Russland hat strategische Nuklearstreitkräfte entwickelt, deren Hauptbestandteil ballistische Interkontinentalraketen verschiedener Art sind, die in stationären oder mobilen Bodenkomplexen sowie auf U-Booten eingesetzt werden. Bei einer gewissen Ähnlichkeit auf der Ebene der Grundideen und Lösungen weisen Produkte dieser Klasse deutliche Unterschiede auf. Insbesondere kommen Raketentriebwerke unterschiedlicher Bauart und Klasse zum Einsatz, die dem einen oder anderen Kundenwunsch entsprechen.
Aus Sicht der Eigenschaften der Kraftwerke können alle veralteten, relevanten und vielversprechenden Interkontinentalraketen in zwei Hauptklassen eingeteilt werden. Solche Waffen können mit Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken (LPRE) oder Festbrennstofftriebwerken (Feststoffraketentriebwerken) ausgestattet sein. Beide Klassen haben ihre eigenen Vorteile, dank denen sie in verschiedenen Projekten Anwendung finden, und bisher konnte keine von ihnen einen „Konkurrenten“aus ihrem Bereich verdrängen. Das Thema Kraftwerke ist von großem Interesse und verdient eine gesonderte Betrachtung.
Geschichte und Theorie
Es ist bekannt, dass die ersten Raketen, die vor vielen Jahrhunderten erschienen, mit Festtreibstoffmotoren ausgestattet waren, die einfachsten Treibstoff verwendeten. Ein solches Kraftwerk behielt seine Position bis zum letzten Jahrhundert, als die ersten Flüssigbrennstoffsysteme geschaffen wurden. Zukünftig verlief die Entwicklung der beiden Triebwerksklassen parallel, wobei sich Flüssigraketentriebwerke oder Festtreibstoffe von Zeit zu Zeit als Branchenführer ablösten.
Start der UR-100N UTTH-Rakete mit flüssigem Triebwerk. Foto Rbase.new-factoria.ru
Die ersten Langstreckenraketen, deren Entwicklung zur Entstehung interkontinentaler Komplexe führte, waren mit Flüssigkeitstriebwerken ausgestattet. In der Mitte des letzten Jahrhunderts waren es Flüssigraketentriebwerke, die es ermöglichten, die gewünschten Eigenschaften mit den verfügbaren Materialien und Technologien zu erzielen. Später begannen Experten aus führenden Ländern, neue Typen ballistischer Treibstoffe und Mischtreibstoffe zu entwickeln, was zur Entstehung von Festtreibstoffen führte, die für den Einsatz auf Interkontinentalraketen geeignet waren.
Bis heute sind sowohl Flüssig- als auch Feststoffraketen in den strategischen Nuklearstreitkräften verschiedener Länder weit verbreitet. Es ist merkwürdig, dass russische Interkontinentalraketen mit Kraftwerken beider Klassen ausgestattet sind, während die Vereinigten Staaten vor einigen Jahrzehnten Flüssigtreibstoffe zugunsten von Festbrennstoffmotoren aufgegeben haben. Trotz dieser unterschiedlichen Ansätze gelang es beiden Ländern, Raketengruppen des gewünschten Aussehens mit den erforderlichen Fähigkeiten zu bauen.
Auf dem Gebiet der Interkontinentalraketen waren Flüssigtreibstoffe die ersten. Solche Produkte haben eine Reihe von Vorteilen. Flüssiger Treibstoff ermöglicht einen höheren spezifischen Impuls, und die Konstruktion des Triebwerks ermöglicht eine relativ einfache Änderung des Schubs. Der größte Teil des Volumens einer Rakete mit einem Flüssigtreibstoffmotor wird von Kraftstoff- und Oxidationstanks eingenommen, was in gewisser Weise die Anforderungen an die Festigkeit des Rumpfes verringert und seine Herstellung vereinfacht.
Gleichzeitig sind Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerke und damit ausgestattete Raketen nicht ohne Nachteile. Ein solcher Motor zeichnet sich vor allem durch die höchste Komplexität der Herstellung und des Betriebs aus, was sich negativ auf die Produktkosten auswirkt. Interkontinentalraketen der ersten Modelle hatten einen Nachteil in Form der Komplexität der Vorbereitung für den Start. Das Auftanken von Kraftstoff und Oxidationsmittel erfolgte unmittelbar vor dem Start und war darüber hinaus teilweise mit Risiken verbunden. All dies wirkte sich negativ auf die Kampfqualitäten des Raketensystems aus.
