«Циркон» задает тренд

МиГ-31К с аэробаллистическими гиперзвуковыми ракетами «Кинжал» существенно меняют баланс сил в пользу Российской армии. Фото со страницы Министерства обороны РФ в «ВКонтакте»

Многие военные специалисты считают, что гиперзвуковые аппараты – страшное оружие XXI века. Российская ракета «Циркон» продемонстрировала невиданные ранее характеристики – скорость в 9 М. Это до 10,7 тысячи км/час при дальности полета в 1000 км. Это расстояние машина пройдет всего за 4,5 минуты.

О первых запусках «Циркона» с борта фрегата «Адмирал Горшков» стало известно в феврале этого года. Осенью ожидается пуск ракеты и с борта подводной лодки. Предположительно это будет АПЛ 855 проекта «Северодвинск».

Два эти события выводят Россию в мировые лидеры в области гиперзвуковых технологий. Ни одна из других стран не смогла продемонстрировать что-то столь же убедительное.

Из истории гиперзвука

Тем не менее хотелось бы более четко понять, где начинается гиперзвуковой полет и в чем сложность его организации. Для начала – аппарат, летящий со скоростью 1 М, называют дозвуковым, от 1 М до 5 М – сверхзвуковым, а свыше 5 М – гиперзвуковым. Правда, ряд ученых называют скорость от 8,8 М до 25 М сверхскоростью.

Ну а что такое М (число Маха)? Это отношение скорости аппарата к скорости звука на данной высоте. Дело в том, что скорость звука с высотой падает. Как известно из физики, чем плотнее среда, тем быстрее распространяются колебания, в том числе звуковые. Так, скорость звука у земли 343 м/с, а на высоте 6 км – 316 м/с, на высоте 11 км – 300 м/с. А далее она падает очень медленно – как говорят, наступает тропопауза.

Впервые гиперзвуковая скорость была достигнута весной 1942 года германской баллистической ракетой ФАУ-2. Стартовый вес ее составлял 15 т, из них 6,6 т – топливо, а входивший в плотные слои атмосферы корпус ракеты с боевой частью весил 6,26 т. Ракета ФАУ-2 летела по баллистической траектории на расстояние около 320 км. Максимальная высота 80–90 км. Максимальная скорость – 1700 м/с, то есть 5,76 М. При входе в плотные слои атмосферы ракета тормозила и падала со скоростью 450 м/с, то есть 1,3 М.

После 1945 года гиперзвуковой полет в течение нескольких минут на конечном участке совершали боевые части МБР и капсулы космических аппаратов.

Реактивные самолеты в 1950-х годах преодолели сверхзвуковой барьер, но уже в 1960–1970-х годах уперлись в предел скорости 3 М и высоту 25 км. При больших скоростях резко возрастало сопротивление воздуха, и истребитель с турбореактивным двигателем на уровне моря мог лететь лишь со скоростью 1–1,5 М. Скорости же 3 М можно было достичь только на высотах свыше 14 км.

На помощь конструкторам летательных аппаратов пришел прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД). Американский разведчик SR-71 (первый полет 22 декабря 1964 года) был снабжен гибридным двигателем J58-P4. У него на скорости 3 М 20% тяги обеспечивалось турбореактивным контуром, а 80% – внешним прямоточным контуром. Высота полета SR-71 – до 30 км, а М = 3,17, то есть 3300 км/час.

Непревзойденный рекорд скорости у земли (у поверхности моря) поставила советская ракета 3М-80 «Москит», принятая на вооружение в 1983 году. Она летела над водой со скоростью 2 М. Двигатель прямоточный, но тип топлива до сих пор секретен: то ли жидкое, то ли твердое.

И это при том что несколько ракет 3М-80 в начале 1990-х годов были поставлены в США. В те годы мне показали роскошный цветной альбом со схемами «Москита».

– А нельзя ли отсканировать?

– Что вы! Это секретно!

Но почему секретный альбом был издан на английском языке?

Проблемы связи и управления

К началу XXI века появились качественно новые системы ПВО, а с другой стороны – более совершенные прямоточные и ракетные (с «бортовым окислителем») двигатели. Так почему крылатой ракете и самолету не полетать на гиберзвуке?

В гиперзвуковом полете аппарат летит в облаке плазмы, почти полностью поглощающей излучение радиолокаторов. Таким образом, аппарат становится «невидимым» для супостата. Но с другой стороны, аппарат в режиме гиперзвука лишен связи как с наземными станциями, так и с космическим аппаратом. И что еще хуже – аппарат не может использовать бортовую радиолокационную головку самонаведения.

