Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007)

Л.Н. Лысенко Наведение и навигация баллистических ракет Допущено Учеб>г<г-лгетодическилг обьедипепием вузов по университетскому политехническому обризованию в качестве учебггггггг пособия ггля студентов вви>ших учебных заведений, обучтощихся по папривлепиялг пггдлотовки «Рикетостроепие и к<>сгюпивтики» и «Гидр<>азргг<гиналгггкг> и дипилтка полети» Москва Издательство МГТУ им. Н.Э.

Баумана 2007 УДК 629.76 (075.8) ББК 34.4 Л886 Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России» Рецензенты: д-р техн. наук Э.Л. Спирин, чл.-кор. РАН, проф., д-р техн. наук О.М, Алифанов (заведующий кафедрой Московского государственного авиационного института (технический университет)) Лысенко Л.Н. Л886 Наведение и навигация баллистических ракет; Учеб.

пособие. — Мс Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. — 672 сл ил. ! 5ВХ 978-5-7038-2913-4 Изложены научные и методологические основы наведения и навигации летательных аппаратов баллистического типа. Рассмотрены вопросы программирования движения (задачи наведения) и информационно- навигационного обеспечения управления (задачи навигации), а также проблемы статистической динамики полста — оценивание движения и определение точности стрельбы (задачи оценки точности возмущенного движения). Показаны направления решений соответствующих задач при создании существующих ракетных комплексов тактического, оперативно- тактического и стратегического назначений, возможные пути совершенствования баллистико-навигационного обссцечения полста ракет последующих поколений.

Для студентов технических вузов, слущатслей военных академий, а также аспирантов, инженеров и научных работников, специализирующихся в области баллистики, динамики полета и управления лвижением летательных аппаратов. УДК 629.76 (075.8) ББК 34.4 © Л.Н. Лысенко, 2007 © Оформление. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 18 В Н 978-5-7038-2913-4 В «холодной войне» не было миллионов убитых на полях сражений. Но в КБ, лабораториях, засекреченных цехах и на полигонах напряжение, а порой и трудовой героизм не уступали тому, который проявляли люди, создававшие оружие для фронта во время войны. Б.Е.

Черток «Семерка» с ядерным зарядом представлялась некой прекрасной богиней, которая защитит и прикроет страну от страшного заокеанского врага. Ядерное оружие — «простое» и водородное — было уже создано. На нашей ракете Р-5 было впервые совмещено его фантастическое могущество со скоростью достижения цели. Но США пока оставались вне пределов досягаемости «пятерки». «Семерка» должна была лишить США неуязвимости.

Б.Е. Черток ОТ АВТОРА* Со времени принятия на вооружение в СССР первого стратегического ракетного комплекса [РК) с баллистической ракетой (БР) Р-5М (8к51) в 1956 г. ракетные войска стратегического назначения стали самым мощным видом Вооруженных сил, в составе которого сосредоточено до двух третей ядерного потенциала государства [43, 78, 83, 89). Средства доставки ядерных боеголовок к цели, основу которых составляют БР дальнего действия (БРДД), — наиболее эффективный и, пожалуй, важнейший элемент ракетно-ядерного щита нашей Родины, служащий сдерживающим фактором, исключающим возможность развития мирового ядерного конфликта. Изложенные сведения основываются на доступных автору архивных материалах, воспоминаниях очевидцев, а также следующих работах: Из истории развития ракетной техники и космонавтики I Сост.

В.Л. Иванов, Ю.И.Плотников и др. — Мс МО РФ, !995; Карпенко А.В., Уткин А.Ф., Попов А.Д. Отечественные стратегические ракетные комплексы: Справочник/Под ред. В Ф. Уткина, Ю С. Соломонова, ГА. Ефремова.— СПбс Невский бастион — Гангут, !999; Кузница кадров оборонных специальностей ! Под ред. В.В.

Зеленцова, ВВ.Драгомира, ЛН, Лысенко и др. — Мс Гелиос АРВ, 2003; Черток Б.Е. Ракеты и люди. Мемуары: В 4-х т. — Мс Машиностроение, !994-!999. Достижения советской ракетной техники стали реальностью благодаря успешному развитию многих областей науки и техники, в частности теории полета ракет (баллистики ракет). Первыми публикациями в области теории полета ракет, внесшими заметный вклад в данную науку, принято считать работы английского ученого и изобретателя Уильяма Конгрева (1772 — 1828) и русского специалиста в области артиллерии и ракетной техники генерал-лейтенанталлександраДмитриевича Засядко (1779 — 1837). К числу важнейших теоретических результатов У.

Кон~рева относят установление влияния скорости истечения газов и их расхода на скорость полета ракеты, определение оптимального угла запуска ракет на максимальную дальность, рекомендации по созданию ракет, обладающих металлическим корпусом и боевой головной частью. Основные результаты исследований А.Д. Засядко нашли отражение в труде «О деле ракет зажигательных и рикошетных» (1817), являющемся первым достаточно полным наставлением по изготовлению и боевому использованию ракет в русской армии. Огромную роль в области разработки теоретических проблем реактивной техники сыграли публикации другого нашего соотечественникаа Ивана Всеволодовича Мещерского (1859 — 1935), заложившего в своих работах «Динамика точки переменной массы» (1897) и «Уравнения движения точки переменной массы в общем случае» (1904) основы теории динамики тел переменной массы.

