Как устроена советская стратегическая сверхзвуковая ракета «Метеорит»23.11.2022 00:48

Даже в 1970-е годы, когда ядерный паритет между Советским Союзом и США вроде бы считался свершившимся фактом, проблема относительно большей уязвимости территории нашего государства перед ударами вероятного противника руководством СССР осознавалась и признавалась. Соединенные Штаты Америки сделали ставку на разработку компактных дозвуковых крылатых ракет типа Tomahawk («Томагавк»). Это сравнительно недорогое, достаточно дальнобойное (до 2500 км), малозаметное и не подпадающее под существовавшие ограничения оружие могло оказаться очень эффективным, даже несмотря на дозвуковую скорость. А все потому, что, имея множество союзных территорий и баз в непосредственной близости от советских границ, американцам всегда было легче достать нас, чем нам их. Таким образом, симметричный ответ в виде советского «Томагавка» не мог считаться адекватным.

Компенсировать этот перекос с нашей стороны могла только скорость и большая даже по сравнению с Tomahawk дальность. Сделать ракету, которая соответствовала бы этим требованиям, предложил один из столпов советской ракетной техники Владимир Челомей. По его мнению, СССР была необходима сверхзвуковая стратегическая ракета преимущественно воздушного и морского базирования, которая, пока «Томагавк» летит со скоростью меньше, чем у Ту-154, пройдет на сверхзвуке североамериканскую ПВО и нанесет молниеносный удар. Челомей считал, и не без оснований, что именно возглавляемая им и базирующаяся в подмосковном Реутове «фирма» ЦКБМ (ранее — ОКБ-52, ныне — ОАО ВПК «НПО Машиностроение») имеет достаточный опыт создания сверхзвуковых крылатых ракет, чтобы справиться с этой задачей. Разработка комплекса «Метеорит» для базирования на подводных лодках и стратегических бомбардировщиках была определена постановлением ЦК КПСС и Совмина от 9 декабря 1976 года. Головной организацией по проекту было назначено ЦКБМ. В постановлении были сформулированы не просто высокие, но уникальные требования к новой системе вооружений: большая дальность полета, высокая (сверхзвуковая) скорость, низкая радиолокационная заметность и высокая (отклонение от цели — несколько сотен метров) точность.

В каком-то смысле идея крылатой стратегической ракеты на сверхзвуке была возвратом к проектам 1950-х: МКР «Буря», «Буран» (СССР), Navaho (США). Но о повторе нечего было и думать — то были громоздкие тяжелые системы, а Челомею предстояло создать компактное оружие для авиации («Метеорит-А») и существующих пусковых шахт на подводных лодках («Метеорит-М»). Рассматривался и вариант наземного базирования. Согласно техзаданию, необходимо было вписать ракету в габариты цилиндра длиной 10−12 м и диаметром 1,65. Масса не должна была превышать 6 т (монстры 1950-х имели стартовую массу около 150 т).

Как же мыслилась траектория полета проектируемой ракеты? При старте из подводного, надводного и наземного положения для разгона до субзвуковой скорости (первоначально — до сверхзвуковой, но потом от такого варианта пришлось отказаться) предполагалось использование стартовой разгонной ступени (СРС). СРС, построенная на базе жидкостного ракетного двигателя, крепилась к нижней части ракеты, не нарушая установленные для системы габаритные ограничения. В варианте «Метеорит-А», то есть при воздушном базировании, разгонная ступень не использовалась. В обоих вариантах запускался турбостартер, обеспечивавший дополнительный разгон, а затем включался маршевый турбореактивный двигатель КР-23, который обеспечивал разгон и выход на маршевую высоту. Крейсерский полет проходил на высоте 24 000 м при коррекции траектории и маневрировании для обхода зон ПВО вероятного противника. На последнем этапе «Метеорит» должен был спикировать с маршевой высоты на цель.

Компоновка ракеты была выполнена по схеме «бесхвостка» со стреловидным крылом малого удлинения. На носовой части располагался поворотный дестабилизатор, на нижней поверхности хвостовой части — киль с рулем направления. В нижней части фюзеляжа ракеты — плоский регулируемый воздухозаборник маршевого двигателя. Для размещения ракеты в заданных габаритах киль и крылья пришлось сделать складными. В частности крылья были трехзвенными — они раскладывались с помощью штоков, которые приводились в действие пирозарядами.

