От ракеты "Биссектор" до ракеты рвв-ае

ВАТОЛИН Валентин Владимирович — главный научный сотруд­ник ОАО ТосМКБ "Вым­пел" им. И.И. Торопова", профессор, доктор техн. наук.

БАРАНОВ Игорь Владимирович — главный специалист ОАО "ГосМКБ "Вымпел" им. И.И. Торопопа", кандидат техн. наук

СУДАРКИН Юрий Станиславович — главный специалист ОАО "ГосМКБ "Вымпел" им. И.И. Торопова"

На международных авиакосмических салонах немалый интерес у специалистов многих стран, в том числе США, Франции, Индии, Китая, вызвала ракета сред­ней дальности класса "воздух—воздух" с решетчатыми рулями под индексом РВВ-АЕ (рис. 1).

Решетчатые крылья (полипланы) начали применяться в авиации более 150 лет на­зад. Планер-триплан конструкции английского ученого Дж. Кейли совершил безмо­торный полет в 1849 г. Интерес к решетчатым конструкциям нарастал как в ряде западных стран (рис. 2), так и в России, где проблеме ре­шетчатых крыльев уделяли большое внимание Н.Е. Жуковский и С.А. Чаплыгин. Однако позднее, по мере увеличения скоростей полета, в мировой авиаци­онной науке и технике сосредоточились на изучении и применении монопланных крыльев. Интерес к полипланам, за исключением бипланов, упал.

В начале 1950-х гг. решетчатые конструкции вновь привлекли внимание. Развитие ракетной техники потребовало поиска новых аэродинамических систем, обладающих наилучшими несущими свойствами при малых габаритах и массе.

Научные исследования в области решетчатых крыльев привели к пониманию того, что основная особенность такого крыла как несущей конструкции, принципиально отличающая его от традиционных монопланных, заключается в рациональном пространст­венном распределении силовых элементов крыла, при котором плоскость наибольшей жесткости конструк­ции совпадает с плоскостью действия наибольших аэродинамических нагрузок. Это огромное преиму­щество не могло не привести к существенному выиг­рышу в весовой отдаче при заданной подъемной силе.

Типовая конструкция решетчатого крыла для ракет состоит из тонкостенных пересекающихся между со­бой планов, силовой рамы и кронштейна крепления крыла к ракете. Торцы планов и рамы со стороны вхо­да и выхода воздушного потока имеют заострения. Ре­шетчатые крылья обладают рядом преимуществ перед обычными, монопланными. В их числе:

– большая суммарная площадь и, как результат, по­вышение до трех раз подъемной силы;

– возможность складывания вдоль корпуса ракеты, что позволяет увеличить боекомплект и снизить аэродинамическое сопротивление самолета-носителя или космического аппарата на стартовом участке траекто­рии;

– малый шарнирный момент, приводящий к умень­шению мощности и массы энергоблока управления ракетой, что позволяет увеличить дальность полета или повысить массу боевого заряда;

– возможность повышения эффективности органов управления благодаря увеличению числа ячеек решетчатой поверхности в пределах заданных габаритных размеров;

– бессрывное обтекание планов решетчатых поверх­ностей до углов атаки ~40°, что особенно важно для обеспечения повышенной маневренности разрабаты­ваемых ракет.

В 1960-х гг., в период зарождения управляемых ра­кет класса "воздух—воздух", велись большие научно-исследовательские и опытно-конструкторские ра­боты, направленные на создание эффективных мало­габаритных ракет для самолетов.

В это время в США состояли на вооружении хоро­шие ракеты: Sidewinder ближнего боя и AMRAAM средней дальности.

Решением правительства нашей страны первона­чально все усилия были направлены на создание раке­ты ближнего воздушного боя, превосходящей по сво­им характеристикам американскую ракету. Решение этой проблемы в 1968 г. было поручено конструктор­скому бюро, возглавляемому главным конструктором А.В. Потопаловым. В КБ этой работой руководил ве­дущий конструктор Л.И. Рындин (1928—1995) — талантливый инженер с широким диапазоном передо­вых идей. Под его руководством совместно с ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского была разработана концеп­ция малогабаритной ракеты, которая получила назва­ние "Биссектор", с новыми техническими решениями: решетчатые крылья, биссекторная схема управления, двигатель на пастообразном топливе, электропривод (рис. 3).

