Баллистическая ракета подводных лодок Trident-2 D5

Ракета UGM-96A Trident-2 (см. схему) выполнена по трехступенчатой схеме. При этом третья ступень размещается в центральном проеме приборного отсека и головной части. Ракетные твердотопливные двигатели (РДТТ) всех трех ступеней Trident-2 изготовлены из материалов с улучшенными характеристиками (арамидное волокно, кевлар-49, в качестве связующего вещества применяется эпоксидная смола) и имеют качающееся сопло облегченной конструкции. Кевлар-49 имеет более высокие удельную прочность и модуль упругости по сравнению со стекловолокном. Выбор арамидного волокна дал выигрыш в массе, а также прирост в дальности стрельбы. Двигатели снаряжаются высокоэнергетическим твердым топливом - нитролан, имеющим плотность 1.85 г/см3 и удельный импульс 281 кг-с/кг. В качестве пластификатора применен полиуретановый каучук. На ракете Trident-2 на каждой ступени имеется по одному качающемуся соплу, обеспечивающему управление по тангажу и рысканию.

Сопло изготовлено из композиционных материалов (на основе графита), имеющих меньшую массу и большую стойкость к эрозии. Управление вектором тяги (УВТ) на активном участке траектории по тангажу и рысканию осуществляется за счет отклонения сопел, а управление по крену на участке работы маршевых двигателей не производится. Накапливающееся за время работы РДТТ отклонение по крену компенсируется в процессе работы двигательной установки головной части. Углы поворота сопел УВТ являются небольшими и не превышают 6-7°. Максимальный угол поворота сопла определен исходя из величины возможных случайных отклонений, вызванных подводным запуском и разворотом ракеты. Угол поворота сопла при разделении ступеней (для коррекции траектории) обычно составляет 2-3°, а во время остального полета - 0,5°. Первая и вторая ступени ракеты имеют одинаковую конструкцию системы УВТ, а в третьей ступени она значительно меньших размеров. Они включают три главных элемента: пороховой аккумулятор давления, обеспечивающий газом (температура 1200°С) гидравлический блок; турбину, которая приводит в действие центробежный насос и гидравлический силовой привод с трубопроводами. Рабочая скорость вращения турбины и жестко связанного с ней центробежного насоса 100-130 тыс. об/мин. Система УВТ ракеты Trident-2 в отличие от Poseidon-СЗ не имеет зубчатого редуктора, соединяющего турбину с насосом и снижающего скорость вращения наcoca (до 6000 об/мин). Это привело к уменьшению их массы и повышению надежности. Кроме того, в системе УВТ стальные гидравлические трубопроводы, применявшиеся на ракете Poseidon-СЗ, заменены тефлоновыми. Гидравлическая жидкость в центробежном насосе имеет рабочую температуру 200-260°С. РДТТ всех ступеней БРПЛ Trident-2 работают до полного выгорания топлива. Применение на БРПЛ Trident-2 новых достижений в области микроэлектроники позволило снизить массу блока электронного оборудования в системе наведения и управления попетом на 50% по сравнению с аналогичным блоком на ракете Poseidon-СЗ. В частности, показатель интеграции электронного оборудования на ракетах Polaris-AЗ составил 0,25 условных элементов в 1 см3, на Poseidon-СЗ - 1, на Trident-2 в - 30 (благодаря использованию тонкопленочных гибридных схем).

Головная часть (ГЧ) включает приборный отсек , боевой отсек, двигательную установку и головной обтекатель с носовой аэродинамической иглой. В боевом отсеке Trident-2 размещается до восьми боеголовок марки W-88 мощностью 475 кт каждая, или до 14 боеголовок марки W-76 мощностью по 100 кт, расположенных по окружности. Их масса 2,2 - 2,5 т. Двигательная установка ГЧ состоит из твердотопливных газогенераторов и управляющих сопел, с помощью которых регулируется скорость головной части, ее ориентация и стабилизация. На Trident-1 она включает два газогенератора (пороховой аккумулятор давления - рабочая температура 1650° С, удельный импульс 236 с, высокое давление 33 кгс/см2, низкое давление 12 кге/см2) и 16 сопел (четыре передних, четыре задних и восемь стабилизации по крену). Масса топлива двигательной установки 193 кг, максимальное время работы после отделения третьей ступени 7 мин. В двигательной установке ГЧ ракеты Trident-2 используется четыре твердотопливных газогенератора, разработанные фирмой Atlantic research.

