Управляемое
реактивное
оружие

DjVu

      ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
      За последние годы в США появилось большое количество технической литературы, посвященной управляемым реактивным снарядам. Это свидетельствует о том, что интерес американских промышленных и военных кругов к новому виду оружия исключительно вырос. Столь пристальное внимание к вопросам управляемого реактивного оружия не является случайным. По ряду своих основных тактических и технических характеристик это оружие в значительной мере превосходит все старые, классические виды вооружения.
      Определенные агрессивно настроенные круги США и других капиталистических стран, заинтересованные в поддержании состояния «холодной» войны, оправдывают свою политику гонки вооружений различными сенсационными сообщениями и вымыслами о якобы грозящей «свободному миру» катастрофе, которую будто бы собирается навлечь на них Советский Союз. Поэтому не удивительно, что литература Запада, в том числе и популярнотехническая, в угоду агрессивной политике правящих кругов США, Англии и других стран содержит всевозможные «теории» и досужие измышления, направленные прямо или косвенно против миролюбивой политики Советского Союза и стран народной демократии. Следует отметить, что предлагаемая читателю книга не является в этом отношении исключением.
      Автор настоящей книги — один из ведущих научных сотрудников Американского исследовательского центра по разработке управляемого реактивного оружия в Лос-Анжелесе. Его перу принадлежит большое число работ, опубликованных виде монографий и журнальных статей. Советскому читателю имя Бургесса уже известно по книге «К границам пространства», выпущенной Издательством в 1957 году.
      Свое политическое лицо автор раскрывает уже в его предисловии и первой главе, почти целиком посвященных господствующим в Соединенных Штагах военным и военно-политическим взглядам на роль управляемых снарядов в современной войне. Так, например, автор объясняет необходимость дальнейшего развития и совершенствования управляемых реактивных снарядов дальнего действия тем, что они могут явиться «эффективной частью оборонительного арсенала страны» (стр. 13) и что они будут «сдерживать агрессию (?) посредством угрозы мгновенного возмездия» (стр. 15). Нетрудно понять сущность подобных высказываний автора, особенно в свете его же собственных заявлений о возможности использования управляемых снарядов в качестве носителей ядерного боевого заряда.
      В целом книга представляет интерес главным образом с технической точки зрения. Автор сумел охватить весьма широкий круг вопросов, позволяющих ознакомиться не только с историей развития управляемого реактивного оружия на Западе начиная с времен второй мировой войны, но и с постановкой ракетного дела в Соединенных Штатах и ряде других стран на сегодняшний день.
      В книге автор довольно подробно останавливается на принципах организации и ведения научно-исследовательской работы, связанной с созданием управляемых реактивных снарядов. Более или менее полно затрагиваются и вопросы технологии их производства. Серьезное внимание уделяет автор методике организации и проведения стендовых и полигонных испытаний, аэродинамических исследований, способам получения необходимой информации во время полигонных испытаний, а также вопросам ее обработки.
      Первая глава книги представляет собой общий обзор проблем и вопросов, связанных с разработкой управляемых снарядов. Здесь же дается примерная классификация снарядов и высказываются некоторые довольно общие взгляды, которые могут вызвать лишь незначительный интерес.
      Вторая глава посвящена вопросам устройства двигательных установок и топливам. Здесь автор классифицирует различные виды топлив и топливных смесей, для чего он привлекает весьма обширный фактический материал. Он высказывает ряд соображений, характерных для американской технической литературы последних лет относительно рациопалы ого распределения двигателей по высоте применения и скорости полета управляемых снарядов,
      В главе имеется описание целого ряда наиболее известных американских и иных конструкции двигательных установок. При этом наибольшее внимание Бургесс уделяет особенностям конструкции н работы прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД), которые, пода шы я автора, были впервые испытаны в Америке в J945 году и в настоящее время широко используются в ряде разработок. Ссылаясь на авторитет некоторых фирм, автор высказывает мнение, что эти двигатели являются «идеальными силовыми установками для управляемых снарядов среднего и дальнего действия».
      Касаясь вопроса о применении пороховых ракетных двигателей (ПРД), автор подчеркивает их простоту и утверждает, что они найдут наиболее широкое применение в качестве стартовых ускорителей.
      Глава третья книги полностью посвящена проблемам наведения и управления реактивными снарядами. Касаясь роли систем управления, автор пишет, что трудности решения проблем наведения «явились главной причиной всех задержек в принятии на вооружение новых видов этого оружия» (стр. 78). Следует отметить, что хотя глава и называется «Наведение и управление», однако содержание ее неполностью соответствует названию. Автор, по сути дела, рассматривает только классификацию систем управления и наведения, поверхностно затрагивает некоторые вопросы собственно управления и несколько подробнее останавливается на отдельных конструктивных особенностях бортовой аппаратуры снаряда, а также на принципах и условиях ее работы. Более подробно разбирает автор проблему использования печатных схем и кристаллических приборов в бортовых схемах. Он показывает основные технологические процессы, связанные с их производством, и, кроме того, отводит большое место бортовым источникам питания. В дальнейшем основное внимание уделяется телеметрическим методам получения информации о летных характеристиках снаряда и поведении телеметрической и иной аппаратуры.
      Процесс разработки управляемого снаряда включает в себя большие и трудоемкие этапы стендовых и полигонных испытаний. Для проведения этих испытаний необходима специальная испытательная и имитационная аппаратура, а также соответствующие методы обработки полученных данных. К приборам, которые применяются во время испытании, относятся электронные и механические аналоговые стенды для моделирования системы управления, специальные стенды для испытаний двигательных установок пт. п.
      В главе об испытаниях управляемых реактивных снарядов автор детально рассматривает методику испытаний в аэробаллистических камерах и аэродинамических трубах, стендовых испытаний бортовой аппаратуры, а также принципы испытаний двигателей, в том числе и прямоточных, в специальных трубах, создающих необходимый для работы последних скоростной напор.
      Рассматривая работу некоторых типов стендов для испытания двигательных установок и систем управления, автор указывает на методы исследования, построенные по принципу самонастраивающихся систем. Анализ и синтез сложных систем автоматического регулирования, в том числе и систем автоматического управления снарядами, не мыслится автором без широкого использования электронных моделирующих устройств. Останавливаясь на подобных методах исследования, автор описывает работу некоторых моделирующих стендов и, в частности, модели, позволяющей воспроизводить пространственную задачу полета управляемого снаряда.
      Немаловажную роль в процессе полигонных испытаний, по мнению автора, играет и методика обработки огромной информации, получаемой в ходе телеметрических, оптических и радиолокационных наблюдений. Автор справедливо считает, что для полной и быстрой обработки всей информации необходимо применение различных счетных машин.
      В трех последующих главах автором дается классификация и краткое описание четырех основных классов управляемого реактивного оружия; здесь рассматриваются снаряды класса «земля — воздух», предназначающиеся для борьбы с воздушным противником, авиационные управляемые снаряды, используемые в качестве средств ПВО (класс «воздух-воздух») и для борьбы с наземными целями (класс «воздух — земля»), и снаряды класса «земля — земля», объединяющего баллистические и крылатые ракеты и самолеты-снаряды. В главе пятой обращает на себя внимание высказывание
      айтора, что из всех категории управляемых снарядов, вероятно, наибольшее и, несомненно, самое быстрое развитие в послевоенные годы получили управляемые снаряды типа перехватчика ПВО. После экскурса в область истории создания немецких управляемых снарядов периода второй мировой войны автор переходит к характеристике некоторых видов современных американских снарядов. Он говорит о сложности разработки систем зенитных управляемых снарядов, указывая, что, например, исследовательская работа по созданию системы «Найк» началась еще в 1944 — 1945 годах и продолжалась почти 8 лет. Одновременно автор приводит и некоторые данные об управляемых снарядах, разрабатываемых в Англии, Швейцарии и Франции.
      Следующая глава книги посвящена классам авиационных управляемых снарядов. Так же как и предыдущая, она начинается с исторической справки, при этом автор довольно детально останавливается на конструктивных особенностях старых немецких снарядов и их двигательных установок. Следует отметить, что подобные исторические отступления вообще характерны для всей книги.
      Из управляемого оружия класса «воздух — воздух» наиболее подробно автор разбирает комплекс снаряда «Фол-кон», который, по мнению некоторых пчедсгавителей военных кругов США, является одним из наиболее ценных вкладов в дело ПВО. Анализируя некоторые образцы английских управляемых снарядов, автор делает предположение, что наиболее совершенными из них являются снаряды класса «воздух — воздух».
      Относительно снарядов класса «воздух — земля» автор придерживается того мнения, что принципы, определяющие их развитие на современном этапе, несколько отличаются от тех, на основе которых они первоначально возникли. Первые неуправляемые реактивные авиационные «бомбы», имевшие большую начальную скорость, обладали соответственно и увеличенной бронебойной силой; они отличались также и меньшим рассеиванием в сравнении с обычными авиабомбами. Современные же снаряды этого типа, как это явствует из книги, предназначаются главным образом для самостоятельного преодоления рубежей ПВО: они запускаются с большой высоты и со значительно увеличенных дистанций, чем обеспечивается относительная безопасность само-
      лета-носителя. Этот фактор в сочетании с высокой скоростью снаряда делает их, по мнению автора, малоуязвимыми для средств ПВО противника.
      В главе об управляемых снарядах класса «земля — земля» автор наряду с немецкими системами серии «А» подробно рассматривает основные американские управляемые снаряды. Здесь автор, вероятно, в угоду политическим соображениям и в противоречие всем приводимым в дальнейшем фактам стремится представить дело так, будто бы Советский Союз полностью заимствовал все немецкие разработки в области управляемого реактивного оружия, а западные страны, и в частности США, немецкого опыта не использовали и начинали все сначала. Достаточно сказать, что буквально через несколько страниц автор приводит такие факты, из которых становится видно, что, например, такие снаряды, как «Гермес», «Бампер», «Корпорал» и другие явились, по существу, продолжением разработок, начатых немцами. Так, автор говорит, что в 1945 году по поручению управления вооружений армии США фирма «Дженерал Электрик» начала разработку программы «Гермес», которой предшествовали многочисленные испытания немецких снарядов «Фау-2». По программе испытаний «Бампер» снаряд «Фау-2» использовался в качестве первой ступени снаряда «Корпорал». Автор не отрицает и того, что в основу аэродинамической: схемы первого снаряда «Гермес» А-1, запущенного в 1950 году, был положен снаряд «Вассерфаль». Автор говорит даже, что «это позволило резко сократить сроки исследований». Опытный снаряд «Конвэйр МХ-774» был также спроектирован по образцу снаряда «Фау-2». Эти примеры достаточно полно характеризуют степень зависимости американского ракетного дела от немецких разработок.
      В этой главе Бургсссом рассматриваются два типа управляемого оружия класса «земля — земля»: крылатые и баллистические ракеты. Согласно приводимым данным, относящимся к концу 1955 года, на вооружение американской армии принята крылатая ракета «Матадор», представляющая собой оружие тактического назначения, а военно-морским флотом, вероятно, принята также крылатая ракета «Регыолус». Описывая устройство обеих ракет, автор говорит о наличии в некоторых экспериментальных образцах системы «Регьюлус» особого спасательного устройства, позволяющего использовать эту ракету в процессе испытаний несколько раз.
      Последняя глава книги посвящена некоторым проблемам, возникающим при проектировании и разработке управляемых снарядов, а также вопросам технологии производства. Одну из основных трудностей, с которыми приходится сталкиваться проектировщикам, автор видит в проблеме повышения эксплуатационной надежности всего комплекса управляемого снаряда. В системах автоматического управления эта проблема приобретает, как известно, особое значение. В качестве методов повышения надежности систем автор указывает на возможность дублирования аппаратуры, а также функциональный контроль. Последний предполагает наличиеспециальной контрольной аппаратуры, один из вариантов которой описан автором. Это — тренажер типа «Солар-трон», позволяющий воспроизводить весьма сложную воздушную обстановку и имитировать пуск управляемого снаряда для контроля соответствующих цепей управления. С помощью этого тренажера производятся также и испытания радиолокаторов.
      В разделе технологии производства управляемых снарядов автор подробно останавливается на проблеме использования пластических масс в качестве материалов для конструкции снаряда. Он считает, что применение этих материалов в ракетном деле имеет большое будущее. Здесь же автор говорит и о методах решения проблем, связанных с явлениями «звукового» и «теплового» барьеров. Он отмечает, что явление «звукового барьера» послужило в свое время серьезным тормозом в деле повышения скоростей полета самолета. Это объясняется тем, что область звуковых скоростей характерна резким повышением всех аэродинамических характеристик, в том числе и лобового сопротивления снаряда. После того как «звуковой барьер» был преодо- лен, задача дальнейшего увеличения скорости полета с этой точки зрения перестала быть проблематичной. Теперь на первое место выдвинулась проблема преодоления «теплового барьера», связанного”с увеличением аэродинамического нагрева при повышении скорости полета. Если в первом случае («звуковой барьер») препятствие было преодолимым, то явление «теплового барьера» представляет собой значительно более сложную проблему, поскольку всякое дальнейшее повышение скорости вызывает все увеличивающийся нагрев. Выход из этого положения автор видит главным образом в подборе соответствующих теплостойких материалов. Он довольно подробно рассматривает состояние этой проблемы в США и показывает примерные пути ее решения.
      В заключение следует сказать про некоторые особенности, в той или иной мере присущие всей книге.