После закрытия конструкторского бюро А. В. Потопалова все работы были переданы в КБ "Вымпел", куда перешел работать и Л.И. Рындин. В КБ "Вым­пел" была организована бригада, состоящая из спе­циалистов различного профиля, во главе с ведущим конструктором Л.И. Рындиным. По замыслу испол­нителей и руководителей разработки ракета должна была превосходить по своим тактико-техническим характеристикам как зарубежные, так и отечественные аналоги за счет использования в каждом ее элементе новейших достижений науки и техники. Благодаря творческому сотрудничеству специалистов КБ "Вым­пел" с создателями новой техники в специализирован­ных КБ, научных и учебных институтах, промышлен­ных предприятиях, военно-инженерных академиях и училищах были разработаны именно такие компонен­ты ракеты: тепловая головка самонаведения (ТГС), обеспечивающая четырехкратное повышение скоро­сти слежения координатора (использованная в даль­нейшем в ракете Р-73); лазерный неконтактный дат­чик цели; термоаккумуляторная электрическая бата­рея; двигатель на пастообразном топливе с размеще­нием внутри топлива инициаторов горения и с обеспе­чением гарантированной устойчивости топлива к пе­регрузкам; боевая часть; автопилот; решетчатые кры­лья и пусковые трубы для подвески ракет под самолетом-носителем.

Суть разработанной совместно с ЦАГИ и НИИАС биссекторной схемы управления заключалась в том, что, имея оперение различного размаха, ракета по сиг­налу ТГС ориентировалась биссекторной плоскостью на цель, что позволяло отказаться от использования автопилота и иметь боевую часть направленного дей­ствия.

В период проведения НИОКР была разработана конструкторская документация на ракеты в различной комплектации, изготовлены их опытные образцы для проведения лабораторных и стендовых испытаний и проведен 31 пуск ракет с земли и носителя.

Стартовая масса, кг ........................18

Диаметр корпуса, мм .......................76

Длина, мм ...............................2100

Масса боевой части, кг......................2,4

Боковая перегрузка ........................32

Диаметр пусковой трубы, мм .................120

Результаты натурных испытаний ракеты подтвер­дили возможность существенного увеличения на са­молете боекомплекта ракет, повышения боевой эф­фективности существующих самолетов без ухудшения их массовых и летных характеристик, обеспечения ог­невой обороны задней полусферы самолета.

Крайне трудоемкой работой при создании ракеты "Биссектор" была отработка технологии изготовле­ния решетчатых рулей. В процессе отработки опти­мальной конструкции и технологии решетчатых крыльев было изготовлено более 120 типов модель­ных и натурных образцов. Стабильность показателей каждой операции, связанной с изготовлением рамы и планов крыла, обеспечивалась благодаря механиза­ции всех технологических процессов, что гарантиро­вало сборку планов и рамы на основе их полной взаи­мозаменяемости.

Решетчатые крылья с необходимыми для ракеты высокими прочностью и жесткостью, с минимальным лобовым сопротивлением ранее не создавались. Потре­бовалась серьезная предварительная теоретическая и экспериментальная проработка целого ряда технологи­ческих и материаловедческих проблем. Было необхо­димо выбрать наиболее высокопрочные стали, исследовать процессы изготовления элементов конструкции и средств их сборки, найти марку припоя, способ пода­чи его к соединениям и оптимальные режим пайки и способ термической обработки изделия. В связи с боль­шим числом ячеек в крыле требовалось исследовать влияние галтелей припоя в перекрестьях и по перимет­ру сотового набора на прочностные и аэродинамические характеристики конструкций.

Примечательно, что с самого начала работ по соз­данию ракеты "Биссектор" для выбора оптимальных решений широко использовались ЭВМ, что было ха­рактерной особенностью деятельности руководителя комплексного научного направления по исследова­нию решетчатых крыльев профессора СМ. Белоцерковского и его соратников.

В силу ряда обстоятельств в 1981 г. работы по ракете "Биссектор" были прекращены.

Дальнейшая работа по ракетам ближнего воздуш­ного боя была продолжена в НПО "Молния". Под руководством главного конструктора НПО "Молния" М.Р. Бисновата была спроектирована ракета Р-73 с ТГС, соединяющая в себе качества ракет малой даль­ности и ближнего боя (рис. 4). Эта ракета была приня­та на вооружение в 1983 г.

Ракета Р-73 поражает воздушные цели в любое время суток при активном противодействии противника в диапазоне высот от 0,02 до 20 км как из задней полу­сферы, так и при встречнопересекающихся курсах. При работающем двигателе управление и стабилизация ракеты по основным каналам осуществляются совме­стно аэродинамическими и газодинамическими ор­ганами.

