Опыт воссоздания американской ракеты «Сайдуиндер»

46

Весьма остроумной была система стабилизации. На оперении были поставлены роллерончики — небольшие диски, которые вращались от набегающего воздушного потока. Они раскручивались и, тем самым создавая гироскопический момент, стабилизировали полет ракеты по крену.

Автопилот «Сайдуиндера» не имел обратной связи по рулям. Им была придана такая форма, что на них возникал значительный аэродинамический шарнирный момент, который обычно старались, наоборот, снизить. Этот момент — зависящий, естественно, от скоростного напора, непосредственно нагружал привод рулей, так что при их вращении создавалась аэродинамическая обратная связь. Когда строишь классический автопилот ракеты, ты должен найти способ перестраивать коэффициент автопилота в зависимости от скоростного напора. А в «Сайдуиндере» автоматически шла самонастройка по этому параметру за счет шарнирного момента. Это тоже очень интересное инженерное решение.

Оригинально была сделана и тепловая головка самонаведения. За счет вращения одной из ее деталей создавался гироскопический момент, который стабилизировал положение фотоэлемента. Но этот «гироскоп» не существовал в виде отдельного узла. Вращалось само зеркало фотоприемника, и поэтому не надо было делать отдельный гиростабилизатор, поскольку зеркало и давало эффект гироскопической стабилизации.

Наконец, в «Сайдуиндере» применялись «горячие» привода — на пороховых газах, в то время как у нас они работали на сжатом воздухе. Пороховая шашка сгорала, наполняя газами аккумулятор давления, который затем раскручивал турбину, питающую головку самонаведения, и одновременно горячий газ поступал на рулевые машинки, управляющие плоскостями рулей ракеты...

В общем, «Сайдуиндер» — яркий пример того, как один человек в комплексе продумал и объединил широкий ряд оригинальнейших решений.

Ракета эта была создана для самолетов ВМФ и продана Тайваню вместе с самолетами F-105, которые поступили на вооружении этой страны. Когда возник конфликт между Китаем и Тайванем в Тонкинском проливе из-за лежащих в нем островов, он перерос в военные столкновения F-105 с китайскими истребителями — нашими МиГ-17, стоявшими на вооружении Китая. И вот в этих столкновениях впервые в истории была применена ракета класса «воздух — воздух». Было сбито несколько китайских истребителей, но некото-

47

рые ракеты не взорвались и упали на территорию Китая. В это время отношения между нашими странами еще не были испорчены, только начинала нарастать напряженность — и китайцы, получив эти ракеты, передали одну из них нам.

— Ребята, это же патефонный синхронный двигатель...

Оказывается, когда-то до войны у нас на этом принципе были созданы патефоны.

А мы ничего не могли понять потому, что китайцы умудрились выковырять обмотку статора из заливавшего ее компаунда. И когда нам вдогонку прислали пук проводов, мы не понимали, как они включались. Хорошо, Романов помог.

Как действует рулевая машина, понять не могли, пока не получили крышку. Сначала китайцы нам ее просто не дали, а мы были уверены, что именно в ней должен находиться потенциометр обратной связи, поскольку больше нигде его не было. Мы уже поняли, что привод работает от пороховых газов, однако он же не может просто «хлопать» рулями, а должен отклоняться пропорционально сигналам, но для этого нужна обратная связь. Начали слать в Китай запросы: «Пришлите крышку!» В конце концов нашли, прислали, и — никакого потенциометра в ней не оказалось. Но в это время в ЦАГИ в аэродинамической трубе продули рули. А мы привыкли: когда получаем данные по продувке своих рулей, то шарнирные моменты по углу атаки ракеты и по отклонению руля всегда небольшие, потому что его стараются всегда сбалансировать так, чтобы на привод не было нагрузки от несимметрии обтекания его воздушным потоком. Тут же вдруг получаем какой-то фантастический момент по отклонению ру-

48

ля, который показывает, что при отклонении возникает очень сильный дисбаланс нагрузок. В ЦАГИ продувками занимались известные специалисты В. И. Шурыгин и А. Ф. Митькин. Я приехал к ним и говорю:

— Этого не может быть, — засмеялись они, — слава Богу, дуем уже почти сто лет, методика отработана. Но, если хочешь, продуем вторично.

