"Оникс": 800 км – миф или реальность? - «Военные действия»

Развитие дальнобойных скоростных ПКР (ноу-хау отечественного ОПК) продолжается, и это не может не радовать: год назад (17.03.2016) СМИ сообщили о начале лётных испытаний новейшей гиперзвуковой ракеты 3М22 комплекса "Циркон" (ссылка 1), которую могут принять на вооружение уже в будущем году (ссылка 2). В то же время, предыдущая разработка – ПКРК "Оникс", начавшаяся более 35 лет назад (27.08.1981) и испытавшая на себе все тяготы Перестройки, до сих пор остаётся "тёмной лошадкой" – прежде всего, в отношении дальности пуска. Растиражированные в литературе и в сети 300 км ([1-35], [2-334], ссылка 3, ссылка 4, ссылка 5 и пр.) бесконечно далеки от действительности, т. к. относятся к экспортной версии комплекса (шифр "Яхонт") и обусловлены ограничениями международного Режима контроля за ракетными технологиями – РКРТ или MTCR (ссылка 6, ссылка 7).


Один из редких снимков ПКР 3М55 в полёте (Военный парад, 1998 – с подачи militaryrussia.ru)

Противокорабельный ракетный комплекс "Оникс" с ракетой 3М55 разрабатывался в качестве альтернативы сразу трём ПКРК предыдущих поколений – "Граниту" (по массогабаритам), "Малахиту" (по массогабаритам и скорости) и "Москиту" (по универсальности типа старта и траектории – надводный/подводный и комбинированная/низкая) [1-35]. И всё же, главной целью новой ОКР, по мнению автора блога (солидарного с В. Асаниным) было создание более "демократичного", нежели "Гранит", оперативно-тактического ПКРК, доступного не только для гигантов пр. 11435, 11442 и 949А, но и для кораблей среднего и малого водоизмещения – эсминцев, БПК, СКР и даже МРК. Уменьшение массы БЧ в этом случае следовало с неизбежностью, касательно дальности действия такой уверенности нет.
3М55 и 3М45: сходства и различия

Между ракетами "Оникса" и "Гранита" различий гораздо больше, нежели сходств. Взять хотя бы такой не совсем серьёзный, но легко вычисляемый показатель, как условная удельная масса, равная отношению стартовой массы ракеты к объёму цилиндра, образованного её длиной со стартовым ускорителем (стартово-разгонной ступенью, СРС) и диаметром корпуса – возможно, моё посильное нововведение в методику сравнения образцов ракетного оружия. Условная удельная масса 3М55 меньше 3М45 на 20% (1,23 против 0,99 т/м3) и гораздо ближе к 3М80 ПКРК "Москит" (0,93 т/м3), что не позволяет говорить о каком- либо массогабаритном подобии двух творений В. Челомея.
Главными конструктивными решениями, которые роднят эти ракеты, являются лобовой конический воздухозаборник (как на МиГ-21) и тандемное расположение маршевого и стартового двигателей, позволившее уменьшить поперечные габариты ПКР и, соответственно, ТПС. В свою очередь, основным внешним отличием ракеты "Оникса" стало крестообразное (Х-образное) расположение крыльев вместо "самолётного", а наиболее принципиальным – применение прямоточного воздушнореактивного двигателя (ПВРД) вместо двухконтурного турбореактивного (ТРДД). Оценить ЛТХ 3М55 без знания особенностей ПВРД крайне затруднительно, поэтому имеет смысл рассмотреть их немного подробнее.
Лошадка для быстрой езды

Принципиальная схема ПВРД проста как апельсин. По сути, это сквозная труба с камерой сгорания, куда атмосферный воздух подаётся не с помощью турбокомпрессора, как в ТРД, а исключительно за счёт скоростного напора набегающего потока. Отсутствие турбины и компрессора значительно облегчает и упрощает двигатель, но взамен лишает его возможности работать на стопе и малых дозвуковых скоростях (до 650 км/час [3-243]) – о запуске без предварительного разгона (посредством стартовых ускорителей или вместе с носителем) не может быть и речи. Стихия ПВРД – скорости от 2 М, где он начинает реально конкурировать с ТРД, а начиная с 3 М (в особенности – на гиперзвуке) становится безраздельным королём реактивного движения и по тяге, и по экономичности, и по так называемому параметру дальности полёта*, что хорошо видно на размещённых ниже диаграммах [4-19,21,23].
* Цитата: "Величина параметра дальности [формула] зависит от типа двигателя и скорости полёта (фиг. 10). При дозвуковых скоростях полёта наибольшая дальность может быть получена при помощи поршневых двигателей, при околозвуковых скоростях – при помощи турбореактивных двигателей; при скорости от M=1,6 до M=2,5 – при помощи ТРД с форсажной камерой (ТРДФ), а при M>2,5 самую большую дальность активного управляемого полёта можно получить при помощи прямоточных ВРД" [4-23].


