Ракета К-5 (РС-1У, «изделие ШМ»)

Ракета К-5 (РС-1У, «изделие ШМ»)

В истории военной техники известно немало примеров того, как на вооружение принимались явно несовершенные образцы оружия, обладавшие наряду с множеством очевидных недостатков единственным достоинством, определявшим их судьбу, – принципиальной новизной, позволявшей справиться с задачами, не решаемыми другими, более отработанными средствами.

Оставляла желать лучшего и первая принятая на вооружение советской истребительной авиации система управляемого ракетного оружия. Несмотря на явные недостатки, она была запущена в массовое серийное производство на пяти заводах и в модернизированных вариантах состояла на вооружении до 1980-х гг. В результате ко времени завершения разработки более совершенных образцов в нашей стране сформировалась отлаженная кооперация предприятий-производителей управляемых ракет, а истребительная авиация накопила богатый опыт эксплуатации и применения ракетного оружия.

Работы по созданию системы ракетного вооружения истребителей-перехватчиков, в дальнейшем получившей обозначение К-5, начались в КБ-1 Третьего Главного управления при Совете Министров СССР в 1951 г. Официально тема была задана правительственным постановлением от 1 апреля 1952 г. В отличие от разрабатывавшейся в те же годы для Ту-4 системы вооружения Г-300, К-5 изначально задумывалась как достаточно миниатюрное для тех лет управляемое оружие, пригодное для размещения на фактически единственном реактивном истребителе тех лет МиГ-15, позднее смененном в производстве весьма близким по характеристикам и техническому облику МиГ-17. Более того, на этом небольшом самолете предусматривалось размещение четырех пусковых установок с ракетами, что, по замыслу разработчиков, должно было обеспечивать достаточно высокую вероятность поражения цели.

В КБ-1 разработкой системы занималось руководимое Андреем Александровичем Колосовым ОКБ-41, тему вел коллектив во главе с Э.В. Ненартовичем и К Н. Патрухиным. Важную роль в этой работе сыграл коллектив головной организации по авиационной радиолокации НИИ-17, возглавляемый Виктором Васильевичем Тихомировым, которую привлекли к данной теме из-за ожидавшейся задержки с разработкой самолетной станции ШМ в КБ-1.

В 1952 г. на вооружение истребителей МиГ-15 и МиГ-17 приняли бортовой радиолокационный прицел «Изумруд». Накопленный НИИ-17 технический задел позволил в считанные месяцы после решения ряда принципиальных вопросов перейти к испытаниям на МиГ-17 опытных образцов РЛС «Изумруд-2», которая в дальнейшем стала частью системы вооружения К-5. РЛС семейства «Изумруд», в различных модификациях устанавливавшиеся на всепогодных вариантах МиГ-17, МиГ-19 и на первых серийных Як-25, выполнили по непривычной для нашего времени схеме с двумя антенными блоками. По центру воздухозаборника самолета под оживальным обтекателем размещалась тарельчатая антенна канала слежения за целью. В «губовидном» обтекателе над воздухозаборником в плоскости, параллельной крыльям истребителя, вращался блок из двух противоположно направленных параболическихантенн канала обнаружения, отдаленно напоминавших спаренные антенны наземных РЛС П-20, П-30иП-35.

Изображение на индикаторе РЛС представляло воздушную обстановку в координатах «азимут-дальность». Риски над отметкой цели указывали на расположение цели выше перехватчика, под ней – на цель, летящую с принижением.

Разработка ракеты класса «воздух- воздух» для новой системы вооружения началась в отделе 32 КБ-1, где ее возглавил известный авиаконструктор Д.Л. Томашевич. Ракета получила обозначение ШМ Так же именовалась и предназначенная специально для нее самолетная станция. По преданию, этот индекс расшифровывался как «Ш-малая», видимо, в отличие от разрабатывавшейся этим же коллективом «LU-большой» – зенитной управляемой ракеты ШБ («изделие 32»).

