Новый вектор кораблестроения возвращает Россию в Мировой океан
Эта публикация завершает исследование, начало которого – «Военный флот уходит в будущее» – вышло в «НВО» от 17 июля.
Спрос на продукцию российского военного кораблестроения определяется программой кораблестроения, текущими Государственной программой вооружения (ГПВ) и гособоронзаказом – это корабли, суда и плавсредства, морское оружие и вооружение для Военно-морского флота, пограничной службы ФСБ, МВД и МЧС.
Россия входит в число стран, которые могут строить практически все классы и типы кораблей (Россия, США, Великобритания, Франция, Китай и, пожалуй, Индия). Выполняется у нас и утилизация кораблей и судов, в том числе с ядерной энергетической установкой.
В настоящее время ведется серийное строительство кораблей и подводных лодок нового поколения, выполняется модернизация построенных в предыдущие годы. Начинаются проектные работы по кораблям и подводным лодкам следующего поколения. В системе Минобороны РФ и в промышленности имеются уже достаточно устойчивые представления о дальнейшем развитии основных видов боевых кораблей и судов вспомогательного флота ВМФ России.
Главные перспективы
В связи с постоянным возрастанием внешних угроз одним из важнейших направлений развития отечественного ВМФ является наращивание потенциала корабельного высокоточного неядерного оружия для поражения целей в глубине территории противника в целях его неядерного сдерживания.
Это достигается путем оснащения таким оружием практически всех строящихся и намечаемых к постройке боевых кораблей: подводных лодок, эскадренных миноносцев, фрегатов, сторожевых кораблей, корветов и малых ракетных кораблей.
В целом можно ожидать, что текущее серийное строительство надводных кораблей и подводных лодок будет закончено к 2025–2028 годам. В этот же период ожидается начало строительства головных кораблей и подводных лодок нового поколения. Эти корабли будут в основном результатом эволюционного развития кораблей и подводных лодок текущего поколения, что обеспечит преемственность технологической оснастки на заводах-строителях и снижение затрат полного жизненного цикла. В то же время качественное улучшение тактико-технических характеристик перспективных кораблей обеспечивается мощным научно-техническим заделом.
Арктический флот
Новой задачей ВМФ России является обеспечение действий в Арктике. Для ее решения необходимо создание боевых кораблей, предназначенных для действий в арктических морях. Эти корабли должны обладать в первую очередь повышенной ледопроходимостью. Важным аспектом для таких кораблей является также реализация высокой экологической безопасности, так как Арктический регион наиболее уязвимый в этом плане. Для этого необходимо кардинально пересмотреть подходы к проектированию боевых кораблей, учитывая при этом накопленный мировой опыт. Предприятия судостроительной отрасли при создании кораблей должны обеспечить возможность их длительной эксплуатации и базирования в течение всего жизненного цикла в условиях Арктического региона с возможностью восстановления боеготовности и модернизации без существенного увеличения затрат.
Обеспечить преемственность
Еще одной проблемой является преемственность и совершенствование существующих проектных и научных школ. Для этого необходимо вести проектные работы по возможно более широкой номенклатуре перспективных кораблей, включая такие технически сложные объекты, как авианосцы, универсальные десантные корабли, эскадренные миноносцы, подводные лодки.
Направления развития отечественных атомных подводных лодок примерно совпадают с зарубежными, однако в развитии отечественных МЦАПЛ четко прослеживается тенденция к достижению высокой эффективности при решении задач ракетных ударов как по береговым, так и по морским целям. В то же время их строительство, как и за рубежом, также ведется подсериями: после МЦАПЛ проекта 885 «Северодвинск» последовала серия кораблей проекта 885м (головной – «Казань»), а после серии из трех единиц РПКСН проекта 955 (головной – «Юрий Долгорукий») строится серия проекта 955А (головной – «Князь Владимир»).
Направления развития отечественных неатомных подводных лодок (НАПЛ) отличаются стремлением решить задачу прикрытия развертывания отечественных РПКСН при одновременной возможности эффективных ударов по береговым и морским целям. Операции отечественных НАПЛ из состава ЧФ в Средиземном море с применением крылатых ракет большой дальности «Калибр» показали их высокую эффективность. Однако существенным недостатком является отставание в создании отечественных НАПЛ с воздухонезависимыми энергетическими установками (ВНЭУ).
