Ракета
История создания и развития
Ранние годы
Считается, что ракеты впервые появились в Китае в III веке до нашей эры благодаря изобретению пороха. Пороховой заряд помещался в бумажную трубку, запечатанную с передней части, и поджигался. Благодаря отбрасываемым назад продуктам горения ракета приходила в движение, могла развивать значительную скорость и подниматься на относительно большую высоту. Первые ракеты использовались для развлечения в качестве фейерверков, однако уже в Х веке ракеты стали использоваться для военных целей. К ракетам прикреплялись стрелы, которые могли поражать противника на значительном расстоянии. Постепенно ракеты распространились на большей части Азии и позднее попали в Европу, где впервые были применены во время морской битвы при Кьоджиа, состоявшейся в 1380 году между флотами Генуи и Венеции.
Интенсивное развитие артиллерии практически полностью вытеснило ракеты как вид вооружения к XV веку. Пушки были проще в обслуживании, безопасней и эффективней ракет. В XVIII веке ракеты стали широко применятся во время борьбы королевства Майсур с Ост-Индской компанией. Индийские ракеты представляли собой железные трубки длиной около 20 см, привязанные к бамбуковому шесту. Трубки заполнялись уплотнённым порохом, ракеты имели дальность полета до 2 км, что значительно превышало дальность ранних образцов с бумажным корпусом. Благодаря ракетному оружию индийские войска смогли одержать ряд побед в ходе англо-майсурских войн, что стало предпосылкой для внимательного изучения этого вида вооружения в Великобритании.
Первый аналог индийских боевых ракет был создан английским изобретателем и инженером Уильямом Конгривом (англ. William Congreve) в Королевском арсенале Вулиджа в 1805 году. Британские ракеты широко использовались в ходе наполеоновских войн. Они имели вес 14,5 кг и оборудовались стабилизирующим древком, однако их точность была невелика. Ракетное вооружение получило достаточно широкое распространение по всей Европе. В 1815 году Александр Дмитриевич Засядко построил установку для залпового пуска ракет. В 1844 году Уильям Хейл (англ. William Hale) запатентовал вращающуюся ракету, у которой часть газов отводилась через наклонные выхлопные отверстия, что улучшило ее устойчивость в полёте и повысило точность. Позднее появилась конструкция двухступенчатой ракеты, имевшей увеличенную дальность полёта.
В начале ХХ века Константин Эдуардович Циолковский опубликовал ряд работ, посвящённых применению ракет для исследования космоса. В годы Первой мировой войны на самолётах применялись ракеты класса "воздух-воздух" конструкции Ива Ле Приера (фр. Yves Le Prieur). Благодаря появлению сопла Лаваля, которое позволяло достичь сверхзвуковой скорости истечения газов из двигателя, появилась возможность создания жидкостных ракет, которые были более эффективных существовавших ранее пороховых. Первую жидкостную ракету 16 марта 1926 года запустил Роберт Годдард (англ. Robert Goddard). Через два года в Германии был испытан автомобиль с ракетным двигателем, а Александр Липпиш (нем. Alexander Lippisch) построил планер с ракетным твердотопливным двигателем. В 1931 году члены немецкого «Общества космических путешествий» (нем. Verein für Raumschiffahrt) запустили ракету, у которой в качестве топлива использовались бензин и кислород. В СССР на базе «Газодинамической лаборатории» (ГДЛ) и «Группы по изучению реактивного движения» (ГИРД) в 1931 - 1937 годах велась разработка различных типов ракет и ракетных двигателей. В США разработкой ракет занималось «Американское межпланетное общество», в Великобритании проводились испытания зенитных твердотопливных ракет.
