* ЗАКАЗАТЬ АВТОРСКИЙ РЕФЕРАТ, КУРСОВУЮ ИЛИ ДИПЛОМ*

тел. 728 - 3241

РАЙТ (Wright), братья Орвилл (Orville) (1871–1948) и Уилбер (Wilbur) (1867–1912), американские изобретатели, авиаконструкторы и летчики. Уилбер Райт родился 16 апреля 1867 близ Милвилла (шт. Индиана); Орвилл Райт – 19 августа 1871 в Дейтоне (шт. Огайо). Отец был епископом протестантской Объединенной братской церкви, и семье приходилось часто менять место жительства в штатах Айова и Индиана. Ни Уилбер, ни Орвилл не получили высшего образования. В 1892 братья открыли лавку по продаже велосипедов, затем ремонтную мастерскую, а в 1895 наладили собственное производство. В свободное от работы время читали литературу по аэронавтике, статьи О.Шанюта, С.Ленгли и особенно О.Лилиенталя. Орвилл и Уилбер много размышляли над проблемой поперечной устойчивости планера и нашли ее решение, которое применили в 1899 для змея-биплана. В 1900 приступили к экспериментам с первым планером в местечке Китти-Хоук (шт. Северная Каролина), а в 1901 испытали второй планер. Важные замечания по поводу конструкции планера сделал О.Шанют. По его приглашению Уилбер сделал доклад в Западноамериканском обществе инженеров. К концу 1901 братья Райт испытали в аэродинамической трубе собственной конструкции более 200 моделей крыльев и составили сводные таблицы полученных экспериментальных данных. В итоге аэродинамические свойства их очередного планера оказались вдвое лучше, чем у предыдущих моделей, и они совершили на нем более 1000 полетов, в том числе при сильном ветре.
К концу 1902 Орвилл и Уилбер были готовы к созданию моторного аэроплана. Поскольку в то время не было подходящего по весу и мощности двигателя, братья смастерили его сами с помощью механика Ч.Тейлора. Двигатель весил 77 кг и при скорости вращения вала 1200 об/мин развивал мощность 12 л.с. Братья изготовили и пропеллеры с КПД 66%. В ноябре 1903 вернулись в Китти-Хоук и закончили строительство самолета: 17 декабря 1903 братья Райт осуществили первый в истории человечества пилотируемый полет на моторном аэроплане «Флайер-1». Дальность первого полета, в котором пилотом был Орвилл, составила 37 м, а длительность 12 с. В четвертом, самом длинном полете того дня (пилот Уилбер) самолет пролетел 260 м за 59 с. В конце 1904 братья Райт смогли удерживать самолет в воздухе в течение 5 мин, совершив полет по замкнутому кругу, а 5 октября 1905 пролетели 39 км за 38 мин, описывая круги над летным полем. За 1904–1905 они совершили более 200 полетов и 22 мая 1906 получили патент, но только в 1908 мир узнал, что в области авиационной техники лидируют братья Райт. Уилбер много летал во Франции, Орвилл тем временем совершал официальные испытательные полеты по заказу военных в местечке Форт-Майер (шт. Виргиния). Однажды отказал пропеллер, и в результате аварии погиб пассажир, лейтенант Т.Селфридж, и был тяжело ранен сам Орвилл. После триумфальных полетов во Франции, Германии и Англии братья вернулись в США. Вскоре в Форт-Майере успешно завершились испытания их самолета, который был принят на вооружение армии США.
В ноябре 1909 братья Райт основали самолетостроительную компанию «Райт». Братья окунулись в бизнес, строили и продавали самолеты, устраивали демонстрационные полеты, обучали пилотов. Одновременно им приходилось отстаивать свои авторские права в суде. 30 мая 1912 в Дейтоне умер от брюшного тифа Уилбер. Орвилл продолжал летать до 1915, лично испытывая новые самолеты; в том же году продал свой пакет акций в компании «Райт». Последний полет Орвилл совершил в 1918. О.Райт оставался членом Национального консультативного совета по аэронавтике и имел офис в Дейтоне.
Умер Орвилл в Дейтоне 30 января 1948.

ЛИТЕРАТУРА
Зенкевич М. Братья Райт. М., 1933
Авиация: энциклопедия. М., 1994
Соболев Д.А. История самолетов: начальный период. М., 1995

РАКЕТА, летательный аппарат, движущийся вследствие отбрасывания высокоскоростных горячих газов, создаваемых реактивным (ракетным) двигателем. В большинстве случаев энергия для движения ракеты получается при сгорании двух или более химических компонентов (горючее и окислитель, которые вместе образуют ракетное топливо) или при разложении одного высокоэнергетического химического вещества. Большинство ракет относятся к одному из двух типов – твердотопливному или жидкостному. Эти термины относятся к тому, в каком виде хранится топливо, прежде чем оно сгорит в камере ракетного двигателя. Ракета состоит из двигательной установки (двигателя и топливного отсека), систем управления и наведения, полезной нагрузки и некоторых вспомогательных систем.
Поскольку ракета несет на борту все необходимое для создания реактивной струи газа, она является единственным эффективным средством транспортировки грузов в вакууме космического пространства и одним из наиболее эффективных средств доставки боевого заряда в военных действиях. Ни один из существующих типов ракет не является универсальным. Твердотопливные и жидкостные ракеты имеют свои достоинства и недостатки, и выбор той или другой из них производится с учетом многих критериев, включающих экономичность, стоимость, сложность конструкции, задачу полета, надежность и долговечность. Твердотопливные ракеты широко используются для военных задач благодаря малому времени их подготовки к запуску, простоте и возможности длительного хранения. Жидкостные ракеты предпочтительнее для космических полетов из-за их большей экономичности и возможности регулирования тяги. См. также КОСМОСА ИССЛЕДОВАНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ.

ТЕОРИЯ ДВИЖЕНИЯ
Два всем знакомых примера поясняют принцип движения ракеты. При выстреле из ружья пороховые газы, расширяясь в стволе, толкают пулю вперед, а ружье назад. Пуля летит в цель, а стрелок (или лафет артиллерийского орудия) поглощают энергию отдачи за счет силы трения с поверхностью земли. Если бы стрелок стоял на коньках на льду, то из-за отдачи он покатился бы назад (и остановился только из-за трения с воздухом и льдом).
Другой пример – надутый воздушный шарик. Пока отверстие шарика закрыто, внутреннее давление воздуха уравновешивается силами упругости оболочки шарика. Если открыть отверстие, воздух будет выходить из шарика, и его неуравновешенное давление на оболочку будет толкать шарик вперед. Отметим, что шарик приводится в движение силой, действующей только на площадь отверстия. Все остальные силы, действующие на оболочку, уравновешены и не влияют на движение шарика, которое носит хаотичный характер из-за непрерывного изменения формы шарика и гибкости его горловины.
Ракетный двигатель работает аналогично, за исключением того, что за счет реакций горения или химического разложения обеспечивается устойчивый поток горячих газов, которые выбрасываются наружу через сопло. Существуют и другие методы получения реактивной струи газа (см. ниже), однако ни один из них не получил такого широкого распространения, как химический.
Все рассмотренные выше примеры движения стрелка и пули, надутого шарика и ракеты описываются третьим законом движения Ньютона, который гласит, что всякое действие имеет противоположное и равное по величине противодействие. Математически этот закон выражается в виде равенства количеств движения MV = mv. Важно отметить, что полное изменение количества движения (импульса) в системе равно нулю. Если две массы M и m равны, то их скорости V и v также равны. Если масса одного из взаимодействующих тел больше массы другого, то его скорость будет соответственно меньше. В примере со стрелком импульс mv, сообщаемый пуле, в точности такой же, как и импульс MV, сообщаемый стрелку, однако из-за малой массы пули ее скорость намного больше, чем скорость стрелка. В случае ракеты выбрасывание газов в одном направлении (действие) вызывает движение ракеты в противоположном направлении (противодействие).

РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Внутри работающего ракетного двигателя происходит интенсивный процесс быстрого контролируемого горения. Для осуществления реакции горения (выделения энергии при реакции двух химических веществ, в результате которой образуются продукты с меньшей скрытой энергией) необходимо наличие окислительного агента (окислителя) и восстановительного агента (горючего). При горении энергия выделяется в виде тепла, т.е. внутреннего движения атомов и молекул в результате повышения температуры.
Конструкция. Ракетный двигатель состоит из двух основных частей: камеры сгорания и сопла. Камера должна иметь достаточный объем для полного смешения, испарения и сгорания компонентов топлива. Сама камера и система подачи топлива должны быть спроектированы таким образом, чтобы скорость газа в камере была ниже скорости звука, иначе горение будет неэффективным. Как и в случае надувного шарика, молекулы газа соударяются со стенками камеры и выходят через узкое отверстие (горловину сопла). При стеснении потока газа в сужающейся части сопла его скорость возрастает до скорости звука в горловине, а в расширяющейся части сопла поток газа становится сверхзвуковым. Сопло такой конструкции было предложено Карлом де Лавалем, шведским инженером, работавшим в области паровых турбин, в 1890-х годах.
Контур расширяющейся части сопла и степень его расширения (отношение площадей на выходе и в горловине) подбираются, исходя из скорости истечения газовой струи и давления окружающей среды, так что давление выхлопных газов на стенки сверхзвуковой части сопла увеличивает силу тяги, создаваемую давлением газов на переднюю часть камеры сгорания. Поскольку наружное (атмосферное) давление уменьшается с ростом высоты, а профиль расширяющейся части сопла можно оптимизировать только для одной высоты, степень расширения выбирается такой, чтобы обеспечить приемлемую эффективность для всех высот. Двигатель для малых высот должен иметь короткое сопло с небольшой степенью расширения. Разработаны сопла для регулируемой степени расширения. Однако на практике они оказываются слишком сложными и дорогими и поэтому редко используются.
Тяга и удельный импульс тяги. Тяга двигателя F равна произведению давления, создаваемого выхлопными газами, на площадь выходного сечения сопла, за вычетом силы давления окружающей среды на ту же площадь. Эффективность двигателя оценивается его удельным импульсом Isp, который имеет несколько различных единиц измерения. Одна из единиц представляет собой тягу, деленную на полный секундный расход топлива (w), т.е. Isp = F/w. Другая есть эффективная скорость истечения C, деленная на ускорение силы тяжести g, в этом случае Isp = C/g. Удельный импульс обычно выражают в секундах (в системе СИ Isp измеряется в НЧс/кг или м/с), и в этом случае его величина равна числу килограммов тяги, получаемой при сгорании одного килограмма топлива. Величина Isp зависит от ряда факторов, главным образом от энергии, выделяемой при сгорании топлива, и эффективности использования этой энергии в двигателе (например, короткое коническое сопло в вакууме будет менее эффективно, чем длинное и тщательно спрофилированное).
Относительная начальная масса и характеристическая скорость ракеты. Эти величины являются основными характеристиками ракеты как летательного аппарата. Относительная начальная масса представляет собой отношение начальной массы ракеты W к ее конечной массе после выгорания топлива w. Величина Isp зависит от конструктивного совершенства ракеты и эффективности ее двигателя; эти параметры определяют конечную скорость, которую развивает ракета. Характеристическая конечная скорость ракеты определяется по формуле Циолковского
Vb0 = (gIsp ln [W/w]) – (VLg + VLd + VLt),
где VLg, VLd и VLt – потери скорости (определяемые из дополнительных уравнений), связанные с силой тяжести, сопротивлением атмосферы и меньшей силы тяги в атмосфере.
Как видно из этой формулы, для повышения конечной скорости ракеты необходимо: 1) увеличивать относительную начальную массу (W/w) за счет облегчения конструкции; 2) увеличивать удельный импульс за счет применения более высокоэнергетического топлива; 3) снижать лобовое сопротивление за счет улучшения обтекания и уменьшения размеров ракеты. Однако из-за того, что полетное задание ракеты (особенно космической) изменяется от полета к полету, а в процессе полета внешние условия непрерывно изменяются, при проектировании ракеты приходится идти на компромиссы.

