fonzeppelin

Посевная завершилась, и руки наконец-то дошли рассказать про последний — и, по иронии, самый значимый исторически — зенитный ракетный комплекс из «трёх Т», трёх первых зенитных ракетных систем американского флота. Речь о RIM-24 «Tartar». Созданный под весьма не впечатляющие требования и измучивший моряков и инженеров своей почти легендарной ненадежностью, именно этот комплекс, тем не менее, стал прародителем знаменитого семейства зенитных ракет «Стандарт».

Происхождение зенитного ракетного комплекса RIM-24 «Тартар» было тройственным. Во-первых, американский флот хотел получить новый – компактный – зенитный комплекс самообороны, пригодный для установки на эсминцы.

Созданные в рамках программы «Bumblebee» (англ. Шмель) зенитные ракетные комплексы - RIM-2 «Терьер» (средней дальности) и RIM-8 «Талос (большой дальности) – в целом успешно решали задачу зональной противовоздушной обороны флотов и соединений американского флота. Но у этих комплексов был фундаментальный недостаток: они были очень громоздкими и тяжелыми, и могли устанавливаться только на весьма крупные корабли.

Ракетный крейсер "Галвестон" с ЗРК "Талос". Даже для 10.000-тонного крейсера военной постройки ЗРК оказался тяжеловат.

Попытка установить адаптированный RIM-2 «Терьер» на эскадренный миноносец военной постройки оказалась лишь относительно успешной. Экспериментально переоборудованный в 1955 году DD-712 USS “Gyatt” типа “Гиринг” лишился кормовой артиллерийской установки, получив взамен палубный ангар для хранения и предстартовой подготовки зенитных ракет и двухбалочную пусковую установку Mk-8. Стандартный зенитный артиллерийский директор Mark-38 на мостике эсминца модернизировали таким образом, что его радар можно было теперь использовать для наведения ракет «Терьер».

USS "Gyatt" с пусковым комплексом RIM-2 «Терьер» на корме. Габариты ракет в сравнении с размерами эсминца ясно показывают, что идея была не лучшей.

Результаты, впрочем, оказались не слишком убедительными. Концепция работала – но и только. Громоздкие ракеты RIM-2 «Терьер» оказались слишком большими и тяжелыми для маленького эсминца, который даже пришлось оснастить успокоителями качки, чтобы выдерживать запуски. Энергосистема “Гьятта” едва справлялась с потребностями установленной на корабль электроники, и постоянно балансировала на грани перегрузки. Наконец, весь боезапас “Гьятта” составлял всего четырнадцать ракет – чего, с учетом далеко не абсолютной надежности и вероятности попадания ранних “Терьеров” попросту не хватало для мало-мальски интенсивных боевых операций.

В итоге от дальнейших планов “ракетизации” эсминцев военной постройки пришлось отказаться. Специально же разработанные под использование ракет «Терьер» эсминцы-лидеры типа “Фаррагут” оказались слишком большими и дорогими для массового производства. Требовалось какое-то другое решение.

Ракетоносный лидер эсминцев типа "Фаррагут" с ЗРК "Терьер". Размеры радаров красноречиво намекают, что этот комплекс НЕ годился для небольших кораблей...

Еще в 1951 году, американский флот сформулировал требования на зенитный ракетный комплекс самообороны – достаточно компактный, чтобы уместиться в массогабаритные характеристики 127-мм/38 универсальной артиллерийской установки типа Mark-38. Идея заключалась в том, что новый комплекс можно будет “впихнуть” на место снятой артиллерийской установки на любых существующих кораблях.

Так как разработка новой компактной ракеты с нуля заняла бы слишком много времени, инженеры APL предложили адаптировать под эти требования верхнюю ступень от «Терьера». Без стартового ускорителя, ракета вполне вписывалась в заданные ограничения. Дальность полета, разумеется, значительно сокращалась – но для зенитного комплекса самообороны, призванного защищать от направленных непосредственно против корабля атак, это было несущественно.

Вторым фактором стало желание американского флота обеспечить противовоздушную оборону транспортных кораблей во время конвойных операций. В годы Второй Мировой Войны, транспорты часто несли довольно мощное зенитное вооружение, и могли сами дать отпор атакующим самолетам. Но если установить на торговый корабль зенитную артиллерию было относительно легко, то смонтировать на нем полноценный зенитный ракетный комплекс 1950-ых можно было бы только в рамках капитальной реконструкции.

