В 1949 г. Уильям Б. МакЛин представил руководству NOTS «Предложения по разработке ракеты с тепловой системой наведения». Слово «ракета» означало, по принятой в США терминологии, что МакЛин задумывал изделие не как беспилотный летательный аппарат (БПЛА), а как артиллерийский боеприпас — реактивный снаряд. БПЛА предусматривает бережное обращение и регулярные проверки в процессе эксплуатации, в отличие от снаряда с упрощёнными правилами хранения и применения. Такой подход к созданию ракеты означал, что она будет более прочной, простой и надежной. Уильям МакЛин предполагал, что цена его ракеты не превысит нескольких сотен долларов, что было особенно привлекательно на фоне управляемых ракет, создаваемых известными фирмами, стоившими в десятки раз дороже.
Из-за отсутствия полноценного финансирования МакЛин приступил к отработке своей концепции с небольшой командой. Первые два года он использовал внутренние фонды NOTS и деньги, выделенные ВМС на создание РВ. В это время изобретатель выполнил работу по теме «Локальный взрыватель — проект 602», с обоснованием того, что ТГСН будет фактически взрывателем, обеспечивающим связь ракеты с целью до его срабатывания. Более поздний отчёт о новом направлении исследования назывался «Возможности исследования 567».
Американская ракета класса «воздух — воздух» Sidewinder AIM-9M:
1 — стекло объектива ИК-головки самонаведения; 2 — отсек самонаведения и управления; 3 — руль; 4 — отверстия для сброса отработанного газа; 5 — окна лазерного неконтактного взрывателя; 6 — осколочно-фугасная боевая часть WDU-17/B; 7 — передний бугель; 8 — твердотопливный ракетный двигатель с пониженной дымностью Mk36. Mod.9; 9 — задний бугель; 10 — хомут среднего бугеля; 11 — бортовой электроразъём; 12 — ротор роллерона; 13 — крыло; 14 — отсек лазерного неконтактного взрывателя DSU-15; 15 — крышка эксплуатационного люка; 16 — стыковочный хомут фланцевого стыка отсеков; 17 — роллерон; 18 — шкала манометра системы охлаждения фотосопротивления; 19 — винт с внутренним шестигранником; 20 — стопор роллерона; 21 — сопло двигателя
Средства, выделяемые ВМС на разработку управляемых снарядов, сократили, и NOTS столкнулось с проблемой финансирования разработки ракеты, получившей название NOTS — ААМ (снаряд «воздух — воздух»). В это время Бюро ВМС по аэронавтике создавало управляемую ракету «Спэрроу», по концепции БПЛА. Уильям МакЛин умел увлекать своими идеями добровольных помощников из учёных и техников NOTS.
МакЛин считал, что с хорошей системой управления будет летать не только реактивный снаряд, но даже амбарная дверь. Эти рассуждения со смущением близко к сердцу воспринял его аэродинамик Ли Яджилло: первая модель «Сайдуиндера» имела фактически прямоугольные крылья и рули, и летала с ними довольно хорошо. В конце концов, Яджилло победил, и в окончательном варианте крылья, и рули управляемого снаряда имели стреловидную переднюю кромку.
Проблему противодействия неконтролируемому быстрому вращению ракеты относительно продольной оси решил техник Сидней Крокетт. Он предложил установить узкий сплошной маховик — ротор гироскопа в каждом из четырёх элеронов, закреплённых на крыльях. Его устройство назвали роллероном. Маховики имели зубцы по внешнему контуру, выступающие в воздушный поток, который вращал их с большой угловой скоростью. Если после старта ракета начинала крениться, то роллерон автоматически реагировал, вынуждая элероны отклонять воздушный поток в направлении против вращения, ограничивая угловую скорость крена.
Другим замечательным конструктивным решением была сбалансированность газового привода рулей «Сайдуиндера» с шарнирным моментом на них. Предложенный МакЛином привод разрешил эту сложную проблему, созданную шарнирным моментом на рулях. На больших скоростях или малых высотах, когда аэродинамический шарнирный момент на рулях максимальный, руль отклонялся на небольшой угол, а на низких скоростях или больших высотах аэродинамический шарнирный момент позволял рулю отклоняться на больший угол.
