Vulcan (ракета-носитель)

«Полюс» гонки вооружений

Между осенью 1985-го и осенью 1986 года была создана новая полезная нагрузка «Полюс». Это был один из функциональных грузовых блоков Владимира Челомея, перепрофилированный из модуля космической станции и тесно связанный с модулем МКС «Заря». «Полюс» предназначался для проведения широкого спектра экспериментов, но его главная задача состояла в испытаниях 1-МВт углекислотного лазера – оружия, разрабатывавшегося в СССР с 1983 года. На самом деле все было не так зловеще, как кажется, так как СССР критиковал США за стратегическую оборонную инициативу, и Михаил Горбачев не хотел рисковать тем, что американцы могут узнать о военном противостоянии. Встреча на высшем уровне в Рейкьявике закончилась в октябре 1986 года и страны были близки к радикальному сокращению ядерного оружия, и в декабре 1987 года они собирались заключить договор о сокращении ракет средней дальности. Различные компоненты лазера намеренно не использовались, осталась только возможность отслеживать цели, и даже ту Горбачев запретил испытывать, посетив Байконур за несколько дней до старта. Однако визит Горбачева привел к появлению формального названия ракеты (в отличие от предполагаемого челнока): надпись «Энергия» появилась на ее корпусе незадолго до приезда Генсека.

Боеприпасы

Первоначально для пушки «Вулкан» были разработаны два типа снарядов – бронебойно-зажигательный М53 и осколочно-фугасный М56. Первый – простейшая стальная болванка с алюминиевым баллистическим наконечником, массой в 100 грамм. Зажигательный состав находится между стальным корпусом и алюминиевым наконечником. Начальная скорость – 1030 м/с. Осколочно-фугасный снаряд снаряжён 10 граммами взрывчатого вещества («композиция Б»), радиус поражения оценивается в 2 метра.

Для зенитных пушек был разработан снаряд М246. Он отличатся наличием самоликвидатора. С конца 1980 года начали распространяться «полубронебойные» снаряды типа PGU-28 или М940. Их отличие – корпус из термоупрочнённой стали и отсутствие взрывателя, как такового.

При попадании снаряда пушки в цель воспламеняется зажигательный состав, а от его вспышки детонирует разрывной заряд. За счёт замедленного действия этого процесса и прочного корпуса снаряд разрывается внутри цели. Бронепробиваемости – около 12 мм на дистанции в 500 метров.

Специализированные снаряды с высокой бронепробиваемостью разрабатывались для морских зенитных «Вулканов».

Снаряд Мк.149 – подкалиберный, с отделяемым поддоном. Сердечник первоначально изготавливали из обеднённого урана. Позже для этой цели стали использовать карбид вольфрама. У снаряда Мк.244 масса сердечника увеличена.

Конструкция

В основных элементах конструкции ракета П-1000 повторяет прежнюю П-500 «Базальт». Она имеет сигарообразную форму с треугольным раскладным крылом и воздухозаборником двигателя под фюзеляжем. Основные различия между П-1000 и её предшественником связаны с уменьшением массы конструкции ракеты ради увеличения запаса топлива.

Корпус П-1000 был изготовлен с применением титановых сплавов, что позволило уменьшить вес конструкции, не снизив её прочности. Маршевая двигательная установка идентична П-500 (короткоресурсный турбореактивный двигатель КР-17В). Новый стартовый ускоритель повышенной мощности, с отклоняемым вектором тяги, позволяет оптимизировать траекторию ракеты на старте и обеспечить взлёт с большим стартовым весом. Масса осколочно-фугасной боевой части была уменьшена до 500 килограмм. Было уменьшено бронирование. Все эти меры позволили увеличить запас топлива не меняя габаритов ракеты, и увеличить её радиус действия до 700—1000 км.

Ракета П-1000 «Вулкан» использует аналогичную П-500 «Базальт» комбинированную схему полета. Большую часть траектории ракета преодолевает на большой высоте, а вблизи цели снижается и оставшееся расстояние проходит на сверхмалой высоте (около 15-20 метров), скрываясь от обнаружения радарами за горизонтом. Ввиду большего запаса топлива на П-1000, продолжительность её маловысотного участка может быть увеличена, что делает ракету менее уязвимой к дальнобойным ЗРК неприятеля.