Кормовые зенитные орудия транспорта типа "Либерти" "Джон. В. Браун". Этим транспортам случалось постоять за себя — и один из них искалечил в бою немецкий рейдер, прежде чем пойти ко дну.

В попытке решить эту проблему, американские инженеры предложили идею, своего рода, “коллективной самообороны”. Торговые корабли, составляющие конвой, должны были нести на борту только сами зенитные ракеты – в однозарядных пусковых контейнерах. Наводить же ракеты должны были с охраняющих конвой военных кораблей.

Идея контейнерной пусковой для запуска ЗУР была позднее реализована на пусковой установке Mk-32 для ракет "Стандарт".

Однако, «Терьер» для этой задачи оказался непригоден. Его наведение осуществлялось методом “оседланный луч”, то есть ракета двигалась к цели вдоль узкого вращающегося луча корабельного радара. С поворотной пусковой установкой и радаром на одном и том же корабле, “вбросить” ракету в луч радара не составляло особого труда. Но с неподвижной контейнерной установкой на одном корабле и радаром на другом – задача была гораздо сложнее.

Третьим и последним фактором была необходимость обеспечить противовоздушную оборону флота от маловысотных целей. Система наведения типа “оседланный луч” хорошо работала против высотного противника, но против неприятеля, летящего на малой высоте, она оказалась непригодна. При работе по низколетящей цели, вращающийся приводной луч радара неизбежно задевал поверхность воды, и “эхо” луча, отражающееся от поверхности, сбивало с толку автопилот ракеты.

Британский палубный штурмовик "Блэкберн Буканир" проносится в нескольких метрах над поверхностью воды. Британцы начали отрабатывать такие атаки — в том числе и с атомным оружием — еще в 1950-ых, как тактику против оснащенных ЗРК кораблей.

Американские адмиралы вполне резонно полагали, что естественным ответом любого неприятеля на высотные зенитные ракеты станут атаки на малой высоте. В конце концов, так собирались поступать и сами американцы, встретившись с противодействием неприятельских зенитных ракет. Атакующий на малой высоте самолет имел еще и то преимущество, что выскакивал из-за горизонта внезапно, оставляя обороне лишь считанные минуты чтобы его перехватить.

Все три фактора вместе явно намекали на необходимость какого-то нового решения.

Решением этим было заменить наведение методом “оседланный луч” на полуактивное самонаведение – на отраженное от цели “эхо” луча корабельного радара. Точность такого самонаведения по мере приближения к цели только возрастала: ведь чем ближе ракета оказывалась к цели, тем сильнее становился отраженный сигнал. И полуактивное самонаведение могло использоваться для перехвата целей, летящих на малой высоте над поверхностью – требовалось только “научить” ракету учитывать Допплеровский сдвиг, чтобы та могла отличить “эхо” от движущейся цели от “эха” от поверхности воды.

Принципиальная схема полуактивного самонаведения

Американцы еще в 1951 году рассматривали возможность установить на «Терьер» систему полуактивного самонаведения от “Талоса” – на основе интерферометров с неподвижными антеннами, размещенными в носовой части ракеты. Сравнивая расхождение принимаемого сигнала по фазе между парами антенн, автоматика ракеты определяла направление на цель. Но интерферометрическая головка самонаведения была устаревшим (даже по меркам 1950-ых) и сравнительно неэффективным решением. Отсутствие параболического отражателя, способного сфокусировать радарное “эхо” на приемной антенне означало, что исходный импульс радара должен быть запредельной мощности – чтобы антенны интерферометров сумели уловить отраженный от цели сигнал. Мегаваттной мощности радары слабо увязывались с идеей “небольшой ракеты для ближней самообороны”.

В середине 1950-ых, идея оснастить «Терьер» головкой самонаведения возникла вновь. Прогресс в радиоэлектронике уже позволял установить на относительно ракету полноценную параболическую антенну на карданном подвесе, способную автоматически удерживать цель и вырабатывать команды для автопилота. Программа “Advanced Terrier” предполагала создание версии ракеты с полуактивным самонаведением к началу 1960-ых – на ее основе и решили параллельно делать новый ЗРК самообороны.