Подтвердились первоначальные данные. И вот тогда-то меня осенило, что за счет формы руля и возникает обратная связь — чисто аэродинамическая. А значит, не нужен потенциометр, одновременно получается автоматическая настройка передаточных коэффициентов по скоростному напору...

Вот за такие блестящие инженерные решения, по моему мнению, американцу Макклину надо было бы поставить памятник при жизни. Ибо они кардинально повлияли на всю ракетную технику в мире. Все французские разработки ракеты «Мажик» фирмы «Матра» скопировали линию «Сайдуиндера». Все израильские ракеты класса «воздух — воздух» малой дальности повторили эту же линию. Все противотанковые ракеты, которые строились в знаменитом Конструкторском бюро приборостроения (КБП) в Туле А. Г. Шипуновым, — переносные ЗУРы С. П. Непобедимого «Стрела», «Игла» — они тоже строились по идеологии «Сайдуиндера». Так же, как и американские «Стингеры»... Макклин создал целую эпоху в ракетной технике.

Нам была поставлена задача скопировать эту ракету — один к одному, ничего не меняя. Мы это сделали и появилась ракета К-13, которая поступила на вооружение МиГ-21. Она широко продавалась и поставлялась, в частности, в Египет, Сирию и т. д. В 1972 году, когда шли воздушные бои между израильтянами и египтянами, то первые применяли «Сайдуиндеры», а вторые — К-13. Самое интересное, что партия К-13 попала как-то к израильтянам. Они поставили их на пусковые установки «Сайдуиндеров» и стреляли К-13, как своими. Но оказалось, что К-13 мы сделали лучше: наш фотоприемник имел большую чувствительность, меньше уровень пороговых шумов и потому — более устойчивый захват цели. Мы не только скопировали «Сайдуиндер», но и по ряду параметров улучшили его. Для нас эта ракета стала хорошей школой, которая позволила понять философию и технологию американской техники.

Но «Сайдуиндер» все же остался неким отдельным «выбросом» в мире ракет, потому что, к примеру, известная американская фирма «Хьюз», которая строила первые ракеты класса «воздух — воздух», не пошла по этому пути. «Хьюз», как и мы, строили ракеты классиче-

49

ского типа: самонаведение с полной обратной связью, автопилот и т. д. Головка — это самостоятельный прибор, рулевой отсек, автопилот — все разрабатывались, как отдельные компоненты, которые объединились инженерными решениями.

Когда я был в США по приглашению «Хьюза», сказал американцам:

— Вы, похоже, попали в плен собственной схемы, так долго строя ракеты по образу и подобию «Сайдуиндера».

— Да, — согласились со мной. — Но нам она нравится и по сей день.

«Сайдуиндер», как я уже говорил, — длинная ракета, а потому очень «вялая», с замедленной реакцией. Когда мы столкнулись с проблемой ближнего маневренного боя, то поняли, что нужно делать сверхманевренную ракету. Говоря в терминах частотных характеристик, «полоса пропускания частот контура стабилизации должна быть в несколько герц», тогда как у «Сайдуиндера» она была ограничена полутора герцами. Нам, как ни крутись, надо было отказаться от идеи Макклина. Но американцы так и не решили проблему ракеты ближнего маневренного боя. Ее решил Советский Союз, когда мы создали на базе К-5 ракету К-55. Ее сделал наш институт и совместно с Д. М. Хоролом (ОКБ «Геофизика») она была принята на вооружение на МиГ-21 и выпущены довольно большие ее партии. Позже Бисноват сделал К-60 и К-73.

Ракеты класса «воздух — воздух» классифицируются так: ракеты малой дальности и маневренного воздушного боя, ракеты средней и ракеты большой дальности. Для перехватчиков типа Ту-128, позже — МиГ-31 используются дальние ракеты, уничтожающие цели на расстоянии до 100 км и больше. Это, фактически, зенитная ракета, поставленная на самолетную платформу. Ракеты встречного воздушного боя — средней дальности — рассчитаны на десятки километров — 30—40 км. А ближнего боя — не более 10 км.