РАКЕТНЫЕ СТУПЕНИ
Если большую ракету сделать одноступенчатой, то по мере расходования топлива все бльшую ненужную массу – освободившуюся часть топливных баков – придется перемещать вместе с ракетой. Это приводит к уменьшению эффективной полезной нагрузки, которую может нести ракета. Идеальной была бы ракета, в которой ненужная часть баков использовалась бы в качестве топлива. Однако при используемых в настоящее время материалах и двигателях этот идеал неосуществим на практике, и поэтому конструкторы пошли по пути создания большой ракеты в виде объединения нескольких отдельных ступеней, каждая со своей двигательной установкой, системой управления и другими обеспечивающими системами. Каждая ступень оптимизирована для соответствующего участка траектории полета ракеты и сбрасывается после полного выгорания топлива. (Например, мощная и тяжелая первая ступень может быть использована в качестве ускорителя для подъема ракеты в плотных слоях атмосферы.) Разработка таких конструкций требует сложных математических расчетов и высокого технического уровня исполнения замысла. Часто на выбор конструкции влияет наличие уже готовых ступеней, применение которых может оказаться дешевле, чем разработка новых более совершенных ступеней.
Компоновка ступеней может быть последовательной, параллельной или комбинированной. При последовательной компоновке каждая ступень запускается, работает и отделяется прежде, чем начнет работать другая. Большинство космических и военных ракет-носителей представляют собой двух- или трехступенчатые ракеты последовательной компоновки. Космическая ракета «Сатурн-5» (использовалась с 1967 по 1973) и баллистическая ракета «Титан II» представляют собой примеры такой компоновки. При параллельной компоновке две или более ступеней запускаются и работают одновременно. Параллельная компоновка часто применяется для ускорителей, которые создают дополнительную тягу при движении ракеты в плотных слоях атмосферы. Носители американского «Шаттла» и российского «Союза» представляют собой пример параллельной компоновки, в которой ускорители и двигатели основной ступени работают одновременно в течение первых нескольких минут полета, после чего ускорители сбрасываются, а основная ступень выходит на орбиту. Уникальная полутораступенчатая компоновка использовалась в американской ракете «Атлас» (она создавалась как баллистическая ракета, а теперь применяется для космических запусков), которая имеет два ускорителя (сбрасываемые через несколько минут после старта) и один маршевый двигатель, которые питаются из общих топливных баков.
Конструкторы космической техники долгое время пытались разработать одноступенчатый космический носитель (SSTO), который имел бы достаточный суммарный импульс тяги для вывода на орбиту полезной нагрузки. Однако из-за того, что такая ракета должна иметь очень эффективный двигатель и малую массу конструкции, одноступенчатый носитель не удавалось разработать до начала 1990-х годов, когда эксперименты с ракетой DC-X («Дельта Клипер», экспериментальная), в конструкции которой использованы легкие сплавы, композиционные материалы и высокосовершенная электроника, показали, что такая конструкция в принципе возможна.

ТВЕРДОТОПЛИВНЫЕ РАКЕТНЫЕ СТУПЕНИ
В современных твердотопливных ракетных двигателях (РДТТ) горючее и окислитель смешиваются в мелкодисперсную однородную топливную смесь, в которой (в идеале) молекулы горючего и окислителя расположены рядом, так что горение, в теории, получается равномерным и полным. Проблемы более ранних пороховых ракет связаны с неоднородностью порохового состава. Основой современного твердотопливного двигателестроения является строгий контроль процесса производства топлива с тем, чтобы его компоненты были равномерно перемешаны, что обеспечивает повторяющуюся и предсказуемую работу каждой ракетной ступени.
Геометрия твердотопливного заряда. Горение в РДТТ происходит только на открытой поверхности заряда, поэтому процесс горения происходит не быстро, как при взрыве, а медленно, подобно тому, как горят дрова в печке, когда проходит фронт пламени и газифицирует дерево. Форма заряда топлива определяет характер изменения тяги в процессе горения.
Геометрия заряда может быть нейтральной, прогрессивной или регрессивной в зависимости от того, как должна изменяться тяга двигателя. Заряд нейтральной геометрии представляет собой сплошной литой цилиндрический стержень, который горит с одного конца (заряд торцевого горения). Специальные защитные покрытия препятствуют горению топлива с краев. Заряд прогрессивной геометрии обычно отливается в виде трубки; горение происходит на внутренней стороне (заряд канального горения). По мере выгорания такого заряда увеличиваются поверхность горения и, соответственно, тяга. Придавая каналу звездообразную форму, можно добиться того, чтобы скорость выгорания и тяга со временем уменьшались; конический канал позволяет плавно регулировать тягу.
Придавая заряду специальную форму или комбинируя несколько простых форм, можно получить нужный закон изменения тяги ракеты в полете. Для снаряда воздух – воздух, например, может использоваться заряд прогрессивной геометрии для получения больших ускорений, необходимых, чтобы осуществить перехват цели. В ракетах-носителях для космических полетов, с другой стороны, полезнее сочетание прогрессивной и регрессивной геометрий заряда, чтобы получить большую тягу на старте, когда ракета имеет максимальную массу и велико сопротивление атмосферы, и меньшую тягу в верхних слоях атмосферы, когда масса ракеты мала, а ускорения велики.
Состав и технология производства. Твердотопливная смесь, наиболее часто используемая в США, – перхлорат аммония в качестве окислителя и алюминиевый порошок в качестве горючего с полимерным связующим, бутадиен-нитрильным каучуком (российское обозначение СКН – синтетический каучук нитрильный). Порошок оксида железа добавляется для регулирования скорости горения. Смеси этих компонентов в различных пропорциях используются для космических носителей, баллистических и тактических ракет. Эти топлива имеют удельный импульс от 280 до 300 с в зависимости от состава смеси. Продукты сгорания таких РДТТ содержат хлористый водород и частицы оксида алюминия.
Описанное выше топливо получают путем измельчения отдельных компонентов в мелкодисперсный порошок и последующего их смешения с эластичным СКН в специальных смесителях, по конструкции похожих на обычные промышленные тестомешалки. После того как смесь достаточно перемешана, она заливается в корпус двигателя. В двигатель вставляется специальная форма для получения нужной конфигурации заряда (этот процесс напоминает приготовление бисквитного торта). Затем заряд подвергается полимеризации при тщательно контролируемой температуре. После окончания процесса полимеризации вставка удаляется, и к корпусу крепятся сопло, устройство воспламенения и другие элементы, необходимые для запуска двигателя и полета ракеты.
Изготовление даже простейшего твердотопливного двигателя весьма опасно и требует тщательного контроля, в частности, защиты от статического электричества, использования неискрящих материалов и хорошей вентиляции паров и пыли для обеспечения безопасности рабочих. Производственные помещения для снаряжения РДТТ обычно разделены толстыми стенами и имеют слабые крыши, чтобы взрывная волна в случае аварии уходила вверх и не наносила большого ущерба.
Корпус твердотопливного двигателя обычно изготавливается путем сварки из высококачественных металлических сплавов или композиционных материалов, наматываемых вокруг оправки, повторяющей внешние обводы заряда топлива. Корпус должен иметь очень высокую прочность, чтобы противостоять внутреннему давлению при горении, особенно в конце полета. Когда корпус готов, он очищается и снабжается изоляцией для предотвращения прогара. Для лучшего контакта изоляции и заряда часто применяется связующее.
Одним из последних этапов изготовления твердотопливного двигателя является его проверка на наличие дефектов и инородных включений. Трещины в заряде служат дополнительными поверхностями горения, что может привести к увеличению тяги и изменению траектории полета. В худшем случае давление в камере сгорания может стать настолько большим, что двигатель разрушится. Процесс снаряжения двигателя завершается установкой пускового воспламенителя на его переднем днище и сопла на заднем. Пусковой воспламенитель обычно представляет собой небольшой ракетный двигатель, содержащий быстро сгорающее топливо, который выбрасывает факел пламени и поджигает заряд топлива.
Для некоторых военных приложений необходимы такие ускорения, которые не могут обеспечить двигатели на основе СКН; тогда применяются металлизированные смесевые топлива на основе нитроглицерина или других мощных взрывчатых веществ. В этих случаях в двигателе протекает контролируемый взрывной процесс. Для контроля за процессом взрыва добавляются специальные химические замедлители реакции. Другие военные нужды потребовали разработки тактических ракет с бездымным горением, чтобы не было возможности проследить, откуда запущена ракета.
Испытания. РДТТ обычно испытываются на огневых стендах, где двигатель устанавливается неподвижно в горизонтальном или вертикальном положении и проверяется работа всех его систем. В процессе работы двигателя установленные на нем датчики измеряют тягу, давление и температуру продуктов сгорания, нагрузки на корпус и т.д. Во время огневых испытаний проверяются все возможные режимы работы, включая нерасчетные, которых не должно быть при нормальном полете.
Достоинства и недостатки. Твердотопливные двигатели используются в тех случаях, когда основными требованиями являются простота, легкость обслуживания, быстрый запуск и большая мощность при небольшом объеме. В первых американских баллистических ракетах использовалось жидкое топливо, однако начиная с 1960-х годов произошел переход на твердое топливо, что было связано с улучшением технологии его производства. РДТТ всегда использовались в небольших боевых снарядах и ракетах, устройствах катапультирования на реактивных самолетах и для отделения ракетных ступеней.
Основным недостатком твердотопливных двигателей является практическая невозможность регулирования тяги во время полета, а также трудность отключения двигателя. В некоторых РДТТ отсечка тяги осуществляется путем открытия отверстий в передней части двигателя. Когда отверстия открываются (обычно это происходит с помощью специальных пиропатронов), давление внутри двигателя падает и соответственно уменьшается интенсивность горения. Кроме того, возникает обратная тяга, противоположная нормальной тяге основного сопла, и ускорение ракеты прекращается. Поскольку тяга РДТТ определяется геометрией и химическим составом заряда, изменение параметров двигателя для получения другой зависимости тяги от времени может потребовать проведения полного цикла испытаний нового двигателя.

