Эта статья представит читателю такую интереснейшую тему, как космическая ракета, ракета-носитель и весь тот полезный опыт, который это изобретение принесло человечеству. Также будет рассказано и о полезных грузах, доставляемых в космическое пространство. Освоение космоса началось не так давно. В СССР это была середина третьей пятилетки, когда окончилась Вторая мировая война. Космическая ракета разрабатывалась во многих странах, однако даже США обогнать нас на том этапе не удалось.
Первые
Первой в удачном запуске ушла из СССР космическая ракета-носитель с искусственным спутником на борту 4 октября 1957 года. Спутник ПС-1 удалось вывести на околоземную орбиту. Нужно отметить, что для этого понадобилось создать шесть поколений, и только седьмого поколения космические ракеты России смогли развить нужную для выхода в околоземное пространство скорость - восемь километров в секунду. Иначе невозможно преодолеть притяжение Земли.
Это стало возможным в процессе разработок баллистического оружия дальнего радиуса, где применялось форсирование двигателя. Не следует путать: космическая ракета и космический корабль - это разные вещи. Ракета - средство доставки, а корабль крепится на неё. Вместо него там может быть что угодно - космическая ракета может нести на себе и спутник, и оборудование, и ядерную боеголовку, что всегда служило и до сих пор служит сдерживанием для ядерных держав и стимулом к сохранению мира.
История
Первыми теоретически обосновали запуск космической ракеты русские учёные Мещерский и Циолковский, которые уже в 1897 году описали теорию её полёта. Значительно позже эту идею подхватили Оберт и фон Браун из Германии и Годдард из США. Именно в этих трёх странах началась работа над задачами реактивного движения, создания твёрдотопливных и жидкостных реактивных двигателей. Лучше всех эти вопросы решались в России, по крайней мере твёрдотопливные двигатели уже широко использовались во Второй мировой войне ("Катюши"). Жидкостные реактивные двигатели лучше получились в Германии, создавшей первую баллистическую ракету - "Фау-2".
После войны команда Вернера фон Брауна, прихватив чертежи и разработки, нашла приют в США, а СССР вынужден был довольствоваться небольшим количеством отдельных узлов ракеты без какой бы то ни было сопроводительной документации. Остальное придумали сами. Ракетная техника развивалась стремительно, всё более увеличивая дальность и массу несомого груза. В 1954 году началась работа над проектом, благодаря которому СССР смог первым осуществить полет космической ракеты. Это была межконтинентальная двухступенчатая баллистическая ракета Р-7, которую вскоре модернизировали для космоса. Она получилась на славу - исключительно надёжная, обеспечившая множество рекордов в освоении космического пространства. В модернизированном виде её используют до сих пор.
"Спутник" и "Луна"
В 1957 году первая космическая ракета - та самая Р-7 - вывела на орбиту искусственный "Спутник-1". США чуть позже решили повторить такой запуск. Однако в первую попытку их космическая ракета в космосе не побывала, она взорвалась на старте - даже в прямом эфире. "Авангард" был сконструирован чисто американской командой, и он не оправдал надежд. Тогда проектом занялся Вернер фон Браун, и в феврале 1958 года старт космической ракеты удался. А в СССР тем временем модернизировали Р-7 - к ней была добавлена третья ступень. В результате скорость космической ракеты стала совсем другой - была достигнута вторая космическая, благодаря которой появилась возможность покидать орбиту Земли. Ещё несколько лет серия Р-7 модернизировалась и совершенствовалась. Менялись двигатели космических ракет, много экспериментировали с третьей ступенью. Следующие попытки были удачными. Скорость космической ракеты позволяла не просто покинуть орбиту Земли, но и задуматься об изучении других планет Солнечной системы.
Но сначала внимание человечества было практически полностью приковано к естественному спутнику Земли - Луне. В 1959 году к ней вылетела советская космическая станция "Луна-1", которая должна была совершить жёсткую посадку на лунной поверхности. Однако аппарат из-за недостаточно точных расчётов прошёл несколько мимо (в шести тысячах километров) и устремился к Солнцу, где и пристроился на орбиту. Так у нашего светила появился первый собственный искусственный спутник - случайный подарок. Но наш естественный спутник недолго находился в одиночестве, и в этом же 1959-м к нему прилетела "Луна-2", выполнив свою задачу абсолютно правильно. Через месяц "Луна-3" доставила нам фотографии обратной стороны нашего ночного светила. А в 1966-м прямо в Океане Бурь мягко приземлилась "Луна-9", и мы получили панорамные виды лунной поверхности. Лунная программа продолжалась ещё долго, до той поры, когда американские космонавты на ней высадились.
Юрий Гагарин
День 12 апреля стал одним из самых знаменательных дней в нашей стране. Невозможно передать мощь народного ликования, гордости, поистине счастья, когда объявили о первом в мире полёте человека в космос. Юрий Гагарин стал не только национальным героем, ему рукоплескал весь мир. И потому 12 апреля 1961 года - день, триумфально вошедший в историю, стал Днём космонавтики. Американцы срочно попытались ответить на этот беспрецедентный шаг, чтобы разделить с нами космическую славу. Через месяц состоялся вылет Алана Шепарда, но на орбиту корабль не выходил, это был суборбитальный полёт по дуге, а орбитальный у США получился только в 1962-м.
Гагарин полетел в космос на космическом корабле "Восток". Это особая машина, в которой Королёв создал исключительно удачную, решающую множество всевозможных практических задач космическую платформу. Тогда же, в самом начале шестидесятых, разрабатывался не только пилотируемый вариант космического полёта, но был выполнен и проект фото-разведчика. "Восток" вообще имел множество модификаций - более сорока. И сегодня эксплуатируются спутники из серии "Бион" - это прямые потомки корабля, на котором совершён первый полёт человека в космос. В этом же 1961 году гораздо более сложная экспедиция была у Германа Титова, который целые сутки провёл в космосе. Соединённые Штаты смогли это достижение повторить только в 1963 году.
"Восток"
Для космонавтов на всех кораблях "Восток" было предусмотрено катапультное кресло. Это было мудрым решением, поскольку одно-единственное устройство выполняло задачи и на старте (аварийное спасение экипажа), и мягкую посадку спускаемого аппарата. Конструкторы сосредоточили усилия на разработке одного устройства, а не двух. Это уменьшало технический риск, в авиации система катапульт в то время уже была отлично отработана. С другой стороны, огромный выигрыш во времени, чем если проектировать принципиально новое устройство. Ведь космическая гонка продолжалась, и её выигрывал с довольно большим отрывом СССР.