Кстати, необходимость создания ракет ближнего маневренного боя возникла в ходе арабо-израильских столкновений, когда в процессе сближения истребители выходили на малые расстояния — до нескольких километров. Пушка еще не эффективна... А «Сайдуиндер» и был спроектирован на такой диапазон дистанций. Американцы как бы удлиняли «поражающую руку» — пушку, и последующее

50

ее развитие было подчинено прикрытию ближней зоны, в которой находится истребитель при встрече с целью. Но, красиво решив инженерные задачи и, тем самым, значительно удешевив ракету, они оказались в плену ее плохой динамики. Но ближний маневренный бой стимулировал создание динамичных ракет, способных работать на очень больших углах атаки. Самолет, образно говоря, в момент атаки мог «смотреть» и лететь в другую сторону от цели, а ракета должна была сойти и совершить мощные маневры, чтобы выйти в нужные положения. Поэтому, в частности, ей требуется мощное эффективное управление, чтобы, едва сойдя с направляющих, она могла сразу энергично развернуться на цель. Схема «Сайдуиндера» не позволяет этого делать принципиально. Для решения задач маневренного боя годятся только «короткие» ракеты с газодинамическим управлением. Идеология такого узла управления тоже была заложена и отработана в нашем институте.

Так были созданы первые ракеты маневренного воздушного боя К-60, а в последующем и К-73. К тому моменту, когда создавали К-73, Бисноват умер. Тесные связи, которые у нас возникли с его ОКБ, существуют и по сей день, а К-73 не имеет аналогов в мире. Ее сейчас закупают многие страны, в том числе Южно-Африканская Республика. В общем, ракеты класса «воздух — воздух» маневренного боя родились у нас в России. Сейчас они в какой-то мере повторены в Израиле на фирме «Рафаэль». Ее изделия по своим параметрам близки к нашим, но К-73 все-таки превосходит их. Франция пытается строить такие ракеты на фирме «Матра».

Что касается К-8, то она по сути дела закрыла работы по К-6 и К-7. К-6 делал П. Д. Грушин, а К-7 — И. И. Торопов. Обе эти ракеты работали «по лучу» и очень быстро стало ясно, что на тех расстояниях, на которых работала К-8, случайные ошибки от раскачки луча не

51

позволяли достичь нужной точности. К тому же движения в луче ограничивалось задней полусферой цели, что резко снижало возможности перехвата, особенно на пересекающихся курсах, не говоря уж о встречных. А К-8 с головкой самонаведения эти проблемы решала просто: как только она «увидела» цель — можно стрелять. Радиолокационная головка «видит» цель со всех направлений. Первые тепловые ракеты «видели» только факел двигателя, но по мере совершенствования фотоприемника они стали работать и в передней полусфере по кинетическому нагреву и т. д. Сегодня тепловые ракеты — тоже всеракурсные. Нам же — и моему отделу, и институту — К-8 дала возможность почувствовать все необходимые технологии, связанные с разработкой этого класса оружия.

А «Ураган-5» осуществлял уже полное автоматическое наведение истребителя сразу с момента взлета. На этапах набора высоты, командного наведения по директорным приборам и вплоть до выхода на захват цели бортовой РЛС управление шло с земли, а дальше начиналось уже автоматическое самонаведение. «Ураган-1» создавали для Су-9, Су-11, «Ураган-5» - для Су-15, ЯК-28.

Таким образом, в институте стала формироваться теория самонаводящихся систем и для истребителей. Ею занимался коллектив лаборатории № 2 под руководством Евгения Ивановича Чистовского, а ведущим разработчиком был Иосиф Аркадьевич Богуславский, который вел теоретическую часть этой работы.

При самонаведении истребителя фактически имеются те же, что и при наведении ракеты, кинематические связи с целью. Но поскольку еще не умели решать уравнения такой сложности, был создан специальный стенд полунатурного моделирования «Ураган-5», где впервые в истории института отрабатывались угловые движения самолета. Он представлял собой карданную подвеску со следящими системами, а внутрь ее ставилась антенна радиолокационной станции. То же оборудование использовалось и для ракет класса «воздух — воздух», только ставилась головка самонаведения. Так что стенды впервые стали создаваться для решения задач самонаведения.