Для пуска ракеты с самолета-носителя использует­ся рельсовое пусковое устройство П-72.

Стартовая масса, кг..................105

Длина, мм.........................2900

Диаметр корпуса, мм.................170

Размах крыльев, мм..................510

Размах рулей, мм....................385

Масса боевой части, кг ...............8

Дальность пуска, км:

максимальная в передней полусфере ...............30

минимальная в задней полусфере...............0.3

Тип боевой части ...................Стержневая

Тип взрывательного устройства ...............Лазерный некон­тактный датчик цели

Двигательная установка...............Однорежимный РДТТ

Высота поражаемых целей, км..........0,02...20

Максимальная скорость поражаемых целей, км/ч........................2500

Перегрузка поражаемых целей ..........До 12

Вероятность поражения цели F-15 одной ракетой......................0,6.„0,8

На основе опыта разработки решетчатых рулей и электропривода, полученного при создании ракеты "Биссектор", руководителями МКБ "Вымпел" А.Л. Ляпиным, Г.А. Соколовским и В.А. Пустовойтовым было принято решение по облику ракеты Р-77 (РВВ-АЕ) (рис. 5).

В этой ракете средней дальности используется ак­тивная радиолокационная головка самонаведения (ГСН), не требующая подсвета цели радиолокацион­ной станцией (РЛС) носителя, т.е. реализуется прин­цип "пустил—забыл". Ракета оснащена лазерным взрывателем, облучающим цель и выдающим сигнал на подрыв боевой части на оптимальном расстоянии от цели. В состав аппаратуры ракеты входят миниа­тюрные БЦВМ, что позволяет быстро перестраивать параметры систем стабилизации полета и наведения и реагировать на изменяющиеся условия боевого при­менения.



Рис. 5. Ракета РВВ-АЕ

Ракета обеспечивает поражение целей на высотах от 20 до 25 000 м, дальность стрельбы в передней полусфере от 300 м до 80 км, может поражать цели, манев­рирующие с перегрузкой до 9. По массе она уступает своему зарубежному аналогу — ракете AMRAAM, а по дальности — превосходит. Стоимость ракеты РВВ-АЕ ниже стоимости AMRAAM.

Одним из важных конструктивных решений раке­ты РВВ-АЕ, обеспечивших ее высокие тактико-техни­ческие характеристики, является использование ре­шетчатых рулей в сочетании с плоскими крыльями ма­лого удлинения. Именно соседство аэродинамиче­ских поверхностей стало положительным отличием компоновки ракеты РВВ-АЕ от компоновки ракеты "Биссектор".

При создании ракеты РВВ-АЕ, так же как и при создании ракеты "Биссектор", больших трудозатрат потребовала разработка технологии изготовления ре­шетчатых рулей. Ввиду малых габаритов руля планы решетки должны быть очень тонкими (0,6...0,8 мм), чтобы не увеличивать лобовое сопротивление ракеты. Соединение планов производится путем пайки.

Подвеска ракеты РВВ-АЕ на самолет-носитель, обеспечение необходимым электропитанием в их совместном полете, тактический пуск и аварийный сброс ракеты осуществляются с помощью авиационного катапультного устройства АКУ-170Е.

Основные тактико-технические характеристики ракеты РВВ-АЕ

Стартовая масса, кг ..................175

Длина, мм .........................3600

Диаметр, мм........................200

Размах крыльев, мм ..................424

Размах рулей, мм ....................700

Транспортировочный габарит

(рули сложены), мм ..................300x300

Высота поражаемых целей, км ..........0,02...25

Максимальная скорость

поражаемых целей, м/с................1000

Число Маха самолета-носителя

при пуске ракеты ....................0,6...2,5

Минимальная дальность пуска, км ..........0,3

Максимальная дальность пуска

по истребителям, км..................до 50

Вероятность поражения цели типа

"истребитель" одной ракетой............0,6...0,7

Тип системы наведения ...............Инерциальная с радиокоррекцией и активным радио­локационным са­монаведением на конечном участке траектории полета

Тип взрывателыюго устройства..........Лазерный некон­тактный и контакт­ный датчики цели

Тип боевой части ....................Стержневая, мультикумулятивная

Масса боевой части, кг................22,5

Двигательная установка................Однорежимный РДТТ

Создание ракеты РВВ-АЕ обеспечило качествен­ный скачок в развитии отечественного вооружения. В 1994 г. ракета принята на вооружение тактической авиации и авиации ПВО. Она предназначена для вооружения самолетов типа МиГ-29, Су-27, МиГ-21-93 и др.