История ракетно-ядерной гонки США и СССР

Ракетой управляют не так, как самолётом. Органами управления самолётом являются специальные аэродинамические поверхности, – рули на хвосте или на носу для поворотов по курсу и тангажу, а также элероны на крыльях для поворота (наклона) вокруг продольной оси. Подобно самолёту управляют крылатыми ракетами с помощью автопилота. Но баллистическая ракета летит на большой высоте, где атмосферы практически нет, и аэродинамические рули не работают. И где нельзя использовать воздух, как окислитель для горючего, – ракета несёт в составе топлива, кроме горючего, ещё и окислитель. Ракетой управляют путём её разворота в нужном направлении по двум углам, – по тангажу – носом вверх или вниз, и по «курсу» (по углу «рыскания») – носом вправо или влево. По третьему углу, – по углу крена (по повороту вокруг продольной оси ракеты) ракету надо стабилизировать: её положение по крену должно быть зафиксировано, чтобы ракетой можно было управлять (а при беспорядочном вращении ракетой управлять невозможно). Чтобы устранить колебания ракеты, её приходится стабилизировать не только по трём углам, но и по всем составляющим угловых скоростей. Такая стабилизация позволяет избежать значительных колебаний (она их гасит), которые делают её полёт неустойчивым. Поворот ракеты в нужном направлении вызывает и поворот направления вектора тяги, и ракета летит по нужной траектории. Поворот ракеты может осуществляться разными путями: и разворотом сопла её двигателя (так управляют твёрдотопливными ракетами), и специальными газовыми рулями, установленными в потоке истекающих газов из сопла её двигателя, – так управляли ракетой ФАУ-2 и её аналогами. Но управление газовыми рулями снижает КПД ЖРД ракеты, – поэтому от применения газовых рулей постепенно отказались. Управление ракетой можно осуществлять дополнительными небольшими реактивными двигателями, создающими тягу в боковых направлениях – путём поворота этих двигателей и путём регулировки силовой тяги этих двигателей (так управляют ракетой Р-7 и её модификациями). Конечно, сигналы управления включают в себя и сигналы для стабилизации ракеты. Управление и корректировку траектории ракеты осуществляли сначала по радиокомандам с земли, а потом и с помощью автономных программных управляющих устройств, которые автоматически задают команды управления и корректировки для движения по нужной траектории без внешнего управления. Крупным шагом вперёд здесь стало применение бортового компьютера, но его смогли применить только, когда он стал небольшим, – «подъёмным» для ракет по своей массе и габаритам.

«Тормозов» как таковых у ракеты нет – её тормозит только сопротивление воздуха и сила тяжести на участке вертикального подъёма. Тормозить движением ракеты можно только с помощью её же ракетного двигателя, но тягой в обратном направлении, – так тормозят спутники для их посадки на Землю. На участке падения боеголовки сила тяжести ускоряет ракету (боеголовку) в вертикальном направлении – вертикальная скорость падения увеличивается до гиперзвуковых величин, сравнимых с горизонтальной скоростью боеголовки. При достаточно большой горизонтальной скорости (относительно поверхности Земли или – вокруг центра Земли) выше «первой космической скорости» (8,6 км в с) и при большой высоте полёта, где практически отсутствует сопротивление воздуха, полезная нагрузка ракеты выходит на орбиту искусственного спутника Земли. И движется по эллиптической траектории так, что центр масс Земли находится в одном из фокусов эллипса орбиты. При горизонтальной скорости более «второй космической» (11,2 км в с) ракета уходит от Земли в космическое пространство по не замкнутой линии, – параболе или гиперболе (тоже кривой «второго порядка», как и эллипс). Спуск боеголовок крупных баллистических ракет происходит на гиперзвуковых скоростях в несколько км в сек. по баллистическим траекториям. Но под «гиперзвуковыми» боеголовками сейчас понимают такие, которые маневрируют на участке полёта и гиперзвукового спуска, – в таком случае их очень трудно сбить из-за резких изменений положения «упреждённой точки», в которую выводят ракету-перехватчик. Конечно, маневрирование боеголовок и их точное наведение на цель требуют особо изощрённой работы системы управления боеголовкой. Современные ракеты для вывода тяжёлых спутников имеют «разгонные блоки» третьей и даже четвёртой ступени.