В СССР и США уже в начале 1960-х годов спускаемые модули космических аппаратов несколько минут находились без связи – при гиперзвуковом движении при входе в атмосферу. В этом случае ракета могла управляться лишь инерционной системой (типа автопилота) и поэтому давала большое круговое вероятное отклонение (КВО) до нескольких километров. Применять такие ракеты можно было лишь по площадным целям и со спецзарядом.

Для обеспечения связью и самонаведением гиперзвуковых ракет ученые разных стран за последние четверть века разработали два метода. Первый заключается в использовании в качестве антенны самой плазмы кокона. Второй способ использует бортовой генератор, создающий большой отрицательный заряд на антеннах ракеты (а то и на корпусе). Этот заряд отталкивает ионизированный поток плазмы (отрицательные ионы и электроны). В результате в плазменном контуре открывается «окно», через которое возможны прием и передача радиосигналов. Это окно существует небольшое время (порядка доли секунды). Тем не менее за сеанс или несколько сеансов можно получить нужную информацию.

Как управлять аппаратом на гиперзвуке? С помощью аэродинамических или газовых рулей. По мнению американских ученых, подъемная тяга или поворотная тяга на высоте 80 км составляет 48 паскалей. И чтобы реально использовать на этой высоте подъемную силу, аппарат должен иметь скорость больше первой космической.

Что известно о «Кинжале»

Что же собою представляет российская гиперзвуковая ракета «Кинжал»? Тут надо сразу отметить, что все данные российской и американской гиперзвуковых ракет совершенно секретны. Причем в значительной степени это делалось без всякой необходимости. Так, еще в 1970-х годах западные военные эксперты пришли к выводу, что в военной технике реально секретны только две вещи: технология изготовления оружия и предполагаемая тактика его применения в условиях войны.

Ну а траектория полета любой ракеты или космического аппарата легко фиксируется техническими средствами не только сверхдержав, но и малых стран. Характерный пример: изменение орбиты и траектории американского космического аппарата многоразового действия Х-37В в США строго засекречены. Российские военные их прекрасно знают, но молчат, как партизаны. А об эволюциях Х-37В в космосе весь мир узнает благодаря любителям-астрономам.

Как бы то ни было, говорить о гиперзвуковых аппаратах мне приходится только по данным открытых СМИ.

С 1 декабря 2017 года десять истребителей МиГ-31К несут опытно-боевое дежурство в Южном военном округе и выполняют воздушное патрулирование над акваториями Черного и Каспийского морей. Каждый истребитель несет «аэробаллистическую» ракету «Кинжал» Х-47М2. Дальность полета ее составляет 2 тыс. км. КВО – 1 м. Высота полета 25–50 км.

МиГ-31К поднимается на высоту 12–14 км и разгоняется до скорости 2 М. Ряд источников утверждают, что ракета «Кинжал» представляет собой модернизированную твердотопливную ракету 9М723 «Искандер-М». По данным СМИ, стартовый вес «Кинжала»/«Искандера» – 4/3,8 т; вес боевой части – 480/480 кг. Официальная дальность полета – 500 км, но ряд авторов считают, что сия цифра называется, чтобы комплекс 9К720 вписывался в формат Договора о РСМД, ныне расторгнутого США.

У «Искандера» система наведения на начальном и среднем участке полета инерциальная, а на конечном работает оптическая головка самонаведения. Данные СМИ о головке самонаведенияв в «Кинжале» разнятся – то есть неизвестно, является ли она оптической или радиолокационной. Судя по всему, при подлете к цели скорость боевой части «Кинжала» перестает быть гиперзвуковой и составляет от 2 М до 3 М.

Что известно о «Цирконе»

В марте 2016 года РИА «Новости» сообщило о начале испытаний противокорабельной крылатой ракеты «Циркон» – со ссылкой на неназванного «высокопоставленного представителя ВПК».

В феврале 2017 года «Интерфакс» со ссылкой на «источник, знакомый с ситуацией», сообщил о планирующихся на весну того года испытаниях «Циркона» с морского носителя. В апреле 2017 года сообщили об успешном испытании ракеты, однако не уточнялось, когда и с какой платформы был проведен запуск.

Первое достоверное испытание новой ракеты с морского носителя было осуществлено в январе 2020 года с борта фрегата «Адмирал Горшков» из акватории Баренцева моря по наземной цели на военном полигоне, на дальность более 500 км.

7 октября 2020 года Министерство обороны опубликовало видео первого пуска ракеты с борта фрегата «Адмирал Горшков», совершенного 6 октября в 19:15 из акватории Белого моря. По официальным данным, «Циркон» поразил плавучую мишень на дальности 450 км. Максимальная скорость «Циркона» на испытаниях составила 8 М, максимальная высота полета – 28 км.

