A Rússia desenvolveu forças nucleares estratégicas, cujo principal componente são os mísseis balísticos intercontinentais de vários tipos usados em complexos terrestres fixos ou móveis, bem como em submarinos. Com uma certa semelhança ao nível das ideias e soluções básicas, os produtos desta classe apresentam diferenças perceptíveis. Em particular, motores de foguete de vários tipos e classes são usados, correspondendo a um ou outro requisitos do cliente.
Do ponto de vista das características das usinas, todos os ICBMs desatualizados, relevantes e promissores podem ser divididos em duas classes principais. Essas armas podem ser equipadas com motores de foguete de propelente líquido (LPRE) ou motores de combustível sólido (motores de foguete de propelente sólido). Ambas as classes têm vantagens próprias, graças às quais encontram aplicação em vários projetos, e até agora nenhuma delas conseguiu afastar um "concorrente" do seu ramo. A questão das usinas de energia é de grande interesse e merece consideração separada.
História e teoria
Sabe-se que os primeiros foguetes, surgidos há muitos séculos, eram equipados com motores de propelente sólido utilizando o combustível mais simples. Essa usina manteve sua posição até o século passado, quando os primeiros sistemas de combustível líquido foram criados. No futuro, o desenvolvimento das duas classes de motores prosseguiu em paralelo, embora os motores de foguetes líquidos ou propelentes sólidos de vez em quando se substituíssem como líderes na indústria.
Lançamento do foguete UR-100N UTTH com motor líquido. Foto Rbase.new-factoria.ru
Os primeiros mísseis de longo alcance, cujo desenvolvimento levou ao surgimento de complexos intercontinentais, eram equipados com motores líquidos. Em meados do século passado, foram os motores de foguetes líquidos que permitiram obter as características pretendidas com os materiais e tecnologias disponíveis. Mais tarde, especialistas dos principais países começaram a desenvolver novos tipos de propelentes balísticos e propelentes mistos, o que resultou no surgimento de propelentes sólidos adequados para uso em ICBMs.
Até o momento, tanto os mísseis de propelente líquido quanto os de propelente sólido se espalharam pelas forças nucleares estratégicas de diferentes países. É curioso que os ICBMs russos sejam equipados com usinas de ambas as classes, enquanto os Estados Unidos abandonaram os motores de propelente líquido em favor dos de combustível sólido há várias décadas. Apesar dessa diferença de abordagens, ambos os países conseguiram construir grupos de mísseis com a aparência desejada e as capacidades necessárias.
No campo dos mísseis intercontinentais, os motores de propelente líquido foram os primeiros. Esses produtos têm várias vantagens. O combustível líquido permite que um impulso específico mais alto seja obtido, e o projeto do motor permite que o empuxo seja alterado de maneiras relativamente simples. A maior parte do volume de um foguete com motor de propelente líquido é ocupada por tanques de combustível e oxidante, o que de certa forma reduz as exigências de resistência do casco e simplifica sua produção.
Ao mesmo tempo, os motores de foguetes de propelente líquido e mísseis equipados com eles apresentam desvantagens. Em primeiro lugar, esse motor se distingue pela maior complexidade de produção e operação, o que afeta negativamente o custo do produto. Os ICBMs dos primeiros modelos apresentavam uma desvantagem na forma de complexidade de preparação para o lançamento. O reabastecimento de combustível e oxidante foi realizado imediatamente antes da partida e, além disso, em alguns casos, estava associado a alguns riscos. Tudo isso afetou negativamente as qualidades de combate do sistema de mísseis.
Mísseis de propelente líquido R-36M em contêineres de transporte e lançamento. Foto Rbase.new-factoria.ru
O motor de foguete de combustível sólido e o foguete construído em sua base têm aspectos positivos e vantagens sobre o sistema líquido. A principal vantagem é o menor custo de produção e um design simplificado. Além disso, os propelentes sólidos não apresentam riscos de vazamentos agressivos de combustível e, além disso, se diferenciam pela possibilidade de armazenamento por mais tempo. Durante a fase ativa de um voo ICBM, um motor de propelente sólido fornece melhor dinâmica de aceleração, reduzindo a probabilidade de uma interceptação bem-sucedida.