Последний этап модернизации ракеты заключается в оснащении ББ W76-1/Mk4 новыми взрывателями МС4700 ("Проникающая агрессия"). Новый взрыватель позволяет компенсировать промах относительно цели при перелете за счет более раннего подрыва над целью. Величина промаха оценивается на высоте 60–80 километров после анализа реального положения боеголовки и траектории ее полета относительно назначенного места подрыва. По оценкам вероятность поражения шахтных пусковых установок с защищенностью 10000 фунтов на кв.дюйм увеличивается с 0.5 до 0.86.

Головной обтекатель предназначен для защиты головной части ракеты при ее движения в воде и плотных слоях атмосферы. Сброс обтекателя производится на участке работы двигателя второй ступени. Носовая аэродинамическая игла применена на ракетах Trident-2 в целях снижения аэродинамического сопротивления и увеличения дальности стрельбы при существующих формах их головных обтекателей. Она утоплена в обтекателе и выдвигается телескопически под воздействием порохового аккумулятор давления. На ракете Trident-1 игла имеет шесть составных частей, выдвигается на высоте 600м в течение 100 мс и уменьшает аэродинамическое сопротивление на 50 проц. Аэродинамическая игла на БРПЛ Trident-2 имеет семь выдвижных частей.

В приборном отсеке размещены различные системы (управления и наведения, ввода данных на подрыв боеголовок, разведения боеголовок), источники электропитания и другое оборудование. Система управления и наведения управляет полетом ракеты на этапах работы ее маршевых двигателей и разведения боеголовок. Она вырабатывает команды на включение, выключение, отделение РДТТ всех трех ступеней, включение двигательной установки ГЧ, проведение маневров коррекции траектории полета БРПЛ и нацеливание боеголовок. Система управления и наведения БРПЛ Trident-2 типа Мк5 включает два электронных блока, установленных в нижней (задней) части приборного отсека. В первом блоке (размером 0,42X0,43X0,23 м, массой 30 кг) размещены ЭВМ, формирующая управляющие сигналы, и управляющие цепи. Во втором блоке (диаметр 0,355 м, масса 38,5 кг) размещена гиростабилизированная платформа, на которой установлены два гироскопа, три акселерометра, астродатчик, а также оборудование термостатирования. Система разведения боеголовок обеспечивает выработку команд на маневрирование ГЧ при нацеливании боеголовок и их отделение. Она установлена в верхней (передней) части приборного отсека. Система ввода данных на подрыв боеголовок записывает необходимую информацию в ходе предстартовой подготовки и вырабатывает данные высоты подрыва каждой боеголовки.

Бортовые и наземные вычислительные комплексы

Система управления ракетной стрельбой предназначена для расчета данных стрельбы и ввода их в ракету, осуществления предстартовой проверки готовности ракетного комплекса к функционированию, контроля процесса пуска ракет и последующих операций.

Она решает следующие задачи:

• расчет данных стрельбы и ввод их в ракету;
• обеспечение данными системы хранения и пуска БРПЛ для решения пред- и послепусковых операций;
• подключение БРПЛ к корабельным источникам электропитания до момента непосредственного пуска;
• проверка всех систем ракетного комплекса и общекорабельных систем, задействованных в предпусковых, пусковых и послепусковых операциях;
• контроль соблюдения временной последовательности действий при подготовке и пуске ракет;
• автоматическое обнаружение и поиск неисправностей в комплексе;
• обеспечение возможности обучения боевого расчета по проведению ракетной стрельбы (режим тренажера);
• обеспечение постоянной регистрации данных, характеризующих состояние ракетного комплекса.