      Книга носит научно-популярный характер и достаточно полно иллюстрирована графическими и фотоматериалами. Техническая сторона рассматриваемых проблем изложена в основном понятно и доходчиво. Однако в самом изложении имеется ряд ошибочных положений и неточностей, которые частично оговариваются редакцией в подстрочных примечаниях. Необходимо также сказать, что стиль автора зачастую оставляет желать лучшего: автор делает много ненужных отступлений, допускает повторения, а иногда и просто нелогичные высказывания. Кроме того, некоторые из приводимых автором положений уже устарели, а ряд принципиальных установок автора представляется спорным. Имеются отдельные факты, когда цифровой и иной материал книги не соответствует данным, упоминающимся в других источниках. Следует, наконец, обратить внимание читателя и на то, что текстовые данные не всегда соответствуют данным, имеющимся в таблицах.
      Книга выпускается Издательством с информационной целью, и мы надеемся, что читатель, а тем более специалист, сумеет отнестись достаточно критически к некоторым теоретическим и техническим положениям книги. Мы также уверены, что имеющиеся в ней отдельные недоброжелательные высказывания автора по адресу Советского Союза не введут читателей в заблуждение.
      Ю. X. Вермишев.
     
      Запуск тактического управляемого снаряда ВВС США «Матадор» с помощью порохового ускорителя старта со специальной платформы. Снаряд имеет ТРД «Аллисои», который позволяет ему покрывать расстояние в 800 км.
     
      ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
      Дальнейшее существование цивилизации зависит от предотвращения мировых военных конфликтов в будущем. Вопрос о том, является ли правильным представление о сдерживающей силе современного оружия массового уничтожения, сможет решить только история. Однако за последнее время стало модно рассматривать науку как средство спасения.
      То, что управляемое реактивное оружие дальнего действия может быть эффективной частью оборонительного арсенала страны, в настоящее время вполне доказано. Так, например, в сентябре 1956 года третья ступень ракеты со снарядом «Редстоун» в качестве начальной ступени пролетела 4800 км при максимальной высоте полета 640 км.
      С той оговоркой, что современное управляемое реактивное оружие никогда не может быть спроектировано из незасекреченных материалов, автор намерен попытаться ввести читателя в курс принципов, как исторических, так и технических, которые лежат в основе управляемого реактивного оружия. Одной из целей, преследуемых настоящей книгой, является стремление показать, каким образом и на основе каких идей было разработано управляемое реактивное оружие, когда в конце второй мировой войны возникла потребность в механизмах, которые могли бы осуществлять то, к чему сам человек не был способен в силу своих физических или интеллектуальных данных.
      Хотя автор и пользовался многими источниками информации, выраженные в книге взгляды следует считать принадлежащими лично ему и не обязательно совпадающими с мнениями, существующими по этому вопросу в правительственных и промышленных кругах.
      Если настоящая книга увеличит число студентов и молодых специалистов, активно думающих над вопросами, связанными с управляемым реактивным оружием, и если она даст возможность рассудительному неспециалисту понять, почему уплачиваемые им налоги пока еще не обеспечили американские города надежной завесой заградительных управляемых снарядов, то она оправдает цель, которую преследовал автор.
      Лос-Анжелес, Э. Бургесс.
      октябрь, 1956 г.
     
      Управляемые снаряды в системе обороны
      Боязнь последствий будущей воздушной войны властвует сейчас над мышлением военных во всем мире. Дальнейшее существование любой страны в случае воздушного нападения может быть обеспечено лишь в том случае, если она сумеет добиться стопроцентного перехвата самолетов проИшника. Обычный самолет-истребитель и зенитное оружие не пригодны для выполнения подобной задачи, и поэтому возникает необходимость найти новое решение этой проблемы. Одним из таких решений, по-видимому, и является система обороны с применением управляемого реактивного оружия.
      Однако управляемое реактивное оружие обладает двусторонним действием. Будучи надлежащим образом усовершенствовано, оно сможет не только обеспечить достаточную оборону страны, но и быть использовано в качестве наступательного средства, сдерживающего агрессию посредством угрозы мгновенного возмездия. Поглощая большое количество труда как на Востоке, так и на Западе,управляемое реактивное оружие создает такое технически безвыходное положение, когда каждая сторона в состоянии запустить серию стратегических управляемых снарядов, которые в течение нескольких часов могут причинить непоправимый ущерб обоим противникам.
      Современный комплекс управляемого реактивного оружия отнюдь не является плодом фантазии. Он есть логический результат технического прогресса во многих областях, который сделал возможным его создание и который вместе с тем вызвал этот комплекс к жизни.
      Во время второй мировой войны немцы первыми применили снабженные реактивными двигателями, управляемые по радио планирующие авиабомбы против сил флота западных союзников. Первой такой бомбой была снабженная
      реактивным двигателем авиабомба Hs-293 класса «воздух — вода». По существу эгот управляемый снаряд является обычной авиабомбой, вмонтированной в фюзеляж небольшого самолета, который был снабжен несущими плоскостями и хвостовым оперением, а также подвесным реактивным двигателем. Конструкторы ставили перед собой цель построить крупную авиабомбу, которую можно было бы сбрасывать с самолета и направлять на такую цель, как, скажем, морское судно, в то время как самолет-носитель оставался бы за пределами досягаемости огня зенитных орудий атакуемого объекта. Отдаваемые управляемому снаряду по радио команды обеспечивали его управление, необходимое для компенсации тех ошибок, которые обычно возникают при атаке с воздуха быстро маневрирующего судна. Крупные немецкие самолеты типа Не- 111, Не-117, Do-217 и FW-200 имели специальное оборудование для подвески управляемых снарядов по одному под каждым крылом *.
      К концу второй мировой войны была разработана целая серия управляемых снарядов, однако большинство из них остались не запущенными в производство. Некоторые снаряды управлялись по проводам, другие имели автономные гироскопические приборы управления и даже телевизионные средства, в то время как в качестве силовых установок на них были применены различные типы пороховых и жидкостных ракетных двигателей, а также пульсирующие воздушно-реактивные двигатели. Имелись у немцев также и свободно падающие бомбы, управлявшиеся по радио и по проводам.
      Уже в то время управляемые снаряды делились на оборонительные и наступательные; несколько снарядов классов «воздух — воздух» и «земля — воздух» находились на разных стадиях разработки.
      Например, снаряд Hs-298, принадлежавший к классу «воздух — воздух», был спроектирован в начале 1944 года, и, хотя массовое производство его было запланировано на 1945 год, немцы не успели закончить к концу войны ни его разработку, ни испытания. Первоначально этот управляемый снаряд предполагалось использовать с жидкостным
      1 Burgess Е., The Engineer, 184, Oct. 1947, 3, 10, 17, 24, 31, 308 etc.
      ракетным двигателем, но впоследствии он был модифицирован с расчетом на пороховой ракетный двигатель, а также на запуск с самолета-истребителя для борьбы с атакующими соединениями бомбардировщиков, которые своими действиями наносили Германии огромный урон. Проект предусматривал, что иа расстоянии примерно 1,6 км от дали снаряд должен был сбрасываться, после чего управление им осуществлялось при помощи радиосигналов, посылаемых с самолета-носителя. Он представлял собой, по существу, миниатюрный самолет, во многом отличающийся от современного управляемого снаряда. Построен он был из листового металла и отличался тем, что в хвостовой части фюзеляжа был сделан специальный уступ, с тем чтобы ноток выхлопных газов не задевал хвостового оперения.
      Конструкцией, наиболее приближающейся к современным моделям реактивных снарядов, был принадлежавший к классу «воздух — воздух» управляемый снаряд Х-4, один из серии, носившей наименования от Х-1 до Х-7 (остальные снаряды этой серии представляли собой оружие класса «земля — воздух»). В литом алюминиевом центральном отсеке, имевшем вид трубы, помещались топливные баки и баллоны с сжатым воздухом для принудительной подачи топлива. К этому отсеку были приклепаны алюминиевые опоры, к которым крепились болтами четыре крыла из многослойной клееной древесины. Ребро атаки этих крыльев было стреловидным; на концах одной пары крыльев устанавливались осветительные трассеры, а на второй паре помещались катушки, с которых во время полета разматывался кабель управления. В носовом отсеке находились боевой заряд и акустический неконтактный взрыватель; в хвостовом отсеке были расположены питательные топливопроводы и реактивный двигатель. Здесь же помещались и гироскопические устройства, аккумуляторные батареи и сервомеханизмы для управления спойлерами, которые нарушали внешний воздушный поток, воздействующий на крестообразное хвостовое оперение. Необходимую для движения тягу снаряд получал от двухкомпонентного жидкостного ракетного двигателя BMW 109-548, работавшего на 98-процентной азотной кислоте и смеси триэтиламина и окисного ш-кенлндина.
      Первая модель снаряда Х-4 была построена в 1944 году. К концу войны снаряд предполагалось запустить в серийное производство, но до его применения дело так н не дошло. Чтобы максимально облегчить обслуживающему персоналу обращение с корродирующей азотной кислотой, был запроектирован другой вариант модели, в котором должен был использоваться дигликолевый пороховой ракетный двигатель «Шмиддинг» 109-603.
      Предназначенная для обороны вторая категория управляемого реактивного оружия состояла из управляемых снарядов класса «земля — воздух», на которые в настоящее время обращено наибольшее внимание. Достижения немцев в этой области представлены целым рядом снарядов, начиная от весьма небольшого неуправляемого снаряда «Тайфун» до крупных управляемых снарядов «Рейнтохтер» и «Вассер-фаль». Кроме того, был создан и снабженный крыльями снаряд, известный под названием «Шметтерлинг», который разрабатывался фирмой «Хеншель». Он имел жидкостный ракетный двигатель и использовал пороховые стартовые ускорители для осуществления запуска с наземной стартовой платформы. Рабочий потолок, как сообщалось, составлял примерно 10 500 м при абсолютном потолке 15000 м. Максимальной скорости снаряд достигал сразу же после взлета, в конце периода действия стартовых ускорителей, однако она оставалась дозвуковой. Дальность горизонтального полета колебалась в зависимости от веса и конструкции боевой части снаряда, причем среднее ее значение было определено в 32 км при весе боевой части до 22,5 кг.
      Самой крупной зенитной ракетой был снаряд «Рейнтохтер», два типа которого находились в разработке. Общий вес снаряда первого типа (R-1) составлял 1750 кг, в то время как снаряд второго типа (R-3) представлял собой ракету меньших размеров п весил всего лишь 976 кг. Обе они были крупными двухступенчатыми ракетами, в которых имелся стартовый ускоритель тандемного типа. Как стартовые ускорители, так и управляемые снаряды были снабжены огромными стабилизаторами, а все управление осуществлялось при помощи четырех небольших плоскостей в носовой части снаряда.
      Германия имела, кроме того, сверхзвуковой управляемый снаряд «Вассерфаль» класса «земля — воздух» с жидкостным ракетным двигателем, управляемый по радио реактиввый самолет-снаряд «Энциан» 1 и снаряд «Наттер». Последний из перечисленных выше представлял собой небольшой пилотируемый самолет-снаряд.
      Последняя категория управляемого реактивного оружия, снаряды класса «земля — земля», была представлена в Германии широко известной серией снарядов А 2, наиболее выдающимся из которых был снаряд А-4 (обычно его называют «Фау-2»). Эта серия состояла из реактивных снарядов дальнего действия с жидкостным ракетным двигателем, которые имели баллистическую траекторию полета, хотя снаряд А-9, например, представлял собой в этом отношении некоторый шаг вперед: дальность его действия предполагалось увеличить путем использования несущих плоскостей, которые должны были вводить снаряд в продолжительный планирующий полет после его возвращения в атмосферу на нисходящей ветви траектории.
      Помимо этого, в Германии были созданы: многоступенчатый снаряд «Рейнботе» с пороховыми двигателями \ снаряд, известный под названием «Тромсдорф-Гешосс», с прямоточным воздушно-реактивным двигателем и, конечно, снаряд «Фау-1» с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем.
      К концу второй мировой войны несколько фирм в США также работали над проектами управляемого реактивного оружия, уделяя основное внимание снарядам, пригодным для защиты авианосцев и больших кораблей .флота от атак японских самолетов, пилотируемых легчиками-смертника-ми («камикадзе»). Однако на разработку и создание управляемого реактивного оружия уходит очень много времени, и поэтому ни один из запроектированных американских снарядов не был применен в широких масштабах вплоть до окончания военных действий. Союзникам помешало отсутствие в то время достаточно совершенных силовых установок, объяснявшееся пренебрежительным отношением к раз-
      1 Снарядов такого типа было несколько, наиболее известными из них являлись снаряды «Энциан» (Е-4 и Е-5), скорость которых была звуковой и даже сверхзвуковой. Оба снаряда имели двухкоыпонентиые жидкостные ракетные двигатели и по нескольку пороховых стартовых ускорителей охватывающего типа. — Прим. ред.
      2 Р е г г i n g VV. G., Jnl. Royal Aero. Soc., 50, 1946, 483.
      * G a t 1 a n d К. W., Jnl. Brit. Ini. Soc., 7, 4, July 1918, 160-1G9.
      работке эффективных ракетных и прямоточных воздушно-реактивных двигателей.
      Таким образом, в конце второй мировой войны в Германии были созданы различные классы управляемых снарядов, а некоторые из них были даже испытаны в бою. Окончание войны не принесло народам прочного мира, более того,в конце ее появилось атомное оружие и другие средства массового уничтожения, поэтому великим державам пришлось незамедлительно начать организацию планомерных работ по созданию управляемого реактивного оружия. Некоторые из них, как, например, Великобритания, оказались, правда, несколько тяжелы на подъем, что объяснялось, вероятно, определенной ограниченностью мышления некоторых высокопоставленных правительственных чиновников. Другие, подобно США и СССР, быстро развернули эти работы, взяв за основу исследования немецких ученых *, и после ускоренного проведения испытаний многих типов снарядов оказались, спустя непродолжительный период времени, способными создать несколько систем управляемых реактивных снарядов. Все эти системы являлись временным средством обороны, до тех пор пока не были разработаны более современные.