Общепризнанным является вклад в динамику полета ракет Константина Эдуардовича Циолковского (1857 — 1935), первым решившего задачу о движении ракеты в неоднородном гравитационном поле, приближенно оценившего влияние атмосферы на полет ракеты и вычислившего требуемые запасы топлива для преодоления сопротивления воздушной оболочки Земли. Важное значение имели и изложенные им в работе «Теория многоступенчатых ракет» (1926 — 1929) результаты по рациональному расходованию энергетического запаса (топлива) для достижения максимальной дальности полета и грузоподъемности. Американский ученый Роберт Годдарт (1882 — 1945) считается одним из пионеров создания теории жидкостных ракет.

К тому же он был талантливым изобретателем, получившим в 19!4 — 1940 гг. 83 патента на изобретения в области ракетной техники. Над созданием объектов ракетной техники Р. Годдарт работал до конца 1941 г Им впервые было обосновано и реализовано на практике использование газовых рулей и гироскопических систем для управления полетом, а в 1937 г. сформулирована и впервые практически решена задача автоматической стабилизации положения ракеты относительно ее центра масс.

Особое место в истории развития ракетной техники и ракетодинамики занимает имя Юрия Васильевича Кондратюка (1897 — 1941). Он заинтересовался проблемами ракетной техники еще будучи учеником гимназии. В 1919 г. он заканчивает работу «Тем, кто будет читать, чтобы строить», которая так и не была опубликована при его жизни. В ней Ю.В. Кондратюк независимо от К.Э. Циолковского получил оригинальный вывод основного уравнения движения ракеты, привел схему и описание четырехступенчатой ракеты на кислородно-водородном топливе. Именно он, задолго до Р. Годдарта, высказал идею построения гироскопических систем управления угловым движением ракет, впоследствии реализованную американским специалистом.

Огромен вклад Ю.В. Кондратюка и в теорию космических полетов. Не меньшую известность получил советский ученый и изобретатель реактивных двигателей и конструкций летательных аппаратов Фридрих Артуравич Цандер (1877 — 1933), который, начиная с 20-х годов прошлого века, выполнил ряд теоретических исследований по оценке эффективности реактивных двигателей различных схем, включая воздушно-реактивные и комбинированные. Ф.А. Цандеру принадлежат и первые работы в области создания возможных способов зашиты от нагрева в атмосфере движущегося со сверхзвуковыми скоростями аппарата. Период с 20-х до конца 30-х годов ХХ столетия без преувеличения следует считать эрой немецких специалистов ракетной техники.

Не располагая крупными теоретиками, за исключением, может быть, Эйгена Зенгера (1905 — 1964), выпустившего в свет известную работу «Техника ракетного полета» (1933), отчасти Вернера фон Брауна (1912 — 1977) и Германа Оберта (более известного все же в качестве одного из пионеров космической техники), за счет высокого уровня организации экспериментальных работ и постановки процесса создания ракетной техники на промышленной основе уже к 1938 г.

фашистская Германия далеко обогнала в этой области другие государства. Э. Зенгер оставил свой след в развитии ракетной техники прежде всего как последовательный сторонник создания ракетно-косми- ческого самолета. Он обосновал возможность осуществления суборбитального полета с последовательным рикошетированием от верхних слоев атмосферы. Эти идеи через десятки лет составили концепцию аэробаллистических маневрирующих головных частей БРДД и, в какой-то степени, многоразовых орбитальных аппаратов типа систем «Зенгер — Хорус ч американского «Спейс шаттл» и нашей системы «Энергия — Буран». В.

фон Браун — один из ведущих специалистов в области ракетной техники Германии и США. Его первая научная работа «Теория дальних ракет» (1929), написанная 19-летним студентом в результате самостоятельного изучения трудов И. Кеплера, была посвящена теории полета БРДД. Затем его интересы сосредоточились на практической деятельности по созданию первых образцов боевой реактивной техники, где наиболее полно раскрылся его талант конструктора и организатора. В 1930 г. он под руководством Г.

Оберта принял участие в полномасштабных экспериментальных работах по созданию ЖРД «Кегельдюзех«Затем участвовал в создании армейского ракетного исследовательского центра Пенемюнде. С 1937 г. и до конца Второй мировой войны был его техническим руководителем. В !938 †19 гг. под руководством фон Брауна была создана баллистическая ракета А-4 («Фау-2») с дальностью полета до 300 км и боевой частью из обычного взрывчатого вещества массой около одной тонны. В Пенемюнде были разработаны и другие ракеты серии А (баллистические ракеты): А-З, А-5 (прошли стадию летных испытаний), А-б, А-9, А-10. Первые испытательные пуски БР были осуществлены осенью 1938 г. Боевое применение ракет «Фау-2» было начато в сентябре 1944 г. Из 4300 запущенных ракет! 402 были применены против Великобритании, 517 из них достигли Лондона (по другим данным — 447).

2! сентября 1933 г. в СССР состоялось весьма значимое событие. На базе ленинградской Газодинамической лаборатории (ГДЛ) и московской Группы изучения реакгивного движения (ГИРД) в Москве был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ) — научно-исследовательская и опытно-конструкторская организация для теоретического и практического решения проблем реактивного движения. Если до этого времени работы в области реактивной техники велись в стране в значительной степени на голом энтузиазме исключительно талантливых и безмерно увлеченных данной пробле- мой Н.И. Тихомирова, В.П.