ГСН ракеты использует алгоритмы идентификации и распределения целей, созданные на основе работы над П-700 «Гранит». Ракета может идентифицировать отдельные корабли, анализировать их положение в ордере и выбирать наиболее ценные. Селекция целей вероятно либо автоматическая, либо по принципу телеуправления (оператором корабля по данным РЛС ракеты), либо комбинированная.

В целях преодоления ПРО и ПВО на ракете предусмотрены противозенитное маневрирование на малой высоте и рассредоточение ракет в залпе по фронту (с предваряющим сбором ракет в группу) перед включением РЛС на конечном этапе.На ракете установлена станция постановки активных помех системы защиты 4Б-89 «Шмель», разработанная начиная с 1965 года в лаборатории отдела № 25 ЦНИИ «Гранит» под руководством Р. Т. Ткачёва и Ю. А. Романова.

Постановлением СМ СССР в октябре 1987 года предписывалось провести работы по повышению точности ракет комплекса «Вулкан» с отработкой высокоточного лазерного канала наведения и создания ракеты «Вулкан ЛК». Аппаратура лазерного канала (диаметр луча — около 10м, дальность распознавания — 12—15 км) была размещена в диффузоре воздухозаборника и распознавала геометрические параметры корабля-цели, формируя команды на коррекцию траектории для поражения наиболее уязвимых мест. Испытания системы велись в Севастополе по проходящим кораблям с летающий лаборатории Ил-18. Пуски серийный ракет оснащенных ГСН лазерного канала планировалось провести в 1987-1989 годах. Но, вероятно, в 1988-1989 годах разработка темы «Вулкан ЛК» была прекращена.

Запланированные запуски

Пиррова победа

Если согласиться с теорией, что Советский Союз распался в первую очередь из-за финансовых трудностей, то можно также обоснованно сказать, что «Энергия-Буран» была одной из главных причин этого краха. Данный проект был примером неконтролируемых расходов, которые погубили СССР, и условием его дальнейшего существования было воздержание от реализации такого рода проектов.

С другой стороны, можно обоснованно утверждать, что наибольший урон супердержаве нанесла реакция Михаила Горбачева на финансовое положение страны, и СССР мог бы дотянуть до сегодняшнего дня, если бы Политбюро вслед за Константином Черненко возглавил кто-то другой.

Описание

Vulcan — первая ракета-носитель ULA; он адаптирует и развивает технологии, которые были разработаны для ракет Atlas V и Delta IV в рамках ВВС США . На первой ступени ракетного топлива танки имеют один и тот же диаметр, что и Delta IV Common Бустер Ядра , но будет содержать жидкий метан и жидкий кислород ракетного топлива , а не в Delta IV, жидкий водород и жидкий кислород.

Верхняя ступень Vulcan — это Centaur V , модернизированный вариант Centaur III , первого в мире высокоэнергетического верхнего ступени. Вариант Centaur III в настоящее время используется на Atlas V. Версия двигателя RL-10 с удлиненным соплом, RL-10CX, будет использоваться на Vulcan Centaur Heavy. Предыдущие планы предполагали, что Centaur V в конечном итоге будет модернизирован с использованием технологии Integrated Vehicle Fluids, чтобы стать Advanced Cryogenic Evolved Stage (ACES), но это было отменено. Предполагается, что Vulcan пройдет процедуру сертификации по человеческому рейтингу, чтобы разрешить запуск пилотируемых кораблей, таких как Boeing CST-100 Starliner или будущая версия космического самолета Sierra Nevada Dream Chaser .

Ракета-носитель Vulcan имеет внешний диаметр 5,4 м (18 футов) для работы на жидком метановом топливе двигателей Blue Origin BE-4 . В сентябре 2018 года, после соревнования с Aerojet Rocketdyne AR1 , BE-4 был выбран для питания первой ступени Vulcan.