Диаграммы из монографии М. Бондарюка и С. Ильяшенко "Прямоточные воздушно-реактивные двигатели" [4]

Перед "Ониксом" ПВРД был применён на ракете 3М80 комплекса "Москит" – выдающемся продукте отечественного ОПК, единственной в мире ПКР, предназначенной для длительного полёта на двойном сверхзвуке над гребнями волн. Однако по причине значительных конструктивных отличий и отсутствия данных по высотным испытаниям 3М80 сравнивать "Оникс" с "Москитом" было бы некорректно. Создатели "Москита" сознательно заплатили дальностью за малую высоту полёта (где сопротивление движению оказывает не только более плотный и влажный воздух, но и морская вода – в виде пыли и брызг), не дав тем самым ПВРД проявить себя на режимах, свойственных 3М55.

Кроме того, с момента опубликования приведённых выше диаграмм прошло уже почти шестьдесят лет. Несмотря на непреложные законы физики, прогресс не стоит на месте, и у новейших двухконтурных ТРДДФ (в отличие от ТРДФ) кривые должны выглядеть несколько иначе. Но точно так же (в лучшую сторону) должны были измениться и кривые ПВРД, удостовериться в чём, к сожалению, не получится по причине сверхсекретности двигателей для новейших крылатых ракет. Единственное, что можно сделать в данной ситуации, это предположить, что черта, разделяющая области применения двух типов ВРД, пролегает по-прежнему в районе 2-2,5 М – как раз тех скоростей, на которые рассчитан двигатель ракеты "Оникса".

800 км... Почему бы и нет?

Всех, кто хоть немного интересуется морскими ракетными комплексами, можно разделить на две группы: 1) считающих, что цифры в индексах, начинающихся с буквы "П" означают дальность действия (пуска) в километрах; 2) считающих тех, кто так считает, наивными простаками, поскольку эти цифры не означают ровным счётом ничего. Попробуем разобраться, кто здесь прав (при этом следует напомнить, что первым и едва ли не единственным, кто поведал миру об индексе "Оникса" является А. Широкорад [5-268] – человек необычайной работоспособности, который в период кратковременной постперестроечной оттепели, касающейся режима секретности, буквально жил в архивах и знает, о чём говорит).
Индексы первых П-комплексов (П-5, П-6, П-15, П-35) действительно не обозначали ничего, даже хронологической последовательности. Однако, начиная с "Аметиста" (П-70), нумерация стала напоминать выписки из ЛТХ. В табличной форме это выглядит примерно так:

Помимо магии цифр за 800-километровую дальность "Оникса" говорят следующие соображения.

1. Конструкторы вооружения и военной техники (в частности – ракетчики, и в особенности – сотрудники НПО машиностроения, бывшего ОКБ-52 В. Н. Челомея) люди по-хорошему амбициозные (очень амбициозные), как и люди в погонах, которые заказывают у них ВВТ. Каждое новое изделие должно быть лучше предыдущего и, по крайней мере, не хуже зарубежных аналогов – невыполнение двух этих заповедей для разработчиков и заказчиков оружия означает посрамление чести мундира.

Применительно к нашему случаю можно говорить о том, что новый оперативно-тактический ПКРК ни в коем случае не должен был уступать "Граниту" и "Вулкану" по совокупности боевых возможностей. И если снижение массы БЧ (и, как следствие, стартовой массы) ради расширения номенклатуры носителей ещё можно было компенсировать дополнительным боезапасом и новыми средствами прорыва ПВО, то уменьшение (или даже сохранение) дальности пуска компенсировать было нечем, и с точки зрения отечественного военно-промышленного менталитета должно было выглядеть неприемлемым.
2. Принятие на вооружение ПКР оперативно-тактического назначения с дальностью действия менее 700-800 км (как в первоначальном ТТЗ на "Гранит") полностью исключало возможность сколь-нибудь успешного противодействия АУГ противника со стороны наших КУГ НК в дуэльной ситуации*, что лишало разработку новой ракеты всякого смысла (целеуказание при столь большой дальности – тема отдельного разговора).

