Представление человека, далекого от авиации, о воздушном бое достаточно скудные. Многие знают, что пулеметные дуэли времен Второй мировой ушли в прошлое и сейчас повсеместно используется ракетное вооружение. Сегодня разберемся, кто такой этот ваш Fox 2, как ракета понимает куда и как лететь, а так же насколько тупые Fox 1 или их просто недопоняли?
Начнем с небольшой пробежки в историю. Впервые о применении ракет в качестве оружия для поражения самолетов заговорили еще в начале 20 века, буквально спустя несколько лет после зарождения боевой авиации. Лейтенант флота Франции Ив Пьер Гастон Ле Прие сконструировал и внедрил в применение ракеты названные в честь него же («Le Prier») в 1916 году и их использовали как средство борьбы с аэростатами Германии на фронте Первой мировой войны. Принцип действия был воистину гениален — ракета должна была пробивать оболочку дирижабля или воздушного шара и воспламенять своим двигателем газ (в те времена достаточно активно использовался водород, который любил гореть по поводу и без). Но это накладывало свои ограничения — ракета со включенным двигателем летела не больше 150 метров, что требовало исключительной точности выверки времени атаки и последующего маневра уклонения. Несмотря на это, ракеты были крайне популярны — их использовали и в Российской Империи, и в Великобритании, и даже немцы скопировали трофейные ракеты.
Идея использовать НАР (неуправляемая авиационная ракета) в качестве средства поражения самолетов противника все еще витала в головах авиаконструкторов и летчиков. 20 августа 1939 года советскими летчиками были использованы НАР РС-82 в воздушном бою против японцев на Халкин-Голе.
Весной 1945 года немцы успешно применяли ракеты R4M с контактным взрывателем, отражая атаки бомбардировщиков союзников.
НАР были выбраны в качестве основного оружия F-89D (американский истребитель-перехватчик). Там для более уверенного поражения цели использовался радиовзрыватель, реагирующий на сближение с целью, и осуществляющий неконтактный подрыв.
Попытки создания управляемой ракеты воздух-воздух были предприняты в Германии, США и Британии во время Второй мировой войны.
Ракеты, разработанные во времена ВМВ, были крайне несовершенные, ненадежные, неудобные и вообще много «не», но перспективы подобного оружия просекли почти все. В 1954 была принята на вооружение ВВС США
AIM-4 Falcon — первая массовая серийная управляемая ракета воздух-воздух, в СССР в это же время принимали на вооружение РС-1У. Фэлкон был ракетой
с полуактивной радарной головкой самонаведения, РСка же была радиокомандной — пилот сам руководил полетом ракеты от старта до финиша.
Почти вместе с AIM-4 начинают эксплуатировать AIM-7 Sparrow и AIM-9 Sidewinder, которые стали оружием авиации Военно-Морских сил США. AIM-7 была с методом наведения «оседланный луч» (о нем ниже), позже реализовали полуактивное радарное наведение, AIM-9 — с инфракрасной головкой самонаведения. Сайдуайндер стал настоящей жемчужиной, эта ракета до сих пор стоит на вооружении (естественно, после ряда модернизаций). Спэрроу позже приняли на вооружение не только ВМС, но и ВВС. Она стала основным оружием истребителя F-4 Phantom II — легенды Вьетнамской войны.
В 1958 году во время боев над Тайваньским проливом впервые в боевых условиях были применены управляемые ракеты AIM-9 Sidewinder. Несколько ракет, выпущенные с истребителей F-86 Sabre, упали на китайскую землю, не поразив целей. По одной из распространенных версий, одну из ракет «привез» китайский истребитель, в который эта ракета попала, не взорвавшись. Для изучения вражеского оружия в Китай была направленна группа из тридцати советских специалистов. Ракеты были вывезены в СССР и методом обратной инженерии были скопированы. При этом советские ученые были поражены новаторскими решениями, воплощенными в Сайдуайндере. Действительно новое слово в ракетах воздух-воздух, что уж сказать. Так родилась К-13 (она же Р-3). Советское ракетостроение вышло на новый этап и новое поколение.
