Voimalaitosten ominaisuuksien kannalta kaikki vanhentuneet, nykyiset ja lupaavat ICBM:t voidaan jakaa kahteen pääluokkaan. Sellainen ase voidaan varustaa nestemäisen polttoaineen raketimoottoreilla (LPRE) tai kiinteän polttoaineen moottoreilla (RDTT). Molemmilla luokilla on omat etunsa, joiden ansiosta niitä käytetään erilaisissa projekteissa, eikä mikään ole toistaiseksi kyennyt syrjäyttämään "kilpailijaa" alastaan. Voimalaitoskysymys on erittäin kiinnostava ja ansaitsee erillisen tarkastelun.
Tarina ja teoria
Tiedetään, että ensimmäiset vuosisatoja sitten ilmestyneet raketit varustettiin kiinteän polttoaineen moottoreilla, jotka käyttivät yksinkertaisinta polttoainetta. Tällainen voimalaitos säilytti asemansa viime vuosisadalle asti, jolloin luotiin ensimmäiset nestemäiset polttoainejärjestelmät. Tulevaisuudessa kahden moottoriluokan kehitys eteni rinnakkain, vaikka nestemäisen polttoaineen rakettimoottori tai kiinteän polttoaineen rakettimoottori vaihtoivat ajoittain toisiaan alan johtajina.
Nestemoottorilla varustetun UR-100N UTTH -raketin laukaisu. Valokuva Rbase.new-factoria.ru
Ensimmäiset pitkän kantaman ohjukset, joiden kehitys johti mannertenvälisten kompleksien syntymiseen, varustettiin nestemäisillä moottoreilla. Viime vuosisadan puolivälissä LRE mahdollisti haluttujen ominaisuuksien saavuttamisen käytettävissä olevilla materiaaleilla ja teknologioilla. Myöhemmin johtavien maiden asiantuntijat alkoivat kehittää uusia ballististen jauheiden ja sekoitettujen polttoaineiden lajikkeita, mikä johti kiinteän polttoaineen rakettimoottoreiden ilmestymiseen, jotka soveltuvat käytettäväksi ICBM:issä.
Tähän mennessä sekä nestemäiset että kiinteät polttoaineet ovat yleistyneet eri maiden strategisissa ydinvoimissa. On outoa, että venäläiset ICBM-koneet on varustettu molempien luokkien propulsiojärjestelmillä, kun taas Yhdysvallat luopui muutama vuosikymmen sitten nestemäisistä moottoreista kiinteän polttoaineen hyväksi. Tällaisesta lähestymistavan erosta huolimatta molemmat maat onnistuivat rakentamaan halutun muotoisia ohjusryhmiä vaadituilla ominaisuuksilla.
Mannertenvälisten rakettien alalla nestemäisiä polttoaineita käyttävistä moottoreista tuli ensimmäinen. Tällaisilla tuotteilla on useita etuja. Nestemäisellä polttoaineella saadaan aikaan korkeampi ominaisimpulssi, ja moottorin rakenne mahdollistaa työntövoiman muuttamisen suhteellisen yksinkertaisilla tavoilla. Polttoaine- ja hapetinsäiliöt vievät suurimman osan rakettimoottoreilla varustettujen rakettien tilavuudesta, mikä tietyllä tavalla vähentää rungon lujuusvaatimuksia ja yksinkertaistaa sen tuotantoa.
Samaan aikaan rakettimoottorit ja niillä varustetut raketit eivät ole ilman haittoja. Ensinnäkin tällaiselle moottorille on ominaista tuotannon ja toiminnan suurin monimutkaisuus, mikä vaikuttaa negatiivisesti tuotteen kustannuksiin. Ensimmäisten mallien ICBM:illä oli haittapuolena laukaisuvalmistelujen monimutkaisuus. Polttoaineen ja hapettimen tankkaus suoritettiin välittömästi ennen lanseerausta, ja lisäksi siihen liittyi joissain tapauksissa riskejä. Kaikki tämä vaikutti negatiivisesti ohjusjärjestelmän taisteluominaisuuksiin.