-
Китайское «огненное копьё» хо цян -
Корейская ракетная система залпового огня хвачха -
Японский реактивный снаряд бо хийя -
Майсурская ракета с клинком. -
Запуск ракеты Конгрива, восточная Африка, 1890 год -
Ракеты ГИРД-09 (слева) и ГИРД-Х
Ракеты в годы Второй мировой войны
Значительное внимание созданию ракет уделялось в Германии, так как они не попадало под ограничения Версальского договора. Вермахт начал финансировать программу исследований «Общества космических путешествий», а позднее создал собственную исследовательскую группу, которую возглавил Вернер фон Браун (нем. Wernher von Braun). На вооружение в годы войны поступали самые различные типы ракет: крылатые, баллистические, зенитные, авиационные, противотанковые и противокорабельные. Кроме того, велись разработки суборбитальных межконтинентальных ракет. С начала войны в вооружённые силы Германии поступали многоствольные системы залпового огня и станковые гранатометы, стрелявшее реактивными снарядами.
Великобритания главным образом развивала различные типы зенитного ракетного вооружения, которые устанавливались, в том числе на линейных кораблях HMS King George V и HMS Nelson. Позднее зенитные ракетные установки стали применяться для стрельбы по наземным целям, а с 1943 года на вооружение поступали ракеты типа «воздух-поверхность».
В США во время Второй мировой войны наибольшее распространение получили ракеты типа «воздух-поверхность», в том числе приспособленные для борьбы с подводными лодками, находящимися на небольшой глубине. Для уничтожения наземных целей использовались залповые ракетные установки, которые устанавливались на самолётах и различных мобильных шасси.
Япония разработала и производила одноствольные миномёты, приспособленные для стрельбы 203-мм ракетными неуправляемыми снарядами Type 4, а также кустарные направляющие для их пуска.
В СССР ракетная техника была представлена неуправляемыми реактивными снарядами, которые устанавливались как на самолёты, так и использовались в системах залпового огня. Ракеты оснащались твердотопливными двигателями и имели стабилизацию оперением, а запуск производился с направляющих.
-
Заправка ракеты V-2 -
Многоствольные зенитные ракетные установки на башнях ГК HMS Nelson -
Ил-2 с подвешенными реактивными снарядами РС-132 -
Ракеты HVAR на Grumman F6F Hellcat -
Японский реактивный миномёт Type 4 с 203-мм снарядом. -
Авиационная ракета с акустическим самонаведением Ruhrstahl X-4
Послевоенные годы
После окончания войны победившие страны включились в борьбу за обладание немецкими ракетными разработками и технологиями. Наибольший интерес представляли разработки тяжёлых ракет, так как в США, СССР и Великобритании не велось фундаментальных исследований по данному классу ракетной техники. Немецкие разработки использовались на первоначальных этапах и достаточно быстро были заменены собственными, причём в США ракетной тематикой занимался Вернер фон Браун, руководивший работами над ракетным оружием в Германии.
В 1950-х годах лидирующие позиции в работах над созданием тяжелых ракет заняли США и СССР. Был создан целый ряд баллистических ракет, одна из которых, межконтинентальная многоступенчатая ракета 8К71 (Р-7) была в 1957 году использована для вывода на орбиту первого искусственного спутника Земли, а позднее для первого пилотируемого полёта в космос. США, в свою очередь, произвели успешные запуски пилотируемых космических аппаратов к Луне.
Благодаря интенсивному развитию ракет баллистического класса появилась возможность не только осуществлять космические пуски, но и создавать на их базе ракетное оружие, способное поразить цель в любой точке земной поверхности, в том числе из космоса. В сочетании с атомным оружием такие ракеты составили один из элементов ядерной триады, в который вошли так же стратегическая авиация и атомные подводные ракетоносцы. Помимо развития тяжелых ракет, создавались самые различные типы тактического, зенитного, противовоздушного, противокорабельного, противолодочного, противоракетного, противоспутникового и прочих видов вооружения.
