Акад. РАРАН О.В. Коротков, С.Г. Благов, С.Н. Воропаев
Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2012. Т. 73.
Разработанный ОАО «КБточмаш им. А.Э. Нудельмана» семидесятых годах ЗРК «Стрела 10», прошедший ряд модернизаций, зарекомендовал себя в войсках как высокоэффективный, надежный и простой в эксплуатации образец вооружения. В настоящее время его технический уровень, в первую очередь, по дальности действия не отвечает современным требованиям.
В то же время завершена разработка ЗРПК «Панцирь-С1», выполнена модернизация ЗРС «Тор». Указанные комплексы отличаются высоким техническим совершенством, наличием нескольких стрельбовых каналов и способны бороться с широким классом воздушных целей. Однако данные комплексы характеризуются высокой сложностью и большой стоимостью. Наличие длительного по времени радиоизлучения делает их уязвимыми для противорадиолокационных ракет.
Академик РАН А.Г. Шипунов предложил создать высокоэффективный, легкий, пассивный (без длительного радиоизлучения), относительно дешевый ЗРК «Сосна» ближнего действия с оптико-электронной системой управления и наведением ЗУР в лазерном информационном поле для усиления тактического звена войсковой ПВО и применения как самостоятельно, так и в составе смешанных группировок зенитных средств. Разработка выполняется в ОАО «КБточмаш им. А.Э. Нудельмана», входящего в холдинговую компанию ОАО «Высокоточные комплексы» [1].
Наряду с высокой эффективностью боевого применения новый комплекс будет обладать и высокими эксплуатационными характеристиками. Немаловажным являются малые масса и небольшие габариты ракеты, что позволяет заряжать боевую машину в полевых условиях за малое время без применения ТЗМ.
Разработка нового комплекса с заявленными характеристиками потребовала решить две принципиальные проблемы:
- разработать малогабаритную скоростную высокоточную ЗУР с дальностью действия до 8-10 км, способную поражать как пилотируемые цели, так и средства ВТО и ДПЛА;
- создать автоматическую высокоточную оптико-электронную систему обнаружения, слежения за целью и наведения лазерного информационного поля с ошибками не более 0,08-0,1 мрад. (СКО).
Данные проблемы решены.
Разработанная ЗУР «Сосна Р» характеризуется высокой эффективностью и скрытностью боевого применения, а также высокой помехозащищенностью. Ракета имеет малые массу и габариты, характеризуется универсальностью боевого применения, не требует обслуживания и имеет значительный модернизационный потенциал. Данная ракета является головным образцом нового направления в области разработки отечественных малогабаритных ЗУР ближнего действия. ЗУР «Сосна Р» нашла также применение в корабельном ракетно-артиллерийском комплексе «Пальма» [2].
В настоящей статье рассматриваются основные принципы построения, особенности конструкции, приводятся результаты моделирования и натурных испытаний ЗУР данного класса.
Основные принципы построения ЗУР:
1. Ракета построена по двухступенчатой схеме и состоит из маршевой ступени - снаряда и отделяемого твердотопливного малодымного двигателя с небольшим временем работы.
2. Применена аэродинамическая схема «Утка», включающая такие аэродинамические элементы как блок стабилизаторов на отделяемом двигателе, крыльевой блок на маршевой ступени и аэродинамические рули, установленные в носовой части ракеты.
3. Используется двухканальная аэродинамическая схема наведения, реализуемая с помощью двух пар ортогонально расположенных аэродинамических рулей.
4. Ракета хранится в герметичном контейнере. Запуск ракеты производится из контейнера.
5. Ракета в полете вращается. Начальное вращение ракете придается при движении по контейнеру. В полете скорость ее вращения поддерживается за счет крыльевого блока.
6. Для реализации управления на вращающейся ракете установлен гироскоп, измеряющий угловое положение ракеты по крену.
7. Для наведения ракеты применяется комбинированная система управления. На начальном участке используется радиокомандная система наведения, работающая в режиме радиокоррекции. Далее наведение маршевой ступени осуществляется с высокой точностью в лазерном информационном поле.