Система управления ракетной стрельбой Мк98 мод. О включает две основные ЭВМ, сеть периферийных ЭВМ, пульт управления ракетной стрельбой, линии передачи данных и вспомогательное оборудование. Основные элементы СУРС расположены на посту управления ракетной стрельбой, а пульт управления - в центральном посту ПЛАРБ. Основные ЭВМ AN/UYK-7 обеспечивают координацию системы управления стрельбой при различных вариантах действия и ее централизованное компьютерное обслуживание. Каждая ЭВМ размещена в трех стойках и включает до 12 блоков (размер 1X0,8 м). Каждый из них содержит несколько сот стандартных электронных модулей SEM военного назначения. ЭВМ имеет два центральных процессора, два адаптера и два контроллера ввода-вывода, запоминающее устройство и комплект интерфейсов. Любой из процессоров каждой ЭВМ имеет доступ ко всем хранящимся в машине данным. Это повышает надежность решения задач по составлению программ полета ракет и управлению ракетным комплексом. ЭВМ имеет общий объем памяти 245 кбайт (32-разрядных слов) и быстродействие 660 тыс.опер./с.

Сеть периферийных ЭВМ обеспечивает дополнительную обработку данных, их хранение, отображение и ввод в основные ЭВМ. Она включает малогабаритные (масса до 100 кг) ЭВМ AN/UYK-20 (16-разрядная машина с быстродействием 1330 опер./с и объемом оперативной памяти 64 кбайт), две регистрирующие подсистемы, дисплей, два дисковода и магнитофон. Пульт управления ракетной стрельбой предназначен для контроля всех этапов подготовки и степеней готовности ракетного комплекса к пуску ракет, подачи команды на пуск и контроля послепусковых операций. Он оснащен контрольно-сигнальным табло, органами управления и блокировки систем ракетного комплекса, средствами внутрикорабельной связи. СУРС в ракетном комплексе Trident-2 имеет определенные технические отличия от предыдущей системы Мк98 мод. О (в ней, в частности, применяются более современные ЭВМ AN/UYK-43), но решает аналогичные задачи и имеет ту же логику функционирования. Она обеспечивает последовательный пуск БРПЛ как в автоматическом, так и в ручном режимах сериями или одиночными ракетами.

Общекорабельные системы, обеспечивающие функционирование ракетного комплекса Trident, снабжают его электроэнергией с номиналами 450 В и 60 Гц, 120 В и 400 Гц, 120 В и 60 Гц переменного тока, а также гидравлической с давлением 250 кг/см2 и сжатым воздухом.

Удержание заданных глубины, крена и дифферента ПЛАРБ в ходе пусков ракет обеспечивается с помощью общекорабельной системы стабилизации стартовой платформы и сохранения заданной глубины пуска, которая включает системы осушения и замещения массы ракет, а также специальные автоматы. Управление ею осуществляется с пульта управления общекорабельными системами.

Общекорабельная система поддержания микроклимата и контроля окружающей среды обеспечивает необходимые температуру воздуха, относительную влажность, давление, радиационный контроль, состав воздуха и другие характеристики как в ПУ БРПЛ, так и во всех служебных и жилых помещениях лодки. Контроль параметров микроклимата осуществляется при помощи табло, установленных в каждом отсеке.

Навигационный комплекс ПЛАРБ обеспечивает постоянную выдачу в ракетный комплекс точных данных о местоположении, глубине и скорости подводной лодки. Он включает автономную инерциальную систему, средства оптической и визуальной обсервации, приемно-вычислительную аппаратуру спутниковых систем навигации, приемоиндикаторы радионавигационных систем и другое оборудование. Навигационный комплекс ПЛАРБ типа «Огайо» с ракетами Trident-1 включает две инерциальные системы СИНС Мк2 мод.7, высокоточный блок внутренней коррекции ESGM, приемоиндикатор РНС ЛОРАН-C AN/BRN-5, приемно-вычиелительную аппаратуру СНС НАВСТАР и РНС «Омега» МХ-1105, навигационный гидролокатор AN/BQN-31, генератор эталонных частот, ЭВМ, пульт контроля и вспомогательное оборудование. Комплекс обеспечивает выполнение заданных характеристик точности стрельбы БРПЛ Trident-1 (КВО 300-450 м) в течение 100 ч без коррекции по внешним навигационным системам. Навигационный комплекс ПЛАРБ типа «Огайо» с ракетами Trident-2 обеспечивает более высокие точностные характеристики стрельбы ракетами (КВО 120 м) и поддерживает их в течение увеличенного времени между коррекциями по внешним источникам навигации. Это было достигнуто за счет совершенствования существующих и внедрения новых систем. Так, были установлены более совершенные ЭВМ, цифровые интерфейсы, навигационный гидролокатор и применены другие новшества. Были внедрены навигационная инерциальная система ESGN, аппаратура для определения местоположения и скорости хода ПЛАРБ по подводным гидроакустическим маякам-ответчикам, магнитометрическая система.

