Ракета «воздух—воздух»

МиГ-29 запускает ракету Р-27

F-14 эскадрильи ВМС США VF-103 Jolly Rogers запускает ракету AIM-54 Phoenix.

Ракета «воздух-воздух» (В-В) — управляемая авиационная ракета, предназначенная для поражения летательных аппаратов. В англоязычной литературе обозначается как AAM, сокращение от англ. air-to-air missile. Первые управляемые ракеты данного класса появились в конце Второй мировой войны в Германии. С помощью ракеты «воздух-воздух» первая победа была одержана 24 сентября 1958 года. Ракеты «воздух-воздух» классифицируются по дальности и типу головки самонаведения.

Историческая справка

Первая ракета «воздух-воздух» Ruhrstahl X-4 с управлением по проводам.

Первые опыты по наведению авиационной ракеты на самолёт были предприняты в Германии во время Второй мировой войны. Во время налётов союзников Люфтваффе столкнулось с недостаточной эффективностью поражения тяжёлых бомбардировщиков применяемым пушечным авиационным вооружением, в результате чего стали разрабатывать очередное «чудо-оружие», способное уничтожить бомбардировщик с безопасного для лётчика-истребителя расстояния. Усилия немецких конструкторов привели к созданию опытных образцов ракет «воздух-воздух», таких как Ruhrstahl X-4.

Послевоенные исследования привели к созданию ракеты «воздух-воздух» Fairey Fireflash, принятой на вооружение ВВС Великобритании в 1955 году. Однако её использование оказалось малоэффективным. ВВС и ВМС США приняли на вооружение ракеты «воздух-воздух» в 1956 году. Первой ракетой ВВС США стала AIM-4 Falcon; ВМС США получили сразу две ракеты, современные модификации которых используются до сих пор, AIM-7 Sparrow и AIM-9 Sidewinder. Первую ракету «воздух-воздух» РС-1У (К-5) ВВС СССР приняли на вооружение в 1957 году. 24 сентября 1958 года истребитель ВВС Тайваня F-86 атаковал МиГ-15 ВВС Китая ракетой AIM-9B Sidewinder и сбил его. Это победа считается первой, одержанной с помощью ракеты «воздух-воздух». В 60х годах возобладало мнение, что будущий воздушный бой сведётся лишь к обмену ракетными ударами между самолётами противоборствующих сторон на дальности превышающей видимость цели, поэтому созданные в начале 60х истребители, такие как F-4, получили на вооружение только ракеты. Однако высокие потери новейших самолётов от пушечного вооружения устаревших истребителей во время войны во Вьетнаме, заставили пересмотреть взгляды на воздушный бой и вернуть в состав вооружения истребителей пушку. Но ракета «воздух-воздух» так и осталась основным оружием воздушного боя.

Первые ракеты с инфракрасными ГСН могли захватить цель на автосопровождение только в задней полусфере, там где тепловое излучение двигетелей было наиболее сильным. Но уже в Фолклендской войне тихоходные британские «Харриеры» с помощью всеракурсных ракет с инфракрасной ГСН AIM-9L, полученных из США перед началом конфликта, одержали ряд побед над скоростными истребителями аргентинских ВВС. Современные ракеты «воздух-воздух» являются всеракурсными независимо от используемой ГСН.

Дальность действия

По дальности действия ракеты «воздух-воздух» разделяют на:

• малой дальности (англ. short-range AAM, SRAAM) — Предназначены для поражения ЛА в пределах визуального обнаружения цели; как правило, оснащены инфракрасными системами наведения.
• средней дальности (англ. medium-range AAM, MRAAM) — Ракеты с дальностью до 100 км; как правило, имеют радиолокационную ГСН.
• большой дальности (англ. long-range AAM, LRAAM) — Дальность действия более 100 км; оснащены комбинированной системой наведения, состоящей из инерциально-корректируемой и активной или полуактивной ГСН для наведения на конечном участке.

