Очередная статья, претендующая на погружение далёких от темы людей в интересный мир управляемых ракет "воздух-воздух" (УРВВ). В рамках статьи мы рассмотрим историю появления и развития этого класса ракет, варианты исполнения, устройство и принцип действия.
Начало
История ракет, без которых ныне немыслим воздушный бой, началась в далёкие сороковые. Прототипов таких ракет, на самом деле, уже тогда было много, но в первую очередь стоит обратить внимание на немецкую Руршталь Х-4. Эта ракета была разработана в годы войны и первая партия более чем в тысячу изделий уже была собрана, но вот завод, на котором были изготовлены двигатели для этих ракет, был разбомблен вместе со всеми двигателями. Таким вот необычным способом, стратегические бомбардировщики союзников смогли защитить самих себя от одной из самых серьезных угроз, которая их ожидала.
С современными ракетами X-4 практически ничего общего не имела: оператор наводил пущенную ракету вручную командами вверх, вниз, вправо и влево, по проводам, визуально отслеживая ее положение и совмещая хорошо видимый трассер ракеты с силуэтом цели. Понятно, что такой способ наведения имел множество недостатков, главными из которых были следующие:
- пилоту было крайне трудно одновременно управлять ракетой и самолётом, поэтому в качестве носителей были выбраны многоместные машины;
- таким образом можно было наводить ракету только в заднюю полусферу ограниченном диапазоне ракурсов практически неманеврирующей цели.
Однако, эта ракета все равно позволяла бы производить атаки стратегических бомбардировщиков союзников не входя в зону поражения их бортового оборонительного вооружения. А ведь именно налеты плотных строев стратегических бомбардировщиков стали серьезной головной болью немцев, лишая Вермахт его сердца - промышленности. И именно плотные строи вооружённых до зубов бронированных "летающих крепостей", прикрывающих друг друга плотнейшим оборонительным огнем стали по-настоящему крепким орешком для Люфтваффе.
Холодная война
Сороковые и пятидесятые года были богатыми на самые разные разработки в области управляемого ракетного вооружения, но следует упомянуть наиболее знаковые. В 1956-м году на вооружение США и СССР встают управляемые ракеты РС-1У, AIM-4 Falcon, AIM-7A Sparrow и AIM-9B Sidewinder, обозначившие три основные технологии наведения управляемых ракет "воздух-водух" (УРВВ), которые использовались до конца холодной войны.
Тепловые ракеты
AIM-9B стала первой серийной ракетой, получившей систему автоматического наведения ракеты на инфракрасное излучение горячих газов, исходящих из сопла двигателя самолёта. Я уже описывал принцип действия инфракрасной ГСН, если кто-то не читал, но интересуется - прошу по ссылке.
После замечательной истории с получением СССР экземпляров этой ракеты из Китая, ракета была скопирована в Союзе и принята на вооружение под индексом Р-3С (самонаводящаяся). Также в том же 1956 году такая головка самонаведения (ГСН) была установлена на AIM-4B Falcon.
Оседланный луч
Вторым направлением развития инженерной мысли было наведение в радиолуче ("оседланный луч"). По этой схеме были сделаны РС-1У и AIM-7A Sparrow.
Тут следует сделать небольшое отступление в область радиотехники, потому что большая часть УРВВ имеют радиолокационное наведение. Сформулируем основной принцип радиолокации: посылаем радиосигнал в небо и слушаем эфир. Если что-то вернулось, значит, там что-то есть: отразилось же оно от чего-то.
Второй вопрос: а где оно, это что-то? Для этого надо сделать не простую антенну, а направленную, которая излучает и принимает сигнал в узком секторе пространства. Характеристикой направленности антенны является диаграмма направленности антенны (ДНА). У самолётных РЛС она как правило, очень узкая и тонкая, так называемая "игольчатая", в реальности имеющая скорее вид длиннющего огурца. Типичным примером направленной антенны с игольчатой ДНА являются привычные нам тарелки спутниковых антенн. До недавних пор именно на такие тарелки большинство самолётных радиолокаторов и были похожи. Таким образом, поворачивая эту антенну влево-вправо и вверх-вниз, можно точно узнавать направление на воздушную цель.
