ЗЕНИТНЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ РАКЕТЫ ТРЕТЬЕГО РЕЙХА

ЗЕНИТНЫЕ УПРАВЛЯЕМЫЕ РАКЕТЫ ТРЕТЬЕГО РЕЙХА

Зенитные управляемые ракеты (ЗУР) находятся на стыке ракетной техники и радиоэлектроники и являются по общему признанию ракетчиков наиболее сложным классом ракетного оружия. В силу этого ни один зенитный ракетный комплекс (ЗРК) в годы войны не был доведен до боевого применения, хотя разработка и испытания таких систем велись в Англии, США, Германии и Японии.

Наиболее острую потребность в ракетном оружии класса "земля-воздух" испытывала Германия, подвергавшаяся массированным налетам стратегической авиации союзников. Поэтому здесь работы над зенитными ракетами велись наиболее интенсивно, и до стадии испытаний было доведено намного больше образцов, чем во всех остальных странах вместе взятых. Правда, ни один из этих образцов до конца войны не был достаточно отработан. Тем не менее, германские работы не пропали даром. Их результаты легли в основу послевоенных образцов, созданных в странах- победительницах. Для изучения немецкого зенитного ракетного оружия в советской зоне оккупации Германии в 1945 г. был создан специальный институт "Берлин". Теперь уже не является секретом, что ракеты "Вассерфаль", "Шметтерлинг" и "Тайфун" проходили испытания на полигоне Капустин Яр, а основные принципы системы наведения первого советского ЗРК "Беркут" (С25) были разработаны при участии немецких специалистов.

В Германии работы в области управляемого зенитного оружия начались довольно рано и базировались на высоком уровне развития германской науки и техники. Еще 1 сентября 1942 г. появился меморандум генерального инспектора ПВО генерала фон Аксхельма, поддержанный Герингом, который предусматривал следующие направления работ:

– создание дешевых неуправляемых ракет с двигателями на твердом топливе для заградительной стрельбы на путях следования целей;

– исследование и развитие более крупных управляемых ракет на твердом и жидком топливе. Создание ракет с визуальным слежением и управлением по радио, которые можно было бы создать в кратчайшее время;

– исследование и создание самонаводящихся ракет и неконтактных взрывателей.

Следует отметить, что этот меморандум вышел в свет и был разослан в разные фирмы и организации задолго до начала массированных бомбардировок германских городов. Различные предприятия и исследовательские организации начали создавать небольшие группы, отделы и КБ, которые работали над решением этих вопросов в инициативном порядке, без какого-либо финансирования со стороны государства. Координация работ в это время также отсутствовала.

Предприятия с большим напряжением работали над выполнением текущих военных программ, поэтому финансирование и снабжение этих групп и отделов осуществлялось по остаточному принципу. Следствием этого были малая скорость работ и отсутствие ощутимых успехов.

Однако, очень скоро, массированные бомбардировки стали реальностью и проектные работы резко активизировались. Прав был знаменитый немец Карл Маркс, который сказал, что потребность двигает науку вперед лучше, чем десяток университетов.

К весне 1943 г. ряд проектов ЗУР был уже хорошо проработан и можно было бы выбрать несколько наиболее перспективных образцов для дальнейшей разработки, однако принятие решения затянулось и было сделано комиссией Дорнбергера только к концу 1944 г. Это опоздание привело к тому, что ни один из образцов ЗУР не был применен в боевой обстановке. Кроме того, образовалось еще одно узкое место в развитии ЗУР – к лету 1944 г. исследовательский центр в Пенемюнде был буквально завален заявками на проведение испытаний прототипов различных систем управления и самих образцов ракет. С этими задачами центр быстро и качественно справиться не мог.

Данная статья представляет собой фрагмент полного обзора "Ракетное и управляемое оружие второй мировой войны", изданного авторами в Москве. Распространение этого издания занимается Московский клуб стендового моделизма (МКСМ).

WASSERFALL

ЗУР "Вассерфаль" (водопад) – являлся одним из проектов, одобренных комиссией Дорнбергера. На тот момент это была наиболее передовая по своей концепции зенитно-ракетная система в мире. Ракета разрабатывалась с 1941 г. в Пенемюнде конструкторским бюро под руководством Вернера фон Брауна, с которым 2 ноября 1942 г. министерство авиации заключило специальный контракт.

Фактически зенитная ракета "Вассерфаль" была побочной ветвью развития ракеты А-4. В ней прослеживаются ветви многих конструкторских решений, отработанных на Фау-2. Так, например, корпус "Вассерфаля" являлся уменьшенной примерно в два раза копией корпуса ракеты А-4, в качестве конструкционного материала так же широко применялась сталь.

Общая длина ракеты составляла 7800-7930 мм, максимальный диаметр корпуса – 885 мм, размах стабилизаторов по рулям – 2500 мм. Первые образцы имели трапециевидные крылья с малой стреловидностью по передней кромке, но из-за большого сопротивления на околозвуковых скоростях их заменили на крылья меньшей площади и большей стреловидности с острыми передней и задней кромками. Стабилизаторы и крылья иногда устанавливались в одной плоскости, а иногда со смещением в 45" друг относительно друга. Корпус, крыло и стабилизатор представляли собой конструкции со стальным силовым набором и работающей обшивкой из стальной жести толщиной 0,5- 0,8 мм, приваренной к нему точечной сваркой.

В носовой части располагалась аппаратура неконтактного взрывателя (который еще предстояло разработать) и взрыватель, срабатывающий по команде с земли.

Вообще, для зенитных ракет разрабатывалась целая гамма неконтактных взрывателей:

КАКАДУ – неконтактный радиовзрыватель, использующий эффект Допплера и срабатывающий в 15-25 метрах от цели. Его производила фирма Донауландиш Gmbh для ракеты Hs 293. Из- за большой конструктивной сложности их было произведено 3000 штук из 25000 заказанных.