Авианосцы
Полученный отечественным ВМФ опыт боевых действий с участием авианосной авиации подтвердил целесообразность наличия в составе флота авианесущих кораблей. Строительство нового корабля, безусловно, очень дорого, но работы по его проектированию нужно начинать в период планируемой ГПВ, учитывая сложность корабля. Проектирование отечественных авианосцев (АВ) идет по двум направлениям: создание многоцелевого «большого» авианосца и «легкого» водоизмещением около 50 тыс. т. По возможностям судостроительных заводов наиболее вероятно создание до 2030 года «легкого» АВ. Концептуальный проект такого корабля (как и проекты перспективного эсминца и УДК) был представлен ФГУП «Крыловский государственный научный центр» на выставке «Армия-2018».
Многоцелевые корабли (эсминцы, фрегаты, корветы)
В настоящее время проектируется перспективный эскадренный миноносец (ЭМ) «Лидер», строятся фрегаты проекта 22350, корветы проектов 20380, 20385 и 20386. Все эти корабли по вооружению не уступают лучшим мировым образцам. Создание нового корабля океанской зоны (шифр «Лидер») обусловлено тем, что для решения задач в океанской зоне необходима океанская многоцелевая платформа с высокой автономностью, обеспечивающая развертывание большого количества ударных ракет различного типа, системы ВКО-ПРО-ПВО. Это придаст перспективному кораблю принципиально новые возможности по реализации основных и дополнительных функций. Поэтому создание многоцелевых надводных кораблей подкласса «эскадренный миноносец» (эсминец) является актуальным направлением развития ВМФ России.
Кроме кораблей классов «фрегат» и «корвет» строится патрульный корабль проекта 23550 для Арктики. Серийно строятся патрульные корабли с контейнеризированными системами вооружения на базе большого пограничного корабля проекта 22160. Необходимо отметить создание и успешное боевое применение отечественных малых ракетных кораблей (МРК), оснащенных КРБД «Калибр», причем «длинной руки» этих кораблей вполне хватило до целей в Сирии. Строительство этих кораблей продолжается достаточно большими сериями.
Десантные корабли
Создание отечественных десантных кораблей ведется в трех направлениях:
- строительство больших десантных кораблей (БДК) проекта 11711 и его дальнейшего развития;
- проектирование и создание отечественного универсального десантного корабля (УДК). Закладка двух УДК запланирована на 20 июля 2020 года;
- создание усовершенствованных скоростных десантно-высадочных средств на базе малых десантных кораблей на воздушной подушке проектов 12322 и 12601.
Корабли противоминной обороны (ПМО)
В настоящее время освоено производство противоминных кораблей проекта 12700 с корпусами из композитных материалов, оснащенных наряду с тральным вооружением импортными роботизированными противоминными поисковыми комплексами. Можно ожидать, что по мере создания и совершенствования отечественных роботизированных противоминных комплексов могут появиться универсальные корабли ближней морской зоны, способные эффективно выполнять противоминные операции.
Дальнейшее развитие кораблей ПМО видится в расширении круга решаемых ими боевых задач: охрана прибрежной зоны экономических интересов, борьба с контрабандой наркотиков, аварийно-спасательное обеспечение и др. Основной замысел такого корабля заключается в его способности посредством ракетного и артиллерийского вооружения решать боевые задачи в верхней полусфере, а задачи поиска и уничтожения мин – посредством роботизированных комплексов.
Мировые тенденции
К числу основных направлений развития АПЛ относятся:
– интеграция АПЛ в единую информационно-ударную сетецентрическую систему;
– оснащение робототехническими комплексами;
– вооружение КРБД для ударов по береговым целям. В частности, в настоящее время для ВМС США создаются АПЛ типа «Вирджиния» 5-й модификации (Block 5), которые будут вооружены пусковыми установками модуля «гибкой боевой нагрузки» (VPM –Virginia Payload Modul), что позволит им в ударном варианте выполнять залп из 40 крылатых ракет «Томагавк». В декабре 2019 года заключен контракт на строительство серии из девяти лодок этого типа с возможностью увеличения серии до 10 единиц. Ориентировочно строительство этих АПЛ начнется в 2025 году, а закончится в 2029 году (при серии в девять единиц), либо в 2030-м, если будет заказана 10-я АПЛ;
– применение модульно-секционных методов проектирования и строительства;
– всемерное снижение стоимости жизненного цикла;
– повышение скрытности по физическим полям корабля;
– расширение возможностей по использованию средств сил специальных операций.
