Rusko vyvinulo strategické jadrové sily, ktorých hlavnou zložkou sú medzikontinentálne balistické rakety rôznych typov používané v stacionárnych alebo mobilných pozemných komplexoch, ako aj na ponorkách. S určitou podobnosťou na úrovni základných myšlienok a riešení majú výrobky tejto triedy znateľné rozdiely. Používajú sa najmä raketové motory rôznych typov a tried, ktoré zodpovedajú požiadavkám jedného alebo druhého zákazníka.
Z hľadiska vlastností elektrární je možné všetky zastarané, relevantné a sľubné ICBM rozdeliť do dvoch hlavných tried. Také zbrane môžu byť vybavené raketovými motormi na kvapalné palivo (LPRE) alebo motormi na tuhé palivá (raketové motory na tuhé palivo). Obe triedy majú svoje výhody, vďaka ktorým nachádzajú uplatnenie v rôznych projektoch a zatiaľ žiadna z nich nedokázala zo svojho odboru vytlačiť „konkurenta“. Problematika elektrární je veľmi zaujímavá a stojí za zváženie.
História a teória
Je známe, že prvé rakety, ktoré sa objavili pred mnohými storočiami, boli vybavené motormi na tuhé palivo s použitím najjednoduchšieho paliva. Takáto elektráreň si udržala svoju pozíciu až do minulého storočia, kedy boli vytvorené prvé systémy na kvapalné palivá. V budúcnosti vývoj týchto dvoch tried motorov prebiehal súbežne, aj keď sa kvapalné raketové motory alebo tuhé palivá z času na čas navzájom nahradili ako lídri v tomto odvetví.
Štart rakety UR-100N UTTH s kvapalinovým motorom. Foto Rbase.new-factoria.ru
Prvé rakety dlhého doletu, ktorých vývoj viedol k vzniku medzikontinentálnych komplexov, boli vybavené kvapalnými motormi. V polovici minulého storočia to boli kvapalné raketové motory, ktoré umožnili získať požadované vlastnosti pomocou dostupných materiálov a technológií. Neskôr odborníci z popredných krajín začali vyvíjať nové triedy balistických palív a zmiešaných palív, čo viedlo k vzniku tuhých palív vhodných na použitie na medzikontinentálnych baleniach.
Do dnešného dňa sa v strategických jadrových silách rôznych krajín rozšírili rakety na kvapalný aj tuhý pohon. Je zvláštne, že ruské ICBM sú vybavené elektrárňami oboch tried, zatiaľ čo Spojené štáty americké pred niekoľkými desaťročiami upustili od motorov na kvapalné palivo v prospech motorov na tuhé palivá. Napriek tomuto rozdielu v prístupoch sa obidvom krajinám podarilo vybudovať skupiny rakiet požadovaného vzhľadu s požadovanými schopnosťami.
V oblasti medzikontinentálnych rakiet boli prvé motory na kvapalné palivo. Takéto výrobky majú množstvo výhod. Kvapalné palivo umožňuje získať vyšší špecifický impulz a konštrukcia motora umožňuje pomerne jednoducho zmeniť ťah. Väčšinu objemu rakety s motorom na kvapalné palivo zaberajú nádrže na palivo a okysličovadlo, čo určitým spôsobom znižuje požiadavky na pevnosť trupu a zjednodušuje jeho výrobu.
Raketové motory na kvapalné palivo a nimi vybavené rakety zároveň nie sú bez nevýhod. V prvom rade sa taký motor vyznačuje najvyššou náročnosťou výroby a prevádzky, čo negatívne ovplyvňuje náklady na výrobok. ICBM prvých modelov mali nevýhodu v podobe zložitosti prípravy na uvedenie na trh. Tankovanie paliva a okysličovadla prebiehalo bezprostredne pred štartom a navyše v niektorých prípadoch bolo spojené s určitými rizikami. To všetko negatívne ovplyvnilo bojové vlastnosti raketového systému.
Rakety na kvapalný pohon R-36M v prepravných a štartovacích kontajneroch. Foto Rbase.new-factoria.ru
Raketový motor na tuhé palivo a na jeho základe postavená raketa majú oproti kvapalinovému systému pozitívne aspekty a výhody. Hlavným plusom sú nižšie výrobné náklady a zjednodušený dizajn. Pevné pohonné hmoty tiež nehrozia agresívne úniky paliva a okrem toho sa vyznačujú možnosťou dlhšieho skladovania. V aktívnej fáze letu ICBM poskytuje motor na tuhé palivo lepšiu dynamiku zrýchlenia, čím sa znižuje pravdepodobnosť úspešného zachytenia.