В годы войны радиолокаторы нередко применялись для предупреждения о воздушных налётах, а также для наведения истребителей, прожекторов и огня зенитной артиллерии, а также устанавливались на некоторые ночные истребители, значительно упрощая им поиск целей. После войны потребности по перехвату воздушных целей ночью и в условиях плохой видимости только возросли: с появлением ядерного оружия серьезную опасность мог предоставлять даже один единственный самолёт. Таким образом радиолокаторы прочно обосновались на послевоенных истребителях-перехватчиках, заточенных на перехват стратегов.
Основным вооружением в 50-е годы всё так же оставались пушки, но теперь сильно возросли скорости, а также требовалось поражать цели ночью, когда визуальное прицеливание было невозможно. Для решения задачи по расчёту точки прицеливания требовалось на основе радиолокатора разработать вычислитель, который самостоятельно сопровождал цель и выдавал упреждение на прицел. Развитие в области электроники и научный прогресс в теории автоматического управления позволили реализовать систему автоматического сопровождения воздушной цели, так называемый режим конического сканирования.
Режим конического сканирования на 3.25
Радиолокатор описывал лучом своей диаграммы направленности узкий конус вокруг цели так, что цель находилась внутри этого конуса и в любой момент вращения мощность отражаемого ей сигнала была одинаковой. Таким образом, цель оказывалась в так называемой равносигнальной зоне. Если цель выходила из равносигнальной зоны, то мощность отражаемого ей сигнала менялась. Например, если цель начинала двигаться в сторону текущего максимума диаграммы направленности, то сигнал усиливался и специальный следящий привод отодвигал антенну от цели, пока сигнал не выравнивался на условно нулевом значении, помещая таким образом цель обратно в равносигнальную зону. Если цель начинала двигаться в сторону от главного луча антенны, то мощность сигнала в приемном тракте, напротив, падала, и привод разворачивал антенну в сторону цели. На долгое время коническое сканирование стало основным методом автосопровождения целей.
Этот метод позволял реализовать схему наведения в радиолуче: ракета пускалась в центр этого конуса и приемник в хвосте улавливал сигнал радиолокатора. Система управления ракеты действовала аналогично следящему приводу радиолокатора: если сигнал менялся, то это означало, что ракета отклонилась от равносигнальной зоны. А вот чтобы система наведения могла узнать, в какую сторону она отклонилась, радиолокатор специально модулировал сигнал (изменял его частоту) в соответствии с положением антенны. Таким образом, пока радиолокатор держал цель в равносигнальной зоне, в ней же пыталась удержаться и ракета.
Полуактивные радиолокационные ракеты
Третий метод наведения был реализован на AIM-4 Falcon. Идея была простая: поставить такую же антенну с коническим сканированием уже на ракету с одним лишь отличием - без передатчика. Радиолокатор самолёта сопровождал цель, а ГСН ракеты принимала отражение и держала цель в равносигнальной зоне своей антенны. Такой метод назывался полуактивным радиолокационным, и чуть позже вы поймёте почему.
Сравнение
Все три метода имели свои недостатки и преимущества.
Тепловые ракеты, обладая довольно низкой чувствительностью, могли наводиться только на раскаленные части турбины и исходящие из камеры сгорания горячие газы, то есть только в заднюю полусферу под небольшими ракурсами. Дальность захвата зависела от режима работы двигателя и часто превышала дальность полёта ракеты, что могло привести к пуску за пределами энергетических возможностей ракеты. При этом условия применения ракеты ночью значительно осложнялись, а в облаках пуск и вовсе становился невозможен. Применение ракет по активно маневрирующим целям фактически исключалось: ракеты не сходили с пилонов даже при небольших перегрузках, для захвата цели требовалось держать её в прицеле некоторое время, сами ракеты были маломаневренными, скорость реакции ГСН небольшой, а малый диапазон ракурсов требовал производить пуск строго с "шести". Ракета плохо видела цели на фоне разогретой земли, освещенных солнцем облаков, наводилась на блики да и на само солнце.