Следует отметить, что совершенная система базирования и отлаженная система управления жизненным циклом позволяют использовать АПЛ с весьма высоким коэффициентом оперативного напряжения (КОН, параметр, характеризующий эффективность эксплуатации оружейного комплекса и показывающий возможность использования комплекса для боевого применения).
Для неатомных ПЛ характерно:
– серийное строительство НАПЛ с воздухонезависимыми энергетическими установками;
– расширение номенклатуры применения оружия;
– оснащение робототехническими комплексами.
Основными направлениями развития надводных кораблей являются:
– внедрение многофункциональных интегрированных радиолокационных комплексов;
- применение универсальных вертикальных пусковых установок;
– внедрение полного или частичного электродвижения;
– совершенствование архитектуры и систем – успокоителей качки для увеличения до 6 баллов диапазона волнения по использованию оружия;
– размещение оружия на новых физических принципах.
В основу создания и строительства перспективных многоцелевых надводных кораблей будут положены следующие основные принципы:
1) Комплексность и унификация основного оружия и технических средств. Корабли в максимальной степени унифицируются по средствам поражения, пусковым установкам и системам управления оружием. Это позволяет существенно сократить как номенклатуру разрабатываемого оружия, так в значительной мере снизить затраты на его эксплуатацию, а также подготовку личного состава корабля. Разработка и внедрение базовых комплексов (систем) радиоэлектронного вооружения, автоматизации и управления позволяет наращивать возможности этих систем в зависимости от класса корабля в соответствии с решаемыми задачами.
2) Автоматизация процессов боевого управления на основе «базовости» и «открытости» внедряемых АСУ позволяет за счет повышения оперативности и надежности управления надводным кораблем и его оружием в условиях активного радиоэлектронного противодействия (при действиях в составе тактических групп и соединений надводных кораблей) значительно повысить степень реализации боевых и оборонительных возможностей по сравнению с существующей системой управления.
3) Модульно-агрегатное построение корабля, основных систем его вооружения и технических средств позволяет сократить сроки строительства, ремонта и модернизации корабля, обеспечить ремонтопригодность и, как следствие, снизить стоимость эксплуатации корабля на различных этапах его жизненного цикла.
4) Внедрение новых технологий и конструктивных материалов, в том числе в целях снижения отражающих и излучающих характеристик перспективных кораблей.
В России создается полноценный океанский флот. Фото с сайта www.navalshow.ru
В течение всего обозримого периода на развитие надводных кораблей будут оказывать влияние новые тенденции в использовании ВМС в войне на море. Приближение кораблей к берегу, действия в мелководных районах с возрастанием опасности поражения от всех видов противокорабельного, прежде всего минного, ракетного и торпедного оружия потребуют соответствующего адекватного реагирования для обеспечения живучести кораблей с целью сохранения их боеспособности. В связи с этим возрастают требования к обеспечению пассивной защиты, прежде всего путем перехода к новым концепциям в конструировании кораблей, которые концентрируются вокруг проекта многокорпусных кораблей. В конструкции кораблей предусматриваются узлы усиления прочности корпуса, корпус корабля делится на несколько автономных противопожарных зон и зон коллективной защиты от оружия массового поражения. Более широкое применение получат двойные водонепроницаемые переборки, главные палубы.
Повышение живучести корабля будет достигаться применением в конструкции высококачественных марок сталей, листового бронирования наиболее важных помещений, размещением части из них под верхней палубой в средней части корабля. Получит дальнейшее развитие тенденция отказа от использования в корпусных конструкциях алюминиевых сплавов.
Особое внимание будет уделяться снижению уровней физических полей корабля, прежде всего гидроакустического и теплового, радиолокационной заметности. Широкое применение найдут методы повышения взрыво-, ударо- и вибростойкости корабельного оборудования.
