Размещено на http://www.allbest.ru/

Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова

Кафедра истории

на тему:

Противоракетный комплекс THAAD

Санкт - Петербург 2016

Краткое описание

противоракетный радиолокационный пусковой

Американский мобильный противоракетный комплекс (ПРК) дальнего перехвата THAAD (Theater High Altitude Area Defense) предназначен для поражения оперативно-тактических ракет (ОТР, дальность стрельбы до 1000 км) и баллистических ракет средней дальности (БРСД, до 3500 км) на высотах 40 -150 км и дальностях до 200 км.

НИОКР по его созданию ведутся с 1992 года фирмой " Lockheed Martin Missiles and Space" с группой промышленных предприятий, среди которых фирма Raytheon ответственна за разработку многофункциональной РЛС. Они имеют один из наивысших приоритетов в рамках программы ПРО на ТВД и находятся на этапе подтверждения технической осуществимости выбранной концепции.

В начале 1995 года на полигоне ПРО Уайт-Сэндз (штат Нью-Мексико) были развернуты опытные образцы пусковой установки, многофункциональной радиолокационной станции GBR-T и командного пункта (КП) этого комплекса, а также начаты летные испытания экспериментальных образцов его противоракеты (ПР).

С 2000 года программа находится в стадии подготовки к серийному производству engineering and manufacturing development (EMD). В мае 2004 года началось производство 16 противоракет для летных испытаний на новом заводе компании Локхид Мартин в Пайк Каунти, Алабама (Pike County, Alabama). Предварительные комплексные испытания системы начнутся в начале 2005 года и продолжатся до 2009 года. Планируется, что система в 2007 году будет запущена в малосерийное производство и начнется первая фаза ее развертывания (initial operating capability IOC).

Противоракета

Головная часть противоракеты выполнена в виде отделяемой самонаводящейся ступени перехвата кинетического действия, предназначенной для поражения баллистических целей путем прямого попадания. В носовой ее части установлен сбрасываемый на конечном участке полета ПР двухстворчатый аэродинамический обтекатель.

В состав ступени перехвата входят: многоспектральная инфракрасная головка самонаведения (ГСН), работающая в среднем (3,3 -3,8 мкм) и дальнем (7 - 10 мкм) участках ИК диапазона, командно-инерциальная система управления, вычислитель, источник электропитания, а также двигательная установка (ДУ) маневрирования и пространственной ориентации.

Головка самонаведения HP имеет ИК прозрачное сапфировое неохлаждаемое окно. Ее несканирующий матричный фотоприемник, располагающийся в двухосевом карданном подвесе, представляет собой фокальную решетку, выполненную на основе чувствительных элементов из антимонида индия, с угловым разрешением не более 200 мкрад (до 1997 года в ГСП экспериментальных образцов ПР чувствительные элементы были изготовлены из силицида платины). Так как головная часть противоракеты имеет форму конуса, у фотоприемника предусмотрено угловое смещение линии визирования относительно продольной оси ПР. Его трехзеркальная оптическая система помещена в сосуд Дьюара.

В конструкции ступени перехвата экспериментального образца противоракеты предусматривается использовать различные типы двигательных установок. В частности, на этапе демонстрации и подтверждения технической осуществимости проекта создания ПР планируется в хвостовой части ее ступени перехвата размещать систему маневрирования и пространственной ориентации типа DACS (Divert Attitute Control System), оснащенную жидкостным двигателем (разработана фирмой "Рокетдайн"). Эта ДУ должна включаться на конечном участке траектории полета ПР в интересах обеспечения ее прямого попадания в баллистическую цель.

В жидкостной двигательной установке DACS для создания поперечной тяги применяются четыре крестообразно расположенных микродвигателя многократного включения, размещенные в плоскости, проходящей через ее центр массы, и имеющие четыре управляющих сопла. Они приводятся в действие с помощью клапанного устройства соленоидного типа. Микродвигатели работают на двухкомпонентном топливе (четырехокись азота и монометилгидразин), подаваемом вытеснительным способом. Ряд их элементов, подверженных наиболее сильному воздействию горячих газов, изготавливается из углеродных композиционных материалов с ниобиевым покрытием. Каждый микродвигатель имеет массу 1 кг и удельный импульс тяги 315 - 325 с. Применение в его конструкции углеродных композиционных материалов с ниобиевым покрытием позволило без использования принудительного охлаждения довести температуру в камере сгорания до 2760° С. Сопло массой 60 кг обеспечивает импульс тяги 70 кгс.с, причем максимальное ее значение может быть достигнуто не более чем за 5 мс.

