Проект стратегической крылатой ракеты SLAM (США). «Летающий лом»
В пятидесятых годах прошлого века шел активный поиск новых идей и решений в области стратегических вооружений. Некоторые из предложенных идей представляли большой интерес, но оказывались чрезмерно сложными для реализации и внедрения. Так, с 1955 года в США разрабатывалась перспективная стратегическая крылатая ракета SLAM, способная доставлять несколько боевых частей на дистанции в десятки тысяч миль. Для получения таких характеристик предлагались самые смелые идеи, но все это в итоге привело к закрытию проекта.
Первые этапы
К середине пятидесятых годов в сфере стратегических вооружений и средств доставки сложилась специфическая ситуация. Из-за развития систем противовоздушной обороны бомбардировщики теряли свой потенциал, а баллистические ракеты все еще не могли показать сравнимую дальность полета. Требовалось дальше совершенствовать ракеты и самолеты или развивать иные направления. В США в то время шла одновременная проработка сразу нескольких разных концепций.
Ракета SLAM в представлении художника. Рисунок Globalsecurity.org
В 1955 году появилось предложение о создании новой стратегической крылатой ракеты с особыми возможностями. Это изделие должно было прорывать ПВО противника за счет сверхзвуковой скорости и малой высоты полета. Требовалось обеспечить возможность автономной навигации на всех этапах полета и возможность доставки термоядерной боевой части большой мощности. Отдельно оговаривалось наличие системы связи, позволяющей отозвать атакующую ракету в любой момент полета.
К проработке новой концепции приступили несколько американских авиастроительных компаний. Фирма Ling-Temco-Vought запустила свой проект с рабочим названием SLAM, на North American аналогичную разработку назвали BOLO, а Convair выступила с проектом Big Stick. В течение нескольких следующих лет проработка трех проектов шла параллельно, к ней привлекались некоторые государственные научные организации.
Достаточно быстро конструкторы всех фирм-участников программы столкнулись с серьезной проблемой. Создание высокоскоростной маловысотной ракеты предъявляло особые требования к двигательной установке, а большая дальность – к запасу топлива. Ракета с требуемыми характеристиками получалась неприемлемо крупной и тяжелой, из-за чего требовались радикальные решения. К началу 1957 года появились первые предложения об оснащении новых ракет ядерными прямоточными реактивными двигателями.
В самом начале 1957 года к программе подключили Лоуренсовскую радиационную лабораторию (ныне Ливерморская национальная лаборатория). Она должна была изучить проблематику ядерных двигателей и разработать полноценный образец такого рода. Работы по новой силовой установке велись в рамках программы под кодовым названием Pluto. Руководителем «Плутона» назначили доктора Теда Меркла.
Компоновка изделия SLAM. Рисунок Merkle.com
В дальнейшем шла одновременная работа над перспективным двигателем и тремя типами крылатых ракет. В сентябре 1959 года Пентагон определил лучший вариант нового оружия. Победителем конкурса стала фирма Ling-Temco-Vought (LTV) с проектом SLAM (Supersonic Low-Altitude Missile – «Сверхзвуковая маловысотная ракета»). Именно ей предстояло завершить проектирование, а затем построить опытные ракеты для испытаний и позже наладить серийное производство.
Проект SLAM
К новому оружию предъявлялись особые требования, что приводило к необходимости применения самых смелых решений. Специфические предложения фигурировали в контексте планера, двигателя и даже полезной нагрузки и способа ее применения. Тем не менее, все это позволяло выполнить требования заказчика.
Компания LTV предложила крылатую ракету схемы «утка» длиной около 27 м и взлетным весом порядка 27,5 т. Предусматривалось использование веретенообразного фюзеляжа большого удлинения, в носовой части которого помещалось переднее оперение, а в центре и хвосте находилось треугольное крыло малого размаха. Под фюзеляжем, под углом к продольной оси, находился выступающий ковш воздухозаборника. На внешней поверхности ракеты следовало устанавливать стартовые твердотопливные двигатели.
