Venemaal on välja töötatud strateegilised tuumajõud, mille põhikomponendiks on erinevat tüüpi mandritevahelised ballistilised raketid, mida kasutatakse statsionaarsetes või liikuvates maismaakompleksides, samuti allveelaevadel. Teatud sarnasusega põhiideede ja lahenduste tasemel on selle klassi toodetel märgatavaid erinevusi. Eelkõige kasutatakse erinevat tüüpi ja klasside raketimootoreid, mis vastavad ühe või teise kliendi nõuetele.
Elektrijaamade omaduste seisukohast võib kõik vananenud, asjakohased ja paljutõotavad ICBM -id jagada kahte põhiklassi. Sellised relvad võivad olla varustatud vedelkütuse rakettmootoritega (LPRE) või tahkekütuse mootoritega (tahke raketikütusega rakettmootorid). Mõlemal klassil on oma eelised, tänu millele nad leiavad rakendust erinevates projektides ja siiani pole ükski neist suutnud "konkurenti" oma valdkonnast välja tõrjuda. Elektrijaamade teema pakub suurt huvi ja väärib eraldi käsitlemist.
Ajalugu ja teooria
On teada, et esimesed raketid, mis ilmusid sajandeid tagasi, olid varustatud tahkekütuseliste mootoritega, kasutades lihtsamat kütust. Selline elektrijaam säilitas oma positsiooni kuni eelmise sajandini, mil loodi esimesed vedelkütusesüsteemid. Tulevikus kulges kahe mootoriklassi arendamine paralleelselt, kuigi vedelkütusel töötavad rakettmootorid või tahked raketikütused asendasid aeg-ajalt üksteist tööstusharu liidrina.
Vedelmootoriga raketi UR-100N UTTH käivitamine. Foto Rbase.new-factoria.ru
Esimesed pikamaaraketid, mille väljatöötamine tõi kaasa mandritevaheliste komplekside tekkimise, olid varustatud vedelate mootoritega. Eelmise sajandi keskel võimaldasid vedelad rakettmootorid saada olemasolevaid materjale ja tehnoloogiaid kasutades soovitud omadused. Hiljem hakkasid juhtivate riikide eksperdid välja töötama uusi ballistiliste ja raketikütuste sorte, mille tulemusel tekkisid tahked raketikütused, mis sobivad kasutamiseks ICBM -idel.
Praeguseks on eri riikide strateegilistes tuumajõududes laialt levinud nii vedelaid kui ka tahkeid rakette. On uudishimulik, et Venemaa ICBM-id on varustatud mõlema klassi elektrijaamadega, samas kui USA loobus vedelkütuse mootoritest tahkekütusel töötavate mootorite kasuks juba aastakümneid tagasi. Vaatamata sellele lähenemisviiside erinevusele õnnestus mõlemal riigil ehitada nõutavate võimalustega raketirühmad soovitud välimusega.
Mandritevaheliste rakettide valdkonnas olid esimesed vedelkütuse mootorid. Sellistel toodetel on mitmeid eeliseid. Vedelkütus võimaldab saada suuremat spetsiifilist impulssi ning mootori konstruktsioon võimaldab tõukejõudu suhteliselt lihtsal viisil muuta. Suurema osa raketimootoriga raketi mahust hõivavad kütuse- ja oksüdeerimismahutid, mis teatud viisil vähendab kere tugevusele esitatavaid nõudeid ja lihtsustab selle tootmist.
Samal ajal pole vedela raketikütusega raketimootoritel ja nendega varustatud rakettidel puudusi. Esiteks eristatakse sellist mootorit tootmise ja käitamise kõrgeima keerukusega, mis mõjutab negatiivselt toote maksumust. Esimeste mudelite ICBM -idel oli puudus stardiks ettevalmistamise keerukuse näol. Kütuse ja oksüdeerija tankimine viidi läbi vahetult enne starti ning lisaks oli see mõnel juhul seotud teatud riskidega. Kõik see mõjutas negatiivselt raketisüsteemi võitlusomadusi.
R-36M vedelkütusega raketid transpordi- ja stardikonteinerites. Foto Rbase.new-factoria.ru
Tahkekütusel töötaval rakettmootoril ja selle baasil ehitatud raketil on vedelikusüsteemi ees positiivsed küljed ja eelised. Peamine pluss on madalamad tootmiskulud ja lihtsustatud disain. Samuti ei ole tahketel raketikütustel agressiivse kütuse lekke ohtu ning lisaks eristatakse neid pikema ladustamise võimalusega. ICBM-lennu aktiivses faasis tagab tahke raketikütusega mootor parema kiirendusdünaamika, vähendades eduka pealtkuulamise tõenäosust.
