ЗЕНИТНАЯ РАКЕТА «РЕЙНТОХТЕР»

Зенитные управляемые ракеты (ЗУР) находятся на стыке ракетной техники, радиоэлектроники, точной механики и химии и являются наиболее сложным классом ракетного оружия. В силу этого ни одна из них в годы Второй мировой войны не была доведена до боевого применения, хотя разработка и испытания таких систем велись в Англии, США, Германии и Японии.

Наиболее острую потребность в ракетном оружии класса «земля — воздух» испытывала Германия, подвергавшаяся массированным налётам авиации союзников. Поэтому здесь работы над зенитными ракетами велись наиболее интенсивно, и до стадии испытаний было доведено намного больше образцов, чем во всех остальных странах вместе взятых. Правда, ни один из этих образцов до конца войны не был достаточно отработан и в боевых действиях не применялся. Тем не менее, германские работы не пропали даром. Их результаты легли в основу послевоенных образцов, созданных в странах-победительницах. Для изучения немецкого зенитного ракетного оружия в советской зоне оккупации Германии в 1945 г. был создан специальный институт «Берлин». Теперь уже не секрет, что ракеты «Вассерфаль», «Шметтерлинг» и «Тайфун» проходили испытания на полигоне Капустин Яр, а основные принципы системы наведения первого советского ЗРК «Беркут» (С25) были разработаны при участии немецких специалистов.

Лучше всех был отработан ЗРК «Вассерфаль» (см. «М-К» 4/15). Часть наработок, выполненных в проекте Вассерфаль, были применены и в ЗРК «Рейнтохтер» в 1942 г. Проект «Рейнтох-тер» (Rheintochter — Дочь Рейна. Дочери Рейна — три нимфы из оперного цикла «Кольцо Нибелунга» Рихарда Вагнера), по степени отработки, несомненно, занимал второе место.

«РЕЙНТОХТЕР» R-1

«Рейнтохтер» R-1 представляла собой двухступенчатую ЗУР длиной 5400… 5740 мм (в зависимости от конструкции стабилизатора), максимальный диаметр корпуса — 535 мм и размах крыльев — 2450…2650 мм, в зависимости от их конструкции. Размах стабилизаторов — 2080…3050 мм. Стартовый вес снаряда 1748 кг, из них вторая ступень — 1000 кг. Первая ступень представляла собой стартовый твёрдотопливный ускоритель, аналогичный используемому на ракете «Рейнботе». Конструктивно он представлял собой сварной корпус из стального листа толщиной 12 мм, закрытого сферическими днищами. Внутри камеры сгорания размещались 19 шашек из дигликолевого пороха общим весом 240 — 245 кг. В нижнюю крышку устанавливались семь сопел, причём центральное сопло было сменным (в комплект ракеты входило несколько сопел с разными критическими сечениями, которые соответствовали разным температурам наружного воздуха). Время работы РДТТ 1-й ступени было около 0,6 с, при этом давление в камере сгорания составляло 15,2 МПа (155 атм.), а тяга — 372 кН (38 000 кгс). В момент отделения ускорителя скорость ЗУР составляла 300 м/с.

Стальной корпус 1-й ступени был скреплён 18-ю болтами со специальным кольцом из магниевого сплава, которое, в свою очередь, было соединено со 2-й ступенью посредством четырёх пироболтов. Камеру сгорания 1-й ступени охватывал бандаж из двух полухомутов, которые скреплялись между собой с помощью болтов. К этому бандажу приваривались уголки, между которыми вставлялись и крепились на винтах перья стабилизатора. Стартовый бугель так же приваривался к одному из полухомутов. Детали бандажа сваривались из тонкого железа — теряли в весе, зато экономили лёгкие сплавы. Благодаря такой конструкции, можно было передвигать бандаж вдоль камеры сгорания и легко менять различные по форме перья стабилизатора. Всего стабилизаторов было четыре, и с трёх сторон они подкреплялись обыкновенным стальным уголком. Четвёртая сторона оставалась открытой — через неё пропускалась направляющая пусковой установки (ПУ). Для уменьшения габаритов стабилизатора, иногда к перьям крепили две прямоугольные панели — получался стабилизатор П-образного типа. Иногда к ним добавляли ещё одну панель — получался стабилизатор П-образного типа. Такое разнообразие конструкций говорит о том, что конструкция не была доведена, и окончательное решение по ней принято не было. Интересный факт — крылья и перья стабилизаторов были сделаны из клеёной древесины. Оказывается, что в то время в Германии был дефицит авиационной фанеры и пенопласта! Поэтому приняли клеёный вариант с использованием более дешёвого (чем в фанере) клея.