R-36M-Flüssigkeitstreibstoffraketen in Transport- und Abschussbehältern. Foto Rbase.new-factoria.ru
Der Feststoffraketentriebwerk und die darauf aufbauende Rakete haben positive Aspekte und Vorteile gegenüber dem Flüssigsystem. Der Hauptvorteil sind die geringeren Produktionskosten und ein vereinfachtes Design. Außerdem bergen Festtreibstoffe keine Gefahr von aggressiven Kraftstoffleckagen und zeichnen sich darüber hinaus durch die Möglichkeit einer längeren Lagerung aus. Während der aktiven Phase eines Interkontinentalraketen-Fluges bietet ein Feststofftriebwerk eine bessere Beschleunigungsdynamik und verringert die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Abfangens.
Ein Feststoffmotor verliert seinen spezifischen Impuls gegenüber einem flüssigen. Da die Verbrennung einer Festbrennstoffladung nahezu unkontrollierbar ist, erfordern Triebwerksschubregelung, -stopp oder -neustart spezielle technische Mittel, die aufwendig sind. Der Feststoffraketenkörper erfüllt die Funktionen einer Brennkammer und muss daher eine entsprechende Festigkeit aufweisen, was besondere Anforderungen an die eingesetzten Aggregate stellt und auch die Komplexität und Kosten der Herstellung negativ beeinflusst.
Raketentriebwerk, Feststoffraketentriebwerk und strategische Nuklearstreitkräfte
Derzeit sind die strategischen Nuklearstreitkräfte Russlands mit etwa einem Dutzend Interkontinentalraketen verschiedener Klassen bewaffnet, die dringende Kampfeinsätze lösen sollen. Die Strategic Missile Forces (Strategic Missile Forces) betreiben fünf Raketentypen und warten auf das Erscheinen von zwei weiteren neuen Komplexen. Auf Marine-U-Booten kommen ebenso viele Raketensysteme zum Einsatz, grundsätzlich wurden aber im Interesse der Marinekomponente der „nuklearen Triade“noch keine grundsätzlich neuen Raketen entwickelt.
Trotz ihres beträchtlichen Alters bleiben die Raketen UR-100N UTTH und R-36M / M2 immer noch in der Truppe. Solche Interkontinentalraketen der schweren Klasse umfassen mehrere Stufen mit eigenen Flüssigtreibstoffmotoren. Mit einer großen Masse (mehr als 100 Tonnen für die UR-100N UTTKh und etwa 200 Tonnen für die R-36M / M2) tragen zwei Arten von Raketen einen erheblichen Treibstoffvorrat, der den Versand eines schweren Gefechtskopfes auf eine Reichweite von gewährleistet mindestens 10.000 km.
Gesamtansicht der RS-28 "Sarmat"-Rakete. Zeichnung "Staatliches Raketenzentrum" / makeyev.ru
Seit Ende der fünfziger Jahre wird in unserem Land das Problem des Einsatzes von Festtreibstoffen auf vielversprechenden Interkontinentalraketen untersucht. Die ersten wirklichen Ergebnisse auf diesem Gebiet wurden Anfang der siebziger Jahre erzielt. In den letzten Jahrzehnten hat diese Richtung einen neuen Impuls erhalten, dank dem eine ganze Familie von Feststoffraketen entstanden ist, die die konsequente Entwicklung allgemeiner Ideen und Lösungen auf der Grundlage moderner Technologien darstellt.
Derzeit verfügt die Strategische Raketentruppe über die Raketen RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M und RS-24 Yars. Gleichzeitig werden alle diese Raketen sowohl mit Minen- als auch mit mobilen Bodenwerfern betrieben. Raketen von drei Typen, die auf der Grundlage allgemeiner Ideen erstellt wurden, werden nach einem dreistufigen Schema gebaut und sind mit Feststofftriebwerken ausgestattet. Nach Erfüllung der Kundenanforderungen gelang es den Autoren der Projekte, die Abmessungen und das Gewicht der fertigen Raketen zu minimieren.