ЖИДКОСТНЫЕ РАКЕТНЫЕ СТУПЕНИ
Наиболее эффективные ракеты работают на жидком топливе, потому что химическая энергия жидких компонентов больше, чем твердых, а продукты их сгорания имеют меньшую молекулярную массу.
Криогенные и самовоспламеняющиеся топлива. К жидким топливам, имеющим большую теплотворную способность, относятся некоторые криогенные вещества – газы, которые превращаются в жидкость при очень низких температурах, например жидкий кислород (при температуре ниже -183° С) и жидкий водород (ниже -253° С). С другой стороны, применение криогенных компонентов имеет ряд недостатков, к которым относятся необходимость содержания больших промышленных установок для ожижения газов, большое время заправки ракеты (несколько часов) и необходимость теплоизоляции топливных баков. Поэтому первые американские межконтинентальные баллистические ракеты на криогенном топливе, «Атлас» и «Титан I», были уязвимы для внезапного нападения, при котором для ответного удара имелось всего несколько минут.
Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), использующие самовоспламеняющееся жидкое топливо, которое может храниться при нормальных температурах в течение длительного времени и воспламеняется при контакте компонентов друг с другом, были созданы в 1950-х годах, чтобы удовлетворить потребности военных по упрощению эксплуатации и уменьшению времени подготовки к пуску баллистических ракет. В таких двигателях в качестве окислителя применялся азотный тетроксид (N2O4), а в качестве горючего гидразин (N2H4) или несимметричный диметилгидразин (NH2-N[CH3]2) – комбинация, которая дает удельный импульс около 340 с. Компоненты самовоспламеняющегося топлива чрезвычайно токсичны и довольно агрессивны, поэтому они требуют крайней осторожности в обращении и периодической замены элементов конструкции, которые их содержат или находятся в контакте с ними. И хотя жидкостные баллистические ракеты с самовоспламеняющимся топливом впоследствии были заменены твердотопливными, это топливо по-прежнему незаменимо в двигателях ориентации и коррекции.
Двухкомпонентные ЖРД. В описанных выше ЖРД горючее и окислитель хранятся в отдельных баках и путем вытеснения или с помощью насосов подаются в камеру сгорания, где они воспламеняются и сгорают, создавая высокоскоростную газовую струю. В качестве окислителя часто используется жидкий кислород, что связано с простотой его получения из атмосферного воздуха. Хотя по сравнению со многими другими химическими веществами жидкий кислород сравнительно безопасен, для его хранения должны использоваться только очень чистые емкости, потому что кислород вступает в химическую реакцию даже с жировыми пятнами, оставляемыми отпечатками пальцев, что может привести к возгоранию.
В качестве горючего в паре с кислородом чаще всего используются тяжелые углеводороды или жидкий водород. Теплота сгорания углеводородного горючего на единицу объема, например, очищенного керосина или спирта, выше, чем водорода. Углеводородное топливо горит ярким оранжевым пламенем. Основными продуктами сгорания смеси кислород/углеводород являются углекислый газ и пары воды. Удельный импульс такого топлива может достигать 350 с.
Жидкий водород требует более глубокого охлаждения, чем жидкий кислород, однако его теплота сгорания на единицу массы выше, чем у углеводородных горючих. Водород горит почти невидимым голубым пламенем. Основным продуктом сгорания кислородо-водородной смеси является перегретый водяной пар. Удельный импульс двигателей на этом топливе может достигать от 450 до 480 с в зависимости от конструкции двигателя. (Двигатели, использующие жидкий водород, обычно работают в режиме избытка горючего, что позволяет уменьшить массовый расход топлива и повысить экономичность.)
За прошедшие годы были испытаны многие другие комбинации горючего и окислителя, однако от большинства из них пришлось отказаться из-за их токсичности. Например, фтор является более эффективным окислителем, чем кислород, однако он чрезвычайно токсичен и агрессивен как в исходном состоянии, так и в продуктах сгорания. Различные смеси азотной кислоты с окислами азота раньше использовались в качестве окислителя, однако их достоинства перевешивались опасностью хранения и эксплуатации таких двигателей и ракет.
Не всегда легко сделать выбор между углеводородным горючим и жидким водородом. Обычно для первых ступеней ракет используют жидкое углеводородное (или смесевое твердое) топливо для прохождения плотных слоев атмосферы на первых минутах полета. Конечно, жидкий водород – очень эффективное горючее, однако из-за его малой плотности для первой ступени потребовались бы большие топливные баки, что привело бы к увеличению веса конструкции и лобового сопротивления ракеты. На больших высотах и в космосе чаще применяются водородные двигатели, где их преимущества проявляются в полной мере.
Такой подход осуществлен на ракете-носителе «Сатурн-5», где керосин используется в качестве горючего на первой ступени, жидкий водород – на второй и третьей ступенях, а жидкий кислород в качестве окислителя на всех трех ступенях. Аналогичный подход использован на «Шаттле», где в качестве ускорителей служат два мощных твердотопливных двигателя, а три двигателя основного блока работают на жидких кислороде и водороде, которые обеспечивают большой удельный импульс. См. также КОСМИЧЕСКИЕ ПОЛЕТЫ ПИЛОТИРУЕМЫЕ; КОСМИЧЕСКИЙ КОРАБЛЬ «ШАТТЛ».
Трехкомпонентные ЖРД. С начала 1970-х годов в России и США изучалась концепция трехкомпонентных двигателей, которые сочетали бы в себе достоинства минимального объема и минимальной массы в одном двигателе. При запуске такой двигатель работал бы на кислороде и керосине, а на больших высотах переключался на использование жидких кислорода и водорода. Такой подход, возможно, позволил бы создать одноступенчатую ракету, однако конструкция двигателя при этом значительно усложняется.
Однокомпонентные ЖРД. В таких двигателях используется однокомпонентное жидкое топливо, которое при взаимодействии с катализатором разлагается с образованием горячего газа. Хотя однокомпонентные ЖРД развивают небольшой удельный импульс (в диапазоне от 150 до 255 с) и намного уступают по эффективности двухкомпонентным, их преимуществом является простота конструкции. Топливо, например гидразин или перекись водорода, хранится в единственной емкости. Под действием вытесняющего давления жидкость через клапан поступает в камеру сгорания, в которой катализатор, например, оксид железа, вызывает ее разложение (гидразина на аммиак и водород, а перекиси водорода – на водяной пар и кислород). Однокомпонентные ЖРД обычно используются как двигатели малой тяги (иногда их тяга составляет всего лишь несколько ньютонов) в системах ориентации и стабилизации космических аппаратов и тактических ракет, для которых простота и надежность конструкции и малая масса являются определяющими критериями. Можно привести замечательный пример использования гидразинового двигателя малой тяги на борту первого американского спутника связи TDRS-1; этот двигатель работал в течение нескольких недель, чтобы вывести спутник на геостационарную орбиту, после того как на ускорителе случилась авария и спутник оказался на значительно более низкой орбите.
Наиболее простой однокомпонентный двигатель работает от баллона сжатого холодного газа (например, азота), выпускаемого через клапан. Такие струйные двигатели применяются там, где недопустимо тепловое и химическое воздействие выхлопной струи газа или продуктов сгорания и где основным требованием является простота конструкции. Этим требованиям удовлетворяют, например, индивидуальные устройства маневрирования космонавтов (УМК), расположенные в ранце за спиной и предназначенные для перемещения при работах вне космического корабля. УМК работают от двух баллонов со сжатым азотом, который подается через соленоидные клапаны в двигательную установку, состоящую из 16 двигателей.
Двигательная установка. За большую мощность, регулируемость и высокий удельный импульс жидкостных ракетных двигателей приходится расплачиваться сложностью конструкции. Специальные системы должны обеспечивать подачу горючего и окислителя в строго определенных количествах из топливных баков в камеру сгорания. Подача компонентов топлива осуществляется с помощью насосов или путем вытеснения их давлением газа. В вытеснительных системах, обычно используемых в небольших двигательных установках, топливо подается за счет наддува баков; при этом давление в баке должно быть больше, чем в камере сгорания.
В насосной системе для подачи топлива используются механические насосы, хотя некоторый наддув баков также применяется (для предотвращения кавитации насосов). Наиболее часто применяются турбонасосные агрегаты (ТНА), причем турбина питается газом собственной двигательной установки. Иногда для питания турбины используется газ, получаемый в результате испарения жидкого кислорода при прохождении его через контур охлаждения двигателя. В других случаях используется специальный газогенератор, в котором сжигается небольшое количество основного топлива или специального однокомпонентного топлива.
Маршевый двигатель «Шаттла» с насосной системой подачи топлива относится к наиболее совершенным двигателям, которые когда-либо поднимались в космос. Каждый двигатель имеет по два ТНА – бустерный (низконапорный) и основной (высоконапорный). Горючее и окислитель имеют одинаковые системы подачи. Бустерный ТНА, приводимый в действие расширяющимся газом, повышает давление рабочего тела перед входом его в основной ТНА, в котором давление повышается еще больше. Большая часть жидкого кислорода проходит через охлаждающий тракт камеры сгорания и сопла (а в некоторых конструкциях – и ТНА) прежде, чем он подается в камеру сгорания. Часть жидкого кислорода подается на газогенераторы основных ТНА, где он реагирует с водородом; при этом образуется богатый водородом пар, который, расширяясь в турбине, приводит в действие насосы, а затем подается в камеру сгорания, где сгорает с оставшейся частью кислорода. Хотя небольшие количества кислорода и водорода расходуются на привод бустерных ТНА и наддув баков кислорода и водорода, в конце концов они также проходят через основную камеру сгорания и вносят вклад в создание тяги. Этот процесс обеспечивает суммарный КПД двигателя до 98%.
Производство. Производство ЖРД более сложно и требует большей точности, чем производство твердотопливных двигателей, поскольку они содержат вращающиеся с большой скоростью детали (до 38 000 об/мин в основных ТНА маршевого двигателя «Шаттла»). Малейшая неточность в изготовлении вращающихся деталей может привести к возникновению вибраций и разрушению.
Даже когда лопатки, колеса и валы турбин и насосов двигателя должным образом сбалансированы, могут возникнуть другие проблемы. Опыт эксплуатации кислородо-водородного двигателя J-2, использовавшегося на второй и третьей ступенях ракеты «Сатурн-5», показал, что в таких двигателях часто возникает проблема высокочастотной неустойчивости. Даже если двигатель правильно сбалансирован, взаимодействие ТНА с процессом горения может вызвать вибрацию с частотой, близкой к частоте вращения водородного насоса. Вибрации двигателя происходят в определенных направлениях, а не случайным образом. При такой неустойчивости уровень вибраций может стать настолько большим, что это потребует отключения двигателя, чтобы избежать его поломки. Камеры сгорания обычно представляют собой сварную или штампованную тонкостенную металлическую конструкцию с охлаждающим трактом и смесительной головкой для подачи топлива.
Испытания. Необходимым этапом разработки ЖРД и его агрегатов являются испытания их на гидравлических и огневых стендах. В процессе огневых испытаний двигатель работает при давлениях и скоростях вращения ТНА, которые превышают нормальные рабочие значения, чтобы можно было оценить допустимые предельные нагрузки на отдельные агрегаты и конструкцию в целом. Летные образцы двигателей должны пройти приемо-сдаточные испытания, которые включают кратковременные и контрольно-выборочные огневые испытания, имитирующие основные этапы полета. Суммарное время испытаний и работы двигателя в полете не должно превышать его общий ресурс.
Выключение, повторный запуск и регулирование тяги. Основным преимуществом ЖРД является возможность выключения, повторного запуска и регулирования тяги. Маршевый двигатель «Шаттла», например, может устойчиво работать в диапазоне от 65 до 104% номинальной тяги. Экипаж лунного модуля космического корабля «Аполлон», маневрируя при посадке, мог регулировать тягу двигателей до 10% от номинала. Напротив, тяга двигателей, обеспечивающих старт модуля с Луны, не регулировалась, что позволило повысить их эффективность и надежность.
Возможность повторного запуска ЖРД в космосе представляет проблему, поскольку топливо, как и любые предметы в невесомости, хаотически располагается внутри баков и не будет поступать в систему питания двигателя при отсутствии ускорения. Самый простой способ решения проблемы состоит в использовании специальных двигателей малой тяги, которые создают небольшое ускорение, достаточное для того, чтобы топливо стало поступать в трубопроводы. Запуск этих двигателей обеспечивается либо за счет небольших эластичных мешков с топливом, прикрепленных к трубопроводам, либо с помощью специальных сеток, на которых за счет сил поверхностного натяжения удерживается достаточно топлива для запуска двигателя. Эластичные топливные емкости и устройства сбора жидкости используются и для непосредственного запуска космических ЖРД.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И НАВЕДЕНИЯ
Важной составной частью ракеты являются системы управления и наведения. Система наведения определяет положение и курс ракеты и выдает системе управления необходимые данные для управления ее полетом. Управление полетом ракеты осуществляется небольшими рулевыми двигателями или путем изменения направления вектора тяги основного двигателя.