Зенитный реактивный снаряд «Рейнтохтер» R-1:

1 — рули; 2 — рулевые машинки; 3 — гироскоп автопилота; 4 — радиоаппаратура; 5 — аккумулятор; 6 — маршевый РДТТ; 7 — сопло маршевого двигателя; 8 — крыло; 9 — боевая часть; 10 — стартовый ускоритель; 11 — стабилизатор; 12 — подкос стабилизатора; 13 — сменное сопло; 14 — трассер; 15 — воспламенитель; 16 — стартовый бугель; 17 — бандаж для крепления крыльев; 18 — бандаж для крепления стабилизаторов

Двигатель 2-й ступени находился в середине лётной ступени и представлял собой стальной корпус диаметром 510 мм. Корпус закрывался выпуклыми днищами, толщиной 13,7 мм. Боковая стенка в районе расположения топливного заряда имела толщину 3,175 мм. В нижнее днище камеры сгорания ввинчивались шесть сопел, установленных под наклоном, чтобы факел пламени не повредил хвостовой отсек ракеты. В камере сгорания размещалось 220 кг дигликолевого пороха, который горел 2,5…3 с и создавал тягу 4100 кгс.

К камере сгорания на 24 болтах крепился хвостовой отсек с кожухом, частично охватывающим двигатель. Материал хвостового отсека — отливка из алюминиевого сплава. В задней части хвостового отсека на стальных кронштейнах размещалась боевая часть весом 150 кг, содержащая 22,6 кг ВВ и 3000 готовых осколков. Размещение БЧ в хвосте ракеты позволило поместить двигатель в центре тяжести, что не нарушало центровку по мере выгорания топлива. Подрыв БЧ осуществлялся от неконтактного акустического взрывателя «Краних», расположенного в носу ракеты. Взрыватель «Краних» ещё предстояло отработать. В кожухе хвостового отсека прорезались пазы для вывода сопел двигателя.

В процессе проектирования были созданы модели ЗУР, в масштабе 1:2,5, которые использовались для бросковых испытаний (без системы управления). Кроме этого, выполнялись продувки в аэродинамических трубах. Проведённые исследования показали, что можно отказаться от управления ракетой по крену. Система управления позволяла отреагировать рулями, в зависимости от положения ракеты по крену, при её медленном вращении вокруг продольной оси. Но для получения достаточной поперечной силы при управлении решили установить аж шесть крыльев, причём довольно большого размаха! Аэродинамические исследования показали, что для преодоления звукового барьера необходимо крыло с большой стреловидностью и тонким профилем. Конструкция крыльев была аналогичной с конструкцией стабилизатора — клеёная древесина. В одном варианте среднюю и хвостовую часть крыла обшили дюралюминиевыми листами — для защиты от факелов двигателя. Форма крыла в плане отличалась у разных образцов ракеты. Для облегчения визуального слежения за ракетой на законцовках двух крыльев установили трассеры, а в задние кромки двух других крыльев вклеили антенны системы радиоуправления. Крылья крепились аналогично стабилизатору — к уголкам бандажа, охватывающего двигатель и хвостовой отсек.

Передний отсек ракеты был сделан из дюралюминия и крепился 18-ю болтами к двигателю. В нём располагалась аппаратура управления: гироскоп, радиоприёмник и источники питания приёмопередатчика. Над приборным отсеком крепились рулевые машинки, а в носовой части — неконтактный взрыватель «Краних». В передней части отсека располагались четыре руля (тоже из клеёной древесины), отклонявшиеся на угол 10°, обеспечивавшие управление по курсу и тангажу.