Были и очевидные плюсы: применение ракеты не требовало подсвета цели, а следовательно цель о факте пуска могла узнать, только визуально обнаружив шлейф твердотопливного двигателя пущенной ракеты. Отсутствие необходимости сопровождать ракету до поражения позволяло также выходить из атаки сразу после пуска или одновременно атаковать несколько целей. Наличие радиолокатора на самолёте делало возможным применение ракет ночью и измерение дистанции до цели для построения зоны возможных пусков (во избежании пуска за пределами энергетических возможностей ракеты, когда ГСН цель видит, а ракете не хватает топлива долететь до неё), впрочем, также и демаскировало самолёт.
Наведение в радиолуче также было возможно только строго сзади прямолетящей цели, жертва при этом получала оповещение об облучении и могла предпринять меры по противодействию. При этом, понятно, что чем дальше была цель, тем больше была ошибка, а чем больший у неё был ракурс, тем менее эффективна была траектория ракеты: метод исключал какую-либо возможность полета в упрежденную точку, ракета летела к цели по так называемой "собачьей кривой". Явным достоинством была возможность применения ракеты ночью и в облачность.
Полуактивные радиолокационные ГСН обладали куда меньшими ограничениями: они также были всепогодными, точность их с приближением к цели наоборот возрастала, была возможность атаки целей под бóльшими ракурсами, а при небольших скоростях сближения - даже в лоб. Впрочем, от многих недостатков уйти не удалось: технологически эти ракеты были значительно сложнее, совершенно недостаточными для поражения маневрирующих целей были их маневренность, перегрузки носителя при пуске, скорость движения координатора ГСН. Дальности первых ракет были слишком невелики и времени на подготовку пуска было недостаточно для производства атак скоростных целей в переднюю полусферу, что вынуждало опять же заходить на цель с задней полусферы, что в свою очередь сокращало рубеж перехвата истребителя.
Все три типа наведения имели серьезные недостатки, значительно осложнявшие, если не исключавшие, эффективное применение ракет воздушном бою истребителей. Фактически ракеты оставались оружием перехвата бомбардировщиков.
Эксплуатация и развитие ракет первого поколения в шестидесятые годы
Надо сказать дальнейший опыт эксплуатации этих ракет был довольно интересным.
Через два года, в 1958, году принимается на вооружение AIM-7B Sparrow, в которой наведение в радиолуче было заменено полуактивным радиолокационным. В том же году на вооружение СССР встаёт копия AIM-9B, Р-3С (К-13), а с 1959 года на вооружение ВВС СССР встаёт модификация фронтового истребителя МиГ-21Ф-13 (форсированный с К-13) вооруженная этими ракетами.
В 61-м году в ВВС пошли уже МиГ-21ПФ с радиолокатором ЦД-30Т и возможностью применения всепогодных РС-2УС (до этого эта ракета и ее предшественники, наводившиеся в радиолуче, применялись только в ПВО страны на самолётах МиГ-17ПФУ, МиГ-19ПМ, Су-9).
В 62-м году в войска ПВО пошла полуактивная Р-8М в составе комплексов перехвата Су-11 и Як-28П. Впоследствии в шестидесятых полуактивными ГСН оснащались ракеты: Р-98 для Су-15, Р-4 для Ту-128 в ПВО и Р-3Р для МиГ-21С в ВВС.
С приходом полуактивных ракет снимались с вооружения ракеты, управляемые в радиолуче. Впрочем, кое-где они пригодились. Дело в том, что зафиксировав луч можно было пускать ракету прямо туда, куда направлен прицел. Что оказалось полезно при атаке наземных целей: точность неуправляемых ракет оставляла желать лучшего. В СССР после коротких экспериментов по применению РС-2УС по земле пришли к выводу о необходимости увеличения боевой части и во второй половине шестидесятых приняли на вооружение ракету Х-66, которая применялась с самолётов линейки МиГ-21. Подобное оружие было одним из самых эффективных средств для борьбы с бронетехникой, особенно в условиях противодействия с земли.