Motor na tuhé palivo stráca vo svojom špecifickom impulze na kvapalný. Pretože spaľovanie vsádzky na tuhé palivo je takmer nekontrolovateľné, riadenie ťahu motora, zastavenie alebo opätovné naštartovanie vyžadujú špeciálne technické prostriedky, ktoré sú komplexné. Telo rakety na tuhé palivo plní funkcie spaľovacej komory, a preto musí mať primeranú pevnosť, ktorá kladie špeciálne požiadavky na používané jednotky a tiež negatívne ovplyvňuje zložitosť a náklady na výrobu.
Raketový motor, raketový motor na tuhé palivo a strategické jadrové sily
V súčasnej dobe sú strategické jadrové sily Ruska vyzbrojené asi tuctom medzikontinentálnych balistických zbraní rôznych tried, ktoré sú určené na riešenie naliehavých bojových misií. Strategické raketové sily (Strategické raketové sily) obsluhujú päť typov rakiet a čakajú na objavenie ďalších dvoch nových komplexov. Rovnaký počet raketových systémov sa používa na námorných ponorkách, ale zásadne nové strely ešte neboli vyvinuté v záujme námornej zložky „jadrovej triády“.
Napriek značnému veku rakety UR-100N UTTH a R-36M / M2 stále zostávajú v jednotkách. Také ICBM ťažkej triedy zahŕňajú niekoľko stupňov s vlastnými motormi na kvapalné palivo. Vďaka veľkej hmotnosti (viac ako 100 ton v prípade UR-100N UTTKh a asi 200 ton v prípade modelu R-36M / M2) nesú dva typy rakiet značnú zásobu paliva, čo zaisťuje odoslanie ťažkej hlavice na celý rad najmenej 10 000 km.
Celkový pohľad na raketu RS-28 „Sarmat“. Kresba „Štátne raketové centrum“/ makeyev.ru
Od konca päťdesiatych rokov sa u nás študoval problém používania tuhých palív na sľubných medzikontinentálnych balených kovoch. Prvé skutočné výsledky v tejto oblasti boli dosiahnuté na začiatku sedemdesiatych rokov. V posledných desaťročiach dostal tento smer nový impulz, vďaka ktorému sa objavila celá rodina rakiet na tuhé palivo predstavujúca dôsledný rozvoj všeobecných myšlienok a riešení založených na moderných technológiách.
V súčasnosti majú strategické raketové sily rakety RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M a RS-24 Yars. Všetky tieto rakety sú zároveň ovládané mínovými aj mobilnými pozemnými odpaľovacími zariadeniami. Rakety troch typov, vytvorené na základe všeobecných myšlienok, sú postavené podľa trojstupňovej schémy a sú vybavené motormi na tuhé palivo. Po splnení požiadaviek zákazníka sa autorom projektov podarilo minimalizovať rozmery a hmotnosť hotových rakiet.
Rakety komplexov RT-2PM, RT-2PM2 a RS-24 majú dĺžku nie väčšiu ako 22,5-23 m s maximálnym priemerom menším ako 2 m. 1-1, 5 ton. Rakety Topol sú vybavené jednodielna hlavica, zatiaľ čo Yars podľa známych údajov nesie niekoľko samostatných hlavíc. Letový dosah je najmenej 12 000 km.
Je ľahké vidieť, že so základnými letovými vlastnosťami na úrovni starších rakiet na kvapalný pohon sa tuhé palivo Topoli a Yars vyznačujú menšími rozmermi a štartovacou hmotnosťou. S tým všetkým však nesú menšie užitočné zaťaženie.
Mobilný pôdny komplex Topol. Fotografia ministerstva obrany Ruskej federácie
V budúcnosti by strategické raketové sily mali dostať niekoľko nových raketových systémov. Projekt RS-26 Rubezh, ktorý bol vytvorený ako možnosť pre ďalší vývoj systému Yars, teda opäť počíta s použitím viacstupňovej schémy s tuhými pohonnými látkami vo všetkých fázach. Predtým existovali informácie, podľa ktorých má systém „Rubezh“nahradiť starnúce komplexy RTO-2PM „Topol“, ktoré ovplyvnili hlavné črty jeho architektúry. Pokiaľ ide o jeho hlavné technické vlastnosti, „Rubezh“by sa nemal výrazne líšiť od „Topol“, aj keď je možné použiť iné užitočné zaťaženie.
Ďalším sľubným vývojom je ťažká ICBM RS-28 Sarmat. Podľa oficiálnych údajov tento projekt počíta s vytvorením trojstupňovej rakety s kvapalnými pohonnými látkami. Bolo oznámené, že raketa Sarmat bude mať dĺžku asi 30 metrov s nosnou hmotnosťou viac ako 100 ton. Bude schopná niesť „tradičné“špeciálne hlavice alebo nový typ hypersonického úderného systému. Vzhľadom na použitie raketových motorov na kvapalné palivo s dostatočnými charakteristikami sa očakáva dosiahnutie maximálneho letového dosahu na úrovni 15-16 tisíc km.
