УПРАВЛЯЕМЫЙ БОЕВОЙ БЛОК КБ МАШИНОСТРОЕНИЯ

MANAGED MILITARY UNIT KB MACHINERY

Точность стрельбы – важная характеристика боевой ракетной техники. При стрельбе баллистическими ракетами с неуправляемыми боевыми блоками отклонение от точки прицеливания, обусловленное ошибками выведения, отделения боевого блока и собственным рассеиванием блока на конечном атмосферном участке, достигает нескольких сотен метров. Для достижения более высоких точностных характеристик необходимо использовать боевое оснащение на основе управляемого боевого блока (УББ), система управления которого корректирует траекторию полета блока по информации о координатах цели.
Научно-исследовательские и экспериментальные работы (НИЭР) по созданию управляемого боевого блока проводились КБМ согласно решениям Комиссии по военно-промышленным вопросам в два этапа.
Основными исполнителями работ были определены: КБ машиностроения, главный конструктор В. П. Макеев; НПО автоматики, главный конструктор Н. А. Семихатов (головное по системе управления); Всесоюзный НИИ приборостроения, главный конструктор Б. В. Литвинов (по снаряжению).
На начальном этапе исследований были выбраны и обоснованы основные технические решения, определившие облик блока и его систем:
– логика полета управляемого блока, место проведения навигационных измерений и коррекции траектории;
– тип бортовой системы управления;
– тип органов управления и способа создания управляющих усилий;
– аэродинамическая компоновка боевого блока и др.
Рассматривались различные варианты логики полета управляемого блока после отделения от носителя. По результатам работ был принят вариант проведения навигационных измерений и коррекции траектории в атмосфере, очень сложный в разработке, но обеспечивающий заданную точность стрельбы и возможность ее дальнейшего повышения.
Управляемое движение в атмосфере в условиях ограничений массо-габаритных и энергетических характеристик органов управления необходимо обеспечить при минимальном запасе статической
устойчивости блока. Это может быть реализовано при высокой стабильности положения фокуса аэродинамических сил и центра масс во всем диапазоне скоростей полета с учетом обгара и уноса материала наконечника, теплозащитного покрытия боковой поверхности блока и расхода топлива.
В результате расчетно-теоретических исследований форм блоков, продувок моделей в аэродинамических трубах КБ машиностроения, ЦНИИ машиностроения и ЦАГИ была определена форма блока, которая обеспечивала не только удовлетворительные аэродинамические характеристики, но и достаточный внутренний объем для размещения заряда и аппаратуры.
Исследовались различные варианты построения бортовой системы управления. В окончательном варианте была разработана и прошла летную отработку в составе управляемого блока инерциальная система управления с радиотехнической системой коррекции по рельефу местности с использованием многолучевого радиовысотомера.
По результатам исследований различных органов управления предпочтение было отдано газоструйному варианту с выдувом струй газа с боковой поверхности в обтекающий поток. При взаимодействии выдуваемой струи с потоком образуется отрывная область, что приводит к значительному увеличению управляющего усилия. Для генерирования выдуваемых струй НИИ машиностроения была создана специализированная двигательная установка на штатных компонентах топлива с импульсным жидкостным двигателем малой тяги с необходимым для управления и стабилизации блока быстродействием и высокой экономичностью. Сам по себе принцип газоструйного управления был известен, но конкретное техническое исполнение было найдено после проведения научно-технических исследований. В летных испытаниях подтверждена высокая эффективность принятого способа управления блоком.
При проведении наземной экспериментальной отработки дополнительно потребовалось создание моделирующего стенда (для отработки бортовой системы управления с моделированием программного движения по тангажу, рысканию и крену), макета блока и специального стенда (для отработки полетной циклограммы работы двигательной установки в наземных условиях).
Для подтверждения принятых конструкторских и технологических решений, результатов теоретических и экспериментальных исследований по аэродинамике и динамике движения управляемого блока, работоспособности бортовых систем в условиях интенсивных полетных нагрузок, уточнения технических и эксплутационных характеристик блока на базе штатного боевого блока были разработаны экспериментальные образцы для летных испытаний. Конструкция блока дорабатывалась с целью размещения дополнительных систем, например, устройства плазмогашения, дополнительных двигателей и других элементов.