Nestemäiset raketit R-36M kuljetus- ja laukaisukonteissa. Valokuva Rbase.new-factoria.ru
Kiinteän polttoaineen rakettimoottorilla ja sen pohjalle rakennetulla raketilla on positiivisia puolia ja etuja nestejärjestelmään verrattuna. Tärkein plus on alhaisemmat tuotantokustannukset ja yksinkertaistettu suunnittelu. Myös kiinteän polttoaineen rakettimoottoreilla ei ole vaaraa aggressiivisen polttoaineen vuotamisesta, ja lisäksi ne erottuvat pidemmän varastoinnin mahdollisuudesta. ICBM-lennon aktiivisessa vaiheessa kiinteän polttoaineen moottori tarjoaa paremman kiihtyvyysdynamiikan, mikä vähentää onnistuneen sieppauksen todennäköisyyttä.
Kiinteällä polttoaineella toimiva moottori menettää ominaisimpulssinsa nestemäiselle moottorille. Koska kiinteän polttoainepanoksen palaminen on lähes hallitsematonta, moottorin työntövoiman hallinta, pysäytys tai uudelleenkäynnistys vaatii erityisiä teknisiä keinoja, jotka ovat monimutkaisia. Kiinteän polttoaineen rakettimoottorin runko suorittaa polttokammion toimintoja ja siksi sillä on oltava riittävä lujuus, mikä asettaa erityisiä vaatimuksia käytetyille yksiköille ja vaikuttaa myös negatiivisesti tuotannon monimutkaisuuteen ja kustannuksiin.
LRE, kiinteän polttoaineen rakettimoottori ja strategiset ydinvoimat
Tällä hetkellä Venäjän strategiset ydinvoimat on aseistettu noin tusinalla eri luokan ICBM:llä, jotka on suunniteltu ratkaisemaan todellisia taistelutehtäviä. Strategic Missile Forces (RVSN) käyttää viiden tyyppisiä ohjuksia ja odottaa kahden uuden järjestelmän ilmestymistä. Sama määrä ohjusjärjestelmiä käytetään laivaston sukellusveneissä, mutta pohjimmiltaan uusia ohjuksia ei ole vielä kehitetty "ydinkolmikon" merikomponentin eduksi.
Korkeasta iästään huolimatta joukoilla on edelleen UR-100N UTTKh ja R-36M/M2 ohjuksia. Tällaisissa raskaan luokan ICBM:issä on useita vaiheita, joissa on omat nestemäiset polttoainemoottorit. Suurella massalla (yli 100 tonnia UR-100N UTTKh:lla ja noin 200 tonnia R-36M / M2:lla) kahden tyyppisillä ohjuksilla on merkittävä polttoainevarasto, mikä varmistaa raskaan taistelukärjen lähettämisen etäisyydelle. vähintään 10 tuhatta km.
Yleiskuva RS-28 "Sarmat"-raketista. Piirustus "State Missile Center" / makeyev.ru
XNUMX-luvun lopusta lähtien maassamme on tutkittu ongelmia, jotka liittyvät kiinteän polttoaineen rakettimoottorien käyttöön lupaavissa ICBM-koneissa. Ensimmäiset todelliset tulokset tällä alalla saatiin XNUMX-luvun alussa. Viime vuosikymmeninä tämä suunta on saanut uuden sysäyksen, jonka ansiosta on ilmestynyt koko perhe kiinteää polttoainetta sisältäviä raketteja, mikä on nykyaikaisiin tekniikoihin perustuvien yhteisten ideoiden ja ratkaisujen johdonmukaista kehitystä.
Tällä hetkellä Strategic Missile Forcesissa on RT-2PM Topol-, RT-2PM2 Topol-M- ja RS-24 Yars -ohjuksia. Samaan aikaan kaikkia tällaisia ohjuksia käytetään sekä miinojen että liikkuvien maalaukaisulaitteiden kanssa. Kolmen tyyppisiä raketteja, jotka on luotu yhteisten ideoiden perusteella, rakennetaan kolmivaiheisen järjestelmän mukaan ja ne on varustettu kiinteän polttoaineen moottoreilla. Täyttäessään asiakkaan vaatimukset hankkeiden laatijat onnistuivat minimoimaan valmiiden ohjusten mitat ja painon.
RT-2PM-, RT-2PM2- ja RS-24-kompleksien ohjukset ovat pituudeltaan enintään 22,5-23 m ja niiden enimmäishalkaisija on alle 2 m. Tuotteiden laukaisupaino on noin 45-50 tonnia. 1-1,5 tonnia Topol-ohjukset on varustettu monoblock-kärjellä, kun taas Yarsilla on tunnettujen tietojen mukaan useita erillisiä taistelukärkiä. Lentoetäisyys - vähintään 12 tuhatta km.