МАРАБУ – неконтактный радиовзрыватель для зенитных ракет "Рейнтохтер", "Вассерфаль", Hs 117 и авиационной ракеты Hs 298 с дальностью реагирования 40 м. Он был создан фирмами Реймметалл-Борзиг и Сименс-Гальске AG, но не прошел испытаний и остался в стадии опытных разработок.

ПАПЛИТЦ – использовал инфракрасное излучение цели. Проходил лабораторную отработку.

ВАССЕРМАУС – активный фотоэлектрический взрыватель, разработанный специально для ракеты "Вассерфаль". Он состоял из проблескового источника света и фотоэлектрического приемника, реагирующего на интенсивность отраженного сигнала. При достижении его максимума БЧ взрывалась. Этот принцип был запатентован в Швеции еще в 1937 г., но первый работоспособный образец появился уже после войны – в 1946 г.

Один из этих взрывателей предполагалось установить на ЗУР "Вассерфаль".

Далее следует отсек боевой части (БЧ) весом 250 кг. Он содержал 145 кг взрывчатки, кроме того на ракете был заряд в 90 кг, который предназначался для самоликвидации ракеты на промахе. Проблема самоликвидации была решена успешно – обломки ракеты имели вес не более 0,9 кг, и только камера сгорания двигателя весила 68 кг.

Ниже расположен стальной баллон диаметром 800 мм, сваренный из двух штампованных полусфер и армированный стальной проволокой (по типу баллонов Фау-1). В баллоне находился сжатый до 200 ат азот (по другим данным, воздух). За ним следовал бак с горючим. Еще ниже расположен бак с окислителем. Через бак проходили главные лонжероны крыльев. Далее следовал приборный отсек с аппаратурой управления и исполнительными механизмами и, наконец, на специальной раме устанавливался жидкостной ракетный двигатель (ЖРД).

К хвостовому отсеку крепились четыре стабилизатора с развитыми воздушными рулями с аэродинамической компенсацией. Хорошо подобранная аэродинамическая компенсация позволяла снизить потребную мощность рулевых машинок и уменьшить их вес. Для управления ракетой на начальном участке траектории, пока скорость была мала и эффективность воздушных рулей невысока, служили графитовые газовые рули, которые вскоре после старта сбрасывались.

Стартовый вес ракеты составлял 3530 кг.

Силовая установка ЗУР "Вассерфаль"

Так как ракета была зенитной, то это накладывало на силовую установку определенные требования. ЗУР должна длительное время находиться в заправленном состоянии в готовности к немедленному пуску. В связи с этим жидкий кислород в качестве окислителя не годился, и был использован окислитель "сальбай" – 98… 100-процентная азотная кислота. Запас окислителя составлял 1500 кг. Горючее называлось "визоль" и представляло собой винилизобутиловый спирт. Топливо "визоль- сальбай" было самовоспламеняющимся, что позволило отказаться от системы зажигания. Вес горючего составлял 350- 450 кг.

Баки горючего и окислителя выполнялись из фосфатированной стали толщиной 6 мм. Для защиты от агрессивного воздействия компонентов топлива баки изнутри имели полимерное покрытие. Но несмотря на принятые меры, из- за коррозии топливной системы, время хранения заправленной ракеты не превышало нескольких суток.

Система подачи компонентов была вытеснительной и осуществлялась с помощью сжатого азота. Сжатый азот под давлением 200 ат хранился в сферическом баллоне и по трубопроводу поступал к мембранному клапану высокого давления. При подаче напряжения на электрозапал происходил взрыв пиропатрона и специальный поршень со штоком разрывал металлическую мембрану, после чего азот поступал к редуктору 5, в котором его давление снижалось до 15 ат. С этого момента двигатель готов к запуску. Практически одновременно напряжение подавалось на клапан низкого давления 6. Это был пироклапан поршневого типа, имевший два пиропатрона, один из которых работал на открытие, другой – на закрытие клапана. Наличие команды на закрытие было необходимо для остановки двигателя при перехвате цели на короткой дистанции.

Слева – один из первоначальных вариантов ЗУ PC "Вассерфаль"; справа – ее окончальный вариант.

Далее азот разрывал мембраны 7 и поступал в баки. Наличие мембран 7 и 17 необходимо для герметизации баков и предотвращения случайного смешивания компонентов. После наддува баков компоненты начинали поступать в трубопроводы. Топливо из баков забиралось с помощью специальных заборников 10 и 14, подвешенных на силь- фонных подвесках 9 и 13, обеспечивающих отклонение заборников при колебаниях уровня жидкости, вызванных маневрами ракеты. Данное конструктивное решение, на наш взгляд, небесспорно.

Под давлением азота топливо прорывало мембраны 17 (рассчитанные на 5 ат) и начинало поступать в двигатель. Для обеспечения плавного запуска в трубопроводах расположены дроссельные заслонки 18. При запуске двигателя они находятся в прикрытом состоянии. После прорыва мембран 17 горючее поступало в цилиндр сервопоршня 19, который под давлением горючего медленно перемещался, открывая заслонку 18. Тем самым обеспечивалось плавное нарастание подачи топлива и спокойный выход двигателя на режим. В последующий период работы двигателя заслонки оставались открытыми.

Горючее поступало в головку камеры сгорания непосредственно, а окислитель – пройдя рубашку охлаждения двигателя. Горючее и окислитель смешивались, самовоспламенялись и сгорали в камере сгорания 21. Давление в камере сгорания составляло 15 ат, при этом двигатель развивал тягу порядка 8000 кгс в течение 40-45 секунд.

Система управления ЗУР "Вассерфаль"

Первоначально предполагалось, что "Вассерфаль" будет наводиться получу радиолокационной станции (РЛС). При этом РЛС должна была сопровождать цель, а ЗУР, с помощью бортовой системы управления – удерживаться на оси луча вплоть до встречи с целью. Идея, безусловно, была прогрессивной, но такие системы в то время находились лишь на начальной стадии исследований. Поэтому была предложена радиокомандная система наведения с использованием двух РЛС. По этой схеме одна РЛС сопровождала цель, а вторая отслеживала ЗУР. При этом обе отметки (от цели и от ракеты) выводились на одну электронно-лучевую трубку. Оператор с помощью ручки управления на так называемом "кнюппеле" старался совместить на экране отметки от цели и ЗУР. Сигналы от "кнюппеля" поступали в счетно-решающее устройство фирмы Сименс, где вырабатывались необходимые команды, которые через передатчик по радиоканалу передавались на ракету.