Летная отработка управляемого блока проводилась пусками носителя К65М-Р в 80-е годы в три этапа:
I этап – подтверждение и уточнение аэродинамических характеристик пусками экспериментальных неуправляемых макетов (без двигательной установки и системы управления) по настильным траекториям с малым углом входа в атмосферу;
II этап – последовательное усложнение задач от пусков экспериментальных образцов с двигательной установкой и инерциальной системой управления по квазибаллистическим траекториям с включением двигателей до пусков по программам, максимально приближенным к штатным;
III этап – подтверждение работоспособности блока и его систем пусками экспериментальных образцов, оснащенных системой радиокоррекции в условиях полета по штатным программам.
Всего было проведено 18 пусков экспериментальных образцов управляемого блока со скоростью входа в атмосферу, приближающейся к значениям скоростей при межконтинентальной дальности стрельбы. Для подтверждения работоспособности блока и его систем, характеристик и точности в условиях стрельбы на межконтинентальную дальность работы были продолжены с проведением десять пусков при увеличенных скоростях входа.
При разработке были как серьезные ошибки, связанные с новизной поставленных задач, так и курьезные просчеты, которых, конечно же, можно было избежать.
К первым можно отнести просчеты, связанные с работоспособностью покрытий из теплозащитных материалов. В конструкции защиты боковой поверхности и наконечника блока было предусмотрено применение уже отработанных в пусках неуправляемых боевых блоков материалов.
Но именно в это время ЦНИИ материаловедения был разработан углеродный композиционный материал «Исток», который Министерством общего машиностроения был предписан к внедрению. При обсуждении вопроса о применении этого материала в реальной конструкции разработчик неуправляемых боевых блоков Е. В. Бушмин предложил: «Хороший блок портить жалко. Давайте применим «Исток» на управляемом блоке – все равно летать не будет!» Так и решили. А потом, в надежде на обеспечение работоспособности теплозащиты из материала «Исток», было затрачено огромное количество нервов, времени и средств, но оказалось все впустую. Материал был совершенно непригодным для использования в качестве теплозащитного покрытия и разрушался при каждом пуске. Вследствие этого из семи первых пусков только три пуска в неуправляемом режиме были успешными, а из четырех следующих два – частично успешными.
В результате после двух лет наземной экспериментальной отработки и летных испытаний пришлось потратить еще год на принятие решения об отказе от материала «Исток» и переход на теплозащиту на основе кварцевого волокна.
К досадным курьезам можно отнести отказ ампульной батареи в первом пуске третьего этапа испытаний. Разработчики системы управления, опасаясь, что емкость ампульной батареи может оказаться недостаточной на автономный полет, перенесли время ее задействования ближе к началу автономного полета блока на участок полета в условиях невесомости. В результате этого задействование ампульной батареи было проведено нештатно, емкость батареи оказалась недостаточной, что привело к аварийному прекращению полета.
Однако большинство неудач было связано с новизной и сложностью решаемых задач. Поэтому главным при отказах стало наличие информации, позволяющей выявить и устранить их причины.
В этом смысле самой большой удачей был тринадцатый пуск, когда в результате аварийного прекращения полета блок спланировал и с незначительными разрушениями приземлился. Отсек управления был доставлен в КБ машиностроения с боевого поля полигона для дефектации и анализа, что дало значительно больше информации, чем все ранее полученные данные телеметрии. В результате анализа «спасенной» матчасти были доработаны конструкции теплозащитных вкладышей в местах установки двигателей, конструкция защитных крышек проходных электроразъемов на заднем днище, позднее полностью изменена и отработана конструкция цельнотканого кожуха теплозащиты на корпусе отсека управления.
При выполнении исследовательских и экспериментальных работ не только решались вопросы, связанные с подтверждением работоспособности принятых решений, но и проводились исследования, включая летные испытания, направленные на расширение условий боевого применения и придание блоку новых свойств, в том числе:
– исследования параметров плазмообразований и устройств плазмогашения, позволяющие значительно расширить область использования навигационной радиотехнической системы при более высоких скоростях полета по сравнению с принятыми при разработке;
– исследования программных алгоритмов управления и параметров динамики полета блока в режиме самобалансировки, позволившие повысить динамические и маневренные характеристики блока без дополнительных энергетических затрат.