Таким же образом приземлился и Титов. Ему повезло опуститься на парашюте около железной дороги, по которой ехал поезд, и его немедленно сфотографировали журналисты. Система посадки, которая стала самой надёжной и мягкой, разработана в 1965 году, в ней используется гамма-высотомер. Она служит и до сих пор. В США этой технологии не было, именно поэтому все их спускаемые аппараты, даже новые Dragon SpaceX не приземляются, а приводняются. Только шаттлы являются исключением. А в 1962 году СССР уже начал групповые полёты на космических кораблях "Восток-3" и "Восток-4". В 1963 году отряд советских космонавтов пополнился первой женщиной - Валентина Терешкова побывала в космосе, став первой в мире. Тогда же Валерий Быковский поставил не побитый до сих пор рекорд длительности одиночного полёта - он пробыл в космосе пять суток. В 1964 году появился многоместный корабль "Восход", США и тут отстали на целый год. А в 1965-м Алексей Леонов вышел в открытый космос!
"Венера"
В 1966 году СССР начал межпланетные перелёты. Космический корабль "Венера-3" совершил жёсткую посадку на соседнюю планету и доставил туда глобус Земли и вымпел СССР. В 1975-м "Венере-9" удалось совершить мягкую посадку и передать изображение поверхности планеты. А "Венера-13" сделала цветные панорамные снимки и звукозапись. Серия АМС (автоматические межпланетные станции) для изучения Венеры, а также окружающего космического пространства продолжает совершенствоваться и сейчас. На Венере условия жёсткие, а достоверной информации о них практически не было, разработчики ничего не знали ни о давлении, ни о температуре на поверхности планеты, всё это, естественно, осложняло исследование.
Первые серии спускаемых аппаратов даже плавать умели - на всякий случай. Тем не менее поначалу полёты удачными не были, зато впоследствии СССР настолько преуспел в венерианских странствиях, что эту планету стали называть русской. "Венера-1" - первый из космических аппаратов в истории человечества, предназначенный для полёта на другие планеты и их исследования. Был запущен в 1961 году, через неделю потерялась связь от перегрева датчика. Станция стала неуправляемой и смогла сделать только первый в мире пролёт вблизи Венеры (на расстоянии около ста тысяч километров).
По стопам
"Венера-4" помогла нам узнать, что на этой планете двести семьдесят один градус в тени (ночная сторона Венеры), давление до двадцати атмосфер, а сама атмосфера - девяносто процентов углекислого газа. А ещё этот космический аппарат обнаружил водородную корону. "Венера-5" и "Венера-6" многое поведали нам о солнечном ветре (потоки плазмы) и его структуре вблизи планеты. "Венера-7" уточнила данные о температуре и давлении в атмосфере. Всё оказалось ещё сложнее: температура ближе к поверхности была 475 ± 20°C, а давление выше на порядок. На следующем космическом аппарате было переделано буквально всё, и через сто семнадцать суток "Венера-8" мягко привенерилась на дневной стороне планеты. На этой станции был фотометр и множество дополнительных приборов. Главное - была связь.
Оказалось, что освещение на ближайшей соседке почти не отличается от земного - как у нас в пасмурный день. Да там не просто пасмурно, погодка разгулялась по-настоящему. Картины увиденного аппаратурой просто ошеломили землян. Помимо этого, был исследован грунт и количество аммиака в атмосфере, измерена скорость ветра. А "Венера-9" и "Венера-10" смогли показать нам "соседку" по телевизору. Это первые в мире записи, переданные с другой планеты. А сами эти станции и теперь искусственные спутники Венеры. На эту планету последними летали "Венера-15" и "Венера-16", которые тоже стали спутниками, предварительно снабдив человечество абсолютно новыми и нужными знаниями. В 1985 году продолжением программы стали "Вега-1" и "Вега-2", которые изучали не только Венеру, но и комету Галлея. Следующий полёт планируется в 2024 году.
Кое-что о космической ракете
Поскольку параметры и технические характеристики у всех ракет отличаются друг от друга, рассмотрим ракету-носитель нового поколения, например "Союз-2.1А". Она является трёхступенчатой ракетой среднего класса, модифицированным вариантом "Союза-У", который весьма успешно эксплуатируется с 1973 года.
Данная ракета-носитель предназначена для того, чтобы обеспечить запуск космических аппаратов. Последние могут иметь военное, народнохозяйственное и социальное назначение. Эта ракета может выводить их на разные типы орбит - геостационарные, геопереходные, солнечно-синхронные, высокоэллиптические, средние, низкие.
Модернизация
Ракета предельно модернизирована, здесь создана принципиально иная цифровая система управления, разработанная на новой отечественной элементной базе, с быстродействующей бортовой цифровой вычислительной машиной с гораздо большим объёмом оперативной памяти. Цифровая система управления обеспечивает ракету высокоточным выведением полезных нагрузок.
Кроме того, установлены двигатели, на которых усовершенствованы форсуночные головки первой и второй ступеней. Действует другая система телеизмерений. Таким образом повысилась точность выведения ракеты, её устойчивость и, разумеется, управляемость. Масса космической ракеты не увеличилась, а полезный выводимый груз стал больше на триста килограммов.
Технические характеристики
Первая и вторая ступени ракеты-носителя оснащены жидкостными ракетными двигателями РД-107А и РД-108А от НПО "Энергомаш" имени академика Глушко, а на третьей ступени установлен четырёхкамерный РД-0110 от КБ "Химавтоматики". Ракетным топливом служат жидкий кислород, являющийся экологически чистым окислителем, а также слаботоксичное горючее - керосин. Длина ракеты - 46,3 метра, масса на старте - 311,7 тонн, а без головной части - 303,2 тонны. Масса конструкции ракеты-носителя - 24,4 тонны. Компоненты топлива весят 278,8 тонн. Лётные испытания "Союза-2.1А" начались в 2004 году на космодроме Плесецк, и прошли они успешно. В 2006-м ракета-носитель произвела первый коммерческий полёт - вывела на орбиту европейский метеорологический космический аппарат "Метоп".
Нужно сказать, что у ракет разные возможности вывода полезной нагрузки. Носители есть лёгкие, средние и тяжёлые. Ракета-носитель "Рокот", например, выводит космические аппараты на околоземные низкие орбиты - до двухсот километров, а потому ей по силам нагрузка в 1,95 тонн. А вот "Протон" - тяжёлого класса, на низкую орбиту он может вывести 22,4 тонн, на геопереходную - 6,15, а на геостационарную - 3,3 тонны. Рассматриваемая нами ракета-носитель предназначена для всех площадок, которыми пользуется "Роскосмос": Куру, Байконур, Плесецк, Восточный, и работает в рамках совместных российско-европейских проектов.