Радиолокатор слежения за целью имел параболическую антенну диаметром 7,4 м, а радиолокатор сопровождения ракеты – параболическую антенну диаметром 3,0 м. Система работала в дециметровом диапазоне волн. Передатчик команд имел антенну, работавшую в диапазоне УКВ.

Компоновка ЗУ PC "Вассерфаль" и схема ее окраски

1.Неконтактный взрыватель 2.Заряд ВВ 3. Баллон с азотом 4.Пироклапан 5.Редукционный клапан 6.Пироклапан 7.Бак горючего 8.Гибкий элемент 9.3аборник горючего 10. Трубопровод наддува 11 .Трубопровод топлива 12. Крыло 13.Лонжерон 14. Вак окислителя 15.Гибкий элемент 16.3аборник окислителя 17.Аппаратура управления 18.Расширительный гофр 19.Радиоприемник 20.Гироскопы 21.Сервомотор 22.Тяга управления газового руля 23.Стабилизатор 24. Газовый руль 25. Воздушный руль 26. Камера сгорания ЖРД

На борту ракеты сигналы управления принимались, дешифровались, усиливались и передавались на рулевые машинки К-2 фирмы Сименс. Стабилизацию ракеты по крену и гашение колебаний по остальным осям производит бортовой автопилот. Такая система наведения обеспечивала всепогодность применения комплекса "Вассерфаль".

Основная часть бортовой аппаратуры управления располагалась в хвостовом отсеке и закрывалась съемными лючками. Это упрощало предстартовое обслуживание и исключало применение высоких стремянок (в отличие от Фау- 2, у которой аппаратура размещалась в носовой части ракеты).

Исполнительными органами системы управления служили четыре больших воздушных руля, расположенных на стабилизаторе, а на начальном этапе полета – четыре графитовых газовых руля, введенных в струю ЖРД. После набора необходимой скорости газовые рули сбрасывались, чтобы уменьшить потери тяги.

Разработка системы наведения с помощью двух РЛС затягивалась, поэтому основную ставку пришлось сделать на применение радиокомандной системы с оптическим слежением за целью и ракетой. Всепогодность при этом, конечно, терялась, однако такая система была более простой и надежной. Радиокомандная система управления отрабатывалась при запусках некоторых ракет А- 4.

Следует также сказать, что для ЗУР "Вассерфаль" разрабатывались две системы самонаведения на конечном участке траектории. Предполагалось использовать пассивное инфракрасное или полуактивное радиолокационное самонаведение. Эти работы не вышли из стадии предварительных исследований.

Испытания и производство ЗУР "Вассерфаль"

Ракета была представлена на испытания в феврале 1944 г. -на четыре месяца позже, чем планировалось. По одним источникам первый удачный пуск был выполнен 28 февраля 1944 г. с острова Грефсвальдер. При этом ракета на дозвуковой скорости достигла высоты 7 км. По другим данным, первый успешный старт был выполнен только 8 марта 1945 г. При этом третий экземпляр ракеты развил скорость 760 м/с и достиг высоты 18-20 км. Это превышало технические требования, заданные комиссией Дорнбергера: скорость 600 м/ с, потолок 10 км, горизонтальная дальность 32 км. На испытаниях ракета взлетала со стартового стола вертикально, а затем происходил ее разворот на цель. Одни источники говорят, что было выполнено 25 пусков, 15 из которых было признано удовлетворительными, по другим – было запущено 50 ракет, 12 из которых -успешно. Как бы то ни было, ракета была подготовлена к серийному производству и к концу 1945 г. могла бы быть принята на вооружение и применена в бою, но эти планы рухнули из-за окончания войны.

Основные технические данные ракеты "Вассерфаль" :

длина – 7 800-7 930 мм; максимальный диаметр корпуса – 885 мм; размах стабилизаторов – 2 500 мм; стартовый вес – 3 530 кг; вес заряда В В – 150 (100) кг; вес горючего – 350-450 кг; Вес окислителя – 1500 кг; максимальная скорость – 760 м/с; потолок – 18 000 м; горизонтальная дальность полета – 32,0 км

Ракету "Вассерфаль" можно смело назвать упущенным шансом германской науки и техники. Вот что пишет в своих мемуарах бывший министр вооружений Германии A.Шпеер:

"Я не только согласился с этим решением Гитлера (о массовом производстве Фау-2. – авт.), но и горячо поддержал его и тем самым совершил одну из своих самых серьезных ошибок за время деятельности на посту министра вооружений. Нам следовало бы бросить все силы и средства на производство ракеты класса "земля-воздух". Ведь если бы мы сосредоточили усилия талантливых специалистов и технического персонала руководимого Вернером фон Брауном научно-исследовательского центра в Пенемюнде на доработке этой, получившей кодовое название "Вассерфаль", зенитной ракеты, то уже в 1942 г. могли бы приступить к ее крупносерийному выпуску.

От самонаводящейся (так у Шпеера. – авт.) ракеты – длина восемь метров, вес боевого заряда около трехсот килограммов, потолок пятнадцать тысяч метров – не мог уйти практически ни один вражеский бомбардировщик. Запуск ее можно было производить как днем, так и ночью, невзирая на облачность, мороз или тучи. Я до сих пор убежден, что с помощью этих ракет и реактивных истребителей уже весной 1944 г. можно было надежно оградить наши промышленные объекты от воздушных налетов. Осенью 1944 г. окончательно выяснилось, что наш самый дорогостоящий проект Фау-2 оказался одновременно и самым бессмысленным".

История ракеты "Вассерфаль" не окончилась с завершением войны.