В основу построения системы управления полетом ракеты был положен принцип наведения на цель по лучу самолетной РЛС наведения. Станция наведения перехватчика «Изумруд-2» в процессе работы создавала с помощью кодированных импульсов систему координат управления ракетой. Аппаратура радиоуправления ракетой представляла собой два идентичных независимых канала, которые обеспечивали выработку необходимых сигналов управления движением ракеты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Настолько малогабаритная аппаратура управления разрабатывалась впервые. Вначале предусматривалось применение пальчиковых ламп, затем перешли на лампы типа «желудь». От объемного монтажа перешли к печатным схемам. На ракете использовались пневматические рулевые машинки. При этом обратная связь по сигналу управления осуществлялась двумя двухстепенными гироскопами и потенциометрическими линейками. Автопилота не было, а о возможности использования шарнирного момента от аэродинамических сил для осуществления обратной связи по сигналу управления еще даже не догадывались.

В процессе атаки летчик осуществлял управление самолетом таким образом, чтобы отметка от цели оказалась в центре экрана индикатора бортовой РЛС. Далее он переводил радиолокатор в режим автоматического сопровождения и при достижении разрешенной дальности производил пуск. До момента попадания в цель требовалось удерживать отметку от цели в пределах экрана РЛС. В процессе наведения аппаратура ракеты осуществляла прием сигнала РЛС «Изумруд-2», работающей в режиме конического сканирования. При отходе ракеты от равносигнальной зоны амплитуда сигнала менялась в соответствии с величиной отклонения. Осуществляемое самолетной РЛС модулирование сигнала обеспечивало определение направления отклонения от равносигнальной зоны (вверх-вниз, вправо-влево). Вырабатываемый приемной радиоаппаратурой сигнал рассогласования поступал на элементы автопилота, обеспечивая возвращение ракеты в равносигнальную зону. Для стабилизации по крену задействовался трехстепенной гироскоп. При отклонении по крену корпус ракеты как бы проворачивался относительно гироскопа и соединенные с ним элементами кинематики элероны, установленные на каждой консоли крыла, отклонялись для возвращения ракеты в исходное положение.

Для ракеты ШМ использовали аэродинамическая схему «утка» с крестообразно расположенными крыльями и рулями. Особую роль в подобном выборе сыграло то, что при относительно небольших размерах рулей обеспечивалась необходимая маневренность ракеты и ее аэродинамическая устойчивость при различных режимах полета.

Крылья ракеты имели форму, близкую к треугольной. В начале 1950-х гг. они характеризовались как «ромбовидные»: передняя кромка имела положительную стреловидность 60°, задняя – отрицательную 12°. Предложенная группой аэродинамиков ЦАГИ во главе с П.П. Красильщиковым, эта форма крыльев малого удлинения (Я=1.5) нашла широкое применение на советских ракетах тех лет. Напротив, попытки использования ромбовидных крыльев на пилотируемых самолетах (Як-100, цыбинский РСР) не увенчались успехом из-за недостаточных несущих свойств на малых скоростях.

Конструктивно корпус ракеты состоял из пяти отсеков, которые стыковались с помощью резьбовых соединений, шпилек и винтов. Основными материалами конструкции стали широко применявшиеся в промышленности алюминиевые и магниевые сплавы. Лишь двигатель ракеты изготавливался из стали.

Ракета РС-1У («изделие ШМ»)

В носовой части размещался радиолокационный неконтактный взрыватель (НВ) АР-10 с характерной кольцевой антенной, а за ним – осколочно-фугасная боевая часть. Далее находился отсек управления. Диаметрально противоположные рули устанавливались на общих осях. Для упрощения пространственной развязки осей расположенные в перпендикулярных плоскостях пары рулей сдвинули друг относительно друга вдоль длины ракеты. Интересной особенностью ШМ стали рулевые машинки, связанные с рулевыми поверхностями (рулями и элеронами) своим подвижным корпусом, в то время как их штоки были зафиксированы на корпусе ракеты. Для задействования машинок каналов тангажа и курса воздух и электрические сигналы подавались во второй отсек по трубопроводу и кабелям, проложенным в установленном в низу корпуса ракеты гаргроте.