Классификация боевых ракет
Одна из особенностей современного ракетного вооружения состоит в огромном разнообразии образцов боевых ракет. Ракеты современных армии различаются по назначению, особенностям конструкции, виду траектории, типу двигателей, способу управления, месту старта, положению целей и по многим другим признакам.
Первым признаком , по которому ракеты делятся на классы, являются место старта (первое слово) и положение цели (второе слово). Под словом «земля» понимается размещение пусковых установок на суше, на воде (на корабле) и под водой (на подводной лодке), под словом «воздух» - расположение пусковых установок на борту самолета, вертолета и других летательных аппаратов. То же самое относится и к положению целей.
По второму признаку (по характеру полета) ракета может быть баллистической или крылатой.
Траектория, т. е. путь полета баллистической ракеты, состоит из активного и пассивного участков. На активном участке ракета летит под действием тяги работающего двигателя. На пассивном участке двигатель выключен, ракета летит по инерции, как тело, свободно брошенное с некоторой начальной скоростью. Поэтому пассивный участок траектории представляет собой кривую, которая называется баллистической. Баллистические ракеты не имеют крыльев. Некоторые их виды снабжены хвостовым оперением для стабилизации, т. с. придания устойчивости в полете.
У крылатых ракет па корпусе помещены крылья различной формы. С помощью крыльев используется сопротивление воздуха полету ракеты для создания так называемых аэродинамических сил. Эти силы могут быть применены для обеспечения заданной дальности полета у ракет класса «земля–земля» или для изменения направления движения у ракет «земля–воздух», «воздух – воздух». Крылатые ракеты «земля – земля» и «воздух – земля», рассчитанные на значительные дальности полета, обычно имеют самолетную форму, т. е. их крылья расположены в одной плоскости. Ракеты же классов «земля–воздух», «воздух – воздух», а также некоторые; типы ракет «земля–земля» снабжены двумя парами крестообразно расположенных крыльев.
Крылатые ракеты «земля–земля» самолетной схемы запускаются с наклонных направляющих с помощью мощных стартовых двигателей большой тяги. Эти двигатели работают короткое время, разгоняют ракету до заданной скорости, затем сбрасываются. Ракета переводится на горизонтальный полет и летит к цели с постоянно работающим двигателем, который называют маршевым. В районе цели ракета переходит в крутое пикирование и при встрече с целью срабатывает боевая часть.
Поскольку по характеру полета и общему устройству такие крылатые ракеты похожи на беспилотный самолет, их часто называют самолетами-снарядами. Маршевые двигатели крылатых ракет имеют малую мощность. Обычно это упоминавшиеся ранее воздушно-реактивные двигатели (ВРД). Поэтому наиболее правильным названием таких боевых летательных аппаратов было бы не крылатая ракета, а крылатый реактивный снаряд. Но чаще всего боевой ракетой называют также снаряд, снабженный ВРД. Маршевые ВРД экономичны и позволяют доставить ракету на большую дальность при малом запасе горючего на борту. Однако в этом заключается и слабая сторона крылатых ракет: Они обладают низкой скоростью, небольшой высотой полета и потому легко сбиваются обычными средствами противовоздушной обороны. По этой причине они в настоящее время сняты с вооружения большинства современных армий.
Формы траекторий баллистической и крылатой ракет, рассчитанных на одинаковую дальность полета, показаны на рисунке. Крестокрылые ракеты совершают полет по траекториям самых различных форм. Примеры траекторий ракет класса «воздух–земля» приведены на рисунке. Управляемые ракеты «земля – воздух» имеют траектории в виде сложных пространственных кривых.
По управляемости в полете ракеты делятся на управляемые и неуправляемые. К неуправляемым относят также ракеты, для которых направление и дальность полета задаются в момент старта определенным положением пусковой установки по азимуту и углом возвышения направляющих. После схода с пусковой установки ракета летит как свободно брошенное тело без всякого управляющею воздействия (ручного пли автоматического). Обеспечение устойчивости в полете или стабилизация неуправляемых ракет достигается с помощью хвостового оперения стабилизатором или вращением ракеты вокруг продольной оси с очень высокой скоростью (десятки тысяч оборотом в минуту). Ракеты со стабилизацией вращением иногда называют турбореактивными снарядами. Принцип их стабилизации аналогичен тому, который применяется для артиллерийских снарядов и винтовочных пуль. Отметим, что неуправляемые ракеты не бывают крылатыми. Ракеты снабжаются крыльями для того, чтобы иметь возможность изменять их траекторию в процессе полета, используя аэродинамические силы. Такое изменение типично только для управляемых ракет. Примерами неуправляемых ракет могут служить рассмотренные ранее советские пороховые ракеты времен Великой Отечественной войны.
Управляемыми называются такие ракеты, которые снабжены специальными устройствами, позволяющими изменять направление движения ракеты в процессе полета. Устройства или системы управления обеспечивают наведение ракеты на цель или же их полет точно по заданной траектории. Этим достигается невиданная ранее точность попадания в цель и высокая надежность поражения объектов противника. Управление ракетой может осуществляться на всей траектории полета или только на определенной части этой траектории. Управляемые ракеты обычно снабжены рулями различного типа. Некоторые из них не имеют воздушных рулей. Изменение их траектории и этом случае осуществляется за счет работы дополнительных сопел, в которые отводятся газы от двигателя, или за счет вспомогательных рулевых ракетных двигателей малой тяги, или же изменением направления струи основного (маршевого) двигателя путем поворота его камеры (сопла), несимметричного впрыска жидкости или газа в реактивную струю, применением газовых рулей.
Начало разработки управляемых ракет положено в 1938 – 1940 г. в Германии. Первые управляемые ракеты и их системы управления были созданы также в Германии в годы второй мировой войны. Первая управляемая ракета – «Фау–2». Наиболее совершенными считаются зенитная ракета «Вассерфаль» («Водопад») с радиолокационной командной системой наведения и противотанковая ракета «Роткапхен» («Красная шапочка») с ручной проводной командной системой управления.