В США после изучения ЗУР "Вассерфаль" фирма Дженерал Электрик создала на ее основе экспериментальную ракету "Гермес" А-1. В качестве топливных компонентов использовались жидкий кислород и спирт. Система управления также была оригинальной разработки. Геометрические размеры были такими же, как и у "Вассерфаль, а вот двигатель развивал меньшую тягу – порядка 4500 кгс. "Гермес" был экспериментальной конструкцией и вопрос об его принятии на вооружение не ставился.

Советские специалисты также изучали и испытывали ракету "Вассерфаль". У нас она получила обозначение Р-101. Обратимся к воспоминаниям доктора технических наук В.В.Казанского, в то время сотрудника НИИ- 88:

"… Впервые были применены высококипящие компоненты топлива – азотная кислота и нефтепроизводное горючее "тонка" (разновидность нашего керосина) (так у Казанского – авт.). Топливо подавалось в камеру сгорания двигателя не турбонасосным агрегатом, а с помощью воздушного аккумулятора давления (ВАД); чтобы иметь на борту ракеты воздух давлением 350 ат, немцы изготовили путем штамповки и сварки из двух половин стальной шар диаметром около 800 мм, … с навивкой на него стальной проволоки (обратите внимание, рабочий газ – воздух и давление больше, чем указывается в других источниках – авт.). Таким образом, предполагалось, что полностью заправленные компонентами ракеты с накаченными до 350 ат аккумуляторами давления могут находиться на пусковых столах в постоянной боевой готовности в течение длительного времени.

Я уже говорил, что ни полного комплекта чертежей, ни узлов и деталей от этой ракеты обнаружить нашим группам не удалось (в Пенемюнде – авт.). Поэтому все, что сейчас является очевидным, тогда приходилось лишь додумывать. Особенно это касалось системы управления этой ракетой.

Следует сказать, что первые пуски ракет, как это часто бывает, прошли довольно успешно – система подачи топлива и двигатель ракеты хорошо запускались, двигатель отрабатывал полный импульс, работала система стабилизации (сначала – на газовых рулях, потом, после их сброса, – на аэродинамических). Однако система управления имела определенные недостатки, и нам не удалось добиться полностью адекватной реакции ракеты на положение ручки "кнюппеля", хотя на первых порах много было оптимистов, особенно из числа "управленцев", которые убеждали нас в "разумном" поведении ракеты.

Необходимо отметить, что наиболее существенная (по сравнению с немецкой ракетой) модернизация ее была осуществлена И.Н.Садовским и А.М.Исаевым (модернизированная ракета получила обозначение Р-102 – авт.). И.Н.Садовский со своим коллективом сумел разработать конструкцию порохового аккумулятора давления (ПАД), существенного меньшего веса, технологичнее и безопаснее, чем стальная "бомба" с воздухом высокого давления у немцев. Одновременно А.М.Исаев создал для ракеты более мощный двигатель (9ТН) с лучшими удельными показателями, чем у Н.Л.Уманского. Тем самым был получен существенный выигрыш и в весе и в тяговооруженности – как раз то, чего немецкой ракете не хватало. И на стендовых испытаниях и при запуске первых модернизированных ракет это чувствовалось – она очень резво уходила со старта. Однако вскоре другие "системщики" стали потихоньку "съедать" полученное преимущество, и дело дошло до того, что последняя пускавшаяся ракета еле-еле оторвалась от стола, потом за счет малой скорости подъема ее снесло в сторону и в результате она упала метрах в 300 позади старта, так и не поднявшись на необходимую высоту. Этим пуском была подведена черта под испытаниями этой нужной для нашей страны ракеты".

Из приведенного отрывка видно, что в СССР ракеты Р-101 и Р-102 так и не пошли дальше экспериментальных образцов, хотя и находились в опытном производстве. Эти работы не остались без внимания западных спецслужб и, возможно, ввели их в заблуждение. Так, в 50-е годы в ряде зарубежных источников, например, в книге Э. Бургесса "Управляемое реактивное оружие", указывалось, что знаменитое кольцо ПВО вокруг Москвы вооружено ракетами "Вассерфаль".

Нs 117 SСHMETTERLING

Ракета "Шметтерлинг"(бабочка) была еще одним образцом, одобренным комиссией Дорнбергера. Она была отработана, по-видимому, даже лучше чем "Вассерфаль" и также передавалась в серийное производство, но финал у обеих ракет был одинаков.

Авиационная фирма Хеншель начала поисковые работы в области зенитных ракет еще в 1941 г. под руководством профессора Вагнера. Параллельно фирма работала над созданием управляемых крылатых бомб Hs 293. Опыт этих работ оказал большое влияние на проектирование ЗУР "Шметтерлинг". Некоторые конструкторские решения были прямо использованы в ЗУР. Разработка ракеты "Шметтерлинг" резко ускорилась в 1943 г., тогда же определился ее окончательный облик.

Ракета представляла собой небольшой самолет-среднеплан со стреловидным крылом. Длина фюзеляжа 4300 мм, диаметр – 335 мм, размах крыла – 2000 мм. Стартовый вес ЗУР составлял 450 кг. Было создано несколько образцов, но все они имели сходную конструкцию. Фюзеляж имел цилиндрическую форму и членился на три части. В асимметричной носовой части, полумонококовой конструкции, помещались", на левой стороне – боевая часть и неконтактный взрыватель, а на правой стороне – бортовой генератор с приводом от крыльчатки. Позади боевой части размещался приемник системы управления. Конструкция носовой части была клепаной из алюминиевых сплавов.

ЗУРС "Шметтерлинг"

Вес боевой части первоначально составлял 22,7 кг и она должна была комплектоваться одним из неконтактных взрывателей типа "Марабу", "Мейс", "Фокс", а в перспективе – "Какаду". Окончательный выбор так сделан и не был. В дальнейшем, когда стало ясно, что система управления не сможет обеспечить достаточного сближения с целью, вес БЧ был увеличен до 40 кг.