В больших РДТТ соединение корпуса и сопла может быть выполнено из множества тонких слоев стали и жаростойкой резины, что позволяет соплу поворачиваться на несколько градусов в любом направлении. С помощью одного или двух гидроприводов сопло отклоняется, изменяя направление вектора тяги. Приводы используют энергию небольшого турбонасосного агрегата, работающего на продуктах разложения гидразина. В некоторых РДТТ горячий газ (от небольшого вспомогательного двигателя) подается через несколько клапанов, расположенных по окружности в расширяющейся части сопла. При закрытии одного или нескольких клапанов происходит изменение направления основной струи и, соответственно, вектора тяги. ЖРД устанавливают в поворотных цапфах или в кардановом подвесе, что позволяет поворачивать двигатель целиком.
В системе наведения обычно используют гироскопы для измерения изменений в ориентации ракеты, акселерометры для измерения изменений скорости, радиоаппаратуру для определения положения ракеты и бортовой компьютер для выработки команд управления полетом. Достижения микроэлектроники позволили разработать лазерные гироскопы, в которых используется эффект Доплера для измерения вращения и ускорения. См. также ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИЯ; ГИРОСКОП.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
Древность и Средние века. Хотя свое развитие ракетная техника получила в связи с современными военными потребностями и космическими исследованиями, история ракет уходит своими корнями в Древнюю Грецию. В паровой машине, названной его именем, Герон продемонстрировал принцип реактивного движения. Небольшой металлический сосуд, имеющий форму птицы и наполненный водой, подвешивался над огнем. Когда вода закипала, струя пара выбрасывалась из хвоста птицы, толкая сосуд вперед. Это устройство не нашло практического применения, и сам принцип был впоследствии забыт.
В Китае приблизительно в 960 н.э. впервые был применен черный порох – смесь селитры (окислитель) и древесного угля с серой (горючее) – для метания снарядов, и в 11 в. была достигнута дальность метания таких снарядов около 300 м. Эти «ракеты» представляли собой бамбуковые трубки, наполненные порохом, и не отличались особой точностью полета. Их главным назначением в бою было наводить панику на людей и лошадей. В 13 в. вместе с монгольскими завоевателями ракеты попали в Европу, и в 1248 английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон опубликовал труд по их применению. Период использования таких неуправляемых ракет в военных целях был непродолжительным, так как довольно скоро они были вытеснены артиллерийскими орудиями.
Циолковский, Оберт и Годдард. Современная ракетная техника обязана своим развитием главным образом трудам и исследованиям трех выдающихся ученых: Константина Циолковского (1857–1935) из России, Германа Оберта (1894–1989) из Румынии и Роберта Годдарда (1882–1945) из США. Хотя эти подвижники работали независимо друг от друга и их идеи в то время часто игнорировались, они заложили теоретические и практические основы ракетной техники и космонавтики. Их труды вдохновили поколения мечтателей и, что самое важное, нескольких энтузиастов, которые дали жизнь их трудам. См. также ГОДДАРД, РОБЕРТ ХАТЧИНГС; ОБЕРТ, ГЕРМАН; ЦИОЛКОВСКИЙ, КОНСТАНТИН ЭДУАРДОВИЧ.
Циолковский, школьный учитель, впервые написал о жидкостных ракетах и искусственных спутниках в 1883 и 1885. В своей работе Исследования мировых пространств реактивными приборами (1903) он изложил принципы межпланетных полетов. Циолковский утверждал, что наиболее эффективным топливом для ракет было бы сочетание жидких кислорода и водорода (хотя даже лабораторные количества этих веществ в то время были весьма дорогостоящими), и предложил использовать связку небольших двигателей вместо одного большого. Он также предложил использовать многоступенчатые ракеты вместо одной большой для облегчения межпланетных перелетов. Циолковский разработал основные идеи систем жизнеобеспечения экипажа и некоторые другие аспекты космических путешествий.
В своих книгах Ракета в межпланетное пространство (Die Rakete zu den Planetenraumen, 1923) и Пути осуществления космических полетов (Wege zur Raumschiffahrt, 1929) Г.Оберт изложил принципы межпланетного полета и выполнил предварительные расчеты массы и энергии, необходимые для полетов к планетам. Его сильной стороной была математическая теория, но в практической деятельности он не продвинулся дальше стендовых испытаний ракетных двигателей.
Разрыв между теорией и практикой заполнил Р.Годдард. Еще юношей он был захвачен идеей межпланетного полета. Его первое исследование относилось к области твердотопливных ракет, в которой он получил свой первый патент в 1914. К концу Первой мировой войны Годдард далеко продвинулся в создании ракет со ствольным запуском, которые не были использованы армией США в связи с наступлением мира; во время Второй мировой войны, однако, его разработки привели к созданию легендарной базуки, первой эффективной противотанковой ракеты. Смитсоновский институт в 1917 предоставил Годдарду исследовательский грант, результатом которого стала его классическая монография Метод достижения экстремальных высот (A Method of Reaching Extreme Altitudes, 1919). Годдард начал работу над ЖРД в 1923, а работающий прототип был создан к концу 1925. 16 марта 1926 он осуществил запуск первой жидкостной ракеты, в которой в качестве топлива использовались бензин и жидкий кислород, в Оберне (шт. Массачусетс). Во время Второй мировой войны Годдард работал над стартовыми ускорителями для морской авиации.
Работы Циолковского, Оберта и Годдарда были продолжены группами энтузиастов ракетной техники в США, СССР, Германии и Великобритании. В СССР исследовательские работы вели Группа изучения реактивного движения (Москва) и Газодинамическая лаборатория (Ленинград). Члены Британского межпланетного общества BIS, ограниченные в своих испытаниях британским законом о фейерверках, идущим от Порохового заговора (1605) с целью взорвать парламент, сосредоточили усилия на разработке «пилотируемого лунного космического корабля», основываясь на доступных для того времени технологиях.
Немецкое Общество межпланетных сообщений VfR в 1930 смогло создать примитивную установку в Берлине, и 14 марта 1931 член VfR Йоханнес Винклер осуществил первый в Европе удачный запуск жидкостной ракеты.
Нацистская Германия. Среди членов VfR был и Вернер фон Браун (1912–1997), молодой аристократ, докторант Берлинского университета, который с декабря 1932 начал работать над диссертацией по ЖРД на артиллерийском полигоне немецкой армии в Куммерсдорфе. При плохом техническом оснащении фон Браун за один месяц создал двигатель тягой 1300 Н и начал работу над созданием двигателя с тягой 3000 Н, который был использован на экспериментальной ракете А-2, успешно запущенной с острова Боркум в Северном море 19 декабря 1934. См. также БРАУН, ВЕРНЕР ФОН.
Немецкая армия рассматривала ракеты как оружие, которое она может использовать, не опасаясь международных санкций, поскольку в Версальском договоре (который подвел итоги Первой мировой войны) и последующих военных договорах о ракетах не упоминалось. После прихода Гитлера к власти военному ведомству Германии были выделены дополнительные средства на разработку ракетного оружия, и весной 1936 была одобрена программа строительства ракетного центра в Пенемюнде (фон Браун был назначен его техническим директором) на северной оконечности острова Узедом у балтийского побережья Германии.
Следующая ракета – А-3 имела двигатель тягой 15 кН с системой наддува на жидком азоте и парогенератором, гироскопическую систему управления и наведения, систему контроля параметров полета, электромагнитные сервоклапаны для подачи компонтов топлива и газовые рули. Хотя все четыре ракеты А-3 взорвались на старте или вскоре после старта с полигона в Пенемюнде в декабре 1937, технический опыт, полученный при проведении этих запусков, был использован при разработке двигателя тягой 250 кН для ракеты А-4, первый успешный запуск которой состоялся 3 октября 1942.
После двух лет конструкторских испытаний, подготовки производства и обучения войск ракета А-4, переименованная Гитлером в Фау-2 («Оружие возмездия-2»), была развернута начиная с сентября 1944 против целей в Англии, Франции и Бельгии.
Послевоенный период. Ракета А-4 показала огромные возможности ракетной техники, и наиболее мощные послевоенные державы – Соединенные Штаты и Советский Союз – вскоре оказались втянутыми в разработку баллистических управляемых ракет, способных доставлять ядерное оружие. Достижения ракетной техники позволили также создать тактические ракеты, которые радикально изменили характер ведения войны.
В то время как военные ведомства обеих стран совершенствовали боевые ракеты, многие ученые (С.П.Королев в СССР, В. фон Браун в США) стремились использовать возможности ракетной техники для доставки научных приборов и в конце концов человека в космос. Со времени запуска первого спутника в 1957 и первого космонавта Ю.Гагарина в 1961 ракетно-космическая техника прошла большой путь.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАКЕТНЫЕ СИСТЕМЫ
До конца 20 в. сгорание топлива оставалось основным источником энергии для реактивного движения. Хотя с 1920-х годов было предложено немало перспективных технических концепций, большинство из них не получило практического воплощения.
Гибридные двигатели. Заманчивой альтернативой РДТТ и ЖРД является идея гибридного двигателя, в которой объединены лучшие качества обоих. В гибридном двигателе используются твердое горючее и жидкий окислитель, например жидкий кислород или азотный тетроксид. Такой подход позволяет наполовину упростить систему подачи топлива при сохранении присущей РДТТ компактности. Поскольку окислитель и горючее хранятся раздельно, трещины в твердотопливном заряде горючего менее опасны, чем в традиционном РДТТ, что упрощает его изготовление. Однако, несмотря на значительные исследовательские усилия, особенно в 1980-х годах, эта идея так и не нашла широкого применения. Основная проблема состояла в недостаточно устойчивом и эффективном процессе горения.
Электроракетный двигатель. Электричество можно использовать для нагрева рабочего тела. Примером такого двигателя может служить ионный двигатель, в котором используются высоковольтная дуга для ионизации рабочего тела, например аргона или паров ртути, и электрическое поле для ускорения потока ионов. Принципиальным преимуществом такого двигателя является очень высокий удельный импульс (до 5000 с, в зависимости от конструкции двигателя и используемого рабочего тела). Тяга ионных двигателей очень мала и обычно находится в диапазоне от 0,02 до 0,03 Н. Ионные двигатели предназначаются для длительных космических полетов, когда за месяцы работы в условиях невесомости получается значительный суммарный прирост скорости. Ионные двигатели нашли также применение на геостационарных спутниках, где они обеспечивают постоянный небольшой импульс, достаточный для управления положением и сохранения орбиты. В других схемах ЭРД используются высокоэнергетическая плазма и магнитогидродинамический эффект.
Ядерные ракетные двигатели. Другой реактивной системой, которая едва не получила практическое воплощение, является ядерная. В США в рамках программы по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД) NERVA был разработан графитовый реактор, охлаждаемый жидким водородом, который испарялся, нагревался и выбрасывался через ракетное сопло. Графит был выбран из-за его высокой температурной стойкости. По проекту NERVA ЯРД должен был развивать тягу 1100 кН в течение одного часа и иметь удельный импульс 800 с, что почти вдвое превышает соответствующий показатель для химических двигателей. Программа NERVA была отменена в 1972 из-за того, что на неопределенный срок был отодвинут пилотируемый полет на Марс, для которого она разрабатывалась.
Разновидность ЯРД, использующего реакцию деления, представляет газофазный ядерный двигатель, в котором медленно движущаяся газовая струя делящегося плутония окружена более быстрым потоком охлаждающего водорода. Эта идея не вышла, однако, из стадии предварительных исследований.
Интересная идея создания двигателя, использующего реакцию аннигиляции материи и антиматерии, изучалась в рамках программы стратегической оборонной инициативы (СОИ) США. Антивещество в виде атомов хранится в электромагнитной ловушке и посредством магнитного поля подается в камеру двигателя, где оно взаимодействует с обычным веществом, превращаясь в гамма-излучение, которое нагревает рабочую жидкость и создает реактивную струю. Хотя магнитные ловушки используются в физике высоких энергий, для получения нескольких граммов антивещества, необходимых для полета, требуется огромное количество энергии.
Внешние источники энергии. В рамках программ СОИ и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) также изучалась реактивная система с мощным лазером, который нагревает рабочее тело, находящееся на борту ракеты. Сама ракета имеет небольшую массу, так как основная масса системы приходится на лазер, который может располагаться на Земле. Такая система требует исключительно точного наведения лазерного луча на цель, чтобы не сжечь ракету вместо нагрева рабочего тела. Рассматривалась также идея использования больших зеркал для фокусирования солнечных лучей на двигатель.
Использование энергии атомного взрыва. В 1960-х годах НАСА и Комиссия по атомной энергии США исследовали один довольно экзотический метод получения тяги в рамках проекта «Орион». В этом методе разгон ракеты до большой скорости, необходимой для полета к другим планетам, предполагалось осуществлять путем последовательных взрывов небольших атомных зарядов, выбрасываемых за ракетой. Специальные гасители должны были сглаживать воздействие взрывов. Однако проект «Орион» был отменен в соответствии с международными договорами по использованию космического пространства и ограничению ядерных вооружений.
Фотонные двигатели. Изучалась также возможность использования света для получения тяги в космосе. Частицы света – фотоны – создают очень малый реактивный импульс при воздействии на поверхность. Простейший двигатель такого рода представляет собой огромное пластиковое зеркало, которое отражает солнечные лучи и толкает космический аппарат в сторону от Солнца (солнечный ветер создает добавочный импульс). В настоящем фотонном двигателе вследствие аннигиляции обычного вещества и антивещества должен создаваться поток гамма-излучения, обеспечивающий реактивную тягу для движения космического аппарата.
См. таблицу РАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ/СИСТЕМЫ РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ.

