Ламповые солдаты свободы: семейство ракет “Gorgon”

Юзер fonzeppelin публикует цикл статей об управляемом оружии Второй Мировой  Войны – теперь об американском.

Разработкой управляемых ракет “воздух-воздух” во время войны интересовались не только USAAF: проблема уничтожения тяжеловооруженных скоростных бомбардировщиков тревожила и моряков. Хотя поначалу тяжелые бомбардировщики не были значимой проблемой для флота (вероятность попадания бомбой с высоты в маневрирующий корабль была невелика), с появлением управляемого оружия ситуация резко изменилась. Высотный скоростной бомбардировщик, оснащенный управляемыми бомбами или ракетами, мог успешно атаковать морские цели, оставаясь вне эффективной досягаемости зениток.

Проведенные в 1943 году эксперименты с перехватом воздушной цели телеуправляемым беспилотником дали обнадеживающие результаты. Однако, было достаточно очевидно, что беспилотники с поршневыми моторами не подходят на роль управляемого противовоздушного вооружения. В результате, и USAAF и USN решили разработать управляемые снаряды с ракетными двигателями, способные запускаться с истребителей по неприятельским бомбардировщикам.


Программа флота получила название “Горгона”, в честь мифической змее-женщины из античных легенд, взгляд которой обращал жертву в камень. Такое название было “говорящим”: ракета должна была иметь телевизионное наведение, то есть в буквальном смысле “поражать цель взглядом” (через камеру).

КОНСТРУКЦИЯ:

Принципиально, все “Горгоны” разделялись на серии, обозначенные римскими цифрами и отличавшиеся по аэродинамической схеме:

* Серия II – выполнялась по аэродинамической схеме “утка”, со смещенным назад крылом и горизонтальным оперением в передней части фюзеляжа.

* Серия III – выполнялась по нормальной аэродинамической схеме, с крылом в центре фюзеляжа и горизонтальным оперением на хвосте.

Внутри серий, “Горгоны” делились на обозначенные литерами модели, различавшиеся по силовой установке:

* Модели A – оснащались жидкостным ракетным двигателем Reaction Motors CML2N, работающим на паре моноэтиламин/азотная кислота.

* Модели B – должны были оснащаться компактным турбореактивным двигателем “Вестингауз” J32; однако, разработка небольших турбореактивных двигателей столкнулась со множеством проблем.

* Модели С – оснащались пульсирующим воздушно-реактивным двигателем NESS (англ. Naval Engineering Experimental Station – Инженерно-Экспериментальная Станция Флота), диаметром около 356-мм (14 дюймов), работающим на обычном авиатопливе.

Например, “Горгона IIC” обозначала снаряд аэродинамической схемы “утка” (серия II) c пульсирующим двигателем (модель С). Следует отметить, что эта классификация не всегда соблюдалась точно. В некоторых ситуациях, силовая установка менялась уже в ходе проектирования, без соответствующего изменения литеры.

Ракеты “Горгона” серии II и III имели узкий веретенообразный фюзеляж, и прямое крыло по схеме высокоплан. Так как ракеты предназначались для массового производства, они изготавливались из не-дефицитных материалов. Фюзеляж и плоскость крыла делались из ламинированного дерева, с некоторыми стальными (несущими нагрузку) элементами. Стабилизаторы тоже делали из дерева, но рулевые плоскости были алюминиевыми.

МОДИФИКАЦИИ:
Gorgon – базовый проект ракеты “воздух-воздух”, ставший основой для всей серии.

Макет оригинальной “Горгоны”.

Концепция ракеты была совместно предложена капитаном ВМФ Делмером Фарни и мистером Иваном Дриггсом, главой исследовательского отдела Бюро Воздухоплавания в мае 1943 года. Согласно их проекту, “Горгона” должна была быть веретеновидным крылатым снарядом, весом примерно с 1000-фунтовую авиабомбу, приводимым в движение турбореактивным двигателем “Вестингауз 9.5” (в дальнейшем известным как J32).

