Nga đã phát triển các lực lượng hạt nhân chiến lược, thành phần chính là tên lửa đạn đạo xuyên lục địa thuộc nhiều loại khác nhau được sử dụng trong các tổ hợp mặt đất cố định hoặc di động, cũng như trên tàu ngầm. Với sự tương đồng nhất định ở mức độ ý tưởng và giải pháp cơ bản, các sản phẩm của lớp này có những điểm khác biệt đáng chú ý. Đặc biệt, động cơ tên lửa có nhiều loại và lớp khác nhau được sử dụng, tương ứng với yêu cầu của một hoặc một khách hàng khác.
Từ quan điểm về tính năng của các nhà máy điện, tất cả các ICBM lạc hậu, có liên quan và có triển vọng có thể được chia thành hai loại chính. Những vũ khí như vậy có thể được trang bị động cơ tên lửa đẩy chất lỏng (LPRE) hoặc động cơ nhiên liệu rắn (động cơ tên lửa đẩy chất rắn). Cả hai lớp đều có những lợi thế riêng, nhờ đó chúng được ứng dụng trong nhiều dự án khác nhau, và cho đến nay chưa có lớp nào có thể loại bỏ “đối thủ cạnh tranh” khỏi lĩnh vực của nó. Vấn đề nhà máy điện rất được quan tâm và cần được xem xét riêng.
Lịch sử và lý thuyết
Được biết, những tên lửa đầu tiên, xuất hiện từ nhiều thế kỷ trước, được trang bị động cơ đẩy chất rắn sử dụng nhiên liệu đơn giản nhất. Một nhà máy điện như vậy vẫn giữ được vị trí của nó cho đến thế kỷ trước, khi những hệ thống nhiên liệu lỏng đầu tiên được tạo ra. Trong tương lai, sự phát triển của hai loại động cơ diễn ra song song, mặc dù các động cơ tên lửa lỏng hoặc động cơ đẩy rắn theo thời gian đã thay thế nhau với vai trò dẫn đầu trong ngành.
Phóng tên lửa UR-100N UTTH với động cơ chất lỏng. Ảnh Rbase.new-factoria.ru
Các tên lửa tầm xa đầu tiên, sự phát triển dẫn đến sự xuất hiện của các tổ hợp liên lục địa, được trang bị động cơ chất lỏng. Vào giữa thế kỷ trước, chính động cơ tên lửa lỏng đã giúp nó có được các đặc tính mong muốn bằng cách sử dụng các vật liệu và công nghệ sẵn có. Sau đó, các chuyên gia từ các quốc gia hàng đầu đã bắt đầu phát triển các loại thuốc phóng tên lửa đạn đạo mới và thuốc phóng hỗn hợp, dẫn đến sự xuất hiện của các loại thuốc phóng rắn phù hợp để sử dụng trên ICBM.
Đến nay, cả tên lửa đẩy chất lỏng và chất rắn đã trở nên phổ biến trong các lực lượng hạt nhân chiến lược của các quốc gia khác nhau. Điều gây tò mò là các ICBM của Nga được trang bị các nhà máy điện thuộc cả hai lớp, trong khi Hoa Kỳ đã từ bỏ động cơ đẩy chất lỏng để chuyển sang sử dụng nhiên liệu rắn cách đây vài thập kỷ. Bất chấp sự khác biệt về cách tiếp cận, cả hai quốc gia đều cố gắng chế tạo các nhóm tên lửa có ngoại hình như mong muốn với các khả năng cần thiết.
Trong lĩnh vực tên lửa xuyên lục địa, động cơ đẩy chất lỏng là động cơ đầu tiên. Những sản phẩm như vậy có một số lợi thế. Nhiên liệu lỏng cho phép thu được xung cụ thể cao hơn và thiết kế của động cơ cho phép thay đổi lực đẩy theo những cách tương đối đơn giản. Phần lớn thể tích của tên lửa có động cơ đẩy chất lỏng bị chiếm dụng bởi các thùng nhiên liệu và chất oxy hóa, điều này theo một cách nào đó làm giảm yêu cầu về độ bền của thân tàu và đơn giản hóa việc sản xuất nó.
Đồng thời, động cơ tên lửa đẩy chất lỏng và tên lửa được trang bị trên chúng không phải là không có nhược điểm. Trước hết, một động cơ như vậy được phân biệt bởi độ phức tạp cao nhất của sản xuất và vận hành, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến giá thành của sản phẩm. ICBM của các mẫu đầu tiên có một nhược điểm là sự phức tạp trong quá trình chuẩn bị phóng. Việc tiếp nhiên liệu và chất oxy hóa được thực hiện ngay trước khi bắt đầu, và ngoài ra, trong một số trường hợp, nó có liên quan đến một số rủi ro. Tất cả điều này ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng chiến đấu của hệ thống tên lửa.
