Баллистические ракеты средней дальности: новый фактор современных войн
После Второй мировой войны развитие баллистических ракет пошло быстрыми темпами. СССР и США получили материалы по первой боевой баллистической ракете, немецкой «Фау-2» Вернера фон Брауна. Ее дальность достигала 300 км, а сверхзвуковая скорость не позволяла перехватить ее. Обе сверхдержавы занялись работами над этим классом оружия, увеличивая точность, надежность и дальность ракет. Последняя стала важнейшим параметром, определяющим возможности ракеты.
На месте старта первой советской баллистической ракета Р-1
Фото: Виталия Белоусова / ТАСС
На месте старта первой советской баллистической ракета Р-1
Фото: Виталия Белоусова / ТАСС
Рубежи дальности и золотая середина
Рост дальности шел стремительно. В СССР первой баллистической ракетой стала доработанная «Фау-2» с именем Р-1 и дальностью 270 км. Скоро появилась Р-2 с дальностью 600 км, за ней Р-5 достигла 1200 км. Выйдя за сотни километров, она открыла новый класс дальности. Следующая Р-7 могла покрыть 8000–9000 км и стала первой межконтинентальной ракетой, открыв высшую категорию дальности.
Люди любят круглые числа, удобные для восприятия. А категории дальности удобно отражают ранг боевых задач, решаемых баллистическими ракетами. Они условны, но понятны и потому стали общеупотребительными. Дальность до 300 км назвали тактической, от 300 до 500 км — оперативно-тактической, от 500 до 1000 км — малой или меньшей дальностью.
А с 1000 км начинается широкий диапазон, называемый средней дальностью, и тянется до 5500 км, начинающих межконтинентальный класс. Иные страны выделяют диапазон 3000–5500 км в промежуточную дальность. В Договоре о ликвидации ракет средней и меньшей дальности (РСМД) между США и СССР от 1987 года средняя дальность определена в 1000–5500 км; Россия придерживается этой трактовки.
Трудности средней дальности
Полет дальше 1000 км встречает проблемы, которых нет на первых сотнях. Нужен намного больший разгон ракеты. Если заброс на 500 км требует скорости бросания около 2 км/с (плюс-минус, зависит от конкретики пуска), то для преодоления 1000 км нужен бросок в 3 км/с, а для 3000 км — уже 4+ км/с. Кажется, проблемы нет — нужно лишь больше топлива для разгона. Но чтобы вместить больше топлива, нужна конструкция крупнее и тяжелее. А для ее разгона нужно еще больше топлива.
Ряд боевых стратегических межконтинентальных баллистических ракет, стоявших на вооружении страны в разные периоды времени. Б. Готгельф/Роскосмос Медиа/ТАСС
Фото: Готгельф / Роскосмос Медиа / ТАСС
Ряд боевых стратегических межконтинентальных баллистических ракет, стоявших на вооружении страны в разные периоды времени. Б. Готгельф/Роскосмос Медиа/ТАСС
Фото: Готгельф / Роскосмос Медиа / ТАСС
Этот замкнутый круг можно разорвать более эффективным двигателем: в нем тонна топлива даст больше тяги и разгона ракеты. Нужны более совершенные конструкция двигателя и процессы в нем, прежде всего эффективная газодинамика, достичь которой не так просто. Придется улучшить смешивание и сгорание топливных компонентов, поднять давление и температуру в камере сгорания, увеличить скорость истечения газов из сопла. Это повысит нагрузки в двигателе и усложнит его конструкцию и управление работой. Все вместе образует круг инженерно-технических задач, требующих верных решений.
Но топлива для большого разгона нужно все равно много. Ракета средней дальности выходит большой, особенно в первых поколениях с их ранними двигателями. Длина в 20+ метров усложняет процессы на борту, например, колебаниями разных видов.
Растущие колебания угрожают полету
Поперечные колебания большой ракеты как свободной балки дают на ее концах (корме и носу) большую амплитуду — смещение от положения равновесия. Это большие знакопеременные напряжения в материале, и они могут превысить прочность материала или конструкции. К ним добавятся вибрации двигателей и другие воздействия, усиливаясь в местах взаимного наложения.
Большая длина ракеты может осложнить и нарушить работу двигателей. Высокий столб жидкости главных топливных магистралей дает большое давление внизу, на входе в двигатели. В полетной перегрузке оно вырастает еще в разы, уже ощутимо воздействуя на вход двигателя и делая его более чувствительным к мелким перепадам давления на входе. При случайных мелких колебаниях горения давление в камере сгорания будет меняться, меняя и тягу.