Основу клапанного устройства составляют клапаны подачи топлива к камерам сгорания микродвигателей для обеспечения режима маневрирования ступени перехвата, а также его впрыскивания в сопла для ее пространственной ориентации. Клапаны обоих типов собираются на основе соленоида. Его функционирование осуществляется с помощью силового привода, способного вырабатывать ток максимальным значением 1,5 А. В мае 1994 года в лаборатории Санта-Сюзанна (штат Калифорния) специалисты фирмы "Рокетдайп" успешно провели стендовые огневые испытания прототипа жидкостной ДУ DACS. По мнению разработчиков проекта, это позволило осуществить в установленные сроки сборку и поставку в общей сложности 20 экспериментальных образцов ступени перехвата этой ПР на полигон Уайт-Сэндз, где должны были пройти ее испытания.

Судя по сообщениям американской печати, впоследствии такую ДУ предусматривается заменить. Так, на этапе полномасштабной разработки ПР командование противоракетной обороны и космоса министерства армии США планирует оснастить ступень перехвата малогабаритной двигательной установкой типа DACS фирмы "Аэроджет", работающей на желеобразном ракетном топливе. В ней сочетаются преимущества ЖРД (высокий удельный импульс, возможность точного регулирования тяги и многократного включения) с достоинствами РДТТ (безопасность и удобство эксплуатации). Поиск состава желеобразного топлива осуществляется путем введения различных добавок на полимерной основе в рецептуры компонентов существующих жидких ракетных топлив до получения желеобразной консистенции. Создание топлива с большей плотностью, по мнению западных специалистов, позволит значительно уменьшить размеры топливных баков и всей ступени перехвата в целом. Для повышения удельного импульса тяги двигателя проводится исследование целесообразности использования в таком топливе металлических присадок.

В более отдаленной перспективе указанную ДУ также предполагается заменить твердотопливной двигательной установкой.

Таким образом, существующий вариант экспериментального образца ступени перехвата ПР THAAD с жидкостной ДУ рассматривается разработчиками как промежуточный. Его намечается применять в основном для отработки конструкции противоракеты и алгоритмов ее наведения на баллистическую цель. Управление полетом ПР на среднем участке траектории осуществляется с помощью изменения вектора тяги отклоняемого сопла РДТТ. Этот двигатель обеспечивает ее разгон до скорости около 3 км/с. Хвостовая юбка представляет собой гибкий саморегулируемый и адаптируемый к условиям полета ПР стабилизатор. Он собран из 16 подвижных аэродинамических плоскостей - сегментов, опирающихся на специальные газовые мешки сферической формы. Такое конструктивное исполнение юбки позволяет значительно усиливать стабилизирующий эффект при воздействии на противоракету боковых аэродинамических сил.

Пусковая установка

На пусковой установке размещаются десять ПР в транспортно-пусковых контейнерах. Они смонтированы в едином модуле на шасси 10-т тягача М1075 (колесная формула 10 х 10). Тягач М1075 разработан на базе тяжелого грузового автомобиля повышенной проходимости с системой загрузки (Heavy Expanded Mobility Tactical Truck with Load Handling System (HEMTT-LHS)) фирмы Oshkosh Truck Corporation. Общая масса ПУ 40 т, длина 12 м и высота 3,25 м. Для ее перезаряжания требуется 30 мин. Пусковые установки комплекса THAAD авиатранспортабельны и могут быть перебазированы на тяжелых грузовых самолетах C-141. Перезаряжание пусковой установки занимает 30 минут. Транспортно-пусковой контейнер противоракеты весит 370 кг, его длина - 6,6 м, ширина - 0,46 м.