ЛИТЕРАТУРА
Вопросы ракетной техники. М., 1960–1973
Григорьев А.И. Твердые ракетные топлива. М., 1969
Кондратьев Е.Г., Соломыков А.И. Теория ракетных двигателей. М., 1972
Мелькумов Т.М. и др. Ракетные двигатели. М., 1976
Большаков Г.Ф. Химия и технология компонентов жидкого ракетного топлива. Л., 1983

РАКЕТНОЕ ОРУЖИЕ, управляемые реактивные снаряды и ракеты – беспилотные средства вооружения, траектории движения которых от стартовой точки до поражаемой цели реализуются с использованием ракетных или реактивных двигателей и средств наведения. Ракеты обычно имеют новейшее электронное оборудование, а при изготовлении их используются наиболее совершенные технологии.
Историческая справка. Уже в 14 в. ракеты использовались в Китае в военных целях. Однако только в 1920–1930-х годах появились технологии, позволяющие оборудовать ракету приборами и средствами управления, способными провести ее от стартовой точки до цели. Сделать это позволили прежде всего гироскопы и электронное оборудование.
Версальский договор, которым завершилась Первая мировая война, лишил Германию наиболее важных видов оружия и запретил ей перевооружение. Однако в этом договоре не были упомянуты ракеты, поскольку разработка их считалась неперспективной. В результате германское военное ведомство проявило интерес к ракетам и управляемым реактивным снарядам, что открыло новую эру в области вооружений. В конечном счете оказалось, что нацистская Германия разрабатывала 138 проектов управляемых снарядов различных типов. Наиболее известными из них являются два вида «оружия возмездия»: крылатая ракета Фау-1 и баллистическая ракета с инерциальной системой наведения Фау-2. Они нанесли тяжелый урон Великобритании и силам союзников в годы Второй мировой войны.
После войны наиболее мощными военными державами мира стали США и Советский Союз. В период холодной войны каждая из них создала огромные постоянные вооруженные силы, и наиболее важным аспектом гонки вооружений стала разработка мощных ядерных бомб и неуязвимых систем доставки их на большое расстояние, в том числе межконтинентальных и запускаемых с подводных лодок баллистических ракет. Были разработаны также различные виды тактических ракет (несущих ядерные или обычные заряды). Опасность мировой термоядерной катастрофы вынудила противников пойти в 1990-х годах на согласованные меры по сокращению ракетно-ядерных вооружений. См. также РАКЕТА; ВОЙНА ЯДЕРНАЯ; ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
Существует множество различных типов боевых ракет, однако для любого из них характерно использование новейших технологий в области управления и наведения, двигателей, боеголовок, создания электронных помех и пр.
Наведение. Если ракета запущена и не теряет в полете устойчивости, необходимо еще вывести ее на цель. Разработаны различные типы систем наведения.
Инерциальное наведение. Для первых баллистических ракет считалось приемлемым, если инерциальная система выводила ракету в точку, располагающуюся в нескольких километрах от цели: при полезном грузе в виде ядерного заряда уничтожение цели в этом случае вполне возможно. Однако это заставило обе стороны дополнительно защитить наиболее важные объекты, располагая их в укрытиях или бетонных шахтах. В свою очередь конструкторы ракет усовершенствовали инерциальные системы наведения, обеспечив корректировку траектории ракеты средствами астронавигации и отслеживания земного горизонта. Существенную роль сыграли и достижения в гироскопии. К 1980-м годам погрешность наведения межконтинентальных баллистических ракет составляла менее 1 км. См. также ИНЕРЦИАЛЬНАЯ НАВИГАЦИЯ.
Самонаведение. Для большинства ракет, несущих обычные взрывчатые вещества, необходима та или иная система самонаведения. При активном самонаведении ракета снабжается собственным радиолокатором и электронным оборудованием, которое ведет ее до встречи с целью.
При полуактивном самонаведении цель облучается радиолокатором, расположенным на стартовой площадке или вблизи нее. Ракета наводится по сигналу, отраженному от цели. Полуактивное самонаведение сохраняет на стартовой площадке много дорогостоящего оборудования, однако дает оператору возможность контроля за выбором цели.
Лазерные целеуказатели, которые стали использоваться с начала 1970-х годов, во вьетнамской войне доказали свою высокую эффективность: они уменьшили время, в течение которого летный экипаж остается доступным вражескому огню, и количество ракет, необходимых для поражения цели. Система наведения такой ракеты фактически не воспринимает какого-либо излучения, кроме испускаемого лазером. Поскольку рассеяние лазерного луча невелико, он может облучать область, не превышающую габаритов цели.
Пассивное самонаведение сводится к обнаружению излучения, которое испускается или отражается целью, с последующим вычислением курса, выводящего ракету на цель. Это могут быть радиолокационные сигналы, излучаемые системами ПВО противника, свет и тепловое излучение двигателей самолета или другого объекта.
Связь по проводам и оптоволоконная связь. Используемая обычно методика управления основывается на проводной или оптоволоконной связи ракеты с пусковой платформой. Такая связь снижает стоимость ракеты, поскольку наиболее дорогостоящие компоненты остаются в пусковом комплексе и могут использоваться многократно. В ракете сохраняется лишь небольшой управляющий блок, который необходим для обеспечения устойчивости начального движения ракеты, стартующей с пускового устройства.
Двигатели. Движение боевых ракет обеспечивается, как правило, ракетными двигателями твердого топлива(РДТТ); в некоторых ракетах используется жидкое топливо, а для крылатых ракет предпочтительны реактивные двигатели. Ракетный двигатель автономен, и его работа не связана с поступлением воздуха извне (как работа поршневых или реактивных двигателей). Горючее и окислитель твердого топлива измельчены до порошкообразного состояния и смешаны с жидким связующим. Смесь заливается в корпус двигателя и отверждается. После этого не нужно никаких приготовлений для приведения двигателя в действие в боевых условиях. Хотя большинство тактических управляемых ракет действует в атмосфере, они снабжаются ракетными, а не реактивными двигателями, так как твердотопливные ракетные двигатели быстрее подготавливаются к пуску, почти не имеют движущихся частей и энергетически более эффективны. Реактивные двигатели используются в управляемых снарядах с длительным временем активного полета, когда использование атмосферного воздуха дает существенный выигрыш. Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) широко использовались в 1950–1960-х годах.
Совершенствование технологии изготовления твердого топлива позволило приступить к производству РДТТ с контролируемыми характеристиками горения, исключающими образование трещин в заряде, которые могли бы привести к аварии. Ракетные двигатели, особенно твердотопливные, стареют по мере того, как входящие в них вещества постепенно вступают в химические связи и изменяют состав, поэтому следует периодически проводить контрольные огневые испытания. Если не подтверждается принятый срок годности какого-либо из испытываемых образцов, заменяется вся партия.
Боеголовка. При использовании осколочных боеголовок в момент взрыва на цель направляются металлические осколки (обычно тысячи стальных или вольфрамовых кубиков). Такая шрапнель наиболее эффективна при поражении самолетов, средств связи, радиолокаторов ПВО и людей, находящихся вне укрытия. Боеголовка приводится в действие взрывателем, который детонирует при поражении цели или на некотором расстоянии от нее. В последнем случае, при так называемом неконтактном инициировании, срабатывание взрывателя происходит, когда сигнал от цели (отраженный радиолокационный луч, тепловое излучение либо сигнал от небольших бортовых лазеров или светочувствительных датчиков) достигает некоторого порога.
Для поражения танков и бронемашин, укрывающих солдат, применяются кумулятивные заряды, обеспечивающие самоорганизующееся формирование направленного движения осколков боеголовки. См. также БАЛЛИСТИКА.
Достижения в области систем наведения позволили конструкторам создать кинетическое оружие – ракеты, поражающее действие которых определяется чрезвычайно большой скоростью движения, которая при ударе приводит к выделению огромной кинетической энергии. Такие ракеты обычно используются для противоракетной обороны.
Электронные помехи. Применение боевых ракет тесно связано с созданием электронных помех и средств борьбы с ними. Целью таких помех является создание сигналов или шума, которые «обманут» ракету и заставят ее следовать за ложной целью. Ранние способы создания электронных помех сводились к выбросу ленточек алюминиевой фольги. На экранах локаторов присутствие ленточек превращается в визуальное отображение шума. Современные системы создания электронных помех анализируют принятые радиолокационные сигналы и передают ложные, чтобы ввести противника в заблуждение, или просто генерируют радиочастотные помехи, достаточные для того, чтобы заглушить систему противника. Важной частью военной электроники стали компьютеры. Неэлектронные помехи включают в себя создание вспышек, т.е. ложных целей для ракет противника с тепловым наведением, а также специально спроектированных реактивных турбин, смешивающих атмосферный воздух с выхлопными газами для снижения инфракрасной «заметности» самолета.
Системы борьбы с электронными помехами используют такие приемы, как изменение рабочих частот и применение поляризованных электромагнитных волн.
Заблаговременные сборка и испытание. Требование минимального обслуживания и высокой боеготовности ракетного оружия привели к разработке т.н. «сертифицированных» ракет. Собранные и проверенные ракеты герметизируются на заводе в контейнере и после этого поступают на склад, где они хранятся, пока не будут затребованы воинскими частями. При этом становится излишней сборка в полевых условиях (практиковавшаяся для первых ракет), а электронное оборудование не требует проверок и устранения неисправностей.

