Ryssland har utvecklat strategiska kärnvapenstyrkor, vars huvudkomponent är interkontinentala ballistiska missiler av olika slag som används i stationära eller mobila markkomplex, samt på ubåtar. Med en viss likhet när det gäller grundidéer och lösningar har produkter av denna klass märkbara skillnader. I synnerhet används raketmotorer av olika typer och klasser, som motsvarar en eller annan kunds krav.
Med tanke på kraftverkens funktioner kan alla föråldrade, relevanta och lovande ICBM delas in i två huvudklasser. Sådana vapen kan utrustas med raketmotorer med flytande drivmedel (LPRE) eller motorer med fast bränsle (raketmotorer med fast drivmedel). Båda klasserna har sina egna fördelar, tack vare vilka de hittar tillämpning i olika projekt, och än så länge har ingen av dem kunnat fördriva en "konkurrent" från sitt område. Frågan om kraftverk är av stort intresse och är värd separat övervägande.
Historia och teori
Det är känt att de första raketerna, som dök upp för många århundraden sedan, var utrustade med fasta drivmotorer med det enklaste bränslet. Ett sådant kraftverk behöll sin position fram till förra seklet, då de första system för flytande bränsle skapades. I framtiden gick utvecklingen av de två klasserna av motorer parallellt, även om flytande raketmotorer eller fasta drivmedel emellanåt ersatte varandra som ledare i branschen.
Lansering av UR-100N UTTH-raketen med en flytande motor. Foto Rbase.new-factoria.ru
De första långdistansmissilerna, vars utveckling ledde till uppkomsten av interkontinentala komplex, var utrustade med flytande motorer. I mitten av förra seklet var det flytande raketmotorer som gjorde det möjligt att få önskade egenskaper med hjälp av tillgängliga material och teknik. Senare började experter från ledande länder utveckla nya kvaliteter av ballistiska drivmedel och blandade drivmedel, vilket resulterade i uppkomsten av fasta drivmedel som är lämpliga för användning på ICBM.
Hittills har både flytande drivmedel och fasta drivmedel missiler blivit utbredda i de strategiska kärnvapenstyrkorna i olika länder. Det är märkligt att ryska ICBM är utrustade med kraftverk i båda klasserna, medan USA övergav vätskedrivna motorer till förmån för fastbränsle för flera decennier sedan. Trots denna skillnad i tillvägagångssätt lyckades båda länderna bygga missilgrupper med önskat utseende med erforderlig kapacitet.
Inom området för interkontinentala missiler var motorer med flytande drivmedel de första. Sådana produkter har ett antal fördelar. Flytande bränsle gör att en högre specifik impuls kan erhållas, och motorns konstruktion gör att dragkraften kan ändras på relativt enkla sätt. Större delen av en rakets volym med en flytande drivmotor är upptagen av bränsle- och oxiderande tankar, vilket på ett visst sätt minskar kraven på skrovets styrka och förenklar dess produktion.
Samtidigt är vätskedrivande raketmotorer och missiler utrustade med dem inte utan nackdelar. Först och främst kännetecknas en sådan motor av den högsta komplexiteten i produktion och drift, vilket påverkar produktens kostnad negativt. ICBM för de första modellerna hade en nackdel i form av komplexiteten i förberedelserna för lansering. Tankning av bränsle och oxidationsmedel genomfördes omedelbart före starten, och dessutom var det i vissa fall förknippat med vissa risker. Allt detta påverkade missilsystemets stridskvaliteter negativt.
R-36M-vätskedrivande missiler i transport- och sjösättningskärl. Foto Rbase.new-factoria.ru
Rakettmotorn med fast bränsle och den raket som byggts på dess bas har positiva aspekter och fördelar jämfört med vätskesystemet. Det största pluset är den lägre produktionskostnaden och en förenklad design. Dessutom har fasta drivmedel inga risker för aggressiva bränsleläckor, och dessutom utmärks de av möjligheten till längre lagring. Under den aktiva fasen av en ICBM-flygning ger en solid drivmotor bättre accelerationsdynamik, vilket minskar sannolikheten för en lyckad avlyssning.