      В настоящее время промышленность производства управляемых реактивных снарядов поглощает значительную часть научных и технических кадров индустриальных стран. Современные управляемые снаряды имеют лишь отдаленное сходство с первыми германскими образцами. Почти все они обладают сверхзвуковыми скоростями, совершенными силовыми установками и сложными электронными устройствами для наведения на цель. Сам управляемый реактивный снаряд рассматривается теперь как неотъемлемая часть всего комплекса, а не как изолированный носитель боевого заряда 2. По своей конструкции и по летным данным эти снаряды
      1 Автор игнорирует тот факт, что работы по созданию жидкостных ракетных двигателей и ракет начались в СССР еще в конце 20-х и начале 30-х годов под руководством Циолковского, Цаидера, Победоносцева и других советских ученых. Уже в 1935 году метеорологическая ракета М. К. Тихонравова с жидкостным ракетным двигателем достигла десятикилометровой высоты. — Прим. ред.
      2 Gardner G. W. Н., Chartered Meehan. Engin., 2, Jan. 1955, 5 — 22.
      тесно связаны с другими средствами обороны. Говоря о противовоздушной обороне страны с помощью управляемых реактивных снарядов, следует включить в нее еще и систему радиолокационного наблюдения и оповещения, а также внешнее кольцо баз истребителей-перехватчиков, вооруженных управляемыми снарядами класса «воздух-воздух», и, не в последнюю очередь, — внутреннюю сеть поисковых радиолокационных станций вместе со связанным с ней последним поясом ПВО, на котором располагаются управляемые реактивные снаряды класса «земля — воздух» (рис. 1).
      Перед людьми, которым пришлось вести работы по созданию управляемых реактивных снарядов, стояла задача невероятной трудности. Требовалось не только разрешить весьма сложные технические проблемы, но и заинтересовать военные круги в производстве управляемых снарядов. И надо сказать, что последнее обстоятельство может иногда совершенно непредвиденно оказаться наиболее серьезным препятствием для успеха всего дела, потому что в мирное время военные круги вполне обоснованно проявляют нежелание к какой-либо замене существующего вооружения *. Они считают, например, ненужным рассматривать когда-то оправдавшие себя виды оружия как устаревшие и поддерживать принятие новых видов вооружения, которые могут казаться превосходными на бумаге или во время контрольных испытаний, но которые небыли проверены в бою. Такое отношение военных понятно, потому что они воспринимают бомбардировщики и артиллерийские орудия как испытанное в бою средство, в то время как новый вид оружия, подобный управляемому реактивному снаряду, может оказаться в их представлениях о средствах ведения войны совершенно непривычным и чуждым, так как он в настоящее время сводит на нет все понятия о человеческом героизме и доблести.
      Однако так или иначе, несмотря на некоторую долю антагонизма, который чаще всего проявляется как безразличие, промышленность производства управляемых реактивных снарядов должна быть подготовлена к созданию таких образцов оружия, которые смогут быть запущены в серийное производство по первому требованию военного руководства, то есть тогда, когда оно осознает факт включения потенци-
      1 American Avialion, 18, 11, Oct. 25, 1954 , 40 — 42, 46.
      альными противниками (или противниками во время войны) подобных устройств в свои военные арсеналы.
      С другой стороны, сами по себе управляемые снаряды отнюдь не являются единственным и всеспасительным средством обороны. Игнорирование потенциальных возможностей управляемых реактивных снарядов губительно для обороны страны, однако в равной мере было бы неразумно Сосредоточивать все свое внимание на создании какой-то «линии Мажино» из стартовых позиций для запуска управляемых Снарядов. Защита страны от межконтинентальных баллистических управляемых снарядов с ядерными боевыми зарядами не имеет никакого смысла, если страна не в состоянии обезопасить себя от бактериологического или химического оружия, забрасываемого на ее территорию вражескими агентами или применяемого изменниками родины.
      Разработка управляемых реактивных снарядов должна вестись непрерывно в течение всего времени, пока политические руководители государств оказываются неспособными обеспечить прочный мир между народами. Научные работники должны поэтому разрабатывать всевозможные виды современного вооружения и средств обороны, которые необходимы для того, чтобы сдерживать агрессию и обеспечивать максимальную защиту своих стран в случае войны.
      В связи с появлением управляемых снарядов, и в частности реактивного оружия дальнего действия, приходится совершенно по-новому подходить к вопросу о вооруженном конфликте между великими державами, обладающими этим новым оружием1. В случае начала такого конфликта первое предупреждение об опасности страна может получить всего лишь за несколько минут или даже секунд до того, как будет совершено нападение.
      Что касается межконтинентального баллистического снаряда, то пока еще быстрое создание позитивной системы обороны, обеспечивающей их отражение, представляется маловероятным. Единственной надеждой на уменьшение эффективности подобного нападения противника является негативная оборона, заключающаяся в угрозе мгновенно применить такие же управляемые снаряды с их термоядерными боевыми зарядами для уничтожения военного потенциала
      -Burgess Е., Rocket Propulsion, Chapman and Hall, 1954, Ch. VI.
      Рис. 1. Такие управляемые снаряды имеет на вооружении современная система ПВО. Ввиду своей высокой маневренности они используются для перехвата высоко и быстро летящих целей; наведение осуществляется по радиолучу наземной станции.
      противника. Эта угроза должна подействовать на возможных агрессоров сдерживающим образом.
      В данный момент кажется вполне логичным, что всякое военное столкновение в будущем начнется с массированного воздушного удара, имеющего целью вывести из строя определенные страны или даже части земного шара и сначала подавить волю противника к возмездию, а затем уничтожить и средства возмездия. В настоящее время мы не можем точно предугадать, какими средствами противник осуществит нападение: обычными самолетами или же межконтинентальными баллистическими снарядами. Поэтому оборона с применением управляемого реактивного оружия должна развиваться главным образом в двух направлениях, то есть, с одной стороны, за счет разработки позитивной системы ПВО, рассчитанной на создание самолетов и реактивных снарядов для перехвата и уничтожения вражеских самолетов и управляемых снарядов на возможно большем удалении от вероятных объектов нападения, а с другой стороны, за счет развития негативной обороны, имеющей в своем распоряжении сдерживающие средства в виде межконтинентальных бомбардировщиков и снарядов, несущих термоядерное оружие. Последние должны обладать способностью совершить нападение на любой район земного шара в течение примерно 30 минут после начала агрессии.
      Что касается позитивной обороны, то идеалом, к которому следует стремиться, является уничтожение каждого выпущенного противником управляемого снаряда. Находящиеся сейчас на вооружении зенитные управляемые реактивные снаряды пока еще недостаточно усовершенствованы для этого *. Следовательно, наша задача состоит прежде всего в создании как можно большего количества таких управляемых снарядов, которые сведут на нет всякое нападение противника. Чтобы успешно перехватывать и уничтожать любое число атакующих бомбардировщиков или снарядов класса «воздух — земля», мы должны также иметь достаточное количество комплексов этого оружия. Кроме того, должна быть создана эффективная система возможно более раннего оповещения, с тем чтобы можно было совершить одну или
      1 G а г h а г t R. С., Aeronautical Engineering Review, 12, 2, Feb. 1953.
      Рис. 2. Запуск опытного реактивного управляемого снаряда с двумя пороховыми ускорителями старта и двумя ПВРД. Диаметр ускорителей — 190,5 мм, маршевых двигателей — 152,4 мм. На верхнем снимке изображен один из моментов работы ускорителей, доводящих скорость снаряда до сверхзвуковой; на среднем снимке — момент отделения ускорителей и начало работы маршевых ПВРД; на нижнем — полет снаряда по баллистической траектории.
      две попытки перехвата еще до того, как самолеты и снаряды противника достигнут намеченных объектов.
      Условия обороны Великобритании сильно отличаются от условий обороны североамериканского континента. Британские острова представляют собой один из наиболее развитых промышленных районов мира с высокой степенью концентрации производства, и, сверх того, они со всех сторон окружены морем. А если учесть, что современная техника позволяет запускать управляемые реактивные снаряды даже с подводных лодок1, то в случае войны Великобритания может за очень короткий срок понести огромный урон. Поэтому в ее обороне даже в эпоху воздушной мощи большую роль должен все же играть военно-морской флот. Подводные лодки противника нужно удерживать как можно дальше от Британских островов, на таком расстоянии, чтобы управляемые снаряды и истребители ПВО смогли осуществить по крайней мере одну попытку перехвата, прежде чем стартовавшие с подводных лодок управляемые реактивные снаряды приблизятся к-береговой линии.
      Великобритания должна быть надежно защищена со стороны Европы, однако не следует легкомысленно забывать и о том, что двухступенчатая ракета, такая, например, как «Бампер-ВАК», сможет достигнуть любой части Великобритании, стартовав с позиции, находящейся в Европе на расстоянии до 800 км от этих островов. Ракета «Бампер-ВАК» была опробована в 1949 году, а сейчас на вооружении некоторых стран имеются ракеты, обладающие еще большей дальностью действия.
      На основании заявлений, сделанных в разное время руководящими политическими деятелями, можно заключить, что система обороны Великобритании развивается в настоящее время в полном соответствии с своеобразным положением этой страны в Западной Европе. Первостепенное значение придается производству управляемых снарядов класса «воздух — воздух», которыми вооружаются всепогодные патрульные истребители2 и которые обеспечат уверенное поражение современных бомбардировщиков.
      Smith J. F., Inter Avia, 10, 5, May 1955, 300 — 309. г British Government While Paper, Feb. 1955: Aeroplane, 10 May 1955, 658 — 660.
      На втором месте стоят управляемые реактивные снаряды-перехватчики дальнего действия класса «земля — -воздух», которые смогут уничтожать самолеты и управляемые снаряды противника, летящие со скоростью, в 2 — 3 раза превышающей скорость звука, раньше чем они достигнут береговой линии (рис. 2 и 3).
      Р и с. 3. Момент запуска английского экспериментального снаряда на полигоне в Вумера (Австралия). Снаряды такого типа предполагается использовать для перехвата воздушных целей.
      Последний рубеж обороны составляют исключительно эффективные управляемые снаряды ближнего действия класса «земля — воздух», стартовые позиции которых могут быть расположены на периферии районов обороны. Они предназначаются для поражения атакующих самолетов и управляемых снарядов противника, прорвавшихся через внешнее кольцо обороны.
      Создается также целый ряд других видов управляемого реактивного оружия, включающих управляемые снаряды для защиты линейных кораблей, для борьбы с подводными Лодками и др. Идут работы и над конструированием межконтинентальных управляемых снарядов, которые потребуют для своего завершения немало времени *. Кроме того, предполагается снабдить управляемыми авиабомбами и снарядами класса «воздух — земля» некоторые типы скоростных бомбардировщиков.
      Что касается Америки, то громадные расстояния, которые противник должен будет покрыть, прежде чем достичь какого-либо важного района страны, могущего служить целыо, дают американской ПВО достаточно времени, чтобы привести в действие свои средства, а также значительный запас пространства, позволяющий уничтожать атакующие самолеты и снаряды противника там, где они смогут причинить наименьший вред городам и промышленным предприятиям.
      В отличие от разработки и создания обычных самолетов традиции и опыт играют при конструировании управляемых снарядов лишь второстепенную роль 2. Проектирование этих снарядов связано с развитием большинства физических наук и в свою очередь само требует поиска новых решений даже в давно разработанных и установившихся отраслях науки и техники.
      До сих пор главным нововведением в управляемых реактивных снарядах были системы наведения, или так называемый «мозг» управляемого снаряда. Эти системы, которые могут принимать решения в 10000 раз быстрее, чем человеческий мозг, связаны с чувствительными элементами и приборами управления. Однако большая часть аппаратуры и оборудования управляемых снарядов не является чем-то абсолютно новым. На них стоят обычные электродвигатели, аккумуляторы, коммутационные механизмы, радиолампы, тяговые установки и аэродинамические органы управления. В начале работ конструкторам пришлось использовать стандартные аппаратуру и оборудование, выпускаемые промышленностью, но последние часто оказывались недостаточно совершенными. В основном это объяснялось тем, что двигатели управляемых реактивных снарядов дают много шума и тепла, а в полете снаряды подвергаются еще и сильному воздействию вибрации и больших ускорений. В этих услови-
      1 Financial Times, London, 27 Jan. 195C, p. I.
      2 Reynolds F. D., Boeing Magazine, 1, 1953.
      ях выпускаемое на рынок стандартное оборудование часто отказывало и его приходилось серьезно модифицировать. В .настоящее время для применения в управляемых реактивных снарядах проектируется новое специальное оборудование со значительно повышенной надежностью действия.
      На первый взгляд может показаться, что вследствие отсутствия на управляемом реактивном снаряде пилота он менее надежен в действии, чем обычный самолет. Разумеется, это не совсем так. Если какая-либо неполадка возникает на обычном самолете, пилот, как правило, быстро находит средство для ее устранения и принимает решение, подсказываемое ему его личным опытом. Чаще всего в этих случаях пилота выручает его мастерство, которое позволяет компенсировать неполадку, происшедшую в машине, и без большого риска завершить выполнение боевого задания.
      Электронный же «мозг» управляемого снаряда не обладает подобной, присущей человеку приспособляемостью. Он может выполнять только ту работу, для которой был рассчитан. Кроме того, выход из строя какой-либо одной детали может помешать управляемому снаряду достичь своей цели и таким образом привести к тому, что атомная бомба упадет не там, где нужно, и уничтожит сотни тысяч людей. Поэтому все составные части управляемых снарядов должны быть абсолютно надежными. Дело, правда, облегчается тем, что подобная надежность частей и механизмов нужна снаряду только в течение сравнительно небольшого промежутка времени. Например, известно, что такие приборы, как радиолампы, теряют свои качества от длительной перегрузки, однако если они будут специально подобраны, то смогут безотказно действовать на протяжении всего полета управляемого снаряда, ибо обычно их рассчитывают на гораздо более продолжительный срок службы. Даже если полезный срок службы прибора сокращается под действием больших перегрузок в 100 раз, то и тогда можно ожидать от него удовлетворительных результатов.