Средняя часть фюзеляжа представляла собой полумонокок из стальной жести, в котором размещались баллон с воздухом, сжатым до 200 ат для вытеснительной подачи топлива. Далее следовал бак с окислителем – азотной кислотой, запас которой составлял 55- 60 кг. Ниже проходил главный лонжерон крыла, представлявший собой отрезок отрезок стальной трубы (подобная конструкция имелась на Hs 293>. После него располагался бак с горючим, в качестве которого использовались "Тонка 250" (смесь 50 % ксилидина и 50 % триэтиламина) весом 14,0 кг или 11,5 кг керосина. Позади баков размещалась топливная аппаратура, которая регулировала тягу двигателя для поддержания заданной скорости полета. Хвостовая часть была выполнена из листовой легированной стали. В ней, на специальной раме, крепилась камера сгорания с соплом. Камера сгорания имела регенеративное охлаждение, которое осуществлялось окислителем. В кормовой части хвостового отсека располагался литой силовой шпангоут, на котором крепились стабилизаторы, кили, сопло двигателя и трассер.

Крыло имело размах 2000 мм и состояло из каркаса, отлитого из легкого сплава, и клепаной дюралевой обшивки. Оно крепилось на трубчатом стальном лонжероне, проходящем через фюзеляж. На задних кромках крыла размещались интерцепторы длиной по 330 мм, заменяющие элероны. Они колебались около нейтрального положения и с помощью соленоидов могли задерживаться в одной из верхних точек, в результате чего на крыле появлялся управляющий аэродинамический момент. Аналогичные интерцепторы располагались на стабилизаторе и килях.

Силовая установка ЗУР " Шметтерлинг"

В качестве силовой установки ЗУР "Шметтерлинг" применялся один из двух типов двигателей. Наиболее распространенным был ЖРД типа BMW 109-558 с самовоспламеняющейся комбинацией топлива: азотная кислота + "Тонка 250". В момент старта двигатель в течение 22-25 секунд развивал тягу 370-380 кгс, а затем, в крейсерском режиме, в течение 90 секунд тяга регулировалась в районе 60 кгс так, чтобы поддерживалась скорость ракеты порядка 210 м/с. Подача топлива регулировалась специальной арматурой, связанной с измерителем скорости.

Реже применялся двигатель Вальтер HWK 109-729. В качестве топлива использовалась комбинация "азотная кислота + керосин". Подача топлива из баков производилась вытеснительной системой. Так как топливо было несамовоспламеняющимся, то при пуске двигателя использовалось специальное пусковое горючее -фурфуроловый спирт, который самовоспламеняется при смешивании с азотной кислотой. Пусковое горючее помещалось между разрывными мембранами в магистрали горючего и вытеснялось затем керосином. Изменение тяги достигалось применением двух рядов форсунок в головке камеры сгорания. Один ряд работал все время на полном расходе, в то время как расход через второй ряд мог изменяться в любых пределах посредством открывания и закрывания отверстий с помощью сервомотора, управляемого регулятором скорости, поддерживавшим скорость ракеты на уровне 210 м/с. Давление для этого регулирующего прибора бралось из магистрали горючего.

При старте в течение 10 секунд двигатель развивал тягу 375 кгс, а затем в течение 70 секунд – 60 кгс. Давление в камере сгорания поддерживалось на уровне 20,5 ат. Для розжига двигателя в камеру впрыскивался фурфуроловый спирт, поджигавшийся специальной запальной трубкой. Давление в камере сгорания при пуске возрастало до 27,3 ат.

Были предложения использовать в качестве маршевого твердотопливный двигатель (РДТТ) WASAG 109-512, но оно было отклонено в связи со сложностью регулирования тяги.

Так как тяга двигателя была меньше веса ЗУР, то для старта использовались два стартовых ускорителя Шмиддинг 109-553. Они располагались сверху и снизу фюзеляжа, и имели сопла, отклоненные на 30°. от продольной оси, чтобы факел пламени не повредил кили. Каждый РДТТ имел длину 2390 мм, диаметр 167,5 мм и вес 85 кг. Они снаряжались по 40 кг дигликолевого пороха. В течение 4 секунд двигатели развивали тягу 2 х 1750 кгс, после чего сбрасывались. При старте сначала запускался двигатель под фюзеляжем, а верхний – уже во время движения по направляющим.

Система управления ЗУР " Шметтерлинг"

В начале проектирования ракеты ее предполагалось оснастить инфракрасной головкой самонаведения, но когда стало ясно, что такая аппаратура будет создана еще нескоро, решили остановиться на радиокомандной системе. Можно было использовать управление по проводам (подобно крылатой бомбе Hs 293В), но в связи с предполагаемым ростом дальности стрельбы и необходимостью обеспечить высокую маневренность ЗУР остановились на радиокомандной системе с оптическим наблюдением за ракетой. Радиокоманды принимались приемником, дешифровывались, усиливались и поступали на исполнительные механизмы – соленоиды. Соленоиды задерживали колеблющиеся интерцепторы в одной из мертвых точек, что создавало управляющий момент на планере. В целом система была хорошо отработанной, надежной и легкой.

Испытания и производство ЗУР "Шметтерлинг"

Первое испытание было проведено в мае 1944 г., когда "Шметтерлинг" была сброшена с самолета с целью определения аэродинамических характеристик и показателей устойчивости и управляемости. Затем было проведено 28 запусков ракеты с двигателем BMW 109-558. При этом скорость ракеты в момент сброса ускорителей составляла 304,5 м/ с , а затем снижалась до 210 – 270 м/с. Досягаемость по высоте составляла 10500 м, а горизонтальная дальность – до 32 км. С увеличенным боевым зарядом (40 кг), ракета Hs 117Н достигала высоты 4,8 км и дальности 12 км. Всего было проведено 59 пусков, из них 29 признано успешными.

