Развитие крылатых ракет дальнего действия

Развитие крылатых ракет дальнего действия
(1932 - 1945)
Работы по крылатым ракетам дальнего действия
в Германии (1932-1945)
В Германии в 1932 г. испытывались пороховые крылатые ракеты Рейнгольда
Тилинга. Они имели обтекаемый алюминиевый корпус, к которому крепились четыре
больших длинных стабилизатора. Вместо парашюта ракеты были снабжены, согласно
патенту, выданному Тилингу, механизмом приземления. В патенте утверждалось, что,
достигнув максимальной высоты подъёма, стабилизаторы ракеты раскрываются, и
действуют как лопасти автожира. Фактически в ракетах Тилинга ничего подобного не было.
Два стабилизатора оставались неподвижными, а два других действительно раскрывались
как лезвия перочинного ножа, но превращали ракету не в автожир, а в планер. Устройство
работало хорошо только при отсутствии ветра. Ракета Тилинга имела длину около 180 см и
поднималась на высоту до 450-750 м [5, с. 112].
Во время войны Германия широко развернула работы по крылатым ракетам.
Работы велись по крылатым ракетам дальнего действия: Фау-1, А-9 (проект) и
экспериментальной крылатой ракете А-4б; по крылатым управляемым с самолета бомбам:
PC-1400 X (SD-1400 X); по нескольким вариантам планирующих бомб Hs-293; по
планирующей торпеде Hs-294; по тяжелой планирующей бомбе Hs-295; по
противотанковой крылатой ракете SG 11 ЗА; по планирующим торпедам BV 143 и BV 246;
по зенитным управляемым ракетам, которые по своей сути являются крылатыми:
«Вассерфаль», «Рейнтохтер», «Энциан», «Шметтерлинг», BV 226; по авиационной
крылатой ракете Х-4. В данном материале нас интересуют больше всего крылатые ракеты
дальнего действия, а к ним можно отнести ракеты: Фау-1, А-9, А-4б.
В связи с нанесением ударов по территории Англии и невозможностью
артиллерийских средств стрелять на расстояния более 100 км была поставлена задача
исследовать средства дальнего поражения, с помощью которых можно было бы доставить
большое количество взрывчатого вещества. 3 июня 1942 г. появилась в практическом виде
крылатая ракета Фау-1 (Fi-103, «Вишнёвая косточка»; FZG-76, «Ворона»), изготовленная
предприятием Физелера и принятая техническим управлением. Крылатая ракета Фау-1 была
в техническом отношении точной копией морской торпеды. После пуска ракета летела с
помощью автопилота по заданному курсу и на заранее определённой высоте. Длина
фюзеляжа Фау-1 - 7,8 м. В носовой части ракеты помещалась боевая головка с 1000 кг
взрывчатки, а за боеголовкой размещался топливный бак с 80-октановым бензином. Далее
располагались два оплетённых проволокой сферических стальных баллона сжатого воздуха
для обеспечения рулей и других механизмов. Хвостовая часть была занята упрощенным
автопилотом, который удерживал ракету на прямом курсе и на заданной высоте. Размах
крыла составлял 540 см. Самой интересной новинкой был пульсирующий воздушнореактивный двигатель (ПуВРД), установленный в задней части фюзеляжа и похожий на
ствол старомодной пушки. ПуВРД разработал Пауль Шмидт, а производились эти
двигатели фирмой «Аргус». Чтобы этот двигатель начал работать, ракету надо было
разогнать до минимальной скорости 240 км/ч. Атмосфера для ПуВРД служила источником
окислителя (кислорода). При работе этого двигателя скорость ракеты возрастала до 580
км/ч. На Фау-1 был установлен часовой механизм, с помощью которого осуществлялось
«наведение» на цель. Он срабатывал когда кончался запас топлива, и ракета пикировала
1
вниз. Средняя дальность Фау-1 составляла 240 км, а максимальная 280 км (при расчете была
получена дальность 320 км). Общее число снарядов, выпущенных по Лондону, составляло
8070 штук. В целом было сбито почти 53% всех ракет Фау-1, выпущенных по Лондону, и
только 32% наблюдаемых ракет прорвалось к району цели [5, с. 174-176, 184]. Этими
ракетами обстреливали Англию, начиная с половины июня 1944 г. и до конца марта 1945 г.
Вообще по ракете Фау-1 имеется много материалов в журналах и книгах, а вот о ракете А4б пишется мало. Автор произвел свое исследование этого вопроса и в данном разделе
полностью его приводит.