      В соответствии с этой тенденцией оказалось возможным проектировать управляемые реактивные снаряды с минимально допустимым запасом прочности применяемых материалов, потому что большинство этих снарядов представляют собой устройства однократного и кратковременного действия. Это, конечно, позволяет значительно сокращать их вес.
      Другим важным фактором в новом оружии является то,, что все элементы комплекса управляемого реактивного оружия должны быть не только надежными каждый в отдельности, но и действовать согласованно. Так, например, явно недопустимо, чтобы управляемый снаряд, выпущенный одним самолетом-перехватчиком, случайно атаковал какой-либо из своих самолетов. Нельзя согласиться и с тем, чтобы несколько управляемых снарядов наводились на один из атакующих самолетов противника, в то время как другие без всякого вреда проникали бы через кольцо обороны.
      Комплексы управляемого реактивного оружия, удовлетворительно «действующие» в условиях лаборатории, могут оказаться совершенно непригодными в боевой обстановке, когда их начнут обслуживать не инженеры и ученые, а солдаты. Сравнительно просто спроектировать управляемый снаряд, запуск которого будет осуществлен квалифицированными научными работниками, да еще в идеальных условиях, по самолету-мишени, летящему прямо над стартовой позицией, где все готово к испытаниям. И совершенно иное дело, если управляемый снаряд должен быть подготовлен к старту и запущен обычными военнослужащими, которых к тому же будят среди ночи и приказывают в любую, даже штормовую погоду отразить своими снарядами нападение самолетов, несущих термоядерное оружие, да еще в условиях исключительно сложной обстановки. При этом самолеты противника будут, конечно, предпринимать всевозможные маневры, сбрасывать полосы фольги и пользоваться другими приспособлениями и приемами для создания искусственных радиолокационных помех, вплоть до совмещения времени налета с периодом наибольших магнитных возмущений.
      Нам не только не следует критиковать людей, работающих в области управляемого реактивного оружия, за медлительность в создании безотказной «кнопочной» системы ПВО, но, наоборот, мы должны поздравить их с теми огромными успехами, которых им удалось добиться. При этом нужно учесть и немалые трудности как политического,так и технического порядка, которые им пришлось преодолеть. Наблюдавшийся к тому же в последние годы необъяснимо сильный спад бдительности заставлял их ограничивать
      научный обмен мнениями 1, хотя всем известно, что научные дискуссии больше всего способствуют прогрессу. Эта вынужденная замкнутость помешала привлечению к работе над управляемыми снарядами новых инженеров и научных
      Рис. 4. (а) Подготовка к запуску опытной модели IIAKA, предназначенной для исследования температурных явлений в пограничном слое на сверхзвуковых скоростях полета, (б) Готовящийся к запуску опытный управляемый снаряд ГАПА, испытания которого проводились в пустыне Грейт-Солт (штат Юта). Разработка серии снарядов ГАПА привела с созданию управляемого снаряда «Бомарк».
      работников. Помимо того, создание совершенной системы обороны с применением управляемого реактивного оружия требует почти неограниченных Денежных ассигнований. Как будет рассмотрено ниже, проблемы, выдвигаемые этим новым видом вооружения, огромны и связаны со многими областями науки и техники. Недостаточно энергично велось У нас также и дело с созданием специальных технических Кадров. Привлеченным лицам приходилось сначала тратить
      1 The Engineer (Editorial), 26 Nov. 1954.
      много времени па учебную подготовку в области управляемых снарядов. Специфика научно-исследовательской работы в области управляемых снарядов заключается в том, что здесь требуется максимальная согласованность действии всех занимающихся ею; они должны знать псе, что делают нх коллеги в других областях. Разумеется, что в таких условиях секретность отнюдь не способствует делу, ибо работник, который имеет возможность быть в курсе событий только в своей узко ограниченной области, не знает ничего о научно-исследовательской работе своих коллег. Было бы весьма неразумно, например, если бы специалисты по электронике или аэродинамике запроектировали такой корпус управляемого снаряда, в котором отсек для реактивного двигателя оказался бы недостаточно вместительным или, скажем, в этом же отсеке помещалась бы и высокочувствительная аппаратура управления. Нельзя также рассчитывать на надежность системы радиоуправления, если не учитывать такие вопросы, как, например, ионизация в потоке выхлопных газов реактивного двигателя. Многие специальные области науки, которые занимаются очень узкими вопросами, связанными с созданием управляемого снаряда, потребовали совершенно новых методов разработки, учитывающих необходимость комплексного изучения техники и применения электронных моделирующих устройств, которые широко используются теперь и в других областях техники.
      Что же в сущности представляет собой система обороны страны с применением управляемого реактивного оружия? Рассматривая в качестве примера Великобританию, оборона которой, как указывалось выше, представляет собой гораздо более трудную задачу, чем оборона обширной территории североамериканского континента, можно сказать, что основным элементом ПВО здесь будет сеть радиолокационных станций раннего обнаружения и оповещения.
      Возможности этой сети ограничиваются несколькими факторами, так что она будет лишь предупреждать о нападении, не уточняя ни масштабов налета, ни того, какой именно объект будет атакован противником. Так как нет никакого сомнения в том, что одновременно с главным противник станет вести многочисленные отвлекающие налеты, то в течение того небольшого периода, который пройдет с момента первого обнаружения самолетов и снарядов противника,
      невозможно будет решить, какие управляемые снаряды необходимо подготовить к старту. По этой причине в момент обнаружения будет дан общий сигнал тревоги. Имеются опасения,что расположенные в восточной части Великобритании радиолокационные средства обороны совершенно неспособны обеспечить достаточно раннее обнаружение. Действительно, мы можем рассчитывать на такое обнаружение только в том случае, если нападение будет совершено с направления, проходящего над Западной Германией. Поэтому сейчас предпринимаются попытки исправления указанного недостатка.
      Вслед за этим атакующие самолеты и управляемые снаряды противника будут обнаруживаться сетью тактических контрольных радиолокационных станций, повышенная разрешающая способность которых дает возможность произвести точную оценку обстановки. Сеть тактических радиолокационных станций разбита на секторы, охватывающие весь периметр обороны, и каждый сектор самым внимательным образом следит за всяким проявлением активности в своем районе. Этот элемент системы ПВО Великобритании отличается прекрасной организацией и позволяет обеспечить своевременные действия третьего элемента обороны, то есть средств перехвата.
      Система целераспределения, представленная в идеальном случае счетно-решающим устройством, но пока еще часто замэняемая человеком, решает вопрос о том, какой управляемый снаряд должен быгь использован (например, класса «воздух — воздух» или класса «земля — воздух»), и дает необходимые команды для запуска. Поскольку преследуемая цель (самолет или управляемый снаряд) может быть атакована управляемым снарядом дальнего действия класса «земля — воздух» или управляемыми снарядами самолета перехватчика, то попытки перехвата могут быть осуществлены еще до того момента, когда самолеты и управляемые снаряды противника приблизятся к объектам. Однако необходимо заблаговременно принять меры и к тому, чтобы управляемые снаряды класса «земля — воздух», расположенные на позициях внутреннего кольца обороны, были готовы подняться в воздух в случае, если противник прорвется через основные линии обороны. Совершенно очевидно, что при угрозе нападения с применением термоядерных бомб перехват должен происходить на возможно большем расстоянии от вероятных объектов нападения, а лучше всего над морем. Определяющим элементом системы обороны является сам управляемый снаряд. Здесь приходится решать, учитывая размеры, полезную нагрузку и летные данные имеющихся снарядов, какие из них могут быть запущены для перехвата и уничтожения тех или иных самолетов и управляемых снарядов противника и как должен осуществляться сам перехват.
      Естественно, у читающих эти строки может возникнуть вопрос, зачем нужно затрачивать столько усилий на создание сложных управляемых снарядов и электронных систем автоматического управления, когда пилотируемый реактивный истребитель-перехватчик является весьма эффективной скоростной машиной? Дело в том, что если атакующие бомбардировщики летят со скоростью, близкой к скорости звука, и на чрезвычайно большой высоте, то времени для их перехвата без необходимости подвергать истребитель-перехватчик большим поперечным ускорениям остается очень мало. После перехвата этот истребитель должен иметь возможность возвратиться на свою базу вместе с пилотом, что еще более усложняет всю систему обороны. Более того, современный самолет-истребитель представляет собой в высшей степени сложную машину, а его пилот нуждается в весьма продолжительной учебной подготовке. Задача подготов- ки достаточного количества таких пилотов становится день ото дня все более трудным делом даже в условиях мирного времени, а с началом войны это окажется почти невыполнимым. Вместе с тем наличие управляемого реактивного снаряда однократного действия, способного выполнять любой маневр с исключительной быстротой, делает перехват самолетов и снарядов противника более надежным. Правда, дело осложняется тем, что для наведения перехватчика на цель требуется очень сложный механизм, который к тому же не может полностью заменить собой человека, способного более тонко разбираться в обстановке. Но вместе с тем нельзя целиком полагаться и на пилота, ибо ни один человек не в состоянии выдержать ускорений, необходимых для эффективного перехвата, и к тому же его реакции во многих случаях оказываются недостаточно быстрыми Б Поэтому задачу оты-
      1 Byrnes V. A., Acron. Engin. Review, 12, 4, Apr. 1953, 61 — 64, 70.
      скания правильных решений при изменении обстановки поручают наземным операторам, предоставляя им возможность осуществлять только целераспределение и возлагая выполнение всех обычных маневров на схемы быстро действующих электронных автопилотов *, хотя пока еще последние не отличаются большой степенью надежности. Еще одним доводом в пользу замены человека механизмами является то, что экономика развитой страны позволяет построить-достаточное количество управляемых снарядов и систем автоматического управления и даже считать их средствами однократного действия, но никакая экономика не может компенсировать человеческий материал, затраченный для подготовки высококвалифицированных экипажей самолетов и позволить жертвовать ими ради одного полета.
      Что касается самого управляемого снаряда, то он состоит из трех самостоятельных элементов: корпуса, силовой установки и аппаратуры для наведения.
      Первые управляемые реактивные снаряды проектировались почти так же, как и обычные самолеты 2, и имели фюзеляж, прямые или стреловидные крылья и общепринятый тип стабилизаторов. Подобные управляемые снаряды страдали тем недостатком, что для разворота их сначала нужно было обязательно положить в крен. Современные управляемые снаряды имеют длинный, похожий на карандаш корпус с крестообразно расположенными крыльями и оперением, устанавливаемым иногда в хвостовой, а иногда и в головной части снаряда 3. Ребро атаки одних крыльев — прямоугольное, других — стреловидное. Крестообразное расположение крыльев допускает быстрое маневрирование снаряда как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях, а также одновременное движение в обеих плоскостях4.
      Корпус управляемого снаряда должен быть устойчивым и не склонным к разрушению под действием высоких попе-
      1 Здесь под термином «автопилоты» автор понимает весь комплекс аппаратуры, обеспечивающей автоматическое наведение снаряда на цель. — Прим. ред.
      2 Burgess Е., The Engineer, 184, Oct. 1947, 3, 10, 17, 24, 31, 308 etc.
      3 В о n n e у E. A., Aero Digest, (59, 1, July 1954 , 01, 02, G4. “Gardner G. W. 11., Chartered Meehan. Engin., 2, Jan. 1955,
      5 — 22.
      речных ускорений в пределах до чисел Маха при которых аэродинамический нагрев лишает конструкционные материалы их обычной прочности.
      Обычно разработка управляемого снаряда начинается с чисто баллистических запусков или лабораторных исследований над моделями в аэродинамической трубе. Убедившись в том, что аэродинамические характеристики конструкции отвечают всем требованиям, в ней устанавливают часовой механизм и снабжают ее силовой установкой, с тем чтобы проверить конструкцию в ходе выполнения ряда задаваемых временным механизмом маневров. Эти маневры могут выполняться сначала в вертикальной, а затем в горизонтальной плоскостях и, наконец, в виде комбинированных движений, в обеих плоскостях. Вращение вокруг продольной оси должно быть исключено, иначе маневры становятся невероятно затруднительными. Следовательно, устойчивость управляемого снаряда относительно продольной оси является фактором, который следует сделать возможно более благоприятным на первых этапах разработки, то есть еще до того, как будут определены программы маневров, в противном случае стабилизация по тангажу и крену будет неэффективной.
      Когда определится, что управляемый снаряд аэродинамически устойчив и что сервомеханизмы могут обеспечить требуемое принудительное управление рулями и стабилизацию по тангажу и крену, тогда может быть установлена и аппаратура для наведения. После этого управляемый снаряд запускают с целью выяснить, насколько близко он может подойти к мишени, и, наконец, его испытывают в условиях боевого пуска с зарядом взрывчатого вещества.
      Первоначальная разработка управляемых снарядов проводилась еще до того, как были построены аэродинамические трубы. Применявшиеся тогда опытные образцы снарядов представляли собой модели, снабженные реактивными двигателями или просто сбрасываемые с самолета-носителя, причем последние получали дополнительную скорость под действием силы тяжести. Некоторые небольшие модели
      1 Число Маха (М) выражает отношение между скоростью движущегося тела и скоростью распространения звука в окружающем воздухе.