Námorníctvo má k dispozícii niekoľko typov ICBM s rôznymi charakteristikami a schopnosťami. Jadrom námornej zložky strategických jadrových síl sú v súčasnosti balistické rakety ponoriek rodiny R-29RM: R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 „Sineva“a R-29RMU2.1 „Liner“. Najnovšia raketa R-30 Bulava navyše pred pár rokmi vstúpila do arzenálu. Pokiaľ je známe, ruský priemysel teraz vyvíja niekoľko projektov na modernizáciu rakiet pre ponorky, ale nehovorí sa o vytváraní zásadne nových komplexov.
V oblasti domácich ICBM pre ponorky existujú trendy, ktoré pripomínajú vývoj „pozemných“komplexov. Staršie výrobky R-29RM a všetky možnosti ich modernizácie majú tri stupne a sú vybavené niekoľkými kvapalinovými motormi. S pomocou takejto elektrárne je raketa R-29RM schopná dodať štyri alebo desať hlavíc rôzneho výkonu s celkovou hmotnosťou 2, 8 tony v dosahu najmenej 8300 km. Projekt modernizácie pre R- 29MR2 „Sineva“predpokladal používanie nových navigačných a riadiacich systémov. V závislosti od dostupného bojového zaťaženia je raketa s dĺžkou 14,8 m a hmotnosťou 40,3 tony schopná lietať v dosahu až 11,5 tisíc km.
Nabíjanie rakety Topol-M do odpalovača sila. Fotografia ministerstva obrany Ruskej federácie
Novší projekt ponorky rakety R-30 Bulava naopak predpokladal použitie motorov na tuhé palivo vo všetkých troch stupňoch. Okrem iného to umožnilo skrátiť dĺžku rakety na 12,1 m a znížiť hmotnosť štartu na 36,8 t. Výrobok zároveň nesie bojový náklad s hmotnosťou 1, 15 tony a dodáva ho na paletu až 8-9 tisíc km. Nie je to tak dávno, bol oznámený vývoj novej modifikácie "Bulava", líšiacej sa rôznymi rozmermi a zvýšenou hmotnosťou, vďaka ktorej bude možné zvýšiť bojové zaťaženie.
Vývojové trendy
Je dobre známe, že v posledných desaťročiach sa ruské velenie spolieha na vývoj sľubných rakiet na tuhé palivo. Výsledkom bol konzistentný vzhľad komplexov Topol a Topol-M a potom Yars a Rubezh, ktorých rakety sú vybavené tuhými pohonnými látkami. LRE zase zostávajú len na relatívne starých „pozemných“raketách, ktorých prevádzka sa už chýli ku koncu.
Úplné opustenie medzikontinentálnych balených kvapalín s kvapalným palivom sa však zatiaľ neplánuje. Ako náhrada za existujúce UR-100N UTTKh a R-36M / M2 vzniká nový produkt RS-28 „Sarmat“s podobnou elektrárňou. Motory na kvapalné palivo sa teda v dohľadnej budúcnosti budú používať iba na raketách ťažkých tried, zatiaľ čo ostatné komplexy budú vybavené systémami na tuhé palivo.
Situácia s podmorskými balistickými raketami vyzerá podobne, má však určité rozdiely. V tejto oblasti zostáva aj značný počet rakiet na kvapalné palivo, ale jediný nový projekt zahŕňa použitie tuhých palív. Ďalší vývoj udalosti možno predpovedať preskúmaním existujúcich plánov vojenského oddelenia: program rozvoja ponorkovej flotily jasne naznačuje, ktoré rakety majú veľkú budúcnosť a ktoré budú časom vyradené z prevádzky.
Samohybný odpaľovač RS-24 „Yars“. Foto Vitalykuzmin.net
Staršie rakety R-29RM a ich najnovšie modifikácie sú určené pre jadrové ponorky projektov 667BDR a 667BDRM, pričom R-30 boli vyvinuté na použitie na najnovších raketových nosičoch projektu 955. Lode z rodiny 667 postupne vyčerpávajú svoje zdroje a príp. vyradiť z prevádzky z dôvodu úplného morálneho a fyzického zastarania. Spolu s nimi teda bude musieť flotila opustiť rakety rodiny R-29RM, ktoré jednoducho zostanú bez nosičov.