Крылатая ракета А-4б была разработана в 1944 г. в Пенемюнде как логическое
продолжение работ по проекту двухступенчатой межконтинентальной ракеты А-9/А-10 и
созданию ракеты А-4. Она проектировалась как средство увеличения радиуса действия
боевых ракет. Поэтому, если говорить о предыстории создания ракеты А-4б, надо, вопервых, вспомнить о проекте ракеты А-9/А-10. Первые наброски двухступенчатой
межконтинентальной ракеты А-9/А-10 были сделаны 29 июля 1940 г., а проект А-9/А-10 в
процессе расчётов, связанных с достижением сверхзвуковой скорости, был воспроизведён в
чертежах, датированных 1941г. [6, с.99]. Первые соображения о планирующей ракете А-9
появились до 1940 г. [6, с.97]. Уже с весны 1940 г. были начаты опыты в аэродинамической
трубе во Фридрихсхафене с целью определения подходящей формы крыльев для
сверхзвуковых скоростей и формы хвостового оперения ракеты А-9. Первоначально для
этого не хватало опыта, а затем многочисленные эксперименты с помощью
аэродинамической трубы позволили выяснить, что лучшей формой несущих плоскостей
является трапециевидная. С другой стороны, в 1941 г., когда ракета А-4 начала принимать
конкретные черты, её главный конструктор В. фон Браун предпринял попытки увеличить
дальность полёта ракеты путём оснащения её несущими плоскостями, благодаря чему стало
бы возможным использование аэродинамических сил. При этом аппарат должен был
развивать сверхзвуковую скорость. Но по приказу начальника центра Пенемюнде
В.Дорнбергера работы по крылатой ракете А-9 в октябре 1942 г. были прекращены и все
силы сосредоточены на доработке ракеты А-4, с тем, чтобы обеспечить её боевое
применение. Такой подход был для немцев тогда оправдан, т.к. большой объём задач,
которые было необходимо разрешить при создании крылатой ракеты, отвлек бы слишком
много рабочей силы центра Пенемюнде, и без того страдавшего от недостатка персонала.
Из-за все ухудшающегося положения на фронте в 1944 г., а также из-за
требования увеличить дальность стрельбы ракетами дальнего действия немцы были
вынуждены в июне 1944 г. возобновить работы над отложенным проектом крылатой
ракеты, но малыми силами. В связи с этим данные опытов, полученные в аэродинамической
трубе в 1940-1942 гг., в спешном порядке были извлечены из архива. Была составлена
программа новых экспериментов в аэродинамической трубе. Их результатами было
подтверждено, что модель А-9, входя в плотные слои атмосферы на нисходящей ветви
траектории, уверенно планирует и управляется аэродинамическими рулями. 11 августа 1944
г. В. фон Браун сообщил Управлению вооружения, что дальность полёта крылатой ракеты
составит 450 км. Вообще предполагалось, что на завершающем этапе крылатая ракета,
планируя, сможет преодолеть расстояние 450-590 км за 17 мин. [6, с.92].
Об одном из экспериментов в аэродинамической трубе с моделью А-9,
свидетелем которого стал генерал Дорнбергер, он вспоминал: «....я и доктор Герман попали
в то помещение, в котором, собственно, и проводились испытания. Доктор Герман хотел
сегодня продемонстрировать устойчивость нового макета снаряда А-9 при числе Маха 4,4,
т.е. при скорости полёта тела примерно 1500 м/с. Эта небольшая модель, вращаясь при
малейшем прикосновении, напоминала по форме А-4, но была снабжена очень тонкими,
острыми, как ножи, стреловидными крыльями, отогнутыми назад. Сегодня должен быть
2
произведен замер колебаний, с тем, чтобы выяснить, будет ли при этой высокой,
сверхзвуковой скорости устойчивой модель, профили крыльев которой уравновешены
относительно продольной оси, т.е. поворачивается ли она своей головкой в направлении
полёта, затухают ли её колебания относительно этого направления после нескольких
размахов. Это означало бы, что модель обладает должным аэродинамическим
демпфированием.
Инженер, ведущий эксперимент, нажал кнопку. После этого открылась
заслонка быстродействующего затвора, и воздух с шипением устремился через
измерительную камеру в вакуумную сферу.
Резко дёрнувшись, модель повернулась головной частью в направлении
приближающегося потока воздуха. После нескольких немногочисленных затухающих
колебаний небольшой амплитуды ракета устойчиво держалась в воздухе, который
проносился вокруг неё со скоростью, в 4,4 раза превышающей скорость звука. Около
головной части, на кромках крыльев и стабилизаторов можно было ясно видеть образование
вихрей, которые под острым углом отходили вниз в косом направлении, и пересекали
своими характерными то светлыми, то более темными линиями черно-белое изображение.