В англоязычной литературе ракеты малой дальности также обозначают как англ. dogfight AAM или англ. within visual range, WVRAAM. Ракеты средней и большой дальности как англ. beyond visual range, BVRAAM.

В качестве дальности действия ракеты обычно указывают дальность полёта ракеты в идеальных условиях, что в некоторой степении вводит в заблуждение. Эффективная дальность полёта ракеты зависит от многих факторов: высоты пуска и цели, скорости самолёта носителя и цели, ракурса пуска и относительного местоположения цели и самолёта-носителя. Например, российская ракета Р-77 имеет дальность действия 100 км, однако такая дальности достигается только при пуске по неманеврирующей, находящейся в передней полусфере цели на большой высоте. При пуске на низкой высоте эффективная дальность пуска ракеты может составить только 20-25 % от максимальной. Если цель активно маневрирует или ракета пущена в заднюю полусферу уходящей скоростной цели эффективная дальность пуска может уменьшится ещё больше.^[1] В англоязычной литературе эффективная дальность пуска, то есть дальность при которой цель не сможет уклонится от выпущенной по ней ракете, обозначается как no-escape zone.

Недостаточно подготовленные пилоты, как правило, пускают ракеты на максимальной дальности, естественно, с низким результатам. Во время Эфиопо-эритрейской войны пилоты с обеих сторон выпустили массу ракет Р-27 (AA-10 Alamo) с большой дистанции с нулевым результатом. Однако когда пилоты эфиопских истребителей Су-27 сближались с противником и атаковали эритрейские самолёты на малой дистанции с помощью ракет Р-73 (AA-11 Archer), они часто уничтожали цель.^[2]

Конструкция

Р-73

Как правило, ракеты «воздух-воздух» имеют вытянутый цилиндрический корпус для снижения площади поперечного сечения ракеты, что уменьшает силу сопротивления воздуха при полёте на высоких скоростях.

В передней части ракеты расположена радиолокационная или инфракрасная головка самонаведения (ГСН). За ней расположено бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО), которое управляет движением ракеты и наведением её на цель методом пропорциональной навигации. Сигналы управления ракетой формируются автопилотом на основании информации о движении цели от ГСН и инфомации от бортовых датчиков движения (датчики угловых скоростей и ускорений, линейных ускорений). Обычно за БРЭО в центре ракеты находится боевая часть, состоящая из заряда взрывчатого вещества (ВВ) и неконтактного взрывателя. Боевые части ракет бывают стержневыми и осколочно-фугасными. На ракетах используют радиолокационные (активные и пассивные), лазерные и инфракрасные неконтактные взрыватели.

В задней части ракеты «воздух-воздух» находится, как правило, одно- или двухрежимный твердотопливный ракетный двигатель. На некоторых ракетах дальнего действия нашли применение многорежимные жидкостные ракетные двигатели и ракетно-прямоточные двигатели, которые позволяют экономить топливо для заключительной высокоманёвренной фазы полёта. Некоторые современные ракеты для заключительной фазы полёта имеют второй твердтопливный ракетный двигатель. Например, разрабатываемая ракета MBDA Meteor для достижения высокой дальности полёта имеет двухдвигательную схему: для сближения с целью используется прямоточный реактивный двигатель, на заключительном этапе — ракетный. Современные ракеты «воздух-воздух» используют бездымные ракетные двигатели, так как дымные «хвосты» первых ракет позволяли экипажу атакуемого самолёта заметить издалека запуск ракеты и уклониться от неё.

На корпусе ракеты в зависимости от аэродинамической схемы могут располагаются крылья. В качестве органов управления используются аэродинамические (с электрическим или гидравлическим приводом) или газовые рули. Аэродимическими рулями могут быть собственно рули, поворотные крылья, элероны, роллероны или интерцепторы. Для повышения манёвренности ракет могут применять двигатели с отклоняемым вектором тяги. Источниками питания ракеты могут быть электрические или гидроаккумуляторы, газовые или пороховые аккумуляторы давления.