Um motor de propelente sólido perde para um motor líquido em seu impulso específico. Como a combustão de uma carga de combustível sólido é quase incontrolável, o controle de empuxo do motor, a parada ou a reinicialização requerem meios técnicos especiais que são complexos. O corpo do foguete de propelente sólido desempenha as funções de uma câmara de combustão e, portanto, deve ter resistência adequada, o que impõe requisitos especiais para as unidades utilizadas, além de afetar negativamente a complexidade e o custo de produção.
Motor de foguete, motor de foguete de propelente sólido e forças nucleares estratégicas
Atualmente, as forças nucleares estratégicas da Rússia estão armadas com cerca de uma dúzia de ICBMs de diferentes classes, projetados para resolver missões de combate urgentes. As Forças de Mísseis Estratégicos (Strategic Missile Forces) operam cinco tipos de mísseis e aguardam o aparecimento de mais dois novos complexos. O mesmo número de sistemas de mísseis é usado em submarinos navais, mas fundamentalmente novos mísseis ainda não foram desenvolvidos no interesse do componente naval da "tríade nuclear".
Apesar de sua idade considerável, os mísseis UR-100N UTTH e R-36M / M2 ainda permanecem nas tropas. Esses ICBMs da classe pesada incluem vários estágios com seus próprios motores de propelente líquido. Com grande massa (mais de 100 toneladas para o UR-100N UTTKh e cerca de 200 toneladas para o R-36M / M2), dois tipos de mísseis carregam um significativo suprimento de combustível, o que garante o despacho de uma ogiva pesada para uma faixa de pelo menos 10 mil km.
Vista geral do foguete RS-28 "Sarmat". Desenho "State Missile Center" / makeyev.ru
Desde o final da década de 50, em nosso país, estuda-se o problema do uso de propelentes sólidos em ICBMs promissores. Os primeiros resultados reais nesta área foram obtidos no início dos anos setenta. Nas últimas décadas, esta direção recebeu um novo impulso, graças ao qual surgiu toda uma família de mísseis de propelente sólido, representando o desenvolvimento consistente de ideias gerais e soluções baseadas em tecnologias modernas.
Atualmente, as Forças de Mísseis Estratégicos contam com os mísseis RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M e RS-24 Yars. Ao mesmo tempo, todos esses mísseis são operados com lançadores terrestres móveis e de minas. Foguetes de três tipos, criados com base em idéias gerais, são construídos de acordo com um esquema de três estágios e são equipados com motores de propelente sólido. Tendo cumprido os requisitos do cliente, os autores dos projetos conseguiram minimizar as dimensões e o peso dos mísseis acabados.
Os mísseis dos complexos RT-2PM, RT-2PM2 e RS-24 têm um comprimento não superior a 22,5-23 m com um diâmetro máximo de menos de 2 m. 1-1, 5 toneladas. Os mísseis Topol estão equipados com uma ogiva de uma peça, enquanto o Yars, de acordo com dados conhecidos, carrega várias ogivas separadas. A autonomia de vôo é de pelo menos 12 mil km.
É fácil ver que, com as características básicas de vôo no nível dos mísseis de propelente líquido mais antigos, os Topoli e Yars de propelente sólido se distinguem por suas menores dimensões e peso de lançamento. No entanto, com tudo isso, eles carregam uma carga útil menor.
Complexo de solo móvel Topol. Foto do Ministério da Defesa da Federação Russa
No futuro, as Forças de Mísseis Estratégicos devem receber vários novos sistemas de mísseis. Assim, o projeto RS-26 Rubezh, que foi criado como uma opção para o desenvolvimento do sistema Yars, novamente prevê o uso de um esquema de estágios múltiplos com propelentes sólidos em todos os estágios. Anteriormente, havia informações segundo as quais o sistema "Rubezh" se destina a substituir os antigos complexos RT-2PM "Topol", que afetaram as principais características de sua arquitetura. Em termos de suas principais características técnicas, o "Rubezh" não deve diferir significativamente do "Topol", embora seja possível usar uma carga útil diferente.
Outro desenvolvimento promissor é o ICBM pesado RS-28 Sarmat. Segundo dados oficiais, esse projeto prevê a criação de um foguete de três estágios com propelentes líquidos. Foi noticiado que o míssil Sarmat terá um comprimento de cerca de 30 metros com um peso de lançamento de mais de 100 toneladas e será capaz de transportar ogivas especiais “tradicionais” ou um novo tipo de sistema de ataque hipersônico. Devido ao uso de motores de foguete de propelente líquido com características suficientes, espera-se obter a autonomia máxima de vôo no nível de 15-16 mil km.