-
Американская баллистическая ракета АПЛ Poseidon C-3 SLBM. -
Ракета Р-7 -
Геофизическая ракета Black Brant XII -
Пуск ракет ЗРК С-75 -
Противокорабельная ракета Х-32 на Ту-22М3 -
Пуск ракеты «воздух—воздух» AIM-9 Sidewinder
Классификация ракет
Благодаря широкому применению, возможности решения различных задач и разнообразию технической реализации ракеты классифицируются по множеству признаков:
- авиационные
- ракеты подводных лодок
- корабельные ракеты
- ракеты наземного базирования
- военные, в том числе:
- зенитные
- противокорабельные
- противолодочные
- противотанковые
- противолокационные
- противоспутниковые
- противоракеты
- ракеты «поверхность-поверхность»
- ракеты «воздух-воздух»
- ракеты «воздух-поверхность»
- научные:
- геофизические
- метеорологические
- противоградовые
- космические
- прикладные (фейерверки, ракетные средства передвижения и модели)
- простые
- баллистические
- аэродинамические (крылатые)
- аэробаллистические
- подводные
- управляемые
- неуправляемые
- автоматически управляемые
- одноступенчатые
- многоступенчатые
- одноразовые
- многоразовые
- химические, в том числе:
- жидкостные
- твердотопливные
- ядерные
- электрические
- плазменные
- фотонные
- гибридные
В пределах каждой из систем классификации существуют дополнительные признаки, позволяющие отнести ракеты к тому или иному типу.
| Таблица характеристик некоторых ракет до 1960 года | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Модель | Тип | Страна | Период эксплуатации | Масса, кг | Длина, м | Вес полезной нагрузки, кг | Высота полета, км | Дальность полета, км |
| Бо хийя (яп. 棒火矢) | реактивный снаряд | Япония | VI - XVII века | 0,75 | ||||
| Хвачха (кор. 화차) | реактивный снаряд | Корея | XIV - XVII века | 0,5 | 0,2 - 2 | |||
| Майсурская ракета | реактивный снаряд | Майсур (Индия) | XVIII век | 1,0 | 1,0 - 2,0 | |||
| Ракета Конгрива | реактивный снаряд | Великобритания | XIX век | 14,5 | 2,7 | до 2,2 | 2,0 - 3,0 | |
| Ракета Хейла | реактивный снаряд | Великобритания, США | 1846 - 1867 | 27 | 0,58 | 1,8 | ||
| Ракета Ле-Приера | «воздух-воздух» | 1916 - 1918 | 2,7 | 0,5 | ||||
| Ракета Годдарда | экспериментальная | США | 1920 - 1930 | 15,7 | 3,36 | 1,2 | 4,0 | |
| ГИРД-09 | экспериментальная | СССР | 1933 | 19 | 2,4 | 6,2 | 0,4 | |
| A-2 | экспериментальная | Германия | 1934 | 107 | 1,6 | 3,5 | ||
| PC-82 | «воздух-поверхность» | СССР | 1937 - 1970 | 6,8 | 0,6 | 0,36 | 6,2 | |
| M8 | «воздух-поверхность» | США | 1942 - 1945 | 17,6 | 0,8 | 1,9 | 3,6 | |
| RP-3 | «воздух-поверхность» | Великобритания | 1942 - 1945 | 21 | 1,4 | 11,2 | ||
| FFAR | противолодочная | США | 1943 – 1944 | 24 | 1,4 | 1,4 | ||
| Wfr. Gr. 21 | «воздух-поверхность» | Германия | 1943 — 1945 | 112 | 1,21 | 10,3 | 1,2 | |
| Hs.298 | «воздух-воздух» | Германия | 1944 – 1945 | 95 | 2,0 | 25 | 1,6 | |
| Kawasaki Ki-147 I-Go | «воздух-поверхность» | Япония | 1944 – 1945 | 1 400 | 5,8 | 800 | 11 | |
| Tiny Tim | реактивный снаряд | США | 1944 - 1951 | 569 | 3,12 | 67,4 | 1,5 | |
| R4/M Оrkаn | «воздух-поверхность» | Германия | 1944 – 1945 | 3,85 | 0,8 | 0,5 | 1,2 | |
| V-2 | баллистическая ракета | Германия | 1944 – 1945 | 12 500 | 14 | 1 000 | 188 | 320 |
| Wasserfall | зенитная | Германия | 1945 | 3 500 | 6,1 | 235 | 18 | 25 |