Tên lửa đẩy chất lỏng R-36M trong container vận chuyển và phóng. Ảnh Rbase.new-factoria.ru
Động cơ tên lửa nhiên liệu rắn và tên lửa được chế tạo trên cơ sở của nó có những mặt tích cực và ưu điểm so với hệ chất lỏng. Điểm cộng chính là chi phí sản xuất thấp hơn và thiết kế đơn giản hóa. Ngoài ra, động cơ đẩy rắn không có nguy cơ rò rỉ nhiên liệu mạnh và ngoài ra, chúng còn được phân biệt bởi khả năng lưu trữ lâu hơn. Trong giai đoạn hoạt động của chuyến bay ICBM, động cơ đẩy chất rắn cung cấp động lực tăng tốc tốt hơn, giảm khả năng bị đánh chặn thành công.
Động cơ đẩy chất rắn thua chất lỏng trong xung lực cụ thể của nó. Vì quá trình đốt cháy nhiên liệu rắn hầu như không thể kiểm soát được, việc kiểm soát lực đẩy, dừng hoặc khởi động lại động cơ đòi hỏi các phương tiện kỹ thuật đặc biệt phức tạp. Thân tên lửa đẩy rắn thực hiện các chức năng của buồng đốt và do đó phải có độ bền thích hợp, điều này tạo ra các yêu cầu đặc biệt đối với các đơn vị được sử dụng, đồng thời cũng ảnh hưởng tiêu cực đến độ phức tạp và chi phí sản xuất.
Động cơ tên lửa, động cơ tên lửa đẩy rắn và lực lượng hạt nhân chiến lược
Hiện tại, lực lượng hạt nhân chiến lược của Nga được trang bị khoảng chục ICBM thuộc các lớp khác nhau, được thiết kế để giải quyết các nhiệm vụ chiến đấu khẩn cấp. Lực lượng Tên lửa Chiến lược (Strategic Missile Forces) vận hành 5 loại tên lửa và đang chờ sự xuất hiện của 2 tổ hợp mới nữa. Cùng một số lượng hệ thống tên lửa được sử dụng trên các tàu ngầm hải quân, nhưng về cơ bản các tên lửa mới vẫn chưa được phát triển vì lợi ích của thành phần hải quân của "bộ ba hạt nhân".
Mặc dù đã có tuổi đời đáng kể nhưng tên lửa UR-100N UTTH và R-36M / M2 vẫn được biên chế trong quân đội. Những ICBM hạng nặng như vậy bao gồm một số giai đoạn với động cơ đẩy chất lỏng của riêng chúng. Với khối lượng lớn (hơn 100 tấn đối với UR-100N UTTKh và khoảng 200 tấn đối với R-36M / M2), hai loại tên lửa này mang một nguồn cung cấp nhiên liệu đáng kể, đảm bảo việc điều khiển một đầu đạn hạng nặng tới một tầm bắn ít nhất 10 nghìn km.
Quang cảnh chung về tên lửa RS-28 "Sarmat". Vẽ "Trung tâm tên lửa nhà nước" / makeyev.ru
Từ cuối những năm năm mươi, ở nước ta, vấn đề sử dụng thuốc phóng rắn trên các ICBM có triển vọng đã được nghiên cứu. Những kết quả thực sự đầu tiên trong lĩnh vực này đã thu được vào đầu những năm bảy mươi. Trong những thập kỷ gần đây, hướng đi này đã nhận được một động lực mới, nhờ đó mà cả dòng tên lửa đẩy chất rắn đã xuất hiện, đại diện cho sự phát triển nhất quán của các ý tưởng và giải pháp chung dựa trên công nghệ hiện đại.
Hiện tại, Lực lượng Tên lửa Chiến lược có các tên lửa RT-2PM Topol, RT-2PM2 Topol-M và RS-24 Yars. Đồng thời, tất cả các tên lửa đó đều được vận hành bằng cả mìn và bệ phóng mặt đất di động. Tên lửa gồm ba loại, được tạo ra trên cơ sở các ý tưởng chung, được chế tạo theo sơ đồ ba giai đoạn và được trang bị động cơ đẩy rắn. Để đáp ứng các yêu cầu của khách hàng, các tác giả của dự án đã cố gắng giảm thiểu kích thước và trọng lượng của tên lửa đã hoàn thành.
