О проблемах в области баллистического обеспечения

Удручающая ситуация в области баллистического обеспечения угрожает процессу развития практически всех средств вооруженной борьбы. Развитие отечественной системы вооружения невозможно без теоретической базы, формирование которой в свою очередь невыполнимо без высококвалифицированных специалистов и генерируемых ими знаний. Сегодня баллистика задвинута на второй план. Но без эффективного применения этой науки трудно ожидать успехов в области проектно-конструкторской деятельности, связанной с созданием вооружения и военной техники.

Артиллерийское (затем ракетно-артиллерийское) вооружение являлось важнейшей составляющей военной мощи России на всех этапах ее существования. На решение теоретических проблем, возникающих в процессе развития ракетно-артиллерийского вооружения (РАВ), была нацелена баллистика – одна из основных военно-технических дисциплин. Ее развитие всегда находилось в зоне особого внимания военных ученых.

Советская школа

Итоги Великой Отечественной войны, казалось бы, неопровержимо подтвердили, что советская артиллерия является лучшей в мире, далеко опередившей разработки ученых и конструкторов практически всех остальных стран. Но уже в июле 1946-го по личному указанию Сталина постановлением Совмина СССР была создана Академия артиллерийских наук (ААН) как центр дальнейшего развития артиллерийского дела и особенно новой артиллерийской техники, способный обеспечить строго научный подход к решению всех уже назревших и вновь возникающих вопросов.

Тем не менее, во второй половине 50-х годов ближайшее окружение убедило Никиту Хрущева, возглавлявшего к тому времени страну, что артиллерия – это пещерная техника, от которой пора отказаться в пользу ракетного оружия. Закрыли ряд артиллерийских КБ (например, ОКБ-172, ОКБ-43 и др.) и перепрофилировали другие («Арсенал», «Баррикады», ЦКБ-34 и т. д.).

Наибольший урон нанесен Центральному научно-исследовательскому институту артиллерийского вооружения (ЦНИИ-58), располагавшемуся по соседству с ОКБ-1 Королева в подмосковных Подлипках. Возглавлял ЦНИИ-58 главный конструктор артиллерии Василий Грабин. Из 140 тысяч полевых орудий, участвовавших в сражениях Второй мировой войны, более 120 тысяч изготовлены на основе его разработок. Знаменитая дивизионная пушка Грабина ЗИС-3 была оценена высшими мировыми авторитетами как шедевр конструкторской мысли.

Научных школ баллистиков в стране в то время насчитывалось несколько: Московская (на базе ЦНИИ-58, НИИ-3, ВА имени Ф.Э. Дзержинского, МВТУ имени Н.Э. Баумана), Ленинградская (на базе Михайловской артакадемии, КБ «Арсенал», Военно-морской академии кораблестроения и вооружения имени А.Н. Крылова, отчасти «Военмеха»), Тульская, Томская, Ижевская, Пензенская. Линия Хрущева на «ракетизацию» вооружения нанесла всем им невосполнимый ущерб, приведя фактически к их полному развалу и ликвидации.

Развал научных школ баллистики ствольных систем происходил на фоне дефицита и заинтересованности в скорейшей подготовке баллистиков ракетно-космического профиля. Как следствие многие из наиболее известных и талантливых баллистиков-артиллеристов достаточно быстро переквалифицировались и были востребованы вновь зарождающейся отраслью.

Сегодня ситуация принципиально иная. Отсутствие востребованности профессионалов высокого уровня наблюдается в условиях значительного дефицита этих профессионалов при крайне ограниченном перечне существующих в России баллистических научных школ. Для подсчета организаций, в которых все еще сохранились такие школы или хотя бы их жалкие осколки, достаточно пальцев одной руки. Количество докторских диссертаций, защищенных по баллистике за последние десять лет, исчисляется единицами.

Что такое баллистика

Несмотря на значительные различия современных разделов баллистики с точки зрения их содержания, кроме внутренней, распространенной в свое время в том числе и на процессы исследования функционирования и расчета твердотопливных двигателей баллистических ракет (БР), большинство из них объединяет то, что объектом изучения является движение тела в различных средах, не ограниченное механическими связями.