Tahkekütuse mootor kaotab oma konkreetse impulsi korral vedelale mootorile. Kuna tahke kütuse laadimine ei ole peaaegu kontrollitav, vajavad mootori tõukejõu reguleerimist, seiskamist või taaskäivitamist spetsiaalsed tehnilised vahendid, mis on keerulised. Tahkekütuse raketikere täidab põlemiskambri funktsioone ja peab seetõttu olema sobiva tugevusega, mis seab kasutatavatele üksustele erinõuded ning mõjutab negatiivselt ka tootmise keerukust ja maksumust.
Rakettmootor, tahke raketikütusega rakettmootor ja strateegilised tuumajõud
Praegu on Venemaa strateegilistel tuumajõududel relvastatud kümmekond erineva klassi ICBM -i, mis on mõeldud kiireloomuliste lahingumissioonide lahendamiseks. Strateegilised raketiväed (Strategic Missile Forces) opereerivad viit tüüpi rakette ja ootavad veel kahe uue kompleksi ilmumist. Sama palju raketisüsteeme kasutatakse mereväe allveelaevadel, kuid põhimõtteliselt uusi rakette pole veel välja töötatud "tuumakolmiku" merekomponendi huvides.
Vaatamata märkimisväärsele vanusele jäävad raketid UR-100N UTTH ja R-36M / M2 endiselt vägedesse. Sellised raske klassi ICBM-id sisaldavad mitut etappi oma vedelkütuse mootoritega. Suure massiga (rohkem kui 100 tonni UR-100N UTTKh ja umbes 200 tonni R-36M / M2 jaoks) kannavad kahte tüüpi raketid märkimisväärset kütusevarustust, mis tagab raske lõhkepea laiali saatmise vähemalt 10 tuhat km.
RS-28 "Sarmat" raketi üldvaade. Joonis "Riiklik raketikeskus" / makeyev.ru
Alates viiekümnendate lõpust on meie riigis uuritud tahke raketikütuse kasutamise probleemi paljulubavatel ICBM -idel. Esimesed tõelised tulemused selles vallas saadi seitsmekümnendate aastate alguseks. Viimastel aastakümnetel on see suund saanud uue hoo, tänu millele on ilmunud terve tahkekütuse rakettide perekond, mis esindab kaasaegsetel tehnoloogiatel põhinevate üldiste ideede ja lahenduste järjepidevat arengut.
Praegu on strateegilistel raketivägedel raketid RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M ja RS-24 Yars. Samal ajal opereeritakse kõiki selliseid rakette nii miini- kui ka mobiilse maapealse kanderaketiga. Kolme tüüpi raketid, mis on loodud üldiste ideede alusel, on ehitatud kolmeastmelise skeemi järgi ja varustatud tahke raketikütusega mootoritega. Olles täitnud kliendi nõudmised, õnnestus projektide autoritel viia valmisrakettide mõõtmed ja kaal miinimumini.
Komplekside RT-2PM, RT-2PM2 ja RS-24 raketid on pikkusega mitte üle 22,5-23 m ja maksimaalse läbimõõduga alla 2 m. 1-1, 5 tonni. Raketid Topol on varustatud monoblokist lõhkepea, samas kui Yars kannab teadaolevatel andmetel mitmeid eraldi lõhkepead. Lennuulatus on vähemalt 12 tuhat km.
On lihtne näha, et vanemate lennuvedelikega rakettide tasemel lennu põhiomadustega eristuvad tahke raketikütuse Topoli ja Yars väiksemad mõõtmed ja stardimass. Selle kõige juures kannavad nad aga vähem kasulikku koormust.
Topoli mobiilne mullakompleks. Foto Vene Föderatsiooni kaitseministeeriumist
Tulevikus peaksid strateegilised raketiväed saama mitu uut raketisüsteemi. Seega näeb Yars-süsteemi edasiarendamise võimalusena loodud projekt RS-26 Rubezh taas ette kõikides etappides tahkete raketikütustega mitmeastmelise skeemi kasutamist. Varem oli teavet, mille kohaselt süsteem "Rubezh" on mõeldud asendama vananevaid RT-2PM "Topol" komplekse, mis mõjutasid selle arhitektuuri põhijooni. Peamiste tehniliste omaduste poolest ei tohiks "Rubezh" oluliselt erineda "Topolist", kuigi on võimalik kasutada erinevat kandevõimet.
Teine paljutõotav areng on RS-28 Sarmat raske ICBM. Ametlike andmete kohaselt näeb see projekt ette kolmeastmelise vedelate raketikütustega raketi loomise. Teatati, et raketi Sarmat pikkus on umbes 30 meetrit ja stardimass üle 100 tonni. See suudab kanda “traditsioonilisi” spetsiaalseid lõhkepead või uut tüüpi hüpersoonilist löögisüsteemi. Piisavate omadustega vedelkütuserakettmootorite kasutamise tõttu eeldatakse, et see saavutab maksimaalse lennuulatuse tasemel 15-16 tuhat km.