Die Raketen der Komplexe RT-2PM, RT-2PM2 und RS-24 haben eine Länge von nicht mehr als 22,5-23 m mit einem maximalen Durchmesser von weniger als 2 m 1-1, 5 Tonnen Die Topol-Raketen sind ausgestattet mit ein einteiliger Sprengkopf, während die Yars nach bekannten Daten mehrere separate Sprengköpfe trägt. Die Flugreichweite beträgt mindestens 12.000 km.
Es ist leicht zu erkennen, dass sich die Feststoffraketen Topoli und Yars mit den grundlegenden Flugeigenschaften auf dem Niveau älterer Flüssigtreibstoffraketen durch ihre geringeren Abmessungen und ihr Startgewicht auszeichnen. Bei all dem tragen sie jedoch eine geringere Nutzlast.
Mobiler Bodenkomplex Topol. Foto des Verteidigungsministeriums der Russischen Föderation
Zukünftig sollen die Strategic Missile Forces mehrere neue Raketensysteme erhalten. So sieht das RS-26 Rubezh-Projekt, das als Option für die Weiterentwicklung des Yars-Systems geschaffen wurde, erneut die Verwendung eines mehrstufigen Schemas mit Festtreibstoffen in allen Phasen vor. Zuvor gab es Informationen, nach denen das "Rubezh" -System die alternden RT-2PM "Topol" -Komplexe ersetzen soll, die die Hauptmerkmale seiner Architektur beeinflusst haben. In Bezug auf seine wichtigsten technischen Eigenschaften sollte sich der "Rubezh" nicht wesentlich vom "Topol" unterscheiden, obwohl eine andere Nutzlast verwendet werden kann.
Eine weitere vielversprechende Entwicklung ist die schwere Interkontinentalrakete RS-28 Sarmat. Nach offiziellen Angaben sieht dieses Projekt die Schaffung einer dreistufigen Rakete mit Flüssigtreibstoffen vor. Es wurde berichtet, dass die Sarmat-Rakete eine Länge von etwa 30 Metern und ein Startgewicht von über 100 Tonnen haben wird und in der Lage sein wird, „traditionelle“Spezialsprengköpfe oder ein neuartiges Hyperschall-Schlagsystem zu tragen. Aufgrund der Verwendung von Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken mit ausreichenden Eigenschaften wird erwartet, dass die maximale Flugreichweite auf der Ebene von 15-16 Tausend km erreicht wird.
Die Marine verfügt über mehrere Arten von Interkontinentalraketen mit unterschiedlichen Eigenschaften und Fähigkeiten. Kern der Marinekomponente der strategischen Nuklearstreitkräfte sind derzeit die ballistischen Raketen von U-Booten der R-29RM-Familie: die R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 „Sineva“und R-29RMU2.1 „Liner“. Darüber hinaus ist vor einigen Jahren die neueste R-30-Bulava-Rakete in die Arsenale eingetreten. Soweit bekannt, entwickelt die russische Industrie jetzt mehrere Projekte zur Modernisierung von Raketen für U-Boote, aber von der Schaffung grundlegend neuer Komplexe ist keine Rede.
Im Bereich der inländischen Interkontinentalraketen für U-Boote gibt es Trends, die an die Entwicklung von "Land"-Komplexen erinnern. Ältere R-29RM-Produkte und alle Optionen zu ihrer Modernisierung haben drei Stufen und sind mit mehreren Flüssigkeitsmotoren ausgestattet. Mit Hilfe eines solchen Kraftwerks ist die R-29RM-Rakete in der Lage, vier oder zehn Sprengköpfe unterschiedlicher Leistung mit einem Gesamtgewicht von 2, 8 Tonnen bei einer Reichweite von mindestens 8300 km abzufeuern. 29MR2 "Sineva" für den Einsatz neuer Navigations- und Kontrollsysteme vorgesehen. Abhängig von der verfügbaren Kampflast kann eine Rakete mit einer Länge von 14,8 m und einer Masse von 40,3 Tonnen eine Reichweite von bis zu 11,5 Tausend km erreichen.