Опыт неудачных и удачных разработок прошлого не был забыт и в США: там конце пятидесятых на вооружение встала AGM-12 Bullpup, наведение которой происходило очень похоже на Руршсталь Х-4. Оператор вел ракету командами вверх-вниз вправо-влево, которые аппаратура передавала на борт ракеты по радио. Надо заметить, что для советских МиГ-23, Су-17 и МиГ-27 в семидесятых была разработана ракета Х-23, которая имела схожий принцип наведения. Отличием системы наведения этой ракеты от AGM-12 стала полуактивная радиокомандная система наведения, идея которой была позаимствована у наземных ПТРК: установленная на самолёте аппаратура Дельта-НГ самостоятельно отслеживала положение ракеты, возвращая её в перекрестие, и пилоту было достаточно было просто удерживать цель в перекрестии прицела. Возможен был также вариант с ручным наведением, когда летчик корректировал отклонение трассера ракеты от цели с помощью кнюппеля на ручке управления самолёта. В последствии на самолётах МиГ-27М, МиГ-27К, Су-17М3 и М4 перешли к полуактивным лазерным и телевизионным системам наведения управляемых авиационных средств поражения. По тому же пути с некоторым опережением пошли и на западе.
Боевое применение ракет первого поколения
Война во Вьетнаме подтвердила недостатки первых ракет: на истребители, с которых опрометчиво сняли пушки, пришлось вешать пушечные контейнеры, а в последующих модификациях возвращать их в конструкцию. Подтвердились и преимущества ракет: летевшие на небольших скоростях бомбардировщики вынуждали летать на таких же небольших скоростях и истребители сопровождения, таким образом, перехватчик со значительным преимуществом в скорости просто атаковал строй и выходил из боя безнаказанно.
Совершенно не оправдали себя ракеты AIM-4, от применения которых вскоре отказались и вовсе. AIM-7 Sparrow также имели очень низкую вероятность поражения цели - только порядка 7% пущенных ракет достигли цели. Для AIM-9B эффективность применения по истребителям составляла 16%. Надо заметить, что эффективность применения советских Р-3С в первый год составила 35%, а уже в следующем году МиГ-21 смогли в 53 атаках сбить 50 целей. Такой успех был вызван тем, что в данном случае ракеты применялись практически исключительно по назначению: для перехвата маломанёвренных перегруженных бомбами и топливом бомбардировщиков.
Помимо ограничений по применению против маневренных целей, все вышеперечисленные ракеты имели большие проблемы с помехозащищённостью. Если тепловые ракеты наводились на блики и солнце, то полуактивные ракеты на фоне земли цели не видели вообще: действительно, куда ни пошлёшь сигнал - всюду тебе отражение будет. Само коническое сканирование было в значительной мере уязвимо к активным (преднамеренным) помехам.
Чтобы понять механизм помехи, давайте представим, что будет на входе ГСН, если она будет смотреть строго на цель. Там будет неизменный сигнал: главный луч описывает конус, вокруг цели, которая находится в равносигнальной зоне. Но теперь отключим привод наведения ГСН, возвращающий равносигнальную зону на цель, и сместим цель немного в сторону. Приходящий сигнал будет то увеличиваться (когда луч будет проходить рядом с целью), то уменьшаться (при отдалении луча), а на выходе будет характерная синусоида. Включим приводы обратно и антенна сама вернет цель в равносигнальную зону. А теперь что будет, если цель сама начинает излучать сигнал по синусоиде (то сильнее, то слабее), имитируя отклонение цели от равносигнальной зоны? Таким образом, приводы поведут антенну в сторону, пытаясь компенсировать ложное рассогласование. И вот он срыв захвата, идеальное преступление.
Для постановки такой помехи нужно знать частоту вращения координатора (ГСН), что часто не очень сложно: достаточно захватить образец вооружения. Поэтому первой идеей борьбы с такой помехой была мысль менять частоту вращения в случайном порядке от ракеты к ракете. Впрочем, если внимательно изучить вопрос, то становится ясно, что это тоже паллиативное решение: даже если срыва наведения таким образом удастся избежать, то ошибки, вносимые помехой в процесс наведения, увеличивают промах настолько, что радиоврыватель либо не срабатывает, либо срабатывает на таком расстоянии, что боевая часть неспособна нанести сколько-нибудь серьезный урон.
