Евгений Федосов - ПОЛВЕКА В АВИАЦИИ Записки академика
Во-вторых, большинство этих ракет имеют твердотопливные двигатели, в основном пороховые, с мощным стартовым импульсом, создающим также немалые перегрузки.
В-третьих, это короткоживущая ракета, которая должна решить свою задачу - уничтожить воздушную цель - за малый отрезок времени: от нескольких секунд до минуты.
И самое сложное в ней то, что она должна работать по принципу «пустил-забыл». Ей приходится самой решать непрерывно возникающие проблемы, поскольку цель активно борется с ней - стремится уйти от атаки, маневрирует по высоте, меняет курс, ставит «ловушки», помехи - словом, создает очень сложную информационную обстановку, требующую от ракеты безошибочного решения. При этом конструктору и «развернуться»-то негде - все оборудование, механизмы, обеспечивающие выполнение поставленных задач, должны быть уложены в очень малые габариты. Поэтому от создателей ракеты класса «воздух - воздух» требуется если и не искусство, то высочайшее мастерство, чтобы в одном изделии «примирить», казалось бы, непримиримые факторы, как в области физических процессов (аэродинамика, газодинамика, механика полета), так и информационных.
Но если даже ракета подошла к цели, то возникают новые проблемы: как настроить механизм подрыва, чтобы время его срабатывания, направление разлета осколков были наиболее эффективными. Ведь летательный аппарат, который надо сбить, снабжен мощными элементами конструктивной защиты, обеспечивающей его боевую живучесть. Какие-то узлы бронируются (двигатель, кабина летчика или экипажа), свою защиту имеют топливные баки… Не зря во время Второй мировой войны очень популярной была песенка:
«Мы летим, ковыляя во мгле,
Мы идем на последнем крыле.
Бак пробит, хвост горит,
Но машина летит
На честном слове и на одном крыле…»
Кстати, отечественная авиация всегда отличалась хорошей боевой живучестью (чему немало способствовали и работы нашего института после его создания). Самым ярким подтверждением этого в годы Великой Отечественной войны стал штурмовик Ил-2, совершенно справедливо названный «летающим танком». Современный самолет, естественно, защищен намного лучше, поскольку с этой целью применяются самые последние достижения науки и техники, что намного усложняет задачу ракеты класса «воздух - воздух».
Приведу пример более близкий. Во время войны Ирака с Ираном обе стороны имели смешанный парк самолетов, включавший, на стороне Ирака, и наши Су-17, Ту-22, и французские «Миражи». Так вот, во время готовности номер один к вылету все иракские летчики сидели в «Миражах». Но как только поступала команда «На взлет!», они дружно выскакивали из «Миражей», перебегали в Су-17 и летели воевать на них. Эту тактику они объясняли просто: «В «Мираж» достаточно попасть одному 20-миллиметровому снаряду из авиационной пушки, - и отваливается крыло. Су-17 выживает даже с множеством пробоин и отбитыми кусками плоскостей. И мы возвращаемся живыми. Но зато в кабинах «Миражей» есть кондиционеры»…
А с Ту-22 на той же войне произошел вообще фантастический случай. Когда экипаж открыл створки бомбоотсеков и сбросил бомбы, в один из них влетела американская ракета «Хок», которая стояла на вооружении Ирана, и взорвалась. Но Ту-22 повезло - она не повредила силовые шпангоуты и органы управления, и изрешеченный самолет вернулся на базу. Все эти случаи создали такую славу живучести нашей авиации, что и до сих пор в арабских странах, куда Советский Союз в свое время поставлял авиационную технику, авторитет ее очень высок.
Американцы тоже уделяли и уделяют этой проблеме большое внимание, подтверждением чему является очень хороший штурмовик А-10.
Но вернемся к ракетам. Зенитная ракета решает ту же задачу, что и ракета класса «воздух - воздух»: сбить воздушную цель. Но у нее нет жестких ограничений по габаритно-весовым параметрам, стартует она в более благоприятных условиях со стационарной площадки… Если рассматривать баллистические ракеты, то они имеют более простую систему управления - стабилизация и программный вывод на боевой курс. Правда, у нее намного сложнее двигатель, топливная система.
В общем, в каждом классе ракет есть свои особенности, но класс «воздух - воздух», мне кажется, стоит выше всех по сложности в части управления.