В современных американских опытах с гиперзвуковыми ракетами и планерами главные трудности касаются сферы аэродинамики полета на скоростях, значительно превышающих 1 Мах. Из-за всевозможных процессов, носящих нелинейный характер, трудно достичь стабильного полета снаряда и не менее трудно добиться правильной и эффективной работы аэродинамических рулей. Разработчикам «Метеорита», создававшим свою ракету уже больше 30 лет назад, пришлось иметь дело ровно с теми же проблемами.

Например, конструктивная схема с крылом большой площади и аэродинамическими рулями, расположенными у задней кромки крыла, обладала, как оказалось, опасным свойством аэроупругости. Это означает, что при больших отклонениях рулей само крыло в ответ деформировалось. И этой деформацией нельзя было пренебречь, так как она создавала аэродинамический момент, противоположный управляющему, и порой сводила на нет результат движения элевонов. Готового решения проблемы не было: пришлось проводить эксперименты и двигаться по двум путям одновременно. С одной стороны, необходимо было увеличить прочность крыла, с другой — разработать с помощью ЭВМ более точную математическую модель процессов аэроупругости, чтобы на ее основе создать эффективную программу работы рулей.

Другая проблема из этой же области получила название «горло трансзвука». Суть ее в том, что при околозвуковых скоростях резко возрастает лобовое сопротивление. В этот момент ТРД должен иметь избыток тяги для преодоления «горла трансзвука» и дальнейшего разгона, однако, обладая этим избытком в теории, на практике маршевый ТРД «Метеорита» давал тягу, практически равную лобовому сопротивлению. Разгона не было. И опять же конструкторская мысль стала работать в двух направлениях. Необходимо было увеличить тягу двигателя и при этом снизить лобовое сопротивление. Увеличения тяги удалось добиться за счет так называемого чрезвычайного режима работы маршевого двигателя. При решении второй задачи пришлось задуматься о том, какое значение имеет для аэродинамики больших скоростей качество обработки поверхностей. Наличие заклепок, швов, да и просто шероховатостей оказывалось существенным фактором роста лобового сопротивления. Все неровности на поверхности опытных образцов были обмерены и обсчитаны. Разработчики с докторскими степенями самолично брали в руки шкурку и шлифовали окрашенные поверхности. Проводились и эксперименты с покрытием ракеты шпаклевкой. Так или иначе, но «горло трансзвука» было преодолено.

Уникальные решения были приняты и в сфере обеспечения радиолокационной незаметности и защиты ракеты от ПВО противника. Помимо использования радиопоглощающих материалов, например для маскировки одного из самых «светящих» элементов конструкции — воздухозаборника, для «Метеорита» была разработана в НИИ тепловых процессов АН СССР специальная установка для радиомаскировки ракеты. Она обеспечивала обтекание снаряда ионизированным воздухом, поглощавшим радиоволны. Известно, что во время наземных испытаний представители ПВО, ранее обещавшие «прихлопнуть «Метеорит» как муху», были поражены: на радарах им не удалось увидеть ровно ничего. Другим интересным решением стала буксируемая ложная цель. При угрозе обстрела ПВО противника ракета должна была выбрасывать эту цель из контейнера и буксировать на длинном тросе, изначально сложенном в бухту. Сложнее всего было добиться того, чтобы из-за высокой скорости ракеты трос при разматывании не обрывался. Для более плавной размотки использовались амортизаторы и вязкий герметик.

Испытательные и экспериментальные пуски «Метеорита» с наземной пусковой установки, с АПЛ (проект 667 М «Андромеда») и бомбардировщика (ракеты были подвешены к специально переоборудованному Ту-95, индекс МА) продолжались все 1980-е годы. Удачи и относительные удачи соседствовали с неудачами примерно в равных долях. В этом нет ничего удивительного, так как речь шла о новаторском продукте и о широчайшей кооперации: все это требовало длительной отработки и совершенствования технологий, в том числе улучшения качества сборки и материалов. Однако последующие политические события, как их ни оценивай, шансов на совершенствование не дали.