On helppo havaita, että päälento-ominaisuuksilla vanhojen nestemäisten rakettien tasolla kiinteän polttoaineen Topol ja Yarsy ovat kooltaan pienempiä ja niillä on lähtöpaino. Kaiken tämän kanssa he kantavat kuitenkin pienemmän hyötykuorman.
Siirrettävä maaperäkompleksi "Poplari". Kuva: Venäjän federaation puolustusministeriö
Tulevaisuudessa strategisten ohjusjoukkojen pitäisi saada useita uusia ohjusjärjestelmiä. Siten RS-26 Rubezh -projekti, joka luotiin vaihtoehtona Yars-järjestelmän edelleen kehittämiseen, tarjoaa jälleen monivaiheisen järjestelmän käytön kiinteän polttoaineen raketimoottoreilla kaikissa vaiheissa. Aiemmin ilmestyi tietoa, että Rubezh-järjestelmä oli tarkoitettu korvaamaan vanhentuneet RT-2PM Topol-kompleksit, mikä vaikutti sen arkkitehtuurin pääpiirteisiin. Tärkeimpien teknisten ominaisuuksien mukaan Rubezh ei saisi erota merkittävästi Topolista, vaikka on mahdollista käyttää erilaista hyötykuormaa.
Toinen lupaava kehitys on RS-28 Sarmat -tyyppinen raskas ICBM. Virallisten tietojen mukaan tämä projekti tarjoaa kolmivaiheisen raketin luomisen nestemäisillä moottoreilla. Sanottiin, että Sarmat-ohjuksen pituus on noin 30 m ja laukaisupaino yli 100 tonnia, ja se pystyy kuljettamaan "perinteisiä" erikoiskärkiä tai uudentyyppistä hypersonic-iskujärjestelmää. Riittävien ominaisuuksien LRE:n käytön ansiosta sen odotetaan saavuttavan maksimilentomatkan 15-16 tuhatta km.
Laivaston käytössä laivasto On olemassa useita ICBM-tyyppejä, joilla on erilaiset ominaisuudet ja ominaisuudet. Strategisten ydinjoukkojen merivoimien perustan muodostavat tällä hetkellä R-29RM-perheen sukellusveneiden ballistiset ohjukset: R-29RM varsinainen, R-29RMU1, R-29RMU2 Sineva ja R-29RMU2.1 Liner. Lisäksi muutama vuosi sitten uusin R-30 Bulava -ohjus osui arsenaaleihin. Sikäli kuin tiedämme, Venäjän teollisuus kehittää parhaillaan useita hankkeita sukellusveneiden ohjusten modernisoimiseksi, mutta toistaiseksi ei puhuta täysin uusien kompleksien luomisesta.
Sukellusveneiden kotimaisten ICBM-laitteiden alalla on suuntauksia, jotka muistuttavat "maa"-kompleksien kehitystä. Vanhemmissa R-29RM-tuotteissa ja kaikissa niiden modernisointivaihtoehdoissa on kolme vaihetta ja ne on varustettu useilla nestemoottoreilla. Tällaisen voimalaitoksen avulla R-29RM-ohjus pystyy toimittamaan neljä tai kymmenen eri kapasiteetiltaan 8300 tonnin kokonaismassalla olevaa taistelukärkeä vähintään 2,8 km:n etäisyydelle R-29MR2 Sineva -modernisointiprojektissa uusien navigointi- ja ohjausjärjestelmien käyttö. Käytettävissä olevasta taistelukuormasta riippuen 14,8 m pitkä ja 40,3 tonnia painava ohjus pystyy lentämään jopa 11,5 tuhannen kilometrin etäisyydellä.
Ladataan rakettikompleksia "Topol-M" siilonheittimeen. Kuva: Venäjän federaation puolustusministeriö
Uudempi ohjusprojekti P-30 Bulava-sukellusveneille päinvastoin edellytti kiinteän polttoaineen moottoreiden käyttöä kaikissa kolmessa vaiheessa. Tämä mahdollisti muun muassa raketin pituuden lyhentämisen 12,1 metriin ja laukaisupainon pienentämisen 36,8 tonniin. Samalla tuote kantaa 1,15 tonnin taistelukuormaa ja toimittaa sen kantamalle jopa 8 tonniin. 9-XNUMX tuhatta km. Ei niin kauan sitten ilmoitettiin uuden Bulavan muunnelman kehittämisestä, joka eroaa muista mitoista ja lisääntyneestä painosta, minkä ansiosta on mahdollista lisätä taistelukuormitusta.