Для дальнейшей разработки управляемой ракеты нужны были существенные средства, и команда МакЛина разработала ряд стратегий, помогающих убедить чиновников, от которых зависело финансирование. Одним из удачных приёмов была демонстрация возможности ТГСН сопровождать не только перемещение самолёта в небе, но и огонька сигареты в кабинете.
В 1951 г. адмирал Уильям С. Парсонс, заместитель начальника Артиллерийского бюро, посетил NOTS, МакЛин познакомил его с результатами работы своей команды. Парсонс поддержал изобретателя: «Вы сделаете систему оружия». Вскоре после этого визита разработчики получили первую инвестицию в три миллиона долларов. Снаряд получил официальное название XAAM-N-7 и фирменное — «Сайдуиндер», предложенное МакЛину его коллегой Гилбертом Плэином. Гремучая змея (Sidewinder), как и ТГСН, реагирует на тепловое излучение добычи.
МакЛин сам конструировал систему управления, но отработка других систем также требовала серьёзного подхода. В «Сайдуиндере» применили «горячий» газовый привод. Газ вырабатывался небольшим твердотопливным газогенератором (ГГ), из которого он частично охлаждённый и отфильтрованный подавался на турбину электрогенератора и на рулевые машинки, отклонявшие рули ракеты. Получение горячего газа с заданными свойствами и отработка «горячего» привода были очень трудной технической задачей. Не сразу удалось обеспечить надёжную работу системы в полёте, после доводки её на лабораторном стенде.
Другим удачным конструктивным решением был выбор аэродинамической схемы «утка», позволивший разместить в одном отсеке ТГСН, привод рулей и энергоблок.
Это позволило отказаться от прокладки электрожгута по корпусу ракеты, уменьшило её мидель и повысило надёжность функционирования системы управления.
После наземной отработки команда Уильяма Б. Маклина подошла к этапу лётных испытаний. Первый пуск «Сайдуиндера» выполнил участник войны в Корее, лейтенант ВМС лётчик-испытатель Уолтер А. Ширра. Впоследствии он стал всемирно известен как один из первых американских астронавтов, выполнивший три полёта в космос: 3 октября 1962 г. на космическом корабле (КК) «Мекьюри-8», 15 декабря 1965 г. на КК «Джемини-6» и 11 —22 октября 1968 г. на КК «Аполлон-7».
Ракеты семейства AIM-9
Команда Уильяма МакЛина работала с большим энтузиазмом: постоянно можно было видеть небольшое скопление автомобилей на парковке NOTS — это были машины разработчиков «Сайдуиндера». В лаборатории постоянно светились окна и не закрывались двери, и МакЛин всегда находился с теми, кто работал, часто задерживаясь до двух часов ночи. Билл МакЛин трудился по выходным в домашней мастерской у себя в гараже. Очевидно, там родилось ещё одно оригинальное конструктивное решение, реализованное в ТГСН. К зеркалу сзади крепился магнит-ротор, и, когда ток проходил по обмотке статора, этот магнит втягивался возникавшим магнитным полем — и зеркало начинало вращаться вместе с ротором. В это время сам же вращающийся магнит-ротор переключал коллектором ток — он подавался на следующую обмотку — и так, вращаясь, магнит подключал ток к очередной обмотке. Обмотки располагались в корпусе ракеты, образуя статор электродвигателя, такое переключение использовалось в синхронных двигателях популярных перед Второй мировой войной электропатефонов. Очевидно, использование простых и оригинальных решений способствовало рождению легенд о талантливом физике Уильяме Б. МакЛине, который изобрёл ТГСН из деталей стиральной машины своей жены Поли и того, что было под руками.