Система хранения и пуска (см. схему) предназначена для хранения и обслуживания, защиты от перегрузок и ударов, аварийного выброса и запуска ракет с ПЛАРБ, находящейся в подводном или надводном положении. На подводных лодках типа "Огайо" такая система имеет наименование Мк35 мод. О (на кораблях с комплексом Trident-1) и Мк35 мод. 1 (для комплекса Trident-2), а на переоборудованных ПЛАРБ типа "Лафайет" - Мк24. В состав систем Мк35 мод.О входят 24 шахтные пусковые установки (ПУ), подсистема выброса БРПЛ, подсистема контроля и управления пуском и погрузочное оборудование ракет. ПУ состоит из шахты, крышки с гидравлическим приводом, уплотнения и блокировки крышки, пускового стакана, мембраны, двух штеккерных разъемов, оборудования подачи парогазовой смеси, четырех контрольно-наладочных люков, 11 электрических, пневматических и оптических датчиков.

Пусковые установки являются важнейшей составной частью комплекса и предназначены для хранения, обслуживания и запуска ракеты. Основными элементами каждой ПУ являются: шахта, пусковой стакан, гидропневмосистема, мембрана, клапаны, штекерный разъем, подсистема подачи пара, подсистема контроля и проверки всех узлов пусковой установки. Шахта представляет собой стальную конструкцию цилиндрической формы и является неотъемлемой частью корпуса ПЛАРБ. Сверху она закрывается крышкой гидравлическим приводом, которая обеспечивает герметизацию от воды и выдерживает такое же давление, что и прочный корпус лодки. Между крышкой и горловиной шахты имеетея уплотнение. Для предотвращения несанкционированного открывания крышка оснащена блокирующим устройством, которое также обеспечивает блокировку уплотнительно-зажимного кольца крышки ПУ с механизмами открытия контрольио-наладочных люков. Это предотвращает одновременное открытие крышки ПУ и контрольно-наладочных люков, за исключением этапа погрузки-выгрузки ракет.

Внутри шахты установлен стальной пусковой стакан. Кольцевой зазор между стенками шахты и стакана имеет уплотнение из эластомерного полимера, выполняющее роль амортизаторов. В зазоре между внутренней поверхностью стакана и ракетой размещены амортизирующие и обтюрирующие пояса. В пусковом стакане БРПЛ устанавливается на опорное кольцо, которое обеспечивает ее азимутальную выставку. Кольцо закреплено на амортизационных устройствах и центрирующих цилиндрах. Сверху пусковой стакан перекрыт мембраной, которая предотвращает попадание забортной воды в шахту при открывании крышки. Жесткая оболочка мембраны толщиной 6,3 мм имеет куполообразную форму диаметром 2,02 м и высотой 0,7 м. Она изготовлена из фенольной смолы, армированной асбестом. К внутренней поверхности мембраны приклеивается пенополиуретан низкой плотности с открытыми ячейками и сотовый материал, сделанный по форме носовой части ракеты. Это обеспечивает защиту ракеты от силовых и тепловых нагрузок при вскрытии мембраны с помощью профилированных зарядов взрывчатого вещества, установленных на внутренней поверхности оболочки. При вскрытии оболочка разрушается на несколько частей.

Пусковой стакан ПУ ракетного комплекса Trident-2, изготовленный фирмой «Вестингауз электрик», выполнен из того же сорта стали, что и стакан для БРПЛ Trident-1. Однако ввиду больших размеров ракеты его диаметр на 15% и высота на 30% больше. В качестве материала уплотнения между стенками шахты и стакана наряду с неопреном использован и уретан. Состав композиционного уретанового материала и конфигурация уплотнения подобраны из расчета более высоких ударных и вибряционных нагрузок, возникающих при пуске БРПЛ Trident-2.

