Ракетный комплекс морского базирования Tomahawk (США)

Ракетным комплекс Tomahawk принят на вооружение в 1990 году, в ВМС США им были оснащены 62 подводные лодки (ПЛ) и 32 надводных корабля (НК), а к 2024-му планировалось оборудовать 198 боевых кораблей, в том числе 107 ПЛА. Ракетный комплекс Tomahawk морского базирования включает крылатые ракеты с надводным или подводным стартом, пусковые установки, систему управления ракетной стрельбой и вспомогательное оборудование. Крылатая ракета Tomahawk создана в двух основных вариантах: стратегическом - для стрельбы по наземным объектам, тактическом - для уничтожения надводных кораблей и судов. Тем не менее их конструктивно-схемное построение и летно-технические характеристики идентичны. Крылатая ракета выполнена по самолетной схеме (моноплан), имеет корпус цилиндрической формы с оживальным обтекателем головной части, складывающееся и утапливаемое в корпус крыло в центральной части и крестообразный стабилизатор в хвостовой. Корпус изготовлен из прочных алюминиевых сплавов, графитоэпоксидного пластика и радиопрозрачных материалов. Для уменьшения радиолокационной заметности на корпус, крыло и стабилизатор нанесено специальное покрытие.

Ракета состоит из шести отсеков: первый - аппаратура системы управления и наведения; второй - боевая часть (БЧ) с предохранительно-исполнительным механизмом; третий — топливный бак; четвертый - силовые приводы развертывания крыла и топливный бак; пятый - воздухозаборник и термобатарея; шестой - маршевый двигатель и приводы крестообразного стабилизатора. К последнему отсеку соосно с ракетой пристыкован стартовый ракетный твердотопливный двигатель (РДТТ).

Система управления и наведения КР представляет собой комбинацию следующих подсистем: инерциальной, корреляционной по контуру рельефа местности (TERCOM - Terrain Contour Matching), электронно-оптической корреляционной DSMAC (стратегический вариант с БЧ в обычном снаряжении) или активной радиолокационной (тактический).

Инерциальная подсистема управления работает на начальном и среднем участках полета ракеты (масса 11 кг). Она включает бортовую ЭВМ, инерциальную платформу и барометрический высотомер. Инерциальная платформа состоит из грех гироскопов для измерения угловых отклонений ракеты в системе координат и трех акселерометров, определяющих ускорения этих отклонений. Подсистема обеспечивает следующую точность определения места КР: 0,8 км за 1 ч полета.

Корреляционная подсистема TERCOM работает на среднем и конечном участках полета ракеты. Она включает ЭВМ, радиовысотомер, набор эталонных карт районов по маршруту полета ракеты. Ширина луча радиовысотомера 13-15° (диапазон частот 4-8ГГц).

Принцип работы подсистемы TERCOM основан на сопоставлении рельефа местности конкретного района нахождения ракеты с эталонными картами рельефа местности по маршруту ее полета. Определение рельефа местности осуществляется путем сравнения данных радио- и барометрического высотомеров. Первый измеряет высоту до поверхности земли, а второй - относительно уровня моря. Информация об определенном рельефе местности в цифровой форме вводится в ЭВМ, где сопоставляется с данными о рельефе фактической местности и эталонных карт районов. ЭВМ выдает сигналы коррекции для инерциальной подсистемы управления. Устойчивость работы подсистемы TERCOM и необходимая точность определения места КР достигаются путем выбора оптимального числа и размеров ячеек районов коррекции, закладываемых в ЭВМ. При этом, чем больше таких ячеек и меньше их размеры, тем точнее отслеживается рельеф местности, а следовательно, и местоположение КР. Однако из-за ограниченного объема памяти бортовой ЭВМ и малого времени для решения навигационной задачи принят номинальный размер 120X120 м. Вся трасса полета КР над сушей разбивается на 64 района коррекции протяженностью по 7-8 км и шириной 48-2 км. Принятые количественные характеристики ячеек и районов коррекции, по заявлению американских специалистов, обеспечивают вывод КР к цели даже при полете над равнинной местностью.