En fast drivmotor förlorar mot en flytande i sin specifika impuls. Eftersom förbränningen av en fast bränsleladdning är nästan okontrollerbar, kräver motorstyrningskontroll, stopp eller omstart speciella tekniska medel som är komplexa. Den fasta drivraketkroppen utför funktionerna i en förbränningskammare och måste därför ha lämplig hållfasthet, vilket ställer särskilda krav för de enheter som används, och påverkar också komplexiteten och produktionskostnaden negativt.
Raketmotor, fast drivmedelsraketmotor och strategiska kärnkraftsstyrkor
För närvarande är Rysslands strategiska kärnvapenstyrkor beväpnade med ett dussin ICBM av olika klasser, utformade för att lösa brådskande stridsuppdrag. De strategiska missilstyrkorna (strategiska missilstyrkor) driver fem typer av missiler och väntar på att ytterligare två nya komplex kommer att dyka upp. Samma antal missilsystem används på marinubåtar, men i grunden har nya missiler ännu inte utvecklats i intresset för marinkomponenten i "atomtriaden".
Trots sin betydande ålder finns fortfarande UR-100N UTTH- och R-36M / M2-missiler kvar i trupperna. Sådana ICBM: er av den tunga klassen inkluderar flera steg med egna vätskedrivande motorer. Med en stor massa (mer än 100 ton för UR-100N UTTKh och cirka 200 ton för R-36M / M2) har två typer av missiler en betydande bränsletillförsel, vilket säkerställer att ett tungt stridshuvud skickas till en rad olika minst 10 tusen km.
Allmän bild av RS-28 "Sarmat" -raketen. Ritning "State Missile Center" / makeyev.ru
Sedan slutet av femtiotalet, i vårt land, har problemet med att använda fasta drivmedel på lovande ICBM studerats. De första verkliga resultaten på detta område erhölls i början av sjuttiotalet. Under de senaste decennierna har denna riktning fått en ny drivkraft, tack vare vilken en hel familj av fasta drivande missiler har dykt upp, som representerar en konsekvent utveckling av allmänna idéer och lösningar baserade på modern teknik.
För närvarande har de strategiska missilstyrkorna RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M och RS-24 Yars-missiler. Samtidigt drivs alla sådana missiler med både mina och mobila markskjutare. Raketer av tre typer, skapade på grundval av allmänna idéer, är byggda enligt ett trestegsschema och är utrustade med fastdrivna motorer. Efter att ha uppfyllt kundens krav lyckades projektförfattarna minimera de färdiga missilernas dimensioner och vikt.
Missilerna i RT-2PM, RT-2PM2 och RS-24-komplexen har en längd på högst 22,5-23 m med en maximal diameter på mindre än 2 m. 1-1, 5 ton. Topol-missilerna är utrustade med ett stridshuvud i ett stycke, medan Yars, enligt kända data, bär flera separata stridsspetsar. Flygsträckan är minst 12 tusen km.
Det är lätt att se att med de grundläggande flygegenskaperna på nivån för äldre flytande drivande missiler utmärks det fasta drivmedlet Topoli och Yars av sina mindre dimensioner och uppskjutningsvikt. Men med allt detta bär de en mindre nyttolast.
Topol mobilt jordkomplex. Foto av Ryska federationens försvarsministerium
I framtiden bör de strategiska missilstyrkorna ta emot flera nya missilsystem. Således tillhandahåller RS-26 Rubezh-projektet, som skapades som ett alternativ för vidareutveckling av Yars-systemet, igen ett flerstegsschema med fasta drivmedel i alla steg. Tidigare fanns information enligt vilken "Rubezh" -systemet är avsett att ersätta de åldrande RT-2PM "Topol" -komplexen, vilket påverkade huvuddragen i dess arkitektur. När det gäller dess huvudsakliga tekniska egenskaper bör "Rubezh" inte skilja sig väsentligt från "Topol", även om det är möjligt att använda en annan nyttolast.
En annan lovande utveckling är RS-28 Sarmat tunga ICBM. Enligt officiella data ger detta projekt möjlighet att skapa en trestegsraket med flytande drivmedel. Det rapporterades att Sarmat -missilen kommer att ha en längd på cirka 30 meter med en uppskjutningsvikt på över 100 ton. Den kommer att kunna bära "traditionella" speciella stridsspetsar eller en ny typ av hypersoniskt slagsystem. På grund av användningen av raketmotorer med flytande drivmedel med tillräckliga egenskaper förväntas det uppnå maximal flygsträcka vid nivån 15-16 tusen km.