Очередной успешный пуск «Циркона» был произведен 25 ноября 2020 года в Белом море с борта фрегата «Адмирал Горшков». Цель поражена на расстоянии 450 км. В полете «Циркон» разогнался до скорости 9 М.

26 декабря 2020 года было объявлено, что в 2021 году планируются несколько испытательных пусков. Четыре пуска – с борта «Адмирала Горшкова», еще три – с атомной подводной лодки К-560 «Северодвинск». Из числа этих пусков два будут завершать программу летно-конструкторских испытаний. Другие пуски проведут в рамках государственных совместных испытаний.

19 февраля 2016 года сообщили о планах размещения гиперзвуковых противокорабельных ракет «Циркон» на российском тяжелом атомном ракетном крейсере «Петр Великий».

Вот, собственно, и вся более или менее достоверная информация о гиперзвуковой противокорабельной ракете 3М22 «Циркон», входящей в состав комплекса 3К22. Время начала разработки 3М22 «НПО Машиностроение» (город Реутов) не сообщается.

Предположения и догадки

Попробуем разобраться сами. Начнем с корабля-носителя «Адмирал Горшков» – головного фрегата пр. 22350. Полное водоизмещение его 54 000 т. В состав вооружения входят два универсальных стрельбовых комплекса (УКСК) 3С13. Это восьмизарядная подпалубная вертикальная пусковая установка. Максимальная длина транспортно-пускового контейнера (ТПК) с ракетой – 8,9 м. Ограничения по стартовому весу – около 3 тонн. Диаметр корпуса ТПК – около 900 мм. Отсюда нетрудно угадать габариты ракеты 3М22.

На видеокадрах испытательных стрельб комплекса, показанных Минобороны РФ, видно, что старт ракеты из шахты – «горячий». Стартовый двигатель ракеты – твердотопливный, двухрежимный, неотделяемый. Судя по всему, он вставлен в сопловую часть маршевого двигателя по аналогии с таковым на ракете 3М55 «Оникс» (схема «матрешка»).

На видеокадрах заметен довольно длинный носовой колпак, который отстреливается и уводится от ракеты и корабля-носителя расположенными на нем двигателями увода через одну-две секунды после ее старта. Однако его конкретное предназначение достоверно неизвестно. По аналогии с ПКР «Оникс» основным предназначением данного колпака может является защита воздухозаборника прямоточного воздушно-реактивного двигателя от попадания в его тракт посторонних предметов или воды при старте ракеты.

Если расстояние до цели ракета преодолела за четыре с половиной минуты, то средняя скорость на траектории составила 5,5 М. Максимальная же скорость, достигнутая ракетой на протяжении данного полета, превысила 9 М. Многие предполагают, что максимальная дальность «Циркона» – не менее 1000 километров. Косвенным подтверждением этого служит то, что боевой радиус американского палубного истребителя-бомбардировщика F-35С составляет около 1000 км.

«Циркон» должен иметь головку самонаведения, оптическую или радиолокационную. Дело в том, что за время полета 3М22 корабль противника при 30-узловой скорости уйдет на 15–17 км. В ходе испытаний ядерных бомб на атолле Бикини в 1946 году (операция «Перекресток») крупные корабли на расстоянии свыше 500 м от эпицентра взрыва 23-килотонных бомб оставались на плаву. И это при отсутствии экипажей, боровшихся за живучесть, и умышленно открытых дверях водонепроницаемых перегородок.

Ну а в ТТЗ на крейсерах проекта 68-бис предусматривалось сохранение боеспособности башен главного калибра МК-5бис при взрыве мегатонного спецзаряда на дистанции 800 м. Так что даже при использовании ядерной боевой части «Циркону» обязательно нужна головка самонаведения.

Вопрос один: принцип работы ГСН на гиперзвуке. Тут возможно использование плазмы в качестве антенны РЛС, или же РЛС должна работать при создании в плазме «окна». Теоретически возможен и иной способ.

Не исключено и замедление полета ракеты «Циркон» на самом последнем участке до скорости 2–3 М. При таких скоростях существующие радиолокационные ГСН будут нормально работать. Понятно, что снижение скорости «Циркона» до 2–3 М резко увеличивает его уязвимость от средств ПВО, включая комплексы ближней обороны типа «Вулкан-Фаланкс», «Голкипер» и т. д.

Впрочем, реальные оценки эффективности «Циркона» остаются за кадром. Ракета секретна, а по косвенным признакам нельзя достоверно построить ее технический портрет.