Технологии не стоят на месте, и ракеты все больше и больше совершенствовались. С каждой новой моделью улучшалась система наведения, помехозащищенность, скорость и дальность пуска, маневренность. Интересный факт — многие советские ракеты с радарным наведением (например, Р-23 или Р-27) имели модификацию с тепловым наведением — с индексом Т.
Новым этапом развития ракет воздух-воздух стало появление ракет с АРГСН (активная радарная головка самонаведения). Первой серийной ракетой с АРГСН стала американская AIM-54 Phoenix, ставшая основным оружием палубных истребителей F-14 Tomcat в борьбе с противокорабельными ракетами и бомбардировщиками Советского Союза. Принята на вооружение в 1973 году.
К настоящему времени ракет В-В развелось очень много, но я выделю самых ярких представителей в подборку фотографий, а дальше мы с вами разберем, как же оные ракеты работают.
ЗАЧЕМ САМОЛЕТУ РАДАР и как он работает?
Современную боевую авиацию невозможно представить без радиолокационных методов обнаружения. Да и в принципе радиолокация штука вездесущая, которой находится применение и в военной сфере, и в гражданской. Даже рыб ловят с помощью радара (он обнаруживает их скопления).
Радар самолета находить цель, отправляя электромагнитное излучение и принимая его назад с помощью антенны.
Волны отражаются от материального объекта (в данном случае — от самолета) и часть рассеянного излучения принимается обратно на радар.
Электромагнитные волны двигаются со скоростью, плюс минус равной скорости света (около 300 тыс. км/с) и благодаря этому становится возможным определить дистанцию до цели.
Когда излучение достигает самолета, оно отражается обратно на антенну радара. Так как нам известна скорость прохождения волны, и известно время, за которое волна долетела до самолета и вернулась обратно, мы можем применить несложную формулу для вычисления дистанции до нее.
Для понимания, как радар получает данные о направлении и высоте цели, следует взглянуть на картинки ниже. На них — разверстки диаграмм направленности излучения радара, с помощью которых станция определяет азимут и высоту цели. Говоря простым языком, антенна знает, куда именно пуляет свое излучение в азимутальной плоскости. Сигнал отражается с определенного направления — так мы и находим цель.
Диаграмма направленности в азимутальной разверстке, позволяющая определять направление на цель
Так как излучение распространяется в трехмерном пространстве, есть и вертикальная разверстка диаграммы направленности. Имея данные о угловом положении цели и расстоянии до нее, радар определяет ее высоту.
Диаграмма направленности по углу места
Вот мы и получили координаты цели в пространстве. А, ну да, еще скорость нужна. Для измерения скорости используется эффект Доплера. Если цель неподвижна, то частота сигнала будет однотонной. Если цель двигается — частота имеет разницу. Именно эту разницу радар и обрабатывает, выдавая данные о скорости объекта.
С эффектом Доплера и как он определяет скорость знаком каждый автомобилист
Радар самолета — важнейшее средство обнаружения и управления вооружением, и именно с помощью него применяется два типа ракет воздух-воздух из имеющихся трех.
FOX И С ЧЕМ ЕГО ЕДЯТ
Классификация ракет на примере стран НАТО. Fox 1 — ракета с ПАРГСН, Fox 2 — ракеты с ИК наведением, Fox 3 — АРГСН. Fox 1 и Fox 3 относятся к типу ракет с активным наведением, а Fox 2 с пассивным. При активном наведении самолет-носитель или сама ракета по своему излучению находят противника и поражают его. В пассивном же, как несложно догадаться, ракета наводится на излучение цели (тепловое или радиолокационное).
Так же ракеты различают по дальности применения — ближнего радиуса действия, среднего, и ракеты для дальнего воздушнего боя.
Ниша ракет ближнего воздушного боя плотно оккупирована ракетами Fox 2 в виду того, что после пуска пилоту не нужно что-либо делать с ними.