A Marinha tem à sua disposição diversos tipos de ICBMs com diferentes características e capacidades. O núcleo do componente naval das forças nucleares estratégicas são atualmente os mísseis balísticos de submarinos da família R-29RM: os R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 "Sineva" e R-29RMU2.1 "Liner". Além disso, o mais novo míssil Bulava R-30 entrou nos arsenais há alguns anos. Pelo que se sabe, agora a indústria russa está desenvolvendo vários projetos de modernização de mísseis para submarinos, mas não se fala na criação de complexos fundamentalmente novos.
No campo dos ICBMs domésticos para submarinos, existem tendências que lembram o desenvolvimento de complexos "terrestres". Os produtos R-29RM mais antigos e todas as opções para sua modernização possuem três estágios e são equipados com vários motores líquidos. Com a ajuda de tal usina, o míssil R-29RM é capaz de entregar quatro ou dez ogivas de diferentes potências com um peso total de 2,8 toneladas em um alcance de pelo menos 8300 km. O projeto de modernização do R- 29MR2 "Sineva" previa a utilização de novos sistemas de navegação e controle. Dependendo da carga de combate disponível, um foguete com comprimento de 14,8 me massa de 40,3 toneladas é capaz de voar a uma distância de até 11,5 mil km.
Carregando um míssil Topol-M em um lançador de silo. Foto do Ministério da Defesa da Federação Russa
O projeto mais recente do míssil submarino Bulava R-30, ao contrário, previa o uso de motores de propelente sólido em todos os três estágios. Isso permitiu, entre outras coisas, reduzir o comprimento do foguete para 12,1 me reduzir o peso de lançamento para 36,8 toneladas. Ao mesmo tempo, o produto carrega uma carga de combate de 1, 15 toneladas e entrega em uma faixa de até 8-9 mil km. Não faz muito tempo, foi anunciado o desenvolvimento de uma nova modificação do "Bulava", diferindo em diferentes dimensões e aumento de peso, devido ao qual será possível aumentar a carga de combate.
Tendências de desenvolvimento
É bem sabido que nas últimas décadas o comando russo confiou no desenvolvimento de promissores mísseis de propelente sólido. O resultado disso foi o aparecimento consistente dos complexos Topol e Topol-M, e depois Yars e Rubezh, cujos mísseis são equipados com propelentes sólidos. O LRE, por sua vez, permanece apenas em mísseis "terrestres" relativamente antigos, cuja operação já está chegando ao fim.
No entanto, um abandono completo dos ICBMs de propelente líquido ainda não está planejado. Como uma substituição para o UR-100N UTTKh e R-36M / M2 existentes, um novo produto RS-28 "Sarmat" com uma usina de energia semelhante está sendo criado. Assim, os motores de propelente líquido em um futuro previsível serão usados apenas em mísseis de classe pesada, enquanto outros complexos serão equipados com sistemas de propelente sólido.
A situação com os mísseis balísticos submarinos é semelhante, mas tem algumas diferenças. Um número significativo de mísseis de propelente líquido também permanece nesta área, mas o único novo projeto envolve o uso de propelentes sólidos. O desenvolvimento posterior do evento pode ser previsto examinando os planos existentes do departamento militar: o programa para o desenvolvimento da frota de submarinos indica claramente quais mísseis têm um grande futuro e quais serão desativados com o tempo.
Lançador automotor RS-24 "Yars". Foto Vitalykuzmin.net
Mísseis R-29RM mais antigos e suas últimas modificações são destinados a submarinos nucleares dos projetos 667BDR e 667BDRM, enquanto o R-30 foi desenvolvido para uso nos mais recentes porta-mísseis do Projeto 955. Navios da família 667 estão gradualmente esgotando seus recursos e, eventualmente, ser desativado devido à completa obsolescência moral e física. Junto com eles, nesse sentido, a frota terá que abandonar mísseis da família R-29RM, que simplesmente ficarão sem porta-aviões.