Так как конструкция ракеты была проста, то испытания и доработки выполнялись быстро, вследствие чего на начало 1945 г. она оказалась самой отработанной ЗУР из всех предложенных и была принята к серийному производству. До конца 1945 г. предполагалось сформировать 70 батарей ЗУР "Шметтерлинг", а всего планировалось иметь 600 батарей для охраны западных границ Рейха. Однако постоянные бомбардировки заводов, сложности в изготовлении некоторых узлов и агрегатов тормозили развертывание производства. К тому же возникли проблемы при сборке ускорителей. Времени на устранение всех сложностей и на обучение персонала не осталось. Рейх рухнул и война закончилась. В боевой обстановке ракету "Шметтерлинг" применить не успели.

После войны ракеты Hs 117 (под обозначением Р-105) испытывались в СССР на полигоне Капустин Яр. Обратимся снова к воспоминаниям В.В.Казанского:

"Не могу не поделиться воспоминаниями и впечатлениями от первых пусков крылатой управляемой ракеты "Шметтерлинг". Они также проводились в районе стартовой площадки ракеты "Вассерфаль", в перерывах между ее пусками. "Шметтерлинг" разрабатывалась для низколетящих целей и обладала чрезвычайной маневренностью. Так вот, при первых пусках все были поражены этим ее качеством, ее действительно порхающим (бабочка) полетом, крутыми виражами на высоте 300-350 метров. И поначалу относили это за счет действия системы управления и искусства нашего оператора. И даже военные поддались этому чувству. Летала она долго – минуты 3-4 (! – К.К.), уходила в сторону, затем возвращалась, делала несколько восьмерок, причем все это сопровождалось ревом ее ракетного двигателя, потом снова уходила в степь, пока не кончался запас топлива. Однако вскоре наблюдавшие специалисты стали отмечать некоторые расхождения между движениями ручки управления у оператора и маневрами ракеты, а когда на четвертом или пятом пуске она заложила совершенно фантастическую петлю и умчалась в сторону технической позиции, где любители острых ощущений чуть не поломали себе шеи (поскольку в нарушение инструкции вылезли на крышу сборочного ангара), испытания решили прервать до особых распоряжений."

ЕNZIАN

Работа над этой ракетой началась в 1943 г. в Аугсбурге под руководством доктора Вирстера. Из-за бомбардировок его КБ было переведено в Сонтхофен, а затем на заводы Мессершмитта в Обе- раммергау. Это и повлияло на выбор аэродинамической схемы ЗУР "Энциан" (другое обозначение FR – Flakrakete – зенитная ракета) – она была аналогична схеме ракетного истребителя Me 163. Размеры ракеты, по сравнению с самолетом, уменьшились – длина фюзеляжа 3500 мм, диаметр – 915 мм, размах крыла – 4000 мм (данные для "Энциан" Е-1). Ракета имела схему "бесхвостка" со стреловидным крылом, имеющим геометрическую и аэродинамическую крутку. На задней кромке крыла располагались элевоны для управления по крену и тангажу. От законцовок крыла к хвостовой части была натянута проволочная антенна системы управления. На хвостовой части фюзеляжа размещались два киля, расположенных под углом 90" к плоскости крыла. Кили имели стреловидную переднюю кромку и прямую заднюю.

Фюзеляж изготавливался из штампованных деталей из малоуглеродистой стали, сваренных и склепанных между собой, а крылья и кили имели цельно- деревянную конструкцию, состоящую из соснового каркаса из реек и обшивки из буковой фанеры в несколько слоев. Для ракеты "Энциан" Е-4 предполагалось изготовлять каркас в виде двух половин из древесины, покрытой пластиком; после монтажа внутреннего оборудования половинки склеивались. Считалось, что такая конструкция будет достаточно прочной и жесткой, чтобы отвечать всем требованиям, но на практике она никогда не была испытана.

Силовая установка ЗУР "Энциан"

Разрабатывалось много вариантов силовой установки (но ни один из них не был доведен до конца). Общим для всех было применение стартовых ускорителей Шмиддинг 109-553. Каждый ускоритель имел длину 2390 мм, диаметр 167 мм и стартовый вес 85 кг. Они снаряжались 40 кг дигликолевого пороха и в течение 4 с развивали тягу 1750 кгс. После выгорания топлива ускорители сбрасывались. Всего на снаряд устанавливалось четыре стартовых ускорителя. Образец для массового производства предполагалось оснастить специально спроектированными ускорителями с ЖРД, имеющими большую тягу и большее время работы.

Следует сказать, что в полете испытывался только "Энциан" Е-1 с маршевым ЖРД Вальтер HWK 109-739. Такой же двигатель предполагалось установить на ЗУР "Энциан" Е-2 и Е-3. В этом двигателе подача компонентов была турбонасосной. Окислителем служил так называемый "Т-штоф" – 80…83-процентная перекись водорода, а горючим – "Ц-штоф" – смесь 57 % метанола, 30 % гидразингидрата и 13 % воды.

"Энциан" Е-4 и Е-5 предполагалось оснастить двухкамерным ЖРД Конрад VfK 613-А01 с вытеснительной подачей компонентов, в качестве которых использовались "визоль" (485 кг) и "саль- бай" (115 кг). Для подачи применялся воздух, который хранился в специальном баллоне под давлением 200 ат. Прежде чем поступить в баки, он проходил редуктор, где давление снижалось до 27 ат, а рабочее давление в камере сгорания составляло 20 ат. Двигатель развивал тягу порядка 2000 кгс, которая в течение первых 70 секунд работы падала до 1000 кгс. Кроме того ЗУР "Энциан" Е-5 могла быть снаряжена двухкамерным улучшенным ЖРД Конрада, работавшим на азотной кислоте (322 кг) и бензине (231 кг). В нем использовалась искровая система зажигания, и в момент старта тяга составляла 2500 кгс с последующим падением до 1500 кгс в течение 56 секунд. Подача компонентов осуществлялась воздухом, сжатым до 200 ат, а в камере сгорания в момент старта создавалось давление 34 ат, которое впоследствии падало до 18 ат.

Схема ЗУ PC "Энциан" Е-1

ЗУР "Энциан" Е-1 должна была иметь стартовый вес 1970 кг и нести при этом боевую часть весом 500 кг (!) – это рекорд для ЗУР того времени. БЧ предполагалось оборудовать одним из неконтактных взрывателей типа "Фокс", "Кугельблитц", "Паплиц" или "Краних".