Физик Уорен Лежьер отзывался о ходе рабочего процесса команды «не по дням, а по часам». МакЛин не был диктатором, но не одобрял задержек и всегда помнил о своих указаниях. Он поощрял усовершенствование аппаратуры, позволявшее получать быстрый ответ на возникавшие вопросы. Вместе с инженером Бобом Хаммером они сделали приспособление, отображавшее информацию, передаваемую по 24 телеметрическим каналам, с борта летящей ракеты. Изображение на «Хаммерограме» не вполне соответствовало реальности, но полезные данные получали через несколько часов после полёта. Поэтому часто характеристики новых узлов «Сайдуиндера», созданных за один день, были известны с помощью «Хаммерограма» на следующий.
В 1953 г. более двухсот сотрудников NOTS участвовали в проекте, вместе с ними работали в других государственных лабораториях и промышленных корпорациях. Очередные проблемы устранялись, но работ по снаряду не стало меньше. В сентябре более дюжины пусков были неудачными.
Заместитель МакЛина Говард Уилкокс распорядился тщательно подготовить два одинаковых «Сайдуиндера». После пуска первого «Хаммерограм» показал, что сигнал от цели был внезапно потерян после выключения порохового двигателя. Это указывало на то, что ось арретира гироскопа разрушилась при разгоне ракеты. На второй ракете установили арретир с усиленной осью. Эту ракету запустили 11 сентября 1953 г. и она прошла в шести дюймах от самолёта-мишени, и Говард Уилкокс направил телеграмму в Бюро артиллерии в Вашингтон с сообщением о виртуальном попадании. В два часа ночи МакЛину домой позвонил адмирал П.Д.Струп, создатель и военный руководитель NOTS: он хотел первым поздравить Уильяма.
Вскоре поражение мишеней стали обычным явлением. Некоторые эксперты утверждали, что пропорциональная система наведения «Сайдуиндера» будет неустойчивой в конце полёта ракеты. Они были убеждены в подтасовке. Но ракета устойчиво наводились на крохотный тепловой источник, установленный на конце крыла мишени. Уилкокс оценивал среднюю величину промаха «Сайдуиндера» по точечной цели в 1 — 2 дюйма.
ВВС США финансировали разработку ракеты «Фэлкон» и не подозревали о существовании «Сайдуиндера». Говард Уилкокс, возглавивший в тот момент проект, знал, что ВВС остро нуждаются в управляемых ракетах для защиты территории США. Он неоднократно пытался обратить внимание ВВС на «Сайдуиндер». В конце концов, ему удалось организовать неофициальную встречу с профессором Калифорнийского технологического института Чарльзом Лауритсеном и помощником секретаря ВВС Тревором Гарднером. Во время встречи в Пасадене МакЛин и Уилкокс детально познакомили их с «Сайдуиндером». Подводя итоги, Гарднер пообещал, что он поручит экспертам ВВС изучить эти предложения и сделать необходимые выводы, а собеседникам быть готовыми к дуэли между «Сайдуиндером» и GAR-2 «Фэлконом».
Через пять месяцев появились обещанные выводы о том, что ВВС нужны «сайдуиндеры», а для принятия окончательного решения необходимо провести сравнительные испытания пусками по радиоуправляемым самолётам-мишеням. Провести испытания предлагалось на авиабазе ВВС Холломэн в Нью-Мехико.
12 июня 1955 г. группа разработчиков «Сайдуиндера» с двумя реактивными истребителями, транспортным самолётом и грузовиком с телеметрическим оборудованием прибыла на Холломэн. Каждый истребитель был укомплектован двумя пусковыми устройствами (ПУ) для «Сайдуиндера». У представителей ВВС округлились глаза, когда через четыре часа «сайдуиндеры» подготовили к применению, что было невероятным результатом при проведении стандартной подготовки деликатного «Фэлкона». У куратора, полковника ВВС, глаза округлились ещё больше, когда он увидел заявку из двух строк — на карманный фонарик и небольшой тестер для испытательного оборудования «Сайдуиндера».