Хотя применение турбореактивного двигателя для ракеты “воздух-воздух” и выглядело необычным решением, тем не менее, в то время оно было вполне обосновано. Поскольку аэродинамика сверхзвукового полета была изучена еще недостаточно, флот не мог спроектировать ракету, имевшую значительное превосходство в скорости над целью. Следовательно, ракета должна была иметь большой запас хода – чтобы долго преследовать цель, постепенно настигая ее.

Для наведения на цель, “Горгона” должна была использовать телекамеру, установленную в носовой части за пластиковым обтекателем. После запуска ракеты, оператор на борту самолета-носителя видел на своем экране трансляцию изображения с камеры “Горгоны”, и при помощи джойстика наводил ракету на цель. Вблизи цели, должен был сработать неконтактный взрыватель.

В июле 1943 года, проект “Горгона” был одобрен командованием Бюро Воздухоплавания. Работы по проекту передали NAMU, но продвинулись они не дальше создания полноразмерного макета для продувки в аэродинамической трубе. Еще в ходе разработки стало ясно, что турбореактивный двигатель J32 сильно запаздывает, и, скорее всего, не будет готов в заданные сроки. Помимо этого, возникли сомнения относительно компоновки самой ракеты.

В результате, флот принял решение разделить проект “Горгона” на две серии. Серию “Горгона II” представляли ракеты, построенные по аэродинамической схеме “утка”. Серию “Горгона III” представляли ракеты, построенные по нормальной аэродинамической схеме. Кроме того, было решено исследовать также альтернативные двигательные установки: ракетные и пульсирующие реактивные двигатели.

Такой размах программы в общем-то с самого начала переводил ее из, собственно, разработки оружия, в исследовательские и экспериментальные. Однако, флот считал, что одно другому не мешает, и по крайней мере некоторые направления приведут к созданию эффективных систем вооружений.

Gorgon IIA – ракета “воздух-воздух” аэродинамической схемы “утка” с жидкостным ракетным двигателем Reaction Motors CML2N.

Проект ракеты был утвержден еще в марте 1944 года. Однако, из-за слишком широкого размаха программы и недостаточного приоритета, испытания начались только в 1945 году. В феврале 1945, прототип “Горгоны IIA” – еще без двигательной установки, но с установленной на месте боевой части парашютной системой – был запущен с самолета. “Горгона” успешно продемонстрировала стабильное управляемое планирование по командам оператора и мягко приземлилась на парашюте.

Первый запуск полностью комплектной ракеты состоялся в марте 1945. Это был первый в Америке полет крылатого аппарата с ЖРД. “Горгона” была запущена над Атлантическим Океаном возле полигона Кейп Мэй (штат Нью-Джерси), обе фазы полета – и с работающим двигателем, и в планировании – прошли успешно. После этого, в апреле 1945, флот заказал 100 снарядов “Горгона IIA” для всесторонних испытаний.

Однако, испытания “Горгона” провалила с треском. Хотя двигатель и система управления работали безупречно, командное наведение через телекамеру для ракеты “воздух-воздух” оказалось просто неработоспособно. Скорости сближения с целью даже на догонном курсе (не говоря уже о встречном!) были так велики, что быстроты реакции оператора попросту не хватало. Тем более, что изображение, передаваемое с телекамеры, оставляло желать много-много лучшего.

Все эти соображения поставили крест на использовании “Горгоны IIA” как снаряда “воздух-воздух”. Производство ракеты остановили в августе 1945, после сборки 21 снаряда. Тем не менее, поскольку сама ракета работала нормально, флот продолжал ее использовать в экспериментальных целях. В 1946 году, ракету переименовали в KU2N-1, а затем в CTV-4 (англ. Controlled Test Vehicle – Управляемый Испытательный Аппарат). Использование модели IIA продолжалось до 1946 года.

