Rosja rozwinęła strategiczne siły nuklearne, których głównym składnikiem są międzykontynentalne rakiety balistyczne różnego typu, stosowane w stacjonarnych lub mobilnych kompleksach naziemnych, a także na okrętach podwodnych. Z pewnym podobieństwem na poziomie podstawowych pomysłów i rozwiązań, produkty tej klasy mają zauważalne różnice. W szczególności stosowane są silniki rakietowe różnych typów i klas, odpowiadające tym lub innym wymaganiom klienta.
Z punktu widzenia cech elektrowni wszystkie przestarzałe, istotne i obiecujące ICBM można podzielić na dwie główne klasy. Taka broń może być wyposażona w silniki rakietowe na paliwo stałe (LPRE) lub silniki na paliwo stałe (silniki rakietowe na paliwo stałe). Obie klasy mają swoje zalety, dzięki którym znajdują zastosowanie w różnych projektach i do tej pory żadna z nich nie była w stanie wyprzeć „konkurenta” ze swojej dziedziny. Kwestia elektrowni jest bardzo interesująca i warta osobnego rozpatrzenia.
Historia i teoria
Wiadomo, że pierwsze rakiety, które pojawiły się wiele wieków temu, były wyposażone w silniki na paliwo stałe wykorzystujące najprostsze paliwo. Taka elektrownia zachowała swoją pozycję do ubiegłego wieku, kiedy powstały pierwsze systemy paliw płynnych. W przyszłości rozwój obu klas silników przebiegał równolegle, chociaż silniki rakietowe na paliwo ciekłe lub paliwo stałe od czasu do czasu wypierały się jako liderzy w branży.
Wystrzelenie rakiety UR-100N UTTH z silnikiem na ciecz. Zdjęcie Rbase.new-factoria.ru
Pierwsze pociski dalekiego zasięgu, których rozwój doprowadził do powstania kompleksów międzykontynentalnych, były wyposażone w silniki płynne. W połowie ubiegłego wieku to właśnie silniki rakietowe na paliwo ciekłe umożliwiły uzyskanie pożądanych właściwości przy użyciu dostępnych materiałów i technologii. Później eksperci z wiodących krajów zaczęli opracowywać nowe gatunki paliw balistycznych i paliw mieszanych, co zaowocowało pojawieniem się paliw stałych nadających się do stosowania w ICBM.
Do tej pory zarówno pociski na paliwo ciekłe, jak i na paliwo stałe stały się szeroko rozpowszechnione w strategicznych siłach nuklearnych różnych krajów. Ciekawe, że rosyjskie ICBM są wyposażone w elektrownie obu klas, podczas gdy Stany Zjednoczone kilkadziesiąt lat temu zrezygnowały z silników na paliwo ciekłe na rzecz silników na paliwo stałe. Pomimo tej różnicy w podejściu, obu krajom udało się zbudować grupy rakiet o pożądanym wyglądzie i wymaganych zdolnościach.
W dziedzinie rakiet międzykontynentalnych pierwsze były silniki na paliwo ciekłe. Takie produkty mają szereg zalet. Paliwo płynne pozwala na uzyskanie wyższego impulsu właściwego, a konstrukcja silnika pozwala na zmianę ciągu w stosunkowo prosty sposób. Większość objętości rakiety z silnikiem na paliwo ciekłe zajmują zbiorniki paliwa i utleniacza, co w pewien sposób zmniejsza wymagania dotyczące wytrzymałości kadłuba i upraszcza jego produkcję.
Jednocześnie silniki rakietowe na paliwo ciekłe i wyposażone w nie pociski nie są pozbawione wad. Przede wszystkim taki silnik wyróżnia się największą złożonością produkcji i eksploatacji, co negatywnie wpływa na koszt produktu. ICBM pierwszych modeli miały wadę w postaci złożoności przygotowania do startu. Tankowanie paliwa i utleniacza odbywało się bezpośrednio przed startem, a ponadto w niektórych przypadkach wiązało się z pewnym ryzykiem. Wszystko to negatywnie wpłynęło na walory bojowe systemu rakietowego.