ПУ оснащена двумя штекерными разъемами нового типа (пуповичного), автоматически отстегивающимися в момент пуска ракеты. Разъемы служат для подачи в приборный отсек ракеты электропитания и ввода необходимых данных стрельбы. Оборудование подачи парогазовой смеси ПУ входит в состав подсистемы выброса БРПЛ. Непосредственно в ПУ смонтирован патрубок Подачи парогазовой смеси и подракетная камера, в которую поступает парогаз.Это оборудование расположено практически в основании шахты. ПУ имеет четыре контрольно-наладочных люка, обеспечивающих доступ к оборудованию и узлам ракеты и пускового оборудования с целью их проверок и технического обслуживания. Один люк расположен на уровне первой палубы ракетного отсека ПЛАРБ, два - на уровне второй палубы (обеспечивают доступ к приборному отсеку БРПЛ и разъему), один - ниже уровня четвертой палубы (доступ к подракетной камере). Механизм открывания люков сблокирован с механизмом открывания крышки ПУ.

Каждая ПУ имеет подсистему аварийного водяного охлаждения БРИЛ и оборудована 11 датчиками, обеспечивающими контроль температуры, влажности воздуха, количества влаги и давления. Для контроля необходимой температуры (примерно 29°С) в ПУ установлены термодатчики, которые в случае недопустимого отклонения температуры выдают сигналы в о бщекорабельную систему терморегулирования. Относительная влажность воздуха (30% и менее) контролируется тремя датчиками, расположенными в подракетной камере, в нижней части и в районе приборного отсека пускового стакана. С повышением влажности датчики дают сигнал на пульт контроля, установленный в ракетном отсеке, и на пост управления ракетной стрельбой. По команде с поста относительная влажность снижается путем прогона через ПУ сухого воздуха под давлением. Наличие влаги в ПУ обнаруживается при помощи щупов, установленных в подракетной камере и патрубке подачи парогазовой смеси. При соприкосновении щупа с водой вырабатывается соответствующий сигнал тревоги. Каление воды производится таким же образом, как и влажного воздуха.

Подсистема выброса ракеты состоит из 24 независимых друг от друга установок. Каждая установка включает газогенератор (пороховой аккумулятор давления), запальное устройство, охладительную камеру, патрубок подачи парогазовой смеси, подракетную камеру, защитное покрытие, а также контрольное к вспомогательное оборудование. Генерируемые пороховым аккумулятором давления газы проходят через камеру с водой (охладительную камеру), смешиваются с ней в определенных пропорциях и образуют низкотемпературный пар. Эта парогазовая смесь поступает через патрубок в подракетную камеру с равномерным ускорением и при достижении определенного давления выталкивает ракету из пускового стакана с силой, достаточной для выброса тела массой 32 т с заданной глубины (30-40 м) на высоту более 10м над поверхностью воды. Подсистема выброса БРПЛ Trident-2 создает практически вдвое большую величину давления парогазовой смеси, что позволяет выбрасывать даже ракету массой 57,5 т с такой же глубины на ту же высоту. Подсистема контроля и управления пуском предназначена для контроля за предстартовой подготовкой ПУ, подачи сигнала на включение подсистемы выброса БРПЛ, контроля процесса пуска и послепусковых операций. Она включает пульт управления пуском, оборудование обеспечения безопасности пуска и контрольно-проверочную аппаратуру. Пульт управления пуском служит для отображения сигналов, позволяющих контролировать приведение в действие и функционирование системы пуска, а также формирования необходимых сигналов для изменения режима работы подсистем и оборудования системы хранения и пуска БРПЛ. Он расположен на посту управления ракетной стрельбой. Оборудование обеспечения безопасности пуска контролирует и выдает сигналы для подсистемы выброса БРПЛ и системы управления ракетной стрельбой (СУРС). Оно дает разрешающий сигнал для СУРС на предстартовую подготовку, пуск и послепусковые операции одновременно пяти пусковых установок БРПЛ. В состав оборудования входят блок с 24 модулями безопасности пуска, панель переключения подсистемы выброса БРПЛ в проверочный режим и переключатели режимов функционирования системы хранения и пуска БРПЛ.

Контрольно-проверочная аппаратура включает три блока, каждый из которые контролирует состояние и функционирование восьми ПУ, а также пять блоков, контролирующих решение логических, сигнальных и тестовых функций электронной аппаратуры системы хранения и пуска БРПЛ. Все блоки установлены в ракетном отсеке ПЛАРБ.

