pict На главную сайта   Все о Ружанах pict
pict

Горбулин В.П., Дегтярев А.В.

ЭВОЛЮЦИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИХ
РАЗРАБОТОК КБ «ЮЖНОЕ»

© Вісник НАН України, 2014, № 6
ISSN 0372-6436

 

Наш адрес: ruzhany@narod.ru

 

Межконтинентальные
легкие жидкостные ракеты

 

 

Межконтинентальная баллистическая ракета третьего поколения МР-УР100 (15А15) разрабатывалась КБ «Южное» в условиях жесткой конкуренции с МБР УР-100Н, создаваемой ЦКБМ Генерального конструктора В.Н. Челомея. Высокий уровень основных тактико-технических характеристик и массового совершенства, изящество компоновки ракеты МР-УР100 и конкурентоспособность с УР-100Н, имеющей в 1,5 раза большую стартовую массу, были достигнуты за счет внедрения целого ряда принципиально новых технических решений.

Основные из них:

• минометный старт, использование которого дало возможность переоборудования ШПУ ракеты УР-100 с сохранением строительной части и повышением более чем на порядок защищенности от поражающих факторов ядерного взрыва. При этом был достигнут предельно высокий коэффициент использования объема ШПУ, который не превзойден и сегодня;

• аэродинамический обтекатель изменяемой геометрии, автоматически принимающий форму острого конуса после выхода ракеты из ШПУ, что позволило увеличить массу полезного груза на ~50 кг. Совместно с другими мероприятиями жесткой «весовой» политики это дало возможность увеличить количество боевых блоков на ракете с трех до четырех;

• оригинальная конструкция разделяющейся головной части 15Ф154 с индивидуальным наведением боевых блоков (ББ), выполненная по «толкающей» схеме с твердотопливной ДУ разведения и рационально сконструированной платформой для установки ББ и средств преодоления ПРО. По показателю массового совершенства — отношению суммарной массы ББ и СП ПРО к начальной массе — РГЧ ракеты МР-УР100 и на сегодня является непревзойденной среди аналогов;

• уникальный маршевый двигатель второй ступени 15Д169, созданный по «замкнутой» схеме с дожиганием в камере сгорания восстановительного генераторного газа. Кроме основной тяги он обеспечил создание потребных управляющих усилий в каналах тангажа и рыскания за счет вдува восстановительного генераторного газа в закритическую часть сопла при рекордном значении пустотного удельного импульса (330,5 с);

• предварительный химический наддув емкостей окислителя и горючего продуктами сгорания и парами основных компонентов топлива, получаемыми непосредственно в баках путем впрыска горючего в полость окислителя и окислителя в полость горючего. Это позволило исключить систему сжатых газов для наддува баков из состава наземных средств;

• использование биметаллических конструктивных элементов в узлах ПГС и триметаллических разделительных днищ топливных отсеков первой и второй ступеней. Это дало возможность реализовать рациональные конструктивно-компоновочные решения без «утопления» маршевых двигателей в полостях топливных отсеков и наиболее полно с энергетической точки зрения использовать полезный объем ШПУ, практически исключить фланцевые стыки в конструкции ПГС;

 

 
Боевой блок разделяющейся головной части ракеты 15А15
и защитное устройство шахтной пусковой установки ракетного комплекса МР-УР100

 

 


Макет ракеты 15А16 в ТПК
на территории ЮМЗ в Днепропетровске

 

• оригинальная компоновка приборного отсека в виде единого герметизированного контейнера, позволившая уменьшить массу аппаратуры системы управления, длину бортовой кабельной сети, повысить надежность СУ, упростить технологию сборки ракеты;

• система разделения ступеней и отделения головной части на базе сопел противотяги, функционирующих при сбросе газов наддува из баков окислителя первой и второй ступеней, исключившая необходимость использования РДТТ торможения;

• устройство разрыва механической связи между первой и второй ступенями с использованием удлиненного кумулятивного заряда, установленного выше технологического межступенного болтового стыка.

* * *

В ракетном комплексе МР-УР100 УТТХ повышение боевой эффективности в 1,5—2 раза было достигнуто за счет применения следующих технических решений:

• новых скоростных ББ с увеличенным в 1,25 раза тротиловым эквивалентом заряда и аэродинамической закруткой, унифицированных для комплексов Р-36М УТТХ и МР-УР100 УТТХ;

• усовершенствованной СУ с уменьшенной инструментальной и методической погрешностями и самоориентирующейся в азимуте гироплатформой для определения направления истинного меридиана (система «Меридиан»), обеспечившей прицельный пуск ракеты после ядерного удара по стартовой позиции;

• усовершенствованной твердотопливной ДУ разведения с уменьшенными систематическими разбросами тяги за счет индивидуального подбора критических сечений сопел;

• новых безымпульсных устройств крепления ББ к платформе и механизмов отстыковки штепсельных разъемов между ББ и платформой.