Разработка управляемого блока потребовала решения ряда научных проблем и создания специализированного программно-методического обеспечения, решения терминальных задач управления полетом, формирования полетного задания, анализа летных испытаний.
Аэродинамическое и тепловое направления проектирования наряду с некоторыми другими также стали критическими – от решения задач по этим направлениям зависела успешность разработок блока, в частности:
– выбор аэродинамической формы, у которой коэффициент центра давления слабо изменялся бы в диапазоне полетных скоростей и углов атаки с учетом изменения формы блока при уносе теплозащитного покрытия;
– определение характеристики эффективности выбранного способа управления;
– разработка методов анализа измерений в летных испытаниях управляемого блока и восстановления фактических аэродинамических характеристик блока, характеристик эффективности органов управления для уточнения методов расчета. По результатам летных испытаний погрешность определения коэффициента центра давления была обеспечена на уровне 0,5% длины блока.
В процессе исследований, экспериментальной наземной и летной отработки управляемого блока были решены многие проблемные вопросы:
– выбор аэродинамической компоновки блока;
– выбор конструктивно-компоновочной схемы;
– выбор типа и характеристик органов управления, экспериментальное подтверждение их эффективности летными испытаниями;
– разработка бортовых алгоритмов наведения и управления с использованием радиоинформации от внешних ориентиров, проверка их работоспособности на полигонных трассах;
– исследования по обоснованию создания и отработка теплозащитных материалов боковой поверхности и наконечника, результаты которых и до настоящего времени не превзойдены в практике мирового проектирования боевого оснащения баллистических ракет и наконечников;
– исследования параметров плазмообразований с использованием устройства плазмогашения и без
него.
В условиях проведения летных испытаний над малоинформативной местностью была подтверждена высокая точность стрельбы.
Создание управляемого боевого блока и положительные результаты летных испытаний были бы невозможны без слаженной творческой работы коллективов разработчиков управляемого боевого блока, системы управления, двигательной установки, комплекса командных приборов, четкой оперативной работы всех служб полигона и завода.
За «Исследования по выбору и обоснованию проектно-конструкторских решений и облика высокоточного летательного аппарата, подтверждению принципиальных решений натурными летными испытаниями экспериментальных образцов» группе специалистов КБ машиностроения присуждена премия имени В. П. Макеева; лауреатами стали М. Г. Булыгин, А. А. Гневашев, В. В. Дубенков, А. В. Егоров, А. Л. Зайцев, В. В. Ильин, В. П. Колодий, Ю.Н.Нижегородов, К.М.Сулейманов, Н.Ф.Тамбулов.
Разработка управляемого боевого блока, реализующего высокую точность стрельбы и работоспособного при скорости входа в атмосферу на межконтинентальных дальностях стрельбы, стало выдающимся вкладом КБ машиностроения с кооперацией в создание новых образцов вооружений. Результаты выполненных в 1976–1992 гг. работ были лучшими в то время и не превзойдены в России до сих пор. Однако ввиду отсутствия привязки разработки к конкретному ракетному комплексу, значительных массо-габаритных характеристик управляемого блока по сравнению с неуправляемым и отсутствия прямых аналогов на стратегических ракетах США эти результаты не нашли применения в опытно-конструкторской разработке, а в связи с сокращением финансирования оборонной тематики в 90-е годы научно-исследовательские работы по этому направлению были прекращены.

Источники: СКБ-385, КБ машиностроения, ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева»/ Составители Р.Н. Канин, Н.Н. Тихонов; Под общей редакцией академика РАРАН В.Г. Дегтяря. – М.: Государственный ракетный центр «КБ им. академика В.П. Макеева»; «Военный Парад», 2007. – 408 с.: илл.

СКОРОСТНОЙ МАНЕВРИРУЮЩИЙ БОЕВОЙ БЛОК ГРЦ МАКЕЕВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАКЕТНЫЙ ЦЕНТР ИМЕНИ АКАДЕМИКА В.П. МАКЕЕВА (ГРЦ МАКЕЕВА)