Боевые части зенитных управляемых ракет

Боевые части зенитных управляемых ракет

Зенитные управляемые ракеты (3YP) по принципу действия боевой части (БЧ) разделяются на два основных класса:

ЗУР прямого попадания в цель;

ЗУР, поражающие цель на промахе.

К первому классу относятся легкие ракеты отечественных переносимых зенитных ракетных комплексов (ПЗРК) «Стрела-2» (9К32), «Стрела-2М» (9К32М), «Стрела-3» (9К34). Эти ракеты снабжены фугасно-кумулятивной боевой частью небольшой массы (1,17 кг), расположенной позади отсека управления. Подрыв осуществляется ударным взрывателем при попадании ракеты в самолет. В случае промаха подрыв боевой части обеспечивается самоликвидатором через 11-14 секунд полета.

ПЗРК следующего поколения «Игла-1» (9К310), «Игла» (9К38) относились уже ко второму классу, т.к. наряду с ударным взрывателем они имели и неконтактный взрыватель с индукционным датчиком (вихревым генератором), обеспечивающим подрыв боевой части при промахе ракеты. В этих ракетах впервые была введена трубка с взрывчатым веществом для передачи детонации от заряда боевой части к заряду взрывного генератора, обеспечивающего подрыв оставшегося заряда твердого топлива маршевого двигателя ракеты.

Боевые части ЗУР, поражающих цель на промахах, все без исключения являются осколочными. В современной трактовке под осколочными боевыми частями понимаются боеприпасы, поражающие цель высокоскоростным потоком большого числа однотипных инертных поражающих элементов (ПЭ), метаемых взрывом заряда бризантного ВВ, причем ПЭ могут представлять как осколки естественного дробления, так и заданного, а также готовые поражающие элементы (ГПЭ).

Таким образом, термин «осколочные» в широком смысле этого слова является устаревшим, а понятие «осколок» следует относить только к осколкам естественного дробления.

Осколочно-фугасные боевые части (ОФБЧ) отличаются от осколочных способностью до подрыва проникать в грунт или за другую преграду как в составе ракеты, так и вне ее. В строгом смысле слова термин ОФБЧ применим для ракет наземного действия, противокорабельных ракет и т.п.

Иногда, желая подчеркнуть тот факт, что на малых промахах возможно поражение зенитной цели воздушной ударной волной и продуктами детонации, термин «осколочно-фугасная» используется для БЧ зенитных управляемых ракет с неконтактным подрывом, что является методически не правильным.

В данном случае правильнее было бы употребить термин «осколочно-компрессионная БЧ», что соответствует английскому термину «High Explosive Blast Fragmentation Warhead».

Требует уточнения и термин «зенитная». Еще сравнительно недавно практически единственной целью ЗУР являлся самолет. В настоящее время положение кардинально изменилось. К целям войсковых ЗУР добавились тактические баллистические и крылатые ракеты, к целям корабельных ЗУР – противокорабельные крылатые ракеты, к целям ЗУР ПВО страны – межконтинентальные баллистические ракеты. Отдельной задачей, также возлагаемой на ЗУР, является борьба с беспилотными летательными аппаратами. В этом плане термин «зенитный» объединяет в себе два подкласса ЗУР – противосамолетные и противоракетные.

Первое боевое применение ЗУР относится к концу Второй мировой войны. В период массовых бомбардировок союзной авиацией военной кузницы Германии – Рейнско-Рурского района – немцы срочно разработали ЗУР «Рейнтохтер» (Дочь Рейна), «Рейнкинд» (Дитя Рейна), «Рейнботе» (Посланец Рейна) и других. Как правило, они не вышли за пределы опытного производства.

Первый массовый образец ЗУР «Найк-Геркулес» был принят на вооружение в США в 1958 году. Это была сверхтяжелая ракета со стартовой массой 4,8 т и с огромной массой БЧ 500 кг, впоследствии никем для ЗУР непревзойденной. Последующие модификации ЗУР США имели уже значительно меньшие массы и габариты.

В СССР интенсивные разработки ЗУР начались сразу же после окончания Великой Отечественной войны. Однако к началу первой крупной послевоенной войны в Корее (1950- 1953 гг.) отечественные ЗУР находились еще в состоянии разработки. Основная тяжесть борьбы с авиацией США и ее союзников (свыше 1600 самолетов) легла на плечи зенитной артиллерии и истребительной авиации. ВВС США совершили 104078 самолето-вылетов, сбросили около 700 тыс. тонн бомб и напалма, разрушив 8700 промышленных предприятий, 600 тыс. жилых домов, 600 школ и больниц.