Был ясно виден пограничный слой, окутывающий модель снаряда, - вверху он был светлым,
а около нижней кромки темнее. Можно было заметить, как этот слой, расширяясь около
конической части корпуса, постепенно отделялся сзади. Через 20 с. которые показались
бесконечными, картина сразу изменилась. Инженер, руководивший опытом, закрыл вентиль
быстродействующего затвора. Ясные вертикальные линии изображения пришли в
движение, угол их раствора увеличился, они начали передвигаться вперёд, возник своего
рода вихрь, и затем эти линии исчезли. На светлом фоне матового стекла поднялось нечто
вроде густого дыма. Модель утратила своё устойчивое положение. Она несколько раз
повернулась вокруг своего центра тяжести и, наклонившись головной частью вниз, замерла.
Эксперимент прошёл замечательно. Этот снаряд, имевший форму самолёта, обладал
безупречной устойчивостью в диапазоне сверхзвуковой скорости до 1500 м/с» [7, с. 68-75].
Известно, что немецкие специалисты старались придать снаряду устойчивость
и обеспечить управляемость во всем диапазоне скоростей, придавая крыльям различную
форму, начиная со стреловидной и трапециевидной и кончая ступенчатой, а также
достигнуть хорошего аэродинамического качества. Однако им это не удавалось из-за
определенных ограничений, которые были наложены на эту ракету. В качестве корпуса
аппарата должен был быть использован корпус А-4, к которому надо было приделать лишь
крылья и новые воздушные рули [7, с.75]. Таким образом, форма была задана конкретная.
Для того чтобы ускорить создание крылатой дальней ракеты, было решено за основу взять
А-4 с её обычной системой управления и конструкцией рулей. Это компромиссное решение
получило название «Бастард» («Гибрид») [6, с. 92], или А-4б. Проект ракеты А-4б по своим
очертаниям был близок к А-9, и работы по проекту ракеты А-9 учитывались при создании
А-4б. В ракете А-4б были использованы крылья стреловидностью 45°. Такая
стреловидность крыла была выбрана для данной ракеты на основе экспериментальных
продувок в аэродинамической трубе как наилучшая. Крылатая ракета А-4б называлась
также «Гляйтер» («Планер») [6, с. 93]. Осенью 1944 г. было построено два
экспериментальных экземпляра ракеты А-4б. Основные характеристики ракет А-4 и А-4б
приведены в таблице 2, которая составлена по материалам: [7, с. 144], [8, с. 302], [5, с. 382,
383], [9, с. 155].
Были заданы определённые ограничения при проектировании крылатой
ракеты, через которые немецкие специалисты не могли переступить по известным
причинам. Война приближалась к своему логическому завершению, и в этих условиях фон
3
Браун вынужден был довольствоваться реальным положением дел, поэтому в своей работе
по ракете А-4б он пошёл по пути наименьшего сопротивления. Теперь проанализируем
материалы, касающиеся испытаний ракеты А-4б. В разных источниках по-разному
говорится о результатах испытаний этой ракеты, и даты начала испытаний называются
разные. Дата успешного пуска везде указывается одинаковая. По всей вероятности, акты
испытаний этой ракеты были потеряны или уничтожены в спешке при эвакуации
Пенемюнде. В этом случае авторы, очевидно, опирались на свои воспоминания и
воспоминания очевидцев этих событий.
Для начала приведу отрывки из нескольких источников.
«Первые лётные испытания А-4б состоялись 27 декабря 1944 г. и были
неудачными, так как на высоте 50 м отказала система управления. Испытания
продолжались, и 24 января 1945 г. опытный экземпляр №3 (G-3) успешно стартовал и
уверенно преодолел звуковой барьер, достигнув наивысшей скорости 1200 м/с и высоты 82
км.
... Первый успешный пуск А-4б состоялся 24 января 1945 г. Из-за разрушения
крыльев на нисходящей ветви траектории ракете не удалось достичь ожидавшейся
дальности полёта в 450 км» [6, с. 93].
«8 января 1945 г. стартовала первая ракета. На высоте примерно 30 м над
местом запуска отказало управление. Через несколько дней после этого другую ракету не
удалось запустить из-за того, что потёк резервуар со спиртом. Наконец, 24 января 1945 г.
удался выстрел. Ракета, поднимаясь вертикально, достигла предельной высоты 80 км при
максимальной скорости 1200 м/с. Этот типичный ракетный самолёт с площадью крыльев
13,5 м2 безупречно перешёл границу скорости звука, т.е. достиг сверхзвуковой скорости. Он
летел, сохраняя стабильность и автоматическое управление, на дозвуковых и сверхзвуковых
скоростях. На нисходящей ветви траектории, после того как ракета начала поворот в
верхнем слое атмосферы и стала планировать, сломалось одно крыло» [7, с. 143].
