|
От Р-36 до «Циклона-4»
Баллистическая жидкостная ракета Р-36 (8К67) была разработана в первой половине 60-х годов с основной целью − ликвидировать значительное отставание от США по ракетно-ядерному потенциалу. К этому времени американской стороной была создана баллистическая ракета «Титан-2», которая превосходила нашу единственную боевую межконтинентальную ракету Р-16 (8К64) по мощности забрасываемого ядерного заряда (10 Мт против 5 Мт) и по точности стрельбы (2,5 км против 10 км). К тому времени советские разработчики преуспели в создании мощных и сверхмощных термоядерных зарядов (до 50 Мт). В этой связи в стратегическом плане перед руководством страны стояли две задачи — нарастить общее количество МБР, по которым у Соединенных Штатов имелось семикратное превосходство, и создать ракету, способную нести самый мощный из существующих зарядов. Кроме того, была уже полностью освоена эксплуатация первых ракет Р-12, Р-14, Р-16 и Министерство обороны ставило задачу создания ракет с более высокими эксплуатационными характеристиками. Это касалось времени нахождения на боевом дежурстве, повышения защищенности шахтных боевых позиций, способности преодоления системы ПРО, которая уже имелась у США.
Специалисты КБ «Южное», находясь в постоянном творческом поиске, уже имели наработки, позволяющие решить поставленные задачи. Следует отметить, что к тому времени в КБ вырос собственный контингент научных работников — кандидатов и докторов технических наук, получило широкое развитие движение изобретателей и рационализаторов. Был обеспечен доступ к открытой и закрытой научно-технической информации, и специалисты были знакомы со многими передовыми идеями и разработками, проходящими по каналам специнформации.
В конце 50-х годов КБ «Южное» вышло с инициативой по модернизации своих ракет Р-12, Р-14 и Р-16, однако на правительственном уровне была одобрена разработка только тяжелой ракеты взамен Р-16. Так началось создание тяжелой межконтинентальной баллистической ракеты, получившей наименование Р-36 (8К67). Ее эскизный проект был выпущен в марте 1962 г.
МБР Р-36 стала этапной в истории разработок КБ «Южное», ей была уготована долгая и многообразная судьба. Сразу же после своего появления ракета Р-36 меняла облик, превращаясь в более совершенные варианты Р-36орб (8К69) и Р-36П (8К67П), из которых, образно говоря, она параллельно перевоплощалась в мирные космические носители «Циклон». Затем Р-36, добавив к своему названию букву «М», продолжила свою боевую биографию, переходя от второго поколения к третьему, а от третьего к четвертому в новом, «сатанинском» облике Р-36М, Р-36М УТТХ и Р-36М2 (в классификаторе НАТО и США эти ракеты имеют название SS-18 Satan, а их отечественное имя — «Воевода»). В нынешнем ХХI веке долгожительница Р-36 переживает третью и четвертую молодость одновременно, возвратившись к космическому созиданию в образах ракет-носителей «Днепр» и «Циклон-4». Вся история ракеты Р-36 была и есть историей непрерывных модификаций и усовершенствований, внедряемых под выполнение постоянно усложняющихся функциональных задач.
* * *
К основным особенностям ракеты Р-36 (8К67), в значительной степени определившим ее технические характеристики, относились:
• внедрение минометной схемы старта, ставшей впоследствии классикой боевого ракетостроения (минометный старт для тяжелой ракеты, более 200 тонн, был применен впервые в мировой практике);
• применение в конструкции второй ступени совмещенного днища топливного отсека, делящего его на две полости — окислителя и горючего, что существенно повысило плотность компоновки;
• реализация «горячей» схемы наддува топливных баков от газогенераторов, работающих на основных компонентах топлива;
• применение гидравлической системы предохранения топливных баков;
• внедрение автоматической аргонно-дуговой сварки топливных систем, что существенно повысило герметичность сварных швов;
• применение в топливных магистралях, идущих к двигателям, мембранных узлов, прорывающихся при запуске двигателей;
• внедрение прессованных панелей из сплава АМг6 в конструкцию топливных баков;
• применение принципиально новых пустотелых распорных шпангоутов днищ топливных баков, упростивших стыковку баков со смежными отсеками;
• минимизация непосредственного участия обслуживающего персонала при подготовке ракеты к пуску.