До шести твердотопливных ракетных ускорителей (SRB) GEM-63XL могут быть прикреплены к первой ступени попарно, обеспечивая дополнительную тягу во время первой части полета и позволяя Vulcan Centaur Heavy с шестью ракетами запускать более массовую полезную нагрузку, чем самый способный Atlas V 551.

контекст

United Launch Alliance (ULA) является США совместное предприятие между Boeing и Lockheed Martin , который производит Atlas V и Delta IV среднего / тяжелого космических ракет — носителей . Эти две пусковые установки были разработаны в конце 1990 — х годов в рамках программы EELV в армии США Air . Он хотел иметь новые средства запуска своих спутников. По причинам, связанным как с требованиями армии (в частности, поддержание избыточных огневых точек на восточном и западном побережьях), с ограниченной скорострельностью для Delta 4, так и с наличием рынка захвата для военных спутников. Стоимость этих пусковых установок очень высока, что не позволяет им попасть на рынок коммерческих спутников. Помимо военных спутников, основной выход составляют научные спутники НАСА (в частности, его космические зонды ).

В начале 2010-х годов два события поставили под сомнение позицию ULA на рынке ракет-носителей:

ULA реагирует, объявляя 13 апреля 2015 г.разработка новой пусковой установки под названием Vulcan, которая должна заменить ракеты Atlas V и Delta IV . Цель состоит в том, чтобы восстановить свою конкурентоспособность по сравнению с конкурентами и положить конец зависимости от российского поставщика. Рекламируемая цена продажи составляет 100 миллионов долларов США за базовую версию и 200 миллионов долларов США за тяжелую версию. Эти цены следует сравнивать с ценами на существующие пусковые установки ULA: 164 миллиона долларов США за Atlas V 401 и 400 миллионов долларов США за Delta IV Heavy . Самым заметным нововведением новой пусковой установки является использование совершенно нового и разрабатываемого ракетного двигателя BE-4 для приведения в движение первой ступени пусковой установки. В BE-4 впервые в ракетном двигателе такого размера используется смесь метана и кислорода. Более того, его производит не исторический производитель Aerojet Rocketdyne, а компания Blue Origin . ULA, чтобы ограничить риски, однако оставляет за собой возможность использования вместо AR-1 , эквивалентного двигателя, разработанного Aerojet Rocketdyne , но сжигания классической смеси RP-1 / LOX , если разработка BE-4 окажется проблематичной. Всентябрь 2018ULA объявляет, что окончательно выбирает ракетный двигатель BE-4 и полностью отказывается от идеи прибегнуть к AR-1.

Лунный плацдарм

После того как Валентин Глушко возглавил ЦКБЭМ (бывший ОКБ-1), сменив опального Василия Мишина, он в течение 20 месяцев работал над созданием лунной базы, основанной на модификации ракеты «Протон» конструкции Владимира Челомея, в которой использовались самовоспламеняющиеся двигатели Глушко.

К началу 1976 г., однако, руководство СССР решило остановить лунную программу и сосредоточиться на советском космическом корабле многоразового использования, так как американский челнок рассматривался как военная угроза со стороны США. Хотя в конечном итоге «Буран» будет сильно похож на конкурента, Глушко внес одно существенное изменение, которое позволило ему сохранить свою лунную программу.

Проектировавшиеся варианты[ | ]

В дополнение к базовому варианту ракеты проектировались 3 основных модификации, рассчитанные на вывод полезной нагрузки различной массы.

Энергия-М

«Энергия-М» (изделие 217ГК «Нейтрон») была наименьшей ракетой в семействе, с уменьшенной примерно в 3 раза грузоподъёмностью относительно РН «Энергия», то есть с грузоподъёмностью 30-35 тонн на НОО.