ТИПЫ БОЕВЫХ РАКЕТ

Баллистические ракеты. Баллистические ракеты предназначаются для транспортировки термоядерных зарядов к цели. Их можно классифицировать следующим образом: 1) межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) с дальностью полета 5600–24 000 км, 2) ракеты промежуточной дальности (выше средней) – 2400–5600 км, 3) «морские» баллистические ракеты (с дальностью 1400–9200 км), запускаемые с подводных лодок, 4) ракеты средней дальности (800–2400 км). Межконтинентальные и морские ракеты в совокупности со стратегическими бомбардировщиками образуют т.н. «ядерную триаду».
Баллистическая ракета затрачивает лишь считанные минуты на перемещение своей боеголовки по параболической траектории, заканчивающейся на цели. Большая часть времени движения боеголовки затрачивается на полет и спуск в космическом пространстве. Тяжелые баллистические ракеты обычно несут несколько боеголовок индивидуального наведения, направляемых на одну и ту же цель или имеющих «свои» цели (как правило, в радиусе нескольких сотен километров от основной мишени). Для обеспечения нужных аэродинамических характеристик при входе в атмосферу боеголовке придается линзообразная или коническая форма. Аппарат снабжен теплозащитным покрытием, которое сублимирует, переходя из твердого состояния сразу в газообразное, и тем самым обеспечивает унос тепла аэродинамического нагрева. Боеголовка снабжается небольшой собственной навигационной системой для компенсации неизбежных траекторных отклонений, которые могут изменить точку встречи.
Фау-2. Ракета Фау-2 нацистской Германии, проектировавшаяся Вернером фон Брауном и его коллегами и запускавшаяся с замаскированных стационарных и мобильных установок, была первой в мире большой жидкостной баллистической ракетой. Высота ее составляла 14 м, диаметр корпуса 1,6 м (3,6 м по хвостовому оперению), общая масса 11 870 кг, а суммарная масса горючего и окислителя 8825 кг. При дальности поражения 300 км ракета после выгорания топлива (через 65 с после старта) приобретала скорость 5580 км/ч, далее в свободном полете она достигала апогея на высоте 97 км и после торможения в атмосфере встречалась с землей при скорости 2900 км/ч. Полное время полета составляло 3 мин 46 с. Поскольку ракета двигалась по баллистической траектории с гиперзвуковой скоростью, ПВО была не в состоянии что-либо предпринять, а люди не могли быть предупреждены. См. также РАКЕТА; БРАУН, ВЕРНЕР ФОН.
Первый успешный полет Фау-2 состоялся в октябре 1942. Всего было изготовлено более 5700 таких ракет. Успешно стартовали 85% из них, но лишь 20% поразили цель, остальные же взорвались при подлете. 1259 ракет поразили Лондон и его окрестности. Однако наиболее пострадал бельгийский порт Антверпен.
Баллистические ракеты с дальностью выше средней. В рамках крупномасштабной программы исследований с использованием германских ракетных специалистов и ракет Фау-2, захваченных при разгроме Германии, армейские специалисты США спроектировали и испытали ракеты «Корпорал» с малым и «Редстоун» со средним радиусом действия. На смену ракете «Корпорал» вскоре пришел твердотопливный «Сарджент», а место «Редстоуна» занял «Юпитер» – более крупная ракета на жидком топливе с дальностью выше средней.
МБР. Разработка МБР в США началась в 1947. «Атлас», первая МБР США, поступила на вооружение в 1960.
Советский Союз примерно в это же время приступил к разработке более крупных ракет. Его «Сэпвуд» (SS-6), первая в мире межконтинентальная ракета, стала реальностью после запуска первого спутника (1957).
Ракеты США «Атлас» и «Титан-1» (последняя принята на вооружение в 1962), как и советская SS-6, использовали криогенное жидкое топливо, и поэтому время их подготовки к старту измерялось часами. «Атлас» и «Титан-1» первоначально размещались в ангарах повышенной прочности и лишь перед пуском приводились в боевое состояние. Однако спустя некоторое время появилась ракета «Титан-2», размещавшаяся в бетонированной шахте и имевшая подземный центр управления. «Титан-2» работал на самовоспламеняющемся жидком топливе длительного хранения. В 1962 вступил в строй «Минитмен», трехступенчатая МБР на твердом топливе, доставляющая единственный заряд мощностью в 1 Мт к цели, удаленной на расстояние 13 000 км. См. ХАРАКТЕРИСТИКИ БОЕВЫХ РАКЕТ.
На первых МБР устанавливались заряды чудовищной мощности, измерявшейся мегатоннами (имеется в виду эквивалент обычного ВВ – тринитротолуола). Повышение точности попадания ракет и совершенствование электронного оборудования позволили США и СССР снизить массу заряда, одновременно увеличив число отделяющихся частей (боеголовок).
К июлю 1975 США имели 1000 ракет «Минитмен II» и «Минитмен III». В 1985 к ним была добавлена более крупная четырехступенчатая ракета МХ «Пискипер» с более эффективными двигателями; при этом она обеспечивала возможность перенацеливания каждой из 10 отделяющихся боеголовок. Необходимость учета общественного мнения и международных договоров привели к тому, что в конечном счете пришлось ограничиться размещением 50 ракет MX в специальных ракетных шахтах.
Советские ракетные части стратегического назначения располагают различными видами мощных МБР, использующих, как правило, жидкое топливо. Ракета SS-6 «Сэпвуд» уступила место целому арсеналу МБР, включающему в себя: 1) ракету SS-9 «Скарп» (на вооружении с 1965), которая доставляет единственную 25-мегатонную бомбу (со временем ее заменили тремя отделяющимися боеголовками индивидуального наведения) к цели, удаленной на 12 000 км, 2) ракету SS-18 «Сейтен», которая первоначально несла одну 25-мегатонную бомбу (в последующем ее заменили 8 боеголовками по 5 Мт), при этом точность попадания SS-18 не превышает 450 м, 3) ракету SS-19, которая сравнима с «Титаном-2» и несет 6 боеголовок индивидуального наведения.
Морские баллистические ракеты (SLBM). В свое время командование ВМФ США рассматривало возможность установки на кораблях громоздкой БРСД «Юпитер». Однако успехи, достигнутые в технологии производства РДТТ, позволили отдать предпочтение планам размещения на подводных лодках меньших по размерам и более безопасных в эксплуатации твердотопливных ракет «Поларис». «Джордж Вашингтон», первая из 41 подводных лодок США, вооруженных ракетами, строилась путем разрезания новейшей подводной лодки с ядерной силовой установкой и вставки отсека, в котором размещались 16 устанавливаемых вертикально ракет. Позже на смену БРПЛ «Поларис А-1» пришли ракеты A-2 и A-3, которые могли нести до трех разделяющихся боеголовок, а затем ракета «Посейдон» с радиусом действия 5200 км, которая несла 10 боеголовок по 50 кт.
Подводные лодки с «Поларисами» на борту изменили соотношение сил во время холодной войны. Подводные лодки, построенные в США, стали чрезвычайно малошумными. В 1980-е годы ВМФ США развернул программу строительства подводных лодок, вооруженных более мощными ракетами «Трайдент». В середине 1990-х годов каждая из новой серии подводных лодок имела на борту 24 ракеты «Трайдент» D-5; согласно имеющимся данным, эти ракеты попадают в цель (с точностью до 120 м) с 90%-й вероятностью.
Первые советские ракетоносные подводные лодки классов «Зулу», «Гольф» и «Отель» несли по 2–3 одноступенчатые жидкостные ракеты SS-N-4 («Сарк»). В дальнейшем появился ряд новых подводных лодок и ракет, однако большинство их, как и ранее, было снабжено ЖРД. Корабли класса «Дельта-IV», первые из которых вступили в строй в 1970-х годах, несли по 16 жидкостных ракет SS-N-23 («Скиф»); последние размещаются аналогично тому, как это делается на подводных лодках США (с «горбами» меньшей высоты). Подводная лодка класса «Тайфун» была создана в ответ на корабельные системы США, вооруженные ракетами «Трайдент». Договоры об ограничении стратегических наступательных вооружений, конец холодной войны и увеличение возраста подводных лодок с ракетами на борту привели сначала к переоборудованию более старых из них в обычные подводные лодки, а в последующем – к их демонтажу. В 1997 США списали все подводные лодки, вооруженные «Поларисами», сохранив лишь 18 лодок с «Трайдентами». Россия также должна была сократить свои вооружения.
Баллистические ракеты средней дальности. Наиболее известными из ракет этого класса являются разработанные в Советском Союзе ракеты «Скад», которые использовались Ираком против Ирана и Саудовской Аравии во время региональных конфликтов 1980–1988 и 1991, а также американские ракеты «Першинг II», предназначавшиеся для уничтожения подземных командных центров, и советские ракеты SS-20 («Сэйбр») и «Першинг II», они первыми подпали под действие упомянутых выше договоров.
Противоракетные системы. Начиная с 1950-х годов, военные руководители стремились расширить возможности ПВО до уровня, позволяющего справиться с новой угрозой – баллистическими ракетами с разделяющимися боеголовками.
«Найк-X» и «Найк-Зевс». В первых испытаниях американские ракеты «Найк-X» и «Найк-Зевс» несли боеголовки, имитирующие ядерный заряд, предназначенный для подрыва (вне атмосферы) разделяющихся боеголовок противника. Возможность решения задачи впервые была продемонстрирована в 1958, когда ракета «Найк-Зевс», запущенная с атолла Кваджалейн в центральной части Тихого океана, прошла в пределах заданной близости (необходимой для поражения цели) от ракеты «Атлас», стартовавшей из Калифорнии.
Системы, ликвидируемые Договором об ограничении стратегических вооружений. С учетом этого успеха и ряда последующих технических усовершенствований администрация Кеннеди предложила в 1962 создать противоракетную систему «Сентинел» и разместить стартовые площадки для запуска противоракет вокруг всех главных городов и военных объектов США.