Os primeiros cruzadores submarinos com mísseis do Projeto 955 "Borey" já foram aceitos na força de combate da Marinha e, além disso, continua a construção de novos submarinos. Isso significa que em um futuro previsível a frota receberá um grupo significativo de porta-mísseis Bulava. O serviço "Boreyev" continuará por várias décadas e, portanto, os mísseis R-30 permanecerão em serviço. É possível criar novas modificações de tais armas, capazes de complementar e então substituir ICBMs da versão básica. De uma forma ou de outra, os produtos da família R-30 acabarão por substituir os antigos mísseis R-29RM como base do componente naval das forças nucleares estratégicas.
Vantagens e desvantagens
Diferentes classes de motores de foguetes usados em mísseis estratégicos modernos têm seus próprios prós e contras de um tipo ou de outro. Os sistemas de combustível líquido e sólido se superam em alguns parâmetros, mas perdem em outros. Como resultado, os clientes e projetistas devem escolher o tipo de usina de acordo com seus requisitos.
Um motor de propelente líquido convencional difere dos motores de foguete de propelente sólido em maiores taxas de impulso específico e outras vantagens, o que torna possível aumentar a carga útil. Ao mesmo tempo, o fornecimento correspondente de combustível líquido e oxidante leva a um aumento nas dimensões e no peso do produto. Assim, um foguete de propelente líquido acaba sendo a solução ideal no contexto da implantação de um grande número de lançadores de silos. Na prática, isso significa que atualmente uma parte significativa dos silos de lançamento está ocupada pelos mísseis R-36M / M2 e UR-100N UTTKh, e no futuro serão substituídos pelo promissor RS-28 "Sarmat".
Foguetes dos tipos Topol, Topol-M e Yars são usados tanto com instalações de minas quanto como parte de sistemas móveis de solo. A última possibilidade é fornecida, em primeiro lugar, pelo baixo peso de lançamento dos mísseis. Um produto pesando não mais do que 50 toneladas pode ser colocado em um chassi multi-eixo especial, o que não pode ser feito com mísseis de propelente líquido existentes ou hipotéticos. O novo complexo RS-26 "Rubezh", considerado um substituto do "Topol", também se baseia em ideias semelhantes.
Míssil submarino R-29RM. Desenho "State Missile Center" / makeyev.ru
A característica dos foguetes com propelentes sólidos na forma de redução de tamanho e peso também importa no contexto dos armamentos navais. Um míssil submarino deve ser o menor possível. A proporção das dimensões e características de vôo dos mísseis R-29RM e R-30 mostra exatamente como tais vantagens podem ser usadas na prática. Portanto, ao contrário de seus predecessores, os mais novos submarinos nucleares do Projeto 955 não precisam de uma grande superestrutura cobrindo a parte superior dos lançadores.
No entanto, a redução de peso e dimensões tem um preço. Mísseis de propelente sólido mais leves diferem de outros ICBMs domésticos em uma carga de combate mais baixa. Além disso, a especificidade dos motores de foguete de propelente sólido leva a uma perfeição de peso inferior em comparação com os foguetes de propelente líquido. No entanto, com toda a probabilidade, esses problemas estão sendo resolvidos com a criação de unidades de combate e sistemas de controle mais eficazes.
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Apesar do longo trabalho de pesquisa e desenvolvimento, bem como de muita polêmica, o confronto condicional entre os motores a propelente líquido e sólido ainda não terminou com a vitória incondicional de um dos "concorrentes". Pelo contrário, os militares e engenheiros russos chegaram a uma conclusão equilibrada. Motores de diferentes tipos são usados nas áreas onde podem mostrar os melhores resultados. Assim, mísseis leves para complexos móveis terrestres e submarinos recebem propelentes sólidos, enquanto mísseis pesados com lançamento de silo, tanto agora como no futuro, deverão ser equipados com propelentes líquidos.
Na situação atual, levando em consideração as oportunidades e perspectivas existentes, tal abordagem parece a mais lógica e bem-sucedida. Na prática, permite obter resultados máximos com uma redução perceptível da influência dos fatores negativos. É bem possível que tal ideologia persista no futuro, inclusive com o uso de tecnologias promissoras. Isso significa que em um futuro próximo e distante, as forças nucleares estratégicas russas serão capazes de receber mísseis balísticos intercontinentais modernos com as mais altas características e qualidades de combate possíveis que afetam diretamente a eficácia da dissuasão e a segurança do país.
