Как самолеты уклоняются от ракет
Обновлено: 02.07.2024
Приятно наблюдать, как один хороший вопрос порождает новую тему для обсуждения; а эта тема затем развивается в целый, как сейчас говорят, кластер. Это я о вопросе от Denisator’а, который я конкретизирую так: почему на современных кораблях нет такой брони, какая в течение целого века была непременным атрибутом больших артиллерийских кораблей, .составлявших основную силу и красу сильных флотов.
Теперь, после вопроса по поводу противоракетных ракет на самолётах, обсуждение становится более широким. В нём появилась новая ветвь; посмотрим, что будет дальше.
А пост опять получился большой…
Хочу в очередной раз подчеркнуть: я не присваиваю себе компетентность профессионального эксперта. Я сообщаю вам свои соображения по тому или иному предмету. Если у меня вообще есть по нему соображения
Вижу два направления аргументации.
Первое, таким образом, относится к ЗУРам. Его имеет смысл обсуждать хотя бы потому, что сам вопрос, породивший этот пост, порождён упоминанием о корабельных ракетных комплексах ПВО; вопрос можно посмотреть здесь.
Так что будем экзаменовать ЗУРы. Для начала займёмся исключением.
ПСР представляют собой более трудную цель для разрушения, чем самолёт. Я имею в виду, что, если система управления ПЗРКшной ракеты подведёт её к атакующей ПСР на такое же расстояние, как к самолёту, то вероятность фатального разрушения ПСР боевой частью ракеты ПЗРК будет в разы меньше, чем повреждение/уничтожение самолёта.
Хотя бы потому, что проекция ПСР, в которую полетят осколки боевой части противоракеты (ПР), раз этак в 10–50 меньше поражаемой проекции самолёта – в зависимости от типа самолёта, ПСР и ракурса. ПСРу может попросту не достаться ни одного осколка…
Остальные трудности ПЗРКшных ПР одинаковы со всеми прочими, о них – во второй части.
Но габариты и веса таких ракет, а также аппаратуры их подготовки к пуску и наведения, автоматом исключают их из рассмотрения.
Что нам остаётся? Остаются комплексы ближней ПВО войск и кораблей.
Хотя они тоже вряд ли так уж хороши по массогабаритным параметрам, всё-таки давайте на них посмотрим. Было бы слишком просто сказать, что любые ПСРы, кроме ПЗРК, слишком велики и тяжелы, и на том закончить
Ракеты войсковой и ближней корабельной ПВО по массе и габаритам – то, что нам нужно: не очень велики, но достаточно, чтобы лететь на дальность в десяток километров. Нам нужно оценить вес остального, то есть системы обнаружения целей и наведения ракет.
Точность, разумеется, плюс-минус лапоть; мы хотим оценить, а не рассчитать.
Можем вычесть конструкцию башни с электроприводами. Сколько она может весить? Ну, тонны полторы. Значит, у нас остаётся 3,3 тонны.
В общем, приложив лапоть, получаю, что по-любому меньше, чем 2,5 тоннами мы не обойдёмся. А то и 3-мя.
Но, как видите, даже если возьмём невстречающийся максимум, то и он будет вдвое меньше того веса, который должна занять наша противоракетная система.
А почему восемь-то? Почему на истребитель не вешают двадцать ПСРов, хотя он мог бы их поднять?
Потому что воздушный бой – такая штука, где хорошо бы иметь возможность бодро маневрировать, прежде всего, разгоняться и набирать высоту. Нельзя перегружать самолёт, воздушный бой требует возможно более высокой тяговооружённости, каковая суть отношение тяги двигателей к полётной массе машины. И ещё нужна умеренная нагрузка на крыло, то есть масса в килограммах, делённая на площадь крыла в метрах квадратных.
Как ни крути, лишний вес для самолёта в воздушном бою – хороший способ проиграть. А мы ж всё это наворачиваем, чтобы выиграть…
И ради чего? Всё равно наши шансы посбивать все пущенные в нас ракеты, даже если на них хватит наших ПР, очень невелики.
И тут мы переходим ко второму направлению аргументации: что же такого особо трудного в перехвате противосамолётных ракет?
Это направление может быть изложено значительно короче, чем первое, но по сути оно значительно важнее. Потому что первое – количественное, а второе – качественное.
Вот мы говорим: сбиваем ПКРы, почему не сбивать ПСРы. Давайте же определимся с различиями между ПКР и ПСР, которые для нас в данном случае важны.