В целом компоновка ракеты получилась довольно громоздкой, зато расположение боевой части в хвосте, а двигателя — в середине фюзеляжа обеспечивало незначительное изменение центровки ракеты в процессе выгорания топлива.

Ракета «Рейнтохтер» R-1. Вид сзади. Хорошо видны стартовый ускоритель, крепление стабилизаторов на уголках бандажей, их подкосы, сопла двигателей и повреждения на двух перьях стабилизатора. Выставка трофеев

Ракета «Рейнтохтер» R-1 на пусковой установке. На стабилизаторе установлены дополнительные прямоугольные панели. 1944 г.

Эти крупные ЗУР должны были наводиться посредством системы «Рейнланд» (см. МК 4/15): Она состояла из двух РЛС (одна для цели, другая — для ЗУР), блока управления со счётнорешающим устройством «Сименс» и кнюппеля. Счётно-решающее устройство обрабатывало сигналы, поступавшие от обоих РЛС, а оператор осуществлял наводку. Кроме того, предусматривался ответчик, который посылал сигналы на РЛС, облегчая слежение за снарядом. Была также предусмотрена команда на подрыв БЧ в случае промаха. 

В случае применения противником помех слежение за снарядом осуществлялось визуально, с помощью оптической трубы. Принятая система наведения вполне могла удерживать ЗУР на линии визирования оператор — цель, но у неё были существенные недостатки, поскольку на конечном участке полёта ЗУР потребные перегрузки были очень большими, а точность наведения — низкой.

Исходя из этого немцы начали разрабатывать систему самонаведения.

Лётные испытания ракеты Р-1 начались в августе 1943 г. вблизи Либавы на Балтике. До июня 1944 г. сделали 34 пуска.

Из-за низких характеристик твёрдо-топливных двигателей того времени (топливо выгорало в течение первых секунд полёта) ракета быстро разгонялась, а потом летела по инерции, быстро теряя скорость. Ракета поднималась на высоту 6 км и имела наклонную дальность 10 -12 км, при скорости в конце активного участка до 400 м/с. Поскольку высота ЗУР была ниже заданной, то было принято решение о разработке другой ракеты, с потолком не менее 10 — 12 км.

Тем не менее, испытания и доводку Р-1 продолжили. До 5 января 1945 г. было осуществлено 82 пуска ракет. Решением комиссии В. Дорнбергера дальнейшую доводку ракеты остановили, и её срочно передали на испытания в Пенемюнде. Для этого к 20 февраля 1945 г. туда доставили 20 ракет. После войны часть ракет «Рейнтохтер» могли попасть в СССР, хотя в отечественной литературе об этом не упоминается.

Маршал Геринг приказал доработать проект «Рейнтохтер» R-1 до варианта R-З, способного перехватывать англо-американские самолёты на высоте 10 км. К январю 1945 г. были произведены шесть пусков неуправляемых вариантов этой зенитной ракеты. Причём конструкторы развивали два направления: R-3F, со 2-й ступенью на жидком топливе, и R-3P — полностью на твёрдом. В период проектирования рассматривался промежуточный вариант R-2 с управлением по крену, но от него отказались.

«РЕЙНТОХТЕР» R-3F/R-3P

При проектировании ЗУР немцы провели большую работу по оценке их эффективности и по определению требований к системе управления. Ведь зона поражения БЧ и вероятность поражения цели играли решающую роль в оценке тактического преимущества ракеты над зенитной артиллерией. Исследования показали, что при благоприятных условиях и визуальном наблюдении за ЗУР и целью погрешность наведения составляла ±20 м на дальности 10 км. При наведении с помощью РЛС погрешность удваивалась. Исходя из этого, спроектировали боевую часть весом 150 кг. Из них 60 кг приходилось на 1700 осколочно-зажигательных поражающих элементов. Подрыв БЧ на расстоянии 35 м создавало осколочное поле, которое уничтожало В-17/В-24 с вероятностью 0,3. Такую эффективность сочли достаточной. При этом должен был чётко сработать неконтактный радиовзрыватель. Его приёмо-передающая антенна располагалась в носовой части ракеты под обтекателем без выступающих частей.