Gorgon IIB – должна была стать ракетой аэродинамической схемы “утка” с турбореактивным двигателем. Предназначалась для поражения наземных целей, должна была оснащаться полуактивной радарной ГСН от планирующей бомбы “Пеликан”. Из-за неготовности двигателя, проект закрыли на ранней стадии. Ни один из заказанных 4-х снарядов так и не был изготовлен.

Gorgon IIC – ракета аэродинамической схемы “утка” с пульсирующим воздушно-реактивным двигателем NESS.

Неудача с противовоздушной версией “Горгоны” не обескуражила флот. Поскольку за вычетом не подходящего наведения, сама ракета работала превосходно, родилась идея использовать “Горгону” в качестве снаряда “поверхность-поверхность”, для бомбардировки побережья с кораблей. Преимущества такого оружия были очевидны: в отличие от палубных самолетов, крылатые ракеты не зависели от времени суток и меньше зависели от погоды, а также были менее уязвимы для зениток.

Для этого, впрочем, требовалась ракета большей дальности. Поскольку турбореактивная модель IIB была отменена из-за неготовности двигателя, ставку сделали на модель IIC, оснащенную пульсирующим воздушно-реактивным двигателем. В начале 1945, двадцать единиц были изготовлены NAMU (англ. Naval Aircraft Modification Unit – Отдел Авиационных Модификаций Флота) на предприятии в Пенсильвании.

“Горгона IIC” была оснащена 14-дюймовым пульсирующим двигателем, разработанным NESS. Двигатель устанавливался на корпусе ракеты в кормовой части, сопло опиралось на вертикальный стабилизатор. Запаса керосина в баке должно было хватить на 130 км (80 миль) полета на скорости около 720км/ч. Ракета должна была запускаться с 30-метровой корабельной катапульты (используя тройной пороховой заряд), или же с наклонной рампы, при помощи ракетного ускорителя. Возможным также был воздушный старт с самолета.

Наведение ракеты на цель должно было выполняться при помощи корабельного радара AN/APN-33A1, отслеживающего полет “Горгоны”. Команды на борт передавались с помощью стандартного приемника AN /ARW-17, используемого для управления беспилотными летающими мишенями. В полете, оператор наблюдал “Горгону” как отметку на радаре, и командами удерживал ее на курсе, ведущем к цели. Когда ракета достигала цели, оператор подавал команду на пикирование. Теоретическое КВО ракеты на предельной дистанции составляло не более 800 метров.

В качестве боевой части, “Горгона IIC” оснащалась 450-кг (1000-фунтовой) осколочно-фугасной бомбой AN-M65. Бомба оснащалась носовым контактным взрывателем Mk-235 и хвостовым инерциальным взрывателем Mk-236, взводящие вертушки которых вывели на бок фюзеляжа и соединили с взрывателями при помощи валиков.

Сочтя ракету вполне удачной, ВМФ США решил использовать ее для планируемой высадки в Японии. В апреле 1945, фирма “Зингер” получила заказ на производство 500 ракет, который, однако, столкнулся с производственными сложностями. В результате, к моменту капитуляции Японии, “Горгоны IIC” только начали поступать на испытания.

С окончанием войны, интерес к программе снизился. Первые летные испытания модели IIC состоялись только в 1946 году, а зимой 1946 ракету официально перевели в категорию исследовательских, и обозначили как CTV-N-2. Изготовленные снаряды в основном использовали для испытаний автопилотов и систем наведения различных типов.

В конце 1940-ых появилась идея оснастить “Горгону IIC” автономной радиолокационной головкой самонаведения от планирующей бомбы ASM-N-2 “Bat” и использовать как дальнобойную противокорабельную ракету. На испытаниях, ракета уверенно захватывала морскую цель на дистанции до 17 км (10 миль). Хотя испытания были вполне успешны, ВМФ США в тот момент не видел особой необходимости в специализированных противокорабельных ракетах – советский надводный флот был все еще очень незначительной угрозой – и программа была закрыта в 1950 году.

