Выходим на гиперзвук: «Циркон» обходит полосу препятствий
В интервью ТАСС заместитель министра обороны России Юрий Борисов рассказал о совместной работе предприятий оборонной промышленности и Российской Академии наук по созданию гиперзвукового оружия. «На подходе гиперзвуковое оружие, которое требует использования принципиально новых материалов и систем управления, которые работают совершенно в другой среде, в плазме», — сказал Борисов журналистам.
О том, что в обозримом будущем в России завершатся разработки и появятся полностью работоспособные гиперзвуковые ракеты, мы слышим уже не в первый раз. Наиболее оптимистично в этом отношении настроен директор корпорации «Тактическое ракетное вооружение» (КТРВ) Борис Обносов. Он говорит, что в России к 2020 году появятся гиперзвуковые ракеты, имеющие скорость 6−7М.
С прошлого года начались испытания гиперзвуковой ракеты морского базирования «Циркон», создаваемой в подмосковном Реутове в НПО Машиностроения, которое входит в состав КТРВ. И тут все предельно засекречено, поскольку высшая степень секретности разработок действует у нас (как и в других странах) в гиперзвуковой и лазерной областях. Сведения о скорости «Циркона» лежат в пределах от 4,5 М до 5 М. Что относится к нижней границе гиперзвуковых скоростей. Однако не исключено, что разработчики слегка снижают достигнутые показатели. Или же собираются к моменту начала государственных испытаний приподнять скоростной потолок.
Нижний порог гиперскорости в России мог быть достигнут уже в прошлом тысячелетии либо в начале нынешнего. В 70-е годы в МКБ «Радуга» началась НИР, а затем и ОКР по созданию ракеты Х-90. В конце 80-х — начале 90-х она уже устойчиво летала со скоростью от 3 М до 4 М. Но в 1992 году «в стране закончились деньги», и проект был закрыт.
Еще более внушительные результаты были достигнуты в московском Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ). Здесь была построена не ракета, а летающая лаборатория для испытания гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД). Циамовский двигатель вытянул 6,5 М. Но и этот проект был закрыт по той же самой причине.
Летательные аппараты, имеющие гиперзвуковую скорость, принципиально отличаются от сверхзвуковых. На них невозможно использовать турбореактивный двигатель: после 3 М из-за резкого увеличения скоростного напора воздуха начинает падать эффективность ТРД, поскольку резкое повышение температуры поступающей в камеру сгорания воздушно-топливной смеси существенно снижает КПД. При этом существует угроза пластической деформации лопаток турбины с их последующим расплавлением от высокой температуры.
Невозможно использовать и жидкостной или твердотопливный реактивный двигатель (ЖРД и ТРД), потому что эти двигатели не предоставляют возможности изменять тягу, после запуска они отрабатывают с постоянной тягой, не давая возможности регулировать скорость полета.
ГПВРД отличается от ЖРД тем, что в качестве окислителя в нем используется обычный атмосферный воздух, а не закаченный в баки сжиженный кислород или иной окислитель. Конструкция ГПВРД проста, количество подвижных элементов минимально. Схематично он представляет собой две воронки, которые соединены друг с другом узким горлом. Через первую воронку поступает воздух. В месте сужения он смешивается с топливом и сгорает. Выход второй воронки — это сопло, обеспечивающее реактивную тягу. Теоретически ГПВРД может развивать скорость до 25 М, но практический потолок ниже — порядка 17М-19М.
Разумеется, нынешняя разработка «Циркона» использовала разработки загубленной ракеты Х-90. Однако пришлось решать целый ряд проблем, которые были не неразрешимы в технологиях прошлого столетия. Самый скоростной в мире самолет — американский бомбардировщик «Валькирия», так и не пошедший в серию, развивал скорость до 3200 км/ч. Его планер во избежание тепловой деформации был сделан из титана. На гиперзвуковых скоростях и такое решение недостаточно, тело ракеты необходимо «укутывать» мощным теплоизоляционным слоем, а также использовать для охлаждения криогенную технику.
Это необходимо для того, чтобы могла нормально работать электроника ракеты. В связи с тем, что ракета на таких скоростях движется в коконе из плазмы, возникают еще две серьезнейшие проблемы. Во-первых, необходимо осуществлять радиосвязь ракеты с командным пунктом, а также со спутниковыми системами позиционирования и целеуказания. Считается, что это неразрешимая задача, поскольку «плазма не пропускает радиоволны». Однако это не вполне так: возникает уменьшение прозрачности плазмы для прохождения радиоволн — от частичного до полного их затухания. Лобового решения, скажем, за счет увеличения мощности сигнала, эта задача не имеет. Для ее решения необходимо учитывать целый ряд параметров: неоднородность кокона, волновые смещения, частоту сигнала, длительность и периодичность импульсов и т. д. Все это находится в компетенции ученых-радиотехников, использующих для моделирования суперкомпьютеры.
Еще одна проблема, которая кажется неразрешимой, — поиск ракетой цели. Ведь плазма должна «ослеплять» оптическую головку самонаведения и делать невозможной нормальную работу радиолокационной. Но, думается, специалисты НПО Машиностроения совместно с учеными РАН смогли решить эту проблему.
В России создается и еще один гиперзвуковой аппарат, который называется «изделие 4202» или Аэробаллистическое гиперзвуковое боевое оснащение (АГБО). Но это не ракета, а боеголовка, которая стартует при помощи баллистической ракеты. Предполагается, что ею будут оснащаться перспективные МБР «Сармат». И разрабатывается она также в НПО Машиностроения. И также уже проходят испытание — с 2004 года было проведено, по разным данным, 5 или 7 пусков.
Скорость АГБО выше, чем у «Циркона» — 7М-12М. Ракета «Сармат» способна запускать до трех боевых блоков. Полет, как и у «Циркона», происходит с маневрированием за счет аэродинамических рулей на небольших высотах, что делает АГБО трудноулавливаемой для радаров. Невидимость добавляется и за счет того, что блок окутан плазмой, поглощающей и не отражающей сигнал РЛС. В совокупности с маневрированием с громадными перегрузками это делает и противокорабельную ракету, и АГБО практически недосягаемыми для современных и перспективных комплексов ПРО.
Ряд экспертов считает, что АГБО имеет гиперзвуковой двигатель, основа которого была заложена в 90-е годы в Центральном институте авиационного моторостроения. Именно он позволяет поддерживать полученную при запуске «изделия 4202» скорость в течение длительного времени без ее потери.