Изменения тяги передадутся полетной перегрузке, которая «отпечатает» их в давлении столбов жидкости топливных магистралей. Так колебания горения в камере придут на вход двигателя, своим перепадом давлений слегка меняя подачу топлива в него. Они вернутся в камеру сгорания колебаниями расхода топлива, а значит, горения, создав колебания давления в камере. И если этот круг замкнется рядом совпадений, усиливающих процесс, получим развитие низкочастотной неустойчивости двигателя.
Ее частота 10–20 герц помогает расти даже очень слабым усилениям цикла, повторяя их много раз в секунду. Пульсации давления топлива в магистралях и двигателях растут и усиливают тряску ракеты со всеми последствиями, вытекающими из расшатанных и надорванных магистралей. А пульсации горения в камерах сгорания приведут к отказу двигателя или превысят его прочность скорым взрывом.
Сложная динамическая система
Это лишь пример того, что ракета средней дальности, большая и насыщенная конструкция с тысячами процессов в ней,— сложная динамическая система, состоящая из динамических подсистем. Система, потому что состоит из связанных звеньев. Динамическая — значит, меняет свое состояние под действием причин и следствий. Сложная, потому что причины и следствия соединяются сложным образом множеством взаимосвязей. Поэтому сложной становится и динамика этой системы, ее поведение.
Двигатели ракеты тоже сложные динамические системы со множеством одновременных процессов. Там и гидравлика, и горение, газодинамика, теплообмен, силовые нагрузки разных видов. Двигатели получают на вход поведение другой динамической системы, топливной. В ней гидродинамика трубопроводов и насосов сопрягается с гидростатикой и волнами топливных баков.
На все это накладывается поведение упругой конструкции ракеты с многими формами колебаний и вибраций. И все это находится в растущей перегрузке, сжимающей конструкцию; ее особенности задаются работой двигателей и расходом топлива.
В такой системе нужно управление множеством процессов, состояний, значений и пр. Придется построить систему управления со многими звеньями и контурами. Качество управления скажется на многом: от устойчивости полета ракеты до потерь скорости на выполнение заданной траектории, управления дальностью и направлением движения. Но оставим область управления в технических системах; в итоге все сводится к управлению точкой падения боеголовки.
Вход в атмосферу становится непрост
Другая особенность средней дальности — большие тепловые нагрузки на входе в плотную атмосферу. Уже не годятся простые решения жаропрочных сплавов для малой дальности. Температура на боеголовке растет до двух и больше тысяч градусов. Нужна сложная и эффективная теплозащита. Это толстое абляционное покрытие, расходуемое обтекающим горячим потоком, типовое для больших скоростей входа и температур.
Большое и силовое действие потока воздуха на боеголовку. Он обжимает корпус силовой нагрузкой. Он создает перегрузку торможения намного больше взлетной; и в ней должна исправно работать начинка боеголовки.
Боеголовка получает от обтекания и вибрации газодинамической природы. С замедлением полета и ростом плотности воздуха они меняются по амплитуде, частоте и локациям проявлений на конструкции. Вибрации могут нарушить работу бортовых систем и усилить обгорание теплозащиты. И чем больше дальность пуска, тем сильнее комплекс атмосферного воздействия и сложность его задач.
Эра дежурств без боевых пусков
Первая ракета средней дальности Р-5М принята на вооружение в СССР 70 лет назад, в 1956 году. Ракета на спирте и жидком кислороде длиной 21 м и массой 29 т разгонялась до 3 км/с и бросала ядерный заряд на 1200 км.
Фото: ТАСС
Фото: Evening Standard / Hulton Archive / Getty Images
Вскоре советские ракеты продолжились комплексами Р-12 с дальностью 2080 км и более мощной Р-14. Она имела стартовую массу 86 т и много топлива для доставки двухтонного термоядерного заряда на 4500 км.
В США первой стал PGM-17 «Тор» с дальностью 2400 км, принятый на вооружение в 1959 году, и PGM-19 «Юпитер» с такой же дальностью. После них США сделали ставку на подводные лодки с ракетами «Поларис» и «Посейдон» с дальностью 4600 км. Последние стали твердотопливными ракетами средней дальности.
Появление твердотопливных систем
Переход на твердое топливо дал ракетным комплексам лучшую мобильность и оперативность пуска: ракету не нужно заправлять для старта. Твердые топлива по энергетике хуже жидких; но площадь их горения можно сделать большой за счет канала в топливном массиве. Быстрое сгорание увеличивает расход и тягу, она создает высокую перегрузку и сокращает разгон. А это экономия гравитационных потерь (больших для медленно разгоняющихся жидкостных ракет) и рост скорости бросания. Так твердое топливо повышает возможности ракет средней дальности.
Но для этого нужно решить трудные технологические задачи формирования топливной шашки больших габаритов и массы, однородности и стабильности. Это равномерность смешивания компонентов топлива и оптимальный подбор его состава. Чаще это окислитель в виде перхлорат аммония и два горючих: пылевидный алюминий с высокой температурой горения до 3300°С и синтетическая резина (бутадиен-нитрильный каучук), дающая газ для реактивного сопла.
