17 августа, 2014

Эволюция и перспективы ракет класса «воздух-воздух»

Авиационные ракеты появились на самолетах-истребителях еще в 1930-е гг. В нашей стране (тогда СССР) первым самолетом, вооруженным ракетами (в дополнение к пулеметам), стал истребитель И-16. Эти ракеты были неуправляемыми (так называемые НУР – неуправляемые реактивные снаряды), и летчик мог повлиять на результат стрельбы, только тщательно выдерживая условия пуска ракет по точности прицеливания и дальности пуска, что в маневренном воздушном бою было нелегко. Конечно, кучность такой стрельбы невысока, в несколько раз ниже, чем при стрельбе из пулемета или пушки. Единственным преимуществом был сравнительно большой калибр ракеты, и для поражения цели достаточно и одного попадания.

Фото: Леонид Якутин

Первые опыты с управляемыми ракетами были отмечены в Германии в годы Второй мировой войны. Вообще нарезное авиационное оружие (пулеметы и пушки) достигло в эти и несколько послевоенных лет своего совершенства. Свидетельством являются военные успехи лучших летчиков-истребителей в разных странах. Можно утверждать, что оно идеально подходило для умелого летчика в маневренном воздушном бою. Однако с появлением реактивной сверхзвуковой авиации, с увеличением скоростей самолетов и пространственного размаха воздушного боя потребовалось и управляемое ракетное оружие. Тем более оно было необходимо для применения ночью и в сложных метеорологических условиях.

После войны наибольших успехов в создании управляемых ракет класса «воздух-воздух» добились США. Отчасти этому способствовали немецкие специалисты, которые после оккупации Германии были вывезены в Америку.

Несколько позже значительные успехи в разработке управляемых ракет были получены в СССР. Все последующие сведения приводятся на примерах отечественных разработок в этой области по данным открытой печати, а также из личного опыта боевого применения авиационного оружия. Автор в течение ряда лет проходил службу на летно-инструкторских должностях в центре боевого применения авиации ПВО и имел возможность на практике опробовать в воздухе разные типы ракет. Оценки и взгляды на перспективы развития управляемого ракетного оружия также имеют во многом авторский характер.

На первом этапе создания управляемых ракет класса «воздух-воздух» разрабатывался и использовался метод наведения по «радиолучу» бортовой радиолокационной станции (БРЛС) обнаружения и прицеливания (в равносигнальной зоне БРЛС, работающей в режиме автосопровождения цели).

Достоинством такого метода была независимость от погодных условий: не требовалась визуальная видимость цели, пуск можно было производить и в облаках. Недостатки: перехват осуществлялся только в заднюю полусферу неманеврирующей или слабо маневрирующей цели, после пуска летчик не мог сразу же начинать выход из атаки, он должен был сопровождать цель с минимальными угловыми ошибками вплоть до ее поражения или промаха ракеты.

Фото: Леонид Якутин

В 1959 г. на вооружение истребительной авиации ПВО была принята ракета РС-2ус, наводившаяся на цель по указанной схеме. Она стала основной ракетой для самолетов-перехватчиков типа МиГ-19 и Су-9 на четырех АПУ (авиационное подвесное устройство), а позже стала применяться и на истребителе МиГ-21пф на двух АПУ в дополнение к другим ракетам. Поскольку наведение ракеты РС-2ус было жестко связано с БРЛС, дополнительным ограничением для применения ракеты был нижний предел работы БРЛС по высоте. Ракета требовала от летчика высокой точности пилотирования и выдержки при ее пуске и автосопровождении.

В 1962 г. началось серийное производство самонаводящихся ракет Р-3с. Их головки самонаведения использовали тепловой (инфракрасный) источник излучения (в основном реактивное сопло двигателя самолета-цели). Они были более пригодны для маневренного воздушного боя, однако энергичный маневр цели в сторону атакующей ракеты, по опыту воздушных боев во Вьетнаме и на Ближнем Востоке, мог привести к срыву атаки или к чрезмерно большим промахам. В среднем не более двух из десяти пусков в маневренном воздушном бою оказывались успешными. Атака осуществлялась только в заднюю полусферу цели и только в простых метеоусловиях. При этом пуск под нулевым ракурсом иногда приводил к преждевременному срабатыванию дистанционного взрывателя из-за попадания ракеты в раскаленную струю газов реактивного двигателя самолета-цели.

Аппаратура наведения и самонаведения первых управляемых ракет имела аналоговые средства обработки информации и жесткую логику работы. Устойчивый захват цели тепловой головкой самонаведения летчик определял по тону характерного звука в наушниках своего шлемофона (своеобразное «урчание» с повышением тона по мере уменьшения ошибки прицеливания).