Kehityssuuntaukset
On hyvin tiedossa, että viime vuosikymmeninä Venäjän komento on luottanut kehittyneiden kiinteän polttoaineen ohjusten kehittämiseen. Tuloksena oli Topol- ja Topol-M-kompleksien johdonmukainen esiintyminen sekä sitten Yars ja Rubezh, joiden ohjukset on varustettu kiinteän polttoaineen rakettimoottoreilla. LRE puolestaan jäävät vain suhteellisen vanhoille "maa"-ohjuksille, joiden toiminta on jo päättymässä.
Nestemäisten polttoaineiden ICBM:ien täydellistä hylkäämistä ei kuitenkaan ole vielä suunniteltu. Korvaamaan olemassa olevat UR-100N UTTKh ja R-36M / M2, uusi tuote RS-28 "Sarmat" luodaan samanlaisella voimalaitoksella. Siten nestemäisiä moottoreita käytetään lähitulevaisuudessa vain raskaissa ohjuksissa, kun taas muut järjestelmät varustetaan kiinteän polttoaineen järjestelmillä.
Sukellusveneen ballististen ohjusten tilanne näyttää samalta, mutta eroja on. Tälle alueelle on myös jäljellä huomattava määrä nestemäisiä raketteja, mutta ainoa uusi hanke koskee kiinteän polttoaineen rakettimoottoreiden käyttöä. Tapahtuman jatkokehitystä voidaan ennustaa tutkimalla sotilasosaston olemassa olevia suunnitelmia: sukellusvenelaivaston kehittämisohjelma osoittaa selvästi, millä ohjuksilla on suuri tulevaisuus ja mitkä lopulta poistetaan käytöstä.
Itseliikkuva kantoraketti RS-24 "Yars". Kuva Vitalykuzmin.net
Vanhemmat R-29RM-ohjukset ja niiden uusimmat modifikaatiot on tarkoitettu projektien 667BDR ja 667BDRM ydinsukellusveneisiin, kun taas R-30:t kehitettiin käytettäväksi uusimmassa projektissa 955 ohjustenkannattajaa. fyysinen vanheneminen. Yhdessä heidän kanssaan laivaston on hylättävä R-667RM-perheen ohjukset, jotka jäävät yksinkertaisesti ilman kantajia.
Ensimmäiset Project 955 Borey -ohjussukellusveneet on jo hyväksytty laivastolle, ja lisäksi uusien sukellusveneiden rakentaminen jatkuu. Tämä tarkoittaa, että lähitulevaisuudessa laivasto saa merkittävän ryhmän Bulava-ohjustukialuksia. Boreev-palvelu jatkuu useita vuosikymmeniä, ja siksi R-30-ohjukset pysyvät käytössä. Tällaisista aseista on mahdollista luoda uusia modifikaatioita, jotka voivat täydentää ja sitten korvata ICBM:n perusversion. Tavalla tai toisella R-30-perheen tuotteet korvaavat lopulta R-29RM-linjan vanhentuneet ohjukset strategisten ydinvoimien merivoimien perustana.
Hyödyt ja haitat
Nykyaikaisissa strategisissa ohjuksissa käytetyillä eri luokkien rakettimoottoreilla on omat hyvät ja huonot puolensa. Nestemäiset ja kiinteät ponneainejärjestelmät ovat joissakin suhteissa parempia kuin toisiaan, mutta toisaalta häviävät. Tämän seurauksena asiakkaiden ja suunnittelijoiden on valittava voimalaitostyyppi olemassa olevien vaatimusten mukaisesti.
Ehdollinen nestemäisen polttoaineen rakettimoottori eroaa kiinteän polttoaineen rakettimoottorista korkeammalla ominaisimpulssilla ja muilla eduilla, jotka mahdollistavat hyötykuorman kasvattamisen. Samanaikaisesti vastaava nestemäisen polttoaineen ja hapettimen syöttö johtaa tuotteen mittojen ja painon kasvuun. Nestemäinen raketti osoittautuu siis optimaaliseksi ratkaisuksi suuren määrän siilonheittimien käyttöönoton yhteydessä. Käytännössä tämä tarkoittaa, että tällä hetkellä merkittävä osa laukaisusiiloista on R-36M / M2- ja UR-100N UTTKh -ohjuksilla, ja ne korvataan tulevaisuudessa lupaavilla RS-28 Sarmatilla.
