Как-то в разговоре с одним конструктором у меня речь зашла о переносных зенитно-ракетных комплексах (ПЗРК). В целом, я представлял принцип их действия, но разговор с понимающим человеком открыл множество технических тонкостей. Оказывается, при создании этого класса вооружений конструкторам пришлось решить неимоверное количество «нерешаемых» задач. Чего только стоит, например, вопрос обеспечения энергопитания (о нем ниже).
Но зато теперь у нас на вооружении состоят семейства очень неплохих ПЗРК «Стрела», «Игла», и новый комплекс «Верба».
Очень мало людей понимают, что это вообще за штука, поэтому мы нашли для вас очень интересную подробную статью об устройстве таких простых, но одновременно, таких сложных девайсов.
Такие ПЗРК имеют самонаводящуюся ракету.
Не такую ракету, которая вылетает из гранатомета куда его направить, и попадает куда повезет. Не ракету противотанкового «Фагота», которая направляется оператором в полете.
Ракета ПЗРК летит сама, и сама себя наводит. Чтобы следящая головка захватила цель, нужно, чтобы цель была очень горячей. Как выхлоп авиационного реактивного двигателя, порядка 900 градусов. Но по рассказам бойцов — ракета в состоянии «зацепиться» даже за кончик сигареты, которая имеет всего 400° С.
Но, конечно, ни о каком «горячем кондиционере» речи нет, для ракеты даже выхлопная труба автомобиля слишком холодная. Разве что, ракета может «зацепиться» за тормозные диски спортивной машины, они во время гонок разогреваются докрасна, а это больше 500° С.
Но посмотрим на ракету.
Спереди у нее торчит некая «фиговина», и почему-то считается, что именно ей она наводится на цель, именно в ней датчик.
Спешу разочаровать — это банальный рассекатель потока. Ракета ведь сверхзвуковая, у нее скорость порядка 500 м/с (это полторы скорости звука). Пуля из АКМ летит чуть быстрее 700 м/с, но у пули скорость быстро падает, а тут ракета с такой скоростью должна пролететь несколько километров. Но рассекатель не обязательно будет присутствовать. Есть ракеты с некоей штучкой на треноге, а есть вообще без рассекателя.
Итак — у нас головную часть венчает рассекатель. Внутри он просто пустой. Датчик находится чуть дальше — за кольцевым стеклом.
Но возникает вопрос — если точно спереди торчит мешающий рассекатель, то как ракета видит самолет? Она же прямо по курсу слепая!
Да, так и есть.
Ракета НИКОГДА не летит прямо на цель. Даже при попадании она старается взорваться не точно в выхлопе двигателя, а чуть сбоку возле борта самолета (у нее есть специальный датчик), чтобы урон был больше.
Даже когда ракета еще в установке во время прицеливания, и датчик еще не захватил цель — она все равно стоит неровно.
Если солдат в прицел наведётся точно на линию горизонта, то ракета будет торчать на 10 градусов вверх, она не совпадает с линией прицела.
На фото: новейший ПЗРК «Верба»
Кстати, пусковая установка и ракета конструктивно сделаны так, чтобы слишком низко не выстрелить. При этом, если трубу реально опустить чуть вниз, то ракета оттуда просто выскользнет — находясь на боевом взводе, она от падения вперед ничем не придерживается . Я представляю, сколько «кирпичей» можно из-за этого отложить, хоть ракета и не взорвется, так как взрыватель взводится только после реального пуска.
Итак, ниже линии горизонта ракету при прицеливании не опустить. А насколько высоко ее можно задрать?
Примерно на 60°. Если попытаться зацепить цель, которая выше над головой, то при выстреле ракеты пороховые газы подпалят солдату пятки, да и пятой точке достанется.
Перед захватом цели на земле гироскоп раскручивается до 100 оборотов в секунду. И этот объектив с датчиками внутри гироскопа тоже крутится, рассматривая окружающее пространство через кольцевое стекло. Фактически — он уже сканирует окрестности. У самого объектива угол зрения узкий — 2°, но он проматывает угол в 38°. То есть по 19° в каждую сторону. Именно это и есть тот угол, на который ракета может «довернуть».
Но это еще не все.
После выстрела ракета вращается. Она делает 20 оборотов в секунду, а гироскоп в это время тоже снижает обороты до 20 в секунду, но вращается в противоположном направлении. Датчик держит цель. Но держит цель чуть сбоку.
Зачем это нужно?
Ракета не догоняет цель, она ее упреждает. Она рассчитывает, где цель будет с ее скоростью и летит чуть вперед, к месту встречи.
Главный датчик — инфракрасный и ему очень желательно быть охлажденному. Так и делают — охлаждают его жидким азотом, -196°С.
В полевых условиях. После длительного хранения… Как?