Согласно расчетам, крейсерская скорость полета должна была достигать М=3,5, а основная часть траектории имела высоту всего 300 м. При этом предусматривался подъем на высоту до 10,7 км и разгон до скорости М=4,2. Это приводило к серьезным тепловым и механическим нагрузкам и предъявляло особые требования к планеру. Последний предлагалось собирать из жаропрочных сплавов. Также некоторые участки обшивки планировалось выполнять из радиопрозрачных материалов необходимой прочности.
Схема полета ракеты. Рисунок Globalsecurity.org
Инженерам в итоге удалось получить выдающуюся прочность и устойчивость конструкции, превышающую имеющиеся требования. Из-за этого ракета получила неофициальное прозвище «летающий лом». Стоит отметить, что это прозвище, в отличие от другого, не было обидным и указывало на сильные стороны проекта.
Особая силовая установка позволила оптимизировать компоновку внутренних объемов за счет отказа от топливных баков. Носовая часть фюзеляжа отдавалась под автопилот, аппаратуру наведения и другие средства. Вблизи центра тяжести поместили отсек боевой нагрузки с особым оснащением. Хвостовая часть фюзеляжа вмещала ядерный прямоточный двигатель.
За наведение ракеты SLAM отвечала система типа TERCOM. На борту изделия предлагалось поместить радиолокационную станцию обзора местности. Автоматика должна была сравнивать подстилающую поверхность с эталонной и на основе этого корректировать траекторию полета. Команды выдавались на машинки носовых рулей. Подобные средства уже были опробованы в предыдущих проектах и неплохо себя показали.
В отличие от других крылатых ракет, изделие SLAM должно было нести не одну боевую часть, а 16 отдельных боевых блоков. Термоядерные заряды мощностью по 1,2 Мт помещались в центральном отсеке корпуса и должны были сбрасываться поочередно. Расчеты показали, что сброс заряда с высоты 300 м серьезно ограничивает его эффективность, а также угрожает ракете-носителю. В связи с этим была предложена оригинальная система отстрела боезарядов. Блок предлагалось отстреливать вверх и отправлять к цели по баллистической траектории, что позволяло осуществлять подрыв на оптимальной высоте, а также оставляло достаточно времени для ухода ракеты.
Испытания модели SLAM в аэродинамической трубе, 22 августа 1963 г. Фото NASA
Ракета должна была взлетать со стационарной или мобильной пусковой установки при помощи трех твердотопливных стартовых двигателей. После набора требуемой скорости мог включаться маршевый. В качестве последнего рассматривалось перспективное изделие от Лоуренсовской лаборатории. Она должна была создать прямоточный ядерный двигатель с требуемыми параметрами тяги.
Согласно расчетам, ракета SLAM с двигателем программы Pluto могла бы иметь практически неограниченную дальность полета. При полете на высоте 300 м расчетная дальность превышала 21 тыс. км, а на максимальной высоте достигала 182 тыс. км. Максимальная скорость достигалась на большой высоте и превышала М=4.
Проект LTV SLAM предусматривал оригинальную методику боевой работы. Ракета должна была взлетать при помощи стартовых двигателей и направляться к цели либо уходить в заданный район ожидания. Высокая дальность высотного полета позволяла осуществлять запуск не только непосредственно перед атакой, но и в угрожаемый период. В последнем случае ракета должна была оставаться в заданном районе и ждать команду, а после ее получения – отправляться к целям.
Максимально возможную часть полета предлагалось выполнять на большой высоте с высокой скоростью. Приближаясь к зоне ответственности вражеской ПВО, ракета должна была спускаться на высоту 300 м и направляться к первой из назначенных целей. При проходе рядом с ней предлагалось сбрасывать первый боезаряд. Далее ракета могла поразить еще 15 объектов противника. После израсходования боеприпаса изделие SLAM, оснащенное ядерным двигателем, могло упасть на еще одну цель и тоже стать атомной бомбой.