История развития УР:
1-ая ПТУР - Rotkampfen
1-ая ЗУР – Reintochter
1-ая КР – ФАУ-1
1-ая ОТР – ФАУ-2
По числу ступеней ракеты могут одноступенчатыми и составными, или многоступенчатыми. Одноступенчатая ракета имеет тот недостаток, что если необходимо получить большую скорость и дальность полета, то необходим значительный запас топлива. Запас, топлива помещается в больших емкостях. По мере выгорания топлива эти емкости освобождаются, но они остаются в составе ракеты и являются для нее бесполезным грузом. Как мы уже говорили, К.Э. Циолковский выдвинул идею многоступенчатых ракет, у которых этого недостатка нет. Многоступенчатые ракеты состоят из нескольких частей (ступеней), последовательно отделяющихся в полете. Каждая из ступеней имеет свой двигатель и запас топлива. Ступени нумеруются в порядке очередности их включения в работу. После израсходования некоторого количества "топлива происходит сброс освободившихся частей ракеты. Сбрасываются емкости топлива и двигатель первой ступени, которые не нужны в дальнейшем полете. Затем работает двигатель второй ступени и т. д. Если заданы величина полезною груза (боевой часть ракеты) и скорость, которую нужно ему сообщить, то, чем больше ступеней входит в состав ракеты, тем меньше ее необходимый стартовый вес и размеры.
Однако с увеличением числа ступеней ракета становится более сложной по устройству, снижается надежность ее действия при выполнении боевой задачи. Для каждого определенного класса и типа ракет будет свое наивыгоднейшее число ступеней.
Большинство известных боевых ракет состоит не более чем из трех ступеней.
Наконец, еще одним признаком, по которому ракеты делятся на классы, является тun двигателя. Ракетные двигатели могут работать с использованием твердого пли жидкого ракетного топлива. В соответствии с этим они называются жидкостными ракетными двигателями (ЖРД) и ракетными двигателями твердого топлива (РДТТ). ЖРД и РДТT значительно различаются по устройству. Это вносит много особенностей и в характеристики ракет, на которых они используются. Могут также встречаться ракеты, на которых устанавливаются одновременно оба указанных типа двигателей. Это наиболее распространено у ракет класса «земля – воздух».
Любая боевая ракета может быть отнесена к определенному классу по признакам, перечисленным ранее. Например, ракета А, является ракетой «земля – земля», баллистической, управляемой, одноступенчатой, жидкостной.
Помимо разделения ракет на основные классы, каждый из них делится на подклассы и типы по ряду вспомогательных признаков.
Ракеты «земля-земля». По числу созданных образцов это наиболее многочисленный класс. В зависимости от назначения и боевых возможностей они подразделяются на противотанковые, тактические, оперативно-тактические и стратегические.
Противотанковые ракеты являются эффективным средством борьбы с танками. Они имеют малый вес и небольшие размеры, просты в применении. Пусковые установки могут размещаться на грунте, на автомобиле, на танке. Противотанковые ракеты могут быть неуправляемыми и управляемыми.
Тактические ракеты предназначаются для поражения таких объектов противника, как артиллерия па огневых позициях, войска в боевых порядках и на марше, оборонительные сооружения и пункты управления. К тактическим относятся управляемые и неуправляемые ракеты с дальностью стрельбы до нескольких десятков километров.
Оперативно-тактические ракеты предназначаются для поражения объектов противника на дальностях до нескольких сот километров. Боевая часть ракет может быть обычного или ядерного снаряжения различной мощности.
Стратегические ракеты являются средством доставки ядерных зарядов большой мощности и способны поражать объекты стратегического значения и глубоком тылу противника (крупные военные, промышленные, политические и административные центры, стартовые позиции и базы стратегических ракет, центры управления и т. д.). Стратегические ракеты делят на ракеты средней дальности (до 5000 км) и ракеты дальнего действия (более 5000 км).Ракеты дальнего действия могут быть межконтинентальными и глобальными.
Межконтинентальными называют ракеты, предназначенные для запуска с одного континента (материка) на другой. Дальности полета их ограничены и не могут превышать 20000 км, т. с. половины окружности Земли. Глобальные ракеты способны поражать цели в любой точке земной поверхности и с любого направления. Для поражения одной и той же цели глобальная ракета может быть запущена в каком угодно направлении. При этом необходимо только обеспечить падение боевой части в заданной точке.
Ракеты «воздух-земля»
Ракеты этого класса предназначаются для поражения с самолетов наземных, надводных и подводных целей. Они могут быть неуправляемыми и управляемыми. По характеру полета они бывают крылатыми и баллистическими. Ракеты «воздух–земля» состоят на вооружении бомбардировщиков, истребителей-бомбардировщиков и вертолетов. Впервые такие ракеты были применены Советской армией в боях Великой Отечественной войны. Ими вооружались самолеты- штурмовики Ил-2.
Неуправляемые ракеты не получили большого распространения из-за невысокой точности попадания в цель. Военные специалисты западных стран считают, что эти ракеты можно применять с успехом только по крупноразмерным площадным целям и притом массированно. Благодаря независимости oт воздействия радиопомех и возможности массированного применения неуправляемые ракеты сохраняются на вооружении в некоторых армиях.
Управляемые ракеты «воздух–земля» имеют то преимущество перед всеми другими видами авиационного оружия, что после запуска они выполняют полет по заданной траектории и наводятся на цель независимо от ее видимости с большой точностью. Они могут запускаться по целям без входа в зону ПВО самолетов-носителей. Большие скорости полета ракет повышают вероятность их прорыва через систему ПВО. Наличие систем управления позволяет ракетам совершать противозенитный маневр до перехода к наведению на цель, что усложняет задачу обороны наземного объекта. Ракеты «воздух-земля» могут нести как обычную, так и ядерную боевую часть, что повышает их боевые возможности. К недостаткам управляемых ракет относится снижение их боевой эффективности под влиянием радиопомех, а также ухудшение летно-тактических качеств самолетов-носителей из за наружной подвески ракет под фюзеляжем или крыльями.
По боевому предназначению ракеты «воздух земля» делят на ракеты для вооружения тактической авиации, стратегической авиации и ракеты специального назначения (ракеты для борьбы с наземными радиотехническими средствами).
Ракеты «земля–воздух»
Эти ракеты чаще называют зенитными, т. е. стреляющими вверх, в зенит. Они занимают ведущее место в системе современном противовоздушной обороны, составляя основу ее огневой мощи. Зенитные ракеты предназначаются для борьбы с воздушными целями: самолетами и крылатыми ракетами классов «земля–земля» и «воздух–земля», а также баллистическими ракетами этих же классов. Задача боевого применения всякой зенитной ракеты – доставка в нужную точку пространства боевой части и ее подрыв с целью уничтожения того или иного средства воздушного нападения противника.
