Перспективы повышения точности боевых блоков индивидуального наведения баллистических ракет

Быстров Дмитрий Алексеевич,

старший лейтенант. Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого.

В современном мире баллистические ракеты (БР) являются разновидностью ракетного вооружения развитых стран, а также используются в качестве ракетоносителей для вывода искусственных спутников на орбиты вокруг Земли и Солнца.

Межконтинентальные баллистические ракеты (МБР) и ракеты средней дальности оснащают ядерными боеголовками и используют в стратегических ракетных комплексах[1]. Важным преимуществом БР перед самолетами является малое время подлета к цели 10-30 мин (при дальности 1-12 тыс. км) и большая скорость головной части 3-7 км/с. Данный фактор существенно затрудняет их перехват даже современными системами противоракетной обороны.

После выхода США из договора по ПРО в 2002 году стала очевидной необходимость соблюдения Россией баланса сил в целях сохранения и усиления собственной безопасности. Создание БР высокой точности обеспечит гарантированное поражение назначенных целей с преодолением системы ПРО.

Управление полетом баллистических ракет в основном обеспечивается инерциальными навигационными системами (ИНС)[2]. Повысить точность полета БР можно посредством объединения в единый информационный комплекс ИНС, астросистемы, системы коррекции и самонаведения, а также приемную аппаратуру спутниковых навигационных систем (ГЛОНАС, GPS). Такого рода комплексные системы могут работать как в режиме коррекции ИНС, так и в режиме наведения БР на конечном участке полета.

При создании высокоточного навигационного обеспечения полета баллистических ракет важнейшим фактором является фундаментальная проблема определения фактических размеров и формы Земли. Данная проблема особенно актуальна для межконтинентальных баллистических ракет с дальностью действия 10-12 тыс. км, требуемый уровень точности полета которых составляет порядка 150-300 м (по предельному отклонению).

 В частности, решение данной проблемы связано с выполнением следующих практических задач: во-первых, это определение топографической привязки БР, большая погрешность которой обусловлена отсутствием абсолютно точной относительной привязки континентов на поверхности земного шара; а во-вторых, это получение максимально точного значения ускорения свободного падения на основе модели гравитационного поля Земли (ГПЗ), которая в свою очередь зависит от принятой модели фигуры Земли. От точности получаемого значения гравитационного ускорения зависит точность решения задач инерциальной навигации на борту БР.

Основа теоретического описания движения и устройства, рассматриваемого класса ракет, была заложена российским ученым К.Э. Циолковским, который с 1896 года занимался разработкой теории реактивного движения летательных аппаратов. В своей рукописи «Ракета» от 10 мая 1897 г. Циолковский вывел формулу, которая получила название «формула Циолковского» и устанавливала связь между[3]:

-                   скоростью ракеты в любой момент, развиваемой под воздействием тяги ракетного двигателя;

-                   удельным импульсом ракетного двигателя;

-                   массой ракеты в начальный и конечный моменты времени.

В настоящее время формула Циолковского является важной частью математического аппарата, используемого при проектировании ракет. Для достижения максимальной скорости при меньших энергетических затратах разгонные блоки баллистических ракет компонуют из нескольких ступеней, обычно 2-3 в зависимости от дальности полета. В многоступенчатых ракетах после достижения заданной скорости, отработавшие ступени отбрасываются, что позволяет уменьшить текущий вес ракеты и увеличить ее скорость.

Основной запас энергии, необходимой для поражения или разрушения цели, находится в специальном отсеке ракеты – в боевой части ракеты.

Боевые части баллистических ракет размещаются в головной части ракеты в составе боеголовок или боевых блоков (ББ). В соответствии с приложением к Договору о сокращении стратегических наступательных вооружений термином «головная часть» обозначается часть последней ступени ракеты, содержащей одну или несколько боеголовок[4].

В зависимости от способа состыковки головных частей с ракетой различают неотделимые и отделяемые головные части. Схема компоновки ракеты с неотделимой головной частью из-за простоты конструкции, как правило, применяется на современных баллистических ракетах малой дальности. Отделяемые головные части отстыковываются от ракеты в конце активного участка с помощью пироболтов или специальных взрывных зарядов. В состав отделяемой головной части входят система управления и наведения боевых блоков.

Боевые блоки ракет подразделяются на моноблочные и разделяющиеся (многозарядные) боеголовки. Ракеты малой дальности и калибра оснащаются моноблочными боеголовками с одним зарядом, не отделяющимися от корпуса ракеты. На баллистических ракетах (МБР и ракетах средней дальности) и крылатых ракетах моноблочные боевые головки отделяются от ракеты и наводятся на цель самостоятельно, что повышает эффективность поражения цели противника в силу сложности их обнаружение и перехвата.

Для повышения точности поражения целей и преодоления ПРО противника применяют маневрирующие боевые блоки с системой самонаведения, которые на конечном, как правило, атмосферном участке полета способны маневрировать, отклоняясь от баллистической траектории. Осуществление маневров боевыми блоками осуществляется собственной системой управления, которая может комплектоваться двигателями поперечной тяги или аэродинамическими рулями[5].

В 50–60-х годах прошлого столетия баллистические ракеты оснащались моноблочными боевыми частями, что снижало эффективность поражения целей противника ("одна цель – одна БР") и требовало увеличения мощности зарядов МБР из-за возможных неудачных пусков, перехватов и отклонений от заданной траектории (промахов). Для увеличения эффективности поражения целей с середины 60-х годов в США и СССР начали развертываться баллистические ракеты с разделяющимися головными частями (РГЧ)[6]. Боевая часть таких ракет представляет собой многоблочную систему, состоящую из нескольких боеголовок.