Приоритетное внимание будет уделяться созданию систем противоторпедной защиты, включающих как пассивные средства гидроакустического противодействия, так и активные средства поражения торпед в виде автоматизированных комплексов.
Одновременно с новыми тенденциями в развитии кораблей на их облик в обозримый период будут влиять сформировавшиеся к началу ХХI века закономерности. К наиболее важным из них следует отнести:
– переход к строительству с внедрением метода проектирования корабля как единой комплексной многофункциональной системы оружия, блочно-секционного метода постройки из стандартных модулей с предварительно высокой степенью насыщенности секций комплектующим оборудованием;
– обеспечение модернизационной пригодности корабля за счет создания модульно-контейнерного вооружения;
– сокращение номенклатуры классов и типов строящихся кораблей, многие из которых создаются на базе своих предшественников;
– усиление влияния на облик кораблей систем управления и освещения обстановки, требований по увеличению скрытности по физическим полям, оружия, типов ЭУ;
– сотрудничество в разработке оружия и военной техники в направлении разработки проектов кораблей на многонациональной основе, унификации и стандартизации предъявляемых к ним требований;
– широкое внедрение авиационного вооружения;
– вооружение все большего числа кораблей комплексами крылатых ракет;
– совершенствование систем обеспечения эффективного восстановления боеспособности и боеготовности кораблей за счет улучшения их базового, технического и ремонтного обслуживания;
– увеличение общего количества носимого боезапаса;
– достижение практически оптимизированных к заданным величинам водоизмещения и размерений кораблей (размерения – совокупность конструктивных, расчетных, наибольших и габаритных линейных размеров судна: длины, ширины, осадки и высоты борта. – «НВО»), мореходности, остойчивости (остойчивость – способность плавучего средства противостоять внешним силам, вызывающим его крен или дифферент, и возвращаться в состояние равновесия по окончании возмущающего воздействия. – «НВО»), маневренности и скорости;
- дальнейшее совершенствование ЭУ за счет применения электродвижения, разработки нового поколения газотурбинных (комбинированных) энергетических установок, единых энергетических установок.
Повышение уровня боевой устойчивости кораблей в сложных условиях оперативно-тактической обстановки предполагается достигнуть благодаря все более широкому применению в конструкциях элементов технологии «Стелс» и систем РЭБ. Радиолокационную заметность намечено уменьшить изменением конфигурации поверхностей надводного борта, надстроек и мачт, размещением палубного оборудования и пусковых установок внутри корпуса или за фальшбортами, широким использованием композиционных материалов. В целях уменьшения инфракрасной сигнатуры в проектах планируется убрать наиболее мощный источник теплового излучения – дымовую трубу. Вывод предварительно охлаждаемых до 60–80 ºС выхлопных газов предусматривается осуществлять по горизонтальной системе на уровне ватерлинии.
По оценке специалистов, для уменьшения уровней физических полей необходимо усовершенствование корабельной энергетической установки. Одним из наиболее перспективных направлений рассматривается создание систем электродвижения, интегрированных в объединенную электроэнергетическую установку (ОЭЭУ), которая будет обеспечивать движение корабля на заданных скоростях хода и одновременно обслуживать различных корабельных потребителей. Повышение удельной мощности при уменьшении массогабаритных характеристик такой установки планируется благодаря применению электродвигателей постоянного тока, модулей гребных электромоторов и водометных движителей. Предпосылкой для активизации работ в данном направлении стало создание достаточно мощных постоянных магнитов, а также биполярных транзисторов с изолированным затвором. Параллельно прорабатываются вопросы, связанные с построением корабельной электрораспределительной системы постоянного тока и совершенствованием ее компонентов (преобразователей, прерывателей и т.п.). В ОЭЭУ питание с генератора поступает на гребной электродвигатель постоянного тока по линиям электропередачи, что обеспечивает значительное снижение уровня акустических шумов благодаря отсутствию механической связи между ними.