Зенитные ракеты могут быть неуправляемыми и управляемыми. Первые ракеты были неуправляемыми.
В настоящее время все известные зенитные ракеты, состоящие на вооружении армий мира, управляемые. Зенитная управляемая ракета – основная составная часть зенитного ракетного вооружения, наименьшей огневой единицей которого является зенитный ракетный комплекс.
Ракеты «воздух-воздух»
Ракеты этого класса предназначаются для стрельбы с самолетов по различным воздушным целям (самолетам, некоторым видам крылатых ракет, вертолетам и т. п.). Ракетами «воздух–воздух» обычно вооружаются истребители, но они также могут применяться и на других типах самолетов. Эти ракеты отличаются высокой точностью попадания и надежностью поражения воздушных целей, поэтому они почти полностью вытеснили из вооружения самолетов пулеметы и авиационные пушки. При больших скоростях современных самолетов дистанции стрельбы увеличились, а результативность огня стрелкового и пушечного оружия соответственно упала. Кроме того, снаряд ствольного оружия не обладает достаточной разрушительной силой, чтобы вывести из строя современный самолет с одного попадания. Вооружение истребителей ракетами воздушного боя резко повысило их боевые возможности. Значительно расширилась зона возможных атак, возросла надежность сбитня целей.
Боевые части этих ракет большей частью осколочно-фугасные весом 10-13кг. При их подрыве образуется большое число осколков, легко поражающих уязвимые места целей. Кроме обычного ВВ в боевых частях применяются и ядерные заряды.
По типу боевых частей. Ракеты имеют фугасные, осколочные, кумулятивные, кумулятивно-осколочные, осколочно-фугасные, осколочно-стержневые, кинетические, объемно-детонирующие типы боевых частей и ядерные боевые части.
Советский Союз добился выдающихся успехов в мирном использовании ракет, особенно в; освоении космического пространства.
В нашей стране широко используются метеорологические и геофизические ракеты. Их применение позволяет исследовать всю толщу земной атмосферы и околоземного космического пространства.
Для выполнения задач освоения космического пространства в настоящее время в СССР и некоторых других странах создана совершенно новая отрасль техники, зазываемая космической. В понятие «космическая техника» входят космические летательные аппараты, ракеты-носители этих аппаратов, стартовые комплексы для пуска ракет, наземные станции слежения за полетом, оборудование связи, транспорта и еще многое другое.
К космическим летательным аппаратам относятся искусственные спутники Земли с аппаратурой различного назначения, автоматические межпланетные станции и пилотируемые космические корабли с космонавтами на борту.
Для вывода летательного аппарата на околоземную орбиту необходимо сообщить ему скорость не меньше первой космической. У поверхности Земли она равна 7,9 км/сек. Для посылки аппарата к Луне или к планетам Солнечной системы его скорость должна быть не меньше второй космической, которую иногда называют скоростью ухода, или скоростью освобождения. У Земли она равна 11,29 км/сек. Наконец, для выхода за пределы Солнечной системы необходима скорость аппарата не меньше третьей космической, которая при старте поверхности Земли равна 16,7 км/сек.
мы разбирали важнейший компонент полета в глубокий космос – гравитационный маневр. Но в силу своей сложности такой проект, как космический полет, всегда можно разложить на большой ряд технологий и изобретений, которые делают его возможным. Таблица Менделеева, линейная алгебра, расчеты Циолковского, сопромат и еще целые области науки внесли свою лепту в первый, да и все последующие полеты человека в космос. В сегодняшней статье мы расскажем, как и кому пришла в голову идея космической ракеты, из чего она состоит и как из чертежей и расчетов ракеты превратились в средство доставки людей и грузов в космос.Краткая история ракет
Общий принцип реактивного полета, который лег в основу всех ракет, прост - от тела отделяется какая-то часть, приводящая все остальное в движение.
Кто первым реализовал этот принцип – неизвестно, но различные догадки и домыслы доводят генеалогию ракетостроения аж до Архимеда. Доподлинно о первых подобных изобретениях известно, что ими активно пользовались китайцы, которые заряжали их порохом и за счет взрыва запускали в небо. Таким образом они создали первые твердотопливные ракеты. Большой интерес к ракетам появился у европейских правительств в начале
Второй ракетный бум
Ракеты ждали своего часа и дождались: в 1920-х годах начался второй ракетный бум, и связан он в первую очередь с двумя именами.
Константин Эдуардович Циолковский - ученый-самоучка из Рязанской губернии, невзирая на трудности и препятствия, сам дошел до многих открытий, без которых невозможно было бы даже говорить о космосе. Идея использования жидкого топлива, формула Циолковского, которая рассчитывает необходимую для полета скорость, исходя из соотношения конечной и начальной масс, многоступенчатая ракета - все это его заслуга. Во многом под влиянием его трудов создавалось и оформлялось отечественное ракетостроение. В Советском Союзе начали стихийно возникать общества и кружки по изучению реактивного движения, в числе которых ГИРД - группа изучения реактивного движения, а в 1933 году под патронажем властей появился Реактивный институт.
Константин Эдуардович Циолковский.
Источник: Wikimedia.org
Второй герой ракетной гонки - немецкий физик Вернер фон Браун. Браун имел отличное образование и живой ум, а после знакомства с другим светилом мирового ракетостроения, Генрихом Обертом, он решил приложить все свои силы к созданию и усовершенствованию ракет. В годы Второй Мировой фон Браун фактически стал отцом «оружия возмездия» Рейха - ракеты «Фау-2», которую немцы начали применять на поле боя в 1944 году. «Крылатый ужас», как называли её в прессе, принес разрушение многим английским городам, но, к счастью, на тот момент крах нацизма был уже делом времени. Вернер фон Браун вместе со своим братом решил сдаться в плен к американцам, и, как показала история, это был счастливый билет не только и не столько для ученых, сколько для самих американцев. С 1955 года Браун работает на американское правительство, и его изобретения ложатся в основу космической программы США.
Но вернемся в 1930-е. Советское правительство по достоинству оценило рвение энтузиастов на пути к космосу и решило употребить его в своих интересах. В годы войны себя отлично показала «Катюша» - система залпового огня, которая стреляла реактивными ракетами. Это было во многом инновационное оружие: «Катюша» на базе легкого грузовика «Студебеккер» приезжала, разворачивалась, обстреливала сектор и уезжала, не давая немцам опомниться.