Если оставить в стороне имеющие самостоятельное значение разделы внутренней и экспериментальной баллистики, то перечень вопросов, составляющих современное содержание этой науки, позволяет выделить в ней два крупных направления, первое из которых обычно называют проектной баллистикой, второе – баллистическим обеспечением стрельб (или иначе – исполнительной баллистикой).

Проектная баллистика (баллистическое проектирование – ПБ) составляет теоретическую основу начального этапа проектирования снарядов, ракет, летательных и космических аппаратов различного назначения. Баллистическое обеспечение (БО) стрельб служит базовым разделом теории стрельбы и является по существу одним из важнейших элементов этой смежной военной науки.

Таким образом, современная баллистика – межвидовая по направленности и междисциплинарная по своему содержанию прикладная наука, без знания и эффективного применения которой трудно ожидать успехов в области проектно-конструкторской деятельности, связанной с созданием вооружения и военной техники.

Создание перспективных комплексов

В последние годы все большее внимание уделяется разработке как управляемых и корректируемых снарядов (УАС и КАС) с лазерными полуактивными ГСН, так и снарядов с применением систем автономного самонаведения. К числу определяющих проблем создания такого типа боеприпасов, естественно, прежде всего относятся проблемы приборного оснащения, однако и многие вопросы БО, в частности выбора траекторий, гарантирующих снижение ошибок выведения снаряда в зону «выбираемого» промаха при стрельбе на предельные дальности, остаются открытыми.

Заметим, однако, что УАС и КАС с самоприцеливающимися боевыми элементами (СПБЭ), какими бы совершенными они ни были, не в состоянии решить все возлагаемые на артиллерию задачи по поражению противника. Различные огневые задачи могут и должны решаться при различном соотношении высокоточных и неуправляемых боеприпасов. Как следствие для высокоточного и надежного поражения всего возможного спектра целей в состав единого боекомплекта должны включаться обычные, кассетные, специальные (доразведки целей, осветительные, РЭБ и др.) баллистические снаряды с многофункциональными и дистанционными взрывательными устройствами, а также управляемые и корректируемые снаряды различных типов.

Все это, естественно, невозможно без решения соответствующих задач БО, прежде всего разработки алгоритмов автоматизированного ввода исходных установок стрельбы и наведения орудия, одновременного управления всеми снарядами в залпе артиллерийской батареи, создания универсального алгоритмического и программного обеспечения для решения задач поражения целей, причем баллистическое и программное обеспечение должно удовлетворять условиям информационной совместимости со средствами управления боевыми действиями и средствами разведки любого уровня. Другим важнейшим условием является требование реализации соответствующих алгоритмов (в том числе оценивания первичной измерительной информации) в реальном масштабе времени.

Достаточно перспективным направлением создания артиллерийских комплексов нового поколения с учетом ограниченных финансовых возможностей следует считать повышение точности стрельбы за счет корректировки установок стрельбы и времени срабатывания взрывательного устройства для неуправляемых боеприпасов либо коррекции траектории с использованием исполнительных органов бортовой системы коррекции полета снаряда для управляемых боеприпасов.

Приоритетные вопросы

Как известно, развитие теории и практики стрельбы, совершенствование средств вооруженной борьбы приводят к требованию периодической переработки и издания новых правил стрельбы (ПС) и управления огнем (УО) артиллерии. Как свидетельствует практика разработки современных ПС, уровень существующего БО стрельбы не является сдерживающим фактором для совершенствования ПС даже с учетом необходимости введения в них разделов, касающихся особенностей стрельбы и управления огнем при выполнении огневых задач высокоточными боеприпасами, отражающих опыт контртеррористических операций на Северном Кавказе и в ходе ведения боевых действий в горячих точках.

Подтверждением этому может служить разработка БО различного рода систем активной защиты (САЗ) в диапазоне от простейших САЗ бронетанковой техники до САЗ шахтных пусковых установок БРДД.

Разработка современных видов высокоточного вооружения, таких как тактические ракеты, малогабаритные авиационные, морские и другие ракетные комплексы, не может быть осуществлена без дальнейшего развития и совершенствования алгоритмического обеспечения бесплатформенных инерциальных навигационных систем (БИНС), интегрированных с системой спутниковой навигации.

Исходные предпосылки возможности практической реализации соответствующих алгоритмов были блестяще подтверждены при создании ОТР «Искандер-М», а также в процессе экспериментальных пусков РС «Торнадо-С».