Mereväe käsutuses on mitut tüüpi ICBM -e, millel on erinevad omadused ja võimalused. Strateegiliste tuumajõudude mereväe komponendi tuum on praegu perekonna R-29RM allveelaevade ballistilised raketid: R-29RM ise, R-29RMU1, R-29RMU2 "Sineva" ja R-29RMU2.1. "Liner". Lisaks tabas mõni aasta tagasi arsenali uusim rakett R-30 Bulava. Teadaolevalt arendab Vene tööstus praegu mitmeid projekte allveelaevade rakettide moderniseerimiseks, kuid põhimõtteliselt uute komplekside loomisest pole juttugi.
Allveelaevade kodumaiste ICBMide valdkonnas on suundumusi, mis meenutavad "maismaakomplekside" arengut. Vanemad R-29RM tooted ja kõik nende moderniseerimise võimalused on kolmeastmelised ja varustatud mitme vedela mootoriga. Sellise elektrijaama abil on rakett R-29RM võimeline kandma vähemalt 8300 km ulatuses neli või kümme erineva võimsusega lõhkepead kogumassiga 2,8 tonni. R-29MR2 Sineva kaasajastamisprojekt ette nähtud uute navigeerimis- ja juhtimissüsteemide kasutamiseks. Sõltuvalt olemasolevast lahingukoormusest on 14,8 m pikkune ja 40,3 tonni kaaluv rakett võimeline lendama kuni 11,5 tuhande km kaugusel.
Topol-M raketi laadimine siloheitjasse. Foto Vene Föderatsiooni kaitseministeeriumist
R-30 Bulava allveelaevade raketi uuem projekt nägi vastupidi ette tahkekütuse mootorite kasutamist kõigil kolmel etapil. Muuhulgas võimaldas see vähendada raketi pikkust 12,1 m -ni ja vähendada stardimassi 36,8 tonnini. Samal ajal kannab toode lahingukoormust, mis kaalub 1, 15 tonni ja toimetab selle vahemikku 8-9 tuhat km. Mitte nii kaua aega tagasi kuulutati välja Bulava uue modifikatsiooni väljatöötamine, mis erineb erinevate mõõtmete ja suurenenud kaalu poolest, mille tõttu on võimalik lahingukoormust suurendada.
Arengutrendid
On hästi teada, et viimastel aastakümnetel on Vene väejuhatus lootnud paljulubavate tahke raketikütusega rakettide väljatöötamisele. Selle tulemuseks oli Topoli ja Topol-M komplekside järjestikune ilmumine ning seejärel Yars ja Rubezh, mille raketid on varustatud tahkete raketikütustega. LRE jääb omakorda vaid suhteliselt vanadele "maismaa" rakettidele, mille töö on juba lõppemas.
Vedelat raketikütust kasutavatest ICBMidest ei ole aga veel täielikult loobutud. Olemasolevate UR-100N UTTKh ja R-36M / M2 asendajaks on loomisel uus toode RS-28 "Sarmat" sarnase elektrijaamaga. Seega kasutatakse vedelkütusel töötavaid mootoreid lähitulevikus ainult raskeklassi rakettidel, samas kui teised kompleksid varustatakse tahkekütuse süsteemidega.
Olukord allveelaevade ballistiliste rakettidega tundub sarnane, kuid sellel on mõningaid erinevusi. Sellesse piirkonda jääb ka märkimisväärne hulk vedelaid raketikütuseid, kuid ainus uus projekt hõlmab tahkete raketikütuste kasutamist. Sündmuse edasist arengut saab ennustada, uurides sõjaväeosakonna olemasolevaid plaane: allveelaevastiku arendamise programm näitab selgelt, millistel rakettidel on suur tulevik ja millised lõpuks lõpetatakse.
Iseliikuv kanderakett RS-24 "Yars". Foto Vitalykuzmin.net
Vanemad raketid R-29RM ja nende viimased modifikatsioonid on ette nähtud projektide 667BDR ja 667BDRM tuumaallveelaevadele, samas kui R-30 töötati välja projekti 955 uusimate raketikandjate jaoks. 667 perekonna laevad ammendavad oma ressursse järk-järgult ja lõpuks kasutuselt kõrvaldada täieliku moraalse ja füüsilise vananemise tõttu. Seetõttu peab laevastik koos nendega loobuma perekonna R-29RM rakettidest, mis jäävad lihtsalt vedajateta.
