Занимательная баллистика китайского разлива. Часть 2: Ближе к телу

Продолжаем разговор об основах занимательной баллистики. Упрощённую схему мы рассмотрели в первой части -

на примере одноступенчатой ракеты с ЖРД. Теперь будем эту схему усложнять, постепенно приближая к реальностям современного мира межконтинентальных баллистических ракет.

Для начала увеличим число ступеней до реально имеющих место двух-трёх. Многоступенчатая схема, как известно ещё со времён Циолковского, нужна для того, чтобы выйти из порочного круга при разгоне немалой массы до космических скоростей путём отбрасывания лишнего барахла по мере расходования топлива. С точки зрения баллистики нам интересен в этой схеме один-единственный факт, заключающийся в том, что отбрасывается именно отработанная, то есть полностью выработавшая топливо ступень. Это означает, что команда автомата управления дальностью на выключение двигателя по достижении заданной скорости на АУТ может быть выдана только во время работы последней ступени. Дальность ракеты оказывается, таким образом, ограничена не только максимальным, но и минимальным значением. Это на одноступенчатой ракете можно, в теории, отсечь подачу топлива в двигатель хоть сразу после старта. На практике же, чем больше у ракеты ступеней, тем выше её минимальная дальность. Теоретически можно для «стрельбы» на уменьшенную дальность выполнить пуск по более крутой или, наоборот, более пологой траектории – но оба варианта вносят свои ограничения.

Если прямолинейный разгон на АУТ выполнять под большим углом к горизонту (в пределе – хоть под 90 градусов, то есть вертикально), то дальность мы уменьшим, конечно (в пределе – хоть до нуля). Проблема только в том, что ГЧ при этом поднимется на куда большую высоту, и в итоге подлётное время ракеты при этом будет практически таким же, как при стрельбе на максимальную дальность. А точность уж всяко не увеличится, поскольку круговое вероятностное отклонение ГЧ от точки прицеливания (КВО) зависит далеко не только от дальности…

Если же ракету мы будем разгонять по максимально пологой траектории, чтобы ГЧ поскорее «нырнула» обратно в атмосферу, то получим проблемы другого рода. Во-первых, возрастёт аэродинамическое воздействие на ракету на обоих участках траектории (АУТ и ПУТ) – как по продолжительности (что отразится всё на том же КВО не лучшим образом), так и по тепловым нагрузкам на конструкции ракеты и боевых блоков. Во-вторых, внеатмосферная часть пассивного участка траектории сократится – и это создаст определённые проблемы для ракет с разделяющимися ГЧ индивидуального наведения (РГЧ ИН).

Раз уж зашла речь о РГЧ ИН, скажем о них пару слов. Наличие РГЧ добавляет к схеме полёта ещё один участок в конце АУТ (или, если угодно, в начале ПУТ) – участок разведения ГЧ. РГЧ ИН состоит из блока разведения, именуемого на жаргоне ракетчиков «автобусом», головного аэродинамического обтекателя (имеется не у всех ракет) и нескольких боевых блоков (ББ), которые размещаются на платформе «автобуса». Это жаргонное название очень точно описывает на пальцах суть процесса наведения ББ на различные цели – блок разведения последовательно «развозит» боевые блоки по «остановкам»-траекториям, то есть включает на определённое время двигатели и корректирует траекторию перед отделением каждого боевого блока. Соответственно, чем больше ББ у ракеты, тем больше времени занимают манёвры на участке разведения. Одно дело – «развесить» на разных траекториях всего 3 ББ, и совсем другое – 10-12. Аэродинамическое воздействие при этом, как понимаете, категорически противопоказано… а значит, понижать траекторию и сокращать тем самым минимальную дальность можно лишь до определённого предела.

Так, будем считать, что с многоступенчатой конструкцией и даже с разделяющимися головными частями мы в целом разобрались (в объёме занимательной баллистики на пальцах, естественно). Осталась самая малость – отличие твёрдотопливной ракеты от жидкостной. Как уже упоминалось, твёрдотопливный двигатель не может быть выключен по команде. Более того, невозможно даже обеспечить стабильные параметры его работы, такие, как продолжительность и тяга. В итоге невозможно достаточно точно предсказать ни конечную скорость ракеты на АУТ, ни момент, когда двигатель закончит работу – а значит, и попасть в цель с приемлемой точностью не получится. Тем не менее, твёрдотопливные ракеты не только летают, но и прекрасно попадают в цели, имея при этом весьма скромные значения КВО. Причём делают они это с давних пор, когда о коррекции траектории на ПУТ и о маневрирующих боевых блоках речи ещё не было. Достигается такая точность достаточно просто: начиная с некоторой набранной скорости, траектория ракеты меняется таким образом, чтобы дальнейшая работа двигателя эту скорость увеличивала, конечно, но при этом не влияла на положение точки падения ГЧ. Говоря по-простому, ракета меняет направление полёта. Это новое направление траектории, не влияющее на положение точки прицеливания, называется инвариантным; оно используется, кстати, не только всей ракетой при разгоне, но и «автобусом» при выведении каждого боевого блока на его индивидуальную траекторию.

В нашем «занимательном» случае, на самом деле, нам достаточно понимать две вещи. Первое – твёрдотопливный двигатель всегда работает дольше, чем это необходимо для забрасывания «полезной нагрузки» в выбранную точку прицеливания. Второе – движение с возрастающей скоростью не влияет на точку падения ГЧ, но очень даже сказывается на продолжительности полёта и высоте траектории.

Делаем из написанного выводы общего плана:

1.Любая баллистическая ракета имеет серьёзное ограничение по минимальной дальности (на практике это примерно половина от максимальной).

2.Чем больше у ракеты ступеней, тем сложнее применять её для поражения ближних целей, и тем ниже эффективность такого применения. Твёрдотопливные двигатели и разделяющиеся головные части эффективность МБР на малых дальностях могут только снизить.

И очередное «китайское» следствие: трёхступенчатая твёрдотопливная МБР с 10-14 боевыми блоками индивидуального наведения Дунфэн-41, максимальная дальность которой, по разным данным, составляет от 12 до 14 тысяч километров, никак не предназначена для поражения целей на территории России. Даже в случае гипотетического обострения между РФ и КНР, даже в угрожаемый период, когда у ракетчиков пальцы лежат на кнопках, у этих ракет будут, скорее всего, совсем другие полётные задания.

Какие именно цели должны быть в этих полётных заданиях, почему ракеты размещены именно на северо-востоке Китая, да ещё вблизи российской границы, и каким боком к этому факту относятся проблемы перехвата МБР средствами ПРО – об этом в завершающей части краткого курса «Занимательная баллистика».