Topol-, Topol-M- ja Yars-tyyppisiä ohjuksia käytetään sekä kaivosasennuksissa että osana liikkuvia maakomplekseja. Jälkimmäisen mahdollisuuden tarjoaa ennen kaikkea ohjusten alhainen lähtöpaino. Enintään 50 tonnia painava tuote voidaan sijoittaa erityisen moniakselisen alustan päälle, mitä ei voida tehdä olemassa olevilla tai hypoteettisilla nesteraketteilla. Myös uusi RS-26 Rubezh -kompleksi, jota pidetään Topolin korvikkeena, perustuu samanlaisiin ideoihin.
R-29RM sukellusveneohjus. Piirustus "State Missile Center" / makeyev.ru
Kiinteää polttoainetta käyttävillä rakettimoottoreilla varustetuille raketteille ominaispiirre koon ja painon pienenemisen muodossa on myös tärkeä laivaston aseistuksen yhteydessä. Sukellusveneen ohjuksen on oltava vähimmäiskoko. R-29RM- ja R-30-ohjusten mittojen ja lento-ominaisuuksien suhde osoittaa tarkalleen, kuinka näitä etuja voidaan hyödyntää käytännössä. Joten toisin kuin edeltäjänsä, uusimmat Project 955 -ydinsukellusveneet eivät tarvitse suurta kantorakettien yläosaa peittävää ylärakennetta.
Painon ja mittojen pienenemisellä on kuitenkin hintansa. Kevyemmät kiinteää polttoainetta käyttävät ohjukset eroavat muista kotimaisista ICBM-ohjuksista pienemmän taistelukuorman suhteen. Lisäksi kiinteän polttoaineen rakettien spesifisyys johtaa pienempään painon täydellisyyteen verrattuna nestemäisiin raketteihin. Ilmeisesti tällaiset ongelmat kuitenkin ratkaistaan luomalla tehokkaampia taisteluyksiköitä ja ohjausjärjestelmiä.
***
Huolimatta pitkästä tieteellisestä ja suunnittelutyöstä sekä monista kiistoista, nestemäisten ja kiinteän polttoaineen moottoreiden ehdollinen vastakkainasettelu ei ole vielä päättynyt yhden "kilpailijan" ehdottomaan voittoon. Päinvastoin, Venäjän armeija ja insinöörit päätyivät tasapainoiseen lopputulokseen. Erityyppisiä moottoreita käytetään niillä alueilla, joilla ne voivat näyttää parhaat tulokset. Siten maalla sijaitseviin liikkuviin järjestelmiin ja sukellusveneisiin tarkoitetut kevyet ohjukset on varustettu kiinteän polttoaineen rakettimoottoreilla, kun taas raskaat siilosta laukaistut ohjukset on nyt ja tulevaisuudessa varustettava nestemäisillä polttoainejärjestelmillä.
Nykyisessä tilanteessa, ottaen huomioon olemassa olevat mahdollisuudet ja näkymät, tällainen lähestymistapa näyttää loogisimmalta ja menestyneimmältä. Käytännössä se mahdollistaa maksimaalisten tulosten saavuttamisen vähentämällä huomattavasti negatiivisten tekijöiden vaikutusta. On täysin mahdollista, että tällainen ideologia jatkuu myös tulevaisuudessa, myös lupaavien teknologioiden avulla. Tämä tarkoittaa, että Venäjän strategiset ydinvoimat voivat lähi- ja kaukaisessa tulevaisuudessa vastaanottaa moderneja mannertenvälisiä ballistisia ohjuksia, joilla on mahdollisimman korkeat ominaisuudet ja taisteluominaisuudet, jotka vaikuttavat suoraan pelotteen tehokkuuteen ja maan turvallisuuteen.
Sivustojen materiaalien mukaan:
http://ria.ru/
http://tass.ru/
http://interfax.ru/
http://flot.com/
http://rbase.new-factoria.ru/
http://kapyar.ru/
http://missiles.ru/
http://makeyev.ru/