Laden einer Topol-M-Rakete in einen Silowerfer. Foto des Verteidigungsministeriums der Russischen Föderation
Das neuere Projekt der U-Boot-Rakete R-30 Bulava hingegen sah in allen drei Phasen den Einsatz von Feststofftriebwerken vor. Dadurch konnte unter anderem die Länge der Rakete auf 12,1 m und das Startgewicht auf 36,8 Tonnen reduziert werden, gleichzeitig trägt das Produkt eine Gefechtslast von 1,15 Tonnen und liefert diese auf eine Reichweite von bis zu 8-9 Tausend km. Vor nicht allzu langer Zeit wurde die Entwicklung einer neuen Modifikation des "Bulava" angekündigt, die sich in verschiedenen Abmessungen und erhöhtem Gewicht unterscheidet, wodurch die Kampflast erhöht werden kann.
Entwicklungstrends
Bekanntlich hat sich die russische Führung in den letzten Jahrzehnten auf die Entwicklung vielversprechender Feststoffraketen verlassen. Das Ergebnis war das konsistente Erscheinungsbild der Komplexe Topol und Topol-M und dann Yars und Rubezh, deren Raketen mit Festtreibstoffen ausgestattet sind. LRE wiederum bleiben nur auf relativ alten "Land"-Raketen, deren Betrieb bereits zu Ende geht.
Ein vollständiger Verzicht auf Flüssigtreibstoff-Interkontinentalraketen ist jedoch noch nicht geplant. Als Ersatz für die bestehenden UR-100N UTTKh und R-36M / M2 entsteht ein neues Produkt RS-28 "Sarmat" mit einem ähnlichen Kraftwerk. So werden Flüssigtreibstoffe in absehbarer Zeit nur bei Raketen der schweren Klasse zum Einsatz kommen, während andere Komplexe mit Festtreibstoffsystemen ausgestattet werden.
Die Situation mit ballistischen U-Boot-Raketen sieht ähnlich aus, weist jedoch einige Unterschiede auf. In diesem Bereich verbleiben auch noch eine beträchtliche Anzahl von Flüssigtreibstoffraketen, aber das einzige neue Projekt beinhaltet den Einsatz von Festtreibstoffen. Die weitere Entwicklung der Veranstaltung lässt sich anhand der bestehenden Pläne der Militärabteilung vorhersagen: Das Programm zur Entwicklung der U-Boot-Flotte zeigt deutlich, welche Raketen eine große Zukunft haben und welche im Laufe der Zeit stillgelegt werden.
Selbstfahrlafette RS-24 "Yars". Foto Vitalykuzmin.net
Ältere R-29RM-Raketen und ihre neuesten Modifikationen sind für Atom-U-Boote der Projekte 667BDR und 667BDRM vorgesehen, während R-30 für den Einsatz auf den neuesten Raketenträgern des Projekts 955 entwickelt wurden. Schiffe der 667-Familie verbrauchen allmählich ihre Ressourcen und werden irgendwann wegen der vollständigen moralischen und physischen Veralterung stillgelegt werden. Zusammen mit ihnen muss die Flotte dementsprechend auf Raketen der R-29RM-Familie verzichten, die einfach ohne Träger bleiben werden.
Die ersten Raketen-U-Boot-Kreuzer des Projekts 955 "Borey" wurden bereits in die Kampfstärke der Marine aufgenommen, außerdem wird der Bau neuer U-Boote fortgesetzt. Dies bedeutet, dass die Flotte in absehbarer Zeit eine bedeutende Gruppe von Bulava-Raketenträgern erhalten wird. Der Dienst "Boreyev" wird mehrere Jahrzehnte dauern, und daher werden die R-30-Raketen im Dienst bleiben. Es ist möglich, neue Modifikationen solcher Waffen zu erstellen, die Interkontinentalraketen der Basisversion ergänzen und dann ersetzen können. So oder so werden Produkte der R-30-Familie irgendwann die alternden R-29RM-Raketen als Basis der Marinekomponente der strategischen Nuklearstreitkräfte ersetzen.
Vorteile und Nachteile
Verschiedene Klassen von Raketentriebwerken, die in modernen strategischen Raketen verwendet werden, haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Flüssig- und Festbrennstoffsysteme übertreffen sich in einigen Parametern, verlieren aber in anderen. Folglich müssen Kunden und Planer den Kraftwerkstyp entsprechend ihren Anforderungen auswählen.