Marinen har till sitt förfogande flera typer av ICBM med olika egenskaper och kapacitet. Kärnan i marinkomponenten i de strategiska kärnkraftsstyrkorna är för närvarande de ballistiska missilerna från ubåtar från R-29RM-familjen: R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 "Sineva" och R-29RMU2.1 "Liner". Dessutom gick den nyaste R-30 Bulava-missilen in i arsenalen för några år sedan. Så vitt vi vet utvecklar nu den ryska industrin flera projekt för modernisering av missiler för ubåtar, men det talas inte om skapandet av grundläggande nya komplex.
Inom inhemska ICBM för ubåtar finns det trender som påminner om utvecklingen av "land" -komplex. Äldre R-29RM-produkter och alla alternativ för modernisering har tre steg och är utrustade med flera vätskemotorer. Med hjälp av ett sådant kraftverk kan R-29RM-missilen leverera fyra eller tio stridshuvuden med olika kraft med en totalvikt på 2, 8 ton vid en räckvidd på minst 8300 km. Moderniseringsprojektet för R- 29MR2 "Sineva" möjliggjorde användning av nya navigations- och kontrollsystem. Beroende på den tillgängliga stridsbelastningen kan en raket med en längd på 14,8 m och en massa på 40,3 ton flyga med en räckvidd på upp till 11,5 tusen km.
Laddar en Topol-M-missil i en silolanschare. Foto av Ryska federationens försvarsministerium
Det nyare projektet med ubåten-missilen R-30 Bulava, tvärtom, möjliggjorde användning av fasta drivmotorer i alla tre etappen. Detta gjorde det bland annat möjligt att minska raketlängden till 12,1 m och minska sjösättningsvikten till 36,8 ton. Samtidigt bär produkten en stridslast på 1, 15 ton och levererar den till en rad av upp till 8-9 tusen km. För inte så länge sedan tillkännagavs utvecklingen av en ny modifiering av "Bulava", som skiljer sig åt i olika dimensioner och ökad vikt, vilket gör det möjligt att öka stridsbelastningen.
Utvecklingstrender
Det är välkänt att det ryska kommandot under de senaste decennierna har förlitat sig på utvecklingen av lovande fasta drivande missiler. Resultatet av detta var det konsekventa utseendet på Topol- och Topol-M-komplexen, och sedan Yars och Rubezh, vars missiler är utrustade med fasta drivmedel. LRE förblir i sin tur bara på relativt gamla "land" -missiler, vars operation redan tar slut.
En fullständig övergivande av vätskedrivande ICBM är dock ännu inte planerad. Som ersättning för befintliga UR-100N UTTKh och R-36M / M2 skapas en ny produkt RS-28 "Sarmat" med ett liknande kraftverk. Således kommer flytande drivmotorer inom överskådlig framtid endast att användas på tungklassiga missiler, medan andra komplex kommer att utrustas med fasta drivsystem.
Situationen med ubåtens ballistiska missiler ser likadan ut, men har vissa skillnader. Ett betydande antal flytande drivande missiler finns också kvar i detta område, men det enda nya projektet innebär användning av fasta drivmedel. Händelsens vidareutveckling kan förutses genom att undersöka de befintliga planerna för militära avdelningen: programmet för utvecklingen av ubåtsflottan indikerar tydligt vilka missiler som har en stor framtid och vilka kommer att tas ur drift med tiden.
Självgående launcher RS-24 "Yars". Foto Vitalykuzmin.net
Äldre R-29RM-missiler och deras senaste modifieringar är avsedda för kärnkraftsubåtar i projekt 667BDR och 667BDRM, medan R-30 utvecklades för användning på de senaste missilbärarna i projekt 955. Fartyg från 667-familjen tar ut sin resurs gradvis och kommer så småningom att avvecklas på grund av den fullständiga moraliska och fysiska föråldringen. Tillsammans med dem måste flottan därför överge missiler från R-29RM-familjen, som helt enkelt kommer att förbli utan bärare.