Projekti 955 "Borey" esimesed raketi allveelaevade ristlejad on juba vastu võetud mereväe lahingujõududesse ning lisaks jätkub uute allveelaevade ehitamine. See tähendab, et lähitulevikus saab laevastik märkimisväärse rühmituse Bulava raketikandjaid. Teenus "Borejev" kestab mitu aastakümmet ja seetõttu jäävad R-30 raketid teenistusse. Sellistest relvadest on võimalik luua uusi modifikatsioone, mis on võimelised põhiversiooni ICBM -e täiendama ja seejärel asendama. Nii või teisiti asendavad R-30 perekonna tooted lõpuks vananevad R-29RM raketid, mis on strateegiliste tuumajõudude mereväeosa aluseks.
Eelised ja puudused
Kaasaegsetel strateegilistel rakettidel kasutatavatel erinevatel raketimootorite klassidel on oma plussid ja miinused. Vedel- ja tahkekütusesüsteemid ületavad mõningate parameetrite poolest üksteist, kuid kaotavad teiste puhul. Seetõttu peavad kliendid ja projekteerijad valima elektrijaama tüübi vastavalt oma vajadustele.
Tavaline vedelkütuse mootor erineb tahke raketikütuse rakettmootorist kõrgemate eripulsside ja muude eeliste poolest, mis võimaldab suurendada kasulikku koormust. Samal ajal suurendab vedelkütuse ja oksüdeerija vastav pakkumine toote suurust ja kaalu. Seega osutub vedelkütusega rakett suure hulga siloheitjate kasutuselevõtu kontekstis optimaalseks lahenduseks. Praktikas tähendab see, et praegu on märkimisväärne osa stardisilodest hõivatud rakettidega R-36M / M2 ja UR-100N ning tulevikus asendatakse need paljulubava RS-28 "Sarmatiga".
Rakke Topol, Topol-M ja Yars kasutatakse nii miinipaigaldistes kui ka mobiilsete maasüsteemide osana. Viimase võimaluse annab ennekõike rakettide väike stardikaal. Mitte rohkem kui 50 tonni kaaluva toote saab paigutada spetsiaalsele mitmeteljelisele šassiile, mida ei saa teha olemasolevate või hüpoteetiliste vedelkütuse rakettidega. Sarnastel ideedel põhineb ka uus RS-26 "Rubezh" kompleks, mida peetakse "Topoli" asendajaks.
Allveelaeva rakett R-29RM. Joonis "Riiklik raketikeskus" / makeyev.ru
Tahkete raketikütustega rakettide iseloomulik tunnus suuruse ja kaalu vähenemise näol on oluline ka mereväe relvastuse kontekstis. Allveelaeva rakett peaks olema võimalikult väike. Rakettide R-29RM ja R-30 mõõtmete ja lennuomaduste suhe näitab täpselt, kuidas selliseid eeliseid praktikas kasutada saab. Seega, erinevalt eelkäijatest, ei vaja uusimad tuumaallveelaevad Project 955 suurt pealisehitist, mis katab kanderakettide ülemise osa.
Kaalu ja mõõtmete vähendamisel on aga oma hind. Kergema tahke raketikütusega raketid erinevad teistest kodumaistest ICBM-idest oma väiksema lahingukoormuse poolest. Lisaks toob tahke raketikütusega rakettmootorite eripära vedela raketikütusega võrreldes väiksema kaalu täiuslikkuse. Kuid suure tõenäosusega lahendatakse selliseid probleeme tõhusamate lahinguüksuste ja juhtimissüsteemide loomisega.
***
Vaatamata pikale uurimis- ja arendustööle ning paljudele vaidlustele ei ole vedel- ja tahkekütuse mootorite tingimuslik vastasseis veel lõppenud ühe "konkurendi" tingimusteta võiduga. Vastupidi, Vene sõjavägi ja insenerid jõudsid tasakaalustatud järeldusele. Erinevat tüüpi mootoreid kasutatakse nendes piirkondades, kus nad suudavad näidata parimaid tulemusi. Seega saavad maismaas liikuvate komplekside ja allveelaevade kerged raketid tahke raketikütusega raketimootoreid, samas kui siloga raketid peaksid nii praegu kui ka tulevikus olema varustatud vedelate raketikütustega.
Praeguses olukorras, arvestades olemasolevaid võimalusi ja väljavaateid, tundub selline lähenemine kõige loogilisem ja edukam. Praktikas võimaldab see saavutada maksimaalseid tulemusi koos negatiivsete tegurite mõju märgatava vähenemisega. On täiesti võimalik, et selline ideoloogia jääb püsima ka tulevikus, sealhulgas paljutõotavate tehnoloogiate kasutamisel. See tähendab, et Venemaa strateegilised tuumajõud saavad lähitulevikus vastu võtta kaasaegseid mandritevahelisi ballistilisi rakette, millel on võimalikult kõrged omadused ja lahingukvaliteedid, mis mõjutavad otseselt heidutuse tõhusust ja riigi julgeolekut.