Gorgon IIIA – ракета “воздух-воздух” нормальной аэродинамической схемы с жидкостным ракетным двигателем Reaction Motors CML2N.

В отличие от модели IIA, модель IIIA должна была иметь комбинированное наведение, сочетающее командное управление через телекамеру с автономным самонаведением. Предполагалось, что оператор будет использовать командное управление только для сближения с целью – после чего ракета перейдет в режим самонаведения. Было предложено несколько вариантов головок самонаведения, включая инфракрасные, фотоконтрастные и активные радиолокационные, но до их реализации дело так и не дошло.

В апреле 1945, флот разместил заказ на 34 ракеты модели “Горгона IIIA”. Контракт был выполнен к лету 1945, но после неудачных испытаний модели IIA, всю программу перевели в разряд исследовательских. Изготовленные ракеты использовались для аэродинамических испытаний.

Gorgon IIIB – должна была стать ракетой нормальной аэродинамической схемы с турбореактивным двигателем. Из-за неготовности двигателя, проект перевели в разряд исследовательских, а затем перезапустили под обозначением TD2N. Теперь ракету собирались использовать как скоростную летающую мишень, для обучения флотских зенитчиков борьбе с реактивными аппаратами.

Ракета оснащалась двигателем J32, производства “Вестингауз”, который устанавливался в обтекателе под фюзеляжем. Для управления использовался программируемый автопилот, дополненный радиокомандной системой управления, что позволяло мишени выполнять весьма сложные маневры.

Первый полет TD2N состоялся 27 июня 1945 года. Завершился он неудачей из-за отказа системы управления. Первый полностью успешный полет состоялся 17 августа 1945. Всего было изготовлено девять мишеней TD2N.

Испытания мишени (переименованной в KDN-1) продолжались и после окончания войны, но многочисленные проблемы с двигателем J32 так и не удалось разрешить. В массовое производство двигатель не пошел, что значимо повысило стоимость каждой единицы KDN-1. В результате, флот принял решение закрыть программу в марте 1946 года.

Gorgon IIIC – согласно своему обозначению, изначально должна была быть ракетой нормальной аэродинамической схемы, оснащенной пульсирующим воздушно-реактивным двигателем. Однако, еще во время проектирования, программу перевели в разряд исследовательских, и передали под юрисдикцию NACA.

NACA в тот момент интересовали вопросы трансзвуковой аэродинамики – в особенности в пикировании. Скорости управляемых ракет быстро приближались к скорости звука, а в пикировании могли уже и переходить звуковой барьер. Поэтому инженерам требовалась скоростная исследовательская ракета для отработки управления и стабилизации при трансзвуковом пикировании.

Для этого было решено заменить воздушно-реактивный двигатель “Горгоны IIIC” на пару ЖРД RM CLM2N, расположенных один над другим в хвостовой части. Такая силовая установка обеспечивала большую тягу при значительно меньшем (из-за отсутствия воздухозаборников) аэродинамическом сопротивлении. Хвостовую часть ракеты полностью переработали, обычное оперение заменили двойным П-образным.

Всего было изготовлено 12 снарядов “Горгона IIIС”. NACA дало им обозначение RTV-N-4. Ракеты запускались с 120-метровой наклонной рампы, построенной специально для них на полигоне Уоллопс Айленд. Однако, в ходе экспериментов оказалось, что ракета не в состоянии развить скорости в районе 1 Маха, и поэтому представляет лишь ограниченный интерес. Эксперименты с моделью IIIC продолжались до 1948 года, после чего все оставшиеся образцы передали обратно флоту и использовали как скоростные учебные мишени.

Gorgon IV – в конце Второй Мировой Войны, американский флот заинтересовался прямоточными воздушно-реактивными двигателями. По сравнению с пульсирующими, прямоточные двигатели могли устойчиво работать в гораздо более широком диапазоне скоростей. При этом, они оставались простыми и сравнительно дешевыми. Проблемой, правда, было то, что прямоточные двигатели значительно лучше работали на сверхзвуковых скоростях (а в малоизученные еще вопросы сверхзвуковой аэродинамики флот предусмотрительно не хотел соваться) но адмиралы были готовы смириться с некоторой не-оптимальностью двигателя.