Pociski na paliwo ciekłe R-36M w pojemnikach transportowych i startowych. Zdjęcie Rbase.new-factoria.ru
Silnik rakietowy na paliwo stałe i rakieta zbudowana na jego bazie mają pozytywne aspekty i przewagi nad systemem płynnym. Głównym plusem jest niższy koszt produkcji i uproszczona konstrukcja. Ponadto paliwa stałe nie stwarzają ryzyka agresywnych wycieków paliwa, a dodatkowo wyróżniają się możliwością dłuższego przechowywania. Podczas aktywnej fazy lotu ICBM silnik na paliwo stałe zapewnia lepszą dynamikę przyspieszenia, zmniejszając prawdopodobieństwo udanego przechwycenia.
Silnik na paliwo stałe przegrywa z silnikiem płynnym w swoim impulsie właściwym. Ponieważ spalanie wsadu paliwa stałego jest prawie niekontrolowane, sterowanie ciągiem silnika, zatrzymanie lub ponowne uruchomienie wymaga specjalnych środków technicznych, które są złożone. Korpus rakiety na paliwo stałe pełni funkcje komory spalania i dlatego musi mieć odpowiednią wytrzymałość, co stawia specjalne wymagania dla stosowanych jednostek, a także negatywnie wpływa na złożoność i koszt produkcji.
Silnik rakietowy, silnik rakietowy na paliwo stałe i strategiczne siły jądrowe
Obecnie strategiczne siły nuklearne Rosji są uzbrojone w kilkanaście ICBM różnych klas, przeznaczonych do rozwiązywania pilnych misji bojowych. Strategiczne Siły Rakietowe (Strategiczne Siły Rakietowe) obsługują pięć rodzajów pocisków i czekają na pojawienie się dwóch nowych kompleksów. Ta sama liczba systemów rakietowych jest używana na okrętach podwodnych marynarki wojennej, ale zasadniczo nowe pociski nie zostały jeszcze opracowane w interesie morskiego komponentu „triady jądrowej”.
Mimo znacznego wieku pociski UR-100N UTTH i R-36M/M2 nadal pozostają w wojsku. Takie ICBM klasy ciężkiej obejmują kilka stopni z własnymi silnikami na paliwo ciekłe. Przy dużej masie (ponad 100 ton dla UR-100N UTTKh i około 200 ton dla R-36M/M2), dwa typy pocisków przenoszą znaczne zapasy paliwa, co zapewnia wysyłkę ciężkiej głowicy na zasięg co najmniej 10 tys. km.
Widok ogólny rakiety RS-28 „Sarmat”. Rysunek „Państwowe Centrum Rakietowe” / makeyev.ru
Od końca lat pięćdziesiątych w naszym kraju badano problem stosowania paliw stałych na obiecujących ICBM. Pierwsze realne wyniki w tej dziedzinie osiągnięto na początku lat siedemdziesiątych. W ostatnich dziesięcioleciach kierunek ten nabrał nowego rozmachu, dzięki czemu pojawiła się cała rodzina pocisków na paliwo stałe, reprezentująca konsekwentny rozwój ogólnych idei i rozwiązań opartych na nowoczesnych technologiach.
Obecnie Strategiczne Siły Rakietowe dysponują pociskami rakietowymi RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M i RS-24 Yars. Jednocześnie wszystkie takie pociski są eksploatowane zarówno z wyrzutniami minowymi, jak i ruchomymi wyrzutniami naziemnymi. Rakiety trzech typów, tworzone na podstawie ogólnych pomysłów, budowane są według schematu trzystopniowego i są wyposażone w silniki na paliwo stałe. Po spełnieniu wymagań klienta autorom projektów udało się zminimalizować gabaryty i masę gotowych pocisków.