Ампулизированная ракета могла находиться в заправленном и боеспособном состоянии в течение всего гарантийного срока эксплуатации, который был первоначально принят равным 5 годам, а впоследствии доведен до 7,5 лет (у ракеты Р-16 — всего 30 суток).
В качестве боевого оснащения были разработаны две головные части — тяжелая 8Ф675 и более легкая 8Ф674.
Орбитальная головная часть ракеты 8К69 |
Система управления ракеты Р-36 была аналогична СУ ракеты Р-16, но была усовершенствована по результатам эксплуатации и укомплектована приборами повышенной точности.
Для ракеты Р-36 впервые в стране были построены боевые ракетные комплексы с одиночными стартовыми позициями, разнесенными на расстояния до нескольких километров, что значительно повысило неуязвимость ракетных комплексов. В состав БРК входило 6 рассредоточенных боевых стартовых позиций, на каждой из которых размещались одиночные шахтные пусковые установки (ПУ). Вблизи одной из них размещался командный пункт, связанный линиями системы боевого управления и связи со всеми стартовыми позициями.
В оголовке каждой ПУ размещались источники электропитания, аппаратура и оборудование технологических и технических систем. Состав оборудования обеспечивал длительное хранение ракеты в заправленном состоянии, а также дистанционное или автономное проведение операций по подготовке к пуску и пуск ракеты.
На вооружении находилось свыше 300 шахтных одиночных стартов, а построенные в дальнейшем модернизировались под установку усовершенствованных ракет с учетом ограничений договора ОСВ 2 на их габариты и вес.
На Р-36 был реализован ряд принципиально новых технических решений, перешедших впоследствии на ее модернизированные варианты:
• применена автономная СУ, обеспечивающая автоматическую дистанционную предстартовую подготовку к пуску, пуск ракеты, наведение после выхода ее из шахты на цель разворотом в плоскость стрельбы;
• применена система аварийного подрыва ракеты при летно-конструкторских испытаниях;
• применен новый, энергетически более эффективный окислитель — азотный тетраксид;
• исключена тоннельная труба в полости горючего второй ступени, а магистраль окислителя изготовлена из цельнопрессованной трубы с приваренными к ней спиральными сильфонами;
• применен «горячий» наддув топливных баков с помощью специальных газогенераторов, работающих на основных компонентах топлива, отбираемых из системы питания рулевых двигателей ступеней;
• предусмотрен форсированный разгон гироскопов гироблоков и гироинтеграторов путем подачи на гиромоторы повышенного напряжения электропитания.
* * *
Установка разделяющейся
головной части на ракету 8К67П |
Параллельно велась разработка орбитального варианта ракеты Р-36 (8К69). Ее новым функциональным элементом являлась орбитальная головная часть (ОГЧ), состоявшая из боевого блока с ядерным зарядом и отсека управления. Отсек управления содержал инерциальную СУ с радиовысотомерной коррекцией и тормозную двигательную установку. ОГЧ выводилась на круговую или слабоэллиптическую орбиту вокруг Земли, сход с орбиты осуществлялся после включения тормозного ЖРД на время, необходимое для попадания в заданную точку.
В процессе работ над отсеком управления были решены вопросы запуска ЖРД в условиях невесомости, для чего в топливном отсеке были предусмотрены и отработаны, в том числе и на летающем самолете-лаборатории Ту-16, сетчатые газоотделители. Применение ОГЧ обеспечивало внезапный подход к цели с любого направления и поражение объектов, расположенных в любой точке земного шара.
* * *
Следующей модификацией ракеты 8К67 была ракета 8К67П с разделяющейся головной частью (РГЧ). Она была разработана в очень короткие сроки в ответ на аналогичную разработку, ведущуюся в США. Правительством ставилась задача обеспечить летные испытания ракеты с РГЧ не позднее американцев. Первый пуск ракеты 8К67П был проведен в августе 1968 г., всего неделю спустя после испытания американцами своей первой РГЧ. Конечно, разработанная, испытанная и принятая на вооружение, эта опытная конструкция была далека от совершенства, но боевая эффективность ракеты 8К67П в условиях противодействия ПРО оценивалась примерно в два раза выше, чем эффективность ракеты 8К67.