«8 января 1945 г. первая А-9 смогла стартовать. Но из-за технических ошибок
успех не был достигнут. Зато второй старт, 24 января 1945 г., увенчался полным успехом.
Это был аппарат А-4б» [9, с. 155].
«Как часть программы разработки снаряда А-9, были запущены и испытаны
две крылатые модели снаряда А-4. Первый запуск не увенчался успехом, зато вторая
модель, опробованная в январе 1945 г., развила скорость порядка 4 М» [10, с. 257].
«Два экспериментальных полёта крылатых ракет, названных А-4б, были
произведены в Пенемюнде в 1944 г. Первый запуск был полностью неудачным. Вторая
ракета успешно набрала высоту, однако при входе в атмосферу у неё оторвалось крыло»
[11, с. 19].
Итак, второй пуск состоялся 24 января 1945 г. и был успешным. Крылатая
ракета А-46 стартовала вертикально и, достигнув скорости 4М, прошла по баллистической
траектории до высоты 80-82 км. На нисходящей траектории, где ракета А-4б должна была
приступить к планированию, у неё сломалось крыло (или крылья, тут тоже нет
определённости), и, естественно, она продолжила свой баллистический полёт, достигнув
какой-то дальности (какой дальности - неизвестно, и об этом пока не удалось найти
материалов), а расчетная дальность 450-600 км не была достигнута. Если второй пуск
увенчался успехом (как отмечается во всех источниках), то стоит задать вопрос: в чём
4
состоял этот успех? Если говорить о том, что крылатая ракета А-4б первой из крылатых
ракет превысила скорость звука, то здесь надо помнить, что основой А-4б была
баллистическая ракета А-4. Как баллистическая ракета она и без крыльев летала со
скоростью, большей скорости звука, а уж на нисходящей траектории её скорость при
приближении к земле составляла 800 м/с. Единственно важным интересным моментом
здесь является то, что ракета А-4б прошла по восходящей баллистической траектории
сохраняя устойчивость и автоматическое управление на всех достигнутых скоростях (ведь
не секрет, что крылья вносили при пуске какое-то аэродинамическое сопротивление и
возмущение). Основным назначением крылатой ракеты А-4б было планирование в
атмосфере и за счет этого достижение большей дальности, чем у ракеты А-4. Но это не
было осуществлено. Таким образом, ракета А-46 не выполнила самого главного, и успех
второго пуска можно считать только условным.
В заключение хочется сказать, что эвакуация Пенемюнде, ставшая
необходимой в связи с положением на фронте, положила конец крылатым устремлениям
фашистов. Ведь ракета А-46 создавалась для массового уничтожения людей.
Опыт, накопленный в Германии в процессе работ по крылатым ракетам
дальнего действия Фау-1, А-9, А-4б, после войны был подвергнут изучению со стороны как
специалистов из СССР, так и специалистов США, Англии и Франции. Естественно,
изученный опыт наложил отпечаток на работы по КРДД в этих странах в послевоенный
период. С.П.Королёв при рассмотрении различных конструктивных схем ракет дальнего
действия после войны и, в частности, в проекте ракеты Р-2 также обращался к опыту работ
по А-4б, но он отклонил такой проект и пошёл путём увеличения дальности ракеты за счёт
форсирования тяги двигателя и улучшения конструкции самой ракеты. Сейчас уже можно
сказать, что С.П.Королёв в то время оказался прав.
Таблица 2
Основные расчетные характеристики ракет А-4 и А-4б.
Характеристики
Год разработки
Назначение
Страна, фирма
Вид пуска
Стартовый вес, кг.
Вес топлива, кг.
Вес полезного груза, кг.
Общая длина, м.
Диаметр (максимальный), мм.
Размах крыла, м.
Площадь крыла, м2.
Размах стабилизаторов, м.
Скорость (максимальная), м.с.
Дальность (максимальная), км.
Высота (максимальная), км.
Тяга двигателя, т.
Топливо:
Окислитель
Горючее
Время работы двигателя, с.
Траектория полета.
А-4
1942
А-4б
1944
Земля – земля
Германия, Пенемюнде
Вертикальный
12 700
13 000
8 760
980
14,0
1650
6,1
13,5
3,52
1530
1500
260-320
592
100-180
82
25,4
Кислород
Этиловый спирт 75%
68
Баллистическая
Баллистическая с
5
планированием на
нисходящем участке.
Далее...
6