Rusko vyvinulo strategické jaderné síly, jejichž hlavní součástí jsou mezikontinentální balistické rakety různých typů používané ve stacionárních nebo mobilních pozemních komplexech, jakož i na ponorkách. S určitou podobností na úrovni základních myšlenek a řešení mají výrobky této třídy znatelné rozdíly. Používají se zejména raketové motory různých typů a tříd, které odpovídají požadavkům jednoho nebo druhého zákazníka.
Z hlediska vlastností elektráren lze všechny zastaralé, relevantní a slibné ICBM rozdělit do dvou hlavních tříd. Takové zbraně mohou být vybaveny raketovými motory na kapalná paliva (LPRE) nebo motory na tuhá paliva (raketové motory na tuhá paliva). Obě třídy mají své výhody, díky kterým nacházejí uplatnění v různých projektech, a zatím žádná z nich nedokázala ze svého oboru vytlačit „konkurenta“. Problematika elektráren je velmi zajímavá a stojí za samostatné zvážení.
Historie a teorie
Je známo, že první rakety, které se objevily před mnoha staletími, byly vybaveny motory na tuhá paliva využívajícím nejjednodušší palivo. Taková elektrárna si udržela svoji pozici až do minulého století, kdy byly vytvořeny první systémy na kapalná paliva. V budoucnosti vývoj těchto dvou tříd motorů probíhal souběžně, i když se kapalné raketové motory nebo tuhá paliva čas od času navzájem nahradily jako lídři v oboru.
Start rakety UR-100N UTTH s kapalinovým motorem. Fotografie Rbase.new-factoria.ru
První rakety dlouhého doletu, jejichž vývoj vedl ke vzniku mezikontinentálních komplexů, byly vybaveny kapalnými motory. V polovině minulého století to byly kapalinové raketové motory, které umožnily získat požadované vlastnosti pomocí dostupných materiálů a technologií. Později odborníci z předních zemí začali vyvíjet nové třídy balistických pohonných hmot a směsných pohonných hmot, což vedlo ke vzniku pevných pohonných hmot vhodných pro použití na ICBM.
Do dnešního dne se ve strategických jaderných silách různých zemí rozšířily rakety na kapalný i tuhý pohon. Je zvláštní, že ruské ICBM jsou vybaveny elektrárnami obou tříd, zatímco Spojené státy před několika desítkami let upustily od motorů na kapalná paliva ve prospěch těch na tuhá paliva. Přes tento rozdíl v přístupech se oběma zemím podařilo vybudovat skupiny raket požadovaného vzhledu s požadovanými schopnostmi.
V oblasti mezikontinentálních raket byly prvními motory na kapalný pohon. Takové výrobky mají řadu výhod. Kapalné palivo umožňuje získat vyšší specifický impuls a konstrukce motoru umožňuje poměrně snadno měnit tah. Většinu objemu rakety s motorem na kapalný pohon zabírají nádrže na palivo a okysličovadlo, což určitým způsobem snižuje požadavky na pevnost trupu a zjednodušuje jeho výrobu.
Současně raketové motory na kapalné palivo a jimi vybavené rakety nejsou bez nevýhod. Za prvé, takový motor se vyznačuje nejvyšší složitostí výroby a provozu, což negativně ovlivňuje náklady na výrobek. ICBM prvních modelů měly nevýhodu v podobě složitosti přípravy na spuštění. Tankování paliva a okysličovadla probíhalo těsně před startem a navíc v některých případech bylo spojeno s určitými riziky. To vše negativně ovlivnilo bojové vlastnosti raketového systému.
Rakety na kapalný pohon R-36M v přepravních a vypouštěcích kontejnerech. Fotografie Rbase.new-factoria.ru
Raketový motor na tuhá paliva a na něm postavená raketa mají oproti kapalnému systému pozitivní aspekty a výhody. Hlavním plusem jsou nižší výrobní náklady a zjednodušený design. Také tuhá paliva nemají riziko agresivních úniků paliva a navíc se vyznačují možností delšího skladování. Během aktivní fáze letu ICBM poskytuje motor na tuhá paliva lepší dynamiku zrychlení, čímž se snižuje pravděpodobnost úspěšného zachycení.