ПКРы, несущие боевые части весом в центнеры на дальности в сто и много более километров, в среднем значительно более крупны, чем ПСРы. Значит, ПСРы труднее обнаруживаются. Но это пустяки. Главные отличия (на мой взгляд) – скорость и манёвренность.
Обычная же массовая ПКР, каких в мире тысячи или даже десятки тысяч – дозвуковая. И перегрузка у неё, я думаю, вряд ли больше 5g – вроде как незачем, корабль-то цель очень маломанёвренная. Это те ракеты, против которых более или менее успешно работают современные корабельные ЗРК.
И морским, и наземным ЗРК приходится работать против самолётов. Эти гады могут маневрировать с перегрузкой до 9g и летать со скоростью до М = 2,5. То есть, если исключить малозаметность ракет по сравнению с самолётами, последние – более трудные цели для ЗРК, чем первые.
И вот теперь смотрите – мой главный аргумент!
Вот оно, главное:
КАКУЮ ДОПУСТИМУЮ СОБСТВЕННУЮ ПЕРЕГРУЗКУ ВЫ ПОТРЕБОВАЛИ БЫ ОТ РАКЕТЫ, ЦЕЛЬ КОТОРОЙ СПОСОБНА МАНЕВРИРОВАТЬ С ПЕРЕГРУЗКОЙ 40g?
У меня такое впечатление, что я закончил. Лично для меня последний аргумент вполне окончателен.
Заметьте, речь идёт не о разгонной характеристике, не о перегрузке по продольной оси. 40g – это перегрузка маневрирования, это виражи и полупетли. Чтобы такую перегрузку создать, нужны немалой площади аэродинамические поверхности. Чтобы её выдержать, нужна очень прочная (читай, тяжёлая) конструкция.
Так что же должна представлять собой ракета, рассчитанная на перегрузку, скажем, 100g?!
Подумайте и о БЧ, которая должна создать столько убойных осколков, чтобы дать достаточную вероятность поражения за эти несчастные меньше-чем-две-миллисекунды.
На страже неба
Можно сказать, что ракеты с ИК ГСН довольно простые (с некоторыми оговорками, разумеется). С изделиями, использующими радиолокационную головку самонаведения, все намного сложней. Для начала радиолокационная станция (РЛС) самолета-носителя обнаруживает неприятельский летательный аппарат. Затем происходит пуск ракеты: в это время РЛС самолета подсвечивает цель для радиолокационной головки самонаведения ракеты. Чтобы ракета точно навелась на цель, нужно, чтобы последняя непрерывно облучалась электромагнитной энергией. Отраженные от цели сигналы содержат сведения, которые говорят о положении и параметрах движения цели.
Рассмотрим принцип действия ракеты с радиолокационной ГСН на примере отечественной Р-27Р/ЭР. Она имеет полуактивную радиолокационную головку самонаведения. Это означает, что ракете необходима постоянная подсветка цели самолетом-носителем. Ракета с полуактивной радиолокационной ГСН не имеет своего собственного излучателя, поэтому она наводится, принимая сигнал, отраженный от цели радиолокационной станцией самолета-носителя. Ракета принимает сигналы с борта истребителя и следует за целью, при этом летчик может совершать маневры в пределах допустимых норм.
Америка не единственная страна, имеющая в распоряжении такие ракеты. Отечественным аналогом стала Р-77 (она же РВВ-АЕ). Одним из главных визуальных отличий российской ракеты от американской стали расположенные в задней части решетчатые рули, придающие ракете высокую маневренность. Сама Р-77 состоит из пяти отсеков: в первом находится головка самонаведения, во втором – активный лазерный взрыватель, автопилот и контактные датчики. Третий отсек является стержневой боевой частью. Четвертый отсек образован твердотопливным ракетным двигателем. Наконец, пятый отсек служит для размещения там тепловой электрической батареи.
Удар с воздуха
Система наведения крылатых ракет принципиально отличается от системы наведения таких ракет, как Х-25 или Maverick. Она одновременно и более простая, и более сложная. Так, КР Х-55 имеет автономную автокорреляционную инерциальную систему наведения. Данные о полете в ракету закладываются еще перед вылетом. Речь идет о программе, которая имеет эталонную цифровую карту рельефа местности по маршруту полета крылатой ракеты. Х-55 имеет бортовую систему управления БСУ-55, при помощи которой обеспечивается сравнение цифровой карты с показаниями высотомера и при необходимости корректируется курс. Бортовая система управления БСУ-55 обеспечивает не только полет ракеты по заранее заданной траектории, но и возможность выполнения ею оборонительных маневров в случае перехвата. Вообще, Х-55, а также ее модификации стремительно устаревают. На смену им приходят ракеты нового поколения: речь идет о Х-101 и Х-102, и именно с ними связано будущее российской стратегической авиации.