По договору об ограничении стратегических вооружений 1972 США и СССР ограничивали себя двумя стартовыми площадками для запуска противоракет: одна вблизи столиц (Вашингтона и Москвы), другая – в соответствующем центре обороны страны. На каждой из таких площадок можно было размещать не более 100 ракет. Национальным центром обороны США является стартовый комплекс с ракетами «Минитмен» в штате Северная Дакота; аналогичный советский комплекс не был конкретизирован. Американская система защиты от баллистических ракет, которой присвоено название «Сэйфгард», образована двумя линиями ракет, каждая из которых несет небольшие ядерные заряды. Ракеты «Спартан» предназначены для перехвата разделяющихся боеголовок противника на расстояниях до 650 км, тогда как ракеты «Спринт», ускорение которых в 99 раз превышает ускорение земного притяжения, предназначаются для перехвата сохранившихся боеголовок, приблизившихся на расстояние порядка нескольких километров. При этом цели захватываются обзорной радиолокационной станцией обнаружения, а отдельные ракеты должны сопровождаться несколькими небольшими радиолокационными станциями. В Советском Союзе сначала были размещены 64 ракеты ABM-1 вокруг Москвы для защиты ее от ракет США и Китая. В последующем они были заменены ракетами SH-11 («Горгон») и SH-8, обеспечивающими соответственно перехват на большой высоте и на конечном участке траектории.
«Пэтриот». Первое практическое использование ракет «Пэтриот» было связано с защитой Саудовской Аравии и Израиля от БРСД «Скад», запускавшихся Ираком в 1991 во время войны в Персидском заливе. Ракеты «Скад» имели более простую конструкцию, нежели SS-20, и разделялись на части при входе в атмосферу. Из 86 ракет «Скад», запущенных против Саудовской Аравии и Израиля, 47 попали в зону действия батарей, выпустивших против них 158 ракет «Пэтриот» (в одном случае по единственной ракете «Скад» было выпущено 28 ракет «Пэтриот»). По данным министерства обороны Израиля, ракетами «Пэтриот» было перехвачено не более 20% ракет противника. Наиболее трагический эпизод произошел, когда компьютер батареи, вооруженной ракетами «Пэтриот», проигнорировал приближающуюся ракету «Скад», угодившую в казармы армейского резерва вблизи Дахрана (убив при этом 28 человек и ранив около 100).
После окончания войны на вооружение армии США поступила усовершенствованная система «Пэтриот» (PAC-2), отличающаяся от предыдущей большей точностью наведения, лучшим программным обеспечением и наличием специального взрывателя, обеспечивающего детонацию боеголовки при достаточном приближении к ракете противника. В 1999 на вооружение поступила система PAC-3, которая имеет больший радиус перехвата, предполагает самонаведение по тепловому излучению ракеты противника и поражает ее в результате высокоскоростного соударения с ней.
Программа перехвата БРСД на больших высотах. Стратегическая оборонная инициатива (СОИ) имела целью создание всеобъемлющей системы уничтожения ракет, в которой наряду с ракетами космического базирования использовались бы также лазеры с высокой энергией излучения и другие виды вооружений. Однако эта программа была свернута. Техническая эффективность системы кинетического оружия была продемонстрирована 3 июля 1982 в рамках программы разработки армией США технологии управляемого перехвата. См. также ВОЙНЫ ЗВЕЗДНЫЕ.
В начале 1990-х годов армия США приступила к осуществлению программы перехвата БРСД на больших высотах (более 16 км) с использованием ряда технологий СОИ. (На больших высотах тепловое излучение ракет становится легче различимым, поскольку отсутствуют посторонние излучающие тела.)
В систему перехвата на больших высотах должны входить наземная радиолокационная станция, предназначенная для обнаружения и сопровождения приближающихся ракет, командный пункт управления и несколько пусковых установок, каждая из которых располагает восемью одноступенчатыми твердотопливными ракетами с оборудованием кинетического уничтожения. Первые три пуска ракет, состоявшиеся в 1995, оказались успешными, и к 2000 армия США осуществила полномасштабное развертывание такого комплекса.
Крылатые ракеты. Крылатые ракеты – это беспилотные самолеты, которые могут пролететь большое расстояние на высоте ниже пороговой для радиолокаторов ПВО противника и доставить к цели обычный или ядерный заряд.
Первые испытания. Французский артиллерийский офицер Р.Лорен в 1907 занялся исследованием «летающей бомбы» с реактивным двигателем, однако его идеи заметно опередили свое время: высота полета должна была выдерживаться автоматически чувствительными приборами для измерения давления, а управление обеспечивалось гироскопическим стабилизатором, соединенным с сервомоторами, приводящими в движение крыло и хвостовое оперение.
В 1918 в Белпорте (шт. Нью-Йорк) ВМФ США и фирма «Сперри» произвели запуск своей летающей бомбы – беспилотного самолета, стартовавшего с рельсовых направляющих. При этом был осуществлен устойчивый полет с транспортировкой заряда массой 450 кг на расстояние 640 км.
В 1926 Ф.Дрекслер и ряд немецких инженеров работали над беспилотным летательным аппаратом, который должен был управляться с использованием автономной системы стабилизации. Аппаратура, разработанная в результате проведенных исследований, стала основой германских технологий во время Второй мировой войны.
Фау-1. Фау-1 германских ВВС, беспилотный реактивный самолет с прямым крылом и пульсирующим воздушно-реактивным двигателем (ВРД), был первым управляемым снарядом, использовавшимся в военных действиях. Длина Фау-1 составляла 7,7 м, размах крыла 5,4 м. Его скорость 580 км/ч (на высоте 600 м) превышала скорости большинства истребителей союзников, препятствуя уничтожению снаряда в воздушном бою. Снаряд был снабжен автопилотом и нес боевой заряд массой 1000 кг. Заранее запрограммированный механизм управления давал команду на выключение двигателя, и заряд взрывался от удара. Поскольку точность попадания Фау-1 составляла 1–2 км, это было оружие поражения скорее гражданского населения, нежели военных целей.
Только за 80 суток немецкая армия обрушила на Лондон 8070 снарядов Фау-1. 1420 таких снарядов достигли цели, убив 5864 и ранив 17 917 человек (это 10% всех потерь гражданского населения Великобритании за время войны).
Крылатые ракеты США. Первые американские крылатые ракеты «Снарк» (ВВС) и «Регулус» (ВМФ) габаритами почти не отличались от пилотируемых самолетов и требовали почти такой же тщательности при подготовке к старту. Они были сняты с вооружения в конце 1950-х годов, когда заметно возросли мощность, дальность и точность попадания баллистических ракет.
Однако в 1970-е годы военные специалисты США заговорили о настоятельной потребности в крылатых ракетах, которые могли бы доставить обычный или ядерный боевой заряд на расстояние порядка нескольких сотен километров. Решение этой задачи облегчалось 1) последними достижениями в области электроники и 2) появлением надежных малогабаритных газовых турбин. В результате были разработаны крылатые ракеты ВМФ «Томагавк» и ВВС ALCM.
При разработке «Томагавка» было принято решение запускать эти крылатые ракеты с современных атакующих подводных лодок класса «Лос-Анджелес», оборудованных 12 вертикальными пусковыми стволами. Крылатые ракеты воздушного базирования ALCM сменили пусковую площадку: вместо старта в воздухе с бомбардировщиков B-52 и B-1 их стали запускать с мобильных наземных стартовых комплексов ВВС.
При полете «Томагавка» используется специальная радиолокационная система отображения рельефа местности. Как «Томагавк», так и крылатая ракета воздушного базирования ALCM используют очень точную систему инерциального наведения, эффективность которой существенно возросла после установки приемников сигналов глобальной навигационной спутниковой системы GPS. Последняя модернизация гарантирует, что максимальное отклонение ракеты от цели составит всего 1 м.
Во время войны в Персидском заливе 1991 с военных кораблей и подводных лодок с целью поражения ряда целей было запущено более 30 ракет «Томагавк». Некоторые из них несли большие катушки угольных волокон, которые разматывались, пока снаряды летели над иракскими высоковольтными линиями дальней электропередачи. Волокна закручивались вокруг проводов, выводя из строя большие участки энергосети Ирака и обесточивая тем самым аппаратуру систем ПВО.
Ракеты класса «поверхность – воздух». Ракеты этого класса предназначаются для перехвата самолетов и крылатых ракет.
Первой такой ракетой была управляемая по радио ракета Hs-117 «Шметтерлинг», использовавшаяся фашистской Германией против бомбардировочных соединений союзников. Длина ракеты составляла 4 м, размах крыльев – 1,8 м; летела она со скоростью 1000 км/ч на высоте до 15 км.
В США первыми ракетами этого класса стали «Найк-Аякс» и пришедшая ей на замену более крупная ракета «Найк-Геркулес»: большие батареи тех и других были размещены на севере Соединенных Штатов.
Первый из известных случаев успешного поражения цели ракетой класса «поверхность – воздух» произошел 1 мая 1960, когда советские ПВО, запустив 14 ракет SA-2 «Гайдлайн», сбили разведывательный самолет США U-2, пилотируемый Ф.Пауэрсом. Ракеты SA-2 и SA-7 «Грэйл» использовались северовьетнамскими вооруженными силами с начала вьетнамской войны в 1965 и до ее конца. Сначала они были недостаточно эффективными (в 1965 11 самолетов были сбиты 194 ракетами), однако советские специалисты улучшили как двигатели, так и электронное оборудование ракет, и с их помощью Северный Вьетнам сбил за время войны ок. 200 самолетов США. Ракеты «Гайдлайн» использовались также Египтом, Индией и Ираком.
Первое боевое применение американских ракет этого класса произошло в 1967, когда Израиль воспользовался ракетами «Хоук» для уничтожения египетских истребителей в ходе Шестидневной войны. Ограниченность возможностей современных радиолокационных систем и систем управления пусками наглядно продемонстрировал инцидент 1988, когда иранский реактивный лайнер, выполнявший рейсовый полет из Тегерана в Саудовскую Аравию, был принят крейсером «Венсенз» ВМФ США за враждебный самолет и сбит его крылатой ракетой SM-2 с большим радиусом действия. При этом погибло более 400 человек.
Батарея ракет «Пэтриот» имеет в своем составе управляющий комплекс со станцией идентификации/контроля (командный пункт), радиолокатор с фазированной антенной решеткой, мощный электрогенератор и 8 пусковых установок, каждая из которых укомплектована 4 ракетами. Ракета может поражать цели, удаленные от точки старта на расстояние от 3 до 80 км.