Второе поколение
(по моей собственной личной классификации)
Первой в мире ракетой, в которой была решена эта проблема, стала Р-40Р комплекса перехвата МиГ-25П для войск ПВО СССР. На ней была применена ГСН с моноимпульсным сканированием. Идея была несложной: вместо одного приемника в антенне были установлены четыре, а сама антенна имела не один главный лепесток, а целых четыре. Если антенна была направлена на цель, то сигнал во всех четырёх приемниках был одинаковый. При смещении цели относительно главной оси в приемниках возникало рассогласование амплитуды сигнала, компенсируя которое, приводы доворачивали антенну на цель. Таким образом, такая ГСН была куда более защищена от помех.
Одним из важных тактических приемов середины шестидесятых годов стал прорыв на сверхмалых высотах: вопреки мнению некоторых, земля у нас всё-таки круглая, а потому летящий на высоте меньше ста метров самолёт не видно за горизонтом и предметами местности уже на удалении в двадцать километрах от позиции наземной РЛС, что позволяло просачиваться к цели либо незамеченным, либо хотя бы необстрелянным с земли каким-нибудь длинным ЗРК типа Круг или С-75. Прием оказался отнюдь не универсальным и повальный переход американской авиации во Вьетнаме на малые высоты привёл к ещё большему увеличению и без того ужасающих потерь авиации, но теперь уже от зенитной артиллерии.
Учебное видео для пилотов, поясняющее принцип работы с РЛС обеспечения полетов на малых высотах на самолёте F-111
А вот ВВС эффективно бороться с низколетящими целями не особо умели: для этого необходимо было выйти в район цели по последним данным с земли, визуально её обнаружить (локаторы на фоне земли-то не видят), зайти в заднюю полусферу и поразить либо пушкой, либо тепловой ракетой.
Буквально двумя годами позже Р-40Р на вооружение пошла и Р-23Р истребителя МиГ-23М для ВВС СССР. Она стала первой радиолокационной ракетой, которая могла наводиться на цель на фоне земли и имела ещё более совершенный фазовый моноимпульсный принцип наведения. Суть та же самая, только сравнивались уже не амплитуды, а фазы, что делало ГСН ещё более помехозащищённой: амплитудные помехи совмещенные с целью против этой ракеты становились бесполезными.
Проблема поиска цели на фоне подстилающей поверхности довольно проста: мы светим на цель и ловим отражение, светим на землю и тоже ловим отражение. Результат - сигнал цели на фоне сигнала земли неразличим. Решение тоже крайне простое - эффект Доплера. Частота сигнала, отраженного от движущейся цели не совпадает с частотой сигнала, отраженного от земли. Решения два:
- поставить фильтр на частоту отраженного от земли сигнала (СДЦ с внутренней когерентностью);
- просто вычитать импульс, пришедший в прошлый раз, тогда сигнал от земли будет компенсироваться, а вот от цели - уже нет (СДЦ с внешней когереностью - со схемой череспериодного вычитания).
Наглядная демонстрация эффекта Допплера
Метод селекции движущихся целей был реализован на ракете также AIM-7F, принятой в 1975-м году на вооружение США. Однако морально устаревший конический метод сканирования её ГСН приводил к возникновению сильных помех при обстреле целей на фоне земли и, зачастую, к срыву захвата. Только в 1982-м году, спустя двенадцать лет после Р-40Р, в ВВС (а также и КМП, и ВМС) США начали поступать ракеты AIM-7M с моноимпульсным, наконец, сканированием. Было кстати интересно почитать разбирательства в США с их оценками сложившейся ситуации.
Управляемые ракеты воздух-воздух большой дальности
В начале семидесятых для ВМС США остро встал вопрос о защите своих авианосных соединений от массированных атак с применением противокорабельных ракет, которые на тот момент уже стояли в значительном количестве на вооружении подводных лодок, надводных кораблей и дальней ракетоносной авиации СССР. К середине десятилетия палубная авиация ВМС США пополнилась авиационным комплексом перехвата, состоявшим из истребителя-перехватчика Grumman F-14 Tomcat и ракеты AIM-54 Phoenix. В рамках темы нас интересует именно последняя.