Допустимая погрешность измерения высоты рельефа местности для надежной работы подсистемы TERCOM должна составлять 1 м.

В систему управления и наведения стратегических крылатых ракет с обычной боевой частью BGM-109C и D включена также электронно-оптическая корреляционная подсистема DSMAC (Digital Scene Matching Area Correlator), которая позволяет существенно повысить точность стрельбы (КВО - до 10 м). В ней используются цифровые «картины» предварительно отснятых районов местности по маршруту полета крылатой ракеты. DSMAC начинает работать на конечном участке траектории полета ракеты после последней коррекции по подсистеме TERCOM. С помощью оптических датчиков производится осмотр районов, прилегающих к цели. Полученные изображения в цифровой форме вводятся в ЭВМ. Она сравнивает их с эталонными цифровыми «картинами» районов, заложенными в ее память, и вырабатывает корректирующие маневры ракеты.

Активная радиолокационная головка самонаведения (ГСН) работает на конечном участке полета ПКР. В нее входят антенны с устройством сканирования, приемопередатчик и блок обработки сигналов, а также устройство опознавания «свой - чужой». Чтобы обеспечить помехозащищенность, предусматривается работа ГСН на переменной частоте, меняющейся по случайному закону.

Боевой частью стратегической ядерной КР «Томахок» (BGM-109A) служит боеголовка W-80 (масса 123 кг, длина около 1 м, диаметр 0,27 м и мощность 200 кт). Подрыв производится контактным взрывателем. Радиус зоны разрушения 3 км.

Стратегическая неядерная крылатая ракета BGM-109C снаряжена моноблочной (полубронебойной) БЧ, a BGM-109D - кассетной, которая включает до 166 малокалиберных бомб BLU-97B комбинированного действия (масса каждой 1,5 кг) в 24 связках. Тактическая крылатая ракета BGM-109B оснащена фугасной БЧ В-61 (масса 454 кг) или WDU-25B, разработанной для управляемых снарядов «Буллпап».

Маршевый двигатель ракеты Tomahawk представлен малогабаритным турбореактивным двухвальным двухкаскадным двигателем F-107 с низкой степенью двухконтурности и смешением потоков обоих контуров в сопле. Каскад низкого давления состоит из двухступенчатого вентилятора и двухступенчатого нерегулируемого компрессора, приводимых в движение двухкаскадной турбиной. Вентилятор, компрессор и турбина низкого давления находятся на одном валу, где также установлен компрессор среднего давления. Каскад высокого давления состоит из одного нерегулируемого центробежного компрессора с приводом от турбины. Двигатель работает следующим образом. Воздушный поток из воздухозаборника поступает в двухступенчатый нерегулируемый компрессор низкого давления. Часть воздуха оттуда направляется во внешний контур, а остальной - сначала в компрессор среднего давления, а затем высокого давления и камеру сгорания. Топливо подается в двигатель с помощью вытеснительной системы.

Запуск двигателя обеспечивается системой зажигания, оснащенной двумя запальными свечами с емкостным зарядом. Свечи расположены в передней зоне кольцевой камеры сгорания. Для надежного запуска охлажденного двигателя к ним подается кислород. Система зажигания действует непрерывно во время полета КР. Если двигатель заглохнет, то производится повторный запуск. ТРДД F-107 работает на топливе RJ-4, его длина 0,94 м, диаметр 0,305 м, масса 64 кг, тяга 272 кгс.

Стартовый РДТТ (длина 0,8 м, масса 297 кг) развивает тягу 3200 кгс, продолжительность его работы 6-7 с. Он имеет систему отклонения вектора тяги (максимальный угол отклонения около 10°) в виде четырех газовых рулей, находящихся на срезе сопла.

Для хранения и запуска ракет Tomahawk на подводных лодках используются штатные торпедные аппараты (ТА) или специальные установки вертикального пуска (УВП) Mk45, а на надводных кораблях - установки контейнерного типа Mk143 или УВП Mk41.