Кроме них в твердом топливе еще много добавок. Пластификаторы для податливости топливной массы в шнековых машинах при снаряжении двигателя. Эпоксидные отвердители. Катализаторы и ингибиторы горения, ингибиторы окисления, флегматизаторы, снижающие чувствительность топлива к трению, и много других веществ. Готовое топливо имеет сложный состав и по виду похоже на карандашный ластик. Оно должно быть однородным по всему многотонному массиву.
Трещины, пустоты и уплотнения в своде топлива дадут аномалии горения, ведущие к аварийным сценариям. Массив топлива не должен оплывать, создавать внутренние неоднородности и менять форму за десятилетия боевого дежурства и в полетной перегрузке. Или размягченный перед сгоранием слой отзовется на сильные вибрации, обычные для РДТТ. Горение твердых топлив сложное и хуже поддается обсчету. Массивные твердотопливные двигатели требуют высокого научного и технологического уровня.
Договор о сокращении РМСД
С решением комплекса технологических задач твердотопливные ракеты средней дальности встали на вооружение в конце 1970-х — начале 1980-х. В СССР это РСД-10 «Пионер» с дальностью 5000 км, в США появился MGM-31C «Першинг 2» с дальностью 1770 км. Обе ракеты были уже двухступенчатыми, советская несла три боевых блока индивидуального наведения. Каждый имел отдельную цель, на которую наводился ракетой и потом свободно падал с точностью 400–500 м. Заряды по 150 кт гарантировали поражение целей с этим промахом.
Ракетный комплекс средней дальности РСД-10 «Пионер»
Фото: Антон Денисов / РИА НОВОСТИ
Ракетный комплекс средней дальности РСД-10 «Пионер»
Фото: Антон Денисов / РИА НОВОСТИ
«Першинг 2» имел другую идеологию. На финальном участке полета его боеголовка сканировала местность радаром и сравнивала с хранящейся в памяти картой. По расхождению боеголовка вырабатывала управляющую команду и корректировала полет аэродинамическими рулями, создавая угол атаки корпуса и боковую аэродинамическую силу. Падение управлялось по дальности и боковым отклонениям, давая разброс точки падения всего 30 м. Это позволило снизить мощность заряда до 50 кт.
Так ракеты средней дальности развились в весьма эффективное оружие. Точность выросла, термоядерные боеголовки по поражающему действию стали эквивалентны стратегическому оружию. Их скорость не позволяла перехватов (кроме перехвата ядерным взрывом), а полетное время составляло всего 10–15 минут, в разы меньше полета МБР. В пределах континента ракеты средней дальности стали главной угрозой при большой численности, множестве типов и простоте размещения. Именно этот класс ракет мог начать ядерную войну.
Чтобы исключить такой сценарий, все более реальный в случае конфликта, СССР и США заключили в 1987 году Договор о ликвидации ракет средней и меньшей дальности (РСМД). Его итогом стал отказ сверхдержав от всех типов ракет средней дальности в том числе. Сняли с дежурства и уничтожили комплексы РСД-10 «Пионер», Р-12, Р-14, «Першинг-2». Этим завершилась долгая эпоха боевого дежурства ракет средней дальности без боевого применения.
Эволюция в других странах
Но баллистические ракеты средней дальности оказались у Северной Кореи и Ирана. Эти страны развивали полученные ракеты меньшей дальности. На базе советских «Скадов» возникли линейки ракет увеличенной дальности с переходом в среднюю дальность. Ее освоили и другие страны, ощутимо расширив круг обладателей.
Фото: Vahid Salemi / AP
Фото: Manish Swarup, File / AP
Не будем перегружать рассказ анализом этих систем. В Северной Корее возникли линейки ракет «Нодон», «Мусудан», «Хвасон» и «Пукгуксон». В Китае есть DF-3, DF-17, DF-21, DF-26. Индия имеет на вооружении Agni-II, Agni-Prime, Agni-III, Agni-IV. У Пакистана это Ghauri, Shaheen-I, Shaheen-II, Shaheen-III, Ababeel. У Израиля — Jericho II и Jericho III. Наконец, Иран создал ракеты Shahab-3, Ghadr-110, Emad, Sejjil, Khorramshahr. Список можно продолжать долго.
Такие ракетные комплексы образуют широкий спектр характеристик и диапазон дальностей. От простых жидкостных одноступенчатых систем свободного падения дальностью 1000+ км до двух- и трехступенчатых жидкостных и твердотопливных ракет с управляемыми боеголовками, противоракетным оснащением, дальностью 5000+ км и хорошей точностью.
И рано или поздно широкое наличие этого оружия сделало то, что пытался предотвратить договор о РМСД.