Для запуска снаряда использовалась пусковая установка с направляющей в виде фермы длиной около 10 м, смонтированной на лафете 88-миллиметрового зенитного орудия.

Всего разрабатывалось и было построено несколько типов ЗУР "Энциан":

FR-1 (июнь 1943 г.) – первая прорисовка снаряда, имела две плоскости крыла и, перпендикулярно ему, два киля;

FR-2 (август 1943 г.) – подобен FR- 1, но нижняя килевая плоскость удалена, управление элевонами и рулем направления;

FR-3 (сентябрь 1943 г.) – улучшенный вариант FR-1, с закругленными законцовками крыла и килей, управление только элевонами. Фюзеляж цилиндрической формы;

FR-За (сентябрь 1943 г.) – имел веретенообразный фюзеляж, размах крыла 3,36 м;

FR-ЗЬ (октябрь 1943 г.) – подобен FR- За, но размах крыла увеличен до 3,71 м;

FR-4 (октябрь 1943 г.) – подобен FR- 3, но к рулям добавлены два дополнительных крыла, в дополнение к несущим плоскостям;

FR-5 (ноябрь 1944 г.) – подобен FR- 3 и имел цилиндрический фюзеляж. К силовой установке добавлены стартовые ускорители Вальтер HWK R-1-203;

FR-6 (октябрь 1943 г.) – модификация FR-ЗЬ под установку ракетного двигателя Вальтер HWK 109-739;

"Энциан" Е-1 (февраль 1944 г.) – подобен FR-5, с различными улучшениями в разных местах, хвое товые плоскости увеличены. Выпущено 60 ракет, 38 испытано в полете, из них 16-е работающей системой управления;

"Энциан" Е-2 (март 1944 г.) – подобен FR-6, цельнодеревянная конструкция, кубические баки для жидкого топлива, крепления для трассеров на законцовках крыла. Нереализован;

"Энциан" Е-ЗА (июнь 1944 г.) – подобен Е-2, но с круглыми баками и без трассеров. Нереализован;

"Энциан" Е-ЗВ (январь 1945 г.) – подобен Е-ЗА, но с двухкамерным ЖРД Конрада VfK 613-А01 с вытеснитель- ной подачей топлива. Не был построен;

"Энциан" Е-4 (февраль 1945 г.) – вариант серийной ЗУР, разработанной на основе Е-ЗВ, увеличен фюзеляж и размах крыла. Длина 9,65 м, размах 10 м, диаметр фюзеляжа 2,2 м. С улучшенным ЖРД Конрада должен был достичь скорости 220 м/с, потолка 13,4 км и дальности 40 км;

"Энциан" Е-5 (февраль 1945 г.) – улучшенный тип FR-4, с полетной скоростью 500-670 м/с. Имел веретенообразный фюзеляж и четыре стреловидных плоскости крыла, установленных под углом 90" друг к другу. Хвостовое оперение отсутствовало. Двигатель – улучшенный ЖРД Конрада, вес БЧ уменьшен до 225 кг. Не построен, обнаружены только чертежи и расчеты; "Энциан" Е-6 (февраль 1945 г.) – управление по проводам, предполагалось использовать в качестве противотанковой ракеты, для постановки дымовых завес и решения некоторых задач на флоте. Нереализован.

Система управления ЗУР "Энциан"

Для управления ракетой использовалась схема с наведением по методу совмещения. Местоположение цели первоначально определялось с помощью РЛС, и на основании полученных данных на цель наводилась оптическая труба сопровождения. Оператор следил за целью с помощью этой трубы, а ее движения автоматически повторяла вторая оптическая труба, которая использовалась оператором, управлявшим ракетой. Таким образом, последний наблюдал неподвижное изображение цели, и его задача заключалась в удержании ракеты на одной линии с целью путем передвижения небольшой рукоятки управления на "кнюппеле". "Кнюппель" вырабатывал сигналы управления, которые после обработки в счетно-решающем устройстве передавались на передатчик команд. От него команды в виде радиосигналов шли на ракету. Сближение с целью шло до тех пор, пока не сработает неконтактный взрыватель. В случае промаха ракету можно было подорвать по команде с земли. В перспективе, на конечном участке траектории, предполагалось использовать инфракрасное самонаведение. Предполагалось также (в случае успешного хода работ) разработать систему наведения по радиолучу с инфракрасным самонаведением на конечном участке, но все это осталось только на бумаге.

Всего в воздух было запущено от 24 до 38 ракет "Энциан", из них 16 имели систему управления. Успешные запуски составили 30-35 процентов. После войны выяснилось, что испытания проходили недостаточно аккуратно, ряд характеристик были определены весьма приближенно. Это повлияло на позицию Министерства авиации, которое требовало от фирмы, прежде всего, выпуска ракетного истребителя Me 163. Но все же 17 января 1945 г. было принято решение о продолжении работ, которые велись вплоть до марта, когда стало ясно, что ракету довести не удастся. В целом ракета "Энциан" оказалась самой "сырой" из всех летавших немецких ЗУР.

RHEINTOCHTER

Фирма Рейнметалл-Борзиг, специализировавшаяся на твердотопливных ракетах, накопила богатый опыт в их разработке и производстве. Кроме того, у нее был опыт в создании многоступенчатых ракет. Все это пригодилось при разработке ЗУР "Рейнтохтер" (дочь Рейна), которая началась в 1942 г. по весьма прогрессивной концепции:

1. ЗУР должна быть твердотопливной, что обеспечивало постоянную готовность к старту и исключало контакты с ядовитыми и едкими компонентами жидкого топлива.

2. Ракета должна быть двухступенчатой, с последовательным расположением ступеней.

3. Управляющие поверхности располагались впереди снаряда - то есть применена аэродинамическая схема "утка".

