История создания, испытания и применение ядерного оружия

Инерциальная навигационная система AIRS.


    AIRS (усовершенствованная инерциальная опорная сфера) самая точная из разработанных сегодня инерциальных навигационных систем (ИНС), и, возможно, она ставит точку в долгом процессе непрерывного совершенствования технологии ИНС.
    Эта сложная и дорогая ИНС третьего поколения, как характеризует ее д-р Чарльз Старк Дрейпер (Charles Stark Draper), ведущий специалист по разработке сверхточных инерциальных систем управления. Это означает дрейф ИНС менее чем на 1.5x10-5 градуса за час работы. Этот дрейф так мал, что вклад AIRS в КВО ракет Peacekeeper менее 1%, (т.е. даже идеальная система управления с нулевым дрейфом улучшит точность попадания этой ракеты лишь на несколько метров).
    Столь высокая стабильность параметров требуется в основном не при полете по баллистической траектории, а только для сохранения ориентации системы наведения на земле в течении ракетной тревоги, без необходимости внешней опорной ориентации при помощи прецизионного гирокомпаса. Большинство МБР требуют внешней эталонной системы для сохранения синхронизации ИНС с внешним миром до старта. Обратная сторона такой экстремальной точности - огромная сложность и стоимость. AIRS состоит из 19 000 деталей. В 1989 году один акселерометр, используемый в AIRS (всего их там три), стоил 300 000 долларов и требовал полгода на сборку.
    Очень мало приложений требуют одновременно такую точность управления и независимость от внешних референсных систем управления. Фактически, кроме стратегических межконтинентальных ракет, она не нужна нигде. Если исключить требование полной автономности, то чрезвычайно высокую точность можно получить и при гораздо меньшей цене и массе. Например, появившиеся спутниковые навигационные системы (GPS, GLONASS) позволяют иметь сантиметровый уровень точности в течении неограниченного периода времени с легким и недорогим приемником. Космические аппараты нуждаются в очень точной навигации, но достигают ее при внешнем управлении. Даже новые программы по системам наведения ядерного оружия показывают готовность пожертвовать автономностью ради стоимости и веса.

Бомбардировщик B-36 с действующим атомным реактором на борту Переоборудованный бомбардировщик B-36 (обозначенный как NB-36H), несущий действующий реактор для изучения вопроса постройки самолета с ядерной энергетической установкой.
    Между 1946 и 1961 годами ВВС и Комиссия по атомной энергии США потратили более 7 миллиардов долларов на разработку самолета с атомной силовой установкой. Хотя такой самолет никогда и не поднимался в воздух, ВВС переделали этот бомбардировщик B-36, известный как экспериментальный ядерный самолет, для несения действующего трехмегаватного реактора с воздушным охлаждением, чтобы оценить возможные эксплутационные проблемы (он сделал 47 полетов над Техасом и Нью-Мексико между июлем 1955 и мартом 1957).
    NB-36H нес реактор в своем заднем бомбовом отсеке и имел новую носовую секцию с 12 тоннами свинца и обрезиненный отсек для экипажа с 25-30 сантиметровыми освинцованными стеклами. Так же радиацию поглощали водяные карманы в фюзеляже за жилым отсеком (из-за весовых ограничений ничего не было сделано, чтобы экранировать сильное излучение от верха, низа и сторон реактора).

Бомбардировщик ТУ-160 :: TU160 Blackjack :: Справочная информация   За начало разработок новой машины можно считать 1967 год, когда 28 ноября 1967 вышли первые требования на новый стратегический самолет, обладающий чрезвычайно высокими техническими данными. Крейсерская скорость на высоте 18000 м должна составлять 3200 км/ч, дальность полета в этом режиме около 12000 км, дальность полета на высоте - 16000-18000 км, у земли 11000-13000 км. Вооружение должно было включать в себя ракеты воздушного базирования (Х-45, Х-2000 и др.), а также свободнопадающие и корректируемые бомбы, суммарная масса нагрузки достигала 45 тонн.