Tên lửa của các tổ hợp RT-2PM, RT-2PM2 và RS-24 có chiều dài không quá 22,5-23 m với đường kính tối đa dưới 2 m, có trọng lượng 1-1,5 tấn. Tên lửa Topol được trang bị một đầu đạn mảnh, trong khi Yars, theo dữ liệu đã biết, mang nhiều đầu đạn riêng biệt. Phạm vi bay ít nhất là 12 nghìn km.
Có thể dễ dàng nhận thấy rằng với các đặc điểm bay cơ bản ở cấp độ của các tên lửa đẩy chất lỏng cũ hơn, Topoli và Yars phóng từ rắn được phân biệt bởi kích thước và trọng lượng phóng nhỏ hơn. Tuy nhiên, với tất cả những điều này, chúng mang một trọng tải nhỏ hơn.
Topol đất di động phức tạp. Ảnh Bộ Quốc phòng Liên bang Nga
Trong tương lai, Lực lượng Tên lửa Chiến lược sẽ nhận được một số hệ thống tên lửa mới. Do đó, dự án RS-26 Rubezh, được tạo ra như một lựa chọn để phát triển thêm hệ thống Yars, một lần nữa cung cấp cho việc sử dụng sơ đồ nhiều tầng với các động cơ đẩy rắn ở tất cả các giai đoạn. Trước đó, có thông tin cho rằng hệ thống "Rubezh" được dùng để thay thế các tổ hợp RT-2PM "Topol" đã già cỗi, ảnh hưởng đến các tính năng chính trong kiến trúc của nó. Về đặc điểm kỹ thuật chính của nó, "Rubezh" không được khác biệt đáng kể so với "Topol", mặc dù có thể sử dụng trọng tải khác.
Một sự phát triển đầy hứa hẹn khác là ICBM hạng nặng RS-28 Sarmat. Theo dữ liệu chính thức, dự án này cung cấp cho việc tạo ra một tên lửa ba tầng với các động cơ đẩy chất lỏng. Có thông tin cho rằng tên lửa Sarmat sẽ có chiều dài khoảng 30m với trọng lượng phóng hơn 100 tấn, có thể mang đầu đạn đặc biệt “truyền thống” hoặc hệ thống tấn công siêu thanh kiểu mới. Do sử dụng động cơ tên lửa đẩy chất lỏng có đầy đủ các đặc tính nên nó có thể đạt được tầm bay tối đa ở mức 15-16 nghìn km.
Hải quân có trong biên chế một số loại ICBM với các đặc tính và khả năng khác nhau. Nòng cốt trong thành phần hải quân của lực lượng hạt nhân chiến lược hiện nay là tên lửa đạn đạo của các tàu ngầm thuộc họ R-29RM: R-29RM, R-29RMU1, R-29RMU2 "Sineva" và R-29RMU2.1 "Liner". Ngoài ra, tên lửa R-30 Bulava mới nhất đã được đưa vào kho vũ khí cách đây vài năm. Theo những gì được biết, hiện nay ngành công nghiệp Nga đang phát triển một số dự án hiện đại hóa tên lửa cho tàu ngầm, nhưng về cơ bản vẫn chưa có cuộc thảo luận nào về việc tạo ra các tổ hợp mới.
Trong lĩnh vực ICBM nội địa cho tàu ngầm, có những xu hướng gợi nhớ đến sự phát triển của các tổ hợp "trên bộ". Các sản phẩm R-29RM cũ hơn và tất cả các tùy chọn hiện đại hóa của chúng đều có ba giai đoạn và được trang bị một số động cơ lỏng. Với sự hỗ trợ của một nhà máy điện như vậy, tên lửa R-29RM có khả năng mang đến bốn hoặc mười đầu đạn có sức công phá khác nhau với tổng trọng lượng 2,8 tấn ở tầm bắn ít nhất là 8300 km. 29MR2 "Sineva" được cung cấp để sử dụng các hệ thống điều hướng và điều khiển mới. Tùy thuộc vào tải trọng chiến đấu hiện có, tên lửa có chiều dài 14,8 m và khối lượng 40,3 tấn có khả năng bay ở cự ly tới 11,5 nghìn km.
