«Железный купол»: логика работы и техническое воплощение
Защита от атак реактивных снарядов жизненно необходима для Израиля. Тактическая система их перехвата постоянно проходит проверку на прочность в реальных ракетных нападениях. Мы расскажем о принципах работы и основах устройства эффективного противоракетного комплекса, прикрывающего города.
Простой снаряд с несложным запуском
Реактивные снаряды прошли долгий путь от средневековых пороховых ракет до реактивных систем залпового огня. Они широко прижились в системах вооружений: это блоки неуправляемых авиационных ракет для самолетов и вертолетов и многие системы залпового огня. Простота конструкции позволяет делать их при минимуме производственного оборудования. Как и простейшие пусковые устройства, вместе образующие кустарный ракетный комплекс дальностью в десяток километров. Примером служит «Кассам», возникший в начале нашего века.
Это металлическая труба длиной от менее метра до трех и более и диаметром с руку или ногу человека (6–18 см). Спереди у нее заряд взрывчатки и взрыватель, а основную часть трубы заполняет масса твердого топлива. Завершается корпус донным блоком с несколькими соплами и стабилизаторами снаружи.
Тяга двигателя сдергивает ракету со стартового устройства и бросает на 8–15 км, а тяжелые варианты и на 40–60 км. Реактивный снаряд летит подобно артиллерийскому снаряду гаубиц калибра 152 мм, на сопоставимые расстояния и с похожей скоростью. Топливо в тонком корпусе ракеты сгорает под меньшим давлением и не так эффективно, как порох в стволе орудия, поэтому им заполняют почти всю трубу. Неэффективно и прицеливание через простую установку стартового устройства в нужном направлении. Попадание по точечной цели невозможно из‑за разброса характеристик ракеты и низкой точности ее изготовления.
Но пролететь свои километры «Кассам» может, поэтому его запускают по площадным целям с жилой застройкой. Осколочно‑фугасная боевая часть способна поразить незащищенных людей, транспорт, повредить или поджечь здания. «Кассамы» запускают по израильским городам вблизи сектора Газа — Сдероту и Ашкелону.
Используя заводскую или кустарную пусковую установку, можно запустить и снаряд от реактивной системы залпового огня «Град». Диаметром 12 см и длиной почти 3 м, он может улететь на 20–40 км. Точность его пуска тоже невысока, но падение на город вполне может получиться. Простота кустарной работы позволяет делать «Кассамы» во множестве. Снаряды «Градов» тоже не штучные: боекомплект полного снаряжения установки составляет 40 снарядов. Если к ним есть доступ, то не к одной ракете. Возникает возможность залповой атаки многими снарядами, для защиты от которых нужна противостоящая техническая система.
Птицу видно по полету
Возможности и технические черты такой системы происходят от свойств ее типовых целей: множественность, неуправляемость и диапазон скоростей. Системе нужно уметь поразить сразу десяток или больше целей. Их скорости определяются дальностью: чем больше дальность, тем выше для нее нужна скорость снаряда. На дальностях в первые километры скорость самых медленных «Кассамов» может быть дозвуковой. Реактивный снаряд «Града» после выгорания топлива получает сверхзвуковую скорость около 700 м/с. Атмосфера «съест» часть скорости аэродинамическим сопротивлением, но сверхзвуковой режим полета сохранится. На масштабе десятков километров гравитационное поле Земли однородно, его силовые линии параллельны. Траектория свободного баллистического полета будет опрокинутой параболой с восходящей к вершине частью и нисходящей к точке падения. Без атмосферы эти две части одинаковы и симметричны. Но воздух «съедает» скорость снаряда, замедляя его к нисходящей части, и она снижается круче восходящей. Это привычная, хорошо изученная и освоенная траектория пуль и артиллерийских снарядов.
Важная их черта — неуправляемость. Снаряд падает по свободной баллистической траектории. С ее расчетной линии он немного сдвигается комплексом возмущений. Это небольшие углы атаки от неточности формы снарядов, их колебаний и вращений и снос бурлящей атмосферой. В силу случайности возмущений они частично парируются, и снаряд не уходит далеко от расчетной траектории; его путь и положения в небе легко предсказать. Не самая большая сверхзвуковая скорость и понятная траектория делают эту цель не очень трудной. Осложняют ситуацию малое время полета и множественность целей. Как решать задачу их перехвата?
Способ и средство поражения
Перехватом называют принудительное прекращение полета цели в прежнем направлении. Для баллистических целей это уничтожение или отклонение точки падения от защищаемого объекта. Уничтожение — самый верный путь; нужно выбрать способ.
Атакующий реактивный снаряд направлен вдоль своей скорости, подобно стреле. Ближе к цели он летит носом к ней и виден оттуда в анфас, в самом скромном ракурсе. В его 16‑см диаметр надежно не попасть из зенитной пушки. А прямое попадание нужно и бронебойному снаряду, и ударному взрывателю для срабатывания.
Гораздо лучше взорвать у цели мощный осколочнофугасный заряд. Он разрубит цель на куски действием ударной волны взрыва или сильно отклонит вбок ее движение. Поток осколков пробьет цель во многих местах, помогая ударной волне и выводя из строя начинку. С выбором осколочно‑фугасной боевой части задача перехвата разделяется на два этапа: доставка заряда к цели и подрыв его там.
Лучшая доставка будет управляемой ракетой. Сверхзвуковая скорость обеспечит быстроту и короткое время, а управление полетом приведет к цели до поражающей близости. Система подрыва в нужный момент взорвет боевую часть ее полным действием по цели.
Сверхзвуковая скорость даст перехватчику также и маневренность. С помощью управляющих «крылышек» ракета займет угол атаки в 2–3 градуса к набегающему потоку воздуха. И этим создаст мощное газодинамическое сжатие потока на обдуваемой боковой поверхности перехватчика. Возникшая вдоль всего корпуса зона высокого давления даст боковые силу и перегрузку в десятки раз больше ускорения силы тяжести. Эта перегрузка энергично и быстро развернет полет в нужную сторону, обеспечив высокую маневренность ракетыперехватчика. Но зачем она нужна? Ведь цель летит по понятной, плавно изгибающейся кривой, не меняя генерального движения.