В современных твердотопливных ракетных двигателях (РДТТ) горючее и окислитель смешиваются в мелкодисперсную однородную топливную смесь, в которой (в идеале) молекулы горючего и окислителя расположены рядом, так что горение, в теории, получается равномерным и полным. Проблемы более ранних пороховых ракет связаны с неоднородностью порохового состава. Основой современного твердотопливного двигателестроения является строгий контроль процесса производства топлива с тем, чтобы его компоненты были равномерно перемешаны, что обеспечивает повторяющуюся и предсказуемую работу каждой ракетной ступени.

Геометрия твердотопливного заряда. Горение в РДТТ происходит только на открытой поверхности заряда, поэтому процесс горения происходит не быстро, как при взрыве, а медленно, подобно тому, как горят дрова в печке, когда проходит фронт пламени и газифицирует дерево. Форма заряда топлива определяет характер изменения тяги в процессе горения.

Геометрия заряда может быть нейтральной, прогрессивной или регрессивной в зависимости от того, как должна изменяться тяга двигателя. Заряд нейтральной геометрии представляет собой сплошной литой цилиндрический стержень, который горит с одного конца (заряд торцевого горения). Специальные защитные покрытия препятствуют горению топлива с краев. Заряд прогрессивной геометрии обычно отливается в виде трубки; горение происходит на внутренней стороне (заряд канального горения). По мере выгорания такого заряда увеличиваются поверхность горения и, соответственно, тяга. Придавая каналу звездообразную форму, можно добиться того, чтобы скорость выгорания и тяга со временем уменьшались; конический канал позволяет плавно регулировать тягу.

Придавая заряду специальную форму или комбинируя несколько простых форм, можно получить нужный закон изменения тяги ракеты в полете. Для снаряда воздух - воздух, например, может использоваться заряд прогрессивной геометрии для получения больших ускорений, необходимых, чтобы осуществить перехват цели. В ракетах-носителях для космических полетов, с другой стороны, полезнее сочетание прогрессивной и регрессивной геометрий заряда, чтобы получить большую тягу на старте, когда ракета имеет максимальную массу и велико сопротивление атмосферы, и меньшую тягу в верхних слоях атмосферы, когда масса ракеты мала, а ускорения велики.

Состав и технология производства. Твердотопливная смесь, наиболее часто используемая в США, - перхлорат аммония в качестве окислителя и алюминиевый порошок в качестве горючего с полимерным связующим, бутадиен-нитрильным каучуком (российское обозначение СКН - синтетический каучук нитрильный). Порошок оксида железа добавляется для регулирования скорости горения. Смеси этих компонентов в различных пропорциях используются для космических носителей, баллистических и тактических ракет. Эти топлива имеют удельный импульс от 280 до 300 с в зависимости от состава смеси. Продукты сгорания таких РДТТ содержат хлористый водород и частицы оксида алюминия.

Описанное выше топливо получают путем измельчения отдельных компонентов в мелкодисперсный порошок и последующего их смешения с эластичным СКН в специальных смесителях, по конструкции похожих на обычные промышленные тестомешалки. После того как смесь достаточно перемешана, она заливается в корпус двигателя. В двигатель вставляется специальная форма для получения нужной конфигурации заряда (этот процесс напоминает приготовление бисквитного торта). Затем заряд подвергается полимеризации при тщательно контролируемой температуре. После окончания процесса полимеризации вставка удаляется, и к корпусу крепятся сопло, устройство воспламенения и другие элементы, необходимые для запуска двигателя и полета ракеты.

Изготовление даже простейшего твердотопливного двигателя весьма опасно и требует тщательного контроля, в частности, защиты от статического электричества, использования неискрящих материалов и хорошей вентиляции паров и пыли для обеспечения безопасности рабочих. Производственные помещения для снаряжения РДТТ обычно разделены толстыми стенами и имеют слабые крыши, чтобы взрывная волна в случае аварии уходила вверх и не наносила большого ущерба.

Корпус твердотопливного двигателя обычно изготавливается путем сварки из высококачественных металлических сплавов или композиционных материалов, наматываемых вокруг оправки, повторяющей внешние обводы заряда топлива. Корпус должен иметь очень высокую прочность, чтобы противостоять внутреннему давлению при горении, особенно в конце полета. Когда корпус готов, он очищается и снабжается изоляцией для предотвращения прогара. Для лучшего контакта изоляции и заряда часто применяется связующее.

Одним из последних этапов изготовления твердотопливного двигателя является его проверка на наличие дефектов и инородных включений. Трещины в заряде служат дополнительными поверхностями горения, что может привести к увеличению тяги и изменению траектории полета. В худшем случае давление в камере сгорания может стать настолько большим, что двигатель разрушится. Процесс снаряжения двигателя завершается установкой пускового воспламенителя на его переднем днище и сопла на заднем. Пусковой воспламенитель обычно представляет собой небольшой ракетный двигатель, содержащий быстро сгорающее топливо, который выбрасывает факел пламени и поджигает заряд топлива.