Для хранения лодочного варианта ракеты применяется стальная капсула (масса 454 кг), заполненная азотом под небольшим давлением. Это позволяет сохранять ракету в готовности к применению в течение 30 месяцев. Капсула с ракетой загружается в ТА или УВП как обычная торпеда.

Американские ПЛА имеют по четыре носовых гидравлических ТА, размещенных побортно (по два) под углом 10-12° к диаметральной плоскости корабля и обеспечивающих стрельбу с больших глубин, что значительно снижает демаскирующие факторы. Трубы ТА изготовлены из трех секций: носовой, центральной и кормовой. Загрузка и правильное расположение капсулы с КР в трубах ТА осуществляются с помощью направляющих планок и поддерживающих роликов. Механизм стрельбы связан с приводами открывания и закрывания крышек аппарата. Задняя крышка оборудована водомерно-смотровым окном, позволяющим следить за заполнением (осушением) ТА, манометром, а также кабельным вводом, соединяющим приборы управления КР с пультом управления стрельбой.

Гидравлическая система выстреливания крылатых ракет имеет импульсный воздушный цилиндр высокого давления, гидроусилитель и нагреватель водяной системы. На каждую группу из двух труб ТА одного борта установлен гидроцилиндр. Гидравлическая система действует следующим образом. При подаче воздуха высокого давления из корабельной магистрали в воздушный цилиндр одновременно с перемещением его поршня перемещается сидящий на одном штоке с ним поршень гидроцилиндра. Последний работает на свою группу ТА и подает воду в них через нагнетательную цистерну, соединяющуюся с каждым аппаратом посредством щелевых прорезей. При движении поршня вода из нагнетательной цистерны под давлением поступает сначала в кормовую часть трубы ТА, а затем через отверстия в капсулу, создавая избыточное давление, необходимое для выброса ракеты из ТА.

Рычаги привода открывания передних крышек ТА сблокированы таким образом, что одновременно может быть открыта только одна крышка в группе, а следовательно, один аппарат будет соединен с нагнетательной цистерной.

УВП Mk45, установленные на ПЛА типа «Лос-Анджелес», включают 12 пусковых шахт, расположенных вне прочного корпуса лодки в носовой цистерне главного балласта. Каждая шахта имеет герметичный стальной стакан, крышку, днище, обтюратор и систему выброса ракеты. Последняя размещена в нижней части шахты и включает газогенератор с пиропатроном. Пиропатрон воспламеняется детонатором, сигнал на который поступает от системы управления стрельбой. Кроме вышеперечисленных узлов и механизмов, шахта оснащена датчиками, фиксирующими выход ракеты, оптическим указателем уровня морской воды и соединительными кабелями. Конструктивное исполнение пусковой шахты УВП Mk45 не требует значительных работ по ее восстановлению после пуска ракеты для повторного применения.

На надводных кораблях ВМС США с целью хранения и пуска крылатых ракет Tomahawk вначале монтировались контейнерные ПУ Mk143, а в последнее время на кораблях типов «Тикондерога», «Орли Бёрк» и «Спрюенс» устанавливаются УВП Mk41. Первые, рассчитанные на четыре КР, находятся на верхней палубе и имеют бронированную защиту. Вторые более совершенны, они все шире используются не только на американских надводных кораблях, но и на эскадренных миноносцах УРО ВМС Канады и Японии. УВП Mk41 позволяет вести стрельбу различными видами ракет: крылатыми, зенитными и противолодочными. Она может включать до восьми модулей по восемь ячеек с пусковыми контейнерами: Mk14 mod. 0 и 1 для ракет Tomahawk или Mk13 и Mk15 для ЗУР и ПЛУР; систему запуска ракет и другое оборудование.

Контейнеры Mk14 (длина 6,7 м, размер основания 0,635X0,635 м) выполнены из гофрированной стали. Они имеют верхнюю и нижнюю мембранные крышки, систему клапанов орошения в верхней части для подачи воды к боеголовке при необходимости ее охлаждения, штекерные разъемы для подачи электроэнергии, электрические кабели, котировочный механизм, стабилизирующие и крепежные устройства. Верхняя мембранная крышка изготовлена из пропитанного каучуком стекловолокна и обеспечивает защиту ракет от ударной волны, возникающей при пуске соседней ракеты. Нижняя мембранная крышка выполнена в виде четырех лепестков, раскрывающихся создающимся в контейнере давлением при включении двигателя ракеты. Абляционное покрытие внутренней поверхности контейнера обеспечивает проведение до восьми пусков без замены контейнера. Контейнер выдерживает внутреннее давление до 274,5 кПа.