Система наведения

Управляемые ракеты пеленгуют радиолокационное или инфракрасное излучение цели и сближаются с ней до подрыва боевого заряда. Как правило, боевая часть подрывается неконтактным взрывателем на некотором расстоянии от цели. Цель поражается либо осколками оболочки боевого заряда, либо стержнями, которые способны перерубить летательный аппарат. Для случаев прямого попадания и для самоликвидации ракета имеет контактный взрыватель.

Несмотря на то, что ракета использует бортовую РЛС или инфракрасный датчик для пеленгации цели, для обнаружения цели обычно используется оборудование самолёта-истребителя, причём целеуказание может быть получено разными способами. Ракеты с ИК ГСН могут получить целеуказание (направление на цель) от бортовой РЛС истребителя, а ракеты с радиолокационной ГСН могут быть запущены по целям, обнаруженным визуально или с помощью оптико-электронных систем целеуказания. Однако им потребуется подсветка цели бортовой РЛС во время всего перехвата или начальной стадии, в зависимости от типа радиолокационной ГСН.

Радиокомандная (РК)

К-5М подвешенная под крыло МиГ-21. (Военно-исторический музей, Кецел, Венгрия)

Первые ракеты «воздух-воздух» оснащались радиокомандной системой наведения. Пилот должен был управлять пущенной ракетой с помощью джойстика, установленного в кабине. Управлющие импульсы передавались на ракету сначала по проводам, затем по радиоканалу. В хвостовой части ракеты с такой системой наведения обычно устанавливался трассер. Ракеты с ручным управлением обладали крайне низкой вероятностью поражения цели.

В дальнейшем систему автоматизировали. Теперь истребитель формировал узкий радиолуч, направленный строго на цель. Ракета запускалась внутрь луча, где удерживалась автопилотом на основании сигналов от расположенных в задней части ракеты датчиков. До тех пор, пока истребитель удерживал луч на цели, ракета двигалась по направлению к ней. Относительно простая технически система оказалась очень сложной в эксплуатации, так как пилоту было очень сложно удерживать луч на цели, одновременно пилотируя самолёт и наблюдая за воздушным пространством, чтобы самому не стать объектом атаки. К тому же истребителю не приходилось рассчитывать на прямолинейный, равномерный полёт цели во время наведения.

Радиокомандной системой наведения оснащены:

• Ruhrstahl X-4 — Германия (ручное, по проводам)
• Henschel Hs.298 — Германия (ручное, по радиоканалу)
• К-5 — СССР (автоматизирована)
• AA.20 — Франция (ручное, по радиоканалу)

Радиолокационная

КС-172, разрабатываемая российская ракета с АРЛС ГСН.

Радиолокационная система наведения, как правило, используется в ракетах средней и большой дальности, так как на таких дистанциях инфракрасное излучение цели слишком мало для уверенного сопровождения инфракрасной ГСН. Есть два типа радиолокационных головок самонаведения: активная и полуактивная.

Методы уклонения от ракет с радиолокационными ГСН включают активное маневрирование, отстрел дипольных отражателей и постановку помех системами РЭБ.

Активная радиолокационная (АРЛС)

Ракета с активной радиолокационной ГСН для слежения за целью имеет свою собственную РЛС с излучателем и приёмным устройством. Тем не менее, дальность действия РЛС ракеты зависит от размера антенны, которая ограничена диаметром корпуса ракеты, поэтому ракеты с АРЛС ГСН используют дополнительные методы для сближения с целью на дистанцию действия бортовой РЛС. К ним относятся инерциально-корректируемый метод наведения и полуактивный радиолокационный.