* Cтоль категоричное программное заявление автора, не раз высказывавшееся им в записях и комментариях, основано на том факте, что "Хокаи" патрулируют на удалении 320 км от АУГ [6-59], а прямая радиолокационная видимость с высоты 9400/10600 м, соответствующей практическому потолку E-2C/E-2D, составляет 400/425 км, итого 720/745 км (плюс 10-12 км, если брать 1164, показавшийся из-за радиогоризонта по верхнюю палубу) (оригинал).
3. После официального подтверждения дальности пуска версии КРБД 3М14 для ВМФ РФ (1500 км), в пять раз (!) превосходящей по данному параметру экспортную модификацию 3М14Э, техническая возможность превышения дальности "Оникса" над "Яхонтом" в каких-то 2,5 раза почти не вызывает сомнений.
4. Если последовать рекомендациям предыдущего раздела и предположить, что на скоростях 2-2,5 М ПВРД не уступает в экономичности ТРДД, заметного увеличения дальности можно достигнуть тем же способом, что и на ракете "Вулкана" (1000 км по проекту против 500 км у "Базальта") за счёт большей мощности и длительности работы стартовых ускорителей [7-48]**. Теоретически, в природе может быть две версии ракеты "Оникса": "короткая" – со стандартной стартово-разгонной ступенью и дальностью пуска порядка 500 км для кораблей ближней и дальней морской зоны (фрегатов, корветов, МРК) и "длинная" – с удлинённым стартовиком и дальностью до 800 км для кораблей океанской зоны (крейсеров и эсминцев).
** Цитата (уже приводившаяся ранее – ссылка 8): "Конструкторы "НПО машиностроения" выявили возможность удвоения дальности ракеты комплекса "Базальт" при минимальных доработках маршевой ступени за счёт применения титановых сплавов, некоторого снижения защищённости боевой части, но в основном путём замены стартового агрегата на так называемую стартово-разгонную ступень [СРС]. Ранее использовавшиеся стартовые агрегаты к моменту завершения своей работы придавали ракете скорость, достаточную для удержания в воздухе за счёт подъёмной силы и осуществления эффективного управления аэродинамическими рулями. Последующий набор высоты и разгон до большой сверхзвуковой скорости производились за счёт работы турбореактивного двигателя в режиме максимальной тяги, при этом расходовалась значительная часть топлива. После выхода на заданный высотно-скоростной режим полёта тяга ТРД снижалась по команде системы управления.
На новой ракете, названной "Вулкан", реутовские конструкторы переложили задачу разгона и набора высоты на твердотопливные двигатели [РДТТ] стартово-разгонной ступени. После её отделения ТРД работал в основном в режиме пониженной тяги, понемногу расходуя топливо, что и способствовало удвоению дальности".
5. Прирост дальности не менее 250-300 км даёт использование более совершенного (высокоэнергетичного) топлива. Речь идёт о выдающемся достижении наших химиков под названием децилин-м (прототип – децилин или Т-10), о котором стало известно совсем недавно (ссылка 9). Промежуточный итог: 300 км "Яхонта" плюс 250 км за счёт топлива плюс 250 км за счёт ускорителя = 800 км.
6. Дополнительными возможностями для увеличения дальности являются: 1) применение новых (более лёгких) конструкционных материалов и элементной базы для снижения массы планера, массогабаритов оборудования и увеличения запасов горючего; 2) увеличение маршевой высоты полёта для снижения сопротивления воздуха и расхода топлива. Думается, что конструкторы НПО машиностроения добросовестно использовали оба (а также изложенные в п.п. 4-5).
Что известно об "Ониксе"?

Думаю, что не сильно погрешу против истины, если скажу, что об "Ониксе" не известно почти ничего, если не отождествлять его с "Яхонтом". Безусловно, внутренняя компоновка, внешний вид, диаметр корпуса и ТПС должны быть практически идентичными у обеих ракет, а что касается длины (СРС на имеющихся схемах явно коротковата – всего 04-0,5 м или 5-6% длины ПКР), массы БЧ, марки топлива (уж точно не керосин Т-6) и пр. – тут всё вилами по воде писано. Поэтому приведём те характеристики ракеты "Яхонта", которые могут быть близки к ЛТХ ПКР "Оникса", взяв за основу рекламный проспект НПО машиностроения (ссылка 10):

стартовая масса – 3 000 кг, масса с ТПС – 3 900 кг;
диаметр ракеты – 0,67 м [8], диаметр ТПС – 0,72 м;
размах крыла – 1,45 м (пересчёт по диаметру со схемы [1-35];
длина ракеты – 8,6 м [8], без СРС – 8,2 м [1-37], длина ТПС – 8,9 м;