Опытный двигатель Tory II-A. Фото Wikimedia Commons
Также всерьез рассматривались еще два варианта нанесения ущерба противнику. Во время полета на скорости М=3,5 ракета SLAM создавала мощную ударную волну: при маловысотном полете она представляла опасность для наземных объектов. Кроме того, предложенный ядерный двигатель отличался крайне сильным радиационным «выхлопом», способным заражать местность. Таким образом, ракета могла вредить противнику, просто летая над его территорией. После сброса 16 боевого блока она могла бы продолжать полет и лишь после выработки ядерного топлива бить по последней цели.
Проект Pluto
В соответствии с проектом SLAM, Лоуренсовская лаборатория должна была создать прямоточный двигатель на основе ядерного реактора. Это изделие должно было иметь диаметр менее 1,5 м при длине около 1,63 м. Для достижения желаемых летно-технических характеристик реактор двигателя должен был показывать тепловую мощность на уровне 600 МВт.
Принцип действия такого двигателя был прост. Набегающий воздух через воздухозаборник должен был попадать прямо в активную зону реактора, нагреваться и выбрасываться через сопло, создавая тягу. Однако реализация этих принципов на практике оказалась чрезвычайно сложной. В первую очередь возникла проблема с материалами. Даже жаростойкие металлы и сплавы не могли справиться с ожидаемыми тепловыми нагрузками. Часть металлических деталей активной зоны решили заменить керамикой. Материалы с нужными параметрами заказали компании Coors Porcelain.
Согласно проекту, активная зона ядерного прямоточного двигателя имела диаметр 1,2 м при длине чуть менее 1,3 м. В ней на керамическом основании предлагалось поместить 465 тыс. тепловыделяющих элементов, выполненных в виде керамических трубок длиной 100 мм и диаметром 7,6 мм. Каналы внутри элементов и между ними предназначались для прохода воздуха. Общая масса урана достигла 59,9 кг. Во время работы двигателя температура в активной зоне должна была достигать 1277°C и удерживаться на этом уровне за счет охлаждающего потока воздуха. Дальнейший рост температуры всего на 150° мог привести к разрушению основных элементов конструкции.
Макетные образцы
Наиболее сложной частью проекта SLAM являлся необычный двигатель, и именно он нуждался в проверке и доводке в первую очередь. Специально для испытаний новой техники Лоуренсовская лаборатория построила новый испытательный комплекс площадью 21 кв. км. Одним из первых появился стенд для проверки прямоточных двигателей, оснащенный средствами подачи сжатого воздуха. В резервуарах стенда находилось 450 т сжатого воздуха. На удалении от позиции для двигателя поместили командный пункт с убежищем, рассчитанным на две недели пребывания испытателей.
Tory II-A, вид сверху. Фото Globalsecurity.org
Строительство комплекса заняло немало времени. Параллельно специалисты во главе с Т. Мерклом разрабатывали проект двигателя для будущей ракеты, а также создавали его опытный вариант для стендовых испытаний. В начале шестидесятых годов эти работы привели к появлению изделия под кодовым названием Tory II-A. На железнодорожной платформе разместили собственно двигатель и большое количество вспомогательных систем. Габариты двигателя не соответствовали требованиям заказчика, но и в таком виде опытный образец мог показать свои возможности.
14 мая 1961 года состоялся первый и последний тестовый запуск двигателя Tory II-A. Двигатель проработал всего несколько секунд и развил тягу значительно ниже требуемой для ракеты. Тем не менее, он подтвердил принципиальную возможность создания ядерного прямоточного двигателя. Кроме того, появился повод для сдержанного оптимизма: замеры показали, что фактические выбросы двигателя заметно ниже расчетных.
По результатам испытаний Tory II-A началась разработка улучшенного двигателя с литерой «B». Новое изделие Tory II-B должно было иметь преимущества перед предшественником, но его решили не строить и не испытывать. С использованием опыта двух проектов разработали следующий стендовый образец – Tory II-C. От предыдущего опытного образца этот двигатель отличался сокращенными габаритами, соответствующими ограничениям планера ракеты. При этом он мог показывать характеристики, близкие к требуемым разработчиками SLAM.