Широкое применение средств спутниковой навигации не исключает необходимости использования оптико-электронных корреляционно-экстремальных навигационных систем (КЭНС), причем не только на ОТР, но и на стратегических крылатых ракетах и боевых блоках БРДД обычного (неядерного) снаряжения.

Существенные недостатки КЭНС, связанные со значительным усложнением подготовки полетных заданий (ПЗ) для них по сравнению с системами спутниковой навигации, с лихвой компенсируются такими их достоинствами, как автономность и помехозащищенность.

К числу проблемных вопросов, хотя имеющих к методам БО лишь косвенное отношение, связанных с применением КЭНС, относится необходимость создания специального информационного обеспечения в виде снимков (ортофотопланов) местности (и соответствующих банков данных), удовлетворяющих по климатическому сезону моменту применения ракеты, а также преодоление принципиальных трудностей, связанных с необходимостью определения абсолютных координат защищенных и замаскированных целей с предельной ошибкой, не превосходящей 10 метров.

Другой проблемой, относящейся уже непосредственно к баллистическим задачам, является разработка алгоритмического обеспечения формирования (расчета) ПЗ и выдачи данных координатного целеуказания для всей номенклатуры ракет (в том числе аэробаллистической компоновки) с доведением результатов расчетов до объектов сопряжения. При этом ключевым документом для подготовки ПЗ и эталонов служит сезонная матрица плановых изображений местности заданного радиуса относительно цели, сложности получения которой уже отмечались выше.

Подготовка ПЗ по неплановым целям, выявляемым в процессе боевого применения РК, может быть осуществлена по данным воздушной разведки только в том случае, если в базе данных имеются геопривязанные космические изображения района цели, соответствующие сезону.

Обеспечение пусков межконтинентальных баллистических ракет (МБР) в значительной степени зависит от характера их базирования – наземного либо на борту носителя типа авиационного или морского (подводной лодки).

Если БО МБР наземного базирования в целом можно считать приемлемым, по крайней мере с точки зрения достижения требуемой точности доставки к цели полезной нагрузки, то проблемы высокоточных пусков БР подводных лодок (ПЛ) остаются значительными. В числе требующих приоритетного разрешения баллистических проблем укажем следующие:

— некорректность использования модели WGS гравитационного поля Земли (ГПЗ) при баллистическом обеспечении пусков БР ПЛ при подводном старте;

— необходимость определения начальных условий пуска ракеты с учетом фактической скорости ПЛ в момент старта;

— требование расчета ПЗ только после получения команды на пуск ракеты;

— учет начальных возмущений старта на динамику начального участка полета БР;

— проблема высокоточной выставки инерциальных систем наведения (ИСН) на подвижном основании и применение методов оптимальной фильтрации;

— создание эффективных алгоритмов коррекции ИСН на активном участке траектории по внешним ориентирам.

Можно считать, что фактически только последняя из указанных проблем получила необходимое и достаточное решение. Заключительный из обсуждаемых вопросов относится к проблемам разработки рационального облика перспективной группировки космических средств и синтеза ее структуры для информационного обеспечения применения высокоточного оружия.

Облик и состав перспективной группировки космических средств вооружения должны определяться потребностями информационного обеспечения видов и родов ВС РФ. В отношении оценки уровня БО задач этапа БП ограничимся анализом проблем совершенствования БП ракет-носителей космических аппаратов (КА), стратегического планирования и баллистического проектирования беспилотных средств ближнего космоса двойного назначения.

Теоретические основы БП РН КА, заложенные еще в середине 50-х годов, то есть почти 60 лет назад, как это ни парадоксально, не потеряли и сегодня своей значимости и продолжают оставаться актуальными в части заложенных в них концептуальных положений. Объяснение данному, вообще говоря, удивительному феномену можно усмотреть в следующем:

— фундаментальном характере теоретических разработок методов БП начального этапа развития отечественной космонавтики;

— стабильном перечне целевых задач, решаемых РН КА, не претерпевших (с позиций проблем БП) кардинальных изменений за истекший более чем 50-летний период;

— наличии существенного задела в области программно-алгоритмического обеспечения решения краевых задач, составляющих основу методов БП РН КА, и их универсализации.