| MGM-1 Matador | «поверхность-поверхность» | США | 1952 - 1962 | 26 455 | 10,3 | 1 000 | 10,6 | 1 000 |
| КС-1 «Комета» | противокорабельная | СССР | 1953 - 1969 | 2760 | 8,3 | 600 | 90 | |
| Fireflash | «воздух-воздух» | Великобритания | 1955 – 1958 | 150 | 2,8 | 3 - 4 | ||
| MGM-5 Corporal | баллистическая | США | 1955 — 1964 | 5 000 | 13,8 | 680 | 50 | 130 |
| К-5 | «воздух-воздух» | СССР | 1956 - 197? | 82,6 - 83,5 | 2,35 - 2,76 | 9,25 - 13,0 | 5 - 10 | 2 - 3 |
| AIM-9 Sidewinder | «воздух-воздух» | США | с 1956 | 75 | 2,8 | 11 | 11 | |
| AA.20 | «воздух-воздух» | Франция | 1956 - 1960 | 134 | 2,6 | 23 | 4,0 | |
| 8А62/Р-5 | баллистическая | СССР | 1956 - 1968 | 29 100 | 20,75 | 1 350 | 482 | 1 200 |
| IM-99A | зенитная | США | 1958 — 1964 | 7 085 | 14,2 | 160 | 19,8 | 418 |
| Bristol Bloodhound | зенитная | Великобритания | 1958 - 1999 | 2 270 | 8,5 | 18 | 35 - 85 | |
| 8К71/Р-7 | баллистическая | СССР | с 1957 | 283 000 | 31,4 | 5 400 | не ограничено | не ограничено |
| 8А61ФМ/Р-11ФМ | БРПЛ[2] | СССР | 1959 - 1967 | 5 500 | 10,3 | 975 | 150 | 160 |
| SM-65 Atlas | баллистическая | США | 1959 — 1964 | 117,9 | 22,9 | 1 340 | 1 280 | 10 200 |
| PGM-11 Redstone | баллистическая | США | 1958 - 1964 | 20 000 | 18,3 | 2 900 | 45 - 95 | 373 |
-
Sopwith Pup c ракетами Ле-Приера -
ракеты Wfr. Gr. 21 на Messerschmitt Bf.110 -
Kawasaki Ki-147 I-Go на подвесе Kawasaki Ki-102 -
Противокорабельная крылатая ракета КС-1 «Комета» -
Корабельный зенитный ракетный комплекс «Оса-М» -
Крупнейшая в истории ракета Sea Dragon
Устройство ракет
В обобщённом случае ракета состоит из корпуса, в который заключены полезная нагрузка, системы управления, топливные баки и ракетные двигатели. Вне корпуса ракет могут находиться элементы стыковки, внешние разгонные блоки и рулевые устройства. У различных типов ракет могут отсутствовать некоторые элементы, например, неуправляемые ракеты не имеют систем управления. У многоступенчатых ракет двигатели и топливные баки каждой из ступеней выполнены независимыми и отделяются от основной ступени, несущей полезную нагрузку. В качестве полезной нагрузки могут использоваться боевые части у ракет военного назначения, исследовательская аппаратура у научных ракет и спутники у космических. Важнейшим элементом ракеты является двигатель, определяющий основные характеристики всей конструкции в целом.
-
Устройство ракеты V-2 -
Пуск ракеты, управляемой по проводам -
Радиолокационная головка самонаведения -
рулевые двигатели ракеты Р-7 (показаны стрелками) -
Инфракрасная головка самонаведения -
Устройство ракеты комплекса П-800
Ракетные двигатели
Все ракетные двигатели работают на принципе преобразования исходной энергии рабочего тела в кинетическую энергию реактивной струи. При этом рабочее тело полностью размещается в пределах самой ракеты. Важнейшей характеристикой двигателей является удельный импульс (удельная тяга), который характеризуется отношением количества движения к массе израсходованного рабочего тела и измеряется в м/с. Размерность скорости означает, что при давлении истекающей из двигателя реактивной струи, равному давлению окружающей среды, удельный импульс численно равен скорости истечения рабочего тела.