Активной радиолокационной ГСН оснащены:

• Р-27АЭ — СССР
• Р-33 — Россия
• Р-77 — Россия
• AIM-54 Phoenix — США
• AIM-120 AMRAAM — США
• MICA EM — Франция

Полуактивная радиолокационная (ПРЛС)

Ракеты с полуактивной радиолокационной ГСН не имеют своего собственного излучателя. ПРЛС ГСН принимает отражённый от цели сигнал РЛС самолёта-носителя ракеты, таким образом для наведения ракеты с ПРЛС ГСН атакующий самолёт должен облучать цель до окончания перехвата, что ограничивает его манёвр. Ракеты с ПРЛС ГСН более чуствительны к помехам, чем ракеты с активной РЛС, так как радиолокационный сигнал при полуактивном наведении должен преодолеть большее расстояние.

Полуактивной радиолокационной ГСН оснащены:

• Skyflash — Великобритания
• Aspide — Италия
• Р-27 — СССР
• AIM-7 Sparrow — США
• Super R 530 — Франция

Инфракрасная (ИК)

Инфракрасная головка самонаведения наводится на тепло, излучаемое целью. Ранние варианты ИК ГСН имели низкую чуствительность, поэтому могли наводится только на сопло работающего двигателя. Для использования такой ракеты атакующий самолёт должен был при её запуске находится точно позади цели. Это ограничивало манёвр самолёта-носителя и диапазон применения ракеты. Низкая чуствительность ГСН также ограничивала и дистанцию пуска, так как тепловое излучение цели сильно уменьшалось с увеличением расстояния.

Современные ракеты с ИК ГСН являются всеракурсными, так как чуствительность инфракрасного датчика позволяет улавливать тепло, возникающее в процессе трения обшивки самолёта о воздушный поток. Вместе с повышенной манёвренностью ракет малой дальности это позволяет самолёту наносить удар по воздушной цели из любого положения, а не только из задней полусферы. Однако вероятность поражения цели ракетой пущенной в заднюю полусферу выше.

Основным средством противодействия ракетам с ИК ГСН являются отстреливаемые тепловые ловушки, тепловое излучение которых сильнее, чем излучение цели, поэтому ракеты теряют цель, наводясь на более яркий источник излучения. Также нашли применение различные постановщики помех в инфракрасном диапазоне и элементы конструкции, снижающие тепловое излучение двигателей. На большинстве военных вертолётах на выходных соплах двигателей установлены специальные «рассеиватели» теплового излучения, которые смешивают обегающих воздушный поток с выходным потоком двигателя, тем самым снижая его температуру. Для защиты от ракет с ИК ГСН разрабатываются различные лазерные системы, которые смогут лучом сбить систему наведения ракеты.

Тем не менее наиболее совершенные ракеты с ИК ГСН, например, ASRAAM, имеют инфракрасную матрицу, формирующую инфракрасное изображение цели (как в современной видеокамере), что позволяет ракеты отличать летательный аппарат от точечных источников излучения тепловых ловушек. К тому же современные ИК ГСН имеют широкий угол обзора, поэтому пилоту теперь необязательно направлять свой самолёт строго на цель для пуска ракеты. Лётчику-истребителю достаточно взглянуть на цель, чтобы используя нашлемную систему целеуказания атаковать её ракетами с ИК ГСН. На российских истребителях МиГ-29 и Су-27 в дополнение к РЛС используется оптико-электронная система целеуказания, которая позволяет определять дальность до цели и наводить ракеты, не демаскируя себя включённым радаром.

Для увеличения манёвренности современные ракеты малой дальности оснащаются двигателями с управляемым вектором тяги и газовыми рулями, которые позволяют ракете развернутся по направлению к цели сразу после пуска, до того как она наберёт скорость, достаточную для эффективного управления аэродинамическими поверхностями.

Инфракрасной ГСН оснащены:

• AIM-132 ASRAAM — Великобритания
• Германия
• Р-60 — Россия
• Р-73 — Россия
• AIM-9 Sidewinder — США
• Magic — Франция

Оптико-электронная (ОЭ)

Последней появилась оптико-электронная система наведения. Ракета с ОЭ ГСН имеет оптико-электронную матрицу работающую в видимом диапазоне. Система наведения такой ракеты может быть запрограммирована для поражения наиболее уязвимых элементов ЛА, например, кабины пилота. ОЭ ГСН не зависит от теплового излучения цели, поэтому может применятся по малозаметным в ИК-диапазоне целям.