      запускались на аэробаллистических полигонах, и этот процесс отнимал много времени и средств. Современная техника заключается в широком использовании электронного моделирующего устройства, как, например, счетно-решающего устройства непрерывного действия. В этих приборах основные параметры движения снаряда: скорость, аэродинамические постоянные, физические характеристики атмосферы, тяга двигателя и т. п. — вводятся потенциометрически с помощью специальных кулачков. Все параметры, определяющие летные характеристики, оказываются, таким образом, представленными в моделирующей схеме различными напряжениями, колеблющимися в известных пределах и соответствующими тем вероятным величинам параметров, которые имеют место в реальных условиях полета. В число проводимых испытаний входит, между прочим, и изменение этих параметров для определения чувствительности управляемого снаряда. Те параметры, которые больше всего дестабилизируют управляемый снаряд, могут быть дополнительно исследованы в условиях свободного полета. Большим преимуществом моделирующего устройства является то, что оно быстро дает приближенное решение. Следует, однако, учесть, что устройство должно действовать в реальном масштабе времени, то есть так, чтобы все параметры изменялись в точно такие же периоды времени, в какие наступают изменения окружаю-ющих условий при полете действительного управляемого снаряда. Кроме того, подобное устройство обладает тем большим достоинством, что позволяет проводить испытание отдельных частей реального управляемого снаряда на модели. Так можно испытывать сервомеханизмы и другие приборы. Это дает большую практическую выгоду, когда приходится проводить испытания нелинейных элементов аппаратуры, не могущих быть моделированными по методу электрических аналогов.
      Все управляемые реактивные снаряды можно разделить на две большие группы: оборонительные и наступательные снаряды. Первая группа включает в себя в настоящее время главным образом зенитные снаряды, однако усиливающаяся сейчас разработка наступательных управляемых снарядов (рис. 5) поставит скоро промышленность производства управляемых снарядов перед необходимостью создания какого-либо средства борьбы с последними.
      Снаряды ПВО можно запускать с самолетов (в этом случае они известны как управляемые снаряды класса «воздух — воздух») или с наземных стартовых устройств, как
      Рис. 5. Момент взлета крылатого управляемого снаряда «Регьюлус» фирмы «Чанс-Воут» на полигоне Центра по испытанию управляемых снарядов ВМС США в Пойнт-Мугу (штат Калифорния).
      реактивное оружие класса «земля — воздух». Запускаемые с наземных установок или позиций управляемые снаряды обычно имеют стартовые ускорители тандемного либо охватывающего типа. Почти все стартовые ускорители представляют собой пороховые ракеты (рис. 6), обеспечивающие снаряду большой начальный импульс в течение весьма небольшого периода времени. Сам управляемый снаряд снабжается силовой установкой одного из нескольких типов; это
      Рис. 6. Управляемый снаряд «Матадор» на специальной автоплатформе. На снимке видны гидравлические подъемники, при помощи которых снаряд приводится в положение для старта. Когда маршевый двигатель и ускоритель развивают полную тягу, снаряд «срезает» фиксирующий задний костыль, а передняя опора откидывается, освобождая путь для ускорителя старта.
      может быть либо пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, либо турбореактивный, либо прямоточный воздушно-реактивный, либо, наконец, ракетный двигатель.
      Управляемые реактивные снаряды класса «земля — земля» являются наступательным оружием. Этот класс охватывает как крылатые, так и бескрылые снаряды и включает в себя различные тяговые установки. Крылатые снаряды часто имеют стартовые ускорители, а более крупные управляемые реактивные снаряды должны иметь вид многоступенчатых ракет, в которых последняя ступень, рассчитанная на очень большую дальность полета, часто бывает крылатой. Управляемые снаряды класса «земля — земля» можно использовать как тактическое и как стратегическое оружие.
      В настоящее время в США применяются две системы условных обозначений для различных реактивных снарядов. В армии и военно-морском флоте чаще всего употребляются следующие сочетания букв: SAM — для класса «земля — воздух»; ААМ — для класса «воздух — воздух»; ASM — для класса «воздух — земля»; SSM — для класса «земля — земля»; USM — для класса «подводная лодка — земля»; AUM — для класса «воздух — подводная лодка» и SUM — для класса «земля — подводная лодка». Для обозначения экспериментального снаряда перед сокращением ставится X.
      Военно-воздушные силы США в свою очередь пользуются несколько другими обозначениями: ТМ — для тактического управляемого снаряда; SM — для стратегического управляемого снаряда; GAR — для управляемого снаряда класса «воздух — воздух» и GAM — для управляемого снаряда класса «воздух — земля». Управляемым снарядам-перехватчикам класса «земля — воздух» присвоено обозначение IM.
      Управляемые реактивные снаряды наводятся на цель самыми различными способами, причем обычно основу системы наведения составляют радиолокационные установки того или иного рода, хотя некоторые современные системы наведения основаны на инерционных методах и системах отсчета по естественным реперам, так что они обладают известным иммунитетом по отношению к искусственным помехам, создаваемым противником.
      Наряду с боевыми управляемыми снарядами существуют еще и специальные устройства для испытания систем наведения, камеры для испытания силовых установок и испытательных моделей снарядов для разработки управляемого снаряда в целом. Все эти устройства и системы более или менее подробно рассмотрены в последующих главах книги.
     
      ГЛАВА ВТОРАЯ
      Двигатели и топливо
      За исключением планирующей авиабомбы и наводимой авиабомбы свободного падения во всех управляемых снарядах используется силовая установка или двигатель. Разумеется, существует несколько способов сообщения движения управляемым снарядам, и каждому из этих способов соответствуют наиболее вероятные для него скорость и высота полета снаряда (рис. 7). Применяющиеся силовые установки можно подразделить на двигатели, получающие необходимый для горения кислород из окружающего воздуха, и двигатели, не зависящие от атмосферы. К первой категории относятся: обычный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, турбореактивный двигатель и прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Ко второй категории относятся пороховые и жидкостные ракетные двигатели.
      Простейший пульсирующий воздушно-реактивный двигатель был впервые применен во время второй мировой войны на снаряде FZG-76, общеизвестном под названием «воющей» или «летакйщй» бомбы «Фау-1 »1. По существу он состоял из цилиндра, с одного конца закрытого клапанной решеткой. Горючая смесь поджигалась внутри цилиндра посредством запальной свечи. Выделявшиеся при этом газы сильно расширялись и вместе с нагретым воздухом и продуктами сгорания истекали через открытый конец цилиндра. Даже в том случае, когда давление внутри цилиндра падало до уровня давления окружающей атмосферы, газы в выхлопной трубе обладали достаточным t запасом кинетической энергии, чтобы продолжать движение и создавать определенное разряжение в камере сгорания. Благодаря этому
      1 Е d е 1 m a n L. В., S. А. Е. Reprint, Nat. Аегоп. Meeting, Los Angeles, 3 — 5 Oct. 1946; M a n i 1 d i F. F., S. A. E. Reprint, So. California Meeting, 19 Apr. 1946,
      через створчатые клапаны решетки и отверстия для подачи топлива в камеру сгорания поступала новая порция рабочей смеси и цикл возобновлялся. Частота рабочих циклов в таком двигателе зависела главным образом от резонанса камеры сгорания, выхлопной трубы и клапанов. Обычно частота
      Р и с. 7. Диапазоны скоростей и высота пол«га снарядов с различными силовыми установками. ЖРД — жидкостный ракетный двигатель, ПВРД — прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ТРД — турбореактивный двигатель и ПТРД — комбинация: турбореактивный -f- прямоточный воздушно-реактивный двигатели.
      циклов достигала порядка 300 циклов в секунду, сливаясь в характерный для немецких «летающих» бомб воющий звук.
      После первых нескольких вспышек начало процессу сгорания каждого последующего цикла в пульсирующем воздушно-реактивном двигателе дают остаточные горячие газы и сильно нагревшиеся детали. Высокие температуры сгорания допустимы в данном случае вследствие периодического действия двигателя.
      В пульсирующем воздушно-реактивном двигателе (рис.8) тяга возрастает как функция скорости воздушного потока, ибо последняя служит источником повышения степени сжатия, от чего в свою очередь зависит давление в камере сгорания, а следовательно, и термический к. п. д. двигателя. Кроме того, при высоких скоростях полета в двигатель засасывается больше воздуха, следовательно, возрастает
      Р и с. 8. Стендовое испытание пульсирующего воздушно-реактивного двигателя (ПуВРД), развивающего тягу порядка 54 кг. Подобные двигатели применялись па немецких самолетах-снарядах «Фау-Ь, а сейчас их используют только на самолетах-мишенях.
      и масса воздуха, проходящая через двигатель за единицу времени. Поскольку сила тяги зависит от массы газов, проходящих через двигатель, то соответственно возникает и объясняющаяся этой зависимостью усиленная тяга. Такая силовая установка совершенно не требует дорогостоящих компрессоров и турбин, необходимых для турбореактивного двигателя. В отличие от прямоточных пульсирующие воздушно-реактивные двигатели развивают значительную силу тяги даже при малых скоростях полета. Но, к сожалению, их использование ограничено относительно небольшими скоростями и весьма малыми к. п. д., да и топлива они расходуют гораздо больше, чем турбореактивные двигатели. Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели находят себе применение прежде всего на так называемых летающих мишенях, где требуется сравнительно дешевый двигатель однократного действия.
      Рис. 9. Общий вид турбореактивного двигателя «Вайпер», широко применяющегося на дозвуковых крылатых управляемых снарядах и самолетах-мишенях.
      Тем не менее на некоторых самолетах-мишенях и, разумеется, на целом ряде дозвуковых управляемых снарядов используются турбореактивные двигатели (рис. 9). Удельный расход топлива этими двигателями сравнительно небольшой (порядка 1 кг! кг-час), и поэтому снабженные ими управляемые снаряды обладают повышенной дальностью полета. Однако присущим им недостатком является то, что диапазон скоростей и рабочий потолок ограничиваются применяемой силовой установкой. Так же обстоит дело и с пульсирующими воздушно-реактивными двигателями. Турбореактивные двигатели для управляемых снарядов представляют собой обычно силовые установки, рассчитанные на короткий срок службы. Наиболее характерным из таких двигателей является двигатель «Вайпер», созданный фирмой «Армстронг-Сидли» для использования на самолете-мишени «Джиндивик» *.
      Постоянно растущие скорость полета и рабочий потолок реактивных самолетов ставили и ставят перед наземными
      1 Press Release, Armstrong Siddeley Motors Ltd.
      системами ПВО все новые и более сложные задачи. Чтобы действительно стать эффективными в борьбе с новыми средствами нападения, системы ПВО нуждались и нуждаются в практических стрельбах. Именно для таких целей и был создан самолет-мишень «Джиндивик». Установленный на нем двигатель «Вайпер» представлял собой силовую установку весьма простой и дешевой конструкции, рассчитанную на массовое производство. Первые модели двигателя развивали тягу до 744 кг, однако в настоящее время в производстве уже находятся более усовершенствованные образцы. Семиступенчатый осевой компрессор, который сокращает до минимума диаметр двигателя, подает сжатый воздух в кольцевую камеру сгорания, откуда затем горячие газы и продукты сгорания, увеличившись в объеме, поступают на лопатки одноступенчатой турбины. Двигатель имеет всего лишь два вспомогательных механизма: комбинированный блок насосов для подачи топлива и масла и систему регулировки скорости потока топлива. Технические данные по этому двигателю приведены в табл. I.
      Следующую ступень по диапазону скоростей и высоты полета в управляемых снарядах занимает прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Идея прямоточного воздушно-реактивного двигателя, или атодида, отнюдь не нова *. Предложения и патенты на такие двигатели были заявлены еще много лет тому назад. По существу, прямоточный воздушно-реактивный двигатель представляет собой промежу-
      1 S m i t h С. G., Gas Turbines and Jet Propulsion For Aircraft, Flight Publishing Co., London, 1947.
      точную ступень между турбореактивным и ракетным двигателями. По сравнению с первым он обладает тем преимуществом, что может с успехом действовать на сверхзвуковых скоростях. Кроме того, отсутствие турбины с ее лопатками допускает очень высокие рабочие температуры в двигателе, а это позволяет пользоваться более богатой рабочей смесью. Результатом оказывается значительное повышение силы тяги. В отличие от ракетного прямоточный двигатель расходует кислород, необходимый для горения топлива, непосредственно из окружающего воздуха, что позволяет избавить конструкцию от обременительного окислителя. Правда, иногда это может явиться и недостатком, так как рабочий потолок прямоточного воздушно-реактивного двигателя неизбежно ограничивается. Поэтому в некоторых конструкциях были пред приняты попытки сообщить двигателю более высокий рабочий потолок путем создания определенного запаса окислителя, используемого только в том случае, когда прямой поток воздуха не может дать достаточное для сгорания топлива количество кислорода. Рабочие циклы прямоточного воздушно-реактивного двигателя в основном те же самые, что и у других двигателей, получающих необходимый для горения кислород из окружающего воздуха: сжатие, сгорание, выхлоп Сжатие осуществляется в результате замедления скорости воздушного потока, поступающего через входное отверстие в двигатель, поэтому понятно, что для получения удовлетворительного сжатия прямоточные воздушно-реактивные двигатели должны действовать лишь на больших скоростях полета. Проводимые с 1946 года американским Национальным консультативным комитетом по авиации (НАКА) экспериментальные исследования позволили расширить диапазон скоростей прямоточных воздушно-реактивных двигателей 2 и довести их во время испытаний до 3,5 М. За пределами этого диапазона проблемы аэродинамического нагрева становятся настолько серьезными, что в настоящее время предпринимаются попытки изучения основных методов их разрешения. Так были проведены предварительные исследования с помощью моделей с ракетным двигателем при скорости 5М. Испытания показали, что в
      Avery W. И., Jet Propulsion, 25, 11, Nov. 1955, G04 — 614.