Окончание войны подкинуло нашему руководству новую задачу: американцы продемонстрировали миру всю мощь ядерной бомбы, и стало совершенно очевидно, что на статус сверхдержавы может претендовать только тот, у кого есть нечто похожее. Но здесь была проблема. Дело в том, что, помимо самой бомбы, нам нужны были средства доставки, которые бы смогли обойти ПВО США. Самолеты для этого не годились. И СССР решил сделать ставку на ракеты.
Константин Эдуардович Циолковский умер в 1935 году, но ему на смену пришло целое поколение молодых ученых, которое и отправило человека в космос. Среди этих ученых был Сергей Павлович Королев, которому суждено было стать «козырем» Советов в космической гонке.
СССР принялся за создание своей межконтинентальной ракеты со всем усердием: были организованы институты, собраны лучшие ученые, в подмосковных Подлипках создается НИИ по ракетному вооружению, и работа кипит вовсю.
Только колоссальное напряжение сил, средств и умов позволило Советскому Союзу в кратчайшие сроки построить свою ракету, которую назвали Р-7. Именно её модификации вывели в космос «Спутник» и Юрия Гагарина, именно Сергей Королев и его соратники дали старт космической эре человечества. Но из чего состоит космическая ракета?
Содержание статьи
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.
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.
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.
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.
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.
Введение
Механика (греч. μηχανική – искусство построения машин) – раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними; при этом движением в механике называют изменение во времени взаимного положения тел или их частей в пространстве.
«Механикой в широком смысле этого слова называется наука, посвящённая решению любых задач, связанных с изучением движения или равновесия тех или иных материальных тел и происходящих при этом взаимодействий между телами. Теоретическая механика представляет собою часть механики, в которой изучаются общие законы движения и взаимодействия материальных тел, то есть те законы, которые, например, справедливы и для движения Земли вокруг Солнца, и для полёта ракеты или артиллерийского снаряда и т.п. Другую часть механики составляют различные общие и специальные технические дисциплины, посвящённые проектированию и расчёту всевозможных конкретных сооружений, двигателей, механизмов и машин или их частей (деталей)». 1
К специальным техническим дисциплинам можно отнести и предлагаемую вам для изучения Механику полета [баллистических ракет (БР), ракет-носителей (РН) и космических летательных аппаратов (КА)]. 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 2 .
Основной математический аппарат классической механики: дифференциальное и интегральное исчисление, разработанное специально для этого Ньютоном и Лейбницем. К современному математическому аппарату классической механики относятся, прежде всего, теория дифференциальных уравнений, дифференциальная геометрия, функциональный анализ и др. В классической формулировке механика базируется на трёх законах Ньютона. Решение многих задач механики упрощается, если уравнения движения допускают возможность формулировки законов сохранения (импульса, энергии, момента импульса и других динамических переменных).
Задача исследования полета беспилотного ЛА в общем случае очень сложная, т.к. например, ЛА с фиксированными (неподвижными) рулями, как всякое твердое тело имеет 6 степеней свободы и его движение в пространстве описывается 12 дифференциальными уравнениями I-го порядка. Траектория полета реального ЛА описывается значительно большим количеством уравнений.
Ввиду чрезвычайной сложности исследования траектории полета реального ЛА, обычно ее разбивают на ряд этапов и исследуют каждый этап в отдельности, переходя от простых к сложным.
На первом этапе исследования можно рассмотреть движение ЛА, как движение материальной точки. Известно, что движение твердого тела в пространстве можно разделить на поступательное движение центра масс и вращательное движение твердого тела вокруг собственного центра масс.
Для изучения общей закономерности полета ЛА в некоторых случаях при определенных условиях можно не рассматривать вращательное движение. Тогда движение ЛА можно рассматривать, как движение материальной точки, масса которой равна массе ЛА и к которой приложены сила тяги, тяжести и аэродинамического сопротивления.
Следует заметить, что даже при такой упрощенной постановке задачи в ряде случаев приходится учитывать моменты сил, действующих на ЛА и потребные углы отклонения органов управления, т.к. в противном случае невозможно установить однозначную зависимость, например, между подъемной силой и углом атаки; между боковой силой и углом скольжения.
На втором этапе исследуются уравнения движения ЛА с учетом его вращения вокруг собственного центра масс.
Задачей является исследование и изучение динамических свойств ЛА, рассматриваемого как элемент системы уравнений, при этом главным образом интересуются реакцией ЛА на отклонение органов управления и влияние на ЛА различных внешних воздействий.
На третьем этапе (наиболее сложном) проводят исследование динамики замкнутой системы управления, которая включает в себя наряду с другими элементами и сам ЛА.
Одной из основных задач является исследование точности полета. Точность характеризуется величиной и вероятностью отклонения от требуемой траектории. Для изучения вопросов точности управления движением ЛА необходимо составить систему дифференциальных уравнений, которая бы учитывала все силы и моменты. действующие на ЛА, и случайные возмущения. В результате получают систему дифференциальных уравнений высокого порядка, которые могут быть нелинейными, с правильными частями, зависящими от времени, со случайными функциями в правых частях.
Классификация ракет
Ракеты обычно классифицируются по типу траектории полёта, по месту и направленности запуска, по дальности полёта, по типу двигателя, по типу боеголовки, по типу систем управления и наведения.
В зависимости от типа траектории полёта различают:
– Крылатые ракеты. Крылатые ракеты - это беспилотные управляемые (до момента поражения цели) летательные аппараты, которые поддерживаются в воздухе большую часть своего полёта за счёт аэродинамической подъёмной силы. Главной целью крылатых ракет является доставка боевого заряда к цели. Они движутся в атмосфере Земли, используя реактивные двигатели.
Межконтинентальные баллистические крылатые ракеты могут подразделяться в зависимости от их размера, скорости (дозвуковая или сверхзвуковая), дальности полёта и места запуска: с земли, воздуха, поверхности корабля или подводной лодки.
В зависимости от скорости полёта ракеты подразделяются на:
1) Дозвуковые крылатые ракеты
2) Сверхзвуковые крылатые ракеты
3) Гиперзвуковые крылатые ракеты
Дозвуковая крылатая ракета движется со скоростью ниже скорости звука. Она развивает скорость, соответствующую числу Маха М = 0,8 … 0,9. Широко известной дозвуковой ракетой является американская крылатая ракета ’Томагавк". Ниже приведены схемы двух российских дозвуковых крылатых ракет, стоящих на вооружении.