Система запуска ракет включает аппаратуру управления последовательностью пуска, механизм открытия и закрытия бронированных крышек УВП, блок энергопитания.

В нижней части УВП находится камера для истекающих газов, которые по газоотводному каналу выбрасываются наружу над палубой корабля. Камера и газоотводный канал имеют абляционное покрытие, выполненное из плиток фенольного волокна, армированных хлоропреновым каучуком. Для защиты от ударной волны служат бронированные крышки в верхней части УВП.

На надводных кораблях УВН Mk41 устанавливаются под верхней палубой. Общее количество модулей в них составляет 8, 12 или 16, но суммарное число ракет (боекомплект) - соответственно 61, 90 или 122 (а не 64, 96 или 128), так как объем трех или шести ячеек контейнеров используется для размещения погрузочного устройства, обеспечивающего перезарядку ракет в море.

Управление стрельбой, контроль за состоянием крылатых ракет в ТА и УВП, их проверка, координация запуска и учет расхода ракет осуществляются с помощью системы управления стрельбой (СУС). Ее компоненты на ПЛА размещаются в центральном посту и торпедном отсеке. В центральном посту лодки находятся пульт управления, ЭВМ и блок преобразования данных. Отображение информации и вывод контрольных данных производятся на индикаторной панели пульта управления.

На надводных кораблях СУС хранится в контейнере, установленном в помещении корабельного поста управления оружием. В системе используется математическое обеспечение и интерфейсы для ЭВМ, позволяющие выдавать целеуказание и координировать стрельбу крылатых ракет Tomahawk по наземным объектам с одного корабля другим кораблям соединения или группы.

Функционирование ракетного комплекса происходит следующим образом. С получением приказа на применение ракетного оружия командир объявляет тревогу и переводит корабль в повышенную техническую готовность. Начинается предстартовая подготовка ракетного комплекса, на что затрачивается около 20 мин.

На ПЛА при стрельбе из ТА морская вода подается в трубу аппарата и через отверстия поступает в капсулу с крылатой ракетой. В этот момент в ракете начинает действовать устройство, создающее внутри ее корпуса избыточное давление, примерно равное внешнему, что предохраняет корпус ракеты от деформации. Лодка выходит на глубину пуска (30-60 м) и снижает скорость хода до нескольких узлов. В систему управления и наведения крылатой ракеты вводятся необходимые для стрельбы данные. Затем открывается крышка ТА, срабатывает гидравлическая система выброса, и ракета выталкивается из капсулы. Последняя эжектируется из трубы ТА через некоторое время после выхода ракеты. Ракета связана с контейнером фалом длиной 12 м, при разрыве которого (через 5 с прохождения подводного участка траектории) происходит снятие ступени предохранения и включение стартового РДТТ. По мере прохождения толщи воды давление внутри корпуса ракеты снижается до нормального (атмосферного), и она выходит из-под воды на поверхность под углом 50°.

При стрельбе из УВП Mk45 открывается крышка шахты, включается система выброса ракеты, и избыточное давление, создаваемое газогенератором, выталкивает ракету из шахты. При выходе она разрушает мембрану капсулы, сдерживавшей давление морской воды, вертикально выходит на поверхность и, осуществив разворот, переходит на запрограммированную траекторию полета.