Pociski kompleksów RT-2PM, RT-2PM2 i RS-24 mają długość nie większą niż 22,5-23 m przy maksymalnej średnicy mniejszej niż 2 m. 1-1, 5 t. Pociski Topol są wyposażone w jednoczęściową głowicę, podczas gdy Yars, według znanych danych, ma kilka oddzielnych głowic. Zasięg lotu to co najmniej 12 tys. km.
Łatwo zauważyć, że przy podstawowych charakterystykach lotu na poziomie starszych pocisków na paliwo ciekłe, Topoli i Yars na paliwo stałe wyróżniają się mniejszymi wymiarami i masą startową. Jednak przy tym wszystkim mają mniejszą ładowność.
Mobilny kompleks glebowy Topol. Zdjęcie Ministerstwa Obrony Federacji Rosyjskiej
W przyszłości Strategiczne Siły Rakietowe powinny otrzymać kilka nowych systemów rakietowych. Tak więc projekt RS-26 Rubezh, który został stworzony jako opcja dla dalszego rozwoju systemu Yars, ponownie przewiduje zastosowanie wielostopniowego schematu ze stałymi paliwami na wszystkich etapach. Wcześniej pojawiły się informacje, według których system „Rubezh” ma zastąpić starzejące się kompleksy RT-2PM „Topol”, co wpłynęło na główne cechy jego architektury. Pod względem głównych cech technicznych „Rubezh” nie powinien znacząco różnić się od „Topola”, chociaż możliwe jest użycie innej ładowności.
Kolejnym obiecującym rozwiązaniem jest ciężki ICBM RS-28 Sarmat. Według oficjalnych danych projekt ten przewiduje stworzenie trzystopniowej rakiety na paliwo ciekłe. Poinformowano, że pocisk Sarmat będzie miał długość około 30 metrów i masę startową ponad 100 t. Będzie mógł przenosić „tradycyjne” głowice specjalne lub nowy typ naddźwiękowego systemu uderzeniowego. Ze względu na zastosowanie silników rakietowych na paliwo ciekłe o wystarczających parametrach, przewiduje się uzyskanie maksymalnego zasięgu lotu na poziomie 15-16 tys. km.
Marynarka Wojenna ma do dyspozycji kilka typów ICBM o różnych charakterystykach i możliwościach. Trzon morskiego komponentu strategicznych sił nuklearnych stanowią obecnie pociski balistyczne okrętów podwodnych z rodziny R-29RM: R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 „Sineva” i R-29RMU2.1 „Liner”. Ponadto kilka lat temu do arsenałów wszedł najnowszy pocisk rakietowy R-30 Bulava. O ile wiadomo, teraz rosyjski przemysł opracowuje kilka projektów modernizacji pocisków dla okrętów podwodnych, ale nie ma mowy o stworzeniu całkowicie nowych kompleksów.
W dziedzinie krajowych ICBM dla okrętów podwodnych istnieją trendy przypominające rozwój kompleksów „lądowych”. Starsze produkty R-29RM i wszystkie opcje ich modernizacji mają trzy etapy i są wyposażone w kilka silników płynnych. Przy pomocy takiej elektrowni pocisk R-29RM jest w stanie dostarczyć cztery lub dziesięć głowic o różnej mocy o łącznej masie 2,8 t na zasięg co najmniej 8300 km. 29MR2 „Sineva” przewidywał zastosowanie nowych systemów nawigacji i sterowania. W zależności od dostępnego obciążenia bojowego rakieta o długości 14,8 mi masie 40,3 ton jest w stanie latać na odległość do 11,5 tys. km.