Министерство авиации требовало, чтобы все типы ЗУР, включая R3, могли достигать высоты 10 — 12 км. Работы над проектом начались в мае 1944 г. К январю следующего года было проведено шесть пусков неуправляемых образцов этого оружия. Тип системы управления так и не был избран — ряд источников утверждает, что оборудование ракеты предполагалось дополнить ещё одним каналом подрыва боевой части по команде оператора с земли. Кроме этого, координатор отклонения рулей (в зависимости от угла крена) можно было разместить на борту ракеты, или на земле, и передавать сигнал синхронизации по радиоканалу. Поскольку 20 февраля 1945 г. 15 ЗУР R-3 планировалось направить в Пенемюнде, проблему управления ракетой каким-либо образом требовалось решить в кратчайшие сроки.

«Рейнтохтер» R-3 спроектировали в двух версиях. Наиболее детально разработанным был вариант R-3F (или RTIIF) с ЖРД на 2-й ступени.

Редкая фотография ракеты «Рейнтохтер» R-3F. До наших дней не сохранилась ни одна комплектная ракета. Виден боковой стартовый ускоритель, а ракета имеет четыре крыла. К сожалению, ракета засыпана снегом, поэтому другие детали рассмотреть трудно

В начале 1940-х гг. энергетические характеристики жидкого топлива превосходили характеристики РДТТ. Поэтому с помощью ЖРД было проще достичь требуемых характеристик по дальности, а особенно — по высоте. В качестве маршевого двигателя 2-й ступени использовался двигатель конструкции доктора Конрада. Этот двигатель использовал компоненты: азотную кислоту (335 кг) и горючее — «Тонка 250» (88 кг) или азотную кислоту (335 кг) и «Визоль» (88 кг). Подача компонентов была вытеснительной, с помощью сжатого воздуха.

Камера сгорания охлаждалась окислителем. Двигатель имел два режима тяги: в течение первых 5-15 секунд тяга была 21,4 кН (2170 кгс), а в последующие 25 — 48 секунд — 17,5 кН (1800 кгс). Стартовый вес 2-й ступени -700 — 730 кг. Изменилась также компоновка ракеты. Силовая установка была выполнена одним агрегатом. В корме располагалась камера сгорания с соплом. Далее следовала коническая проставка, в которой размещались клапаны и редуктор пневмосистемы, разрывные мембраны топливных магистралей и т.д. Затем шёл шаровой баллон, сваренный из двух штампованных стальных полусфер. Перед ним крепился бак для горючего (88 кг). Далее был выполнен промежуток, в котором монтировалась боевая часть, описанная выше. Спереди от БЧ размещался бак для окислителя, вмещавший 335 кг азотной кислоты (Сальбай). Топливные и пневматические трубопроводы, а также кабели проходили по внешней поверхности корпуса и закрывались обтекаемым гаргротом. Бак окислителя, его трубопроводы и вся арматура изнутри имели покрытие из тонкого чистого алюминия. Немцы рассчитывали, что это предотвратит коррозию и обеспечит срок хранения заправленной ракеты в полгода. Как и в ракете «Вассерфаль», в R-3F были применены подвижные заборники для горючего и окислителя. Они также делались из алюминия, и только подвижный шарнир — сильфон — выполнялся из специально разработанной нержавеющей стали. К корпусу крепились четыре крыла (два с трассерами и два — с антеннами). Количество крыльев пришлось сократить, поскольку по бокам нужно было установить стартовые ускорители.

Схемы зенитных реактивных снарядов серии «Рейнтохтер» R-3:

1 — датчик расстояния с термостойким обтекателем; 2 — рули управления (две пары); 3 — валы рулей с подшипниковыми опорами; 4 — механические рулевые машинки; 5 — электромотор рулевой машинки; 6 — «средний корпус» с электрооборудованием; 7 — упругая рамка подвески гироскопа; 8 — гироскоп; 9 — приёмник и аккумуляторная батарея; 10 — бак окислителя — Сальбай; 11 — поворотный заборник окислителя; 12 — боевая часть с готовыми поражающими элементами; 13 — бак с горючим — Визоль; 14 — шаровой баллон со сжатым воздухом; 15 — камера сгорания с соплом; 16 — хвостовой обтекатель из жести; 17 — редукционный клапан для отработки программы изменения тяги двигателя; 18 — поворотный заборник горючего; 19 — крылья из клеёной древесины; 20 — трассер; 21 — кабель-канал; 22 — упор для ускорителя; 23 — пироболт ускорителя; 24 — реактивные сопла ускорителя (оси проходят через ЦТ); 25 — съёмная крышка ускорителя с воспламенителем; 26 — воздушный тормоз; 27 — бугель для крепления ракеты на пусковой установке; 28 — воспламенитель; 29 — заряд твёрдого топлива; 30 — колосниковая решётка; 31 — стартовый ускоритель