      2 N АСА inspect ion, Lewis Flight Propulsion Lab., 1954, p. 10.
      этом случае повышение температуры в пограничном слое достигает 870°С.
      Активность в области разработки и создания прямоточных воздушно-реактивных двигателей проявляют сейчас и такие фирмы, как«МарквардтЭркрафт Компани» и «Кэртис — Райт Корпорэйшн» (США), а также «Бристоль Эрплейн Компани» и «Нэпир» (Великобритания) (рис. 10). Фирма «Бристоль» выпускает в настоящее время прямоточные воздушно-реактивные двигатели «Тор», которые прошли уже более 200 испытаний на различных снарядах и позволили им достигать высоты, значительно превышающей 16 500 м. При этом дальность полета большинства снарядов превысила границы полигона в Вумера (Австралия), а развиваемые скорости оказались сверхзвуковыми.
      Для разгона снаряда с прямоточным воздушно-реактивным двигателем до наиболее эффективной скорости 1 часто пользуются вспомогательными ракетными двигателями или стартовыми ускорителями. Хотя эта силовая установка может работать как на дозвуковых, так и на сверхзвуковых скоростях, однако в качестве двигателя для управляемых снарядов должен найти наиболее широкое применение именно сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ибо турбореактивные двигатели, как и пульсирующие воздушно-реактивные двигатели, предпочтительнее использовать на дозвуковых скоростях. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель состоит в основном из элементов, которые показаны на рис. 11, то есть из диффузора с дозвуковой и сверхзвуковой частями, камеры сгорания со стабилизатором пламени и расширительного сопла.
      Оказалось, что наиболее действенным способом сжатия в диффузоре сверхзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей является сжатие с помощью системы скачков уплотнения, сначала косых, а затем прямых 2. При больших сверхзвуковых скоростях снабженное выступа-
      1 Прямоточный воздушно-реактивный двигатель эффективен лишь на больших скоростях полета. Чем больше скоростьснаряда с таким двигателем, тем выше к. п. д. последнего. При скорости 1000 км/час к. п. д. равен примерно 8 — 9%, а уже при удвоении ее достигает около 30% (Б а е в Л. Е. и М е р к у л о в И. А., Самолет-ракета, Гостехтеоретиздат, М., 1956, стр. 17).
      2 С 1 a u s е г F. II., Jet Propulsion, 24, 2, March — Apr. 1954, 79 — 84, 94.
      Рис. 10. (а) Опытный снаряд, разработанный фирмой «Нэпир» и снабженный сверхзвуковым прямоточным двигателем. Снаряд имеет 8 пороховых стартовых ускорителей бокового, или охватывающего типа, (б) Момент запуска снаряда. Пороховые ускорители разгоняют снаряд до скорости, на которой может работать его ПВРД.
      ющим вперед острым конусом изоэнтропическое 1 впускное отверстие двигателя обеспечивает получение косого скачка
      1 Равнопреобразующее (греч. isos — равный, еп — в, trope — превращение), приспособленное для получения наименьших потерь энергии встречного воздушного потока. — Прим. ред.
      уплотнения в то время как гладкий канал постепенно расширяющегося сечения не допускает отрыва воздушного Потока или турбулентности и создает прямой скачок уплотнения, обеспечивающий работу двигателя на дозвуковых скоростях. Конструкция диффузора определяется обычно скоростью снаряда в М, причем, если снаряд с прямоточной воздушно-реактивной силовой установкой движется со скоростью выше или ниже расчетной, то образующийся перед двигателем прямой скачок уплотнения будет передвигаться вперед, минуя впускное отверстие, или отступать в направлении дозвуковой части диффузора. Если прямой скачок запирает впускное отверстие двигателя, то происходит быстрое падение к. п. д. двигателя. Именно поэтому прямоточный воздушно-реактивный двигатель и считается двигателем «узкого диапазона» скоростей и высоты полета. Отклонения от этого диапазона требуют уже внесения соответствующих компенсирующих изменений в конструкцию самого двигателя.
      1 М а г s h В. W. and S е а г s G. A., Jet Propulsion, 24, 3, May — June 1954, 155 — 16 J.
     
      ГЛАВА ВТОРАЯ
      Национальным консультативным комитетом по авиации за последнее время разработаны системы регулировки положения прямого скачка с таким расчетом, чтобы он сохранял его в непосредственной близости от впускного отверстия Е В этой системе использовано чувствительное к давлению устройство, помещенное в том месте, где возникает прямой скачок уплотнения. Если ударная волна начнет смещаться в глубь диффузора, то автоматически усилится подача топлива в камеру сгорания, в результате чего возрастет скорость и ударная волна переместится вперед. Если же ударная волна, перемещаясь вперед, минует чувствительное устройство, то подача топлива сокращается, а скорость движения падает и скачок уплотнения снова занимает требуемое положение. Испытания показали, что такая система регулировки действует вполне удовлетворительно в довольно широких диапазонах скоростей, давлений окружающей атмосферы и углов атаки. Привести же в действие систему подачи топлива в прямоточных воздушно-реактивных двигателях можно либо за счет давления сжатого нейтрального газа, либо при помощи топливного насоса, работающего под действием воздушного потока.
      Елавной задачей при конструировании камеры сгорания прямоточного воздушно-реактивного двигателя является стабилизация пламени, которая может быть достигнута посредством специальных стабилизаторов, выполненных либо в виде тел плохо обтекаемой формы, либо в виде V-образных желобов 2. В этом случае стабилизация фронта пламени происходит в непосредственной близости от поверхности этого тела, находящегося в потоке газов. К- п. д. такой силовой установки определяется количеством и составом рабочей смеси, скоростью потока воздуха, поступающего в камеру сгорания из диффузора, а также давлением и абсолютной температурой окружающей атмосферы. Он возрастает по мере повышения давления и обогащения смеси, правда, до« известного уровня, равно как и по мере снижения температуры окружающего воздуха, то есть с увеличением высоты полета. Большая неустойчивость сгорания, наблюдающаяся при форсировании режима работы двигателя, также представлист собой проблему, требующую разрешения, так как подобная неустойчивость может привести к разрушению форсунок и стабилизаторов пламени.Специальные приборы-зонды, разработанные в лабораториях НАКА, позволили исследовать механизм этого явления и внести необходимые конструктивные изменения в образцы последних двигателей.
      Соплом прямоточного двигателя может быть обычная прямая труба, однако, как правило, она имеет переменное сечение: вначале — постепенно сужающееся, а затем — снова расширяющееся. Этим обеспечиваетедросселирование реактивной струи и получение сверхзвуковых скоростей при давлении на выходе, сходном с давлением окружающей атмосферы. Длина такого сопла должна быть возможно меньшей, чтобы сократить до минимума вес и лобовое сопротивление снаряда, однако угол истечения должен быть ограничен для того, чтобы сократить до минимума неосевую кинетическую энергию реактивной струи и избежать отрыва потока.
      Некоторые фирмы, производящие прямоточные воздушно-реактивные двигатели, придерживаются того мнения, что двигатели эти представляют собой идеальные силовые установки для управляемых снарядов среднего и дальнего действия, для беспилотного самолета, а также для управляемых снарядов ближнего действия, запускаемых со сверхзвуковых реактивных самолетов.
      Их заявления основаны на тех фактах, что при скоростях, вдвое превышающих скорость звука, прямоточный воздушно-реактивный двигатель дает самое высокое отношение тяги к мощности двигателя, снижает удельный расход топлива, делает минимальными затраты на его разработку и производство. К тому же этот двигатель не имеет подвижных деталей, соприкасающихся с газообразными продуктами сгорания. Он не нуждается ни в компрессорах, ни в турбинах, а органы управления системой подачи топлива и топливные насосы размещены в нем за пределами газовоздушного тракта.
      Степень сжатия в сверхзвуковом прямоточном воздушно-реактивном двигателе может быть доведена до 40 : 1, причем если использовать в таком двигателе в качестве добавок к обычному реактивному топливу коллоидные растворы некоторых легких металлов, то это даст огромное увеличение силы тяги на каждый килограмм израсходованного топлива. Правда, такое топливо приводит к сильному повышению рабочих температур. Так, например, в современных сверхмощных прямоточных двигателях температура достигает
      Рис. 12. Запуск крупного опытного снаряда с ПВРД на испытательной станции ВМС США в Иньокерне (штат Калифорния). Этот снаряд разработан лабораторией прикладной физики университета им. Джона Гоп-кинса. На снимке видно облако дыма от большого порохового ускорителя старта.
      2180°С, и это создает необходимость в использовании для создания камер сгорания и сопел специальных сплавов, содержащих кобальт и никель, которые способны выдерживать столь высокие температуры. Тот факт, что прямоточный двигатель лишен подвижных деталей,соприкасающихся с газообразными продуктами сгорания, весьма важен для надежности его работы. В последующих главах будет особо подчеркнуто, что в управляемом снаряде надежность действия каждого составного элемента имеет огромное значение. Это объясняется тем, что управляемый снаряд следует рассмат-
      ривать как целую систему последовательных элементов и механизмов и что выход из строя одного из них ведет к выходу из строя всего снаряда.
      В США первый успешный полет снаряда со сверхзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем имел место в июне 1945 года, когда был испытан двигатель диаметром 15,24 см, разработанный лабораторией прикладной физики университета им. Джона Гопкинса (рис. 12). Впоследствии прямоточные воздушно-реактивные двигатели были использованы на экспериментальных управляемых снарядах «Горгон», «Ларк» и ГАПА. Известно также, что прямоточные двигатели используются на некоторых современных управляемых снарядах. Например, два таких двигателя, выпускаемых фирмой «Марквардт», обеспечивают достаточную тягу для зенитного управляемого снаряда «Бо-марк» IM-99, причем стартовым ускорителем для них служит ракетный двигатель «Аэроджет». Управляемый снаряд «Ригель», созданный фирмой «Граммэн Эркрафт» для ВМС США, представляет собой снаряд дальнего действия с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Современные прямоточные двигатели стоят на управляемых снарядах «Тэйлос» фирмы «Бендикс» и «Навахо» фирмы «Норт Америкен». Некоторые из английских снарядов, пока еще не имеющих наименования, также снабжены прямоточными воздушно-реактивными двигателями.
      Использование прямоточных воздушно-реактивных двигателей вместо ракетных дает возможность сообщать управляемым снарядам большую дальность полета вследствие того, что экономичность прямоточных двигателей значительно выше. А большая дальность полета позволяет производить перехват атакующих самолетов и снарядов на значительных расстояниях от объектов предполагаемого нападения, что в связи с возможным применением атомного оружия является большим преимуществом обороняющейся стороны.
      Для полета на сверхзвуковых скоростях и предельных высотах в управляемых снарядах сейчас повсеместно ставятся пороховые ракетные двигатели (рис. 13). Помимо этого, как известно, последние используются и в большинстве управляемых снарядов в качестве стартовых ускорителей (рис. 14). В принципе ракетный двигатель — это устройство,
      Рис. 13. (а) Пороховой ракетный двигатель во время стендового испытания, (б) Статическое испытание ЖРД для управляемых
      снарядов.
      создающее тяговую силу за счет материала, которым его первоначально начиняют. В связи с этим он отличается от других силовых установок тем, что работает практически независимо от окружающей среды и может, следовательно, быть использован на предельных высотах, где любые
      Р и с. 14.|!Установка~порохового~ускорителястарта на управляемый снаряд «Матадор» фирмы «Гленн Л. Мартин».
      другие двигатели будут испытывать недостаток в кислороде для горения топлива. Ракетный двигатель может работать и в лишенном воздуха межпланетном пространстве; более того, его к. п. д. становится максимальным именно там, где реактивная струя, выходящая из сопла, не встречает сопротивления воздуха *.
      Все ракетные двигатели можно подразделить на два основных типа: двигатели, развивающие тягу в результате сжигания твердых топлив, и двигатели, в основе которых лежит использование одного или нескольких жидких топ-
      1 Burgess Е., Rocket Propulsion, Chapman and Ilall Ltd., London, 1954, Ch. 1.
      лив. Возможно и дальнейшее деление ракетных двигателей на подтипы, но приводить их здесь нет необходимости.
      Работа ракетного двигателя зависит от выделения топливом при сгорании тепловой энергии. Идеальное топливо должно выделять максимальное количество тепла, сообщая его продуктам сгорания, которые должны обладать минимальным средним молекулярным весом. Ускорение реактивной струи (газы, полученные в результате сгорания топлива) достигается с помощью реактивного сопла, имеющего сначала постепенно сужающееся, а затем снова расширяющееся сечение. Такое сопло способствует быстрому расширению газов, а следовательно, и увеличению скорости их истечения. Величина силы тяги, развиваемой ракетным двигателем, в идеальном случае была бы равна произведению массы воздушного потока, проходящего через двигатель, на прирост скорости реактивной струи газов. Но на практике сопла все же не расширяют выхлопные газыдо такой степени, что их давление становится равным давлению окружающей атмосферы, и поэтому тяга представляет собой сумму двух слагаемых, одним из которых является импульс тяги, а второе образуется за счет разности давлений выхлопных газов на кромке сопла и окружающей атмосферы. Первое слагаемое — это не что иное, как произведение массы потока на скорость струи реактивных газов, а второе — произведение площади выходного сечения сопла на разность давлений. Следует заметить, что последнее слагаемое может иметь и отрицательное значение, если сопло создает чрезмерное расширение выходящих газов. Разность давлений (в кг/см1) при чрезмерном расширении сказывается на работе двигателя более вредным образом, чем такая же разность давлений при недостаточном расширении выхлопных газов
      Максимальной тяги при заданном топливе и заданном давлении в камере сгорания удается добиться лишь тогда, когда число, выражающее разность давлений в формуле силы тяги, равно нулю, то есть когда сопло расширяет газы до уровня атмосферного давления. Добиться этого на практике невозможно, потому что ракетный двигатель во время
      1 S t о d о 1 a A., Steam and Gas Turbines, McGraw Hill Book Co. Inc., New York, 1927, а также D i p 1 о с k В. R., L о f t s D. L., G r i m-s t о n R. A., Jnl. Royal Aero Soc., 57, Jan. 1953, 19 — 28,
      полета проходит различные слои атмосферы, где давление неодинаково. Кроме того, оказывается, что если сопло ракетного двигателя рассчитано на полное расширение выхлопных газов на больших высотах, то связанное с этим обязательное увеличение размеров соплЯ, а значит и веса двигателя, сводит на нет всякий выигрыш, получаемый в результате улучшения рабочей характеристики реактивной струи1.