Эффект от внедрения этих технических решений — повышение примерно в 2 раза точности попадания боевых блоков в цель.

Следует отметить, что улучшенные тактико-технические характеристики ракетного коплекса МР-УР100 УТТХ с ракетой 15А16 были достигнуты без доработок обеих ступеней ракеты, головного обтекателя и ТПК. Переоснащение ракет 15А15, находящихся на боевом дежурстве, в ракету 15А16 проводилось без слива компонентов топлива путем замены РГЧ, герметичного контейнера с приборами, СУ и наземной проверочно-пусковой аппаратуры.

* * *

Уникальной разработкой КБ «Южное» стал специальный командный комплекс «Периметр» с ракетой 15А11, предназначенный для гарантированного доведения боевых приказов от высших звеньев управления до командных пунктов и отдельных пусковых установок РВСН. В качестве базовой использовалась ракета МР-УР100 УТТХ (15А16) с доработанной системой управления. Специальная головная часть ракеты 15А11 включала в себя оригинальную радиотехническую систему. Для обеспечения условий ее функционирования ГЧ во время полета должна была иметь постоянную ориентацию в пространстве. Система успокоения, ориентации и стабилизации с использованием холодного сжатого газа была разработана КБЮ с учетом опыта разработки аналогичной ДУ для самонаводящейся ГЧ, что существенно сократило стоимость и сроки ее создания. Благодаря использованию в системе «Периметр» ранее отработанных технических решений задачи летных испытаний были выполнены при сокращенной программе — семь пусков вместо планируемых десяти.

 

Межконтинентальные
твердотопливные ракеты

 

 

Вместе с созданием жидкостных ракет успешно завершились разработки КБ «Южное» и по твердотопливным межконтинентальным ракетам — РТ-23 УТТХ. Они были выполнены трехступенчатыми с массой порядка 105 т. Для боевого оснащения ракет были созданы разделяющиеся головные части. На вооружение РВСН были сданы два комплекса с твердотопливными ракетами: шахтный типа «ОС» с использованием доработанной ШПУ ракеты УР-100Н и уникальный, не имеющий аналогов в мировой практике подвижный боевой железнодорожный ракетный комплекс — БЖРК.

В первую очередь разрабатывались с учетом сжатых сроков (начало серийного изготовления с 1986 г.) ракеты 15Ж61 для БЖРК и 15Ж62 для грунтового комплекса. В них использовались основные технические решения, отработанные ранее на ракете 15Ж52, при этом стойкость конструкции к поражающим факторам ядерного взрыва обеспечивалась на уровне, оптимальном для подвижных стартов.

Ракета 15Ж60 для РК шахтного базирования типа «ОС» разрабатывалась с учетом срока начала серийного изготовления с 1987 г. и необходимости обеспечения верхнего уровня стойкости к ПФЯВ.

На ракетах 15Ж60 и 15Ж61 были внедрены ранее отработанные технические решения:

• принципиально новый способ управления полетом ракеты по каналам тангажа, рыскания за счет отклонения головного отсека в карданном узле. При этом из состава систем и агрегатов ракеты были исключены два бортовых источника мощности, один комплект рулевых машин и двигатель управления креном первой и второй ступеней, что обеспечило повышение надежности ракеты. Но самое главное, стала возможна любая модернизация двигателей без изменения системы управления;

• оригинальное по конструктивному исполнению минометное разделение ступеней за счет наддува газом от порохового аккумулятора давления межступенного объема и поперечного деления переходного отсека удлиненным кумулятивным зарядом. Такая конструкция гарантировала безударное разделение ступеней, обеспечила максимальную плотность компоновки межступенного отсека ракеты, а также существенно снизила затраты на экспериментальную отработку по сравнению с альтернативным «горячим» разделением ступеней;

• уникальная двигательная установка ступени разведения 15Д264, состоящая из высокоэнергетичного многофункционального ЖРД «большой» тяги с комбинированной системой подачи топлива и многократным включением в полете, а также 16 жидкостных импульсных двигателей малой тяги. Удельный среднеинтегральный пустотный импульс тяги такой ДУ на участке доразгона и перенацеливания боевых блоков составлял более 300 с, что позволило обеспечить высокую экономичность ступени разведения;

• использование в конструкции маршевых РДТТ второй и третьей ступеней раструбов сопловых блоков со сдвигаемыми насадками, обеспечившими существенное увеличение удельного импульса за счет увеличения степени расширения сопел при ограниченных длинах межступенных отсеков.