Многофункциональная радиолокационная станция

Многофункциональная радиолокационная станция GBR-T или GBR фирмы "Рэйтеон" (рабочая частота около 10 ГГц) имеет дальность действия до 1000 км. Она создана в транспортабельном варианте. В состав РЛС входят ПУ с тремя рабочими местами операторов на шасси автомобиля М998, аппаратный фургон с оборудованием управления фазированной антенной решеткой (ФАР) и обработки сигналов, антенна на автомобильной платформе, полуприцеп для жидкостного охлаждения ФАР и мобильный источник энергоснабжения. Связь пункта управления станции с аппаратным фургоном и командным пунктом (КП) противоракетного комплекса THAAD обеспечивается по волоконно-оптическому кабелю. При этом расстояние между РЛС и КП может достигать 14 км.

Площадь апертуры ФАР около 9 м2. Ее управление по углу места в диапазоне 10 - 60° осуществляется электромеханическим способом. При боевой работе угол места фиксируется в оптимальном для конкретного случая стрельбы положении. Нижний предел электронного сканирования диаграммы направленности ФАР составляет 4° выше линии горизонта.

Автономный источник энергоснабжения создан на базе трехфазного электроагрегата мощностью более 1 МВт. В качестве его вариантов рассматривались дизельный или газотурбинный двигатель и электрогенератор. Двигатели обоих типов рассчитаны на длительную непрерывную работу на высотах над уровнем моря до 2,4 км с обеспечением мощности на валу 0,9 - 1,5 МВт при температуре 25° С. Для трехфазного электрогенератора выходная мощность ограничивалась значением 0,3 МВт при вырабатываемом напряжении 2,4-4,16кВ.

По условиям контракта были изготовлены три образца РЛС GBR-T: один экспериментальный (использовался для обеспечения первых четырех пусков ПР THAAD на полигоне Уайт-Сэндз в целях отработки завершающей стадии этапа демонстрации и подтверждения технической осуществимости проекта) и два опытно-боевых, получивших обозначение UOES (User Operational Evaluation System) и предназначенных для ввода в состав ПРК в испытательно-боевом исполнении. Этот комплекс в случае необходимости можно будет перебрасывать и развертывать в районах реальных боевых действий. Элементы РЛС GBR авиатранспортабельны и могут быть передислоцированы транспортным самолетом С-141.

Командный пункт комплекса

Командный пункт комплекса с этой РЛС представляет собой систему боевого управления ПРК THAAD. Одновременно он является тактическим центром управления боевыми действиями сил и средств ПРО на ТВД и решает задачи боевого управления в звене "дивизион - батарея". Наряду с наведением противоракет на баллистические цели он может также выдавать необходимую информацию о наличии целей для комплексов ближнего перехвата типов "Пэтриот", ПАК-З, MEADS или многофункциональной системы оружия "Иджис".

В командный пункт батареи (наименьшая автономная единица ПРК, состоящая из КП, РЛС GBR-T и трех - девяти ПУ) входят две пары кабин боевого управления и управления пуском ракет (КБУ и КУПР). Помимо этого, в каждой батарее разворачивается одна КУПР для обеспечения взаимодействия между ее ПУ и КП. Еще две кабины обоих типов могут быть включены в состав батареи для осуществления приема и предварительной обработки информации, поступающей от другой РЛС GBR-T (например, из соседней батареи или дивизиона).

Комплекты оборудования кабин боевого управления и управления пуском ракет, разработанные фирмой "Литтон дейта системз", размещаются на шасси 1,25-т автомобиля высокой проходимости. В каждой из них предусмотрены соответственно одно и два автоматизированных рабочих места оператора, а также необходимые средства связи. В КБУ имеются три (в КУПР - один) высокопроизводительных спецвычислителя HP-735 фирмы "Хьюлет-Паккард". Они представляют собой 32-разрядную ЭВМ, работающую с тактовой частотой 125 МГц. Для обеспечения задач целераспределсния КП использует данные внешнего целеуказания от различных информационно-разведывательных средств космического (ИСЗ "Бриллиант Айз", "Имеюс"), воздушного (AWACS, "Хокай", JSTARS), морского (АСУ СЕС) и наземного (РЛС дальнего обнаружения "Бимьюс" и другие) базирования.