Работы в области совершенствования газотурбинных установок (ГТУ) направлены на повышение выходной мощности и экономичности двигателей, а также снижение массогабаритных характеристик. По оценкам западных специалистов, оптимальным способом достижения данных целей является применение в ГТУ технологии промежуточного охлаждения и рекуперации. По результатам проведенных испытаний ГТУ с промежуточным охлаждением и рекуперацией при меньших массогабаритных характеристиках оказались на 30–40% экономичнее и имеют на 10% большую выходную мощность.
Большое внимание в последние годы уделяется модернизации движителей кораблей. Перспективные работы по совершенствованию традиционных многолопастных винтов прежде всего направлены на использование вместо бронзы композиционных материалов. Применение таких материалов, обладающих высокой удельной прочностью, позволяет существенно улучшить массогабаритные показатели винта при неизменных рабочих характеристиках и снизить уровень шумов благодаря высоким вибродемпфирующим свойствам лопастей. Технология изготовления дает возможность получать их практически идентичными. Установка этих винтов приведет к уменьшению коррозии корпусных конструкций, обусловленной образованием пары «стальной корпус – бронзовый винт».
Однако возможности дальнейшего улучшения традиционных винтов невелики. По оценке западных специалистов, более широкое распространение получат водометные движители, которые обеспечивают хорошие маневренные качества, а также простоту системы управления и высокий КПД на экономическом и полном ходах. В настоящее время созданы водометные движители мощностью более 40 тысяч л.с. с высоким КПД.
Сокращение эксплуатационных расходов может быть достигнуто за счет уменьшения численности экипажа путем увеличения степени автоматизации процессов сбора и анализа информации, выработки и принятия решений: по техническому обслуживанию, эксплуатации и ремонту корабельных систем, управлению кораблем при плавании в различных условиях навигационной и оперативно-тактической обстановки. В США развернуты НИОКР по разработке корабельной распределенной локальной вычислительной сети с открытой архитектурой и асинхронной передачей данных, которая объединит подсистемы автоматизированного ходового мостика, оценки состояния корабельных систем и устройств, борьбы за живучесть корабля, оружия и технических средств, управления энергетической установкой, регулирования расхода топлива, внутрикорабельной связи. Обмен данными будет осуществляться по волоконно-оптическим линиям связи, обеспечивающим высокий уровень помехозащищенности и большую скорость передачи информации.
Кроме этого, американские специалисты планируют внести значительные изменения в корабельные расписания по действиям личного состава по боевой и аварийной тревогам, повседневной деятельности, организации службы на корабле, а также разработать новые принципы и программы материально-технического обеспечения. Внедрение на кораблях организационно-технических решений по комплексной автоматизации позволит уменьшить рабочую нагрузку на личный состав при эксплуатации вооружения и техники на 40–50%.
Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что гидродинамическое сопротивление корпуса более чувствительно к местным изменениям его геометрии, чем мореходность. Поэтому у оптимизированного по условию мореходности корпуса имеется достаточно возможностей для локального изменения его основных размерений с целью улучшения гидродинамических характеристик.
Снижению шумности будет способствовать обдувка воздухом бортовых рулей и кромок лопастей гребных винтов и, возможно, подводной части корпуса.
Наука двойного назначения
Естественно, что решение этих проблем, разработка и внедрение в проекты конкретных мероприятий ведутся на основе фундаментальных и прикладных исследований, выполняемых научно-исследовательскими центрами и институтами. В России базовым центром судостроительной промышленности является ФГУП «Крыловский государственный научный центр», в Китае – Научно-исследовательский судостроительный центр, в США – Центр им. Тейлора.
В России развитие науки в интересах обороны предусмотрено Федеральным законом от 31 мая 1996 года № 61-ФЗ «Об обороне» (пункт 12 статьи 2) как один из компонентов организации обороны в Российской Федерации. Аналогичные нормы содержатся в положениях о других силовых министерствах и ведомствах Российской Федерации. Однако массив новых научных знаний, генерируемых «гражданской» наукой в области фундаментальных и поисковых научных исследований, носит преимущественно двойное назначение и представляет несомненный интерес для решения проблем обороны, обеспечения безопасности государства и правоохранительной деятельности. Отдельные направления таких исследований при условии их своевременной целевой ориентации могли бы получить официальный статус «двойного назначения» и дополнительно субсидироваться из федерального бюджета.