Эра боевого применения
В 2017 году человечество вступило в эру боевого применения ракет средней дальности. Хотя сегодня они применяются в неядерном боевом оснащении, средняя дальность резко расширила географические масштабы конфликтов и увеличила уязвимость противников.
Первый боевой пуск ракеты средней дальности прошел 4 ноября 2017 года. Тогда хуситы запустили ракету «Буркан-2H» с дальностью 1000+ км по Саудовской Аравии. В июле 2018 года хуситы снова ударили по Эр-Рияду этой ракетой.
Иранская ракета Ghadr-F применялась в 2024 году против Израиля
Фото: Ebrahim Noroozi / AP
Иранская ракета Ghadr-F применялась в 2024 году против Израиля
Фото: Ebrahim Noroozi / AP
В 2024 году Иран нанес по Израилю удары ракетами средней дальности Emad с маневрирующей боеголовкой (дальность 1700 км), Ghadr (дальность до 2000 км) и «Хейбар Шехан» (дальность 1700 км).
В 2025 году Иран запустил по Израилю гораздо более мощные твердотопливные двухступенчатые «Седжил» с дальностью 2500 км. В 2026 году Иран использовал для ударов по Израилю «Хорремшехр-4» с дальностью 2000 км.
Россия в ноябре 2024 года запустила ракету нового комплекса средней дальности «Орешник» по украинскому «Южмашу», поразив его цеха. Ракета несла несколько боеголовок, которые, по данным СМИ, не содержали взрывчатки. Их действие базировалось на большой кинетической энергии боеголовок.
Апофеозом боевого применения ракет средней дальности стал конфликт США и Израиля с Ираном в марте текущего года. Иранские запуски шли волнами, перегружая работу израильских комплексов ПРО, благодаря чему часть ракет прорвала их оборону, достигая целей.
Новая тактика для ракет средней дальности
Конфликт закрепил новую тактику удара. Ракеты средней дальности стали запускать сериями, словно реактивные системы залпового огня. Волна пусков осложняет баллистическую обстановку и перегружает работу комплексов ПРО, снижая их эффективность.
Иранские ракеты стали нести и кассетные боевые части, входящие в атмосферу группами суббоеприпасов. Это еще больше осложнило баллистическую обстановку атаки и помогло части суббоеприпасов достичь целей.
Возможности рубежа обороны из комплексов ПРО небесконечны. Их количество и число противоракет в пусковых установках известно, как и расход боеприпасов на одну цель. Для преодоления ПРО достаточно запустить больше целей, чем может сбить противоракетный рубеж обороны.
Можно развить эту логику до сотен и тысяч суббоеприпасов, хорошо видимых комплексам ПРО. Первый удар такими «шрапнельными» ракетами «вычистит» на себя запасы противоракет, значительно «обескровив» рубеж обороны. А можно в это баллистическое прикрытие включить и два-три боевых пуска с тяжелыми боеголовками. И это лишь одна из возможных тактик.
Развитие ракет средней дальности
С ростом круга обладателей больше и число разработчиков, и разработок по многим направлениям. Пример возьмем из области управляемых боеголовок. Сегодня популярны планирующие гиперзвуковые боевые блоки. Они при той же энергии запуска протянут траекторию гораздо дальше чисто баллистической, используя подъемную силу атмосферы. А для той же дальности пуска уменьшат мощность ракеты и ее массу с габаритами. Гиперзвуковое планирование логично снабдить и противоракетным маневрированием той или иной архитектуры.
Китайские ракетные комплексы DF-17 во время парада
Фото: Mark Schiefelbein / AP
Китайские ракетные комплексы DF-17 во время парада
Фото: Mark Schiefelbein / AP
Китай в 2019 году поставил на вооружение ДФ-17, комплекс дальностью 2500 км с двухступенчатой твердотопливной ракетой. Головная часть сделана планирующим гиперзвуковым боевым блоком с выраженной характерной аэродинамикой. Она увеличивает дальность доставки и делает ее надежнее, затрудняя перехват.
США в этом же году вышли из Договора о РСМД, занявшись разработкой планирующих гиперзвуковых систем дальностью больше 1000 км. Россия вернулась к разработке ракет средней дальности, показав «Орешник», и развивает такое оружие дальше. Распространение технологий средней дальности в мире продолжается, использование таких ракет расширяется.
Это меняет характер военных конфликтов. Они уже не локализуются в одном регионе: ракеты средней дальности легко расширяют их на тысячи километров. Удаленные военные базы, раньше бывшие в безопасности, получают ракетные удары. Их размещение в других странах приводит к атакам на эти государства. Это делает ракеты средней дальности очень опасными факелами разжигания масштабной войны и разрастания конфликтов. И нет сомнений, что в ближайшие годы развитие ракет средней дальности продолжится, как и их боевое применение.