Куратор пригласил разработчиков «Сайдуиндера» посмотреть на контрольное оборудование хьзовского «Фэлкона» — варианта GAR-2 с ТГСН: обилие циферблатов и шкал на двенадцатиметровой стене проверочных стоек. «Фэлкон» с дюжинами радиоламп двигался на тележке вдоль стоек по рельсам и останавливался на каждой позиции. Внушительный вид оборудования подсказывал, что GAR-2 очень капризная ракета.
Первый запущенный «Сайдундер» с инертной ОФБЧ попал прямо в сопло мишени и развалил её на куски. Комиссия предложили следующий пуск «Сайдуиндера» выполнить по плавно пикирующей мишени над раскалёнными песками пустыни. «Сайдуиндер» снова поразил мишень. Испытатель Глен Тирни так ликовал, что затянул пикирование и вышел на сверхзвук.
ВВС по-прежнему свысока смотрели на XAAM-N-7, собираясь поставить на место разработчиков из NOTS после дополнительных испытаний по боевому применению на высотах более 15 км. ВМС приняли вызов, и все шесть высотных ракетных мишеней были сбиты «сайдуиндерами». Лётчики-испытатели докладывали, что ракеты наводились точно на цель.
В 1955 г. корпорация «Дженерал электрик» выпустила первые 240 ракет, под обозначением AAM-N-7 «Сайдуиндер 1». В 1956 г. их передапи авиации ВМС США для использования. В этом году к полномасштабному производству ракет подключилась компания «Форд Аэроспейс». Ракеты, выпускавшиеся с 1956 г., получили шифр AAM-N-7 «Сайдуиндер 1А». После изменения системы обозначения ракет в 1963 г. эти модификации получили новые шифры: AIM-9A «Сайдуиндер 1» и AIM-9B «Сайдуиндер 1А» соответственно. В ВВС США «Сайдуиндер 1А» эксплуатировался под шифром GAR-8. До 1962 г. было изготовлено более 80000 ракет AIM-9B.
В боевых условиях «Сайдуиндер 1А» впервые применили через два года после принятия их на вооружение. В это время отношения между КНР и Тайванем обострились. Периодически происходили столкновения с применением оружия. США поставили ВВС Тайваня партию истребителей F-86F «Сейбр», вооружённых GAR-8, разрешив применить их в боевой обстановке. 4 сентября 1958 г. эскадрилья тайваньских F-86F встретила в районе Вэньчжоу (провинция Чжэцзян) группу из 30 МиГ-17 ВВС КНР «Миги» атаковали «сейбры», в ответ четыре F-86F преподнесли пилотам Народной Республики сюрприз, зашли им в хвост и выпустили восемь «сайдуиндеров 1А».
Четыре «мига», по утверждениям пилотов «сейбров», они сбили ракетами, еще шесть — бортовым оружием. По официальным заявлениям китайских товарищей, они потеряли 24 сентября один истребитель, и один МиГ-17 вернулся на свой аэродром с не взорвавшейся ракетой, застрявшей в планёре. После этого боя NOTS провело срочные испытания «сайдуиндеров 1 А», поставленных ВВС Тайваня, для выяснения причин отказа. Обломки ракет, подобранные на китайской территории, передали советским специалистам, которые их очень тщательно изучили.
В дальнейшем в течение нескольких десятилетий «сайдуиндеры» активно применялись в многочисленных локальных вооруженных конфликтах и оказали существенное влияние на формирование облика ракет класса «воздух — воздух» во многих странах мира. Об их боевой эффективности существует богатая и противоречивая статистика.
Всего изготовили более 150000 «сайдундеров» 20 основных модификаций в США, в которых разработчик старался устранить выявленные за годы эксплуатации недостатки. Еще 50 000 «сайдундеров» построено по пицензии в других странах.
ТГСН А1М-9В имела низкую помехозащищённость, и из-за этого плохо захватывала цели на фоне облаков и поверхности земли. Пуск под углом менее 20 градусов от направления на Солнце был невозможен. Максимальная перегрузка носителя при старте ограничивалась 2д, из-за большой длины ракета была довольно инертной, позволяя лётчику атакуемого самолёта своевременным энергичным манёвром сорвать наведение. Применение ракет во время Вьетнамской войны показало их низкую эффективность. В 1965 — 1968 гг. пилоты F-4С/D ВВС США выпустили 175 АIМ-9В, сбив не менее 28 МиГ-17.