Но вернемся к ракетам. Результатом работ по К-8, а в последующем и К-13 — они совпадали во времени — стало то, что они были

52

приняты на вооружение и коллектив был удостоен государственных наград. Я получил свой первый орден «Знак Почета», или как его окрестили в народе «Веселые ребята». Такой же награды был удостоен Кирюшин, моя «правая рука», ряд сотрудников получили медали.

Диссертацию я защитил в мае 1956 года и был окончательно распределен в НИИ-2. В моей диссертации не было полной математической строгости, но в инженерном плане она оказалась нужной в тот момент. После нее была сделана еще одна хорошая диссертация сотрудника нашего же института — В. Ф. Левитина, в которой он продвинул дальше вопросы теории самонаведения. Кроме этих двух работ, в общем-то, никаких заслуживающих внимания достижений в области теории самонаведения, у нас, на мой взгляд, больше и не появилось. Наши диссертации описывали практически все основные моменты, на которых основывается самонаведение, а реальная практика развивалась за счет моделирования. Позже, при появлении мощной вычислительной техники, пошли поиски в области инженерных решений, где дифференциальные уравнения стали решать практически без упрощения. А вот поиски аналитических методов так и ограничились двумя кандидатскими диссертациями. В моей был обобщен опыт работы по К-8, а у Левитина — последующих ракет класса «воздух — воздух» К-40, К-23, зенитной системы «Даль»... Левитин охватил значительно больший круг вопросов, в частности — именно он перешел с управляющего параметра, который рассматривал я — угловой скорости линии визирования, обладавшей неустойчивостью, — на текущий пролет, что позволило уйти от многих неприятностей. Кстати, Левитин был одним из моих студентов, которого я привлек в СНТО, а потом и на работу в НИИ-2.

В общем, награждением орденом и защитой диссертации закончился определенный этап моих работ по ракетам класса «воздух — воздух». Мне довелось и в последующем работать над ними, но уже в другом качестве — заместителя начальника, а затем и начальника института.

53
Работа над противоракетами

Этим вопросом занималось и КБ-1. В нем был выделен специальный коллектив, под руководством Григория Васильевича Кисунько, из очень профессиональных людей, которые прошли хорошую школу зенитных ракет. Они были одними из создателей систем С-75, С-200... Этот коллектив и занялся вопросами перехвата. В частности, перед ними была поставлена задача создать систему, которая дала бы ответ на вопрос, можно ли в принципе перехватить баллистическую ракету или она вообще не перехватывается.

Г. В. Кисунько, талантливейший радист, отличный специалист в области радиолокации, предложил схему управления противоракетой при определении координат цели методом триангуляции. Дело в том, что положение баллистической ракеты в пространстве, ее координаты нужно было определять с точностью до метра и меньше, чтобы в нее попасть. Поэтому первая задача, которую требовалось решить, заключалась в том, чтобы измерять траекторию полета ракеты с такой точностью. С помощью одного радиолокатора измеряются три параметра: дальность до цели и два угла — угол места (по вертикали) и азимут (по горизонтали). Но за счет вышеописанного эффекта флюктуации отраженного сигнала измерить углы с нужной точностью оказалось невозможно. Пусть читатель сам попробует прикинуть, с какой точностью надо измерять угол, чтобы ошибка по положению на расстоянии в несколько сот километров не превышала метра... Да, истребитель или зенитную ракету с большой боевой частью по этим параметрам выводить на перехват можно, но лишь на цели дозвуковые или сверхзвуковые. Если же надо уничтожить баллистическую ракету, летящую на больших высотах со скоростью пять-шесть «махов», то угловые измерения тут совершенно не годятся. Однако дальность с необходимой точностью замерять вполне возможно, потому что этот параметр флюктуирует слабо. И Кисунько предложил схему триангуляции: устанавливаются три локатора, работающие только как измерители дальности. Три таких замера в каждый данный момент определяют координаты цели. Конечно, для этого требовались, во-первых, локаторы, обнаруживающие такую

54

малоразмерную цель, как баллистическая ракета, на дальностях в сотни километров, то есть на линии радиогоризонта, и во-вторых — хорошая вычислительная среда, способная по нескольким засечкам положения цели пролонгировать ее баллистическую траекторию в точку встречи, куда наводится противоракета. Теоретические оценки показали, что такая система действительно позволяет обеспечить перехват в вычисленной точке встречи. И такая система— Р-1000 — строилась на полигоне у озера Балхаш, в городе Сары-Шагане, как экспериментальная. Полигон там и создавался под решение этой задачи.