Ein konventioneller Flüssigtreibstoff-Triebwerk unterscheidet sich von Festtreibstoff-Raketentriebwerken durch höhere spezifische Impulsraten und weitere Vorteile, die eine Erhöhung der Nutzlast ermöglichen. Gleichzeitig führt die entsprechende Zufuhr von flüssigem Brennstoff und Oxidationsmittel zu einer Erhöhung der Abmessungen und des Gewichts des Produkts. Somit erweist sich eine Flüssigtreibstoffrakete als optimale Lösung im Rahmen des Einsatzes einer Vielzahl von Silo-Trägerraketen. In der Praxis bedeutet dies, dass derzeit ein erheblicher Teil der Startsilos von den Raketen R-36M / M2 und UR-100N UTTKh besetzt ist und in Zukunft durch die vielversprechenden RS-28 "Sarmat" ersetzt werden.
Raketen vom Typ Topol, Topol-M und Yars werden sowohl bei Minenanlagen als auch als Teil mobiler Bodensysteme eingesetzt. Letztere Möglichkeit bietet vor allem das geringe Abschussgewicht der Flugkörper. Ein Produkt mit einem Gewicht von nicht mehr als 50 Tonnen kann auf einem speziellen mehrachsigen Chassis platziert werden, was mit bestehenden oder hypothetischen Flüssigtreibstoffraketen nicht möglich ist. Auf ähnlichen Ideen basiert auch der neue RS-26-Komplex "Rubezh", der als Ersatz für "Topol" gilt.
U-Boot-Rakete R-29RM. Zeichnung "Staatliches Raketenzentrum" / makeyev.ru
Das charakteristische Merkmal von Raketen mit Festtreibstoffen in Form der Verkleinerung und des Gewichts spielt auch im Zusammenhang mit der Marinerüstung eine Rolle. Eine U-Boot-Rakete sollte so klein wie möglich sein. Das Verhältnis der Abmessungen und Flugeigenschaften der R-29RM- und R-30-Raketen zeigt genau, wie solche Vorteile in der Praxis genutzt werden können. Im Gegensatz zu ihren Vorgängern benötigen die neuesten Atom-U-Boote des Projekts 955 also keinen großen Aufbau, der den oberen Teil der Trägerraketen bedeckt.
Die Reduzierung von Gewicht und Abmessungen hat jedoch ihren Preis. Leichtere Feststoffraketen unterscheiden sich von anderen inländischen Interkontinentalraketen durch eine geringere Kampflast. Darüber hinaus führt die Spezifität von Feststoffraketenmotoren zu einer geringeren Gewichtsperfektion im Vergleich zu Flüssigtreibstoffraketen. Aller Wahrscheinlichkeit nach werden solche Probleme jedoch durch die Schaffung effektiverer Kampfeinheiten und Kontrollsysteme gelöst.
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Trotz langwieriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit sowie vieler Kontroversen ist die bedingte Konfrontation zwischen Flüssig- und Festtreibstoffmotoren noch nicht mit einem unbedingten Sieg eines der „Konkurrenten“beendet. Im Gegenteil, das russische Militär und die russischen Ingenieure kamen zu einem ausgewogenen Ergebnis. Motoren verschiedener Typen werden in den Bereichen eingesetzt, in denen sie die besten Ergebnisse zeigen können. So erhalten leichte Flugkörper für mobile Landkomplexe und U-Boote Festtreibstoffe, während schwere Flugkörper mit Silostart jetzt und in Zukunft mit Flüssigtreibstoffen ausgestattet werden sollen.
In der aktuellen Situation erscheint ein solches Vorgehen unter Berücksichtigung der bestehenden Chancen und Perspektiven am logischsten und erfolgreichsten. In der Praxis können Sie maximale Ergebnisse mit einer spürbaren Verringerung des Einflusses negativer Faktoren erzielen. Gut möglich, dass eine solche Ideologie auch in Zukunft bestehen bleibt, auch beim Einsatz zukunftsträchtiger Technologien. Dies bedeutet, dass die russischen strategischen Nuklearstreitkräfte in naher und ferner Zukunft in der Lage sein werden, moderne ballistische Interkontinentalraketen mit höchstmöglichen Eigenschaften und Kampfqualitäten zu erhalten, die sich direkt auf die Wirksamkeit der Abschreckung und die Sicherheit des Landes auswirken.