В 1960-х гг. ракеты АIМ-9В под шифром АIМ-9В FGW.Mod.2 производись по лицензии западногерманской фирмой «Бодензееверк Геретекник» (BGT), усовершенствовавшей ТГСН. Усовершенствование заключалось в использовании окиси углерода для охлаждения ФС. 85 см3 баллон системы охлаждения разместили в приборном отсеке. Необходимый объём изыскали в системе наведения, перейдя с радиоламп на полупроводники. Время работы системы охлаждения достигало 2,5 ч при температуре наружного воздуха +20°С. Это позволило увеличить чувствительность ТГСН и уменьшить мертвую зону в направлении на солнце до 5 градусов. Одновременно улучшилась помехозащищённость ТГСН, возросла вероятность выделения цели на фоне облаков, освещённых солнцем, и в сложных метеоусловиях.
Одну из АIМ-9В FGW.Mod.2 похитили ночью 24 октября 1967 г. со склада на авиабазе в Нейбурге граждане ФРГ и продали советским спецслужбам. Утром 16 ноября ракету доставили в аэропорт «Шереметьево» в багажном отсеке рейсового самолёта «Люфтганзы». Пропажу ракеты на авиабазе обнаружили на следующий день после похищения, а советские специалисты в очередной раз смогли детально ознакомиться с направлением работ западных коллег в этом классе оружия.
Для боевого применения в сложных метеоусловиях палубного истребителя F-8 «Крусейдер» и невозможности размещения на нём БРЛС AN/APQ-72 для наведения ракет «Сперроу» была разработана по заказу ВМС модификация «Сайдуиндера» с полуактивной радиолокационной головкой самонаведения AIM-9C и более мощным рулевым приводом. В отличие от AIM-9B новую модификацию для упрощения транспортировки и подвески на носитель оснастили быстросъёмными рулями большей площади. Несколько сотен ракет AIM-9C использовали в противорадиолокационном варианте при отработке ракеты AGM-122A SideARM (Sidewinder AntiRadiation Missile — противорадиолокационная ракета на базе «Сайдуиндера») для самолётов Корпуса морской пехоты США. Всего компания «Моторолла» в 1965-1967 гг. выпустила около 1000 AIM-9C, большую часть которых впоследствии переделали в AGM-122A.
AGM-122A представляла кардинально переработанную Центром вооружения флота ВМС США в Чайна-Лэйк совместно с компанией «Моторолла» модификацию AIM-9C, оснащённую пассивной радиолокационной системой наведения и активным РВ DSU-15. Двигатель Мк.17 и BЧ WDU-17 сохранили от AIM-9C. Доработанная система управления выдавала при пуске ракеты на малой высоте команду на выполнение «горки». Ракета AGM-122A предназначалась для подавления тактических систем ПВО ЗСУ-23-4 «Шилка», ЗРК «Оса» и «Роланд».
Очередную модификацию AIM-9D создали на базе АIМ-9В,заменив ОФБЧ стержневой. Для улучшения манёвренности установили более мощный рулевой привод. Для повышения чувствительности ТГСН матрицу ФС стали охлаждать жидким азотом. Для упрощения транспортировки и подвески на носитель ракету оснастили быстросъёмными рулями. В 1965 — 1969 гг «Моторолла» и «Райтеон» изготовили около 1000 штук AIM-9D.
Ракета AIM-9M
В конце 1960-х гг. на вооружение была принята ракета AIM-9E, специально разработанная для ВВС США. Её создали на базе AIM-9B. Новый вариант ракеты был тяжелее на 4 кг и длиннее на 170 мм. В ТГСН ввели для улучшения её чувствительности термоэлектрическое охлаждение ФС, увеличили угловую скорость слежения ТГСН за целью до 16,5 град./с и максимальный угол его отклонения. Помехозащищённость повысили, уменьшив поле зрения ТГСН. Ракету укомплектовали легкосъёмными рулями. Внешне этот вариант отличался конусной формой ТГСН. Около 5000 AIM-9B доработали в AIM-9E. Разновидностью этой модификации стала ракета AIM-9E-2, укомппектованная двигателем с меньшим дымлением.