Войсковые подразделения, принимающие участие в военных действиях, могут защитить себя от низколетящих самолетов и вертолетов, используя запускаемые с плеча ракеты ПВО. Наиболее эффективными признаны ракеты «Стингер» США и советско-российская SA-7 «Стрела». Та и другая самонаводятся на тепловое излучение самолетного двигателя. При их использовании ракета сначала направляется на цель, затем включается головка радиотеплолокационного наведения. Когда цель захвачена, раздается звуковой сигнал, и стрелок приводит в действие пусковое устройство. Взрыв заряда малой мощности выбрасывает ракету из пусковой трубы, а затем она разгоняется маршевым двигателем до скорости 2500 км/ч.
В 1980-е годы ЦРУ США тайно снабжало партизан в Афганистане ракетами «Стингер», которые в последующем успешно использовались в борьбе с советскими вертолетами и реактивными истребителями. Теперь «левые» «Стингеры» нашли дорогу к черному рынку оружия.
Северный Вьетнам широко использовал ракеты «Стрела» в Южном Вьетнаме, начиная с 1972. Опыт борьбы с ними стимулировал разработку в США комбинированного поискового устройства, чувствительного как к инфракрасному, так и к ультрафиолетовому излучению, после чего «Стингер» стал различать вспышки и ложные цели. Ракеты «Стрела», как и «Стингер», использовались в ряде локальных конфликтов и попали в руки террористов. Позже «Стрела» была заменена более современной ракетой SA-16 («Игла»), которая, как и «Стингер», запускается с плеча. См. также ПРОТИВОВОЗДУШНАЯ ОБОРОНА.
Ракеты класса «воздух – поверхность». Снаряды этого класса (свободнопадающие и планирующие бомбы; ракеты для поражения радиолокаторов, кораблей; ракеты, запускаемые до подхода к рубежу зоны ПВО) запускаются с самолета, позволяя пилоту поразить цель на суше и на море.
Свободнопадающие и планирующие бомбы. Обычную бомбу можно превратить в управляемый снаряд, дополнив ее устройством наведения и аэродинамическими управляющими поверхностями. Во время Второй мировой войны США использовали несколько видов свободнопадающих и планирующих бомб.
VB-1 «Эйзон» – обычная свободнопадающая бомба массой 450 кг, запускавшаяся с бомбардировщика, – имела специальное хвостовое оперение, управлявшееся по радио, что давало возможность бомбометателю управлять ее боковым (азимутальным) движением. В отсеке хвостового оперения этого снаряда располагались гироскопы, батареи электропитания, радиоприемник, антенна и световой маркер, позволявший бомбометателю следить за снарядом. На смену «Эйзону» пришел снаряд VB-3 «Рэйзон», допускавший управление не только по азимуту, но и по дальности полета. Он обеспечивал большую точность, нежели VB-1, и нес больший заряд взрывчатки. Снаряд VB-6 «Феликс» был снабжен устройством теплового наведения, реагировавшим на источники тепла, такие, как выхлопные трубы.
Снаряд GBU-15, впервые использованный США во вьетнамской войне, уничтожал хорошо укрепленные мосты. Это бомба массой 450 кг с лазерным поисковым устройством (установленным в носовой части) и рулями управления (в хвостовом отсеке). Поисковое устройство наводилось по лучу, отраженному при освещении лазером выбранной цели.
Во время войны в Персидском заливе 1991 случалось, что один самолет сбрасывал снаряд GBU-15, а наводился этот снаряд по лазерному «зайчику», обеспечиваемому вторым самолетом. При этом тепловизионная камера на борту самолета-бомбардировщика следила за снарядом вплоть до его встречи с целью. Целью часто служило вентиляционное отверстие в достаточно прочном самолетном ангаре, через которое проникал снаряд.
Снаряды подавления РЛС. Важным классом ракет, запускаемых с воздуха, являются снаряды, которые наводятся на сигналы, излучаемые радиолокаторами противника. Одним из первых снарядов США этого класса был «Шрайк», впервые использованный во время вьетнамской войны. В настоящее время США имеют на вооружении скоростную ракету для подавления РЛС HARM, оборудованную совершенными компьютерами, которые могут отслеживать набор частот, используемых системами ПВО, позволяя выявить частотные скачки и другие приемы, применяемые для уменьшения вероятности обнаружения.
Ракеты, запускаемые до подхода к рубежу зоны ПВО. В носовой части ракет этого класса располагается небольшая телевизионная камера, позволяющая летчикам видеть цель и управлять ракетой в последние секунды ее полета. При полете самолета к цели на большей части пути сохраняется полное радиолокационное «молчание». Во время войны в Персидском заливе 1991 США запустили 7 таких ракет. Кроме того, ежесуточно запускалось до 100 ракет «Мэйверик» класса «воздух – поверхность» с целью уничтожения танкеров и стационарных целей.
Противокорабельные ракеты. Значение противокорабельных ракет наглядно продемонстрировали три инцидента. В ходе Шестидневной войны израильский эсминец «Эйлат» нес патрульную службу в международных водах неподалеку от Александрии. Египетский патрульный корабль, находившийся в порту, запустил по нему противокорабельную ракету «Стикс» китайского производства, которая попала в «Эйлат», взорвалась и расколола его пополам, после чего он пошел ко дну.
Два других инцидента связаны с ракетой «Экзосет» французского производства. В ходе войны за Фолклендские острова (1982) ракеты «Экзосет», запущенные аргентинским самолетом, нанесли серьезные повреждения эсминцу «Шеффилд» британского флота и потопили контейнеровоз «Атлантик конвейор».
Ракеты класса «воздух – воздух». Наиболее эффективными американскими ракетами класса «воздух – воздух» являются AIM-7 «Спэрроу» и AIM-9 «Сайдуиндер», которые были созданы в 1950-х годах и после этого неоднократно модернизировались.
Ракеты «Сайдуиндер» снабжены тепловыми головками самонаведения. В качестве теплового детектора в поисковом устройстве ракеты используется арсенид галлия, допускающий хранение при температуре окружающей среды. Освещая цель, пилот активизирует ракету, которая самонаводится на выхлопную струю двигателя летательного аппарата противника.
Более совершенной является ракетная система «Феникс», устанавливаемая на борту реактивных истребителей ВМФ США F-14 «Томкэт». Модель AGM-9D «Феникс» может уничтожить самолет противника на расстоянии до 80 км. Наличие на борту истребителя современных компьютеров и радиолокаторов позволяет отслеживать одновременно до 50 целей.
Советские ракеты «Акрид» проектировались для установки их на истребителях МиГ-29 для борьбы с дальней бомбардировочной авиацией США.
Артиллерийские ракеты. Система залпового ракетного огня MLRS – основное ракетное оружие сухопутных войск США середины 1990-х годов. Пусковое устройство системы залпового ракетного огня снабжено 12 ракетами в двух обоймах по 6 в каждой: после пуска обойму можно быстро сменить. Команда из трех человек определяет свое положение с помощью навигационных спутников. Ракеты могут выпускаться по одной или залпом. Залп из 12 ракет распределяет на целевой площадке (1ґ2 км), удаленной на расстояние до 32 км, 7728 бомбочек, рассеивающих при взрыве тысячи металлических осколков.
Тактическая ракетная система ATACMS использует платформу системы залпового огня, но снабжена двумя сдвоенными обоймами. При этом дальность поражения достигает 150 км, каждая ракета несет по 950 бомбочек, а курс ракеты контролируется лазерным гироскопом.
Противотанковые ракеты. Во время Второй мировой войны самым эффективным бронебойным оружием была американская базука. Боеголовка, содержавшая кумулятивный заряд, позволяла базуке пробивать несколько дюймов стали. В ответ на разработку Советским Союзом ряда все более оснащенных и мощных танков в США было разработано несколько типов современных противотанковых снарядов, которые могли запускаться с плеча, с джипов, бронемашин и вертолетов.
Наиболее широко и успешно используются два вида американского противотанкового оружия: TOW, запускаемая из ствола ракета с оптической системой слежения и проводной связью, и ракета «Дракон». Первая первоначально предназначалась для использования экипажами вертолетов. С каждой стороны вертолета крепилось по 4 контейнера с ракетами, а система слежения размещалась в кабине стрелка. Небольшой оптический прибор на пусковом блоке следил за сигнальным огнем в хвосте ракеты, передавая управляющие команды по паре тонких проводов, сматывающихся с катушки в хвостовом отсеке. Ракеты TOW могут быть приспособлены также к пускам с джипов и бронемашин.
В ракете «Дракон» используется примерно такая же система управления, как и в TOW, однако, поскольку «Дракон» предназначался для использования пехотой, эта ракета имеет меньшую массу и менее мощный боевой заряд. Используется она, как правило, подразделениями с ограниченными возможностями транспортировки (амфибии, воздушно-десантные части).
В конце 1970-х годов США приступили к разработке запускаемой с вертолета ракеты «Хеллфайр» типа «стреляй и забудь» с лазерным наведением. Частью этой системы является телекамера ночного видения, которая позволяет отслеживать цели при слабом освещении. Экипаж вертолета может работать в паре или во взаимодействии с наземными осветителями для сохранения в тайне пусковой точки. Во время войны в Персидском заливе перед началом наземного штурма было запущено (в течение 2 минут) 15 ракет «Хеллфайр», которые разрушили посты системы раннего предупреждения Ирака. После этого было выпущено более 5000 таких ракет, которые нанесли сокрушительный удар по иракским танковым войскам.
К числу перспективных противотанковых снарядов следует отнести российские ракеты RPG-7V и AT-3 «Сэггер», хотя точность их попадания уменьшается с увеличением дальности, поскольку стрелок должен отслеживать и направлять ракету с помощью джойстика

* ЗАКАЗАТЬ АВТОРСКИЙ РЕФЕРАТ, КУРСОВУЮ ИЛИ ДИПЛОМ*

тел. 728 - 3241

ЗАКАЗАТЬ РЕФЕРАТ

ЗАКАЗАТЬ КУРСОВУЮ

ЗАКАЗАТЬ ДИПЛОМ

Новости образования

Все о ЕГЭ

Учебная литература on-line

Статьи о рефератах

Образовательный софт