Простейшими и первыми исторически стали твердотопливные ракетные двигатели, которые использовали порох в качестве рабочего тела. При этом они не полностью вписывались в определение ракетных, так как для сжигания пороха использовался воздух, находящийся вне ракеты. С развитием химии и ракетной техники были разработаны твердотопливные двигатели, использующие в качестве горючего твердые смеси, состоящие из окислителя и горючего. При достаточно высокой эффективности твердотопливные двигатели не всегда позволяют эффективно изменять удельный импульс.
В ХХ веке начались успешные эксперименты с ракетными двигателями, использующими в качестве окислителя и топлива вещества в жидком состоянии. Такие двигатели имеют высокие экономические показатели за счет более легких топливных баков и наибольший удельный импульс, управление которым может быть легко реализовано. Однако жидкостные ракетные двигали более требовательны к условиям хранения и перевозки, особенно при применении эффективных, но ядовитых компонентов топлива.
Промежуточное положение между жидкостными и твердотопливными двигателями занимают гибридные двигатели, которые используют жидкий окислитель и твердое топливо.
Ядерные ракетные двигатели используют энергию, образующуюся при делении или синтезе атомных ядер. В простейшем случае они состоят из ядерного реактора, через который прокачивается рабочее тело. При работе реактора происходит нагревание рабочего тела, благодаря чему при его отводе через сопло создаётся реактивная тяга. К ядерным также относятся импульсные ядерные двигатели, использующие реактивную тягу, возникающую при ядерных взрывах небольшой мощности.
Электрические ракетные двигатели позволяют использовать энергию частиц, разогнанных в электрическом поле. Реактивная струя в таких двигателях может образовываться благодаря разогнанным частицам газообразного рабочего тела. Электрические ракетные двигатели имеют малую тягу, но очень экономичны, благодаря чему применяются для коррекции орбит долговременно работающих спутников и для полетов к внешним планетам Солнечной системы. Разновидностью электрических являются ионные ракетные двигатели, в которых используется электростатический разгон ионов.
Плазменный ракетный двигатель, как и ионный, также использует электростатический принцип работы, но при этом рабочее тело в них переходит в состоянии плазмы благодаря эффекту Холла. Плазменные ракетные двигатели используются для выведения спутников на целевую орбиту, так как они эффективнее ионных.
-
Жидкостный ракетный двигатель -
Твердотопливный и гибридный ракетные двигатели -
Ядерный ракетный двигатель -
Электродуговой ракетный двигатель -
Ионный ракетный двигатель -
Плазменный ракетный двигатель
См. также
Примечания
Использованная литература и источники
Список литературы
- Б. В. Ляпунов Ракета. — Москва: Воениздат, 1960. — 234 с. — (Научно-популярная библиотека).
- В. Марковский, И. Приходченко Крылатые ракеты СССР и России. Оружие ракетоносцев. — Москва: Яуза, 2016. — 202 с. — (Война и мы. Авиаколлекция). — ISBN 978-5-699-86545-1
- А. Железняков 100 лучших ракет СССР и России. Первая энциклопедия отечественной ракетной техники. — Москва: Яуза, 2016. — 151 с. — (Ракетная коллекция). — ISBN 978-5-9955-0823-6
- К. Кузнецов Все ракеты Второй Мировой. Единственная полная энциклопедия. — Москва: Яуза, 2016. — 242 с. — (Ракетная коллекция). — ISBN 978-5-699-83379-5
- Б. Е. Черток Ракеты и люди. Тома 1-4. — Москва: Машиностроение, 1999. — 1300 экз. — ISBN 5-9900271-5-X
Ссылки
- Википедия
- Справочник по авиационному вооружению
- Хронология запусков ракет и космических аппаратов
- Отечественная военная техника
Видео
| Испытания стрельбой дальнобойных ракет ФАУ-2 (1947) | Испытания ракеты Р-7 (1957) | Аварии при пусках ракет |