Я родился и вырос в СССР!

26 декабря 2018 года в России были официально проведены испытания ракетного комплекса «Авангард». Это событие получило широкую огласку, так как испытания проходили в присутствии президента России Владимира Путина и министра обороны РФ Сергея Шойгу. 

На испытаниях управляемый боевой блок (УББ) комплекса «Авангард» продемонстрировал управляемое гиперзвуковое движение и достиг максимальной скорости 27 Махов, что тут же вызвало массу противоречивых обсуждений в глобальной Сети.

Как это водится, хор критиков разделился. Одна половина настаивала, что ничего революционного в такой скорости для ракеты нет — ее демонстрировали, мол, еще детища Вернера фон Брауна. Другая же половина насмешников, напротив, настаивала на фантастичности любых попыток запустить ракету с космическими скоростями в атмосфере Земли: дескать, она просто расплавится от трения с воздухом.

При этом подавляющее большинство аргументов против «Авангарда», которые подвергают сомнению реальность проведенного запуска, свидетельствует о слабом понимании сущности и специфики гиперзвукового полета со стороны критиков-любителей. В то время как в испытаниях УББ этого комплекса нет ничего удивительного или, тем более, физически невозможного.

Рожденный в СССР

Первые работы над маневрирующими боевыми блоками начались в СССР. В нашей стране еще в начале 1970-х годов была принята программа по разработке перспективных вариантов прорыва американской системы ПРО. 

Такой подход считался своеобразным «заделом на будущее», так как к середине 1970-х годов в глобальном противостоянии США и СССР сложилось хрупкое равновесие. С одной стороны, возможности систем ПРО обеих стран были в значительной мере ограничены принятым в 1972 году Договором о ПРО, но, с другой стороны, точно так же были ограничены и наступательные возможности стратегических ядерных сил. В частности, договоры ОСВ-I и ОСВ-II запрещали сооружение новых пусковых позиций МБР, ограничивали число разделяющихся головных частей индивидуального наведения для МБР (РГЧ ИН) и вводили ограничение на число ракет для подводных лодок.

В силу такой коллизии в СССР возникла и была воплощена в жизнь идея поднятия «качества» отдельной РГЧ ИН, раз уж нельзя задавить врага количеством запускаемых МБР и их головных частей индивидуального наведения.

Именно в это время для знаменитой МБР Р-36М2 «Воевода» (SS-18 Satan в западной классификации) в днепропетровском ОКБ «Южное» разрабатывали управляемый боевой блок 15Ф178.

УББ «Воеводы» был оснащен аэродинамической системой маневрирования — отклоняемый конус на носу блока и специальная «юбка» на его хвосте позволяла на гиперзвуковых скоростях управлять блоком без применения реактивных двигателей. Впрочем, о реактивных двигателях тоже не забыли — на блоке был установлен бак с жидкой углекислотой под давлением, который позволял начинать маневр еще на заатмосферном участке траектории.

В 1980-х годах в СССР было проведено шесть успешных испытаний управляемого гиперзвукового блока, а после распада страны днепропетровский разработчик гиперзвукового блока, КБ «Южное», передал всю документацию на Оренбургский машзавод, производивший сам блок для программы испытаний. В России полученный задел был сохранен, и с конца 1980-х годов работы по гиперзвуковым блокам были положены в основу последующих разработок. 

Так, в 1987 году подмосковным «НПО Машиностроение» в городе Реутов были начаты работы по созданию МБР «Альбатрос» с маневрирующим и планирующим гиперзвуковыми блоками, которые, входя в атмосферу по баллистическим траекториям и со скоростями, сравнимыми с первой космической, могли бы осуществлять неожиданный гиперзвуковой маневр до 1000 километров по горизонтали — и поражать цели в непредсказуемых местах и с неожиданных направлений. В верхних слоях атмосферы, на высоте воображаемой «линии Кармана», отделяющей на высоте 100 км ближний космос от земной атмосферы, такие блоки могли двигаться с относительной скоростью 17—22 M, что соответствуют абсолютной скорости 4,7—6,2 км/с.

С этим пресловутым «числом Маха», кстати, связана и первая ошибка комментаторов полета «Авангарда».

Дело в том, что 1 М или «один Мах» — это скорость звука в воздухе. Однако она различна для атмосферного воздуха разной температуры, давления и, как следствие, плотности и составляет 340 м/c на уровне моря, но лишь 282 м/с — для разреженной и холодной атмосферы Земли на высоте 80 километров. На большой высоте гиперзвуковая скорость ниже, как ниже там и плотность воздуха. Поэтому высказывания в духе «Да он улетел бы в космос на скорости 27 М!» скорее свидетельствуют о непонимании физики комментаторами — в реальности такая относительная скорость на высоте около 80 километров соответствует абсолютной скорости 7,6 км/с.

Однако вернемся к истории. В середине 1990-х годов работы над МБР «Альбатрос» и гиперзвуковыми блоками для нее, на фоне общего упадка ВПК в России, были прекращены. Но уже через несколько лет на месте закрытой темы «Альбатроса» были начаты работы, приведшие в итоге к созданию гиперзвуковых блоков для МБР «Ярс», а также других ракет нового поколения — «Сармата» и «Булавы». 

Именно эта разработка была презентована под названием «Авангард» широкой общественности в декабре 2018 года.