* * *
Одновременно с этим на базе боевой ракеты Р-36 КБ «Южное» создало целое семейство ракет-носителей под общим названием «Циклон». Оно началось во второй половине 60-х годов, когда противостояние двух сверхдержав перенеслось в космос. На орбиты запускались разведывательные спутники. Вся территория СССР находилась под постоянным наблюдением из космоса. Очевидцы тех времен помнят, как для того, чтобы провести какие-либо эксперименты на открытых площадках, требовалось их согласование с графиком прохождения над этим районом американских разведывательных спутников. В СССР также разрабатывались спутники для целей разведки и космические аппараты военного назначения типа ИС («истребитель спутников»), т.е. уже велась подготовка к космической обороне. Для запуска спутников систем противокосмической обороны необходим был носитель, способный вывести на требуемую орбиту полезный груз массой до трех тонн и имеющий высокую готовность к пуску. Выбор пал на ракеты семейства Р-36. Боевая ракета Р-36 орбитального варианта (8К69), по существу, уже была космическим носителем, но в тот период ее летные испытания только начинались. Поэтому ввиду срочности задачи было решено использовать оба варианта ракеты Р-36 с началом летной отработки средств противокосмической обороны на носителе, полученном из доработанной ракеты 8К67, которому был присвоен индекс 11К67. С ракетой-носителем 11К67, а затем и с РН 11К69 были увязаны два космических аппарата: морской разведки — УС и противокосмической обороны — ИС.
РН «Циклон-2»
на стартовой позиции
(космодром Байконур) |
В 1965 г. началась доработка ракеты 8К67 под космический носитель: установка аппаратуры стыковки со спутниками, замена части приборов системы управления. Отличительной особенностью СУ орбитальной ракеты 8К69 была возможность разворота по крену в полете в диапазоне азимутов стрельбы ±180º, что требовалось и для запуска КА типа ИС. Кроме того, проводилась доработка агрегатов наземного стартового комплекса в основном для обеспечения скоростной заправки баков.
В октябре 1967 г. начались летные испытания РН 11К67, на два года раньше, чем летные испытания средств ПРО с использованием РН 11К69. В 1967—1968 гг. на требуемые орбиты были выведены ракетой-носителем 11К67 (впоследствии получившей название «Циклон-2А») 5 космических аппаратов системы ИС — 3 аппарата в качестве мишеней и 2 прототипа КА ИС.
С августа 1969 г. начались пуски РН 11К69, названной впоследствии «Циклон-2». Для этой ракеты впервые в истории ракетной техники был создан автоматизированный стартовый комплекс, ставший на все последующие годы визитной карточкой космических ракетных комплексов КБ «Южное». А ракета-носитель 11К69 стала одним из самых надежных в мире носителей легкого класса — 126 пусков без единой аварии!
* * *
Ракета-носитель «Циклон-4» (макет) |
Макетирование стыковки хвостового отсека второй ступени
с топливным баком второй ступени РН «Циклон-4» |
РН «Циклон-3»
на стартовой позиции
(космодром Плесецк) |
В конце 60-х годов началась разработка еще одного, более мощного носителя на базе ракеты Р-36 орбитального варианта. Он получил индекс 11К68 и состоял из двух ступеней, аналогичных ступеням РН 11К69, и третьей ступени С5М новой разработки. Эта ступень была разработана с использованием технических решений, реализованных на орбитальном отсеке ракеты 8К69. Двигатель ОГЧ был доработан под двукратный запуск. Топливный отсек также был принят тороидальным с увеличенным объемом для размещения более 3 т высококипящих компонентов топлива.
РН 11К68, названная позднее «Циклон-3», была принята на вооружение в 1980 г. с КА «Целина-Д», также разработанным КБ «Южное». В дальнейшем КРК «Циклон-3» принимался в эксплуатацию в составе космических комплексов «Метеор», «Муссон», «Стрела». В связи с необходимостью запуска одновременно шести спутников «Стрела» разработчиком была модернизирована система управления ступени С5М. Всего проведено 122 пуска РН 11К68, которые подтвердили ее высокую надежность.