Германская ЗУР «Рейнтохтер» конца Второй мировой войны

Пуск ракеты комплекса С-75 «Волга»

Комплекс С-125М

Наземное обслуживание комплекса С-125М

Со стратегическими «Суперкрепостями» В-29 и новейшими истребителями «Сейбр» F-86 вступили в смертельную схватку реактивные истребители МиГ-15 и МиГ-15бис. Эти самолеты были лучшими самолетами того периода, обладавшими необычайно мощным вооружением, состоящим из 37-мм пушки Н-37Д и 2-х 23-мм пушек НР-23. Масса пушки Н-37Д составляла 103 кг, масса выстрела – 1,3 кг, начальная скорость – 690 м/с, темп стрельбы – 400 выстр./мин.

Отметим попутно, что опыт успешного применения 37-мм пушек на реактивных истребителях (а ранее в период Веткой Отечественной войны и на винтомоторных самолетах Ил-2 и Як-9Т) убедительно опровергает бытующую до сих пор точку зрения о невозможности установки пушек калибром более 30 мм на современных самолетах.

По данным Генерального штаба СА летчики 64-го истребительного авиакорпуса произвели в ходе военных действий 64300 самолетовылетов, участвовали в 1872 воздушных боях и сбили 1106 самолетов войск ООН (в т.ч. 651 «Сейбр»). Еще 153 самолета противника (в т.ч. 40 «Сейбров») было сбито огнем зенитной артиллерии корпуса. В это же время китайская и северокорейская авиация произвела 22300 самолето-вылетов, участвовала в 366 воздушных боев и сбила 271 самолет, (в т.ч. 181 «Сейбр»).

В ходе северокорейской воздушной компании со всей очевидностью выявилась слабость основных огневых средств того времени – авиационной и зенитной артиллерии. Бомбардировщик В-29 выдерживал до 16 попаданий 23-мм осколочно-фугасных снарядов. Разрыв на самолете 37-мм снаряда выводил его из строя с вероятностью не более 0,3. Был зафиксирован случай двух прямых попаданий в самолет 57-мм осколочно-фугасных снарядов зенитной пушки С-60, после чего он смог вернуться на свою базу. Оказались недостаточно эффективными принятые на вооружение в 50-х годах ствольные зенитные комплексы КС-19 (100-мм орудие) и КС-30 (130-мм орудие), имеющие осколочные гранаты с дистанционными взрывателями. В целом подтвердилась правильность оценки расхода 88-мм снарядов, сделанная немцами в период массовых налетов союзной авиации на Германию – 8500 снарядов на самолет.

Положение коренным образом изменилось в период вьетнамской компании 1965-1972 гг. В бой вступила «Немезида восточного неба» – комплекс СА-75М «Двина» (головной разработчик НПО «Алмаз», генеральный конструктор П. Д. Грушин). Ракета открыла сезон 25 июля 1965 года, сбив за один день три самолета. С 1965 года по 1972 год в ДРВ было поставлено 953 комплекса и 7658 ракет. Вьетнамские зенитчики за короткое время превратились в первоклассных мастеров ПВО. Были быстро разработаны и широко применялись изощренные приемы радиоэлектронной борьбы, налажено тесное взаимодействие между расчетами ЗУР, зенитной артиллерией и истребительной авиацией. Используя сложный гористый рельеф западного и северного Вьетнама пилоты ДВР научились «выгонять» самолеты противника прямо на стартовые позиции ЗУР. С другой стороны плотные порядки 57-мм зенитных установок С-60 «выжимали» самолеты противника вверх в зону действия ЗУР.

Осколочная БЧ ЗУР цилиндрической формы с внутренней полостью

(патент №3853059 США)

Осколочная БЧ ЗУР «Хок» бочкообразной формы

Осколочно-фугасная боевая часть с готовыми осколками зенитной управляемой ракеты «Xок» (США): 1 – взрывчатое вещество; 2 – гнездо для установки предохранительно-исполнительного механизма; 3 – передаточный заряд; 4 – основной детонатор; 5 – крышка; 6 – фланец; 7 – внешняя обшивка; 8 – осколки; 9 – внутренняя обшивка; 10 – гнездо для стопорного штыря.

Пусковая установка ЗУР «Хок»

Американская авиация несла ужасающие потери – до 2% от числа самолето-вылетов. Для сравнения укажем, что при «ковровых» налетах американских бомбардировщиков на Германию в годы Второй мировой войны средний уровень потерь не превышал 0,9% от числа самолето-вылетов. Уровень потерь 2% считается неприемлемым даже в условиях тотальной войны.