8. Для реализации комбинированной системы управления на борту ракеты установлен блок приема радиокоманд с антенной и блок фотоприемного устройства лазерного излучения.
9. Управление рулями осуществляется с помощью быстродействующих электроприводов. Сигналы управления приводами формируются в бортовом микроконтроллере.
10. Боевое снаряжение ракеты включает в свой состав носовую осколочную боевую часть (БЧ), основную осколочно-стержневую боевую часть, взрыватель контактного действия и лазерный неконтактный датчик цели со сплошной диаграммой излучения.
11. Высокая эффективность ЗУР достигается за счет высокой точности наведения, применения специальных конструктивных решений в боевом снаряжении, а также высокой маневренности и малых полетных времен ракеты до цели.
12. Высокая точность наведения ракеты обеспечивается за счет слежения за целью с малыми ошибками с помощью оптико-электронной системы, использования высокоточной лазерной системы наведения, больших располагаемых ракетой поперечных ускорений и применения специальных алгоритмов управления, реализованных в микропроцессоре на борту ракеты.
13. Малое полетное время ракеты до цели и высокая маневренность достигаются за счет аэродинамического совершенства конструкции, высокого уровня миниатюризации аппаратуры и снижения ее массы, применения современных высокопрочных легких материалов и использования высоконергетичного быстрогорящего малодымного топлива.
14. Скрытность боевого применения и высокая помехозащищенность достигаются за счет малой мощности и очень малого времени работы радиоканала (не более 2,5 с), а также практической невозможности оказать воздействие на лазерный канал наведения с помощью помех.
15. Малые масса и габариты обеспечиваются за счет высокого уровня миниатюризации аппаратуры управления и использования современных порохов и материалов в сочетании с высокой точностью наведения и малогабаритной боевой частью.
16. Универсальность боевого применения (по пилотируемым средствам, крылатым ракетам, БПЛА, наземным и надводным объектам) обусловлена высокой точностью наведения, большой прочностью боевой части, высоким поражающим действием стержней и осколков, возможности полета ракеты на очень малых высотах над поверхностью земли или воды.
17. Ракета не требует обслуживания в эксплуатации, хранится в герметичном транспортнопусковом контейнере, в ней применены технические решения, гарантирующие сохранение требуемого уровня характеристик в течение заданного срока эксплуатации.
Конструктивно ракета выполнена в виде последовательно соединяемых узлов и блоков (рис. 1). В состав ЗУР входят маршевая ступень - управляемый снаряд (1), двигатель с раскрывающимся после выхода из контейнера аэродинамическим стабилизатором (3) и узел стыковки (соединения) снаряда и двигателя (2). В снаряд входят следующие последовательно расположенные узлы и блоки: рулевой отсек (4); отсек боевого снаряжения (6); отсек управления с крыльевым блоком (7). Размещается, хранится и запускается ракета из транспортно-пускового контейнера.
В рулевом отсеке, состоящем из двух пар стреловидных рулей (8) и электрических рулевых машин (9), также размещен источник электрического питания (10).
Входящая в отсек боевого снаряжения осколочно-стержневая БЧ формирует осколочное и стержневое поля поражения с высокой концентрацией энергии в зоне соударения с целью. Прочный конический наконечник, которым снабжена БЧ, позволяет ей пробивать алюминиевую броню толщиной до 60 мм, т.е. осуществлять заглубление внутрь цели. Для увеличения поражающего действия при попадании снаряда в цель подрыв БЧ производится контактным взрывателем с некоторым замедлением (контактный подрыв). Неконтактный 6 - лучевой со сплошной диаграммой направленности датчик цели (10) выдает команду на подрыв БЧ в случае пролета снаряда относительно цели с промахом (неконтактный подрыв).
Отсек управления предназначен для приема радиокоманд управления на начальном участке полета ракеты, приема команд управления лазерного излучения и формирования команд управления. Содержит миниатюрную вычислительную машину (32 - разрядный микроконтроллер) (11), гироскоп крена (12), аппаратуру радиолинии (13) и приемника лазерного излучения (14).