Когда мы начали создавать К-8, работы по ракетам этого класса начались и за рубежом. Во Франции их вела фирма «Матра», в Англии - «Бритиш аэроспейс», в Америке - «Хьюз». Французы и американцы пошли по линии освоения самонаводящихся ракет, а англичане первые разработки вели в области управления по лучу - телерадиоуправления, так же, как и мы на К-6 и К-7. Однако все эти разработки объединило то, что они исповедовали принцип «удлинения поражающей руки». Авиационная пушка успешно сбивала цель на расстоянии одной-двух сотен метров. На большем удалении - как бы мы ни совершенствовали прицельное оборудование, ни снижали техническое рассеивание снарядов, - эффективность воздушной стрельбы падала весьма резко. А с появлением реактивной авиации, увеличением скорости самолетов сближение истребителя с целью на расстояние эффективной пушечной стрельбы вообще маловероятно. Естественным решением этой проблемы и стало «удлинение поражающей руки», для чего неплохо подходили первые ракеты класса «воздух - воздух». Они строились для поражения цели на расстоянии в один-два километра или чуть больше.
К-8 тоже задумывалась для решения задачи «удлинения». Но это уже была довольно крупная ракета, вес ее достигал 250 кг . Если К-6 и К-7 создавались под микояновские МиГ-19, МиГ-21 и суховские Су-9, Су-11, то К-8 была первой самонаводящейся ракетой для более тяжелого истребителя-перехватчика ПВО Як-28П.
На ней предполагалась установка двух головок самонаведения - тепловой и радиолокационной. Последняя - полуактивная, то есть цель «подсвечивалась» локатором с самолета-перехватчика, а головка ракеты захватывала отраженный сигнал и по нему наводилась.
Вначале более продвинутой была технология создания тепловых головок. Над ними работали несколько конструкторских коллективов, а наиболее удачные решения были найдены на «Геофизике», которую возглавлял главный конструктор Давид Моисеевич Хорол.
Радиолокационные головки разрабатывали коллективы Николая Александровича Викторова и Александра Викторовича Смирнова из Ленинграда. Между ними развернулось негласное соревнование, ни в каких документах не обозначенное; шли они разными техническими путями. Викторову удалось найти весьма оригинальные решения и в технологическом, и в конструкторском плане, которые выгодно отличали его изделие от того, что создал Смирнов, и в конце концов Николаю Александровичу поручили доводку его головки до промышленного внедрения. Конструктором же К-8 был Бисноват, а так как у него практически не было коллектива в тот момент, о чем я писал выше, то практически все динамическое проектирование, отработка, испытание узлов К-8 легли на плечи нашего молодого коллектива, которым я и руководил.
Теперь немного теории.
Поскольку мы имели подготовку в основном в области линейных систем - прежде всего я имею в виду частотные методы школы Солодовникова - то, естественно, к К-8 мы решили подойти как к линейной системе, хотя самонаведение - сложная задача, поскольку строится не только на динамике самой ракеты, но и на взаимодействии двух точек в пространстве: «ракета» - «цель». При их сближении положение ракеты относительно цели меняется, что вызывает вращение линии визирования - воображаемой линии, соединяющей их. И вот параметры вращения этой линии визирования используются как управляющий сигнал в режиме самонаведения.
Первые самонаводящиеся системы в качестве управляющего сигнала отслеживали угол пеленга - угол между осью ракеты и линией визирования - и сводили его к нулю, то есть направляли ось ракеты всегда точно на цель. Но такой метод - его еще назвали методом «собачьей кривой» - динамически очень неустойчив: он как бы загоняет ракету в хвост цели. Сразу же возрастают требования к способности ракеты переносить высокие перегрузки, к ее маневренности и т. д.
Более эффективен метод параллельного сближения. При этом за управляющий сигнал берется угловая скорость вращения линии визирования. «Обнуляя» ее, ракета разворачивается уже не прямо на цель, а в точку будущей встречи. Конечно, в зависимости от маневров цели эта точка ползет в пространстве, но ракета все время идет к ней, а не на саму цель. В таком режиме ракета при всех маневрах испытывает меньшие перегрузки, поскольку всегда упреждает дальнейшие движения цели. Но для этого нужно, ни много ни мало, измерить эту самую угловую скорость линии визирования. А чтобы это сделать, надо головку самонаведения поставить на гироскопическую платформу, то есть как бы изолировать ее от углового движения ракеты. На заре создания самонаводящихся ракет не делали гироскопической стабилизации головки, а ставили следящие привода. Но они не могли с достаточной быстротой отслеживать угловое движение самой ракеты, которая все время, образно говоря, «болтается» по углу атаки. Поэтому требовалось обязательно поставить антенну на гироплатформу.