На первом этапе была реализована РГЧ рассеивающего типа с боеголовками, лишенными индивидуального наведения. Данная система была самым простым техническим решением, в которой ББ отстреливались боевой ступенью в разные стороны с заданной скоростью. При этом система управления РГЧ рассеивающего типа могла обеспечить точное наведение только одного ББ или их общего центра масс.

Баллистические ракеты с РГЧ рассеивающего типа являются более эффективными при поражении неукрепленных площадных целей по сравнению с моноблочными боевыми блоками, т.к. несколько боеголовок с зарядами малой и средней мощности могут увеличить в разы силу тотальных разрушений на большей площади по сравнению с одной боеголовкой, несущей сверхмощный заряд. Однако применение РГЧ рассеивающего типа для поражения нескольких хорошо защищенных и компактных целей оказывается менее эффективной, чем моноблочная боеголовка, что обусловлено проблемами с одновременным точным наведением всех боевых блоков РГЧ и меньшей мощности заряда, приходящейся на один ББ.

В целях расширения стратегических возможностей и повышения эффективности баллистических ракет при поражении целей различного типа в середине 60-х годов XX века в СССР и США начали разрабатываться разделяющиеся головные части с блоками индивидуального наведения (РГЧ ИН). В начале 70-х годов первые баллистические ракеты с РГЧ ИН стали развертываться на боевом дежурстве[7]. Данным типом боеголовок оснащались как межконтинентальные баллистические ракеты, так и баллистические ракеты подводных лодок (БРПЛ). В качестве основных преимуществ РГЧ ИН по сравнению с другими типами боеголовок можно выделить:

-                   эффективность поражения различного рода целей, как неукрепленных площадных, так и хорошо защищенных компактных ("одна ракета – много целей");

-                   уменьшение стоимости строительства, эксплуатации и запуска;

-                   снижение эффективности ПРО противника по перехвату боеголовок.

Отметим, что РГЧ ИН представляет собой существенно более сложную систему по сравнению с моноблочными боеголовками и РГЧ рассеивающего типа, что увеличивает стоимость стадии проектирования и разработки прототипа. Кроме того, от систем управления и наведения РГЧ ИН требуется высокая точность при сохранении полной автономности, а это, в свою очередь, приводит к необходимости решения целого ряда фундаментальных и прикладных задач в различных областях науки и техники. К таким задачам прежде всего относятся:

-                   задачи наведения – вопросы программирования движения;

-                   задачи навигации – получение требуемой измерительной информации для осуществления управления;

-                   задачи оценки точности движения – вопросы статистической динамики полета.

Повышение точности наведения РГЧ ИН связано с разработкой эффективных систем управления движением (СУД) БР, состоящей из следующих функциональных подсистем:

1.                  Навигационно-измерительной системы (НИС), предназначенной для получения информации о движении БР, необходимой для корректного функционирования СУД;

2.                  Системы наведения (СН), основной задачей которой является выработка команд управления для выведения боевых блоков РГЧ ИН на попадающие траектории. Кроме этого, СН выполняет дополнительные функции по построению боевых порядков ББ, выполнению маневра уклонения на активном участке траектории и во время перехвата средствами ПРО противника, а также обеспечивает наведение отработавших ступеней, головного обтекателя и других элементов конструкции в запланированные районы падения.

3.                  Системы стабилизации движением (ССД), которая обеспечивает устойчивость полета посредством выполнения запрограммированных перемещений БР. В состав ССД входят системы угловой стабилизации (СУС) и стабилизации центра масс (ССЦМ) ракеты.

Таким образом, создание баллистических ракет высокой точности, способных гарантированно поражать назначенные цели, обусловлено необходимостью модернизации ракетного вооружения Российской Федерации и обеспечения собственной безопасности в условиях нестабильной геополитической ситуации в мире. Достичь повышения точности наведения баллистических ракет высокой точности, на наш взгляд, возможно путем планомерного решения задач наведения, навигации и оценки точности движения, а также успешной разработки эффективных систем управления движением.

Литература

1. Волков Е.Б., Филимонов А.А. Межконтинентальные баллистические ракеты СССР (РФ) и США / Е.Б. Волков, А.А. Филимонов и др. - М.: Изд-во Ракетных войск стратегического назначения, 1996. - 373 с.

2. Григорьев М.Г. и др. Ракетчики / М.Г. Григорьев, Г.Н. Астапенко, И.П. Терехов, А.И. Яровский. – М.: Изд-во ДОСААФ, 1979. - 133 с.

3. Карпенко А.В. Российское ракетное оружие 1943-1993 гг. Справочник. - СПб.: Пика, 1993. – 175 с.

4. Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 672 с.

5. Петров В.П., Сочивко А.А. Управление ракетами. - М.: Воениздат, 1963. – 263 с.

6. Циолковский К. Э. Избранные труды / К. Э. Циолковский; отв. ред. М. Я. Маров ; Российская акад. наук, Комис. по разработке науч. наследия К. Э. Циолковского. - 2-е изд., доп. и перераб. - Москва : Наука, 2007. – 563 с.

Интернет-источники:

7. Договор между СССР и США о сокращении и ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ-I): http://politike.ru/termin/dogovor-mezhdu-sssr-i-ssha-o-sokraschenii-i-ogranichenii-strategicheskih-nastupatelnyh-vooruzhenii.html.

8. Договор между СССР и США о сокращении и ограничении стратегических наступательных вооружений (СНВ-III): http://kremlin.ru/supplement/512.

9. Интернет-сайт ООН. Договор между СССР и США о ликвидации их ракет средней дальности и меньшей дальности: http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/pdf/treaty.pdf.

Поступила в редакцию 20.04.2017 г.