Двигатель включает в свой состав металлическую камеру сгорания (16), сопло из жаропрочного материала (18), пороховой заряд (17) в виде вкладной канальной шашки всестороннего горения из высокоэнергетического малодымного бал-листитного топлива и воспламенитель (15). После окончания работы (около 1,1 с) двигатель отделяется от снаряда.
Транспортно-пусковой контейнер имеет цилиндрическую форму и выполнен методом намотки из композиционного волокна. На наружной поверхности контейнера расположены бугели и коммутационный узел для механической и электрической стыковки контейнера с носителем. Контейнер обеспечивает гарантийное хранение ракеты в течение 15 лет.
Малое полетное время и высокая маневренность подтверждаются располагаемыми возможностями ракеты по скорости и перегрузкам (рис. 2).
Основные характеристики ЗУР Зона поражения, км
по дальности до 10,0
по высоте до 5,0
Максимальная скорость, м/с 860
Масса боевых частей, кг 7,2
Точность наведения (СКО*, м) не более 0,8-1,2
Длина в контейнере, мм 2400
* включая ошибки системы слежения и наведения.
Старт ракеты происходит из контейнера. После выхода ракеты из контейнера раскрываются стабилизаторы стартовой ступени, изделие разгоняется, скорость вращения вокруг продольной оси в процессе разгона возрастает. По завершению разгона происходит отделение двигателя, на торце хвостовой части снаряда открывается фотоприемное устройство лазерной системы наведения. Снаряд осуществляет автономный управляемый полет до цели, используя метод самоориентирования в лазерном информационном поле.
Математическое моделирование и испытания показали, что наряду с таким отличительными характеристиками как малые масса и габариты, достаточно большая дальность действия и помехозащищенность, ЗУР характеризуется очень высокой точностью наведения. Ошибки наведения ЗУР до 10 км по дальности при стрельбе по зависшему вертолету, обычно, не превышают 1,5 м (рис. 3). При стрельбе по неподвижным имитаторам на дальность 3 км модуль промаха относительно видимого геометрического центра мишени не превышал 0,7-0,8 м.
Соответственно обеспечивалось практически полное разрушение мишени (рис. 4 - мишень до и после попадания). При стрельбе по мишени Е-95 (ДПЛА) промахи относительно видимого геометрического центра были не более 1,2—1,4 м, что приводило к ее поражению и падению (рис. 5).
Сравнительные тактико-технические характеристики ЗУР «Сосна Р» с отечественными и зарубежными аналогами
Полученные экспериментальные данные позволили идентифицировать математическую модель1. Результаты математического моделирования подтвердили высокую точность наведения, как по неподвижной, так и по скоростным целям (рис. 6).
Сравнительный анализ показывает, что ЗУР «Сосна Р» по совокупности характеристик заметно превосходит аналоги, отличаясь сбалансированностью параметров и возможностью эффективной борьбы с мини БПЛА (табл. 1).
Таким образом, новая ЗУР и новая высокоточная оптико-электронная система управления создали основу для разработки новых зенитных комплексов ближнего действия («Сосна», «Пальма») с существенно более высоким уровнем по сравнению с ранее разработанными.
Литература
1. Коротков О.В., Карпов А.В., Копылов В.Я. Зенитный ракетно-артиллерийский комплекс «Пальма»// Военный парад. № 6(108). Ноябрь-декабрь 2011.С. 18-21.
2. Коротков О.В., Уклеев В.В., Копылов В.Я. Зенитный ракетный комплекс «Сосна» //Военный парад. №° 6(108). Ноябрь-декабрь 2011. С. 22-24.
1 Описание математической модели и ее идентификации, а также более детальные результаты математического моделирования приведены в статье О.В. Короткова и др. «Математическая модель малогабаритной высокоточной ЗУР с лазерной системой наведения», размещенной в данном номере.