Ładowanie pocisku Topol-M do wyrzutni silosu. Zdjęcie Ministerstwa Obrony Federacji Rosyjskiej
Natomiast nowszy projekt rakiety podwodnej R-30 Bulava przewidywał zastosowanie silników na paliwo stałe na wszystkich trzech etapach. Umożliwiło to między innymi zmniejszenie długości rakiety do 12,1 mi zmniejszenie masy startowej do 36,8 t. Jednocześnie produkt przenosi ładunek bojowy o wadze 1, 15 t i dostarcza go do zakresu do 8-9 tys. Km. Nie tak dawno ogłoszono opracowanie nowej modyfikacji „Buławy”, różniącej się różnymi wymiarami i zwiększoną masą, dzięki której możliwe będzie zwiększenie udźwigu bojowego.
Trendy rozwojowe
Powszechnie wiadomo, że w ostatnich dziesięcioleciach rosyjskie dowództwo polegało na opracowaniu obiecujących pocisków na paliwo stałe. Efektem tego był konsekwentny wygląd kompleksów Topol i Topol-M, a następnie Yars i Rubezh, których pociski są wyposażone w paliwo stałe. Z kolei LRE pozostają tylko na stosunkowo starych rakietach „lądowych”, których działanie już dobiega końca.
Jednak nie planuje się jeszcze całkowitego porzucenia ICBM na paliwo ciekłe. Jako zamiennik dotychczasowych UR-100N UTTKh i R-36M/M2 powstaje nowy produkt RS-28 „Sarmat” o podobnej elektrowni. Tak więc silniki na paliwo ciekłe w przewidywalnej przyszłości będą używane tylko w pociskach klasy ciężkiej, podczas gdy inne kompleksy będą wyposażone w systemy na paliwo stałe.
Podobnie wygląda sytuacja z podwodnymi rakietami balistycznymi, ale ma pewne różnice. Znaczna liczba pocisków z paliwem ciekłym również pozostaje na tym obszarze, ale jedyny nowy projekt dotyczy użycia paliw stałych. Dalszy rozwój wydarzenia można przewidzieć, badając istniejące plany resortu wojskowego: program rozwoju floty okrętów podwodnych wyraźnie wskazuje, które pociski mają przed sobą wielką przyszłość, a które z czasem zostaną wycofane z eksploatacji.
Wyrzutnia samobieżna RS-24 „Yars”. Zdjęcia Vitalykuzmin.net
Starsze pociski R-29RM i ich najnowsze modyfikacje są przeznaczone dla atomowych okrętów podwodnych projektów 667BDR i 667BDRM, natomiast R-30 zostały opracowane do użytku na najnowszych nośnikach rakiet Projektu 955. Okręty z rodziny 667 stopniowo wyczerpują swoje zasoby i ostatecznie będą zostać wycofane z eksploatacji z powodu całkowitej przestarzałości moralnej i fizycznej. Wraz z nimi flota będzie musiała zrezygnować z pocisków z rodziny R-29RM, które po prostu pozostaną bez nośników.
Pierwsze rakietowe krążowniki okrętów podwodnych Projektu 955 „Borey” zostały już przyjęte do siły bojowej Marynarki Wojennej, a ponadto trwa budowa nowych okrętów podwodnych. Oznacza to, że w dającej się przewidzieć przyszłości flota otrzyma znaczną grupę transporterów rakietowych Buława. Służba „Boreyev” potrwa kilkadziesiąt lat, dlatego pociski R-30 pozostaną w służbie. Możliwe jest tworzenie nowych modyfikacji takiej broni, które mogą uzupełniać, a następnie zastępować ICBM w wersji podstawowej. Tak czy inaczej, produkty z rodziny R-30 ostatecznie zastąpią starzejące się pociski R-29RM jako podstawę morskiego komponentu strategicznych sił nuklearnych.
Zalety i wady
Różne klasy silników rakietowych stosowanych w nowoczesnych rakietach strategicznych mają swoje wady i zalety. Systemy paliw płynnych i stałych przewyższają się w niektórych parametrach, ale tracą w innych. W rezultacie klienci i projektanci muszą wybrać typ elektrowni zgodnie ze swoimi wymaganiami.