Через 4-6 с после выхода крылатой ракеты из-под воды или с окончанием работы стартового РДТТ пиротехническими зарядами сбрасывается хвостовой термообтекатель и раскрывается стабилизатор ракеты. В течение этого времени ракета выходит на высоту 300-400 м. Затем на нисходящей ветви стартового участка длиной около 4 км раскрываются консоли крыла, выдвигается воздухозаборник, отстреливается за счет пироболтов стартовый РДТТ, включается маршевый двигатель, и ракета переходит на заданную траекторию полета (через 60 с после старта). Высота полета ракеты снижается до 15-60 м, а скорость - до 885 км/ч. Управление ракетой при ее полете над морем осуществляется инерциальной подсистемой управления, которая обеспечивает вывод крылатой ракеты в первый район коррекции (как правило, он отстоит от берега на несколько километров). Размеры этого района зависят от точности определения места стартовой платформы и ошибки инерциальной подсистемы управления, накапливаемой за время полета ракеты над водной поверхностью.

Для успешного применения крылатых ракет Tomahawk по наземным объектам считается желательным, чтобы район пуска находился в пределах 700 км от береговой черты, а район первой коррекции имел ширину примерно 48 км. Ширина последующих районов коррекции может быть уменьшена до 9 км, а вблизи цели - до 2 км.

При подлете к первому участку коррекции включается и начинает работать подсистема TERCOM. Она определяет рельеф местности и сравнивает его с эталонными картами. Как правило, данные измерений накладываются на карты трех близлежащих районов. Для выдачи команды от бортовой ЭВМ на коррекцию курса КР необходимо совпадение двух из трех определений подсистемы с эталонными картами (в противном случае ракета сбивается с заданного курса). Затем ракета с помощью инерциальной подсистемы управления продолжает полет и выходит в район второй и последующих коррекций. Ракета Tomahawk летит в режиме огибания рельефа местности над земной поверхностью на высоте 30-60 м (если местность относительно ровная) или 150 м (холмистая). В бортовой ЭВМ предусмотрено выполнение программы полета с обходом районов дислокации стационарных средств ПВО и ПРО. После выхода крылатых ракет BGM-109C и D в район цели наведение на конечном участке траектории полета осуществляется подсистемой DSMAC.

Высокая точность стрельбы и значительная мощность ядерной боеголовки стратегической крылатой ракеты Tomahawk (BGM-109A) позволяют с высокой эффективностью поражать сильно защищенные малоразмерные цели. Так, по оценке американских специалистов, проанализировавших возможности КР и BP подводных лодок, вероятность уничтожения защищенного объекта, выдерживающего избыточное давление 70 кг/см2, одной крылатой ракеты Tomahawk составляет 85проц., а БР «Посейдон» - 10 проц.

Профиль полета тактической ракеты Tomahawk (противокорабельный вариант) в отличие от стратегической имеет свои особенности, связанные со стрельбой по морским целям. В конце стартового участка траектории полета ракета стабилизируется на высоте 5-10 м над поверхностью воды, затем начинается маршевый участок полета. Управление и наведение ракеты на этом участке производятся инерциальной подсистемой по заданной программе с использованием высотомера. При подлете к цели ракета увеличивает высоту до 100 м и включает активную радиолокационную ГСН. Далее она осуществляет поиск цели и летит способом «змейка». Обнаружив цель, ракета запрашивает ее принадлежность, выполняет разворот с креном для выхода на требуемый курс и запрограммированное снижение. Затем она осуществляет повторное обнаружение и захват цели, снижается до высоты 10-15 м, а при подлете к цели - до 5 м. Непосредственно перед целью ракета выполняет горку с последующим пикированием. Подрыв боевой части обеспечивается контактным взрывателем замедленного действия или радиовзрывателем по команде ГСН.

Наряду с оснащением кораблей ракетным оружием Tomahawk США проводят широкомасштабную программу развития и совершенствования крылатых ракет морского базирования, которая предусматривает:
—увеличение дальности стрельбы до 3-4 тыс. км за счет разработки более эффективных двигателей и топлив, снижения массо-габаритных характеристик;
—улучшение точности наведения на цель до нескольких метров за счет оснащения КР приемной аппаратурой СНС 1IABCTAP и лазерным локатором;
—некоторое увеличение глубин пуска КР с ПЛА при использовании более мощного стартового РДТТ;
—снижение воздействия средств ПВО и ПРО при боевом применении крылатых ракет.