В конгрессе США неоднократно ставился вопрос о прекращении компании. Действительно, общие потери авиации США от действия ЗУР, зенитной артиллерии и истребительной авиации ДВР к концу компании достигли 4000 летательных аппаратов. Победный аккорд зенитно-ракетных войск Вьетнама прозвучал в районе Ханоя, когда в период с 12 по 29 декабря 1972 года был уничтожен 31 стратегический бомбардировщик В-52.

Дальнейшее распространение трех знаменитых ЗРК «речной» серии СА-75 «Двина», С-75 «Волга» (ракета В-750) и С-125 «Печора» (ракета В-601) происходило на фоне средневосточных войн. 30 июня 1970 г. на землю рухнул первый «Фантом» – суперсамолет, о неуязвимости которого американцы и евреи трубили на весь мир, 18 июля – еще четыре, 3 августа – семь и т.д. Наиболее массовым, поставляемым в 35 стран мира, является комплекс «Печора». По признанию иностранных специалистов «Печора» относится к лучшим образцам вооружений ПВО в мире, и, как правило, упоминается сразу за С-300ПМУ. Считается, что после 30 лет эксплуатации это изделие не исчерпало свой ресурс и имеет перспективу остаться на вооружении многих стран мира вплоть до 2020-2030 гг.

Комплекс С-125 «Печора» имеет на вооружении двухступенчатую твердотопливную ракету В-601 со стартовой массой 980 кг. Боевая часть кругового действия 5Б18 массой 72 кг содержит 4500 готовых поражающих элементов массой 4,7-4,8 г.

По конфигурации осколочного поля 1* в настоящее время выделяют три основных класса ОБЧ:

ОБЧ с круговыми полями;

ОБЧ с осевыми полями;

ОБЧ с радиально-направленными полями.

ОБЧ с круговыми полями являются наиболее распространенными. Их главными преимуществами являются наиболее высокий коэффициент использования энергии ВВ, возможность расположения боевой части в любом месте снаряда и поражения цели при произвольной стороне промаха. Основным недостатком круговых ОБЧ, имеющих более или менее широкие поля, требуемые для уверенного накрытия цели, является низкая плотность осколочного поля (низкая плотность кинетической энергии осколков на единицу телесного угла поля).

По величине меридионального угла поля различают:

– узкие поля (<30°)

– широкие поля (> 90°)

Угол разлета определяется в основном формой оболочки и схемой инициирования. Для цилиндрических оболочек с удлинением 1,5…2,5 при точечном инициировании на торце и в центре заряда угол разлета 80% ГПЭ составляет соответственно 15° и 25°.

Малые углы разлета 5-10° (осколочные поля типа «режущий диск») реализуются с помощью оболочки с вогнутой образующей, двухточечного инициирования на торцах заряда, многоточечного синхронного инициирования по оси заряда, создающего расходящую детонационную волну, близкую к цилиндрической. Большие углы разлета обычно достигаются приданием осколочной боевой части (ОБЧ) бочкообразной или, в предельном случае, сферической формы.

В БЧ ракет и реактивных снарядов с большими стартовыми перегрузками как правило применяются оболочки заданного дробления, осуществляемого с помощью рифления, использования навитой рифленой ленты, нанесения охрупченной сетки, например, с помощью электронно-лучевой или лазерной обработки и т.п. для БЧ с относительно невысокими стартовыми перегрузками, в первую очередь БЧ ЗУР, широко применяется сборно-клееные оболочки с ГПЭ. ГПЭ в форме кубиков, цилиндров и др. изготовляются из стали или тяжелых сплавов на основе вольфрама с плотностью 16-18 г/см’.

1* – Подробно о направленных осколочных потоках см. «ТиВ» N№ 8, 9/2000 г.

Характеристики ЗРК США

Кассетная боевая часть ЗУР с осевым полем поражения

Схема ОБЧ ЗУР с формированием нескольких высокоплотных поясов («режущих дисков») ГПЭ (патент №3978796 США)

Схема ОБЧ ЗУР с формированием двух высокоплотных поясов («режущих дисков») ГПЭ (патент №3974771 США)

Схема ОБЧ ЗУР с формированием высокоплотного склоненного пояса ГПЭ (патент №3974771 США) и способ поражения цели (внизу)

Ведутся исследования по увеличению зажигательного действия ГПЭ путем добавки в них магния, циркония, бериллия. Снаряжение БЧР производится заливкой литьевыми сплавами тротила с гексогеном типа ТГ40, ТГ50, тротила с гексогеном и алюминиевой пудрой типа ТГА, ТГАФ и др. Применение более мощных ВВ, в первую очередь октогена (плотностью 1,9 г/смэ , скорость детонации 9100 м/с) ограничено их стоимостью.