В 1955 году, APL официально представила флоту проект ракеты, предназначенной для ближней самообороны кораблей и транспортов. Ракета основывалась на дизайне верхней ступени “Терьера” версии BT-3 (“Beam, Tail”, т.е. с наведением методом “оседланный луч” и управлением хвостовыми рулями), но отличалась двигателем и полуактивной системой наведения. Чтобы частично компенсировать отсутствие стартового ускорителя, инженеры APL предложили использовать революционную на тот момент идею двухрежимного твердотопливного двигателя – с двухкомпонентной топливной шашкой из разных видов топлива, способной выдавать короткий импульс высокой тяги на старте и затем продолжительно выдавать меньшую тягу, поддерживая скорость в полете.

Общая схема двухрежимного ракетного двигателя.

Адмиралам новая ракета очень понравилась, и уже в мае 1955 года APL получила контракт на полноценную разработку. Главным условием флота была быстрота разработки; ракетоносные эсминцы требовались морякам “уже вчера”. Поскольку инженеры APL ручались, что создаваемый ими зенитный комплекс гарантированно уместится в жестко заданные массогабаритные ограничения, адмиралы решили рискнуть, и не только начать проектирование нового эсминца под еще не существующую ракету (будущий тип “Чарльз Ф. Адамс”), но и заказать корабли по бюджетной программе 1957 года до того, как ракета будет испытана.

Точно не известно, почему новую ракету назвали «Тартар» (англ. Tartar). Это обозначение не особенно вписывалось в сложившуюся линейку “Т-ракет” ( «Талос» – летающий бронзовый колосс из греческих мифов, «Терьер» – шустрая собака-крысолов), за исключением того, что тоже начиналось на “Т”.

КОНСТРУКЦИЯ:

Зенитная ракета RIM-24 «Тартар», как уже упоминалось выше, являлась производной от программы RIM-2 «Терьер». Ее дизайн основывался на конструкции верхней ступени ракеты «Терьер» BT-3 – однако, в процессе проектирования «Тартар» подвергся такому количеству переработок, что за вычетом внешнего вида, мало чем уже напоминал исходную ракету. Интересно отметить, что последующие версии «Терьера» HT-3, в свою очередь, основывались на дизайне «Тартара».

По форме, ракета представляла собой вытянутый цилиндр с оживальной головной частью, длиной около 4,7 метров и диаметром 0,34 метра (13,5 дюймов). Выраженных крыльев ракета не имела; вместо них на центральной части корпуса Х-образно располагались длинные узкие аэродинамические гребни, создающие подъемную силу в любом желаемом направлении. В хвосте, корпус ракеты сужался к соплу двигателя, вокруг которого располагались Х-образные поворотные рули – служившие единственными органами управления.

Взрыв-схема ракеты RIM-24B

В носовой части ракеты располагался плексигласовый аэродинамический обтекатель, скрывавший под собой радарную антенну. На первых моделях (RIM-24A) сканирование антенны было механическим; последующие модели использовали электронное сканирование.

Электронное оборудование «Тартара» состояло из пяти дисковидных интегрированных блоков, называемых “колесами” (англ. wheels). Каждый диск выполнял конкретную функцию в системе управления ракеты и мог извлекаться, обслуживаться и заменяться без необходимости затрагивать другие компоненты.

Функции дисков были следующие (от носа к хвосту):

Диск 1 – включал параболическую антенну на карданном подвесе, стабилизированные сервоприводы, поворачивающие антенну в сторону цели, и референсную антенну. Референсная антенна служила для приема исходного (неотраженного) сигнала корабельного радара, чтобы ракета могла точно идентифицировать нужное “эхо” от цели;

Диск 2 – включал приемное устройство, контуры фильтрации, идентификации (по референсному) и обработки сигнала;

Диск 3 – включал бортовой аналоговый вычислитель, который объединял данные от приемного устройства и гироплатформы для расчета курса ракеты, и вырабатывал курсовые и стабилизирующие команды для автопилота;