Число боковых блоков было уменьшено с 4 до 2, вместо 4 двигателей РД-0120 на центральном блоке был установлен только один. В 1989—1991 гг. проходила комплексные испытания, планировался запуск в 1994 году. Однако в 1993 году «Энергия-М» проиграла государственный конкурс (тендер) на создание новой тяжёлой ракеты-носителя; по итогам конкурса было отдано предпочтение ракете-носителю «Ангара» (первый запуск состоялся 9 июля 2014 года). Полноразмерный, со всеми составляющими компонентами макет ракеты хранился на Байконуре.

Энергия II (Ураган)

«Энергия II» (также называемая «Ураган») проектировалась как полностью многоразовая. В отличие от базовой модификации «Энергии», которая была частично многоразовой (как американский Спейс шаттл), конструкция «Урагана» позволяла возвращать все элементы системы «Энергия» — «Буран», аналогично концепции Space Shuttle. должен был входить в атмосферу, планировать и садиться на обычный аэродром.

Вулкан (Геркулес)

Наиболее тяжёлая модификация: её стартовая масса составляла 4747 т. Используя 8 боковых блоков и в качестве последней ступени, ракета «Вулкан» (кстати, это название совпадало с названием другой советской тяжёлой ракеты, разработка которой была отменена за несколько лет до этого) или «Геркулес» (что совпадает с проектным именем тяжёлой ракеты-носителя РН Н-1) должна была выводить до 175—200 тонн на низкую околоземную орбиту. С помощью этой колоссальной ракеты планировалось осуществлять наиболее грандиозные проекты: заселение Луны, строительство космических городов, пилотируемый полёт на Марс и т. д.

Автоматическое устройство-часовой Nerf Vulcan

Студент из Германии Михельсон используя пользующуюся популярностью игрушечную пушку-бластер Nerf системы Vulcan сконструировал достаточно смешное, но очень полезное автоматическое устройство, отлично подходящее для защиты местности.

При помощи нескольких дополнительных приводов, обычный электроники и компьютерных программ, оружие-сторож Нерф умеет автоматом распознать, отследить цель, а потом и поразить ее. При всем этом обладатель орудия может находится в укрытии.

Ударно-спусковой механизм механизированного устройства Нерф Вулкан подключается к ноутбуку и аппаратно-программному средству (интегральная схема) Arduino Uno с процессорами. Его срабатывание происходит тогда, когда следящая и сканирующая местность вокруг веб-камера, фиксирует движение ненужного объекта. При всем этом веб-камера устанавливается на фронтальной панели ноутбука, а компьютерная программка настраивается на движение.

Идея многоствольного скорострельного оружия возникла еще в XV веке и нашла свое воплощение в некоторых образцах того времени. При очевидном достоинстве такой тип пушек не прижился и являлся, скорее, экзотической иллюстрацией хода конструкторской мысли, чем реальной эффективной системой для стрельбы.

В XIX веке изобретатель Р. Гатлинг из Коннектикута, занимавшийся сельскохозяйственной техникой, а позже ставший врачом, получил патент на «револьверно-батарейное ружье». Он был добрым человеком и полагал, что, получив столь страшное оружие, человечество опомнится и, убоявшись многочисленных жертв, вовсе перестанет воевать.

Главное новшество в многоствольнике Гатлинга заключалось в использовании силы гравитации для автоматической подачи патронов и экстракции гильз. Наивный изобретатель и предположить не мог, что его детище станет прообразом суперскорострельного пулемета середины и второй половины XX века.

Развитие технической мысли после Корейской войны привело к появлению нового оружия для авиации. Стремительные скорости МиГов и «Сейбров» оставляли пилотам слишком мало времени для тщательного прицеливания, а количество пушек и пулеметов не могло быть очень большим. Скорострельность была ограничена тем фактом, что стволы перегревались. Выходом из этого инженерного тупика стал шестиствольный пулемет «Вулкан» М61, поспевший как раз к новой бойне, Вьетнамской войне.

С каждым десятилетием продолжительность боевого контакта между противниками сокращается. Тот, кто успел выпустить больше зарядов и начал стрелять первым, имеет больше шансов выжить. Механические устройства в такой обстановке просто не могут справиться, поэтому пулемет «Вулкан» оснащен электроприводом мощностью 26 kW, вращающим стволы, выпускающие 20-мм снаряды по очереди, а также электрическую систему воспламенения капсюлей. Такое решение позволяет вести огонь со скоростью до 2000 выстрелов в минуту, а в режиме «турбо» – 4200.