Реализация направленного действия ОБЧ с круговым полем может быть осуществлена с помощью доворота оси ОБЧ, с помощью изме-

няемой осесимметричной схемы инициирования или за счет предварительного осесимметричного деформирования ОБЧ. В данном случае термин «направленное действие» применяется в значительной степени условно, поскольку поле разлета при всех указанных методах остается круговым (осесимметричным).

Отдельный класс ОБЧ с ГПЭ представляют стержневые боевые части ракет, предназначенные для действия по панелям летательных аппаратов. Основным элементом стержневой боевой части является набор стержней квадратного или круглого сечения, уложенных на поверхности заряда, как правило, под небольшим углом к его образующей. Стержни могут быть соединены (сварены)попеременно верхними или нижними концами либо не иметь связи друг с другом. При подрыве они разлетаются, образуя при связанных стержнях сплошное кольцо, а при не связанных – прерывистое с перекрытием. Преимущество стержневых ПЭ перед обычными компактными ГПЭ заключается в нанесении сплошного разреза обшивки и силового набора, приводящего к разрушению конструкции планера, т.е. поражению воздушной цели по классу «мгновенное разрушение цели в воздухе».

В конструкциях осколочно-стержневых боевых частей поверх набора стержней укладывается слой компактных готовых поражающих элементов. Боевая часть такой схемы применена в ЗУР 9М311, входящей в состав войскового зенитного ракетно-артиллерийского комплекса 2К22М «Тунгуска» и корабельного комплекса ЗМ87 «Каштан». Масса боевой части составляет 9 кг, длина стержней – около 600 мм, диаметр – 4-9 мм, диаметр стержневого кольца – около 5 м. Поверх стержней уложен слой ГПЭ 8 форме кубиков массой 2-3 г.

Стержневыми боевыми частями снабжены авиационные управляемые ракеты Р-27Р, Р- 27Т, Р-73. В зарубежной литературе стержневые БЧ обозначаются как HECR (High Explosive Continuos Rod).

Относительные массы круговых ОБЧ (отношение массы БЧ к стартовой массе ЗУР) обычно колеблется в пределах 0,075-0,1.

Основным недостатком круговых ОБЧ, имеющих более или менее широкие поля, требуемые для уверенного накрытия цели, является низкая плотность осколочного поля (низкая плотность кинетической энергии осколков на единицу телесного угла поля). Поэтому тенденция дальнейшего развития, по-видимому, будет заключаться в переходе к направленным осколочным полям, позволяющим достичь высокой концентрации энергии в осколочном потоке, при этом для ракет с осевым полем требуется высокая точность наведения на цель, а для ракете направленным радиальным полем – нацеливание потока в сторону цели.

Основными способами реализации радиально направленного потока (нацеливания в плоскости, нормальной к траектории снаряда) являются:

– многоточечное скользящее инициирование;

– взрывное деформирование ОБЧ перед подрывом;

– управление креном снаряда;

– поворот перед подрывом неосесимметричной ОБЧ вокруг продольной оси;

– раскрытие ОБЧ на плоскость.

Наибольшим быстродействием по времени нацеливания обладает многоточечное скользящее инициирование. В этой схеме детонаторы располагаются по окружности заряда. После получения информации о стороне промаха включается детонатор, расположенный по другую сторону от цели относительно оси снаряда. При этом увеличивается энергия потока, направляемая в сторону цели.

Авиационная ракета средней дальности Р-40Д-1 с задним расположением БЧ (1)

ОБЧ ЗУР радиально направленного действия (США)

Модернизированный комплекс «Печора-2»

Этот принцип нацеливания реализован в боевой части ЗУР 9М96Е и 9М96Е2 разработки КБ «Факел». Пусковая установка этой ЗУР включает три контейнера, каждый из которых содержит 4 ракеты. Масса одной ракеты 9В96Е составляет 333 кг, ракеты 9М98Е2 – 420кг. Масса осколочной БЧ в обоих ЗУР равна 24кг. Предусмотрены два режима подрыва: направленный в случае известной стороны промаха и изотропный с формированием кругового поля с помощью центрального детонатора в случае, когда сторона промаха неизвестна.