Motor na tuhá paliva ve svém specifickém impulsu ztrácí na kapalný. Protože spalování vsázky na tuhá paliva je téměř nekontrolovatelné, řízení tahu motoru, zastavení nebo restartování vyžadují speciální technické prostředky, které jsou složité. Tělo rakety na tuhá paliva plní funkce spalovací komory, a proto musí mít odpovídající pevnost, což klade zvláštní požadavky na používané jednotky a také negativně ovlivňuje složitost a náklady na výrobu.
Raketový motor, raketový motor na tuhá paliva a strategické jaderné síly
V současné době jsou strategické jaderné síly Ruska vyzbrojeny asi tuctem mezikontinentálních balistických zbraní různých tříd, které jsou určeny k řešení naléhavých bojových misí. Strategické raketové síly (Strategic Missile Forces) provozují pět typů raket a čekají na objevení dalších dvou nových komplexů. Stejný počet raketových systémů se používá na námořních ponorkách, ale v zájmu námořní složky „jaderné triády“dosud nebyly vyvinuty zásadně nové rakety.
Navzdory značnému stáří rakety UR-100N UTTH a R-36M / M2 stále zůstávají v jednotkách. Takové ICBM těžké třídy zahrnují několik stupňů s vlastními motory na kapalná paliva. S velkou hmotností (více než 100 tun u UR-100N UTTKh a asi 200 tun u R-36M / M2) nesou dva typy raket značnou zásobu paliva, což zajišťuje odeslání těžké hlavice na řadu minimálně 10 tisíc km.
Celkový pohled na raketu RS-28 „Sarmat“. Kresba „Státní raketové centrum“/ makeyev.ru
Od konce padesátých let je u nás studován problém používání tuhých pohonných hmot na slibných ICBM. První skutečné výsledky v této oblasti byly získány počátkem sedmdesátých let. V posledních desetiletích dostal tento směr nový impuls, díky kterému se objevila celá rodina raket na tuhá paliva, představující důsledný rozvoj obecných myšlenek a řešení založených na moderních technologiích.
V současné době mají strategické raketové síly rakety RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M a RS-24 Yars. Současně jsou všechny takové rakety ovládány minovými i mobilními pozemními odpalovacími zařízeními. Rakety tří typů, vytvořené na základě obecných myšlenek, jsou postaveny podle třístupňového schématu a jsou vybaveny motory na tuhá paliva. Po splnění požadavků zákazníka se autorům projektů podařilo minimalizovat rozměry a hmotnost hotových raket.
Střely komplexů RT-2PM, RT-2PM2 a RS-24 mají délku ne více než 22,5-23 m s maximálním průměrem menším než 2 m. 1-1, 5 tun. Střely Topol jsou vybaveny jednodílná hlavice, zatímco Yars podle známých údajů nese několik samostatných hlavic. Dosah letu je minimálně 12 tisíc km.
Je snadné vidět, že se základními letovými vlastnostmi na úrovni starších raket na kapalný pohon se Topoli a Yars na tuhé palivo vyznačují menšími rozměry a startovací hmotností. Při tom všem však nesou menší užitečné zatížení.
Mobilní půdní komplex Topol. Fotografie ministerstva obrany Ruské federace
V budoucnu by strategické raketové síly měly dostat několik nových raketových systémů. Projekt RS-26 Rubezh, který byl vytvořen jako možnost pro další vývoj systému Yars, tedy opět počítá s použitím vícestupňového schématu s pevnými palivy ve všech fázích. Dříve existovaly informace, podle kterých má systém „Rubezh“nahradit stárnoucí komplexy „Topol“RT-2PM, které ovlivnily hlavní rysy jeho architektury. Pokud jde o jeho hlavní technické vlastnosti, „Rubezh“by se neměl výrazně lišit od „Topol“, i když je možné použít jiné užitečné zatížení.
Dalším slibným vývojem je těžká ICBM RS-28 Sarmat. Podle oficiálních údajů tento projekt počítá s vytvořením třístupňové rakety na kapalná paliva. Bylo oznámeno, že raketa Sarmat bude mít délku asi 30 metrů s nosností přes 100 tun. Bude schopna nést „tradiční“speciální hlavice nebo nový typ hypersonického úderného systému. Vzhledem k použití raketových motorů na kapalná paliva s dostatečnými charakteristikami se očekává dosažení maximálního letového dosahu na úrovni 15-16 tisíc km.