Следующее поколение отечественных управляемых ракет класса «воздух-воздух» – ракеты Р-8м, Р-98м и Р-4, применяемые на истребителях ПВО Су-11, Су-15 и Ту-128 соответственно. Их принципиальным отличием стали полуактивные радиолокационные головки самонаведения, оборудованные аналоговыми бортовыми вычислителями, кроме того, значительно повысились энергетические характеристики ракет. Это позволило выполнять атаки как в заднюю, так и в переднюю полусферу цели, а летчик мог начинать плавный выход из атаки сразу после пуска, но без срыва автосопровождения БРЛС, чтобы обеспечить необходимый радиолокационный подсвет цели.

Номенклатура бортового ракетного оружия истребителей расширилась также за счет доработки ракеты РС-2ус инфракрасной головкой самонаведения (Р-55), а Р-3с – полуактивной радиолокационной головкой самонаведения (Р-3р, дальнейшее развитие – ракета Р-13м).

Фото: Леонид Якутин

Следующее поколение управляемых ракет, в общем, соответствовало новому поколению самолетов-истребителей МиГ-23 и МиГ-25п. Это были ракеты Р-23, Р-24 и Р-40. В зависимости от применяемых головок самонаведения – тепловых или полуактивных радиолокационных – обозначения этих ракет оканчивались индексами «Т» или «Р». Головки самонаведения имели бортовой вычислитель, в них широко использовались интегральные микросхемы. Тепловые координаторы охлаждались жидким азотом, что значительно повышало их чувствительность. Максимальная дальность пуска возросла более чем вдвое по сравнению с ракетами предшествующего поколения, диапазон «зачетных» условий пуска был также значительно расширен. При их пуске, как правило, летчик уже не наблюдал цель визуально (даже в простых метеоусловиях).

Параллельно с ракетами средней и большой дальности разрабатывались и поступали на вооружение ракеты малой дальности – для использования их преимущественно в маневренном воздушном бою. С 1973 по 1983 год на вооружение были приняты ракеты такого класса Р-60, Р-60м и Р-73 с инфракрасными головками самонаведения.

Максимальные перегрузки перехватываемых целей для этих ракет достигали соответственно 6, 8 и 12 g, а минимальная дальность пуска составляла 0,3 км. Однако летчик при атаке не мог выполнить пуск без выдачи радиолокационным прицелом команд «ЗГ» (захват головки) и «ПР» (пуск ракеты), что отвлекало от визуального слежения за целью в процессе боя.

Следующая смена поколений ракет тоже связана с новым поколением истребителей. В 1981 г. на вооружение истребительной авиации ПВО был принят самолет МиГ-31 с ракетами большой дальности Р-33 (максимальная дальность пуска в переднюю полусферу цели – 120 км). Дальнейшая модификация самолета МиГ-31м была связана и с модифицированной ракетой: вместо полуактивной радиолокационной головки самонаведения стала применяться полуактивно-активная головка, повышенная энерговооруженность двигательной установки ракеты обеспечила при этом дальность пуска более 200 км.

Этапными самолетами-истребителями в нашей стране стали МиГ-29 и Су-27, поступившие на вооружение в середине 1980-х гг. В виде тех или иных модификаций они до сих пор составляют основу вооружения нашей истребительной авиации, а также активно поставляются за рубеж.

Самолеты первоначально оснащались ракетами Р-27, затем Р-27э с повышенной энерговооруженностью. Их отличительной особенностью явились комбинированные головки самонаведения, в которых применялись различные методы: инерциально-корректируемое наведение, самонаведение с захватом полуактивной радиолокационной головкой, самонаведение на инфракрасное излучение цели. Эффективная атака цели стала возможной под любым ракурсом.

В этот же период стало ясно, что полуактивные радиолокационные головки самонаведения в дальнейшем не смогут удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к системам управления ракетами при борьбе с перспективными воздушными целями. Эти требования могла бы выполнить активная радиолокационная головка самонаведения. Безусловно, это сильно усложняло конструкцию ракеты и повышало ее стоимость.

Эта сложность на этапе разработки была связана с использованием быстродействующих процессоров цифровой обработки радиолокационных сигналов, более высокой помехозащищенности, в том числе с боковых направлений. С точки зрения летчика, такие ракеты являются полным воплощением принципа «Пустил и забыл».