Бомбардировщик ТУ-22 :TU22 Backfire :: Справочная информация В 1962 году на вооружение авиации поступил первый сверхзвуковой бомбардировщик Ту-22, созданный в ОКБ Н.А. Туполева конструктором Д. Марковым. Максимальная боевая нагрузка самолета составляла 12 т. В состав вооружения входили обычные и ядерные бомбы, самолет мог нести одну крылатую ракету Х-22. Для самообороны имелась 23 мм пушка Р-23 с радиолокационным прицелом и различные устройства радиоэлектронной борьбы. Навигационное и радиооборудование бомбардировщика позволяло эксплуатировать его в любых погодных условиях. ТУ-22 оснащался двигателями ВД-7М (до 1965 г) и РД-7М2 П.А. Колесова с тягой 16500 кгс. Максимальная скорость составляла 1600 км/ч.

Стратегическая термоядерная авиабомба B-83

Сброс стратегической авиабомбы B-83 с самолета

Предложенная программа BIOS (система оптимизации бомбового удара), делающая бомбы B-61 корректируемыми, использует GPS взамен ИНС. Такая конкуренция со стороны систем внешнего позиционирования ведет к закату ИНС по изложенным выше причинам.
 
Открытая AIRS. Видны гироскоп и акселерометр.Разобранная AIRS.Общий вид системы наведения, включая AIRS.

Особенности.

    Самая оригинальная сторона в AIRS - она не содержит карданных подвесов. Смысл кардана состоит в том, что имея три оси вращения, подвешенная в нем платформа может свободно поворачиваться во всех направлениях (и таким образом, установленный на нем гироскоп будет сохранять свою изначально заданную ориентацию). AIRS содержит бериллиевую сферу, которая свободно плавает в жидком фторуглероде внутри внешней оболочки и потому вращается в любом направлении. Важность этого нововведения в том, что оно исключает стопор кардана (состояние, когда две из трех осей гироскопа выстраиваются на одну линию и делают невозможным трехмерное его вращение) и освобождает от ограничений на диапазон углов отклонения, присущих некоторым конструкциям рамок гироскопов.
    Температура жидкости поддерживается с очень высокой точностью путем переноса тепла от нее через силовую оболочку к охлаждаемым фреоном теплообменникам. Положение сферы контролируется тремя гидродинамическими клапанами, управляемыми инерциальными датчиками в сфере. Как и в остальных инерциальных системах, в сфере помещены три акселерометра и гироскопа. Акселерометр называется SFIR (особый интегрирующий датчик силы), и использует такой же метод как и PIGA (маятниковой интегрирующий гироакселерометр) ракет Minuteman II. SFIR/PIGA работают, измеряя скорость прецессии (и, соответственно, прикладываемую силу) гироскопа перпендикулярно его оси вращения. Гироскоп подвешен на газостатических подшипниках.

Разработка.

    AIRS была по большей части эволюционной технологией. Основные идеи измерительных устройств (акселерометров и гироскопов) являются прямыми потомками ИНС более ранних МБР, таких как Minuteman II. Эти технологии были разработаны за период в 30 лет лабораторией Чарльза Старка Дрейпера (бывшая Инструментальная лаборатория MIT).
    Бескарданная плавающая сфера была задумана в Инструментальной лаборатории в конце 1950-х Филипом Боувичем (Philip Bowditch). Она была была развита в развертываемую систему Кеннетом Фертигом (Kenneth Fertig) под эгидой программы ВВС SABRE. В 1969 году программа по очень точной системе управления МБР была аннулирована, но возродилась как MPMS (система определения положения ракеты). Под этим названием она испытывалась в полете на Minuteman III в 1976 (как дополнение к "родной" ИНС Minuteman III NS-20 ). AIRS настолько точна, что ее можно было бы без труда использовать как эталон для оценки других ИНС.

Развертывание.

    Ракеты Peacekeeper (MX) начали разрабатываться в феврале 1972. Военные требования для них предусматривали сильно возросшую точность, точность AIRS хорошо позиционировала ракету для нанесения удара. В мае 1975 AIRS перешла из лаборатории Дрейпера в Northrop для дальнейшей разработки. Там довели проект от ручной штучной лабораторной сборки до пригодного к массовому производству. Несмотря на годы работы, к июлю 1987 года Northrop Electronics Division успешно изготовил только небольшое число блоков ИНС. Ракеты MX начали накапливаться в шахтах без системы управления их полетом. Но к декабрю 1988 все 50 ракет MX получили блоки AIRS. Начиная с того времени, все их производство передано Autonetics Division, Rockwell International.
    Между 1998 и 2002 годами, 625 новых модулей управления AIRS были закуплены и помещены в существующие ракеты Minuteman III, дав им точность, сравнимую с точностью Peacekeeper'а (КВО 110 м).

На главную