Námořnictvo má k dispozici několik typů ICBM s různými charakteristikami a schopnostmi. Jádrem námořní složky strategických jaderných sil jsou v současnosti balistické střely ponorek rodiny R-29RM: R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 „Sineva“a R-29RMU2.1 „Liner“. Nejnovější střela R-30 Bulava navíc před pár lety vstoupila do arzenálu. Pokud je známo, ruský průmysl nyní vyvíjí několik projektů na modernizaci raket pro ponorky, ale o vytvoření zásadně nových komplexů se nemluví.
V oblasti domácích ICBM pro ponorky existují trendy připomínající vývoj „pozemních“komplexů. Starší produkty R-29RM a všechny možnosti jejich modernizace mají tři stupně a jsou vybaveny několika kapalinovými motory. S pomocí takové elektrárny je raketa R-29RM schopná dodat čtyři nebo deset hlavic různého výkonu o celkové hmotnosti 2, 8 tun v dosahu nejméně 8300 km. Projekt modernizace pro R- 29MR2 „Sineva“zajišťoval používání nových navigačních a řídicích systémů. V závislosti na dostupném bojovém zatížení je raketa o délce 14,8 m a hmotnosti 40,3 tun schopna létat na vzdálenost až 11,5 tisíce km.
Nabití střely Topol-M do odpalovače sil. Fotografie ministerstva obrany Ruské federace
Novější projekt ponorky rakety R-30 Bulava naopak počítal s využitím motorů na tuhá paliva ve všech třech stupních. Mimo jiné to umožnilo zkrátit délku rakety na 12,1 m a snížit startovací hmotnost na 36,8 tuny. Současně produkt nese bojový náklad o hmotnosti 1, 15 tun a dodává jej do řady až 8-9 tisíc km. Není to tak dávno, co byl oznámen vývoj nové modifikace „Bulavy“, lišící se různými rozměry a zvýšenou hmotností, díky čemuž bude možné zvýšit bojovou zátěž.
Vývojové trendy
Je dobře známo, že v posledních desetiletích ruské velení spoléhalo na vývoj slibných raket na tuhá paliva. Výsledkem byl konzistentní vzhled komplexů Topol a Topol-M a poté Yars a Rubezh, jejichž rakety jsou vybaveny pevnými pohonnými hmotami. LRE zase zůstávají jen na relativně starých „pozemních“raketách, jejichž provoz už končí.
Úplné upuštění od ICBM s kapalným pohonem však zatím není plánováno. Jako náhrada za stávající UR-100N UTTKh a R-36M / M2 vzniká nový produkt RS-28 „Sarmat“s podobnou elektrárnou. Motory na kapalná paliva tedy budou v dohledné budoucnosti používány pouze na raketách těžké třídy, zatímco ostatní komplexy budou vybaveny systémy na tuhá paliva.
Situace s podmořskými balistickými střelami vypadá podobně, ale má určité rozdíly. V této oblasti také zůstává značný počet raket na kapalná paliva, ale jediný nový projekt zahrnuje použití pevných pohonných hmot. Další vývoj události lze předpovědět prozkoumáním stávajících plánů vojenského oddělení: program rozvoje podmořské flotily jasně naznačuje, které rakety mají velkou budoucnost a které budou časem vyřazeny z provozu.
Samohybný odpalovací zařízení RS-24 „Yars“. Foto Vitalykuzmin.net
Starší rakety R-29RM a jejich nejnovější modifikace jsou určeny pro jaderné ponorky projektů 667BDR a 667BDRM, zatímco R-30 byly vyvinuty pro použití na nejnovějších raketových nosičích projektu 955. Lodě rodiny 667 postupně vyčerpávají své zdroje a nakonec být vyřazen z provozu kvůli úplné morální a fyzické zastaralosti. Spolu s nimi tedy bude muset flotila opustit rakety rodiny R-29RM, které jednoduše zůstanou bez nosičů.