Х-35 Уран – Россия
Сверхзвуковая крылатая ракета движется со скоростью около М=2 …3, то есть преодолевает за секунду расстояние приблизительно в 1 километр. Модульная конструкция ракеты и её способность запускаться под различным углом наклона, позволяют запускать ее с различных носителей: военные корабли, подводные лодки, различные типы самолётов, мобильные автономные установки и пусковые шахты. Сверхзвуковая скорость и масса боеголовки обеспечивает ей высокую кинетическую энергию удара (например, Оникс (Россия) она же Яхонт – экспортный вариант; П-1000 Вулкан; П-270 Москит; П-700 Гранит)
П-270 Москит – Россия
П-700 Гранит – Россия
Гиперзвуковая крылатая ракета движется со скоростью М > 5. Многие страны работают над созданием гиперзвуковых крылатых ракет.
– Баллистические ракеты . Баллистическая ракета – это ракета, имеющая баллистическую траекторию на большей части пути её полета.
Баллистические ракеты подразделяются по дальности полёта. Максимальная дальность полёта измеряется по кривой вдоль поверхности земли от места запуска и до точки нанесения удара последним элементом боевого заряда. Баллистические ракеты могут запускаться с морских и наземных носителей.
Место старта и направленность запуска определяют класс ракеты:
Ракеты класса "земля-земля". Ракета класса "земля-земля"– это управляемый снаряд, который можно запускать с рук, транспортного средства, мобильной или стационарной установки. Она приводится в движение ракетным двигателем или иногда, если используется стационарная пусковая установка, выстреливается при помощи порохового заряда.
В России (и ранее в СССР) ракеты класса «земля-земля» разделяют также по назначению на тактические, оперативно-тактические и стратегические. В других странах по назначению ракеты класса «земля-земля» делят на тактические и стратегические.
Ракеты класса "земля-воздух". Ракета класса "земля-воздух" запускается с поверхности земли. Предназначена для поражения воздушных целей, таких, как самолёты, вертолёты и даже баллистические ракеты. Эти ракеты обычно входят в систему ПВО, так как они отражают любой вид воздушной атаки.
Ракеты класса "земля-море". Ракета класса "поверхность (земля) -море" предназначена для запуска с земли для поражения кораблей противника.
Ракеты класса "воздух-воздух". Ракета класса "воздух-воздух" запускается с авиационных носителей и предназначена для поражения воздушных целей. Такие ракеты имеют скорость до М = 4.
Ракеты класса "воздух-поверхность (земля, вода)". Ракета класса "воздух-поверхность" предназначена для запуска с авиационных носителей для удара, как по наземным, так и по надводным целям.
Ракеты класса "море-море". Ракета класса "море-море" предназначена для запуска с кораблей для поражения кораблей противника.
Ракеты класса "море-земля (побережье)". Ракета класса "море-земля (прибрежная зона)" предназначена для запуска с кораблей по наземным целям.
Противотанковые ракеты. Противотанковая ракета предназначена главным образом для поражения тяжёлобронированных танков и другой бронетехники. Противотанковые ракеты могут запускаться с самолётов, вертолётов, танков, а также с устанавливаемых на плечо пусковых установок.
По дальности полёта баллистические ракеты разделяют на:
ракеты ближнего радиуса действия;
ракеты среднего радиуса действия;
баллистические ракеты средней дальности;
межконтинентальные баллистические ракеты.
В международных соглашениях с 1987 года применяется другая классификация ракет по дальности полета, хотя никакой общепринятой стандартной классификации ракет по дальности нет. Различные государства и неправительственные эксперты применяют разные классификации дальностей ракет. Так в договоре о ликвидации ракет средней и малой дальности принята следующая классификация:
баллистические ракеты малой дальности (от 500 до 1000 километров).
баллистические ракеты средней дальности (от 1000 до 5500 километров).
межконтинентальные баллистические ракеты (свыше 5500 километров).
По типу двигателя от вида топлива:
твёрдотопливный двигатель или ракетные двигатели твердого топлива;
жидкостный двигатель;
гибридный двигатель – химический ракетный двигатель. Использует компоненты ракетного топлива в разных агрегатных состояниях – жидком и твёрдом. В твердом состоянии может находиться как окислитель, так и горючее.
прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД);
ПВРД со сверхзвуковым горением;
криогенный двигатель – использует криогенное топливо (это сжиженные газы, хранящиеся при очень низкой температуре, чаще всего жидкий водород, используемый в качестве топлива, и жидкий кислород, используемый в качестве окислителя).
Тип боеголовки:
Обычная боеголовка. Обычная боеголовка наполняется химическими взрывчатыми веществами, взрыв которых происходит от детонации. Дополнительным поражающим фактором являются осколки металлической обшивки ракеты.
Ядерная боеголовка.
Межконтинентальные ракеты и ракеты средней дальности часто используют в качестве стратегических, их оснащают ядерными боеголовками. Их преимуществом перед самолётами является малое время подлёта (менее получаса при межконтинентальной дальности) и большая скорость головной части, что сильно затрудняет их перехват даже современной системой ПРО.
Системы наведения:
Электродистанционное наведение. Эта система в целом похожа на радиоуправление, но менее восприимчива к электронным средствам противодействия. Командные сигналы подаются по проводам. После запуска ракеты связь ее с командным пунктом прекращается.
Командное наведение. Командное наведение включает в себя слежение за ракетой с места запуска или носителя и передачу команд по радио, через радар или лазер или по тончайшим проводам и оптическим волокнам. Слежение может осуществляться при помощи радара или оптических устройств с места запуска или через радарное или телевизионное изображение, передаваемое с ракеты.
Наведение по наземным ориентирам. Система корреляционного наведения по наземным ориентирам (или по карте местности) применяется исключительно в отношении крылатых ракет. Система использует чувствительные высотомеры, при помощи которых отслеживается профиль рельефа местности, непосредственно находящийся под ракетой, и который сравнивается с "картой", заложенной в памяти ракеты.
Геофизическое наведение. Система постоянно измеряет угловое положение ЛА по отношению к звёздам и сравнивает его с запрограммированным углом движения ракеты по предполагаемой траектории. Система наведения даёт информацию системе управления, всякий раз, когда требуется внести коррективы в траекторию полёта.
Инерциальное наведение. Система запрограммирована до старта и полностью хранится в «памяти» ракеты. Три акселерометра, установленные на подставке, стабилизированной в пространстве гироскопами, производят замеры ускорений по трём взаимно перпендикулярным осям. Эти ускорения затем дважды интегрируются: первое интегрирование определяет скорость ракеты, а второе – её положение. Система управления настроена на сохранение заранее заданной траектории полета. Эти системы используются в ракетах класса "поверхность-поверхность (земля, вода)" и крылатых ракетах.