Третий отсек представлял собой твердотопливный ракетный двигатель с двумя соплами. Между соплами двигателя в четвертом отсеке находилась электрическая батарея. Пятый отсек служил для размещения аппаратуры радиоуправления и завершался штыревой приемной антенной. На законцовках крыльев устанавливались трассеры.

Особого внимания конструкторов потребовал двигатель. Конечно, он был твердотопливным, другие для этой цели просто не подходили. А вот место для двигателя на этой ракете пришлось поискать. На большинстве ракет того времени двигатель устанавливался в хвостовой части, что выглядело наиболее логичным. Ничто не мешало движению газовой струи, и в то же время сама струя раскаленных газов не касалась элементов ракеты. На ракете ШМ это правило пришлось нарушить сразу по двум причинам. Во-первых, в хвостовой части ракеты требовалось разместить антенну приемника команд от станции наведения. Во-вторых, положение центра масс ракеты не должно было значительно изменяться в процессе выгорания топлива. В противном случае возможностей системы управления могло не хватить для выполнения противоречивых требований по стабилизации ракеты в начале полета и обеспечению необходимой маневренности по завершении работы двигателя на участке подхода к цели. Примирить эти требования удалось за счет установки двигателя в средней части ракеты. Тяга в этом случае создавалась двумя относительно небольшими соплами, располагавшимися на боковой поверхности ракеты. Такое конструктивное исполнение позволило решить еще одну проблему – беспрепятственное прохождение радиолуча через шлейф раскаленных газов к антенне ракеты.

Оригинальностью отличался и радиовзрыватель АР-10, предназначенный для подачи сигнала на подрыв боевой части ракеты при ее пролете на удалении до 10 м от цели. При проходе ракеты мимо цели на большем расстоянии через определенное время после старта осуществлялась ее самоликвидация. Для обеспечения работы радиовзрывателя в носовой части ШМ установили специальный миниатюрный турбогенератор, работавший за счет набегающего потока воздуха. Запуск турбогенератора происходил в момент схода ракеты с направляющей: при помощи закрепленного на ней троса срывалось защитное устройство и открывался вход и выход для воздушного потока.

Высокие темпы создания первых образцов управляемого ракетного оружия для самолетов иногда приводили к неожиданным результатам. Так, 18 июля 1952г, в самый разгар работ по проектированию ШМ, приказом МАП был утвержден план, в соответствии с которым горьковскому филиалу ОКБ-155 Микояна поручалось уже к концу лета переоборудовать три истребителя-перехватчика МиГ-17П в ракетоносцы СП-6. Истребители подготовили к испытаниям в срок, но ракет для них не было еще целый год. Кроме трех машин горьковского завода два ракетоносца выпустили на заводе №153 в Новосибирске.

Первые образцы ШМ, предназначавшиеся для бросковых испытаний (обозначались Б-89), изготавливались опытным производством КБ-1 и на подмосковном заводе при НИИ-88, в Подлипках. Только в начале лета 1953 г. провели их первые пуски. К этому времени осуществили и статические испытания ШМ. Варианты ШМ для летных испытаний (Б-140) должны были появиться к концу лета. К этому времени для съемок процессов испытаний сформировали специальную группу самолетов-фотографов Ил-28, поскольку имевшиеся тогда наземные средства для этой цели не годились.

Истребитель-перехватчик МиГ-19ПМ с ракетами К-5М.

Первый автономный пуск ШМ с МиГ-17П (СП-6) состоялся 8 октября 1953 г. в Астраханской области. Ракета, сойдя с направляющей, совершила относительно прямолинейный полет. Первый успех открыл дорогу целой серии пусков: с интервалами в три-четыре дня их было проведено еще четыре. Эти пуски с МиГ-17 осуществляли летчики-испытатели Константин Коккинаки и Виктор Завадский.

С «активом» в пять автономных пусков работа по ШМ перешла из КБ-1 в ведение возглавляемого П.Д. Грушиным ОКБ-2. Прежний руководитель темы ШМ Д.Л. Томашевич возглавил в ОКБ-2 бригаду проектов, но вскоре перешел на преподавательскую работу в МАИ.