Современной модификацией ракет-носителей на базе Р-36 является РН «Циклон-4». Проект ориентирован на международное сотрудничество и предполагает запуски с космодрома Алкантара в Бразилии. Использование космодрома, расположенного вблизи экватора, позволяет выводить КА на геостационарную орбиту, что важно как с коммерческой точки зрения, так и для развития национальных спутниковых систем связи и телевещания.
РН «Циклон-4» представляет собой новейший и наиболее мощный вариант ракет семейства «Циклон», разработанных КБ «Южное».
Энергетические возможности ракеты-носителя позволяют выводить при пуске с космодрома Алкантара полезный груз массой до 5300 кг на экваториальную орбиту высотой 500 км и массой до 1600 кг — на орбиту, переходную к геостационарной.
Основные отличия РН «Циклон-4» от предыдущих «Циклонов» следующие:
• применение третьей ступени с увеличенным в ~3,5 раза запасом компонентов топлива, что позволяет повысить энергетику носителя и снизить максимальные продольные перегрузки до приемлемых значений (~6 g);
• пятикратное включение двигателя третьей ступени, что дает качественно новые возможности, в первую очередь при групповом выведении КА на различные орбиты;
• применение современной высокоточной системы управления разработки ОАО «Хартрон» с включением в ее состав аппаратуры спутниковой навигации;
• применение головного обтекателя диаметром 4 м с увеличенным объемом зоны полезного груза. В настоящее время завершается изготовление первой летной ракеты-носителя и стартового комплекса на космодроме Алкантара.
Тяжелые жидкостные ракеты
семейства Р-36 и «Днепр»
Создание тяжелых (массой 200 т) межконтинентальных жидкостных баллистических боевых ракет и их стартовых комплексов стало для КБ «Южное» новой яркой страницей его творческой биографии. Эти комплексы остались уникальными и непревзойденными по своим тактико-техническим характеристикам. Они сыграли решающую роль в достижении баланса стратегических вооружений во второй половине ХХ века и являлись ключевым объектом при заключении международных договоров об ограничении вооружений.
КБ «Южное», как головная организация, принимало непосредственное участие в формировании высшими органами страны требований к ракетным комплексам ядерного щита, при этом смогло представить и отстоять принципы совершенствования своих тяжелых ракетных комплексов, сформулированные еще М.К. Янгелем.
Для ракет Р-36М были созданы боевые ступени разведения с 10-блочными разделяющимися головными частями. Для проведения манипуляций по индивидуальному наведению блоков ступень оснащалась СУ и двигателями разведения разработки КБ «Южное». В системе управления для Р-36М УТТХ была создана унифицированная гироскопическая платформа, применение бортовой вычислительной машины позволило повысить точности по сравнению с Р-36 в 3 раза, внедрен комплекс командных приборов, постоянно работающих в течение всего срока эксплуатации.
На всех вариантах тяжелых ракет и их комплексов были реализованы практически все требования, заявленные в «янгелевских» принципах совершенствования. Революционным решением стал уникальный минометный старт из транспортно-пускового контейнера, устанавливаемого в шахтную пусковую установку. ШПУ стали оборудоваться откидной крышей с газодинамическим открытием, более стойкой к воздействию ядерного взрыва, чем сдвижная крыша ракеты-предшественницы.
Конструкция корпуса каждой из вновь создаваемых тяжелых ракет разрабатывалась с максимально достижимой плотностью компоновки. В конечном счете, на ракетах «Воевода» практически были исключены сухие отсеки. Топливные баки ступеней всех модификаций ракет с буквой «М» стали выполняться сплошными с внутренними разделительными днищами. Нижнее днище бака горючего первой ступени выполнено вогнутым с целью уплотнения компоновки ДУ. Бак горючего второй ступени имеет тороидальную форму, в его полость (в «дырку от бублика») помещен маршевый двигатель. Подача окислителя через бак горючего стала осуществляться по жесткой трубе с приваренными сильфонными наконечниками. Таким образом, по сравнению с ракетой Р-36 удалось снизить весовые затраты на баки, увеличить на 11 % запас топлива и, невзирая на возросшую длину головных частей, сохранить габаритную длину ракеты.
На ракетах Р-36М и Р-36М УТТХ первая и вторая ступени идентичны, поэтому при переоснащении ШПУ для ракеты Р-36М УТТХ замене подлежали только головные части.