Мы же в нашем НИИ-2 попробовали решить проблему перехвата баллистической цели путем самонаведения противоракеты. При этом была высказана по тем временам совершенно крамольная мысль, что боевой блок баллистической ракеты может маневрировать. Если такое допустить, то вся идея пролонгации баллистической траектории теряет смысл, то есть слежение придется вести непрерывно, что значительно усложняет попадание. Когда мы высказали это предположение, то Кисунько совершенно буквально затопал на нас ногами в гневе. Я думаю, он отлично понимал, что маневрирующий боевой блок МБР сделать можно, но при этом вся работа коллектива летит насмарку. Кисунько решил идти поэтапно: сначала научиться сбивать то, что есть, а потом уже усложнять задачу в зависимости от того, как будет прогрессировать в ракетной технике противник. Мы же с самого начала хотели убедиться в том, что самонаведение более прогрессивно, чем телеуправление. Кстати, сейчас американцы в своей системе ПРО создают самонаводящиеся противоракеты. Правда, они самонаводятся уже в безвоздушном пространстве, используя специальные пульсирующие двигатели, корректирующие полет. Но это — сегодня, в начале XXI века, а мы над этой «бредовой» идеей начали работать в конце 50-х годов прошлого столетия!

Вначале мы решили познакомиться с тем заделом, который уже был наработан у Кисунько. Нашли с ним контакт, он очень тепло нас принял, поддержал включение нашего коллектива в работу, которую

55

вел, хотя его все же раздражала идея возможности маневра баллистической ракеты. А вот идею самонаведения он поддерживал, ему было по душе, что есть коллектив, который параллельно с телеуправлением работает над режимом самонаведения противоракет. Поэтому мы были ознакомлены со всеми их достижениями, хотя сделать это удалось не сразу — несмотря на то, что мы все имели соответствующие допуски и разрешения на ознакомление с работами, идущими под «высоким» грифом, потребовались специальные решения о нашем сотрудничестве с группой Кисунько. В ней были очень квалифицированные люди: начальник теоретического отдела О. С. Голубев, с которым мы очень сдружились, С. И. Гриншпун, М. А. Минасян — они занимались баллистическими расчетами.

А единственной в стране такой машиной была тогда БЭСМ-1 (Большая электронно-счетная машина), которую создал академик С. А. Лебедев в Вычислительном центре Академии наук СССР. Подчеркиваю, она существовала в единственном экземпляре, и с большим трудом, благодаря горячему энтузиазму Ю. И. Топчеева, академик А. А. Дородницын выделил нам для работы на ней... один (!) час в неделю. Мы восприняли это как подарок судьбы — возможность считать на БЭСМ-1 целый час. Наши инженеры начали учиться программировать, работать на ней, и то, что считается сейчас весьма тривиальными процессами, с которыми может справиться любой студент, в то время выглядело как прорыв в неизвестность, чем мы очень гордились. Время для работы нам давали очень неудобное, глубокой ночью, некоторым специалистам приходилось добираться в Вычислительный центр через всю Москву, но мы и этому были несказанно рады.

В эти дни руководство института провело реорганизацию моего отдела. Все, кто был ориентирован на работу с ракетами «воздух — воздух», остались на этой тематике и перешли в отдел Ростислава

56

Долматовича Кузьминского, который занимался до этого аппаратной частью ракет, изучал привода, головку самонаведения как прибор и т. д.

И тут мы поняли, что тот инструмент, который мы используем при вычислениях — БЭСМ-1, служит нам слишком мало — час в неделю, а при таких темпах мы далеко не продвинемся. Поэтому появилась совершенно безумная идея — построить самим свою собственную вычислительную машину. Для этого я переманил к нам в отдел одного из ведущих специалистов, работавшего у Лебедева над созданием БЭСМ-1, Германа Тимофеевича Артамонова. Сыграл я на том, что просто сказал ему:

— Герман Тимофеевич, переходи на работу к нам.

— Зачем? — Хочу, чтобы ты построил новую вычислительную машину, она нам позарез нужна. Ты же видишь, на БЭСМ мы работаем слишком мало.