В мае 1964 года двигатель Tory II-C подготовили к первому испытательному пуску. Проверка должна была пройти в присутствии представителей командования ВВС. Двигатель успешно завели, и он проработал около 5 минут, использовав весь запас воздуха на стенде. Изделие развило мощность 513 МВт и выдало тягу чуть менее 15,9 т. Это все еще было недостаточно для ракеты SLAM, но приближало проект к моменту создания ядерного прямоточного двигателя с нужными характеристиками.
Активная зона опытного двигателя. Фото Globalsecurity.org
Специалисты отметили успешные испытания в ближайшем баре, а на следующий день приступили к проработке следующего проекта. Новый двигатель с рабочим названием Tory III должен был полностью соответствовать требованиям заказчика и давать ракете SLAM нужные характеристики. Согласно оценкам того времени, опытная ракета с таким двигателем могла бы совершить первый полет в 1967-68 годах.
Проблемы и недостатки
Испытания полноценной ракеты SLAM все еще оставались делом отдаленного будущего, но у заказчика в лице Пентагона уже возникли неудобные вопросы к этому проекту. Критике подверглись как отдельные составляющие ракеты, так и ее концепция в целом. Все это негативно сказывалось на перспективах проекта, а дополнительным негативным фактором было наличие более удачной альтернативы в виде первых межконтинентальных баллистических ракет.
Во-первых, новый проект получался чрезмерно дорогим. Ракета SLAM включала не самые дешевые материалы, а разработка двигателя для нее стала отдельной проблемой для финансистов Пентагона. Вторая претензия касалась безопасности изделия. Несмотря на обнадеживающие результаты испытаний программы Pluto, двигатели серии Tory заражали местность и представляли опасность для своих хозяев.
Отсюда следовал вопрос о районе для проведения испытаний будущих опытных ракет. Заказчик требовал исключить возможность попадания ракеты в районы населенных пунктов. Первым появилось предложение о привязных испытаниях. Ракету предлагалось оснастить привязным тросом, соединенным с якорем на земле, вокруг которого она могла бы летать по кругу. Впрочем, такое предложение отвергли ввиду очевидных недостатков. Затем появилась идея об испытательных полетах над Тихим океаном в районе о. Уэйк. После выработки топлива и завершения полета ракета должна была утонуть на большой глубине. Такой вариант тоже не в полной мере устроил военных.
Двигатель Tory II-C. Фото Globalsecurity.org
Скептическое отношение к новой крылатой ракете проявлялось по-разному. К примеру, с определенного времени аббревиатуру SLAM стали расшифровывать как Slow, Low And Messy – «Медленно, низко и грязно», намекая на характерные проблемы двигателя ракеты.
1 июля 1964 года Пентагон принял решение о закрытии проектов SLAM и Pluto. Они были слишком дорогими и сложными, а также недостаточно безопасными для успешного продолжения работ и получения требуемых результатов. К этому времени на программу разработки стратегической крылатой ракеты и двигателя для нее потратили около 260 млн долларов (более 2 миллиардов в нынешних ценах).
Опытные двигатели были утилизированы за ненадобностью, а всю документацию отправили в архив. Впрочем, проекты дали некоторые реальные результаты. Новые металлические сплавы и сорта керамики, созданные для SLAM, в дальнейшем нашли применение в разных сферах. Что касается самих идей стратегической крылатой ракеты и ядерного прямоточного двигателя, то время от времени они обсуждались на разных уровнях, но уже не принимались к реализации.
Проект SLAM мог привести к появлению уникального оружия с выдающимися характеристиками, способного серьезно повлиять на ударный потенциал стратегических ядерных сил США. Однако получение таких результатов было связано с множеством проблем разного характера, от материалов до стоимости. В итоге проекты SLAM и Pluto были свернуты в пользу менее смелых, но простых, доступных и дешевых разработок.
По материалам сайтов:
http://merkle.com/
https:// globalsecurity.org/
http://designation-systems.net/
https://popularmechanics.com/
http://large.stanford.edu/
https://warisboring.com/