С получением сигнала-приказа на пуск ракет командир лодки объявляет боевую тревогу. После проверки подлинности приказа командир дает команду на приведение подводной лодки в техническую готовность ISy, которая является высшей степенью готовности. По этой команде уточняются координаты корабля, скорость снижается до значений, обеспечивающих пуск ракет, лодка подвсплывает на глубину около 30 м. По готовности навигационного поста, а также поста подсистемы контроля и выброса ракет из шахт командир ПЛАРБ вставляет пусковой ключ в соответствующее отверстие пульта управления стрельбой и переключает его. Этим действием он подает команду в ракетный отсек лодки на непосредственную предстартовую подготовку ракетного комплекса. Перед пуском ракеты давление в пусковой шахте выравнивается с забортным, затем открывается прочная крышка шахты. Доступ забортной воде после этого преграждает лишь расположенная под ней сравнительно тонкая мембрана.

Непосредственный пуск ракеты осуществляет командир боевой части оружия (ракетно-торпедной) с помощью пускового механизма с рукояткой красного цвета (для учебных пусков - черного), который подключается к ЭВМ с помощью специального кабеля. Затем включается пороховой аккумулятор давления. Генерируемые им газы проходят через камеру с водой и частично охлаждаются. Образовавшийся при этом низкотемпературный пар поступает в нижнюю часть пускового стакана и выталкивает ракету из шахты. В ракетном комплексе Polaris-AЗ применялся воздух высокого давления, который подавался под обтюратор ракеты через систему клапанов по строго определенному графику, точно выдерживаемому специальной автоматической аппаратурой. Это обеспечивало заданный режим движения ракеты в пусковом стакане и разгон ее с ускорением до 10g при скорости выхода из шахты 45-50 м/с. При движении вверх ракета разрывает мембрану, и забортная вода свободно поступает в шахту. После выхода ракеты крышка шахты автоматически закрывается, а находящаяся в шахте забортная вода сливается в специальную заместительную цистерну внутри прочного корпуса лодки. ПЛАРБ при движении ракеты в пусковом стакане подвергается воздействию значительной реактивной силы, а после ее выхода из шахты давлению поступающей забортной воды. Рулевой с помощью специальных автоматов, управляющих работой гироскопических стабилизирующих устройств и перекачкой водного балласта, удерживает лодку от провала на глубину. После неуправляемого движения в толще воды ракета выходит на поверхность. Двигатель первой ступени БРПЛ включается на высоте 10-30 м над уровнем моря по сигналу датчика ускорений. Вместе с ракетой на поверхность воды выбрасываются куски уплотнения пускового стакана.

Затем ракета поднимается вертикально и по достижении определенной скорости начинает отрабатывать заданную программу полета. По окончании работы двигателя первой ступени на высоте примерно 20 км происходит ее отделение и включение двигателя второй ступени, а корпус первой ступени отстреливается. При движении ракеты на активном участке траектории управление ее полетом осуществляется за счет отклонения сопел двигателей ступеней. После отделения третьей ступени начинается этап разведения боеголовок. Головная часть с приборным отсеком продолжает полет по баллистической траектории. Производятся коррекция траектории полета двигателем головной части, нацеливание и отстрел боеголовок. В головной части типа МИРВ используется так называемый "принцип автобуса": ГЧ, проведя коррекцию своего местоположения, нацеливается на первую цель и выстреливает боеголовку, которая по баллистической траектории летит к цели, после этого ГЧ ("автобус"), проведя коррекцию своего местоположения двигательной установкой системы разведения боеголовок, нацеливается на вторую цель и выстреливает следующую боеголовку. Подобная процедура повторяется для каждой боеголовки. Если необходимо поразить одну цель, то в ГЧ закладывается программа, которая позволяет нанести удар с разносом во времени (в ГЧ типа МРВ после проведения нацеливания двигателем второй ступени производится одновременный отстрел всех боеголовок). Через 15-40 мин после пуска ракеты боеголовки достигают объектов поражения. Подлетное время зависит от удаления района огневой позиции ПЛАРБ от цели и траектории полета ракеты.