Konwencjonalny silnik na paliwo ciekłe różni się od silników rakietowych na paliwo stałe wyższymi impulsami jednostkowymi i innymi zaletami, które umożliwiają zwiększenie ładowności. Jednocześnie odpowiednia dostawa ciekłego paliwa i utleniacza prowadzi do zwiększenia wymiarów i wagi produktu. Tym samym rakieta na paliwo ciekłe okazuje się optymalnym rozwiązaniem w kontekście rozmieszczenia dużej liczby wyrzutni silosów. W praktyce oznacza to, że obecnie znaczną część silosów startowych zajmują pociski rakietowe R-36M/M2 i UR-100N UTTKh, a w przyszłości zostaną one zastąpione przez obiecujący RS-28 „Sarmat”.
Rakiety typu Topol, Topol-M i Yars stosowane są zarówno w instalacjach kopalnianych, jak i jako część mobilnych systemów gruntowych. Tę ostatnią możliwość daje przede wszystkim niska masa pocisków. Produkt ważący nie więcej niż 50 ton można umieścić na specjalnym wieloosiowym podwoziu, czego nie da się zrobić z istniejącymi lub hipotetycznymi pociskami na paliwo ciekłe. Nowy kompleks RS-26 „Rubezh”, uważany za zamiennik „Topola”, również opiera się na podobnych pomysłach.
Pocisk podwodny R-29RM. Rysunek „Państwowe Centrum Rakietowe” / makeyev.ru
Charakterystyczna cecha rakiet na paliwo stałe w postaci zmniejszenia rozmiarów i masy ma również znaczenie w kontekście uzbrojenia morskiego. Rakieta okrętu podwodnego powinna być jak najmniejsza. Stosunek wymiarów i charakterystyki lotu pocisków R-29RM i R-30 pokazuje dokładnie, jak te zalety można wykorzystać w praktyce. Tak więc, w przeciwieństwie do swoich poprzedników, najnowsze atomowe okręty podwodne Projektu 955 nie potrzebują dużej nadbudówki zakrywającej górną część wyrzutni.
Jednak zmniejszenie masy i wymiarów ma swoją cenę. Lżejsze pociski na paliwo stałe różnią się od innych krajowych ICBM mniejszym obciążeniem bojowym. Ponadto specyfika silników rakietowych na paliwo stałe prowadzi do mniejszej doskonałości masy w porównaniu z rakietami na paliwo ciekłe. Jednak najprawdopodobniej takie problemy rozwiązuje się, tworząc skuteczniejsze jednostki bojowe i systemy kierowania.
***
Mimo długotrwałych prac badawczo-rozwojowych, a także wielu kontrowersji, warunkowa konfrontacja silników na paliwo ciekłe i stałe nie zakończyła się jeszcze bezwarunkowym zwycięstwem jednego z „konkurentów”. Wręcz przeciwnie, rosyjscy wojskowi i inżynierowie doszli do wyważonego wniosku. Silniki różnych typów są używane w tych obszarach, w których mogą wykazywać najlepsze wyniki. Tak więc lekkie pociski dla lądowych kompleksów mobilnych i okrętów podwodnych otrzymują paliwo stałe, podczas gdy ciężkie rakiety wystrzeliwane z silosu, zarówno teraz, jak i w przyszłości, powinny być wyposażone w paliwo płynne.
W obecnej sytuacji, biorąc pod uwagę istniejące możliwości i perspektywy, takie podejście wygląda jak najbardziej logiczne i skuteczne. W praktyce pozwala uzyskać maksymalne efekty przy zauważalnym zmniejszeniu wpływu czynników negatywnych. Całkiem możliwe, że taka ideologia utrzyma się w przyszłości, także z wykorzystaniem obiecujących technologii. Oznacza to, że w bliższej i dalszej przyszłości rosyjskie strategiczne siły jądrowe będą mogły otrzymać nowoczesne międzykontynentalne rakiety balistyczne o najwyższych możliwych parametrach i walorach bojowych, które bezpośrednio wpływają na skuteczność odstraszania i bezpieczeństwo państwa.