Для некоторых военных приложений необходимы такие ускорения, которые не могут обеспечить двигатели на основе СКН; тогда применяются металлизированные смесевые топлива на основе нитроглицерина или других мощных взрывчатых веществ. В этих случаях в двигателе протекает контролируемый взрывной процесс. Для контроля за процессом взрыва добавляются специальные химические замедлители реакции. Другие военные нужды потребовали разработки тактических ракет с бездымным горением, чтобы не было возможности проследить, откуда запущена ракета.

Испытания. РДТТ обычно испытываются на огневых стендах, где двигатель устанавливается неподвижно в горизонтальном или вертикальном положении и проверяется работа всех его систем. В процессе работы двигателя установленные на нем датчики измеряют тягу, давление и температуру продуктов сгорания, нагрузки на корпус и т.д. Во время огневых испытаний проверяются все возможные режимы работы, включая нерасчетные, которых не должно быть при нормальном полете.

Достоинства и недостатки. Твердотопливные двигатели используются в тех случаях, когда основными требованиями являются простота, легкость обслуживания, быстрый запуск и большая мощность при небольшом объеме. В первых американских баллистических ракетах использовалось жидкое топливо, однако начиная с 1960-х годов произошел переход на твердое топливо, что было связано с улучшением технологии его производства. РДТТ всегда использовались в небольших боевых снарядах и ракетах, устройствах катапультирования на реактивных самолетах и для отделения ракетных ступеней.

Основным недостатком твердотопливных двигателей является практическая невозможность регулирования тяги во время полета, а также трудность отключения двигателя. В некоторых РДТТ отсечка тяги осуществляется путем открытия отверстий в передней части двигателя. Когда отверстия открываются (обычно это происходит с помощью специальных пиропатронов), давление внутри двигателя падает и соответственно уменьшается интенсивность горения. Кроме того, возникает обратная тяга, противоположная нормальной тяге основного сопла, и ускорение ракеты прекращается. Поскольку тяга РДТТ определяется геометрией и химическим составом заряда, изменение параметров двигателя для получения другой зависимости тяги от времени может потребовать проведения полного цикла испытаний нового двигателя.

система, в которой средства поражения доставляются до цели с помощью управляемых или неуправляемых ракет (См. Ракета); представляет собой комплекс, включающий ракету с ядерным или обычным зарядом, пусковую установку, средства наведения на цель, проверочно-пусковое оборудование, средства управления полётом ракеты, транспортные средства и другие необходимые устройства. Р. о. состоит на вооружении армий и флотов различных государств. Предназначено для поражения противника на суше, на море и в воздухе. Основные свойства Р. о.: большая дальность и высокие скорости полёта ракет, позволяющие преодолеть расстояние в несколько тыс. км за несколько десятков минут; способность доставлять к цели заряды взрывчатого вещества огромной разрушительной силы; большая точность поражения целей, манёвренность на траектории полёта и малая уязвимость, высокая степень боевой готовности.

Прообразом Р. о., видимо, были применявшиеся для осады крепостей в Индии и Китае (10-12 вв.) стрелы, к которым прикреплялась бумажная гильза, наполненная взрывчатым веществом, близким по своему составу к пороху. В конце 18 в. ракеты с железными гильзами массой от 3 до 6 кг и дальностью действия 1,5-2,5 км применялись индийскими войсками против английских колонизаторов при осаде Серингапатама. К началу 19 в. в России и др. странах были разработаны и приняты на вооружение пороховые ракеты различного устройства. В 50-60-х гг. 19 в. в России были созданы 2-, 2,5-и 4-дюймовые осколочные, фугасные и зажигательные ракеты с лёгкими пусковыми устройствами, которые поступили на вооружение войск, некоторых кораблей ВМФ и военно-морских баз. Ракеты применялись в англо-датской войне 1807-14, при Лейпцигском сражении 1813 (См. Лейпцигское сражение 1813) и в сражении при Ватерлоо (1815), в русско-турецкой войне 1828-29, в Крымской войне 1853-1856, в русско-турецкой войне 1877-78. Однако затем в связи с быстрым развитием нарезной артиллерии ракеты были сняты с вооружения и забыты.