Диск 4 – включал автопилот, управляющий рулями ракеты, и гироплатформу с курсовым и стабилизирующим гироскопами, а также электронику, которая считывала данные гироскопов и передавала их бортовому вычислителю;

Диск 5 – включал неконтактный радиовзрыватель, который при пролете рядом с целью подавал команду на подрыв боеголовки;

Следом за секцией электроники располагалась боевая часть, оснащенная предохранительно-взводящим электронным устройством (англ. Safety & Arming Device – S-A). Блок S-A отвечал за безопасность ракеты на хранении, контролируя подачу питания на детонаторы; пока ракета стояла в ячейке, питание детонаторов было отключено. Детонаторы разблокировались только после того, как блок S-A испытывал продолжительное ускорение, соответствующее таковому при запуске ракеты.

Также блок S-A обеспечивал самоуничтожение ракеты, в случае если референсная антенна теряла сигнал корабельного радара (таким образом, отключение радара могло использоваться для командного подрыва ракеты на заданном удалении) или электроника ракеты теряла питание (что означало либо критическую поломку, либо истощение запаса топлива в газовых генераторах, питавших динамо-машины).

Боевая часть «Тартара» типа X20 была неразрывно-стержневой. Вокруг фугасного заряда был уложен “гармошкой” прочный стальной прут, при подрыве боевой части мгновенно распрямлявшийся в кольцо радиусом около 16 метров (55 футов). Удар такого кольца мог легко отсечь крыло или разрубить фюзеляж самолета, оказавшегося в радиусе поражения боеголовки. Для подрыва боевой части использовались два взрывателя: один неконтактный, упомянутый выше, второй контактный мгновенного действия, срабатывающий в случае прямого попадания ракеты в цель.

За боевой частью располагался твердотопливный двигатель “Aerojet” Mk-1. Это был один из первых двухрежимных двигателей – способных кратковременно выдавать высокую тягу на старте, а затем продолжительное время поддерживать скорость ракеты малой тягой – успешно примененных на боевой ракете.

Конструктивно, двигатель «Тартара» состоял из двух цилиндрических топливных шашек, вложенных одна в другую. Внутренняя шашка состояла из быстро прогорающего “пускового” топлива; внешняя же состояла из медленно горящего “маршевого” топлива. По центру внутренней шашки был просверлен Х-образной формы канал, увеличивающий площадь горения. Он открывался в выхлопную трубу двигателя, соединенную с коническим соплом в хвосте ракеты.

При запуске ракеты, электрический воспламенитель поджигал внутреннюю шашку. Х-образный канал в ней обеспечивал очень большую площадь горения (и, соответственно, очень высокую тягу), необходимую для отрыва ракеты от пусковой – затем его вырезы прогорали, и площадь горения уменьшалась. Быстро горящее топливо внутренней шашки обеспечивало старт ракеты и ее разгон до крейсерской скорости 1,8 Маха; затем внутренняя шашка выгорала, и начинала гореть внешняя, из медленно горящего топлива. Она давала меньшую тягу, но зато работала существенно дольше, поддерживая скорость ракеты постоянной.

Позади двигателя, в хвостовой части ракеты размещалась секция управления и сервомеханики. Здесь располагались гидравлические приводы рулей ракеты, и динамо-машины, питавшие ее электронику. Два газогенератора на твердом топливе обеспечивали питание систем ракеты: один газогенератор вырабатывал давление для гидравлических приводов рулей, второй вращал динамо-машину, снабжавшую электричеством системы ракеты. Отработанные газы выбрасывались через боковые щели вокруг сопла ракеты.

Хвостовые рули ракеты были (впервые в мировой практике) выполнены складными. На хранении, плоскости хвостовых рулей ракеты были наклонены на 90 градусов и “обернуты” вокруг ее фюзеляжа. Когда же ракета подавалась на пусковую, предохранительные шпильки вытягивались, и мощные пружины ставили рули вертикально, после чего автоматические защелки фиксировали их в рабочем положении.

Это позволило полностью избавиться от ручных операций при подготовке ракеты к пуску ( «Терьер» и «Талос», например, требовали ручной установки отдельно хранившихся рулей) и полностью автоматизировать пусковой комплекс.

НАВЕДЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ:

Боевое применение ракет «Тартар» осуществлялось с помощью полностью автоматизированной системы управления огнем Mk-74. Так как комплекс создавался для ближней самообороны корабля, то критичным было свести время реакции к минимуму – а это означало максимальную автоматизацию всех операций. В состав СУО Mk-74 входили, собственно, ракетно-пусковой комплекс, одна-две РЛС сопровождения и “подсветки” цели AN/SPG-51, электромеханический (позднее – электронный) компьютер Mk-118 (также использовавшийся для выдачи огневого решения корабельным орудиям) и консоли управления в командном центре корабля.

Диаграмма принципиального устройства Mk-74

Исходные данные СУО Mk-74 получала от корабельных радаров обнаружения и сопровождения воздушных целей (а в случае их неисправности или неспособности точно отслеживать низколетящую скоростную цель – от оптических директоров). Данные передавались в вычислитель Mk-118 непосредственно от командной консоли СУО, где цели отслеживались на дисплее кругового обзора и распределялись оператором между тремя командными контурами: двумя каналами наведения ракет и одним каналом наведения пушки.

Контрольная панель компьютера Mk-118.

Получив ориентировочные данные о положении, курсе и скорости цели, вычислитель приводил в действие РЛС AN/SPG-51 и разворачивал ее в направлении цели. Радар этого типа мог одновременно использоваться и для поиска/сопровождения цели, и для ее “подсветки” для головок самонаведения ракет.

В фокусе параболического отражателя диаметром около 2,5 метров (8 футов) на выносной опоре располагались пять рупорных облучателей. Четыре из них располагались крестообразно, и были импульсными приемно-передающими рупорами С-диапазона; они использовались для моноимпульсного поиска и сопровождения цели. Пятый облучатель располагался чуть ниже и являлся непрерывным рупором Х-диапазона; он генерировал луч подсветки цели. Еще один рупор-излучатель Х-диапазона располагался в центре “тарелки” антенны. Он излучал широкий (не сфокусированный) референсный луч, который использовался ракетой для точной идентификации правильного “эха” от цели. Также этот облучатель заполнял любые “пробелы”, которые могли возникнуть в основном луче из-за дефектов отражателя.

Для поиска цели, крестообразно расположенные рупоры С-диапазона работали попеременно в режиме приема и передачи, посылая короткие импульсы в диапазоне 5.5-5.8 гигагерц (пиковой мощностью до 80 киловатт) и вслушиваясь в “эхо”. Автоматика радара ориентировала антенну в сторону наиболее мощного принимаемого излучения. Когда принимаемый сигнал на всех рупорах выравнивался, это означало, что антенна смотрит точно на цель – и радар переходил в режим автоматического сопровождения цели. Прочие сигналы и возможные помехи отфильтровывались по дальности и по величине допплеровского сдвига.

Для “подсветки” цели, основной и референсный рупор Х-диапазона посылали непрерывный сигнал частотой 10.5 гигагерц и мощностью 4 киловатта. Сигнал от основного рупора фокусировался в узкий луч, направленный прямо по оси антенны радара. Сигнал же от референсного рупора не фокусировался, создавая широкий конус излучения вокруг узкого центрального луча. “Подсветка” цели шла параллельно с сопровождением.

После того, как включалась “подсветка”, пусковая установка разворачивалась в направлении цели и подвешенная на ней ракета начинала поиск отраженного сигнала. Система управления огнем ориентировала пусковую установку так, чтобы ракета уловила и отраженное от цели “эхо” луча AN/SPG-51 и референсный сигнал. Запуск следовал только после того, как головка самонаведения ракеты уверенно “захватывала” цель и начинала ее сопровождать своей антенной.

Запущенный «Тартар» сразу же начинал наводиться на цель – что было не слишком оптимально с точки зрения динамики перехвата, но не слишком важно для ракеты малой дальности. Сближение ракеты с целью выполнялось методом пропорционального сближения при постоянном угле визирования; автопилот удерживал «Тартар» на таком курсе, чтобы углы наблюдения цели антенной оставались постоянными. Если углы менялись, это означало, что либо ракета отклонилась в сторону, либо цель сменила курс. Автопилот немедленно вырабатывал соответствующие команды для рулевых механизмов.

Продолжение здесь.