По словам Ходаренка, в Су-24 нет возможности заднего обзора, что, возможно, и помешало пилотам уклониться от удара.
— Су-24 мог даже не заметить F-16. У Су-24 в кабине нет зеркала заднего вида. Летчики иногда даже приматывают на руки зеркальца, чтобы хоть примерно понимать, что происходит сзади, — отмечает он. — Что касается катапультирования, то в Су-24 оно не автоматическое. Между ног у пилота находятся два рычага, которые надо поднять, чтобы катапультироваться.
Намека оказалось достаточно: после первого же виража над их палубами эсминец с фрегатом дружно повернули обратно вглубь нейтральных вод. Американские моряки в Черном море не впервые испытывают на себе реакцию российской системы противодействия. И всякий раз желание пощекотать себе нервы заканчивается плачевно для самих же искусителей судьбы.
Известно, например, что после облета эсминца Donald Cook ВМС США парой Су-24, совершенного в апреле 2014 года, сразу 27 членов экипажа эсминца подали рапорта об отставке. Ощутимой моральной травмой и необходимостью срочной замены части нательного гардероба завершилось уже в этом году путешествие в Черное море американского крейсера USS Vicksburg, по которому истребители Су-30 и бомбардировщики Су-24 всего-навсего отработали имитацию атаки с воздуха.
Выше скорости звука
Свой первый полет Су-24 совершил в январе 1970 года, но еще пять лет новый самолет проходил окончательную доводку и притирку. Это была первая отечественная машина с революционной на тот момент системой изменяемой стреловидности крыла. Причем, крыло могло фиксироваться даже не в двух, а в четырех положениях, что упрощало применение при взлете и посадке, во время боевого маневрирования, а самое главное - при полете на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях. Именно изменяемая стреловидность давала такое необходимое в военной авиации преимущество - скорость, выше звуковой.
Также впервые члены экипажа оказались на этом самолете не один за другим, как это было ранее, а на соседних креслах, как в салоне автомобиля. Вообще, на этом фронтовом бомбардировщике впервые был внедрен целый авиационный боевой комплекс, интегрировавший в себя последние достижения самолето- и двигателестроения, аэродинамики, авиационного оборудования и вооружения.
Распластавшись по поверхности
Су-24 оказался машиной с максимально широким диапазоном действия. Судите сами: имея практический потолок полета в 11,5 километров, он запросто работал и на высоте… 50 метров! Су-24 стал первым советским самолетом такого типа, специально спроектированным для действий на предельно малых высотах. Режим автоматического маловысотного полета с огибанием рельефа местности машине обеспечивала бортовая цифровая прицельно-навигационная система, которая могла быть запрограммирована на полет по заданному маршруту и даже на автоматическое возвращение на свой аэродром и заход на посадку. Кстати, облет американских кораблей в Черном море самолет совершал на высоте 60 и 160 метров. Для Су-24 это не было критически малой высотой, однако тем, для кого был устроен этот воздушный показ, так не показалось…
При этом самолет может взлетать практически с любых малоподготовленных площадок. На машине этой конструкции была ликвидирована основная проблема, с которой сталкиваются самолеты на полевых аэродромах - попадание в воздухозаборники летательных аппаратов грязи при взлете-посадке. На Су-24 применили систему так называемой струйной защиты: от компрессора двигателя отбирался воздух, который выдувался через специальные щели в нижних панелях фюзеляжа. Мощная воздушная завеса не давала камешкам и прочему мусору попадать в двигатель.
Крайне востребованными оказались характеристики самолета в ходе практического применения во время боевых действий. Так, дальность перелета Су-24, превышавшая 3 тысячи километров, позволила при выполнении боевых задач в Афганистане в 1980-х годах базировать эти машины не на прифронтовых аэродромах, а на значительном удалении от районов боев. В итоге за всю афганскую эпопею не было потеряно ни одного бомбардировщика, несмотря на их интенсивное применение в целом ряде боевых операций.