Атака авиносного соединения представляла из себя хорошо спланированную одновременную массированную атаку значительного количества противокорабельных ракет с разных направлений. Перехват большого числа разнесенных по фронту целей требовал от перехватчика возможности атаковать одновременно несколько из них. Для этого от ракеты требовалась большая дальность: таким образом один перехватчик мог перекрыть очень широкий сектор. Высокая энергетика ракеты, обеспечивавшая большую зону поражения, позволяла также перехватывать высокоскоростные крылатые ракеты, которые на маршевом участке траектории шли на высотах свыше 22 километров (на 6 и более километров выше потолка F-14), и даже, при большом везении, их носители до пуска.
Самым сложным был вопрос одновременной атаки нескольких целей. Решение напрашивалось само собой: применение активной радиолокационной ГСН. Помните я обещал рассказать, почему полуактивный способ наведения называется полуактивным?
Активное применение радиолокаторов в ПВО навело на идею разработки ракеты, наводящейся на излучение РЛС. Такой метод наведения был назван пассивным. Первыми такими противорадиолокационными ракетами стали советская КСР-11 (на базе КСР-2) и американская AGM-45 Shrike (на базе AIM-7 Sparrow).
Для описанной выше ракеты, AIM-54 Phoenix, нужна была несколько другая система. Требовалось отвязать перехватчик от необходимости сопровождать ракету до поражения цели, иначе требование по одновременному перехвату нескольких целей было не выполнить - радар истребителя мог сопровождать только одну цель за раз. Таким образом, было решено разместить в ГСН ракеты не только приемник излучения, но и передатчик: фактически у ракеты появлялась своя собственная РЛС. До этого подобное решение не применялось в силу очевидных недостатков: значительно возрастали стоимость и массо-габариты ГСН, а невысокая мощность передатчика и небольшие размеры антенны не позволяли реализовать дальности захвата хотя бы сопоставимые с полуактивными системами, где подсвет производила мощная бортовая радиолокационная станция истребителя.
Собственно, обещал - рассказал: в пассивном методе радиолокации никто ничего не облучает, ГСН сама летит на излучение цели; в активном - ракета сама себе светит; в полуактивном ей подсвечивает цель истребитель.
Продолжая историю, заметим, что на первых модификациях Феникса полностью проблему решить не удалось и ещё десять лет (вплоть до начала поставок AIM-54C в 1986-м году) ракета сначала наводилась в полуактивном режиме на цель и только на конечном участке (15-20 км) самостоятельно уже захватывала цель. Для обеспечения одновременного подсвета цели система управления вооружением имела специальный режим: антенна РЛС производила быстрое сканирование и подсвет в очень узком телесном угле (40°х4.6° или 20°х9.2°), в котором все обстреливаемые цели и должны были расположиться. Каждая ракета при этом стоила 980 тысяч долларов (читай, миллион), что делало её чрезвычайно дорогой: мало кто из пилотов мог похвастаться реальными пусками этой ракеты в своей карьере. Есть источники, указывающие и на меньшие ценники, но всё дело может быть в разнице лет: в 1975 году ракета легко могла стоить в два раза больше, чем в 1986-м, например.
Примерно тогда же в середине семидесятых до советского союза стали доходить данные о разработке крылатых ракет BGM-109 Томагавк и AGM-86 ALCM с дальностью пуска более двух тысяч километров. Теперь массированные налеты крылатых ракет могли стать реальностью и для СССР.
В союзе к решению задачи подошли иначе. Всё так же требовалось обеспечить одновременный перехват нескольких целей на широком фронте, все также нужна была дальняя ракета. Для этого было решено, что самолёт будет наводить несколько полуактивных ракет одновременно. Как? На помощь подошли новейшие на тот момент технологии: антенна перехватчика была не такой, как у остальных истребителей своего времени. МиГ-31 стал первым (и на долгое время единственным) истребителем с фазированной антенной решёткой.
Идея заключается в том, что антенна больше не двигается. Она состоит из множества мини-антенн, которые можно быстро подстраивать так, чтобы луч отклонялся без перемещения положения антенны. Таким образом, можно моментально переносить луч с одной цели на другую и подсвечивать практически одновременно несколько целей. Подробнее и сложнее описывал здесь.