První raketové ponorkové křižníky projektu 955 „Borey“již byly přijaty do bojové síly námořnictva a navíc pokračuje výstavba nových ponorek. To znamená, že v dohledné budoucnosti dostane flotila významné seskupení raketových nosičů Bulava. Služba „Boreyev“bude pokračovat několik desetiletí, a proto rakety R-30 zůstanou v provozu. Je možné vytvářet nové modifikace těchto zbraní, schopné doplňovat a poté nahrazovat ICBM základní verze. Tak či onak, produkty rodiny R-30 nakonec nahradí stárnoucí rakety R-29RM jako základ námořní složky strategických jaderných sil.
Výhody a nevýhody
Různé třídy raketových motorů používaných na moderních strategických raketách mají svá pro a proti toho či onoho druhu. Systémy na kapalná a tuhá paliva se v některých parametrech navzájem překonávají, v jiných naopak ztrácejí. Zákazníci a projektanti si proto musí vybrat typ elektrárny podle svých požadavků.
Konvenční motor na kapalná paliva se liší od raketových motorů na tuhá paliva vyššími specifickými impulsy a dalšími výhodami, které umožňují zvýšit užitečné zatížení. Odpovídající dodávka kapalného paliva a okysličovadla současně vede ke zvětšení rozměrů a hmotnosti výrobku. Raketa na kapalné palivo se tedy ukazuje jako optimální řešení v kontextu nasazení velkého počtu odpalovacích zařízení na sila. V praxi to znamená, že v současné době je významná část odpalovacích sil obsazena raketami R-36M / M2 a UR-100N UTTKh a v budoucnu je nahradí slibné RS-28 „Sarmat“.
Rakety typů Topol, Topol-M a Yars se používají jak s důlními zařízeními, tak jako součást mobilních půdních systémů. Poslední možnost je dána především nízkou startovací hmotností raket. Výrobek o hmotnosti nejvýše 50 tun lze umístit na speciální vícenápravový podvozek, což nelze provést u stávajících nebo hypotetických raket na kapalný pohon. Z podobných myšlenek vychází i nový komplex RS-26 „Rubezh“, považovaný za náhradu „Topolu“.
Ponorková střela R-29RM. Kresba „Státní raketové centrum“/ makeyev.ru
Charakteristický rys raket s pevnými palivy ve formě zmenšení velikosti a hmotnosti je důležitý také v souvislosti s námořní výzbrojí. Ponorková střela by měla být co nejmenší. Poměr rozměrů a letových vlastností raket R-29RM a R-30 ukazuje, jak přesně lze takové výhody v praxi využít. Na rozdíl od svých předchůdců tedy nejnovější jaderné ponorky Project 955 nepotřebují velkou nástavbu pokrývající horní část odpalovacích zařízení.
Snížení hmotnosti a rozměrů však má svou cenu. Lehčí rakety na tuhá paliva se liší od ostatních domácích mezikontinentálních balistických střel nižším bojovým zatížením. Specifičnost raketových motorů na tuhá paliva navíc vede k nižší dokonalosti hmotnosti ve srovnání s raketami na kapalná paliva. S největší pravděpodobností jsou však tyto problémy řešeny vytvářením efektivnějších bojových jednotek a řídicích systémů.
***
Navzdory zdlouhavým výzkumným a vývojovým pracím a spoustě kontroverzí podmíněná konfrontace motorů na kapalné a tuhé pohonné látky ještě neskončila bezpodmínečným vítězstvím jednoho z „konkurentů“. Ruská armáda a inženýři naopak dospěli k vyváženému závěru. Motory různých typů se používají v oblastech, kde mohou vykazovat nejlepší výsledky. Lehké rakety pro pozemní mobilní komplexy a ponorky tedy dostávají tuhá paliva, zatímco těžké rakety se spuštěním sila, nyní i v budoucnosti, by měly být vybaveny kapalnými palivy.
V současné situaci, s přihlédnutím k existujícím příležitostem a vyhlídkám, vypadá takový přístup nejlogičtěji a nejúspěšněji. V praxi vám to umožňuje dosáhnout maximálních výsledků se znatelným snížením vlivu negativních faktorů. Je docela možné, že taková ideologie bude přetrvávat i do budoucna, a to i s využitím slibných technologií. To znamená, že v blízké i vzdálené budoucnosti budou ruské strategické jaderné síly schopny přijímat moderní mezikontinentální balistické rakety s nejvyššími možnými vlastnostmi a bojovými vlastnostmi, které přímo ovlivňují účinnost odstrašování a bezpečnost země.