Поэтому основной организационной проблемой межведомственной координации фундаментальных и поисковых исследований в области обеспечения обороны страны и безопасности государства является обеспечение информационного доступа специалистов силовых министерств и ведомств, а также ученых и специалистов организаций ОПК, в том числе генеральных конструкторов по созданию вооружения, военной и специальной техники, к базам данных и знаний распорядителей бюджетных средств, выделяемых на фундаментальные и поисковые исследования, прежде всего ФАНО России, РАН, НИЦ «Курчатовский институт», МГУ, СПбГУ, РФФИ, РНФ и ФПИ.
Морские роботы
Еще одним перспективным направлением развития флотов является широкое внедрение морских робототехнических комплексов (МРТК). Сейчас это:
– беспилотные летательные аппараты (БЛА);
– автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА);
– телеуправляемые подводные аппараты различного назначения (ТНПА);
– самоходные противоминные подводные аппараты (автономные и телеуправляемые);
– безэкипажные катера (БКА).
В настоящий момент создание МРТК переходит на качественно новый уровень. В США начиная с 2020 года будет проводиться программа создания крупных необитаемых РТК:
– больших необитаемых средних LUSV (Large Unmanned Surface Vehicle);
– средних необитаемых надводных РТК MUSV;
-супербольших необитаемых подводных аппаратов XLUUV.
Всего на эти цели предполагается израсходовать в 2020–2024 годах 4 млрд 518,9 млн долл. Помимо этого планируется приобретение МРТК меньших размеров: НПА LDUUV и Mk 18, а также БЛА.
ВМС США рассматривают крупные МРТК в качестве средства противодействия современным угрозам, в частности со стороны Китая. По сравнению с обитаемыми средствами МРТК значительно дешевле, способны выполнять длительные операции и снижают риски для личного состава. Планы приобретения крупных МРТК напрямую связаны с планами перехода на так называемую распределенную структуру флота с сокращением численности крупных боевых надводных кораблей (БНК) – крейсеров и эсминцев (КР и ЭМ), увеличением количества фрегатов и патрульных кораблей прибрежной зоны, а также использованием значительного количества крупных МРТК. Флот из 355 кораблей должен включать 104 крупных БНК, 52 небольших БНК, а также значительное количество МРТК – 30 крупных (LUSV) и 40 средних (MUSV).
Этой проблемой озабочены и союзники США по НАТО. В Великобритании в сентябре 2019 года на выставке DSEI-2019 была представлена концепция «переходного» корабля от кораблей с экипажами к безэкипажным кораблям – TX-Ship (Transition Ship). По сути, это опытовый корабль для отработки новых технологий, связанных с созданием и использованием безэкипажных средств. Корабль, внешне похожий на американский LCS типа «Индепенденс», спроектирован по технологии «Стелс» и имеет форму корпуса в виде тримарана. Корабль позиционируется как безэкипажный, но на начальных стадиях эксплуатации на нем будет размещен экипаж численностью до 15 человек. Возможность приема и выпуска разнообразных пилотируемых и безэкипажных средств обеспечивается крупногабаритным автоматизированным отсеком полезной нагрузки и специальной системой выпуска и приема катеров и НПА в сложных погодных условиях. На корабле предусмотрена взлетно-посадочная площадка для вертолета и БЛА. Водоизмещение корабля – 600 т.
Внедрение принципа роботизации на боевых кораблях связано с развивающейся в мировой практике тенденцией удаления личного состава от непосредственного контакта с противником. Роботизация позволит расширить круг решаемых кораблем задач, повысить его боевую эффективность. Одновременно с этим все большее количество корабельных образцов вооружения и техники будет создаваться с элементами роботизации (дистанционно управляемые артиллерийские установки, грузоподъемные устройства, бортовые закрытия и т.п.).
В целом на фоне осуществляемого во всех флотах интенсивного серийного строительства идет подготовка к созданию на рубеже 2030-х годов кораблей нового поколения, в облике которых будет воплощен накапливаемый сейчас научный задел.
Олег Савченко
Олег Владиславович Савченко – генеральный директор ФГУП «Крыловский государственный научный центр» Юрий Иосифович Александров – начальник сектора ФГУП «Крыловский государственный научный центр».