      Скорость реактивной струи ракетного двигателя зависит главным образом от температуры в камере сгорания и молекулярного веса выхлопных газов. Кроме того, она изменяется в зависимости от степени расширения и удельной теплоемкости продуктов сгорания. Однако первые две переменные величины имеют для работы двигателя более важное значение. Поэтому для того, чтобы сократить для данного снаряда вес той части ракетного двигателя, которую первоначально должны составлять компоненты топлива, следует добиваться получения максимально возможной скорости реактивной струи.
      Часто бывает гораздо удобнее пользоваться термином «удельный импульс», а не термином «скорость реактивной струи». Удельный импульс численно выражается скоростью реактивной струи, деленной на ускорение силы тяжести (g). то есть в единицах измерения времени. Но часто его выражают как удельную тягу, или тягу, развиваемую на единицу веса топлива, вводимого в камеру сгорания за секунду 2. Поэтому тяга, равная 250 кг на 1 кг топлива в секунду 3, может быть выражена как удельный импульс в 250 сек.
      Удельный расход топлива представляет собой величину, обратную величине удельной тяги, и, естественно, является большим в ракетных двигателях по сравнению с реактивными, что объясняется весом окислителя, который приходится включать при вычислении удельного расхода (см. табл. II).
      С точки зрения конструкции управляемого снаряда или ракеты иногда бывает гораздо удобнее пользоваться понятием «объемный удельный импульс», который численно выра-
      жается произведением удельного импульса на средний удельный вес компонентов топлива. Значения этих параметров для некоторых сочетаний компонентов топлива приведены в табл. III.
      Следует заметить, что эти значения удельного импульса несколько уступают значениям, ранее публиковавшимся в справочной литературе. Это объясняется тем, что раньше не учитывалось то сокращение общего количества тепла, выделяемого при химической реакции окисления и горения топлива, которое наблюдается в связи с процессом термической диссоциации. Помимо того, в настоящее время для снижения температур горения до значений, совместимых с жаростойкостью современных материалов и с методами охлаждения, стало предпочтительным применять нестехиометрические смеси.
      Сейчас мы имеем возможность заставлять ракетные двигатели работать настолько же продуктивно, как и другие тепловые двигатели, причем в ближайшие годы ожидается их дальнейшее усовершенствование.
      Ракетные двигатели твердого топлива являются самыми простыми и известны очень давно. Они не требуют отдельных баков, топливопроводов и топливных насосов, потому что все топливо помещается в самой камере сгорания. Ракетные двигатели твердого топлива подразделяются на два основных типа: а) ракетные двигатели с неограниченной интенсивностью горения и б) с ограниченной интенсивностью горения.
      Первый тип обеспечивает получение больших силы тяги и импульса тяги (произведение силы тяги на продолжительность горения) и используется в артиллерийских ракетах, управляемых снарядах классов «воздух — воздух», «воздух — земля», «земля — воздух» и «земля — земля», а также в качестве стартовых ускорителей для управляемых реактивных снарядов. Топливо такого двигателя имеет вид спрессованных трубок, которые называют либо шашками, либо зарядами; размеры и форма этих шашек определяют характер процесса сгорания, а следовательно, и величину силы тяги. Горение всегда происходит на открытой поверхности такого заряда; топливо сгорает, образуя большое количество газообразных продуктов, которые быстро вырываются из двигателя и обнажают новый участок поверхности топлива, где
      продолжается реакция горения. Скорость реакции зависит от скорости, с которой теплота передается поверхности топлива. Скорость же теплопередачи зависит в свою очередь от температуры топлива и окружающей атмосферы Т Так как скорость горения топлива должна быть регулируемой, то эта зависимость ее от температуры окружающего воздуха представляет собой определенный недостаток. Так, например, ракетный двигатель, удовлетворительно работающий в условиях тропиков, может развить значительно меньшую тягу в случае хранения и запуска его где-либо в Арктике или при использовании на больших высотах. Для решения этой проблемы имеются два пути: хранить двигатели на складах с регулируемой температурой или применять топливо, не чувствительное к сменам температуры. За последнее время был разработан целый ряд усовершенствованных видов топлива, которые обеспечивают возможность продуктивной работы двигателя в диапазоне температур, начиная от тропических и кончая арктическими. Для получения постоянной рабочей характеристики в больших ракетных двигателях твердого топлива приходится поддерживать постоянную температуру.. Так, неуправляемый снаряд «Онест Джон» во время транспортировок и перед запуском обвертывают специальным покрывалом, имеющим систему электронагрева.
      Если открытую поверхность твердого топлива в ракетном двигателе обработать особым ингибитором (защитной пленкой), то такой двигатель будет иметь ограниченную интенсивность горения. Заряд твердого топлива в нем-сгорит постепенно, от одного конца до другого, подобно сигарете. Ракетные двигатели с ограниченной интенсивностью горения обычно развивают меньшую тягу, чем первый тип двигателей, однако в течение более продолжительного времени. В связи с этим второй тип ракетного двигателя на твердом топливе находит применение для принудительного взлета самолетов, а также в качестве силовых установок управляемых снарядов, стартовых ускорителей для управляемых реактивных снарядов и прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Типичным ракетным двигателем с ограниченной интенсивностью горения является стартовый ускоритель «Аэроджет» 14 AS-1000, который развивает тягу порядка
      Burgess Е., Aeronautics, 18, 6, May 1948, 38 — 50.
      454 кг в течение 14 сек. и который можно перезаряжать и использовать несколько раз.
      Большинство видов современного твердого ракетного топлива в своей основе являются бездымными порохами, содержащими нитроглицерин и нитроцеллюлозу. Они известны под названием двухкомпонентных твердых ракетных топлив 1 и могут давать удельный импульс порядка 200 сек., развивая температуру до 2700°С. Заряд рассчитывают таким образом, чтобы он сохранял вполне удовлетворительные механические свойства при предельных температурах и ускорениях, а также выделял при горении минимальное количество дыма.
      Обычный кордит отечественного производства, который применялся в качестве твердого ракетного топлива во многих неуправляемых снарядах, состоял из смеси нитроглицерина, нитроцеллюлозы и карбамита (диэтилдифенилмочеви-на) в соотношении соответственно 50 : 41 : 9 2. Другие виды топлива изготовлялись из твердых ингредиентов в пластической связке. Примером такого типа топлива может служить «гальсит», состоящий из мелко размолотого хлорнокислого калия в смеси с асфальтом и нефтью s и обладающий тем несомненным достоинством, что им можно заполнить камеру сгорания ракетного двигателя любой формы и размеров. Подобное топливо весьма практично для ракетных двигателей с ограниченной интенсивностью горения, поскольку в нем не образуется трещин ни со стороны, покрываемой ингибитором, ни со стороны стенок камеры сгорания.
      Сейчас удается, правда в экспериментальном порядке, отливать шашки длиной до 122 см и диаметром до 60 см. При использовании этих шашек в ракетах достигнуты импульсы тяги порядка 227 000 кг-сек. Примерный химический состав некоторых видов твердого ракетного топлива приведен в табл. IV.
      Большое преимущество ракетных двигателей твердого топлива состоит в их высоком удельном импульсе, а также в надежности действия. Однако применение подобных ракетных двигателей обходится дороже, чем использование жидкостных ракетных двигателей. Ракетные двигатели твердого топлива могут развивать тягу в соответствии с установленным программным заданием г. Это достигается приданием шашке или заряду соответствующей конфигурации при его формовке: шашки, выполненные в виде зубчатых колес, звезд и других геометрических тел, могут обеспечить регулированное изменение тяги во время процесса горения, делая такой ракетный двигатель весьма удобной силовой установкой.
      Фирма «Тиокол Кемикл Корпорэйшн» объявила недавно о начале исследовательских работ над новыми дешевыми твердыми топливами для управляемых снарядов, ракетных двигателей принудительного взлета и стартовых ускорителей. Один из моментов статического испытания подобной установки изображен на рис. 13,я. Наиболее широкое применение ракетные двигатели твердого топлива нашли в качестве стартовых ускорителей для жидкостных ракетных двигателей и прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Как установки для принудительного взлета они использованы и на некоторых беспилотных самолетах-снарядах типа «Регыолус» и «Матадор». Болес подробные данные относительно ракетных двигателей твердого топлива приведены в табл. V.
      За последние двадцать лет экспериментальные жидкостные ракетные двигатели были настолько усовершенствованы, что стали вполне пригодными силовыми установками
      как для управляемых снарядов, так и для самолетов 1 (см. рис. 15 и 16). Сейчас имеются такие жидкостные ракетные двигатели, которые развивают мощность в несколько миллионов лошадиных сил. В этих ракетах компоненты жидкого топлива подаются из баков под определенным давлением в специальную камеру сгорания, где происходит их сжигание. В первых жидкостных ракетных двигателях подача топлива производилась из баков, в которых создавалось искусственное повышенное давление. В настоящее время эту систему подачи топлива применяют лишь на жидкостных ракетных двигателях с ограниченной продолжительностью работы и небольшим общим расходом топлива. Такие установки можно встретить на некоторых управляемых снарядах и самолетах-снарядах со стартовыми ускорителями. Жидкое топливо обычно состоит из двух компонентов, каждый из которых может быть самовоспламеняющимся или воспламеняемым с помощью постороннего источника зажигания. В качестве топлива известны, кроме того, однокомпонентные самовоспламеняющиеся жидкости (мЪнотопливо) и смеси жидкостей и твердых горючих составов. Далее имеются сообщения и о том, что уже произведено несколько запусков ракет с двигателями, использующими двухкомпонентное топливо, причем одним из компонентов является суспензия алюминиевого порошка, предназначенная для повышения калорийности. Ниже приводятся некоторые данные о жидкостных ракетных двигателях.
      При большей продолжительности работы двигателя и более значительном расходе топлива подача его осуществляется с помощью шестеренчатых или центробежных насосов. Ориентировочно принято считать, что вес насосной системы подачи топлива оказывается меньше веса тяжелых баллонов со сжатым воздухом или газом, когда ракетный двигатель дает общий импульс порядка 90 000 кг сек. На практике ракетные двигатели с насосной системой подачи топлива обычно используются на управляемых снарядах дальнего действия, которым требуется очень большое количество топлива. Хранить все это топливо в тяжелых герметизированных баках, да еще под давлением, было бы невозможно вследствие известных весовых ограничений.
      1 D i р 1 о с к В. R., Lofts D. L., G г i in s t о n R. Л., Jnl. Royal Aero., Soc., 57, Jan. 1953, 19 — 28.
      Жидкостные ракетные двигатели
      * С — сокращенное обозначение топлива, представляющего собой смесь гидрата гидразина и метилового спирта, причем последний обычно разбавляется на 25 — 35% водой.
      ** Данные относятся только к камере сгорания. По двигателям «Внкинг» и «Вероника» данные неполные. Сухой вес двигателя «Викинг», включая насосы, топливные баки и все остальное, за исключением полезной нагрузки, составляет примерно 908 кг, а двигателя, «Вероника» — около 136 кг.
      Р_и с. 15. Принципиальная схема типового ЖРД с турбонасосной системой подачи топлива.
      С конструированием насосов для подачи топлива связаны определенные проблемы причем наиболее существенной является физико-химическая совместимость материалов, из которых сделаны вращающиеся детали, прокладки и т. п., а также смазочных веществ с топливом и окислителем. Примером, иллюстрирующим неудачное решение этой
      1 Ross С., Aero Digest, 63, 3, Sept. 1954, 70, 72, 74 etc.
      проблемы, может служить случай, происшедший с жидкостным ракетным двигателем «Снарлер». Во время его испытания из строя вышел один из подшипников насоса, началось усиленное трение металлических поверхностей друг о друга, что вызвало образование некоторого количества алюминиевого порошка. Тепло, возникшее в результате трения частей внутри кислородного насоса, воспламенило этот алюминиевый порошок, и произошел взрыв 1.
      Следующей проблемой является устранение кавитации, возникающей в результате откачки топлива; она устраняется использованием вспомогательных ступеней сжатия или же за счет небольшого повышения давления в самих топливных баках 2. Образование паровых пробок в агрегатах служащих для запуска и остановки двигателя, можно избежать при помощи предварительной заливки насосов или установкой трубопроводовдля спуска лишнего парогаза.
      1 HurdenD., Jnl. Brit. Int. Soc., 14, 4, July — Aug. 1955,91 к 99Q
      2 Hurden D„ Jnl. Brit. Int. Soc., 11,3,May 1952, 101 — -116.
      Рис. 16. Общий вид ЖРД «Нэпир» (NRE — 17),которым, по всей вероятности, снабжаются зенитные управляемые снаряды фирмы «Инглиш Электрик». В качестве окислителя этот двигатель использует концентрированную перекись водорода. Обращает на себя внимание компактное размещение системы клапанов регулировки.
      Доказано, что при продолжительности работы порядка 10 сек. жидкостные ракетные двигатели с турбонасосной системой подачи топлива имеют меньший вес на каждый килограмм развиваемой тяги, чем ракетные двигатели твердого топлива и даже жидкостные ракетные двигатели с подачей топлива под давлением (правда, в последнем случае рабочее время двигателя должно составлять примерно 20 — 25 сек.).