В течение 1954 г. продолжались испытательные пуски ракеты, сопровождавшиеся доработками аппаратуры и двигательной установки. К концу 1954 г. число пусков ШМ достигло тридцати, ряд из них был проведен в замкнутом контуре управления. С августа 1954 г. предприняли несколько попыток стрельбы ШМ по первой советской специально разработанной беспилотной мишени «изделие 201», будущей Ла-17. Однако она обладала эффективной поверхностью рассеяния, намного меньшей, чем у МиГ-15. Захват на сопровождение РЛС перехватчика происходил на дальности до 2,5 км. В результате пуск ракет производился на удалении менее 800 м от мишени, что было явно недостаточно. Методы искусственного увеличения эффективной поверхности рассеяния, например за счет установки на мишень линз Линеберга, еще не были внедрены в практику испытаний.

В феврале 1955 г. состоялся ряд пусков для исследования точности срабатывания радиовзрывателя. Ракета стартовала под небольшим углом к горизонту, и по высоте срабатывания радиовзрывателя от отраженного от земли сигнала оценивалась точность его работы.

Пуски ШМ по самолетам-мишеням начались в марте 1955 г. Первый успех пришел в праздник советских женщин. Всем более или менее свободным работникам испытательного центра довелось стать свидетелями удивительного зрелища первого ракетного перехвата. Как на параде прошли в строю самолет-мишень Ту-4 и «фотограф» Ил-28, в двух километрах от них – МиГ-17 с ракетами и еще немного дальше два МиГ-15, которым предстояло добить мишень из пушек в случае неудачной или частично успешной ракетной атаки. Однако ШМ не промахнулась – с самолета-фотографа зафиксировали почти прямое попадание!

К началу 1956 г. – моменту завершения государственных испытаний – количество пусков ШМ превысило семьдесят. Результаты летных испытаний ракеты отвечали предъявлявшимся требованиям, которые, к сожалению, соответствовали уровню развития бомбардировочной авиации четырех-пятилетней давности.

Рассчитывать на успех при реальном перехвате отстреливающихся и маневрирующих реактивных бомбардировщиков было крайне трудно. Однако руководство ПВО оценивало эту работу весьма прагматично – как первый более или менее удачный шаг в деле создания ракет для истребителей-перехватчиков. К тому же. чересчур длительный процесс вооружения ракетами истребителей-перехватчиков, начатый выдачей ОКБ-293 задания на разработку СНАРС-250 еще весной 1948 г., в случае отказа от К-5 грозил затянуться еще на несколько лет. А время, как всегда, поджимало.

Опытный самолет CM-12ПМ с ракетами К-5М (РС-2У).

Истребитель-перехватчик МиГ-19ПМ с ракетами К-5М (РС-2У).

После принятия на вооружение в 1956 г система получила наименование С-1-У, самолет – МиГ-17ПФУ, а сама ракета – РС-1У (реактивный снаряд первый управляемый). Четыре ракеты РС-1У («изделие М») размещались на пусковых установках АПУ-3 с замками-держателями 369-LU.

В соответствии с декабрьским правительственным постановлением 1954 г. 40 ракетоносцев МиГ-17ПФУ (СП-15) выпустили в 1956 г. на заводе №21 в Горьком. В 1956 г. провели войсковые испытания, завершив их с положительными результатами.

МиГ-17, по сути, представлял собой -исправленное и дополненное издание» знаменитого МиГ-15, вполне соответствуя своему первоначальному наименованию МиГ -15бис-45 (т.е. вариант МиГ -15 со стреловидностью крыла, увеличенной с 35 до 45°). Тем не менее именно этот самолет, не слишком примечательный как летательный аппарат, в трех своих модификациях стал революционным новшеством в развитии систем вооружения нашей авиации как первый серийный всепогодный перехватчик (МиГ-17П, МиГ-17ПФ) и первый истребитель-ракетоносец (МиГ-17ПФУ) советских ВВС. К сожалению, возможности РЛС и управляемых ракет были крайне ограничены. Ракеты с наведением по лучу могли применяться только по неманеврирующим целям и быстро теряли эффективность с увеличением дальности.