Двигательные установки также претерпевали усовершенствования. Если ракета Р-36 оснащалась ДУ в составе маршевого двигателя с неподвижными соплами и рулевыми ЖРД, то на ракетах «М» первая ступень имела 4 однокамерных двигателя с качающимися соплами, а вторая — основной однокамерный двигатель и четырехкамерный рулевой. Были приняты меры защиты двигателей от ядерных воздействий.
Для тяжелых ракет были созданы несколько вариантов боевого оснащения: тяжелые моноблоки с мегатонными термоядерными зарядами, орбитальная головная часть, разделяющиеся головные части с несколькими модификациями скоростных боевых блоков, комплекс средств преодоления ПРО (на траектории образовывался боевой порядок ложных целей вокруг баллистического блока, скрывая его от обнаружения).
Последняя завершенная боевая разработка КБ «Южное» — стратегический ракетный комплекс с МБР Р-36М2 «Воевода» — оказалась одним из лучших образцов боевого ракетостроения конца XX — начала XXI вв. Функционально комплекс предназначен для поражения особо важных целей в условиях многократных ядерных воздействий по позиционному району ракетных комплексов и преодоления многоэшелонированной ПРО с элементами космического базирования. Комплекс «Воевода» эксплуатируется более 30 лет без потери своих боевых возможностей, превысив в два раза гарантийный срок. Сегодня КБ «Южное» и Южмаш осуществляют авторский надзор и участвуют в работах по продлению гарантийных сроков эксплуатации МБР «Воевода», стоящих на боевом дежурстве в России.
* * *
Минометный старт ракеты Р-36М (15А14)
из шахтной пусковой установки |
В 90-е годы КБ «Южное» приступило к работам по новейшему комплексу «Икар», и уже был определен его технический облик. Исходя из опыта эволюции тяжелых ракетных комплексов, «Икар» мог стать выдающимся творением ракетно-космической техники. Однако государственные заказы прекратились, и деятельность Днепровского ракетного центра по созданию МБР была прекращена.
* * *
К работам по подтверждению гарантийных сроков имеют прямое отношение и коммерческие пуски по программе «Днепр» с выведением на орбиты КА, которые проводятся с 1999 г. В качестве ракет-носителей используются ракеты 15А18, снятые с боевого дежурства после истечения сроков эксплуатации. При этом сразу решаются три крупные задачи: утилизация ракет с истекшим ресурсом (прямая ликвидация ракет представлялась достаточно затратной); выведение на орбиты КА отечественных и зарубежных заказчиков с использованием готовых ракет, что снижает стоимость запусков; подтверждение работоспособности боевых ракет после длительного нахождения на боевом дежурстве.
Развертывание работ по созданию РН «Днепр» проводилось на межгосударственном уровне. В 1997 г. была учреждена Международная космическая компания «Космотрас» по созданию и эксплуатации космического ракетного комплекса на базе МБР 15А18.
Благодаря универсальности конструкции ракеты 15А18 не потребовалось длительного поиска вариантов ее оптимального переоснащения в космический носитель. Наличие готовых ракет, имеющиеся стартовые комплексы, относительно небольшие затраты на переоборудование инфраструктуры и эксплуатацию позволили в течение короткого времени подготовить регулярные пуски. 21 апреля 1999 г. новой ракетой-носителем, получившей название «Днепр», с космодрома Байконур был выведен на орбиту первый КА — UoSat-12 по заказу английской фирмы. Последний, 18-й по счету пуск РН «Днепр» состоялся 22 августа 2013 г. с пусковой базы Ясный в Оренбургской области России. На заданную орбиту был выведен южнокорейский радиолокационный спутник KompSat-5.
Таким образом, все тяжелые «уткинские» ракеты третьего и четвертого поколений, как и их предшественница, ракета Р-36, прошли этапы модернизации и конверсионного преобразования.
Президент МКК «Космотрас» В.А. Андреев и
Генеральный конструктор КБ «Южное» А.В. Дегтярев
после успешного пуска РН «Днепр» |
Космическая головная часть РН «Днепр» в сборочном стапеле и на испытательном стенде |
Пуск РН «Днепр» 22 августа 2013 г. на пусковой базе Ясный |
* * *
|