Пулемет «Вулкан» довольно массивен и предназначен в первую очередь для авиации, хотя может использоваться и в наземных системах ПВО. Первоначально он устанавливался на «Старфайтерах» фирмы “Локхид”, но в дальнейшем им стали оснащать штурмовики А-10. В качестве дополнительного артиллерийского контейнера его подвешивали и под фюзеляж Фантома F-4, после того как выяснилось, что при маневренном воздушном бое одними ракетами не обойтись. Вес 190 кг – не шутка, и это еще без боекомплекта, который при такой скорострельности требуется немалый, поэтому детские игрушки нерф-пулемет «Вулкан», стреляющие стрелами, с прообразом имеют мало общего.

В обслуживании это оружие относительно несложно, конструкция сделана максимально практично. Чтобы зарядить пулемет «Вулкан», нужно его снять, но сделать это просто. Проблемы возникали в 50-е годы, когда производились изыскательские работы. Большое количество снарядов создают мощную отдачу, следствием которой становились трудности с пилотированием.

В СССР к созданию многоствольного авиационного вооружения приступили на добрый десяток лет позже, чем в США. Ответом на пулемет «Вулкан» стали зенитные автоматические пушки 6К30ГШ, АК-630М-2 и другие образцы артиллерийских установок, обладающие высокой плотностью огня. Некоторые усовершенствования, касающиеся создания начального и рабочего вращающих моментов, обеспечивают определенные технические и эксплуатационные преимущества, однако в основе конструкции лежит все тот же принцип Гатлинга.

История

В конце Второй мировой войны США начали исследования в области создания более эффективного пушечного вооружения для реактивных истребителей. Из-за возросших скоростей полёта требовались более скорострельные пушки. В Германии были захвачены образцы револьверных одноствольных пушек (Mauser MG213C) имевшие большую скорострельность, которая тем не менее была ограничена системой подачи патронов, перегревом и износом ствола. ВВС США требовались более эффективные пушки, фирма General Electric Armament Division начала разработку многоствольной пушки по старой схеме Гатлинга. Оригинальная пушка Гатлинга не получила распространения из-за большой потребляемой мощности привода вращения блока стволов, однако реактивные истребители конца 1940-х годов располагали мощными электрическими и гидравлическими системами, что позволяло применить на них многоствольные пушки. Многоствольные пушки по сравнению с револьверными имеют меньшую скорострельность в расчёте на один ствол, но большую для всей пушечной установки.

ВВС США заключили контракт с фирмой General Electric в 1946 году для разработки в рамках проекта «Project Vulcan», шестиствольной пушки со скорострельностью 6000 выстрелов в минуту. В Европе после Второй мировой войны получили распространение 30 мм пушки с более мощными снарядами, в США было принято решение применять 20 мм пушки, имевшие меньшую массу, но большие скорострельность и дульную скорость. Первый прототип пушечной установки, T-171

, был создан фирмой General Electric в 1949 году.

В 1956-м году на вооружение ВВС США была принята авиационная пушка M61 Vulcan под 20 мм патрон 20×102 мм с электрокапсюльным воспламенением. M61 — шестиствольная пушка с гидравлическим приводом, имеющая два режима огня: 4000 и 6000 выстр/мин. При испытаниях сверхзвукового истребителя F-104 Starfighter был выявлен ряд затруднений и отказов, связанных с 20-мм пушечной установкой Т171 «Вулкан». Затруднения были вызваны задержками в системе звеньевой подачи патронов, и опасностью, представляемой отдельными звеньями. Для модернизированного варианта пушки М61А1 была разработана беззвеньевая система подачи патронов. Пушка М61А1 стала позднее стандартным вооружением американских истребителей.

Боеприпасы для пушки выпускаются на заводе Olin Ordnance в Сент-Питерсберге, Флорида.