При этом он позволяет наводить до двух противоракет на каждую выбранную баллистическую цель по принципу "выстрелил - проконтролировал - выстрелил", а также с учетом данных космической радионавигационной системы NAVSTAR передавать необходимую информацию о воздушно-целевой обстановке на пункты управления комплексами ближнего перехвата, в частности ЗРК "Пэтриот". Кроме того, эта информация при помощи аппаратуры связи и распределения данных JTIDS, помехозащищенных УКВ-радиостанций типа SINCGARS и автоматизированной системы мобильной коммутированной связи армейского корпуса MSE (Mobile Sub-scriber Equipment) через узлы сопряжения с волоконно-оптической сетью распределения может поступать другим потребителям, r том числе на КП взаимодействующих сил тактической авиации ВВС США. Ее также предполагается использовать в интересах выдачи предварительного целеуказания силам и средствам ПРО/ПВО союзников.

Летные испытания

Первоначально намечалось осуществить серию летных испытаний ПР THAAD - 20 пусков ее экспериментальных образцов. Однако с учетом необходимости внесения изменений (для обеспечения стойкости к поражающему действию ядерного взрыва) в конструкцию основных элементов комплекса, на реализацию которых было затрачено более 80 млн долларов, это количество в интересах экономии финансовых средств было сокращено до 14 (оставшиеся шесть ПР планируется использовать в качестве резервных).

По состоянию на 1 апреля 1998 года выполнено семь пусков ПР THAAD, из них в 1995-м - четыре (21 апреля, 1 августа, 13 октября и 13 декабря), в 1996-м - два (22 марта и 15 июля) и в 1997-м - один (6 марта). Целью первого летного испытания являлась проверка летно-технических характеристик противоракеты, а также оценка точности ее вывода в заданную точку пространства. Через 1 мин после пуска ПР прошла расчетную точку на высоте 115 км, после чего была ликвидирована по команде с земли.

Второе летное испытание по сценарию было аналогично предыдущему. Во время полета ПР совершила специальный маневр, получивший обозначение TEMS (THAAD Energy Management Steering). Он заключается в том, что первоначально противоракета движется по траектории, близкой к горизонтальной, а затем переводится в режим вертикального полета с выводом в зону захвата цели головкой самонаведения. Однако из-за неисправности (короткое замыкание) в бортовой системе управления не произошло раскрытие хвостовой юбки, в результате чего скорость ПР на среднем участке траектории превысила заданную. Для предотвращения выхода противоракеты за пределы района испытаний в конце первой минуты полета она была ликвидирована.

Согласно первоначальным планам в ходе третьего испытания ПР предусматривалось осуществить реальный перехват ракеты-мишени. Однако из-за выявленной в предыдущем эксперименте неисправности специалисты опасались возможного выхода ее за пределы полигона, и вследствие этого перехват был исключен из плана эксперимента. После пуска противоракеты произошло штатное раскрытие аэродинамических плоскостей хвостовой юбки и в соответствии с программой полета она лишь выполнила запланированный ма невр TEMS. Ее ИК ГСН нормально отработала алгоритм наведения на условную цель, после чего в заданной точке пространства ПР самоликвидировалась.

Таким образом, главная задача третьего испытания (оценка функционирования ИК ГСН) была успешно выполнена. Полученные в ходе его результаты послужили основой для дальнейшего совершенствования программного обеспечения бортового вычислителя ПР. Кроме того, во время испытания впервые использовались элементы штатных автоматизированного командного пункта и многофункциональной РЛС GBR-T комплекса. При этом последняя применялась только для поиска и обнаружения мишени. Сопровождение ПР и цели осуществлялось специализированной РЛС полигона Уайт-Сэндз.

Целью последующих экспериментов являлась демонстрация перехвата реальной баллистической ракеты, в качестве которой использовались двухступенчатые мишени "Шторм" (первой ступенью служит модернизированный двигатель ОТР "Сержант", а второй - третья ступень МБР "Минитмэн-1 ") и "Гера" (на базе второй и третьей ступеней МБР "Минитмэн-2"). Первая из них использовалась в четвертом и пятом пусках, а вторая - в шестом и седьмом. По сообщениям западной печати, их результаты были признаны неудачными, так как ПР ни разу не поразила цель.