В настоящее время идет работа над наиболее современным поколением ракет и радиолокационных головок самонаведения, имеющих цифровую обработку сигнала в широкой полосе частот, минимальную длину аналоговой части тракта и высокопроизводительные многофункциональные процессоры. Благодаря этому активные радиолокационные головки самонаведения обеспечивают сопровождение цели по дальности, параллельный анализ, обнаружение и сопровождение цели по скорости и дальности, режим работы без целеуказания по скорости и реализуют алгоритмы помехозащиты как от помех самоприкрытия, так и от помех внешнего прикрытия.

Российский прототип такой ракеты появился в середине 1990-х гг. и продолжается совершенствоваться в настоящее время. Экспортный вариант неоднократно демонстрировали на международных выставках вооружения и авиационных салонах (включая МАКС) под названием РВВ-АЕ. На новой ракете предусматривается применение двухдиапазонной линии радиокоррекции со значительно увеличенным быстродействием и высокоточной инерциальной системы управления. Новый двухимпульсный реактивный двигатель на твердом топливе с управляемой паузой между импульсами и увеличенной массой топлива сможет работать почти 100 с., обеспечивая ракете повышенную энерговооруженность. Адаптивное боевое снаряжение с управляемым полем поражения позволит повысить эффективность поражения цели при больших возможных значениях промаха.

Новыми качествами ракеты станут также пассивные режимы самонаведения на радиоизлучающие цели, а также возможность активной защиты задней полусферы самолета-носителя.

Другим направлением развития ракет типа РВВ-АЕ является модификация силовой установки ракеты: вместо реактивного твердотопливного двигателя – комбинированный твердотопливный ракетно-прямоточный двигатель. Такая модификация обеспечит ракете большую дальность пуска, особенно на малых высотах.

Новое требование к ракетам класса «воздух-воздух» со стороны истребителя пятого поколения – необходимость их размещения во внутренних отсеках самолета. Такое размещение выгодно с точки зрения аэродинамики самолета, улучшая его летные характеристики в целом. Однако это, во-первых, накладывает жесткие ограничения на массогабаритные характеристики ракеты, а во-вторых, требует замены традиционных АПУ на АКУ (авиационное катапультное устройство).

Перспективные ракеты будут иметь радиолокационные головки самонаведения, использующие эффект вторичной модуляции (по отраженному сигналу от лопаток первых ступеней компрессора либо последней ступени турбины двигателя цели), а также доплеровский эффект, связанный с перемещением летательных аппаратов противника в группе. Это позволит значительно повысить «избирательность» ракеты при атаке групповой воздушной цели.

Особым направлением развития радиолокационных головок самонаведения ракет явится их способность использовать эффект вторичной модуляции от несущего винта при атаках вертолетов. Разумеется, развитие и совершенствование ракет класса «воздух-воздух» происходят параллельно и в комплексе с БРЛС истребителей.

Если просто экстраполировать тенденции развития ракет класса «воздух-воздух» на будущее, то, в общем, они состоят в следующем:

• повышение дальности пуска за счет совершенствования как двигательной установки ракеты, так и головок самонаведения;
• повышение точности наведения ракет на цель вплоть до выбора наиболее уязвимых ее частей;
• совершенствование боевой части, главным образом за счет оптимизации зоны разлета поражающих элементов;
• повышение маневренных характеристик ракеты;
• расширение диапазона задач, решаемых головками самонаведения (различение целей в группе, выбор цели и т. п.);
• обеспечение высокой помехозащищенности головок самонаведения.

Постоянными факторами, ограничивающими указанные тенденции, являются требования по минимизации массогабаритных характеристик и стоимости ракеты.

Что касается требований к ракетам со стороны летчика (экипажа), то кроме реализации принципа «Пустил и забыл» ему бы хотелось минимизировать требования со стороны ракеты к условиям ее пуска. Нашлемная система целеуказания хороша в ближнем воздушном бою, но для дальнего ракетного боя она не годится.

Экипажам требуются все более «умные» ракеты, но и ракетам требуются все более умные экипажи. Однако наряду со стремительной «интеллектуализацией» оружия психофизиологические характеристики использующего его человека остаются практически стабильными на протяжении веков. Где же выход?

Существует небезосновательное мнение, что шестое поколение самолетов-истребителей может оказаться беспилотным. Такая перспектива вполне укладывается в концепцию так называемых бесконтактных войн (оружие против оружия). При этом ракета становится своего рода беспилотным летательным аппаратом, доставляемым в оптимальную точку пуска (тактически выгодное положение) беспилотным же носителем истребительного типа.

Таким образом, можно ожидать, что постепенное и постоянное наращивание количественных параметров, характеризующих новые поколения управляемых ракет класса «воздух-воздух», приведет к качественному изменению их роли и места в вооруженном противоборстве и повышению тем самым роли истребительной авиации в системе ВКО в ближайшем будущем.