Оптико-электронной ГСН оснащены:

• Rafael Python 5 — Израиль
• AIM-9R Sidewinder — США

Характеристики

Для сравнительной оценки эффективности ракет «воздух-воздух» применяют ряд следующих характеристик.

Эффективная дальность пуска по неманеврирующей цели

Дальность пуска по цели, которая не подозревает об атаке и не производит каких-либо манёвров уклонения, с высокой вероятностью её поражения. В англоязычной литературе называется Launch Success Zone.

Максимальная наклонная дальность

Максимальное прямое расстояние между самолётом-носителем и целью: чем оно больше у данной ракеты, тем больше вероятность поразить ею цель. В англоязычной литературе называется F-Pole.

Эффективная дальность пуска

Дальность пуска, при которой достигается высокая вероятность поражения активно уклоняющейся цели. Диапазон эффективных дальностей обычно имеет коническую форму, которая зависит от типа ракеты. Длина конуса зависит от скорости и дальности полёта ракеты, а также чуствительности ГСН. Диаметр воображаемого конуса определяется манёвренностью ракеты и угловыми скоростями поворота ГСН. В англоязычной литературе диапазон эффективных пусков называют No-Escape Zone.

Точность самонаведения

Вероятность попадания в круг заданного радиуса. Ракеты с радиолокационной ГСН имеют вероятность попадания в круг радиусом 10 м 0,8-0,9. Ракеты с инфракрасной ГСН более точные и при той же вероятности попадают в круг радиусом 3-5 м. Ошибки самонаведения ракеты имеют случайный и динамический характер. Первые связаны с шумами сигнала (шумы электронной аппаратуры, помехи, угловые флуктуации сигнала), вторые возникают из-за противоракетного маневрирования цели и сбоев в аппаратуре наведения.

Поколения ракет малой дальности

Ракеты «воздух-воздух» малой дальности классифицируются на поколения, в соответствии с используемыми при их создании технологиями.

Первое поколение

Ранние ракеты малой дальности, такие как первые модификации AIM-9 и К-13 (AA-2 Atol), имели неподвижную инфракрасную ГСН с узким полем обзора в 30° и требовали при запуске занять позицию точно позади цели. Атакуемуму самолёту достаточно было совершить незначительный манёвр, чтобы выйти из поля обзора ГСН ракеты, в результате чего ракета теряла цель.
К ракетам первого поколения относятся:

• Firestreak — Великобритания
• К-13 — СССР
• AIM-9B Sidewinder — США

Второе поколение

К нему относят ракеты с инфракрасной ГСН с увеличенным до 45° полем обзора.

Третье поколение

Увеличение чувствительности инфракрасных датчиков привело к появлению всеракурсных ракет «воздух-воздух» с инфракрасной ГСН. Несмотря на то, что угол обзора ГСН всё ещё был ограничен относительно узким конусом, всеракурсные ГСН позволили атакующему самолёту наводить ракеты с любого ракурса, а не только из задней полусферы.
К ракетам третьего поколения относятся:

• AIM-9L Sidewinder — США

Четвёртое поколение

Советская ракета Р-73 (AA-11 Archer), принятая на вооружение в 1985 году, стала первой ракетой малой дальности четвёртого поколения благодаря инфракрасной ГСН с аналоговым устройством сканирования в фокальной плоскости (матрицей). ГСН такого типа имеет лучшую защиту от создаваемых тепловыми ловушками помех и угол обзора более 60°. Для наилучшего использования возможностей таких ракет, которые превысили возможности современных РЛС, на самолёты стали устанавливать нашлемные системы целеуказания. Наиболее совершенные ракеты четвёртого поколения имеют угол обзора ГСН 120° и двигатели с управляемым вектором тяги.
К ракетам четвёртого поколения относятся:

• Р-73 — Россия
• Magic 2 — Франция

Ракета