Авиационный комплекс перехвата МиГ-31 с ракетой Р-33 был принят на вооружение в 1981-м году (как раз к появлению на вооружении у противника первых BGM-109 Tomahawk и AGM-86 ALCM) и мог одновременно обстреливать четыре цели сравнительно дешёвыми полуактивными ракетами большой дальности в диапазоне углов ±60 градусов по вертикали и горизонтали (одновременная область обстрела 120°х120°).
Тепловые ракеты семидесятых
Пока мы ещё не ворвались в восьмидесятые, обговорим другой способ наведения, который был не менее популярным, чем радиолокационный.
Ракеты средней дальности в союзе ещё с шестидесятых выпускались двух версий: радиолокационные и тепловые (Р-8Р и Р-8Т, Р-98Р и Р-98Т, Р-4Р и Р-4Т, Р-40Р и Р-40Т, Р-23Р и Р-23Т; в этот же ряд можно отнести Р-3С и Р-3Р). Идея была проста: тепловые ракеты можно было применять скрытно, противник мог даже не подозревать, что его атакуют. Тепловые ракеты также можно было применять в условиях, когда радиолокационную невозможно было применять из-за активных (преднамеренных) или пассивных (на фоне земли, дипольных отражателей) помех. Обшивка некоторых высокоскоростных целей (например, SR-71 Blackbird или гипотетического XB-70 Valkyrie) нагревалась до такой степени, что тепловые ракеты можно было применять по ним даже в переднюю полусферу.
Однако, буквально все вышеописанные ракеты предназначались для перехвата неманеврирующих целей: наиболее маневренными образцами были Р-23 с максимальной перегрузкой цели 3-5 единиц.
Для ведения ближнего воздушного боя требовалась маневренная ракета, способная сходить с носителя при высоких перегрузках, имеющая широкое поле захвата и высокую угловую скорость вращения координатора ГСН. Самолётам все ещё нужно было выходить противнику в хвост, а потому маневренный бой ожидался основным видом боя фронтовых истребителей. Высокий расход ракет требовал увеличения боезапаса, небольшие дистанции боя и ненадежность радиолокационных систем государственного опознавания ("свой-чужой") вынуждали снижать ближнюю границу применения.
В 1973 году в части ВВС и ПВО пошла ракета Р-60. Это была высокоманевренная лёгкая ракета, полностью удовлетворяющая вышеперечисленным требованиям. Её подвеска позволяла повысить боекомплект истребителей в два раза: до восьми ракет ближнего боя.
В 1976 и 1982 годах в США и в Союзе были приняты ракеты AIM-9L и Р-60М с охлаждаемыми фотоприемниками, значительно повысившими чувствительность ГСН. Теперь эти ракеты могли захватывать цели и в передней полусфере. Ракета AIM-9L имела также улучшенные характеристики для ведения ближнего воздушного боя.
Эксплуатация и развитие второго поколения
По моей личной и чрезвычайно авторитетной классификации поколений
В 1976-м году в Японию был угнан МиГ-25П вместе с ракетами Р-40. Для быстрого парирования угрозы с 1978-го года началась модернизация перехватчиков МиГ-25П в МиГ-25ПД с заменой радиолокатора на РЛС Сапфир-25 (модификация Сапфир-23 с МиГ-23) и заменой ГСН Р-40Р на ГСН от ракет Р-23Р. Таким образом, МиГ-25 приобрел возможность работать по целям на фоне земли.
В 1981-м году в союзе произошел очередной важный этап в разработке систем наведения. Как уже упоминалось выше, на вооружение встала ракета Р-33 для МиГ-31. Также в этом году пошла в войска и ракета Р-24 для МиГ-23, являвшаяся глубокой модификацией Р-23. Обе эти ракеты имели одну важную особенность: продолжительный участок автономного полета. Во время так называемого "инерциального участка" ракета летит сама в упрежденную точку, пока ГСН не захватит цель.
Для МиГ-31 цель такого выкрутаса была ясна: достаточно небольшая антенна ГСН не очень хорошо улавливала отражение небольших крылатых ракет, в том числе выполненных с применением технологий снижения радиолокационной заметности. А вот для самолёта МиГ-23 усложнение системы управления ракеты для увеличения дальности необходимо было для ведения дальнего воздушного боя истребителей с применением ракет средней дальности.