Nạp tên lửa Topol-M vào bệ phóng silo. Ảnh Bộ Quốc phòng Liên bang Nga
Ngược lại, dự án mới hơn về tên lửa săn ngầm R-30 Bulava đã cung cấp cho việc sử dụng động cơ đẩy chất rắn ở cả ba giai đoạn. Ngoài ra, điều này giúp giảm chiều dài của tên lửa xuống còn 12,1 m và giảm trọng lượng phóng xuống 36,8 tấn, đồng thời, sản phẩm mang được tải trọng chiến đấu nặng 1,15 tấn và mang được tầm bắn lên đến 8-9 nghìn km. Cách đây không lâu, người ta đã thông báo về việc phát triển một bản sửa đổi mới của "Bulava", có kích thước khác nhau và trọng lượng tăng lên, do đó có thể tăng tải trọng chiến đấu.
Xu hướng phát triển
Ai cũng biết rằng trong những thập kỷ gần đây, Bộ tư lệnh Nga đã dựa vào việc phát triển các tên lửa hành trình rắn đầy hứa hẹn. Kết quả của việc này là sự xuất hiện nhất quán của các tổ hợp Topol và Topol-M, và sau đó là Yars và Rubezh, những tên lửa được trang bị động cơ đẩy rắn. LRE, đến lượt nó, chỉ còn lại trên các tên lửa "đất" tương đối cũ, hoạt động của chúng đã sắp kết thúc.
Tuy nhiên, việc loại bỏ hoàn toàn các ICBM phóng bằng chất lỏng vẫn chưa được lên kế hoạch. Để thay thế cho UR-100N UTTKh và R-36M / M2 hiện có, một sản phẩm mới RS-28 "Sarmat" với một nhà máy điện tương tự đang được tạo ra. Do đó, động cơ phóng từ chất lỏng trong tương lai gần sẽ chỉ được sử dụng trên các tên lửa hạng nặng, trong khi các tổ hợp khác sẽ được trang bị hệ thống phóng rắn.
Tình hình với tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm trông tương tự, nhưng có một số khác biệt. Một số lượng đáng kể tên lửa đẩy chất lỏng cũng vẫn còn ở khu vực này, nhưng dự án mới duy nhất liên quan đến việc sử dụng các động cơ đẩy rắn. Sự phát triển tiếp theo của sự kiện có thể được dự đoán bằng cách xem xét các kế hoạch hiện có của bộ quân sự: chương trình phát triển hạm đội tàu ngầm chỉ rõ tên lửa nào có tương lai lớn và tên lửa nào sẽ ngừng hoạt động theo thời gian.
Xe phóng tự hành RS-24 "Yars". Ảnh Vitalykuzmin.net
Các tên lửa R-29RM cũ hơn và những sửa đổi mới nhất của chúng được dành cho các tàu ngầm hạt nhân thuộc dự án 667BDR và 667BDRM, trong khi R-30 được phát triển để sử dụng trên các tàu sân bay tên lửa mới nhất thuộc Dự án 955. Các tàu thuộc họ 667 đang dần cạn kiệt nguồn tài nguyên và cuối cùng sẽ ngừng hoạt động do hoàn toàn lỗi thời về mặt đạo đức và thể chất. Cùng với chúng, do đó, hạm đội sẽ phải từ bỏ các tên lửa thuộc họ R-29RM, vốn sẽ đơn giản là không có tàu sân bay.
Các tàu tuần dương săn ngầm tên lửa đầu tiên của Đề án 955 "Borey" đã được chấp nhận vào sức mạnh chiến đấu của Hải quân, và ngoài ra, việc chế tạo các tàu ngầm mới vẫn tiếp tục. Điều này có nghĩa là trong tương lai gần, hạm đội sẽ nhận được một nhóm đáng kể các tàu sân bay tên lửa Bulava. Dịch vụ "Boreyev" sẽ tiếp tục trong vài thập kỷ, và do đó tên lửa R-30 sẽ vẫn được phục vụ. Có thể tạo ra những sửa đổi mới của loại vũ khí này, có khả năng bổ sung và sau đó thay thế ICBM của phiên bản cơ bản. Bằng cách này hay cách khác, các sản phẩm thuộc họ R-30 cuối cùng sẽ thay thế các tên lửa R-29RM cũ kỹ để làm cơ sở cho thành phần hải quân của lực lượng hạt nhân chiến lược.
Ưu điểm và nhược điểm
Các loại động cơ tên lửa khác nhau được sử dụng trên tên lửa chiến lược hiện đại có ưu và nhược điểm riêng của loại này hay loại khác. Hệ thống nhiên liệu lỏng và rắn vượt trội hơn nhau ở một số thông số, nhưng lại thua ở những thông số khác. Do đó, khách hàng và nhà thiết kế phải lựa chọn loại nhà máy điện phù hợp với yêu cầu của họ.
Động cơ tên lửa đẩy chất lỏng thông thường khác với động cơ tên lửa đẩy rắn ở tốc độ xung lực cụ thể cao hơn và các ưu điểm khác, giúp tăng trọng tải. Đồng thời, việc cung cấp nhiên liệu lỏng và chất oxy hóa tương ứng dẫn đến việc tăng kích thước và trọng lượng của sản phẩm. Do đó, tên lửa đẩy chất lỏng hóa ra lại là giải pháp tối ưu trong bối cảnh triển khai số lượng lớn các bệ phóng silo. Trên thực tế, điều này có nghĩa là hiện tại một phần đáng kể các hầm phóng đã bị các tên lửa R-36M / M2 và UR-100N UTTKh chiếm giữ, và trong tương lai chúng sẽ được thay thế bằng RS-28 "Sarmat" đầy hứa hẹn.
Tên lửa thuộc loại Topol, Topol-M và Yars được sử dụng cho cả việc lắp đặt mìn và như một phần của hệ thống đất di động. Khả năng thứ hai được cung cấp, trước hết là do trọng lượng phóng thấp của tên lửa. Một sản phẩm có trọng lượng không quá 50 tấn có thể được đặt trên khung gầm nhiều trục đặc biệt, điều này không thể làm được với tên lửa đẩy chất lỏng hiện có hoặc giả định. Tổ hợp RS-26 "Rubezh" mới, được coi là sự thay thế cho "Topol", cũng dựa trên những ý tưởng tương tự.
Tên lửa chống tàu ngầm R-29RM. Vẽ "Trung tâm tên lửa nhà nước" / makeyev.ru
Tính năng đặc trưng của tên lửa với động cơ đẩy rắn là giảm kích thước và trọng lượng cũng rất quan trọng trong bối cảnh trang bị vũ khí hải quân. Tên lửa phóng từ tàu ngầm nên càng nhỏ càng tốt. Tỷ lệ giữa các kích thước và đặc tính bay của tên lửa R-29RM và R-30 cho thấy chính xác cách những lợi thế đó có thể được sử dụng trong thực tế. Vì vậy, không giống như những người tiền nhiệm của chúng, các tàu ngầm hạt nhân Đề án 955 mới nhất không cần cấu trúc thượng tầng lớn bao phủ phần trên của bệ phóng.
Tuy nhiên, việc giảm trọng lượng và kích thước đi kèm với một cái giá. Tên lửa đẩy chất rắn nhẹ hơn khác với các ICBM nội địa khác ở tải trọng chiến đấu thấp hơn. Ngoài ra, tính đặc thù của động cơ tên lửa đẩy chất rắn dẫn đến trọng lượng hoàn thiện thấp hơn so với tên lửa đẩy chất lỏng. Tuy nhiên, trong tất cả các khả năng, những vấn đề như vậy đang được giải quyết bằng cách tạo ra các đơn vị chiến đấu và hệ thống điều khiển hiệu quả hơn.
***
Mặc dù công việc nghiên cứu và phát triển kéo dài, cũng như nhiều tranh cãi, cuộc đối đầu có điều kiện giữa động cơ đẩy chất lỏng và rắn vẫn chưa kết thúc với chiến thắng vô điều kiện của một trong những "đối thủ". Ngược lại, quân đội và các kỹ sư Nga đã đưa ra một kết luận cân bằng. Các loại động cơ khác nhau được sử dụng trong những lĩnh vực mà chúng có thể cho kết quả tốt nhất. Do đó, tên lửa hạng nhẹ dùng cho tổ hợp di động trên bộ và tàu ngầm nhận được động cơ đẩy rắn, trong khi tên lửa hạng nặng có ống phóng silo, cả hiện tại và tương lai, nên được trang bị động cơ đẩy lỏng.
Trong tình hình hiện tại, có tính đến các cơ hội và triển vọng hiện có, cách tiếp cận như vậy có vẻ hợp lý và thành công nhất. Trong thực tế, nó cho phép bạn đạt được kết quả tối đa với việc giảm đáng kể ảnh hưởng của các yếu tố tiêu cực. Rất có thể một hệ tư tưởng như vậy sẽ tồn tại trong tương lai, bao gồm cả việc sử dụng các công nghệ đầy hứa hẹn. Điều này có nghĩa là trong tương lai gần và xa, lực lượng hạt nhân chiến lược của Nga sẽ có thể nhận được tên lửa đạn đạo xuyên lục địa hiện đại với đặc tính và phẩm chất tác chiến cao nhất có thể, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả răn đe và an ninh của đất nước.