Научные и технические достижения сов. и зарубежных учёных в 20-30-х гг. 20 в. привели к быстрому развитию ракетной техники. В 30-х гг. в СССР были разработаны ракеты (реактивные снаряды (См. Реактивный снаряд)) и в 1939 применены советской авиацией в боях на р. Халхин-Гол. Одновременно разрабатывались многозарядные пусковые установки для сухопутных войск, т. н. "Катюши" (См. Катюша), получившие широкое распространение в Великой Отечественной войне 1941-45. В 1942 ракеты были приняты на вооружение в ВВС США и Великобритании, а в 1943 в ВВС Германии. Во 2-й мировой войне 1939-45 фашистской Германией была применена баллистическая управляемая ракета А-4 (ФАУ-2), боевая часть которой имела 1000 кг взрывчатого вещества. В 1944-45 по Антверпену, Брюсселю, Льежу и главным образом по Лондону всего было выпущено 10 800 ФАУ-2. Эффективность этого оружия оказалась низкой (38\%). В 50-60-е гг. в СССР, США, Великобритании, Франции, позже в Китае были созданы и поступили на вооружение в войска ракеты различного назначения. Р. о. получили также страны - участницы НАТО и страны - участницы Варшавского договора.

В зависимости от места старта и нахождения цели ракеты делятся на классы: "земля - земля" (запускаются с поверхности земли или моря для поражения наземных и морских целей); "земля - воздух" (запускаются с поверхности земли или моря для поражения целей на различных высотах, в том числе боевых частей баллистических управляемых ракет); "воздух - земля" (запускаются с самолётов для поражения наземных и морских целей); "воздух - воздух" (запускаются с самолётов для поражения воздушных целей). Каждый класс ракет делится на подклассы. Ракеты могут нести ядерные или обычные заряды.

Р. о. по своему назначению, классу применяемых ракет, мощности зарядов и выполняемым задачам принято делить на стратегическое, оперативно-тактическое и тактическое.

В Советских Вооруженных Силах стратегическое Р. о. состоит на вооружении Ракетных войск стратегического назначения (См. Ракетные войска стратегического назначения), Военно-Воздушных Сил (См. Военно-Воздушные Силы) и Военно-Морского Флота (См. Военно-морской флот). Оно предназначено для поражения важных стратегических объектов противника - средств ядерного нападения, административно-политических и военно-промышленных центров, крупных группировок войск (сил). Стратегические ракеты могут запускаться со стационарных шахтных устройств, с самолётов, с подводных и надводных боевых кораблей.

Оперативно-тактическое Р. о. состоит на вооружении Сухопутных войск, ВВС и ВМФ. Оно предназначено для поражения средств ядерного нападения, аэродромов, ж.-д. узлов, станций снабжения, крупных сосредоточении войск, оперативных резервов в районах сосредоточения и др. объектов в оперативно-тактической глубине противника.

Тактическое Р. о. находится на вооружении различных родов войск (сил). Оно включает самоходные пусковые установки, противотанковые управляемые и неуправляемые ракеты. Тактическое Р. о. Сухопутных войск предназначено для нанесения ударов по объектам противника и поражения его в тактической зоне. Многозарядные самоходные пусковые установки находятся непосредственно в боевых порядках войск и выполняют задачи по поддержке боя общевойсковых частей и подразделений. Противотанковые управляемые ракеты (см. Противотанковые управляемые реактивные снаряды) запускаются с переносных и самоходных пусковых установок. Неуправляемые осколочные и противотанковые ракеты состоят на вооружении родов войск Сухопутных войск и авиации. Предназначены для борьбы с танками и др. бронированными целями, а также для поражения личного состава и боевой техники противника.

Зенитные управляемые ракеты (см. Зенитный ракетный комплекс) состоят на вооружении всех видов вооруженных сил и являются основным оружием Войск ПВО.

В вооруженных силах иностранных государств Р. о. (см. табл.) наибольшее развитие получило в США. Стратегическое Р. о. вооруженных сил США составляют ракеты: наземные межконтинентальные; состоящие на вооружении стратегических бомбардировщиков; составляющие вооружение подводных лодок.

Характеристика некоторых ракет американских вооружённых сил

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Наименование | Назначение | Дальность | Боевая часть | Двигатель |

| ракет | | пуска, км | | |

|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| "Минитмен-2" | Стратегическая | Около 11000 | Ядерная | Твердотопливный |

| "Титан-2" | " | около 11000 | Термоядерная | Жидкостный |

| "Поларис А-3" | " | 4600 | Ядерная | Твердотопливный |

| "Посейдон" | " | 4600 | " | " |

| "Першинг" | Тактическая | 185-740 | " | Жидкостный |

| "Сержант" | " | 41-140 | " | Твердотопливный |

| "Ланс" | " | 5-120 | Ядерная, обычная | Жидкостный |

| "Онест Джон" | " | 9-40 | Ядерная | Твердотопливный |

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

К тактическому Р. о. относятся управляемые ракеты "Сержант", "Ланс" и "Першинг", состоящие на вооружении отдельных ракетных частей, а также ракеты, которыми вооружены самолёты-бомбардировщики и истребители тактической авиации. Предназначаются для поражения живой силы и др. объектов в оперативно-тактической глубине.

Тактические ракеты "Онест Джон", противотанковые управляемые, а также состоящие на вооружении армейской авиации предназначены для поражения важных объектов в тактической зоне противника.

В. Ф. Толубко.