ЗУР Rheintochler R-1 представляла собой двухступенчатую ракету общей длиной 5740 мм, максимальным диаметром 535 мм и размахом крыла 2650 мм. Взлетный вес составлял 1748 кг, из них вторая ступень – 1000 кг.

Первая ступень представляла собой стартовый твердотопливный ускоритель. Конструктивно он представлял собой сварной корпус из стального листа толщиной 12 мм, закрытого сферическими днищами. Внутри камеры сгорания размещались 19 шашек из дигликолевого пороха общим весом 240-245 кг. В нижнюю крышку устанавливались семь сопел, причем центральное сопло было сменным (в комплект ракеты входило несколько сопел с разными критическими сечениями, которые соответствовали разным температурам наружного воздуха). Время работы двигателя первой ступени было порядка 0,6 с, при этом давление в камере сгорания составляло 155 ат, а тяга -38 000 кгс. В момент отделения ускорителя скорость ЗУР составляла 300 м/с. Стальной корпус первой ступени был скреплен 18 болтами со специальным кольцом из магниевого сплава, которое, в свою очередь, было соединено со второй ступенью посредством четырех пироболтов. К камере сгорания первой ступени были приварены уголки, к которым крепились четыре стабилизатора. Стабилизаторы для жесткости соединялись между собой стальными раскосами. Иногда к стабилизаторам крепились две прямоугольные панели, которые увеличивали площадь оперения.

Двигатель второй ступени находился в области ее центра масс и представлял собой стальной корпус с наружным диаметром 510 мм. Корпус закрывался выпуклыми днищами толщиной 31,7 мм. Боковая стенка в районе расположения топливного заряда имела толщину 3,175 мм. В нижнее днище камеры сгорания было ввинчено шесть сопел, установленных наклонно, чтобы факел пламени не повредил хвостовой отсек ракеты. В камере сгорания размещалось 220 кг дигликолевого пороха, который горел в течение 10 с и создавал тягу 4100 кгс.

ЗУPC "Рейнтохтер" R-I

Варианты ЗУ PC "Рейнтохтер" К-1, ее компоновка и схема окраски

1.Руль 2.Рулевые машинки 3.Аппаратура управления 4.Рулевая машинка элеронов 5-Тяга управления элероном 6. Маршевый РДТТ второй ступени 7.Сопло двигателя второй ступени 8.Боевая часть 9.Стартовый ускоритель 10.Элерон 11.Антенна системы управления

К камере сгорания на 24 болтах крепился хвостовой отсек с кожухом, частично охватывавшим двигатель. Материал хвостового отсека – отливка из алюминиевого сплава. В задней части хвостового отсека, на стальных кронштейнах, размещалась боевая часть весом 150 кг, содержащая 22,6 кг ВВ и 3000 осколочно-зажигательных элементов. Подрыв БЧ осуществлялся от неконтактного акустического взрывателя "Краних", расположенного в носу ракеты. В кожухе хвостового отсека были прорезаны пазы для вывода сопел, а также крепились кронштейны для установки шести крыльев.

Конструкция крыльев представляла собой сердечник из многослойной клееной древесины и алюминиевой обшивки, которая закрывала заднюю часть профиля крыла и крепилась к нему с помощью заклепок, выполненных впотай. Одна пара крыльев несла трассеры для визуального слежения за ракетой, другая – антенны системы управления, а третья – элероны для стабилизации ракеты по крену. Форма крыла в плане у различных образцов была разной (см. схемы ЗУРС на рисунках).

Носовой отсек ракеты был сделан из дюраля и крепился 18 болтами к двигателю. В нем располагалась аппаратура управления: гироскопы, радиоприемник, аккумуляторы и блокинг-генератор высокого напряжения для анодов ламп приемо-передатчика. Над приборным отсеком крепились рулевые машинки, а в самом носу – неконтактный взрыватель "Краних". В передней части отсека располагались четыре руля, которые могли отклоняться на 10 гр. и обеспечивали управление по курсу и тангажу. Передний отсек имел съемные лючки для доступа к аппаратуре управления.

В целом компоновка ракеты получилась довольно громоздкой, хотя расположение боевой части в хвосте , а двигателя в районе центра масс обеспечивало незначительное изменение центровки ракеты в процессе выгорания топлива.

Эти крупные ЗУР должны были наводится посредством системы "Рейнланд". Она состояла из двух следящих радиолокаторов (один для цели, другой для ЗУР) и блока управления, включавшего в себя счетно-решающее устройство фирмы Сименс и датчик команд – "кнюппель". Счетно-решающее устройство вело обработку сигналов, поступающих от обеих РЛС , а оператор осуществлял наводку путем перемещения рукоятки на "кнюппеле". Выработанные команды передавались с помощью передатчика на ЗУР на волне с частотой 120 МГц. Командный приемник на ракете усиливал сигналы и передавал их через согласующее устройство на сервомоторы, которые приводили в движение рули. Стабилизация по крену осуществлялась с помощью бортовых гироскопов. Кроме того, предусматривался бортовой передатчик, который посылал сигналы на РЛС и облегчал слежение за ракетой. Была также предусмотрена команда на подрыв БЧ в случае промаха.

В случае применения противником помех, слежение за ракетой осуществлялось визуально, с помощью оптической трубы, спаренной с антенной РЛС. Принятая система наведения вполне могла обеспечить удержание ЗУР на линии визирования оператор-цель, но у нее были существенные недостатки:

– на конечном участке полета ЗУР потребные перегрузки были очень большими;

– в условиях сверхзвукового полета точность наведения была малой.

Компоновка ЗУ PC Рейнтохтер R-3P

1.Руль 2.Рулевые машинки 3.Аппаратура радиоуправления 4.Рулевая машинки элеронов 5.Передняя опора ускорителя Ь.Стартовый ускоритель 7.Воздушный тормоз ускорителя 8.Боевая часть 9.Элерон 10.Трассер 11.Крыло 12.Маршевый твердотопливный двигатель 13.Сопло маршевого двигателя

Исходя из этих соображений немцы начали разрабатывать систему самонаведения и неконтактные взрыватели.