К характерным схемно-конструктивным особенностям БЖРК с ракетой 15Ж61 относятся:

• использование двигателя 15Д206 первой ступени, обеспечивающего управление полетом ракеты по трем каналам за счет вдува «горячего» газа в закритическую часть сопла и унифицированного по основным конструктивно-техническим параметрам с двигателем первой ступени БРПЛ — 3Д65;

• минометный старт с заклоном ракеты после выхода из ТПК перед запуском маршевого двигателя с целью исключения возможного опрокидывания ПУ от газодинамического воздействия струи маршевого двигателя первой ступени на вагон и ТПК;


Карданный узел — ключевой
элемент системы качания
ГЧ ракеты РТ-23 УТТХ

• использование в составе десятиблочной РГЧ боевого блока 15Ф444, созданного ранее для РГЧ ракет 15Ж44 и 15Ж52;

• надувной конический наконечник головного аэродинамического обтекателя, принимающий форму острого конуса в полете после наддува;

• использование в маршевых РДТТ второй и третьей ступеней новых смесевых твердых топлив с высокими энергетическими характеристиками, непревзойденными в мировом ракетостроении до настоящего времени;

• разгружающее устройство, позволившее снизить до приемлемых величин нагрузки на оси стартового вагона путем передачи части нагрузок на соседние вагоны;

• внедрение в состав комплекса звеньев 5Ж и 7Ж системы боевого управления «Сигнал-А»; каналов радиоуправления и космической связи; системы навигации, обеспечивающей пуск ракеты с любой разрешенной точки маршрута патрулирования; системы прицеливания, функционирующей в заданных условиях боевого применения (в т.ч. при движении встречных поездов); системы закорачивания и отведения контактной сети.

Принципиальным отличием ракеты 15Ж60 от ракеты 15Ж61 является ее повышенная стойкость к ПФЯВ, обеспеченная за счет:

• защиты конструкции специальным многофункциональным покрытием;

• форсирования расходно-тяговых характеристик двигателя первой ступени с одновременным применением в нем поворотного управляющего сопла в качестве органа управления вектором тяги;

• использования системы управления второго уровня стойкости к ПФЯВ;

• оснащения боевыми блоками повышенной стойкости к ПФЯВ.

В принципиально новом двигателе первой ступени применено более высокоэнергетическое твердое топливо на основе октогена с внутренним каналом усовершенствованной звездообразной формы, центральное поворотное управляющее сопло на эластичном опорном шарнире с круговой диаграммой создания управляющих усилий до 10 % тяги, форсированы расходно-тяговые характеристики за счет существенного увеличения внутрикамерного давления до ~100 кг/см2.

Цельномотанный из органоволокна по схеме «кокон» корпус двигателя был разработан КБ «Южное» и по уровню технического совершенства превосходил корпуса, разработанные специализированными предприятиями, имевшими на то время многолетний опыт проектирования подобных конструкций.

На корпус ДУ второй ступени ракеты 15Ж60 нанесено специальное многофункциональное покрытие. Остальные конструктивно-технологические решения ДУ второй и третьих ступеней аналогичны решениям, реализованным в ракете 15Ж61.

 


Головная часть ракеты 15Ж61 с узлом качания
и ее надувной наконечник до (внизу) и после срабатывания

 

Кроме того, с целью обеспечения второго уровня стойкости ракеты и повышения живучести РК в целом были реализованы следующие технические решения:

• головной аэродинамический обтекатель с изменяемой геометрией наконечника, выполненный в виде двух поворотных створок с нанесенным на наружную поверхность обтекателя многофункциональным защитным покрытием и целым рядом конструкторских решений по обеспечению стойкости;

• система управления обеспечила решение ряда принципиально новых задач: восстановление информации в вычислителе после воздействия ПФЯВ путем ее перезаписи в ОЗУ из хранителя информации на магнитном диске; реализация терминального наведения; использование элементной базы повышенной стойкости к ПФЯВ; «горячий» режим работы при несении боевого дежурства с постоянно задействованными командными приборами сопряжения с системой боевого управления «Сигнал-А»;

• боевое оснащение ракеты 15Ж60 — разделяющаяся головная часть с 10 боевыми блоками повышенной стойкости к ПФЯВ, имеющими тактико-технические характеристики, близкие к боевым блокам Мк-87 американской ракеты МХ;

• пусковая установка 15П760 разработана с использованием систем и агрегатов, обеспечивающих постоянную боевую готовность и длительность автономности ШПУ в течение срока, заданного тактико-техническими требованиями.