В мае 1945, флот начал проектирование четвертой итерации проекта “Горгона”. Предполагалось, что это будет скоростная ракета “воздух-поверхность”, оснащенная активной радиолокационной головкой самонаведения от ASM-N-2 “Bat”. Основным назначением ракеты виделось поражение кораблей в море и радиоконтрастных целей на суше. За разработку ракеты взялась фирма “Martin”; двигатель же поручили создать небольшой компании “Marquardt”, в дальнейшем ставшей основным разработчиком прямоточных двигателей в США.

“Горгона IV” существенно отличалась от предыдущих моделей. Корпус ее изготавливался из алюминиевого сплава, носовой обтекатель из пластика. В качестве силовой установки, “Горгона IV” оснащалась прямоточным двигателем Marquardt XRJ30-MA, расположенным на пилоте под фюзеляжем. Двигатель выдавал тягу в 6,7 кН, обеспечивая “Горгоне” скорость до 0,85 Маха и дальность полета 110 км на высоте 11.000 метров. Прямое крыло заменили стреловидным, для лучшей обтекаемости на околозвуковых скоростях. Система управления была радиокомандной; органами управления служили спойлероны (комбинация аэродинамических спойлеров и элеронов) на задней кромке крыла.

После окончания войны, программу переориентировали на чисто исследовательскую. От оснащения ее головкой самонаведения отказались, вместо этого установив обычную радиокомандную систему управления. Место, отведенное под головку самонаведения, заполнили телеметрической аппаратурой, передававшей данные о полете “Горгоны IV” на самолет-носитель. В роли такового обычно выступал тяжелый истребитель F2T-1N (флотская версия истребителя P-61 “Black Widow”). Ракеты запускались с наружной подвески истребителя, оператор отслеживал их полет при помощи бортовой РЛС. По исчерпании запаса топлива, “Горгона IV” приводнялась на парашюте для повторного использования.

Первые пуски были проведены в июле 1947 года, и уже в ноябре состоялся первый полностью успешный полет ракеты с прямоточным двигателем американской постройки. Во время летных испытаний, “Горгона IV” достигла скорости 0,85 Маха, и продолжительности полета в 11,25 минуты – на тот момент, это был абсолютный рекорд для прямоточных двигателей.

Работы над ракетами продолжались на полигоне Пойнт-Мугу, в Калифорнии, и в целом демонстрировали хорошие результаты. Флот также рассматривал возможность использования “Горгоны IV” как снаряда “поверхность-поверхность”, и начал переоборудование испытательного судна “Нортон Саунд” под ее запуски, но затем адмиралы решили, что возможности ракеты исчерпаны и ее дальнейшее совершенствование не оправдывает себя. Звуковой барьер к этому времени был уже успешно преодолен, и на сверхзвуковых ракетах прямоточные двигатели были очевидно более эффективны.

В декабре 1949, программа была закрыта. Оставшиеся “Горгоны IV” израсходовали как скоростные летающие мишени на учениях под обозначением KDM-1 “Plover”. Последний полет первого американского прямоточного аппарата состоялся в 1952 году.

Gorgon V – последняя в семействе боевых “Горгон” была модель V. Ее разработка началась в 1950 году как специализированного распылителя отравляющих веществ на случай химической войны.

Опыт итальянцев в Эфиопии и японцев в Китае убедил американцев, что единственный рациональный способ применять боевые газы – это распылять их с летящего на малой высоте самолета. Однако, занимающийся этим самолет становился очень уязвим для неприятельского огня. Поэтому командование флота США решило разработать беспилотный распылитель отравляющих веществ, который мог бы быть запущен с палубных самолетов с безопасной высоты.