История создания

Ракета П-1000 «Вулкан» была разработана как развитие успешной противокорабельной ракеты П-500 «Базальт», в свою очередь, являющейся развитием старой ракеты П-35. Целью конструкторов было создание более дальнобойной ракеты, при сохранении прежних габаритов и массы и возможности использовать без капитальной модернизации существующие пусковые комплексы и инфраструктуру для П-500. Постановление правительства от 15 мая 1979 года положило начало разработке новой ПКР П-1000 «Вулкан».

Первый испытательный пуск с наземного стенда в рамках лётно-конструкторских испытаний произведён на полигоне в Нёноксе в июле 1982 года.

22 декабря 1983 года начались испытания с АПЛ проекта 675МКВ.

Разработка системы управления и ряда другой аппаратуры завершилась в 1985 году.

Комплекс принят на вооружение 18 декабря 1987 года.

Проектировавшиеся варианты

В дополнение к базовому варианту ракеты проектировались 3 основных модификации, рассчитанные на вывод полезной нагрузки различной массы.

Энергия-М

«Энергия-М» (изделие 217ГК «Нейтрон») была наименьшей ракетой в семействе, с уменьшенной примерно в 3 раза грузоподъёмностью относительно РН «Энергия», то есть с грузоподъёмностью 30-35 тонн на НОО.

Число боковых блоков было уменьшено с 4 до 2, вместо 4 двигателей РД-0120 на центральном блоке был установлен только один. В 1989—1991 гг. проходила комплексные испытания, планировался запуск в 1994 году. Однако в 1993 году «Энергия-М» проиграла государственный конкурс (тендер) на создание новой тяжёлой ракеты-носителя; по итогам конкурса было отдано предпочтение ракете-носителю «Ангара» (первый запуск состоялся 9 июля 2014 года). Полноразмерный, со всеми составляющими компонентами макет ракеты хранился на Байконуре.

Энергия II (Ураган)

«Энергия II» (также называемая «Ураган») проектировалась как полностью многоразовая. В отличие от базовой модификации «Энергии», которая была частично многоразовой (как американский Спейс шаттл), конструкция «Урагана» позволяла возвращать все элементы системы «Энергия» — «Буран», аналогично концепции Space Shuttle. Центральный блок «Урагана» должен был входить в атмосферу, планировать и садиться на обычный аэродром.

Вулкан (Геркулес)

Наиболее тяжёлая модификация: её стартовая масса составляла 4747 т. Используя 8 боковых блоков и центральный блок «Энергии-М» в качестве последней ступени, ракета «Вулкан» (кстати, это название совпадало с названием другой советской тяжёлой ракеты, разработка которой была отменена за несколько лет до этого) или «Геркулес» (что совпадает с проектным именем тяжёлой ракеты-носителя РН Н-1) должна была выводить до 175—200 тонн на низкую околоземную орбиту. С помощью этой колоссальной ракеты планировалось осуществлять наиболее грандиозные проекты: заселение Луны, строительство космических городов, пилотируемый полёт на Марс и т. д.

Ошибка программы

Первый пуск ракеты-носителя «Энергия» состоялся 15 мая 1987 г. В течение первых нескольких секунд полета, до того как корабль покинул стартовую площадку, он заметно наклонился, но затем сам скорректировал свое положение после запуска системы управления ориентацией ракеты. После этого «Энергия» полетела красиво, в сопровождении единственного МиГа, и быстро исчезла в низких облаках. Ускорители отделились правильно (хотя для этого и следующего полета они не были оснащены парашютами, которые бы позволили их повторное использование), а затем основная ступень покинула зону видимости. После выгорания ракета-носитель отделилась от «Полюса» и, как и планировалось, упала в Тихий океан.

«Полюс» весил 80 тонн, и, чтобы достичь орбиты, он должен был запустить собственный ракетный двигатель. Для этого нужно было совершить оборот на 180 градусов, но из-за ошибки программы после пуска модуль продолжил вращение, и, вместо того чтобы перейти на более высокую орбиту, он опустился ниже. Грузовой модуль также разбился в Тихом океане.