Средний радиус — это уже в большинстве случаев Fox 1/3, но есть несколько Fox 2. Пример — Р-27ЭТ.
Ракеты дальнего действия — это настоящие летающие шкафы (AIM-54 Phoenix весит почти 500 кг), предназначенные в большинстве случаев для уничтожения крылатых ракет и стратегических бомбардировщиков.
Стоит понимать, что ТТХ ракет по дальности применения, описанные, например, в Википедии, достаточно условные. Дальность ракеты зависит от многих факторов, таких как высота пуска (чем выше, тем лучше, сопротивление воздуха), скорость носителя, скорость цели, сближаются они или отдаляются, или вообще идут перпендикулярно друг другу. Например, в хороших условиях AIM-120 AMRAAM может уверенно поразить цель на дистанции в 40 морских миль, а если цель улетает от него — может и после семи миль безнадежно отстать от противника.
ФОКС ОДИН
Она же ракета с полуактивной радарной головкой самонаведения. Самолет-носитель обнаруживает цель своим радаром и переводит радар в режим сопровождения (single target track, STT). Это означает, что радар фокусирует всю мощность излучения на одной конкретной цели и постоянно обновляет данные по ней (высота, скорость, вектор цели и т.д. и т.п.). Ведь для успешного поражения динамического объекта требуются постоянные актуальные данные о нем, чтобы ракета максимально точно вышла на него. Атакующий самолет постоянно передает полученные данные на ракету, или приемник ракеты получает отраженный сигнал, анализирует их и выбирает наиболее оптимальную траекторию до цели. Ракета подлетает к цели и…Ну вы поняли. Вопреки распространенному заблуждению, ракете не требуется прямой контакт с целью, достаточно подлететь на дистанцию эффективного поражения, после чего радиовзрыватель дает команду на подрыв боевой части и в дело вступают высокоэнергичные осколки, поражающие цель.
Данный принцип поражения цели применим для всех остальных классов ракет воздух-воздух.
Ракете с ПАРГСН требуется постоянное облучение цели атакующим самолетом вплоть до попадания/промаха, что ограничивает тот в маневре. Самолет с Фокс один может одновременно обстреливать одну цель (некоторые умудряются и две, но не больше) т.к. радар не может эффективно фокусировать мощность сразу на две или большее количество целей.
ФОКС ДВА
Ракета с ИК ГСН. Головка принимает тепловое излучение цели и наводится на него. Принцип наведения, как несложно понять, пассивный. Первые поколения этих ракет наводились на горячее сопло двигателя, а поэтому были ограничены в позициях для атаки (требовалось сесть на хвост противнику, чтобы ракета смогла захватить цель). Но сумрачный американский гений придумал и создал модификацию AIM-9 с индексом L, которая могла воспринимать тепло от…трения самолета об воздух! Так появились всеракурсные тепловые ракеты. В современных Фокс два широко реализована инфракрасная матрица, которая формирует изображение цели. Сделано это для того, чтобы ракету было сложнее сбить с толку ЛТЦ (ложные тепловые цели). Для облегчения наведения самолет может захватить цель своим радаром — данные передаются на головку самонаведения и она смотрит туда же, куда и радар. Удобно, потому что ракету не надо наводить на цель маневром самолета. Так же есть нашлемные системы целеуказания, которые наводят искатель ракеты на цель вслед за взглядом пилота.
Головка ракеты постоянно отслеживает тепловое излучение цели и выдает команды на управление ракетой, вычисляя оптимальную траекторию полета для поражения цели.
Фокс два — это оружие, действующее по принципу «выстрелил и забил забыл». После пуска пилоту атакующего самолета не требуется совершать никаких действий, чтобы ракета успешно поразила цель.
Во многих современных самолетах в совокупности с радаром используется оптико-локационная станция обнаружения (ОЛС). Она позволяет с большей эффективностью обнаруживать тепловое излучение целей, нежели это может позволить искатель головки ракеты Fox 2. При обнаружении теплового следа пилот может направить ОЛС на него, фокусируя мощную оптику на вражеском самолете и выдавая целеуказание ракете, куда ей лететь. При работе ОЛС вражеский самолет не получает никаких предупреждений, ведь принцип наведения — пассивный. Но здесь кроется один здоровый недостаток — работа оптико-локационной станции очень сильно зависит от погодных условий и дистанции.