Ускоритель состоял из стального корпуса диаметром 320 мм и 7-мм стенки. По торцам он закрывался съёмными крышками — плоской — спереди, и сферической — сзади. Стартовый ускоритель весом 390 кг содержал 170 кг дигликолевого пороха. В течение 0,9 с он развивал тягу порядка 143 кН (1450 кгс). Каждый ускоритель имел семь сопел, наклонённых к продольной оси, вектор тяги которых проходил через центр тяжести ракеты. Это упрощало балансировку ракеты при разной тяге ускорителей. Надёжное и синхронное отделения ускорителей осуществлялось пироболтами и аэродинамическими тормозами в виде пластин из дюралюминия.

Головную часть ракеты заимствовали от варианта R-1 и значительно модернизировали. В ней размещались аккумуляторная батарея, трёхфазный преобразователь, питавший всё оборудование, система радиоуправления, неконтактный взрыватель «Каноэ», гироскоп и электрические рулевые машинки. Рули отклонялись на углы ±10° со скоростью 30°.

Стартовый вес ракеты — 1830 кг, из них 2-й ступени — 1050 кг. В конце активного участка ЗУР разгонялась до 450 — 470 м/с, поднималась более чем на 10 000 м и имела наклонную дальность 20…25 км. В начале 1945 г. поступило указание: до 20 февраля 1945 г. доставить в Пенемюнде 15 ракет R-3F. Но отработать ракету не успели.

Параллельно с работой над R-3F разрабатывали её твёрдотопливный вариант R-3F.

У этого образца приборный отсек, крылья, стартовые ускорители остались такими же, как у R-3F Для достижения заданной высоты стрельбы — 12 км массу заряда требовалось довести до 450 кг, а время работы двигателя — до 40 с. Для достижения этих параметров шашка должна иметь большую толщину свода и наружный диаметр 500 мм. Применявшаяся в то время прессовая технология получения пороховых шашек не могла решить эту задачу. Прорабатывались два пути для выхода из этого положения.

В первом случае был возможен переход на нелетучие растворители типа тротила. При этом шашка изготавливалась литьём, что снимало ограничение по её диаметру и длине.

Во втором случае применялась шашка из шести — восьми пороховых модулей. Это было пионерским изобретением, которое впоследствии нашло широкое применение при создании крупногабаритных РДТТ на смесевом топливе.

Тяга двигателя составляла около 21 кН (2060 кгс) в течение 40 с. Это позволяло 2-й ступени массой 1120 кг поддерживать высокую дозвуковую скорость полёта. БЧ осталась без изменений и располагалась в хвостовом отсеке.

В связи с этим двигатель имел четыре сопла, выведенных за контур фюзеляжа. Сопла проходили внутри зализа крыла и были с ним в одной плоскости. Этот двигатель отрабатывался на стенде до 6 февраля 1945 г., когда работы над R-3P прекратили.

Для R-1 была разработана пусковая установка на базе лафета от 88-мм зенитной пушки, а для R-3 предполагалось использовать установку полузакрытого типа, с бетонным основанием и с направляющими в виде рамы, однако отработать её не успели.

Организация применения зенитных ракет в целом не отличалась от зенитной артиллерии. Предполагалось наличие средств обнаружения, командный пункт и 4…6 пусковых установок. В состав дивизиона входили также заряжающая машина и склад для ракет.

В наше время ракеты типа R-1 сохранились в некоторых музеях США и Германии. Комплектной ракеты R-3 до наших дней не дошло — есть только блок силовой установки.

К. КУЗНЕЦОВ