В ходе четвертого испытания пуск ПР производился через 5 мин после старта мишени. Противоракета успешно выполнила все необходимые маневры. Ее ГСН своевременно захватила и устойчиво сопровождала цель, которая, однако, не была поражена. Последующий анализ телеметрической информации, поступившей с борта ПР, показал, что перед пуском была допущена ошибка при закладке в инерциальную систему наведения исходных данных целеуказания. Вследствие этого на противоракету с земли был выдан ряд незапланированных команд коррекции траектории. В результате отделение ступени перехвата произошло не в расчетной точке и в двигателе ее системы маневрирования не хватило топлива для завершения заключительного маневра.

Управление полетом ПР, как и в предыдущем эксперименте, осуществлялось с помощью специализированной полигонной РЛС (станция GBR-T использовалась в качестве дублирующей).

К обеспечению пятого пуска ПР привлекалась специально сформированная в сухопутных войсках США батарея ПРК THAAD 1-го дивизиона 6-й артиллерийской бригады. Основными ее задачами являлись подготовка боевого расчета (в количестве 81 человека) испытательно-боевого комплекса THAAD, проведение его всесторонних испытаний и определение необходимых доработок в интересах создания штатного ПРК.

Отличие данного эксперимента от остальных заключалось в том, что пуск ПР впервые осуществлялся со штатной ПУ. На начальном и среднем участках траектории полет противоракеты происходил без отклонений. Однако после отделения ступень перехвата из-за отказа электронной аппаратуры ГСН продолжала движение по баллистической траектории. В связи с этим был выполнен ее аварийный подрыв по команде службы обеспечения безопасности полигона.

Основная цель шестого испытания ПР THAAD (уничтожение мишени) не была достигнута. Ее ступень перехвата пролетела в нескольких метрах от цели, после чего самоликвидировалась. Как отмечают западные специалисты, причиной неудачи также стал отказ электронной аппаратуры ГСН. Радиолокационная станция и пусковая установка функционировали нормально.

В ходе седьмого испытательного пуска противоракеты цель в очередной раз не была поражена вследствие неисправности в системе управления ПР, которая не воспринимала команды коррекции траектории. РЛС и пусковая установка работали штатно.

Таким образом, в ходе четырех летных испытаний ПР THAAD перехват мишени ни разу не удалось осуществить. Несмотря на это, конгресс США поднял вопрос о необходимости продолжить работы по данному проекту в связи с его важностью для реализации программы ПРО на ТВД в целом.

Всего в 1998 - 1999 годах были проведены еще семь пусков экспериментальных образцов противоракеты, два из которых завершились прямым попаданием противоракеты в цели 10 июня и 2 августа 1999 года.

Полномасштабную разработку ПРК предполагается начать в 1999 году, а принять его на вооружение сухопутных войск США - в 2006-м. С 2005 года начинается предсерийное производство комплекса с достижением к 2007 году темпа производства 40 противоракет в год.

Одновременно изучается возможность использования ПР THAAD в корабельном ПРК дальнего перехвата. Для этого, по оценке специалистов корпорации "Локхид - Мартин", необходимо:

· приспособить ПР к стрельбе из установок вертикального пуска Mk41 и осуществить ее интеграцию с корабельной многофункциональной системой оружия "Иджис";

· дооснастить ПР стартовым ускорителем Mk72 корабельной ЗУР "Стандарт-2" мод.4;

· установить между ступенью перехвата и маршевым двигателем доразгонный модуль с РДТТ осевой тяги;

· заменить в ступени перехвата существующий жидкостной двигатель системы маневрирования и пространственной ориентации твердотопливным.

Кроме того, рассматривается также вариант оснащения ПР перспективной ступенью перехвата типа KKV, разрабатываемой корпорацией "Локхид - Мартин" для противоракет, используемых в ПРК воздушного базирования на основе БЛА "Глобал Хок".

Таким образом, по оценке американских экспертов, в XXI веке противоракета THAAD в составе одноименного ПРК станет одним из основных средств борьбы с баллистическими целями перспективной системы ПРО на ТВД.

Вооруженные силы США планируют закупить от 80 до 88 пусковых установок, 18 многофункциональных РЛС и 1422 противоракеты. Ими планируются оснастить два батальона, каждый из которых будет насчитывать по 4 противоракетных батареи.

Размещено на Allbest.ru