На вооружении ВВС России состоит и самолет Су-24МП - постановщик помех. Он предназначен для активного противодействия радиолокационным средствам противника. Установленная на борту и в подвесных контейнерах специальная аппаратура постановки помех в различных диапазонах длин волн (это оборудование до сих пор является секретным) позволяет использовать Су-24МП как самолет прикрытия при организации боевых действий в условиях хорошо развитой системы ПВО противника.
Противоракетная система НАТО и США
Национальная противоракетная система США (NMD) была предметом активных обсуждений большую часть прошлого века. Это, учитывая политическую обстановку XX века, было вполне закономерно. В 1999 году Конгресс США решил, что времени на разговоры больше нет: он принял законопроект внедрения системы для защиты страны от увеличивающегося числа чужих ракет высокой дальности.
Во время президентской кампании 2000 года Джордж Буш-мл. дал ясно понять, что его администрация поддерживает программу ПРО, несмотря на то, что ее введение бьет по отношениям России и США. В Кремле, в свою очередь, выступили против создания американского ракетного щита, но в итоге защитная система была создана. На нее потратили $30,2 млрд, пять лет работы и, наконец, в 2005 году ввели в эксплуатацию.
- Модернизированный радар раннего наземного предупреждения (UEWR). Эта часть системы обнаруживает запуск ракет противника и отслеживает их полет. Радар состоит из фазированной решетки, которая может обнаруживать и отслеживать баллистические ракеты. Аппараты размещаются на кораблях и наземных станциях. Данные, которые собирают радары и спутники, направляются в командный пункт BMC3 в Шайенн-Маунтин, штат Колорадо. Там, в свою очередь, формулируют способы реагирования.
Фазированная антенная решетка — антенная решетка, направление излучения и форма соответствующей диаграммы направленности которой регулируются изменением амплитудно-фазового распределения токов или полей возбуждения на излучающих элементах.
Фазированная решетка отличается тем, что амплитудно-фазовое распределение не является фиксированным, оно может регулироваться (управляемо изменяться) при эксплуатации.
- Инфракрасная система космического базирования (SBIRS). Есть три вида спутников из системы SBIRS: четыре спутника на геостационарной земной орбите (GEO), два спутника с высокоэлипптической орбитой (HEO) и множество спутников на околоземной орбите (LEO). Сейчас армия США ведет работу над разработкой SEWS, новой спутниковой системы для противоракетной защиты. Она сможет засекать ракеты через 20 секунд после старта, в отличие от SBIRS, которая тратит на обнаружение 40–50 секунд.
- Наземный радар X-диапазона (XBR). В основе работы этого радара тоже лежит фазированная решетка и технология обработки радиолокационного сигнала. XBR отслеживает ракеты по мере их приближения к США, а также оценивает опасность снарядов. Система получает информацию о том, оснащены ли ракеты боеголовками. XBR оснащен радаром с высоким разрешением, позволяющим точно различать близко расположенные объекты. Разрешение радара — 50°, он может поворачиваться на 360° для отслеживания целей. Охват системы — 17,46 акров (почти 71 тыс. кв. м). Он передает диаграмму направленности узким пучком из электромагнитных импульсов. Радиолокационная станция состоит из радиолокатора X-диапазона, установленного на специальном постаменте, средства управления и технического обслуживания, средства выработки электроэнергии. Всё это располагается на охраняемой территории площадью 150 кв. м.
- Наземные перехватчики (GBIs). В основе современных ПРО лежит технология экзоатмосферного уничтожения устройств (EKV). В нее входят датчики и двигатели, которые позволяют уничтожить ракеты противника без баллистического заряда. Перехватчики используют собственные инфракрасные искатели, систему наведения и двигатель. Когда ракета приближается к цели, данные с радаров X-диапазона объединяются с информацией с бортовых датчиков, что позволяет успешнее обнаруживать вражескую ракету. EKV постоянно корректирует траекторию полета до тех пор, пока ракета не окажется в конечной точке своего пути — у обшивки запущенного снаряда. Удар приводит к уничтожению боеголовки и заряда в ней — ядерного, химического или биологического.
У всех стран из блока НАТО есть и другие системы для перехвата ракет малой и средней дальности: старые модели Patriot, американо-израильский Arrow и современный Iron Dome. Эти системы работают аналогичным образом с помощью радиолокационного метода слежения, но нужны только для перехвата меньших ракет, у которых высота и скорость значительно ниже, чем у МБР. Системы малой и средней дальности охватывают области в несколько десятков километров, поэтому обычно они служат резервным ресурсом для крупных систем. Такие установки стоят на границах Южной Кореи и Японии, откуда недалеко до территорий России, КНР и КНДР.