США и КНР: пытаясь догнать Россию

Комплекс «Авангард» — это, по сути, не ракета как таковая, а универсальный боевой блок, который может быть установлен на любую из ракет, находящихся в российском стратегическом арсенале.

Разумеется, попав в руки военных, гиперзвуковые разработки обрастают аурой секретности, в силу чего многие параметры разрабатываемых аппаратов нам доподлинно неизвестны, а для некоторых у нас даже нет официальных фотографий, которые заменены рисунками «по мотивам». Однако для вооруженного взгляда эксперта, имеющего представление о сущности гиперзвукового движения, ход разработок по гиперзвуковым летательным аппаратам не является «страшной военной тайной». Особенно учитывая тот факт, что большая часть советских разработок уже не просто разглашена, но и снабжена официальными фотографиями и описаниями.

Кроме того, работы по УББ ведутся не только в России, но и в США и КНР, которые тоже хотят получить в свое распоряжение похожее оружие. В частности, Штаты в 2010-х годах испытывали свой УББ под совершенно неудобоваримым названием «Продвинутое Гиперзвуковое Оружие» (Advanced Hypersonic Weapon, AHW), который они ускорили с помощью ракетных двигателей до скорости около 10М, а потом свалили на голову «условного противника», отрабатывая управляемое движение и планирование с гиперзвуковыми скоростями. Причем в качестве управляющего элемента упоминалась «биконическая форма» AHW, которая, по сути, копировала подход советской разработки 15Ф178. Правда, испытания AHW, как было заявлено, были признаны «малоуспешными».

Еще меньше официальной информации есть о китайской разработке, получившей условное наименование WU-14. В 2014—2016 годах КНР семь раз успешно испытали этот гиперзвуковой объект, продекларировав в качестве цели «научные задачи». Конечно, способность развивать скорость в диапазоне 5—10 М и управляемый гиперзвуковой полет мало чем помогают в деле исследования верхних слоев земной атмосферы, однако вполне могут использоваться для доставки к цели ядерного оружия с гарантированным прорывом ПРО, а также для создания носителя для высокоточных неядерных средств поражения.

Таким образом, и США, и КНР, и Россия вплотную подошли к серийному производству гиперзвуковых управляемых блоков. При этом российский «Авангард» выглядит на голову выше американской и китайской разработок — как в вопросе доведенности конструкции, так и в части максимальной скорости.

«Он сгорел бы дотла!»

Вокруг максимальной скорости «Авангарда» в 27 М, кстати, построено главное возражение комментаторов-критиков. Мол, для таких скоростей характерен высокий нагрев любого движущегося тела в атмосфере, в силу чего управляемый полет такого тела невозможен. Якобы «любые рули или крылья просто сгорят».

Начнем с того, что на гиперзвуке, под которым понимается движение со скоростями 5—30 М, присутствует совсем другая аэродинамика. За счет совсем иной, гораздо более высокой скорости потока, никаких «крыльев» или «рулей» для аппарата не нужно, он рулит исключительно своим корпусом. Вариант с ведущим конусом в носу аппарата или подвижной «юбкой» в хвосте, кстати, — лишь один из возможных. Например, американский космический челнок Space Shuttle и советский «Буран» также «рулили» на гиперзвуковом входе в атмосферу, но делали это с помощью управляемого наклона своего собственного корпуса аэродинамической формы. Движущиеся же элементы позволяют делать такие маневры более быстрыми и непредсказуемыми, что критически важно для гиперзвукового оружия.

Второй факт, который не понимают критики управляемых боевых блоков, в том числе российского «Авангарда», заключается в том, что для «одноразовых» по сути гиперзвуковых объектов, которыми являются УББ, совершенно не нужны никакие тугоплавкие «сверхматериалы». 

Конечно, в свое время те же американцы вполне просчитывали всяческие альфа- и гамма-алюминиды титана, углерод-углеродные композиты, титановые композиты с металлической матрицей и кремний-углеродными волокнами для своего многоразового гиперзвукового самолета Х-30. Однако выяснилось, что это слишком дорого и не столь надежно, как давно проверенная выгорающая абляционная защита. 

Технология абляционной защиты уже много раз испытана на спускаемых аппаратах, которые аж со второй космической скоростью возвращали автоматические станции и пилотируемые аппараты в атмосферу Земли. Каждый раз, когда спускаемый аппарат «Союза» или «Аполлона», челнок Space Shuttle или «Буран» заходили в атмосферу, они испытывали на себе все факторы гиперзвукового полета. При этом даже обычная «фара» спускаемого аппарата «Союза» осуществляет пассивный гиперзвуковой маневр, спасая космонавтов от сверхперегрузок так называемого «баллистического» спуска с орбиты, которые вынуждены были терпеть космонавты первых советских кораблей «Восток» и «Восход».

Еще более показательна ситуация с космическими челноками: они не только «рулят» на гиперзвуке, но и осуществляют затем управляемую посадку, уже с использованием классических крыльев и аэродинамических рулей. Последние, за счет правильно созданной теплозащиты, вполне сохраняются при гиперзвуковом полете и действуют при посадке на землю.

Так что, критикам беспокоиться за «Авангард» не стоит. Садиться на военный аэродром ему не надо. «Авангарду» достаточно уверенно найти его в момент «удара возмездия» и гарантированно поразить цель. Ну а недоверчивым критикам стоит подучить курс физики.