маршевый двигатель – ПВРД 3Д55, стартово-разгонный двигатель – РДТТ;
высота полёта на маршевом участке – 14 000 м;
высота полёта на конечном участке (40 км до цели [1-35]) – 10-15 м;
максимальная скорость (на высоте 14 000 м) – 750 м/с (2,5 М при Vзв=298 м/с);
скорость на конечном участке (на высоте 10-15 м) – 600 м/с [1-35] (1,75 М при Vзв=340 м/с);
дальность захвата цели ГСН – не менее 50 км (ссылка 11), 70 км [1-35], 75 км (типа "крейсер", ссылка 12);
система управления – инерциальная-навигационная (ИНС), радиовысотомер, активная радиолокационная ГСН (АРГСН).
Индийский аргумент в пользу 800 км

Должен признаться, что начал работу над этим материалом ещё летом прошлого года (если не раньше), однако по причине слишком большой неопределённости значений дальности пуска 3М55 (300–800 км), не торопился форсировать публикацию – думается, что мало кто воспринял бы её всерьёз. К стыду своему, я и знать не знал, что 27.06.2016 Индия стала полноправным членом РКРТ (ссылка 13) и ограничение в 300 км перестало быть для неё актуальным. В результате, неделю назад (11.03.2017) индусы успешно испытали "Брамос" с дальностью свыше 400 км (ссылка 14).
В связи с этим, должен выразить своё почтение индийскому коллеге журналисту Шиву Аруру (Shiv Aroor), автору военно-технического сайта Livefist, предсказавшего данное событие ещё 15.02.2017 и конкретизировавшего то самое "свыше" – 450 км. Коль скоро первое предсказание Шиву явно удалось, есть основание полагать, что сбудется и другое, а именно – что в будущем году будет испытан BrahMos ER с дальностью до 600 км (в оригинале: Livefist can confirm that an even longer range final ER variant, out to 600km, will be tested next year) (ссылка 15 с подачи Михаила Рыбьянова).
Таким образом, диапазон дальностей "Оникса" сузился до 600-800 км, и раз уж индийским партнёрам любезно предоставили высокие технологии и рецептуру топлива, обеспечивающие столь высокие ЛТХ, отечественный ВМФ и подавно должен получить оружие с дальностью действия минимум 700 км, а в идеале – с заветными 800 км.
К слову, есть ещё один источник по 3М55, который утверждает, что "Оникс" – универсальная противокорабельная крылатая ракета, предназначенная для борьбы с надводными военно-морскими группировками и одиночными кораблями в условиях сильного огневого и радиоэлектронного противодействия. На базе ракеты существуют два внешне абсолютно идентичных экспортных варианта: российский "Яхонт" и индийский "БраМос", но со значительно урезанными боевыми характеристиками. Эти машины способны стартовать из-под воды, имеют скорость полета в 750 м/с и несут на себе сокрушающую фугасную боевую часть весом в полтонны. Дальность их полёта более 600 км" (ссылка 16). Хотелось бы верить в это, но здравый смысл и пересчёт с 3М45, 3М70 и 3М80 подсказывают, что 500-кг БЧ тяжеловата для трёхтонной ракеты (17 вместо "положенных" 8-11% от стартовой массы), а вот 300-кг была бы в самый раз (10%). ?
Использованная литература (через дефис может быть указан номер страницы)
1. В. Асанин "Ракеты отечественного флота", часть 4 "Удар из-под воды", Техника и вооружение, №06/2009.
2. В. Кузин, В. Никольский "Военно-морской флот СССР 1945-1991", Историческое морское общество, СПб, 1996.
3. "Реактивные двигатели" (под ред. О. Ланкастера), Воениздат, М., 1962.
4. М. Бондарюк, С. Ильяшенко "Прямоточные воздушно-реактивные двигатели", Оборонгиз, М., 1958.
5. А. Широкорад "Огненный меч российского флота", Яуза-Эксмо, М., 2004
6. "Современная военная авиация" (серия "Арсенал"), Aerospace Publishing Ltd – Русич, Смоленск, 2001 (рус.).
7. В. Асанин "Ракеты отечественного флота", часть 2 "На океанских просторах", Техника и вооружение, №06/2007.
8. "Яхонт" и его "Бастион", газета "Коммерсантъ" №158 от 28.08.2010, стр. 3 – http://www.kommersant.ru/doc/1494891.



Компоновка ПКР 3М55 (схема В. Асанина, Техника и вооружение, №06/2009, стр. 35)



Компоновка ПКР 3М55 (схема с сайта tula-mpf.narod.ru кафедры "Механика пластического формоизменения" Тульского госуниверситета – с подачи militaryrussia.ru) [под носовым обтекателем понимается защитный колпак, препятствующий попаданию воды в двигатель при подводном старте – А.Ш.]



Если оставить в заголовке только "Яхонт" – вполне приличная инфографика РИА Новости