С появлением задач оперативного выведения малых по массе и габаритам ИСЗ коммуникационного типа либо спутников систем космического мониторинга Земли на низковысотные или геосинхронные орбиты парк существующих РН оказался недостаточным.

Неприемлемой оказалась и номенклатура известных типов классических РН легкого и тяжелого классов с экономической точки зрения. По указанной причине в последние десятилетия (практически с начала 90-х годов) стали появляться многочисленные проекты РН промежуточного класса, предполагающие возможность их воздушного старта для выведения полезной нагрузки на заданную орбиту (типа МАКС «Свитязь», КС «Бурлак» и др.).

Применительно к такого типа РН проблемы БП, хотя количество исследований, посвященных их разработке, уже исчисляется десятками, продолжают оставаться далеко не исчерпанными.

Нужны новые подходы и компромиссные решения

Отдельного обсуждения заслуживает применение в порядке конверсии в качестве РН КА подлежащих ликвидации МБР тяжелого класса и УР-100Н УТТХ.

Как известно, на основе ракеты типа Р-36М создана РН «Днепр». Оснащенная разгонным блоком при запуске из ШПУ с космодрома Байконур либо непосредственно из позиционного района РВСН, она способна вывести на низкие орбиты полезную нагрузку с массой порядка четыре тонны. РН «Рокот», основой которой служат МБР УР-100Н УТТХ и разгонный блок «Бриз», обеспечивает выведение на низкие орбиты КА массой до двух тонн.

Масса полезной нагрузки РН «Старт» и «Старт-1» (на основе МБР РК «Тополь») при запусках спутников с космодрома Плесецк составляет всего лишь300 килограммов. Наконец, РН на базе РК морского базирования типа РСМ-25, РСМ-50 и РСМ-54 в состоянии вывести на околоземную орбиту аппарат массой не более ста килограммов.

Очевидно, что РН указанного типа не в состоянии решать сколько-нибудь значимые задачи освоения космического пространства. Тем не менее как вспомогательные средства выведения коммерческих ИСЗ, микро- и миниспутников они заполняют свою нишу. С позиций оценки вклада в решение проблем БП их создание не представляло особого интереса и базировалось на очевидных и известных разработках уровня 60–70-х годов прошлого столетия.

За годы освоения космического пространства периодически модернизируемые методики БП претерпели существенные изменения эволюционного характера, связанные с появлением различных видов средств и систем, выводимых на околоземные орбиты. Особенно актуальным является разработка БП различного типа спутниковых систем (СС).

Практически уже сегодня СС играют определяющую роль в формировании единого информационного пространства РФ. К числу таких СС в первую очередь относятся телекоммуникационные и связные системы, системы навигации, дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), специализированные СС оперативного контроля, управления, координации и т. д.

Если говорить о спутниках ДЗЗ, прежде всего КА оптико-электронного и радиолокационного наблюдения, то следует констатировать наличие по ним существенного конструкторского и эксплуатационного отставания от зарубежных разработок. В основе их создания лежали и далеко не самые эффективные методики БП.

Как известно, классический подход к построению СС для формирования единого информационного пространства связан с необходимостью разработки значительного парка узкоспециализированных КА и СС.

В то же время в условиях стремительного развития технологий микроэлектроники и микротехники возможен и более того – необходим переход к созданию мультисервисных КА двойного назначения. Эксплуатация соответствующих КА должна обеспечиваться на околоземных орбитах, в пределах высот от 450 до800 километровс наклонением от 48 до 99 градусов. Космические средства данного типа должны быть адаптированы к широкому кругу средств выведения: РН «Днепр», «Космос-3М», «Рокот», «Союз-1», а также к РН «Союз-ФГ» и «Союз-2» при реализации схемы парного запуска КА.

Ко всему тому уже в ближайшее время возникнет необходимость в существенном ужесточении требований к точности решения задач координатно-временного обеспечения управления движением существующих и перспективных КА обсуждаемых типов.

При наличии столь противоречивых, а частично и взаимоисключающих требований возникает необходимость пересмотра существующих методов БП в пользу создания принципиально новых подходов, допускающих нахождение компромиссных решений.