АIМ-9G разработали на базе АIМ-90. В ТГСН ввели устройство, обеспечивающее более быстрый захват цели. Все остальные блоки ракеты остались, как у АIМ-9D.
Дальнейшим развитием ракеты АIМ-9G стала модификация АIМ-9Н. Бортовую аппаратуру выполнили на новой элементной базе: радиолампы заменили микросхемами. Это позволило повысить надёжность ракеты и уменьшить её массу до 84 кг, а также отказаться от ГГ и использовать термическую батарею. Была увеличена скорость слежения ТГСН за целью, повышена мощность привода рулей, в результате возросла манёвренность ракеты. Её оснастили новым двигателем Мк.36 mod.9. Твёрдотопливную шашку выполнили с каналом трёхлучевого поперечного сечения. Сопло со значительной степенью расширения отлили из стеклофенола. Корпус двигателя — из алюминиевого сплава. Дальность стрельбы ракет АIМ-9G и АIМ-9Н осталась такой же, как у базовой ракеты.
В 1977 г. на вооружение ВВС США приняли ракету АIМ-9J. Она являлась улучшенным вариантом АIМ-9Е. В её аппаратуре радиолампы частично заменили микросхемами. Увеличили мощность привода рулей и до 40 с время работы ГГ. Рули имеют излом по передней кромке. ОФБЧ и РВ — как у АIМ-9Е. Максимально допустимая перегрузка носителя при пуске — 7g.
Очередной модификацией по выводам из Вьетнамской войны была разрабатывавшаяся с 1971 г. ракета АIМ-9L. Матрицу ФС из сернистого свинца заменили более чувствительной из сурьмянистого индия. Это позволило захватывать воздушные цели не только со стороны их задней, но и передней полусферы. В очередной раз увеличили максимальные углы отклонения и скорости слежения ТГСН.
В ТГСН АIМ-9L установили автономную, аргонную криогенную систему охлаждения фотосопротивления. Баллон с аргоном поместили в корпусе ракеты, что позволило подвешивать её на существующие пусковые устройства. У более ранних вариантов «Сайдуиндера» система охлаждения находилась в ПУ.
Бортовую аппаратуру выполнили на микросхемах. В качестве источника электроэнергии использовали термическую батарею. Впервые в мире ракету этого класса оснастили лазерным взрывателем с излучающим фотодиодом на арсениде галлия и кремниевым приёмным.
В новой ОФБЧ осколки формировались из стальных стержней с предварительной насечкой, уложенных в два слоя. Для формирования потока осколков инициирование подрыва выполнялось с обоих торцов заряда взрывчатого вещества (ВВ). Дальность пуска увеличилась до 18 км. Ракету АIМ-9L приняли на вооружение в 1976 г. Производство её началось в 1978 г., компании «Филко-Форд», «Райтеон», BGT и «Мицубиси» изготовили более 16 000 АIМ-9L. Она весьма успешно использовалась английской авиацией в войне за Фолклендские острова в 1982 г.
Весной 1979 г. начались лётные испытания варианта ракеты АIМ-9М — модернизации АIМ-9L. Её укомплектовали двигателем с пониженной дымностью. Автономная система охлаждения ТГСН стала замкнутой, не требующей перезарядки хладагента. Повысили устойчивость ТГСН тепловым помехам и улучшили селекцию воздушных целей на фоне земли. На вооружение АIМ-9М была принята в 1983 г.
Немецкие конструкторы ещё до Второй мировой войны приступили к разработке управляемых авиационных ракет класса «воздух — воздух». Доведённые до лётного состояния образцы и техническая документация «чудо-оружия» погибли под руинами заводов, подготовленных к их серийному производству, после налётов бомбардировщиков союзников в начале 1945 г.