De första missilbåtkryssarna i projekt 955 "Borey" har redan accepterats i marinens stridstyrka, och dessutom fortsätter byggandet av nya ubåtar. Detta innebär att flottan inom överskådlig framtid kommer att få en betydande gruppering av Bulava -missilbärare. Tjänsten "Boreyev" kommer att fortsätta i flera decennier, och därför kommer R-30-missilerna att förbli i tjänst. Det är möjligt att skapa nya modifieringar av sådana vapen, som kan komplettera och sedan ersätta ICBM: er av grundversionen. På ett eller annat sätt kommer produkter från R-30-familjen så småningom att ersätta de åldrande R-29RM-missilerna som grunden för marinkomponenten i de strategiska kärnvapenstyrkorna.
Fördelar och nackdelar
Olika klasser av raketmotorer som används på moderna strategiska missiler har sina egna för- och nackdelar av ett eller annat slag. System för flytande och fast bränsle överträffar varandra i vissa parametrar, men förlorar i andra. Som ett resultat måste kunder och designers välja typ av kraftverk i enlighet med deras krav.
En konventionell vätskedrivmotor skiljer sig från fasta drivmedelsraketmotorer med högre specifika impulshastigheter och andra fördelar, vilket gör det möjligt att öka nyttolasten. Samtidigt leder motsvarande tillförsel av flytande bränsle och oxidationsmedel till en ökning av produktens dimensioner och vikt. Således visar sig en raket med flytande drivmedel vara den optimala lösningen i samband med utplacering av ett stort antal siloplastare. I praktiken innebär detta att för närvarande en betydande del av lanseringssilos upptas av R-36M / M2 och UR-100N UTTKh-missilerna, och i framtiden kommer de att ersättas av den lovande RS-28 "Sarmat".
Raketer av typen Topol, Topol-M och Yars används både med gruvinstallationer och som en del av mobila jordsystem. Den senare möjligheten ges först och främst av missilernas låga uppskjutningsvikt. En produkt som väger högst 50 ton kan placeras på ett speciellt fleraxligt chassi, vilket inte kan göras med befintliga eller hypotetiska flytande drivande missiler. Det nya RS-26 "Rubezh" -komplexet, betraktat som en ersättare för "Topol", är också baserat på liknande idéer.
Ubåtsmissil R-29RM. Ritning "State Missile Center" / makeyev.ru
Det karakteristiska särdraget för raketer med fasta drivmedel i form av minskning av storlek och vikt spelar också roll i samband med marinvapen. En ubåtsmissil ska vara så liten som möjligt. Förhållandet mellan dimensionerna och flygegenskaperna för R-29RM- och R-30-missilerna visar exakt hur sådana fördelar kan användas i praktiken. Så, till skillnad från sina föregångare, behöver de nyaste atom 95 -ubåtarna från Project 955 inte en stor överbyggnad som täcker den övre delen av bärraketerna.
Minskningen i vikt och dimensioner har dock ett pris. Lättare fastdrivande missiler skiljer sig från andra inhemska ICBM i en lägre stridsbelastning. Dessutom leder specificiteten hos fasta drivmedelsraketmotorer till en lägre perfektion i vikt jämfört med raketer med flytande drivmedel. Men med all sannolikhet löses sådana problem genom att skapa mer effektiva stridsenheter och kontrollsystem.
***
Trots långvarigt forsknings- och utvecklingsarbete, liksom mycket kontroverser, har den villkorliga konfrontationen mellan flytande och fasta drivmotorer ännu inte slutat med en ovillkorlig seger för en av "konkurrenterna". Tvärtom kom den ryska militären och ingenjörerna till en balanserad slutsats. Motorer av olika slag används inom de områden där de kan visa de bästa resultaten. Således får lätta missiler för landmobilkomplex och ubåtar fasta drivmedel, medan tunga missiler med silolansering, både nu och i framtiden, bör utrustas med flytande drivmedel.
I den nuvarande situationen, med hänsyn till de befintliga möjligheterna och framtidsutsikterna, ser ett sådant tillvägagångssätt ut som det mest logiska och framgångsrika. I praktiken kan du få maximala resultat med en märkbar minskning av påverkan av negativa faktorer. Det är fullt möjligt att en sådan ideologi kommer att bestå i framtiden, bland annat med användning av lovande teknik. Detta innebär att ryska strategiska kärnvapenstyrkor inom en nära och avlägsen framtid kommer att kunna ta emot moderna interkontinentala ballistiska missiler med högsta möjliga egenskaper och stridskvaliteter som direkt påverkar avskräckningens effektivitet och landets säkerhet.