Достаточно большим быстродействием обладает БЧ с взрывным деформированием. Осколочная оболочка в данном случае выполняется из пластичной стали или резины с вмонтированными в нее ГПЭ. По образующим оболочки с зарядом пластического ВВ расположены детонирующие удлиненные заряды (ДУЗ) с демпферами. После получения информации о стороне промаха ДУЗ, расположенный на стороне цели, взрывается, деформируя БЧ, а затем производится ее подрыв детонатором с формированием направленного потока осколков. Боевая часть такого типа разрабатывалась германской фирмой «Дойче аэроспейс» под руководством известного специалиста доктора М. Хельда для замены круговой боевой части ЗУР «Патриот» (Пат. № 5544589 США). Необходимость этой замены выявилась в ходе войны в Заливе 1991 года. Выяснилось, что готовые поражающие элементы штатной круговой ОБЧ массой 7 г малоэффективны при перехвате иракских тактических ракет «Скад» и необходимо увеличение массы ГПЭ до 40г, что при сохранении заданной плотности потока может быть обеспечено только переходом к направленным полям.

В случае использования трех последних методов, являющихся чисто механическими, процесс нацеливания занимает значительное время и должен начинаться на большом расстоянии от цели, что увеличивает ошибку определения угловой ориентации цели относительно снаряда. Нацеливание путем доворота всей ракеты по крену применено в отечественном ЗРК С-ЗООВ, комплектуемом ЗУР 9М83 (для борьбы с самолетами и крылатыми ракетами) и 9М82 (для поражения головных частей). Ракеты снабжены ОБЧ одностороннего метания. За 0,5-2 секунды до точки встречи на борту ЗУР вырабатывается команда, по которой начинается доворот ракеты по крену для совпадения в момент подрыва боевой части ЗУР максимума плотности поля разлета осколков БЧ с направлением на цель. За 0,3 секунды до точки встречи включается неконтактное взрывательное устройство ЗУР, выдающее команду на подрыв БЧ. При большом промахе ЗУР обеспечивается самоликвидация БЧ.

По прогнозам специалистов до 2010- 2015 гг. ЗУР сохранит традиционную компоновку с передним расположением блока наведения, средним расположением боевой части и задним расположением двигательной установки (ДУ). Лейтмотивом этой компоновки является стремление существенно уменьшить общий экваториальный момент ракеты после

выгорания топлива и снизить требуемые нагрузки на органы управления. В тоже время не исключается развитие ракет с нетрадиционной компоновкой. Примером может служить рэкета средней дальности Р-40Д1 класса «воздух- воздух», предназначенная для вооружения истребителей – перехватчиков МиГ-25ПД, МиГ-31 (масса ракеты 472 кг, длина 5,87 м, масса БЧ 55 кг). Ракета имеет заднее расположение боевой части, а двигатель снабжен двумя боковыми соплами. Преимуществами заднего расположения БЧ являются обеспечение неразъемной кабельной связи между отсеком управления и двигательной установкой, улучшение накрытия цели осколочным потоком при высоких скоростях на встречных курсах и возможность использования сменных ОБЧ модульного типа.

Первое боевое крещение противоракетных ЗУР произошло во время войны 8 Персидском Заливе 1991 г. (операция «Буря в пустыне»), В ходе этой операции США применили ЗУР «Патриот» MIM-104 фирм Рейтейон для обороны городов и стратегических объектов Саудовской Аравии и Израиля от ударов иракских тактических баллистических ракет (ТБР). К началу боевых действий Ирак имел более 500 ТБР, 30 стационарных и около 36 подвижных пусковых установок баллистических ракет «Аль-Аббас» (дальность 900 км, КВО 1500 м, масса боевой части 250 кг) и «Аль-Хуссейн» (соответственно 660 км, 1000 м и 400 кг) являлись глубокими модификациями ракеты 8К14 (R-17) (по терминологии НАТО SS-1 «Скад»). Иракские вооруженные силы провели 83 пуска ТБР. По ним было выпущено около 150 ЗУР «Патриот», которые поразили 45 ТБР.

Шкала оценок эффективности действия ЗУР в мировой военной печати была весьма широкой – от выдающегося успеха до полного провала. Указывалось, в частности, что уничтожение тактических баллистических ракет достигалось в основном поражением легкоуязвимого корпуса ракеты, а не поражением головной части. Указывалось, что малая масса ГПЭ (6-7 г) не способна пробить термозащитный слой головной части и вызвать детонацию основного заряда взрывчатого вещества. Именно по итогам оборонительной ракетной операции в Заливе была твердо осознана необходимость перехода от круговых осколочных полей к направленным.

Михаил НИКОЛЬСКИЙ