Еще одним носителем новой системы вооружения стал двухдвигательный перехватчик Як-25. Технический проект оснащения его новыми ракетами, подготовленный осенью 1954 г., включал в себя замену штатной РЛС «Сокол» на «Изумруд-2», установку пилонов подвески ракет между двигателями и фюзеляжем, снятие пушечного вооружения и установку дополнительного оборудования. Доработанный перехватчик получил обозначение Як-25К, а весь комплекс перехвата – Як-25К-5. Однако количество этих перехватчиков было крайне мало: упоминается лишь одна группа ракетоносцев Як-25, базировавшаяся на восточном побережье Каспийского моря, у Красноводска.

Серийное производство ракет класса «воздух-воздух» сначала было освоено на заводе №455 в подмосковном Калининграде. Этот поселок незаметно переходил в город Калининград у станции Подлипки, более известный как месторасположение ОКБ-1 (ныне головное предприятие РКК «Энергия»), в 1950- 1960-е гг. возглавлявшееся легендарным главным конструктором С.П. Королевым. По иронии судьбы заводом №455 руководил Ю.Н. Королев, со временем получивший не очень приятное прозвище «Королев маленький». Так или иначе, в последние годы Калининград переименовали в город Королев, разумеется, без каких-либо инициалов.

В 1956- 1957 гг. было выпущено около трех тысяч К-5. В дальнейшем на нескольких заводах ежегодно производилось многократно большее число ракет в модернизированных вариантах К-5М и К-5МС.

Как уже отмечалось, первая отечественная система управляемого ракетного вооружения истребителей была далека от совершенства. Максимальная дальность пуска ракет с МиГ-17 в хвост атакуемой мишени (диапазон дальности стрельбы ШМ) составляла 2-3 км, но старт ракет производился только после захвата цели на автосопровождение самолетной РЛС РП-1-У, номинально осуществляемого на дальности до 3,5-4 км, а на практике гарантированного лишь при сближении с целью на 2 км. В течение всего времени наведения ракеты летчик должен был удерживать цель в центре индикатора РЛС. Это исключало какие-либо маневры, ограничивало сектор атаки узким конусом от хвоста цели, не позволяло атаковать цель, идущую с превышением по отношению к перехватчику. Кроме того, противник мог очень эффективно использовать маневр для срыва сопровождения РЛС и, тем самым, наведения ракет.

К тому же, для компенсации дополнительной нагрузки с перехватчиков сняли пушечное вооружение, так что в случае неудачной ракетной атаки у летчика оставался лишь один доступный путь для выполнения боевой задачи – пойти на таран.

Комплекс К-51 стал основой вооружения истребителя-перехватчика Су-9.

В 1956 г. основной носитель РС-1У МиГ-17 уже не был последним словом истребительной авиации. После выпуска небольшой серии в четыре десятка МиГ – 17ПФУ авиапромышленность в том же году приступила к выпуску первых семи сверхзвуковых ракетоносцев МиГ-19ПМ (СМ-7А, «тип 60») на заводе в Горьком.

Работы по оснащению МиГ-19 ракетами начали еще в 1954 г. Для того чтобы подобные ракеты могли стать достойным оружием, требовалось увеличить высоту их применения по крайней мере до 15 км, а дальность стрельбы до 4-5 км. Причем сделать это следовало, не внося существенных изменений в аппаратуру ракеты, сохранив основные конструктивные элементы. А резервов у ШМ оставалось не так много, поскольку принятый способ наведения на цель по лучу РЛС вызывал целый ряд принципиальных ограничений. Но если ШМ еще могла рассматриваться как первый опыт введения управляемых ракет в состав вооружения истребителей-перехватчиков, то ее дальнейшее развитие должно было дать отечественным ВВС полноценное и эффективное оружие.