Этот вопрос связан с тем, как питают электронику ракеты. В полевых условиях. После хранения. Вряд ли батарейки будут хорошим решением, стоит им сесть — и ПЗРК будет бесполезен.
Там нечто, похожее на батарейки. Отдаленно.
Любуемся на картинку ниже — это наземный источник питания, НИП.
В черном круглом шаре — жидкий азот при давлении 350 атмосфер, а в цилиндре — электрохимический элемент, сиречь батарейка. Но батарейка специальная — она твердая, а в рабочем состоянии — на расплавленном электролите.
Как это происходит. Когда источник питания подсоединен, нужно специальной ручкой резко «наколоть» его, то есть пробить мембрану.
Емкость с жидким азотом вскрывается и он по специальной трубочке подается к инфракрасному датчику ракеты. Датчик охлаждается почти до двухсот градусов мороза. Чтобы это все произошло, требуется 4.5 секунды. В боеголовке ракеты есть накопительный элемент, где жидкий азот сохраняется во время полета, его хватает на 14 секунд. Вообще — это и есть время жизни ракеты в полете, через 17 секунд срабатывает самоуничтожение (если ракета не достала цель).
Итак, жидкий азот побежал к ракете.
Но он же рванулся внутрь — и привел действие подпружиненный боек, который ударом зажигает пиротехнический элемент. Тот загорается и расплавляет электролит (до 500-700°С), в системе через полторы секунды появляется ток. Оживает пусковой механизм. Это такой девайс снизу пусковой трубы с пистолетной рукояткой. Он многоразовый, и если его посеять — трибунал. Потому что в нем жутко секретный запросчик системы «свой-чужой», за утерю которого предусмотрен срок.
Этот пусковой механизм дает команду к гироскопу, который раскручивается за три секунды. Ракета начинает искать цель.
Время на поиск цели ограничено. Потому как азот из емкости уходит и испаряется, а электролит в батарейке остывает. Времени — около минуты, производитель гарантирует 30 секунд. После чего это все отключается, пусковой механизм стопорит гироскоп с ситемой наведения, азот испаряется.
Итак, подготовка к пуску — порядка 5 секунд, и добавочно есть порядка полминуты для выстрела. Если не получилось — для следующего выстрела нужен новый НИП (наземный источник питания).
Ну, допустим, мы справились с кучей режимов захвата цели (учитывая, на нас она летит или от нас), ракета сказала «все ок, цель поймала» и выстрелила.
Дальше — активная жизнь ракеты, ее те самые 14 секунд, что отведены на все.
Во-первых — срабатывает стартовый движок. Это простой пороховой двигатель, который выбрасывает ракету из трубы. Он выбрасывает ракету на 5.5 метров (за 0.4 секунды), после чего срабатывает маршевый двигатель — тоже твердотопливный, и тоже на специальном порохе. Стартовый движок не вылетает вместе с ракетой, он остается в ловушке на конце трубы. Но он успевает через специальный канал зажечь маршевый двигатель.
И тут возникает хороший вопрос — от какого источника питания работает ракета в полете? Как вы понимаете, в самой ракете тоже не батарейка. Но, в отличие от наземного источника, это СОВСЕМ не батарейка.
Перед запуском стартового двигателя запускается и бортовой источник питания — генератор переменного тока. Запускается электрическим поджиганием. Потому что этот генератор работает на пороховой шашке. Порох горит, выделяются газы, которые крутят турбогенератор. В результате — 250 ватт мощности, и сложная схема регулирования оборотов (а турбина делает порядка 18 тысяч об/мин). Пороховая шашка горит со скоростью 5 мм в секунду и сгорает полностью через 14 секунд (что неудивительно).
Итак, бортовой источник питания ракеты запущен, цель взята на сопровождение, сработал стартовый пороховой заряд, который буквально вытолкнул ракету из пусковой трубы. Вот тут ракете нужно довернуть на цель, чтобы взять упреждение. Но скорости еще нет, ракета не разогналась, аэродинамические рули (рассчитанные на сверхзвук) бесполезны. А потом доворачивать будет поздно. И в этом в этом нам снова помогает генератор, точнее не сам генератор, а его выхлопные пороховые газы. Они по специальным трубкам через клапаны выходят в стороны в конце ракеты, и разворачивают ее на нужный угол по командам системы наведения.
Дальше все понятно — ракета работает сама. Она смотрит за целью, прикидывает ее скорость и идет в точку встречи. Удастся ли — зависит от многих факторов. Вертолет «Игла» достает до высоты 3.5 км, а самолет только до 2.5, у него скорость больше и если выше, то не догнать.
Ну что же, после выстрела у нас остается пустая пластиковая труба и пусковой механизм с рукояткой. Пластиковую трубу желательно сдать, ее можно снарядить опять, заново снаряженные трубы маркируются красными кольцами, из одной трубы можно сделать до пяти запусков.