ФОКС ТРИ
Активная радарная ГСН. Наверное, самый дорогой тип ракеты из всех представленных. Фокс три имеет в конструкции свой радар, маленький, но очень гордый. Он помогает реализовать принцип «выстрелил и забыл», но не полностью. Так как радар на ракете достаточно маленький, потому что ограничен конструкцией самой ракеты, он не может облучать цель на больших дистанциях. После пуска ракеты пилоту необходимо сопровождать цель в режиме «сопровождение во время сканирования», TWS (track while scan). В отличие от режима STT радару самолета не требуется фокусировать всю свою мощность на цели. Данные о цели обрабатываются в режиме сканирования пространства, и передаются на ракету. Этот режим стрельбы является достаточно скрытным, ведь станция предупреждения об облучении у самолета-цели не предупреждает о захвате и пуске . Казалось бы, зачем тогда ракете радар? Достаточно же просто передавать данные в этом режиме и дело с концом. Но нет. Суть в том, что данные о цели обновляются не постоянно, а с каждым новым прохождением цели через луч радара, что дает не самые точные данные о ней. При подлете ракеты на эффективную дальность сканирования включается ее собственный радар, который и захватывает цель так же, как в режиме STT. После этого цель уже получает предупреждение о захвате и подлете ракеты, но времени на принятие контрмер у нее мало, ведь ракета уже преодолела большую часть пути и вышла на финальный отрезок траектории. После включения собственного радара ракеты пилоту атакующего самолета можно перестать сканировать цель. В случае атаки на близкой дистанции (в пределах эффективной дальности облучения ракеты) сканирование цели не требуется — Фокс три сразу же активирует свой радар. Так же данные ракеты в сочетании с режимом TWS позволяют обстреливать несколько целей одновременно, в отличие от Фокс один.
Отдельным особняком стоит интересная особенность многих ракет Fox 3 — это т.н. режим «mad dog» (режим «бешеной собаки»). В таком режиме пилот выпускает ракету без захвата и сопровождения цели, а сама Fox 3 немедленно включает свою РЛС для поиска бандита. Ракета захватит и будет пытаться поразить первую цель, которую обнаружит. При этом, разумеется, ни о какой избирательности цели для атаки и речи быть не может.
И ЕЩЕ НЕМНОГО О НАВЕДЕНИИ
Одним из первых методов наведения был радиокомандный — ракете требовалось управление пилотом/оператором. Сами понимаете с какой точностью, хе-хе. Позже принцип довели до автоматизации — появился т.н. «beam-riding», «оседланный луч» — ракета летит в узком конусе излучения радара, который управлялся поворотом радара или маневром самолета. Метод эволюционировал в полуактивное радарное целеуказание, когда все за тебя делает автоматика, да и ракете не надо находиться в пределах излучения радаром.
Так же в современных ракетах с ИК ГСН по-тихоньку внедряется метод оптического наведения, когда ракета наводится грубо говоря по телевизионному каналу. Т.е. ракета формирует изображение цели и сопровождает ее…визуально. Актуально в связи с распространением малозаметных для радара беспилотников, у которых еще и маленькое тепловое излучение. Данная ГСН используется в сочетании с тепловой. В современных ракетах Fox 2 используется еще и ультрафиолетовый приемник — для селекции самолета от тепловых ловушек (в УФ-спектре большой самолет и маленькие ловушки имеют совершенно разный вид).
Отдельным особняком стоят ракеты с пассивным наведением на радарное излучение цели (как, например, Р-27ЭП). Искатель пеленгует излучение противника и посылает ему навстречу пламенный привет с дымным хвостом. Не очень популярны в виду трудностей с определением дальности до цели и достаточно простым способом противодействия — надо просто выключить радар =)
Автор - Тарас Артёмов