В качестве основы выбрали уже хорошо отработанную “Горгону”. По конструкции, “Горгона V” практически точно повторяла модель IV – с тем отличием, что вместо прямоточного двигателя на ней установили аэрозольный генератор X14A, а баки с топливом заменили емкостями для отравляющих веществ.

Сброшенная с высоты порядка 11.000 метров, “Горгона V” входила в пологое пике, и снижалась, набирая скорость, до 1.500 метров или менее. Как только радарный альтиметр ракеты отмечал заданную перед пуском высоту, автопилот выравнивал “Горгону”, и ракета далее летела ровно, распыляя отравляющие вещества на участке длиной 9-20 километров и шириной до 9 километров.

Проект “Горгона V” находился в разработке с 1951 по 1953 год, как экстренная мера на случай дальнейшей эскалации войны в Корее. После окончания конфликта, впрочем, экспоненциальный рост атомного арсенала США и создание новых типов высокоэффективного химического оружия (такого, как V-газы) привел к закрытию проекта.
RTV-N-15 Pollux – экспериментальная ракета, созданная на основе модели IIC. На ней, инженеры попытались “выжать максимум” из пульсирующих воздушно-реактивных двигателей, повысив максимальную скорость и эффективность ракеты.

Пульсирующий двигатель “Поллукса” перенесли со спины ракеты в кормовую часть фюзеляжа, разместив воздухозаборник под корпусом. За счет этого значительно улучшилась обтекаемость ракеты. “Поллукс” также получил более стреловидное крыло (вероятно, наследие модели IV), позволявшее ему достигать больших скоростей. Предполагалось, что ракета сможет развить скорость более 800 км/ч на дальности в 138-185 км (75-100 морских миль).

Наведение “Поллукса” должно было выполняться с помощью автономной головки самонаведения – активной радиолокационной от “Бэт”, либо инфракрасной от “Доув”. Из-за медленного хода программы, впрочем, к экспериментам с ГСН так и не приступили. Все запущенные “Поллуксы” летали с обычным инерциальным автопилотом, и, возможно, радиокомандным управлением.

К летным испытаниям ракеты приступили только в 1948 году. За 1948-1951-ый год выполнили всего три полета, после чего программа была приостановлена.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Программа “Горгона” представляет интерес как пример масштабного подхода к проектированию, сразу охватывающего широкий спектр направлений. Американский флот не стал выбирать для разработки некий конкретный проект, но вместо этого начал параллельную проработку целой серии. Такой подход позволял в максимальной степени обойти “тонкие места” и подстраховаться на случай провала какого-то конкретного решения.

Главной проблемой программы “Горгона” было то, что, сконцентрировав усилия на отработке двигателей и аэродинамики, флот уделил недостаточно внимания системам управления. Как следствие, в своей основной роли – ракеты “воздух-воздух” – “Горгоны” оказались совершенно неэффективны. В распоряжении флота на тот момент не оказалось ничего лучшего, чем телекомандная система наведения, не подходившая для перехвата воздушных целей.

Тем не менее, за счет широкого спектра возможностей, программа сумела переориентироваться на создание ракет “воздух-поверхность” и “поверхность-поверхность”, летающих мишеней и испытательных стендов. Особенно актуальна оказалась последняя роль – “Горгоны” внесли солидный вклад в развитие американского ракетостроения, позволив тщательно изучить целый ряд компоновок и аспектов управления.

ИСТОЧНИКИ:

* A New Dimension: Wallops Island Flight Test Range – Joseph Adams Shortal (1978)
* An Interpretative History of the Pacific Missile Test Center – Maxwell White (1991)
* Magnificent mavericks: transition of the Naval Ordnance Test Station from rocket station to research, development, test, and evaluation center, 1948-58 – Elizabeth Babcock (2008)
* OP 1664 U.S. Explosive Ordnance (Vol.2) – A Bureau of Ordnance Publications (1947)
Сайт National Air and Space Museum

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>