Prvé raketové ponorkové krížniky projektu 955 „Borey“už boli prijaté do bojovej sily námorníctva a okrem toho pokračuje výstavba nových ponoriek. To znamená, že v dohľadnej budúcnosti dostane flotila významné zoskupenie nosičov rakiet Bulava. Služba „Boreyev“bude pokračovať niekoľko desaťročí, a preto rakety R-30 zostanú v prevádzke. Je možné vytvoriť nové modifikácie týchto zbraní, schopné doplniť a potom nahradiť ICBM základnej verzie. Tak či onak, výrobky z rodiny R-30 nakoniec nahradia starnúce rakety R-29RM ako základ námornej zložky strategických jadrových síl.
Výhody a nevýhody
Rôzne triedy raketových motorov používaných na moderných strategických raketách majú svoje vlastné výhody a nevýhody jedného alebo druhého druhu. Systémy na kvapalné a tuhé palivá sa v niektorých parametroch navzájom prekonávajú, v iných však strácajú. Výsledkom je, že zákazníci a projektanti si musia vybrať typ elektrárne v súlade s ich požiadavkami.
Bežný motor na kvapalné palivo sa líši od raketových motorov na tuhé palivo vyššími špecifickými impulzmi a ďalšími výhodami, ktoré umožňujú zvýšiť užitočné zaťaženie. Zodpovedajúca dodávka tekutého paliva a okysličovadla súčasne vedie k zvýšeniu rozmerov a hmotnosti výrobku. Raketa na kvapalné palivo sa teda ukazuje ako optimálne riešenie v kontexte nasadenia veľkého počtu odpalovacích zariadení na sila. V praxi to znamená, že v súčasnosti je značná časť štartovacích sil obsadená raketami R-36M / M2 a UR-100N UTTKh a v budúcnosti ich nahradí nádejný RS-28 „Sarmat“.
Rakety typu Topol, Topol-M a Yars sa používajú s banskými zariadeniami aj ako súčasť mobilných pôdnych systémov. Druhú možnosť poskytuje predovšetkým nízka hmotnosť rakiet. Výrobok s hmotnosťou nepresahujúcou 50 ton je možné umiestniť na špeciálny viacnápravový podvozok, čo sa nedá vykonať s existujúcimi alebo hypotetickými raketami na kvapalný pohon. Z podobných myšlienok vychádza aj nový komplex RS-26 „Rubezh“, považovaný za náhradu za „Topol“.
Ponorková strela R-29RM. Kresba „Štátne raketové centrum“/ makeyev.ru
V kontexte námornej výzbroje záleží aj na charakteristickom znaku rakiet s tuhými pohonnými látkami v podobe zmenšenia veľkosti a hmotnosti. Ponorková strela by mala byť čo najmenšia. Pomer rozmerov a letových vlastností rakiet R-29RM a R-30 presne ukazuje, ako je možné tieto výhody v praxi využiť. Na rozdiel od svojich predchodcov teda najnovšie jadrové ponorky Project 955 nepotrebujú veľkú nadstavbu pokrývajúcu hornú časť nosných rakiet.
Zníženie hmotnosti a rozmerov má však svoju cenu. Ľahšie rakety na tuhé palivo sa líšia od ostatných domácich medzikontinentálnych balistických rakiet nižším bojovým zaťažením. Špecifickosť raketových motorov na tuhé palivo navyše vedie k nižšej hmotnosti v porovnaní s raketami na kvapalné palivo. S najväčšou pravdepodobnosťou sa však tieto problémy riešia vytvorením účinnejších bojových jednotiek a riadiacich systémov.
***
Napriek zdĺhavej práci v oblasti výskumu a vývoja, ako aj mnohým kontroverziám, podmienená konfrontácia motorov na kvapalné a tuhé palivo ešte neskončila bezpodmienečným víťazstvom jedného z „konkurentov“. Naopak, ruská armáda a ženisti dospeli k vyváženému záveru. Motory rôznych typov sa používajú v tých oblastiach, kde môžu vykazovať najlepšie výsledky. Ľahké rakety pre pozemné mobilné komplexy a ponorky teda dostávajú tuhé palivo, zatiaľ čo ťažké rakety so štartom do sila, teraz aj v budúcnosti, by mali byť vybavené kvapalnými pohonnými látkami.
V súčasnej situácii, s prihliadnutím na existujúce príležitosti a perspektívy, vyzerá takýto prístup najlogickejšie a najúspešnejšie. V praxi vám to umožňuje dosiahnuť maximálne výsledky s výrazným znížením vplyvu negatívnych faktorov. Je celkom možné, že takáto ideológia bude pretrvávať aj v budúcnosti, a to aj pri použití sľubných technológií. To znamená, že v blízkej i ďalekej budúcnosti budú ruské strategické jadrové sily schopné prijímať moderné medzikontinentálne balistické rakety s najvyššími možnými vlastnosťami a bojovými vlastnosťami, ktoré priamo ovplyvňujú účinnosť odstrašovania a bezpečnosť krajiny.