— Ты понимаешь, на что замахиваешься?!

Но какой же настоящий ученый или конструктор откажется от возможности попробовать свои силы в самостоятельной работе? И Артамонов согласился. Надо сказать, что коллектив Лебедева тоже был подключен в это время к решению проблем ПРО. И те машины, которые управляли системой Р-1000 Кисунько, тоже были созданы Лебедевым. По сути дела с них началось семейство знаменитых в будущем ЭВМ «Эльбрус», главного конструктора В. С. Бурцева, ученика Лебедева. Но начало им положили первые ЭВМ, которые создавались для нужд противоракетной обороны. Лебедев у себя в коллективе объявил конкурс двух разработок. Бурцев вел машину, которую позже назвали «Эльбрус», а В. А. Мельников — БЭСМ-6. Выиграл Бурцев.

Идеи, заложенные в основу «Эльбруса», в общем-то не были новыми. Они разрабатывались американской фирмой «Берроуз», и архитектура созданных ею вычислительных машин использовалась Бурцевым. Конечно, она была переработана, значительно дополнена, а в дальнейшем получила оригинальное решение... А другой ученик Лебедева — Владимир Андреевич Мельников — создал БЭСМ-6,

57

продолжение семейства БЭСМ-1, ламповых машин. Но «шестая» уже строилась на полупроводниках и по своим параметрам не уступала передовым западным разработкам. «Эльбрус», как победитель, продолжал использоваться в разработках ПРО, а БЭСМ-6 определили коммерческое назначение — она работала для других отраслей народного хозяйства.

На первый взгляд, эта затея выглядела непонятно и даже глупо — институт, плотно «нагруженный» собственными проблемами совсем в других областях, вдруг решил сам сделать себе сложнейший инструмент, которым, конечно же, должны заниматься специализированные организации. Но позже мы поняли, что такое решение было вполне оправдано. Дело даже не в том, что машина была построена и действительно считала. Ведь довольно скоро наступили времена, когда мы смогли купить БЭСМ-2, потом БЭСМ-4 и даже М-50, хотя все они выделялись по жестким разнарядкам Госплана. Но заслуга нашей скромной небольшой ВДМ-101 состояла в том, что при работе над ней родился коллектив, который мог эксплуатировать сложные ЭВМ. Были созданы группы математиков, которые стали понимать, как программировать задачи. Мы овладели определенной культурой, пониманием того, что есть современная вычислительная техника. В вузах эти дисциплины еще не изучались, книжек никаких мы не имели, и можно было только на практике познать совершенно новую для нас область науки и техники. Забегая вперед, скажу, что создание ВДМ-101, тот опыт, который мы при этом приобрели, дали возможность создать в институте очень мощный вычислительный центр. Мы все время обновляли потом вычислительную базу и были в числе тех НИИ, которые имели самый совершенный инструмент для расчетов сложных проектов.

Более того, приобретенная культура помогала нам позже: когда приезжали в институт эксперты из Госплана и изучали, как у нас поставлено дело, они «без звука» выписывали наряды на новые ма-

58

шины. Потому что в это время уже родилась мода на них, все писали заявки, хотели у себя иметь вычислительные центры, использовали всяческие каналы лоббирования, чтобы их получить, хотя не знали порой, как их и включить. У нас же эти машины работали вовсю, мы получали хорошую отдачу и легко осваивали каждое новое изделие.

Над этой проблематикой мы усиленно работали до 1959 года. Конечно, наши работы носили теоретический характер, мы не смогли довести их до практических результатов, потому что в то время сам уровень техники не позволял еще построить нужную головку самонаведения, создать на борту противоракеты вычислители, способные рассчитывать и пролонгировать точку встречи с целью и т. д. Однако эти теоретические работы как бы открывали глаза всем, кто по роду службы имел отношение к ПРО. А еще, помимо всего прочего, мы приобрели авторитет, как институт, который хорошо понимает, что же такое есть самонаведение.

Академик А. Н. Щукин, руководитель Научно-технического совета Военно-промышленной комиссии при Президиуме Совета Министров СССР так и говорил:

— КБ-1 — это институт телеуправления, а НИИ-2 — институт самонаведения...