И действительно: технологически ракеты средней дальности достигли той точки развития, в которой они уже были способны перехватывать цели на всех ракурсах в сложных условиях. Именно ракеты Р-23Р и AIM-7F, а позже Р-24Р и AIM-7M открывали дорогу в новый вид противостояния истребителей.
Восьмидесятые
Следующим шагом в развитии ракет средней дальности стала ракета Р-27. Ракета предполагалась в четырех вариантах: радиолокационная Р-27Р и тепловая Р-27Т, пошедшие в войска в 1984-м году, и их энергетические (дальние) версии Р-27ЭР и Р-27ЭТ, пошедшие в серию уже в 1986-м году. Во всём этом наборе этапной являлась Р-27ЭР: в ней опять же впервые была применена технология коррекции траектории ракеты на инерциальном участке по радио, что позволило значительно увеличить дальность ракеты. Собственно, из ракет средней дальности дальше Р-27ЭР не летает никто. Из серийных дальше летали только Р-33 и AIM-54.
В том же 1986-м году произошёл очередной этапный момент: наконец AIM-54C стала полностью автономной. Большую часть полёта она летела в упрежденную точку, а в конце наводилась на цель с помощью активной радиолокационной ГСН. Понятно, что при таких дальностях, этот метод наведения был применим только против летящих прямолинейно крылатых ракет, но теперь F-14, как минимум, не уступал своему коллеге, МиГ-31, в возможностях одновременного поражения целей на широком фронте. В последствии, в 1990-м году на вооружение ПВО СССР встанет ракета Р-33С с активной головкой самонаведения.
Комплексное развитие фронтовой истребительной авиации в СССР привело к появлению и новой ракеты для ближнего воздушного боя. В процессе выработки требований возникла дилемма: новая ракета могла быть развитием идеи Р-60 - лёгкой и маневренной; или пойти по американскому варианту и стать всеракурсной и способной поражать цели со всех проекций. Результаты моделирования показали, что всеракурсная ГСН просто не оставляет шансов отыграться за счёт маневренных характеристик самолёта и ракеты. В итоге, в 1983-м году на вооружение встала ракета малой дальности Р-73. На ней были применены важнейшие нововведения: глубокое охлаждение ГСН позволяло захватывать цели с любых ракурсов, значительно упрощало применение возможность развернуть ГСН на цель с помощью радиолокационной станции, оптико-локационной станции или нашлемной системы целеуказания, управляемый вектор тяги позволял развернуть ракету сразу после старта на 90°, а двухдиапазонная ГСН была нечувствительна к помехам (ложным тепловым целям) на фоне неба или облаков.
Конец восьмидесятых ознаменовался дальнейшими поисками в области повышения эффективности ракетного вооружения для ведения дальнего воздушного боя. Моделирование показывало, что система управления с коротким активным радиолокационным наведением и длинным инерциальным участком с радиокоррекцией позволяет достичь радикального роста эффективности.
Самолёт способен обстрелять такими ракетами сразу несколько целей одновременно, при этом дальность применения за счёт большого инерциального участка практически не уступала предыдущему поколению ракет, после пуска цель не получала об этом оповещения вплоть до захвата, а истребитель был не скован в маневре и мог выходить из боя, совершать оборонительные маневры или продолжать атаку до входа в ближний воздушный бой. В 1991-м и в 1994-м годах на вооружение США и РФ принимаются ракеты AIM-120 и Р-77 соответственно. При всех своих боевых возможностях ракеты удалось сделать в два раза легче предшественников, а также удалось выполнить требования (на AIM-120 не сразу) на размещение ракет во внутренних отсеках истребителей пятого поколения.
Зарубежная пресса последнее время связывает перспективы развития ракет средней дальности с применением гораздо более эффективных прямоточных двигателей, как на французской новейшей ракете MBDA Meteor. Развитие ракет малой дальности связывается с применением матричных (тепловизионных) головок самонаведения, как это реализовано на американской AIM-9X и французской MICA.