      Что касается монотоплива, то оно, как правило, состоит из одной жидкости, реже — из смеси жидкостей. Типичным примером монотоплива первого типа может служить концентрированная перекись водорода (в Англии она известна под условным обозначением Н. Т. Р.), которая подвергается каталитическому распаду в специально предназначенной для этого камере. Перекись водорода как однокомпонентное топливо применялась в таких жидкостных ракетных двигателях, как «Вальтер» 109-500 и «Спрайт» фирмы «Де-Хеви-ленд». Наиболее известным немецким монотопливом являлась и смесь (3 :1) метилнитрата и метилового спирта, носившая название «мироль». В качестве однокомпонентного топлива предлагается и пропилнитрат, не боящийся резких температурных колебаний и сотрясений *.
      Перспективным однокомпонентным топливом служит также нитрометан, который имеет довольно низкую температуру пламени. Под давлением порядка 35 атм он горит плавно, однако для устойчивого горения при более низких давлениях нуждается в дополнительном кислороде. Опасность, связанная с применением этой жидкости, заключается в том, что она является взрывчатой и что детонация может проникнуть через инжекторы и топливопроводы в главные баки и вызвать разрушение всего снаряда. Но в то же время однокомпонентное топливо имеет то большое преимущество, что оно вдвое сокращает число насосов,топливопроводов, клапанов, инжекторов и топливных баков на самом управляемом снаряде, а также освобождает часть заправочного оборудования, тягачей и т. п. на стартовой базе. Нет никакого сомнения в том, что в скором времени будут разработаны соответствующие стабилизаторы, кото-
      1 Ethyl Corporation, Data Sheet, New York, Sept. 1953.
      рые позволят эффективно использовать монотопливо в управляемых снарядах.
      Воспламеняющиеся только при помощи постоянного источника зажигания двухкомпонентные топлива, как, например, жидкий кислород и спирт, нуждаются в какого-либо рода пиротехническом запальном устройстве (для двигателей, работающих непрерывно до полного выгорания топлива) или в камере предварительного воспламенения с электрической системой зажигания (для двигателей, работающих с повторным включением и выключением).
      При выборе топлива и окислителя следует руководствоваться двумя группами условий. Когда речь идет об экспериментальных ракетах, наиболее выгодную смесь можно подбирать независимо от ее стоимости и имеющихся запасов. Однако для практического (военного) применения следует брать такие жидкости, которые неядовиты, общедоступны, могут легко транспортироваться к стартовым площадкам и авиабазам, расположенным в любой части земного шара, и изготовляться без больших затрат из материалов, которые не станут дефицитными даже в случае возникновения повышенного спроса на них.
      Из всех известных сейчас окислителей жидкий кислород является в этом отношении, пожалуй, самым лучшим. Его можно вырабатывать повсюду, непосредственно из земной атмосферы, применяя несложные переносные установки, которые нуждаются лишь в источнике питания. В крупных промышленных центрах эту жидкость возможно получать в количествах, исчисляемых многими тоннами в сутки, и по цене не более 15 фунтов стерлингов за тонну Недостаток этого окислителя заключается в некоторых его потерях вследствие быстрого испарения, а также в том, что он сообщает топливной смеси малый объемный удельный импульс. Но в то же время он не обладает большой корродирующей способностью и дает более высокую удельную тягу, чем другие компоненты топливных смесей.
      Азотная кислота производится промышленностью также в достаточном количестве, но стоимость ее несколько выше стоимости жидкого кислорода; она составляет около 25 фунтов стерлингов за тонну Номинальные значения удельной тяги и объемного удельного импульса, которые она дает, вполне удовлетворительны. К сожалению, азотная кислота имеет очень высокую активность и, кроме того, выделяет ядовитые пары. Но ее можно вполне обезопасить хранением в баках из нержавеющей стали, и это следует постоянно учитывать при подготовке к запуску управляемых снарядов ПВО, которые, вероятно, будут заправляться топливом и окислителем заранее и держаться в продолжение некоторого времени в полной боевой готовности. В этой связи следует напомнить о том, что количество отказов двигателей реактивных снарядов «Фау-2» даже с жидким кислородом в качестве окислителя при заправке их более чем за час до запуска увеличивалось с 35 до 61% 2. Тем не менее имеются сообщения, что на некоторых современных жидкостных ракетных двигателях ставятся клапаны и насосы, спроектированные таким образом, что старт может быть осуществлен без затруднения даже в том случае, если баки оставались заправленными жидким кислородом в течение длительного периода времени 3. Высокая плотность азотной кислоты дает возможность иметь компактные управляемые снаряды с вполне удовлетворительными летными характеристиками, однако пока еще мы не располагаем данными о существовании подобных снарядов в Англии. Вместе с тем известно, что большое число двигателей на американских управляемых снарядах работает именно на этом окислителе.
      Концентрированная перекись водорода является также вполне приемлемым окислителем, хотя в настоящее время она довольно дорога; тонна ее стоит не меньше 150 фунтов стерлингов 4. Перекись водорода может быть использована и не только в качестве окислителя. Она служит неплохим монотопливом и газообразователем для приведения в действие турбонасосов. По условиям хранения и транспортировки она занимает среднее место между азотной кислотой и жидким кислородом, но требует для этого исключительно
      1 Aeroplane, 87, 6 Aug. 1954, 187 — 188.
      2 GreenC. F., Proc. Gass. Committee, Rocket Exploration of the Upper Armosphere, Pergamon Press, London, 1954.
      3 HurdenD., Jnl. Brit. Int. Soc., 14, 4, July — Aug. 1955, 215 229.
      Slater A. E., Aeroplane, 88, 28 Jan. 1955, 106 — 107.
      чистых цистерн и транспортного оборудования. Концентрированная перекись водорода дает, кроме всего прочего, вполне удовлетворительный объемный удельный импульс. Сравнительные данные этих трех стандартных окислителей приведены в табл. VII.
      Почти каждое горючее будет гореть вполне удовлетворительно с любым окислителем. Идеальным же горючим, принимая во внимание его запасы, является, очевидно, все-таки авиационный керосин. Однако следует учесть, что топливо жидкостного ракетного двигателя часто выполняет еще одну функцию — функцию охлаждающей жидкости, а это требует высокой удельной теплоемкости и удовлетворительной теплопроводности. В этом отношении керосин не удовлетворяет всем требованиям; в качестве охлаждающей жидкости, снижающей температуру в камере сгорания, более предпочтителен поэтому спирт, который находит сейчас широкое применение в ракетных двигателях, особенно в виде 75-процентного раствора метилового спирта. Кроме перечисленных имеется еще очень много других видов топлива. В табл. VIII даны сравнительные данные некоторых из наиболее распространенных окислителей.
      Необходимо подбирать такие виды топлива, транспортировка которых не вызывает затруднений и которые позволяют топливным бакам, мембранам и вытесняющим устройствам выдерживать коррозию и предельные температуры.
      К проблемам, с которыми конструктору приходится сталкиваться при проектировке камеры сгорания, относятся в первую очередь задержки воспламенения, усиленная теплопередача и неустойчивость горения. Задержки воспламенения сводятся к минимуму путем применения специальных инжекторов. Не меньшую сложность представляет собой и накопление компонентов топлива в камере сгорания перед воспламенением или одного компонента топлива перед тем, как будет впрыснут второй. Это предварительное накопление чрезвычайно ухудшает условия запуска и нередко кончается разрушением ракетного двигателя. Чтобы избежать порчи двигателя, в современных управляемых снарядах ставятся специальные регулирующие клапаны, действующие в заранее установленной, строгой последовательности.
      Теплопередача в ракетном двигателе весьма интенсивна1, особенно в зоне критической части сопла. Чтобы защитить стенки двигателя от перегрева, используют принцип транспирационного охлаждения (впрыск охлаждающей жидкости через пористые стенки камеры сгорания) и тем самым создают так называемый охлажденный пограничный слой. Этот слой можно получить также и посредством пленочного охлаждения, которого добиваются путем впрыска охлаждающей жидкости через ряд мелких отверстий в стенках камеры, расположенных в наиболее важных местах. Такое охлаждение применяется обычно в сочетании с регенеративным охлаждением, при котором один из компонентов топлива циркулирует по спирали в полых стенках камеры сгорания. Поскольку наиболее тяжелые температурные условия создаются’ в критической части соп-
      1 Z i е b I а п d II., Jnl. Brit. Int. Soc., 14, 5, Sept. — Oct. 1955, 248 — 264.
      ла, то и скорость потока охлаждающей жидкости должна быть здесь максимальной.
      В двигателях с охлаждением по принципу регенерации внутренние стенки камеры должны быть достаточно тонкими, чтобы обеспечить возможность эффективной передачи тепла охлаждающей жидкости и иметь небольшой температурный градиент, устраняющий опасность возникновения неприемлемых температур на их внутренней поверхности.
      Всякое повышение давления за счет испарения охлаждающей жидкости может к концу работы двигателя привести к разрушению стенок. Поэтому наряду с агрегатами, обеспечивающими пуск и остановку двигателя, обычно принято ставить еще и специальный продувочный клапан для вытеснения охлаждающей жидкости из системы охлаждения в конце каждого периода работы двигателя.
      Стенки камеры сгорания и сопло изготовляются из обычных стандартных материалов, если, конечно, они не нуждаются в особой жаростойкости из-за соприкосновения со слишком горячими продуктами сгорания1. В последнем случае требуются материалы, обладающие более высокой теплопроводностью. К сожалению, подобные материалы не всегда легко доступны. Нержавеющая сталь, например, представляет собой материал, полностью отвечающий последнему требованию, но совершенно неудовлетворительный с точки зрения первого. Поэтому приходится искать какие-то компромиссные решения. Так, к числу наиболее типичных из применяемых сейчас материалов принадлежат алюминиевые сплавы, малоуглеродистая сталь, строительные и хромированные стали. В свое время немцы разработали оригинальные сварочные машины, которые могли сваривать камеру сгорания реактивного снаряда «Фау-2» в течение 20 мин.
      Вес камеры сгорания определенного ракетного двигателя прямо пропорционален тяге, в то время как вес сопла возрастает с увеличением силы тяги в полтора раза. В связи с этим более мощные двигатели должны иметь более крупные и тяжелые сопла. Нет никакого сомнения в том, что для управляемых снарядов дальнего действия потребуются очень внушительные ракетные двигателии при
      их создании особую роль будет играть проблема снижения общего веса двигателя. Один из методов решения этой проблемы заключается в установке нескольких сопел, а второй — в разделении крупного ракетного двигателя на ряд небольших. Несомненная практичность последнего метода состоит в том, что он позволяет производить дросселирование ракетного двигателя без непродуктивного приведения в действие инжекторов и всего двигателя. В конструировании современных ракет, по-видимому, уже существует тенденция к замене тяжелых отливок со сбалчивае-мыми фланцами и других неудобных частей сварными конструкциями, как это делалось на снаряде «Фау-2». Такой метод также приводит к снижению общего веса двигателя.
      Любой ракетный двигатель характерен очень сильными тепловыми нагрузками, и поэтому в крупных двигателях приходится предусматривать специальные расширительные швы. Особое внимание следует обращать на предупреждение деформации каналов в системе охлаждения и инжекторов. В первом случае деформация может вызвать аномалии потока, что приведет к возникновению местных перегревов и даже прогоранию стенок двигателя, в то время как перегрев инжекторов явится причиной неустойчивости горения.
      Действие жидкостного ракетного двигателя больше всего зависит от правильной работы инжекторов. В момент впрыска топливных компонентов реакция на поверхности раздела между двумя жидкостями начинается почти немедленно, причем эти жидкости быстро испаряются вследствие выделяющейся при реакции теплоты а. Соответствующие абсорбционные спектроскопические свойства компонентов топлива дают возможность точнее определить все моменты рабочего цикла и улучшить условия процесса сгорания. Для этого в жидкое топливо вводится неактивное красящее вещество, которое позволяет увидеть, что реакция завершается уже тогда, когда топливо превращается в пары, при давлении порядка 30 атм и температурах, колеблющихся в пределах от 2000 до 2700® С. Эти температуры горения гораздо выше любых температур, встречающихся в обыкновенных топках. Проблема распределения температур в ракетном двигателе представляет собой весьма важ-
      ный предмет исследования, ибо ее решение позволяет точнее определить, где следует размещать инжекторы пленочного охлаждения. Распределение температур исследуется при помощи передвижных зондов, кроме того, берутся пробы газов для анализа процессов сгорания с помощью ультрафиолетовых масс-спектрометров. Спектроскопические исследования абсорбционных полос помогают определять температуры внутри камеры сгорания.
      Топливные инжекторы должны быстро смешивать и распылять компоненты топлива с целью обеспечения их плавного сгорания. Существует много различных типов инжекторов, причем одни лучше подходят для одних видов топлив, а другие — для других. Одно из назначений топливных инжекторов заключается в обеспечении стабилизации процесса горения. Отклонения от нормы в работе инжекторов весьма различны 1 и могут оказаться в высшей степени вредными для двигателя. Конструкция инжекторов, конфигурация камеры сгорания и расположение подающих топливопроводов могут при определенном режиме работы до некоторой степени снижать неустойчивость горения. Иногда стабильность процесса горения нарушается изменением тяги двигателя. Инженеры-специалисты Чен2, Марбл и Кокс 3 доказали, что в этом случае системы серво-управления с обратной связью, реагирующие на изменения в давлении и изменения в подаче топлива, могут уменьшить неустойчивость и обеспечить плавное сгорание.
      KOHEЦ ГЛАВЫ И ФPAГMEHTA КНИГИ