Еще одним недостаточно обеспеченным существующими методами БП направлением является создание многоспутниковых группировок на базе высокотехнологичных малых (или даже микро) спутников. В зависимости от состава орбитальной группировки такие СС в состоянии обеспечить как региональное, так и глобальное обслуживание территорий, сократить интервалы между наблюдениями фиксированного участка поверхности в заданных широтах, решить многие другие задачи, которые в настоящее время в лучшем случае рассматриваются как сугубо теоретические.

Где и чему учат баллистиков

Представляется, что изложенные результаты пусть даже весьма краткого анализа вполне достаточны, чтобы сделать вывод: баллистика отнюдь не исчерпала своих возможностей, которые продолжают оставаться весьма востребованными и исключительно важными с точки зрения перспектив создания современных высокоэффективных средств вооруженной борьбы.

Что же касается носителей этой науки – специалистов-баллистиков всех номенклатур и рангов, то их «популяция» в России сегодня является вымирающей. Средний возраст отечественных баллистиков более или менее заметной квалификации (на уровне кандидатов, не говоря уже о докторах наук) давно превысил пенсионный. В России не осталось ни одного гражданского вуза, в котором сохранилась бы кафедра баллистики. До конца держалась лишь кафедра баллистики в МГТУ имени Н.Э. Баумана, созданная еще в 1941 году генералом и действительным членом ААН В.Е. Слухоцким. Но и она прекратила свое существование в 2008-м в результате перепрофилирования на выпуск специалистов в области обеспечения космической деятельности.

Единственная организация высшего профессионального образования в Москве, которая продолжает готовить военных баллистиков, – Академия РВСН имени Петра Великого. Но это такая капля в море, которая не закрывает потребностей даже Министерства обороны, а об «оборонке» и говорить не приходится. Не делают погоды и выпускники ввузов Санкт-Петербурга, Пензы и Саратова.

Нельзя не сказать хотя бы несколько слов об основном государственном документе, регламентирующем подготовку баллистиков в стране, – Федеральном государственном образовательном стандарте (ФГОС) высшего профессионального образования по направлению 161700 (для квалификации «Бакалавр» утвержден Минобрнауки РФ 22.12.2009 № 779, для квалификации «Магистр» – 14.01.2010 № 32).

В нем прописаны какие угодно компетенции – от участия в коммерциализации результатов научно-исследовательской деятельности (это для баллистики-то!) до способности готовить документацию по менеджменту качества выполнения технических процессов на производственных участках.

Но в обсуждаемом ФГОСе невозможно найти таких компетенций, как умение составлять таблицы стрельбы и разрабатывать баллистические алгоритмы расчета установок для стрельбы артиллерии и пусков ракет, вычислять поправки, основные элементы траектории и опытную зависимость баллистического коэффициента от угла бросания, и еще многих других, с которых баллистика начиналась пять столетий назад.

Наконец, авторы стандарта вообще забыли о наличии раздела внутренней баллистики. Этот раздел науки существовал несколько веков. Создатели же ФГОСа по баллистике ликвидировали его одним росчерком пера. Возникает естественный вопрос: если, по их мнению, отныне подобные «пещерные специалисты» больше не нужны, а это подтверждено документом государственного уровня, кто же будет считать внутреннюю баллистику ствольных систем, кто будет создавать твердотопливные двигатели оперативно-тактических и межконтинентальных баллистических ракет?

Самое печальное то, что итоги деятельности таких «умельцев от образования» мгновенно, естественно, не проявятся. Пока мы все еще проедаем советские запасы и заделы, причем как научно-технического характера, так и в области кадровых ресурсов. Возможно, на этих запасах удастся продержаться еще некоторое время. Но что мы будем делать через десяток лет, когда соответствующие кадры «оборонки» гарантированно исчезнут «как класс»? Кто и как понесет за это ответственность?

При всей безусловной и неоспоримой значимости персонала участков и цехов производственных предприятий, технологического и проектно-конструкторского персонала НИИ и КБ ОПК возрождение «оборонки» должно начинаться с воспитания и поддержки профессионалов-теоретиков, способных генерировать идеи и прогнозировать развитие перспективных средств вооружения на отдаленную перспективу. В противном случае нам надолго будет уготована роль догоняющих.

/Василий Буренок, президент Российской академии ракетных и артиллерийских наук;
Лев Лысенко, руководитель отделения Российской академии ракетных и артиллерийских наук, vpk-news.ru/