Среди наиболее значимых составляющих научно-технического задела КБЮ следует отметить создание высокоэнергетических твердых топлив, превосходящих лучшие мировые образцы; разработку радиационностойкой элементной базы и больших интегральных схем для БЦВК «Бисер-3» и др., создание высокопрочных органических и высокомодульных углеродных волокон, углеродных композиций с двух- и трехмерно ориентированной матрицей, высокопрочных термостойких клеев, а также отработку технологии изготовления и неразрушающих методов контроля.

* * *

Разработка ракетного комплекса 15П065 («Универсал») с межконтинентальной ракетой 15Ж65 осуществлялась в 1989—1991 гг. Создание комплекса стационарного базирования типа «ОС» было поручено КБ «Южное», а подвижного грунтового — Московскому институту теплотехники. Характерными особенностями разработки РК «Универсал» были:

• соблюдение требований Договора СНВ-1, согласно которому разрешалась только модернизация ракетного комплекса РТ-2ПМ с моноблочным боевым оснащением;

• наряду с преодолением наземной ПРО комплекс должен обеспечивать преодоление ПРО с элементами космического базирования с оружием на новых физических принципах, что накладывало ограничения на длительность и высоту активного участка траектории.

Твердотопливная ракета 15Ж65 была выполнена по трехступенчатой схеме со стартовой массой 46,5 т. Масса ГЧ с СП ПРО — 1240 кг. Модификации ракеты для шахтного и мобильного грунтового видов базирования имели следующие особенности:

• минометный старт ракеты с мобильной грунтовой ПУ выполнялся по бесподдонной схеме с пониженным максимальным давлением в ТПК;

• из-за различных уровней максимальных давлений при минометном старте и более жестких ограничений по массе ТПК для грунтового комплекса выполнен из стеклопластика, для шахтного — из алюминиевого сплава;

• маршевые двигатели первой, второй и третьей ступеней с форсированными расходнотяговыми характеристиками обеспечивали заданные ограничения по длительности и высоте активного участка траектории ракеты;

• «горячее» разделение первой и второй ступеней с использованием оригинальной кон струкции соединительного отсека первой ступени из композиционного материала и тормозных РДТТ с форсированными расходно-тя говыми характеристиками;

• минометное разделение второй и третьей ступеней;

• для снижения разбросов скорости в конце полета и соответственно гарантийных запасов ДУ боевой ступени впервые был применен разворот третьей ступени ракеты в направлении нулевого приращения дальности и полет в этом направлении до полного выгорания топлива ДУ третьей ступени;

• для построения боевых порядков ГЧ с НББ и СП ПРО впервые использовалась ДУ, созданная КБ «Южное» по оригинальной схеме на монотопливе. Эта разработка открывала новое перспективное направление в создании многофункциональных двигательных установок боевых ступеней;

• защита ракеты от комплексного воздействия ПФЯВ и ОНФП обеспечивалась вновь созданными многофункциональными покрытиями;

• размещение ДУ третьей ступени внутри цилиндрического соединительного отсека второй ступени, что обеспечивало дополнительную защиту от ПФЯВ;

• разработанные КБ «Южное» средства преодоления ПРО на основе комплекса ложных целей обеспечили их неотличимость от боевых блоков во всех диапазонах электромагнитных волн. Они были стойкими к ПФЯВ, излучению сверхмощного лазера с ядерной накачкой и др. Впервые были созданы ложные цели, способные противостоять новейшим РЛС со сверхразрешением.

РК «Универсал» — первый ракетный комплекс стратегического назначения разработки КБ «Южное» нового, пятого поколения, впитавший в себя весь многолетний опыт и научно-технический задел по созданию твердотопливных ракетных комплексов. Он сохранял высокую боевую эффективность в условиях встречного, ответно-встречного и ответного ядерных ударов, обладал возможностью преодоления эшелонированной системы ПРО, в том числе с элементами космического базирования. Накопленный огромный практический опыт и научно-технологический задел позволяли провести летно-конструкторские испытания в 1991 г., но в связи с последующими историческими событиями ракета 15Ж65 пополнила список разработок КБ «Южное», переданных в другие организации.

* * *

Яндекс.Метрика