Камень, брошенный рукой или посланный из рогатки, движется по баллистической траектории. Ее «рисуют» две силы: основную кривую формирует гравитационная сила, а подправляет ее сила аэродинамического сопротивления воздуха. Без воздуха траектория окажется симметричной перевернутой параболой. Сопротивление воздуха постоянно снижает скорость, делая кривую несимметричной, с более крутой нисходящей частью. Так летит пуля: к верхней точке траектории она поднимается более полого, а после нее падает все отвеснее, что сокращает дальность полета. Подобно пуле летит и баллистическая ракета.
Однако действие воздуха может как уменьшить, так и, наоборот, значительно увеличить путь. Для этого ракета должна создать аэродинамическую подъемную силу. Каким образом? Ракета – оперенное заостренное сверхзвуковое «бревно». Ее хвостовые воздушные рули могут поворачиваться, становясь в потоке под углом атаки. Тогда сверхзвуковой поток сжимается на них, повышая давление и создавая управляющую силу, которая поворачивает корпус ракеты на угол атаки во встречном потоке.
Возникает газодинамическое сверхзвуковое сжатие на стороне ракеты, повернутой к потоку. Ее обтягивает зона повышенного давления, складывающегося в подъемную силу, – это поддерживает снаряд, замедляя снижение. Подъемную силу можно наклонить на любой угол, тогда она изогнет траекторию влево или вправо. Управляя величиной и направлением подъемной силы, выполняют маневры.
Три варианта траектории, три эшелона высоты
Можно использовать подъемную силу для максимального увеличения расстояния полета ракеты. В этом случае траектория растянется в направлении движения. Она останется баллистической, сохранив основную кривую с восходящим и нисходящим участками, но с большим вкладом аэродинамической подъемной силы.
Траекторию можно сделать и горизонтальной на заданной высоте – например, 10–12 км. Здесь подъемная сила в точности равна весу ракеты и не дает ей снижаться. Для этого необходим больший угол атаки, чем в полубаллистическом варианте, что вызовет увеличение аэродинамического сопротивления и уменьшение энергии движения ракеты. Полет пройдет в воздушных слоях средней плотности, не затрагивая разреженные высоты, – это снизит скорость ракеты и прилично уменьшит ее дальность, зато повысит точность попадания по сравнению с полубаллистическим вариантом.
Наконец, можно пустить ракету по маловысотному профилю полета, с огибанием выступов рельефа. Такой вариант потребует постоянного интенсивного маневрирования с набором высоты в «горках» для прохода возвышенностей. Полет будет коротким, втрое меньше полубаллистического, но зато скрытным и потому, возможно, более эффективным.