Наведение по лучу. Используется наземная или располагающаяся на корабле радарная станция, которая сопровождает своим лучом объект поражения. Информация об объекте поступает в систему наведения ракеты, которая при необходимости корректирует угол наведения в соответствии с движением объекта в пространстве.
Лазерное наведение. При лазерном наведении лазерный луч фокусируется на цели, отражается от неё и рассеивается. В ракете находится лазерная головка самонаведения, которая способна определить даже незначительный источник излучения. Головка самонаведения задаёт направление по отражённому и рассеянному лазерному лучу системе наведения. Ракета запускается в направлении цели, головка самонаведения ищет лазерное отражение, а система наведения направляет ракету к источнику лазерного отражения, который и является целью.
Боевое ракетное оружие принято классифицировать по следующим параметрам:
принадлежности к видам ВС – сухопутные войска, морские войска, воздушные силы;
дальности полета (от места применения до цели) – межконтинентальное (дальность пуска - более 5500 км), средней дальности (1000–5500 км), оперативно-тактической дальности (300-1000 км), тактической дальности (менее 300 км);
физической среде применения – от места старта (земля, воздух, надводное, подводное, подледное);
способу базирования – стационарное, подвижное (мобильное);
характеру полёта – баллистическое, аэробаллистическое (с крыльями), подводное;
среде полета – воздушное, подводное, космическое;
типу управления – управляемое, неуправляемое;
целевому назначению – противотанковое (противотанковые ракеты), противосамолетное (зенитная ракета), противокорабельное, противорадиолокационное, противокосмическое, противолодочное (против подводных лодок).
Классификация ракет-носителей
В отличие от некоторых горизонтально-стартующих авиационно-космических систем (АКС), ракеты-носители используют вертикальный тип старта и (много реже) воздушный старт.
Количество ступеней.
Одноступенчатых ракет-носителей, выводящих полезную нагрузку в космос, до настоящего времени не создано, хотя имеются проекты различной степени проработки («КОРОНА», HEAT-1X и другие). В некоторых случаях как одноступенчатая может классифицироваться ракета, имеющая в качестве первой ступени воздушный носитель либо использующая в качестве таковой ускорители. Среди баллистических ракет, способных достичь космического пространства, немало одноступенчатых, в том числе и первая баллистическая ракета «Фау-2»; однако ни одна из них не способна выйти на орбиту искусственного спутника Земли.
Расположение ступеней (компоновка). Конструктивное исполнение ракет-носителей может быть следующим:
условно-пакетная компоновка (т. н. полутораступенчатая схема), в которой используются общие топливные баки для всех ступеней, от которых питаются стартовые и маршевые двигатели, запускающиеся и работающие одновременно; по завершении работы стартовых двигателей сбрасываются только они.
продольная компоновка (тандемная), у которой ступени расположены одна за другой и работают в полёте поочерёдно (РН «Зенит-2», «Протон», «Дельта-4»);
параллельная компоновка (пакетная), при которой несколько блоков, расположенных параллельно и относящихся к разным ступеням, работают в полёте одновременно (РН «Союз»);
комбинированная продольно-поперечная компоновка.
Используемые двигатели. В качестве маршевых двигателей могут использоваться:
жидкостные ракетные двигатели;
твёрдотопливные ракетные двигатели;
различные комбинации на разных ступенях.
Масса полезной нагрузки. В зависимости от массы полезного груза ракеты-носители делятся на следующие классы:
ракеты сверхтяжёлого класса (больше 50 тонн);
ракеты тяжелого класса (до 30 тонн);
ракеты среднего класса (до 15 тонн);
ракеты лёгкого класса (до 2-4 тонн);
ракеты сверхлёгкого класса (до 300-400 кг).
Конкретные границы классов меняются с развитием техники и являются достаточно условными, в настоящее время лёгким классом считаются ракеты, выводящие на низкую опорную орбитугруз массой до 5 т, средними - от 5 до 20 т, тяжёлыми - от 20 до 100 тонн, сверхтяжёлыми - свыше 100 т. Появляется также новый класс так называемых «нано-носителей» (полезная нагрузка – до нескольких десятков кг).
Повторное использование. Наибольшее распространение получили одноразовые многоступенчатые ракеты, как пакетной, так и продольной компоновки. Одноразовые ракеты отличаются высокой надёжностью благодаря максимальному упрощению всех элементов. Следует уточнить, что одноступенчатой ракете для достижения орбитальной скорости теоретически необходимо иметь конечную массу не более 7-10 % от стартовой, что при даже существующих технологиях делает их труднореализуемыми и экономически неэффективными из-за низкой массы полезного груза. В истории мировой космонавтики одноступенчатые ракеты-носители практически не создавались –существовали только т. н. полутораступенчатые модификации (например, американской РН «Атлас» со сбрасываемыми дополнительными стартовыми двигателями). Наличие нескольких ступеней позволяет существенно увеличить отношение массы выводимой полезной нагрузки к начальной массе ракеты. В то же время многоступенчатые ракеты требуют отчуждения территорий для падения промежуточных ступеней.
Ввиду необходимости применения высокоэффективных сложных технологий (прежде всего, в области двигательных установок и теплозащиты), полностью многоразовых ракет-носителей пока не существует, несмотря на постоянный интерес к этой технологии и периодически открывающиеся проекты разработки многоразовых носителей (за период 1990-2000-х годов – такие, как: ROTON, Kistler K-1, АКС VentureStar и др.). Частично многоразовой являлась широко использовавшаяся американская многоразовая транспортная космическая система (МТКС)-АКС «Спейс шаттл» («Космический челнок») и закрытая советская программа МТКС «Энергия –Буран», разработанная, но так и не использованная в прикладной практике, а также ряд нереализованных бывших (например, «Спираль», МАКС и др. АКС) и вновь разрабатываемых (например, «Байкал-Ангара») проектов. Вопреки ожиданиям, «Спейс шаттл» не смог обеспечить снижение стоимости доставки грузов на орбиту; кроме того, пилотируемые МТКС характеризуются сложным и длительным этапом предстартовой подготовки (из-за повышенных требований по надёжности и безопасности при наличии экипажа).
Присутствие человека. Ракеты для пилотируемых полётов должны обладать большей надёжностью (также на них устанавливается система аварийного спасения); допустимые перегрузки для них ограничены (обычно не более 3-4,5 единиц). При этом сама ракета-носитель является полностью автоматической системой, выводящей в космическое пространство аппарат с людьми на борту (это могут быть как пилоты, способные осуществлять непосредственное управление аппаратом, так и так называемые «космические туристы»).
Похожие статьи