Кроме того, на вооружении блока и США есть система защиты терминальной высокогорной зоны (THAAD), которая использует кинетический перехват для точного уничтожения вражеских ракет. Она работает для снарядов средней дальности и достигает их прямым попаданием в верхних слоях атмосферы.
Кинетический перехват работает так, что ракета противника либо уничтожается полностью, либо продолжает свой полет к цели. В результате столкновения боеголовок практически не остается осколков, которые могут повредить спутники или создать помехи. Кинетическим такой способ называется потому, что противоракета не несет боевого снаряда — вражеская цель сбивается только благодаря кинетической энергии аппаратного отсека ракеты.
Как обмануть ПРО?
Одна из проблем для любой ПРО заключается в контрмерах, которые может предпринять противник. Разных уловок множество, и многие из них нарушают работу радаров, сводя полезность системы на нет.
МБР, которая выходит в промежуточную фазу над атмосферой, может запускать приманки — они отвлекают перехватчики. Они следуют той же траектории, что и настоящая МБР, а потому это затрудняет отслеживание реальной боеголовки с зарядом. Единственный способ избежать катастрофы — сбить все вражеские объекты. Для США, которая имеет в запасе всего 44 противоракеты, способных уничтожить МБР, это может стать фатальной ошибкой. Противник вполне способен запустить 45-ю ракету с зарядом.
Одна из последних разработок ракетостроения — гиперзвуковые боеголовки. Сейчас их параллельно испытывают Китай, Россия, Япония и США. Такое оружие сочетает скорость баллистической ракеты с маневренными возможностями крылатых ракет. Снаряды движутся со скоростью 6 115,5 км/час и могут маневрировать в течение всего полета. По сути, такая боеголовка просто уклоняется от летящих в нее противоракет. Гиперзвуковая ракета — на сегодняшний день самый эффективный способ против современных ПРО.
Гиперзвуковые ракеты запускают двумя способами: во-первых, они выпускаются на последних этапах взлета МБР, летят поверху атмосферы и ускоряются с помощью реактивных двигателей; во-вторых, они, как и крылатые ракеты, могут быть выпущены из бомбардировщика.
Главная опасность гиперзвуковых ракет для ПРО заключается в том, что они способны маневрировать в полете, а значит, уклоняться от ракет-перехватчиков. Вариантов борьбы с гиперзвуковыми боеголовками мало: стрелять всеми стандартными противоракетами сразу, закрывая большую часть пространства для маневра, или выставлять против ракеты противника маневрирующие высокоскоростные самонаводящиеся элементы. Такой снаряд, летящий навстречу боеголовки, выпустит поражающие элементы, вновь перекрывая траектории маневра.
Говоря о скорости ракеты, которая летит быстрее скорости звука, предпочитают использовать число Маха — это реальная скорость в некой среде, которая заполнена веществом. Например, скорость, с которой воздух обтекает, например, самолет. Чтобы получить скорость в числах Махах, нужно разделить эту скорость вещества на скорость звука в этом веществе. Чем больше высота, тем ниже скорость звука и выше число Маха.
Если бы президент США Рональд Рейган всё-таки настоял на самонаводящихся лазерах, с гиперзвуковыми ракетами не возникло бы никаких проблем. Впрочем, это было бы чудесным изобретением в прямом смысле слова. Испытания на казахстанском полигоне Сары-Шаган показали, что мощности советских лазеров недостаточно для того, чтобы разрушить боеголовку баллистической ракеты. Выводы испытаний справедливы и для США: энергия американских лазеров не превышала нескольких килоджоулей. У СССР к 1975 году были установки с мощностью 90 кДж.
Но в адрес этой технологии существует много критики. Во-первых, сомнения вызывает и ее применение к обычным баллистическим ракетам. Во-вторых, российская гиперзвуковая защита на базе МиГ будет действовать против тактических гиперзвуковых ракет, а не МБР. Нынешние американские и российские гиперзвуковые ракеты развивают скорость от 8 до 10 чисел Маха. При этом боеголовки МБР летают над атмосферой с большей скоростью, но не способны менять траекторию. Сложно представить, что объект, летящий с десятикратной скоростью звука, оставит время для обнаружения и реакции.
Читайте также: