Проблема повышения эффективности ПВО. ПВО одиночного корабля
1. Введение
На «Военном обозрении» размещено много работ, посвященных сравнению боевой эффективности российского и иностранных флотов. Однако авторы этих публикаций обычно используют чисто арифметический подход, при котором сравнивается количество кораблей первого и второго класса и количество ракет различного назначения на них. Такой подход не учитывает, что вероятность поражения корабля противника определяется не только количеством, а и эффективностью используемых ПКР и ЗУР, качеством комплексов радиоэлектронного противодействия (РЭП), тактикой применения кораблей в группе и т.д. Если бы при такой методике оценивался бы результат дуэли двух снайперов, то такие эксперты определили бы его как 50/50 на том основании, что у каждого из них имеется по одной винтовке, а качеством винтовок, патронов и подготовки снайперов вообще бы не заинтересовались.
Далее попытаемся изложить упрощённые способы учета приведенных выше факторов. Автор не является специалистом ни в области кораблестроения, ни в области применения подводных лодок, но в советское время он участвовал в разработке корабельных ЗРК, а затем в разработке методов налета авиации на группировки кораблей противника. Поэтому здесь он будет рассматривать только вопросы, касающиеся способов атаки кораблей ракетами противника, а также способов обороны кораблей. Последние семь лет автор находится на пенсии, но его сведения (пусть и несколько устаревшие) могли бы пригодиться «диванной» экспертизе. Недооценка противника уже подводила нас, когда в 1904 г. мы собирались японцев шапками закидать, а в 1941 г. от тайги до британских морей Красная Армия была всех сильней.
Для ведения ядерной войны, последней войны человечества, в России сил и средств более чем достаточно. Мы можем многократно уничтожить любого противника, а вот для ведения обычной войны с помощью надводного флота сил не хватает катастрофически. За постсоветское время в России было построено всего два (!) корабля, которые полноправно могут считаться кораблями первого класса. Это фрегаты проекта 22350 «Адмирал Горшков». Фрегаты проекта 11356 «Адмирал Макаров» таковыми считаться не могут. Для действий в океане у них слишком малое водоизмещение, а для действий в Средиземном море у них слишком слабая ПВО. Корветы подходят только для ближней морской зоны, где они должны действовать под прикрытием собственной авиации. Наш флот за явным преимуществом проигрывает флотам США и Китая. Разделение ВМФ на четыре отдельных флота привело к тому, что мы уступаем и другим странам: в Балтийском море – Германии, в Чёрном – Турции, в Японском – Японии.
2. Методы атаки кораблей противника. Классификация ПКР
ПКР делятся на три класса, значительно различающихся по способу применения.
2.1. Дозвуковые ПКР (ДПКР)
Выживаемость ДПКР обеспечивается за счёт полета на предельно малых высотах (3-5 м). Радиолокатор корабля противника обнаружит такую цель, когда ДПКР приблизится на расстояние 15-20 км. При скорости полета 900 км/ч ДПКР подлетит к цели за 60-80 сек. после обнаружения. С учетом времени реакции ЗРК, равному 10-32 сек., первая встреча ДПКР и ЗУР произойдёт на дальности порядка 10-12 км. Следовательно, ДПКР будет обстреляна противником в основном с использованием ЗРК малой дальности. На дальностях менее 1 км ДПКР может быть обстреляна ещё и зенитным орудием, поэтому при приближении на такие дальности ДПКР будет проводить противозенитные маневры с перегрузками до 1g. Примерами ДПКР являются ракеты Х-35 (РФ) и “Гарпун” (США) с дальностями пуска до 300 км и массами 600-700 кг. “Гарпун” является основной ПКР США, их выпущено более 7 тыс. шт.
2.2. Сверхзвуковые ПКР (СПКР)
СПКР обычно имеет два участка полёта. На маршевом участке СПКР летит на высотах более 10 км со скоростью порядка 3 М (М — скорость звука). На конечном участке полета на расстояниях 70-100 км от цели СПКР снижается на предельно малую высоту 10-12 м и летит со скоростью порядка 2,5 М. При подлёте к цели СПКР может совершать противоракетные маневры с перегрузками до 10g. Сочетание скорости и маневренности обеспечивает повышенную выживаемость СПКР. В качестве примера можно привести одну из наиболее удачных СПКР — “Оникс” с массой 3 т и дальностью пуска до 650 км.
Недостатками СПКР являются:
— повышенная масса и габариты, не позволяющие использовать СПКР на истребителях-бомбардировщиках (ИБ);
— если сразу после пуска полёт к цели проходит на малых высотах, то из-за повышенного сопротивления воздуха дальность пуска сокращается до 120-150 км;
— высокая температура нагрева корпуса не позволяет нанести на него радиопоглощающее покрытие, заметность СПКР остаётся высокой, тогда РЛС противника могут обнаруживать СПКР, летящие на больших высотах на дальностях несколько сот км.
Вследствие этого, а также вследствие высокой стоимости в США СПКР разрабатывать не торопились. СПКР AGM-158C разработана только в 2018 году, и их выпущено всего несколько десятков штук.
2.3. Гиперзвуковые ПКР (ГПКР)
В настоящее время ГПКР ещё не разработаны. В России разработка ГПКР «Циркон» вышла на стадию испытаний, о ней неизвестно ничего, кроме объявленных президентом скорости 8 М (2,4 км/с) и дальности (более 1000 км). Однако мировое сообщество «диванных» экспертов поспешило окрестить эту ракету «убийцей авианосцев». В настоящее время, судя по тону сообщений, необходимая скорость уже достигнута. Как удастся обеспечить выполнение остальных требований? Остается только догадываться.
Далее рассмотрим основные трудности, препятствующие получению полноценной ракеты:
— для обеспечения полета на скорости 8 М высоту полёта приходится увеличивать до 40-50 км. Но даже в разреженном воздухе нагрев различных кромок может доходить до 3000 градусов и более. Следовательно, нанести на корпус радиопоглощающие материалы оказывается невозможно и РЛС кораблей смогут обнаруживать «Цирконы» на дальностях более 300 км, что достаточно для выполнения трёх пусков ЗУР по ней;
— при нагреве носового обтекателя вокруг него образуется плазма, которая ухудшает прохождение радиоизлучения собственной радиолокационной головки самонаведения (РГСН), что уменьшит дальность обнаружения кораблей;
— носовой обтекатель придется изготавливать из толстой керамики и выполнить его сильно вытянутым, что вызовет дополнительное затухание радиоизлучения в керамике и увеличит массу ракеты;
— для охлаждения аппаратуры, находящейся под носовым обтекателем, требуется использовать сложный кондиционер, который увеличивает массу, сложность и стоимость конструкции ракеты;
— высокая температура нагрева делает «Циркон» легкой мишенью для ЗУР малой дальности ЗРК RAM, так как эти ЗУР имеют инфракрасную головку самонаведения. Указанные недостатки вынуждают усомниться в высокой эффективности ГПКР «Циркон». Назвать её «убийцей авианосцев» можно будет только после проведения всестороннего комплекса испытаний. Разработки США, Китая и Японии также находятся на стадии экспериментов, до принятия их на вооружение ещё очень далеко.
3. Оборона одиночного корабля
3.1. Методы подготовки атак ПКР
Предположим, что самолёт-разведчик противника пытается обнаружить наш корабль в открытом море с помощью бортовой РЛС(БРЛС). Сам разведчик, опасаясь поражения от ЗУР корабля, не будет приближаться к нему на расстояние менее 100-200 км. Если корабль не включает помехи для БРЛС, то РЛС измеряет его координаты с достаточно высокой точностью (порядка 1 км) и передаёт его координаты на собственные корабли. Если разведчику удаётся понаблюдать за нашим кораблем 5-10 минут, то он может выяснить еще и курс движения корабля. Если комплекс радиоэлектронного противодействия (КРЭП) корабля обнаружит излучение БРЛС разведчика, и КРЭП может включить помехи большой мощности, которые подавят отражённый от цели сигнал, и БРЛС не сможет получить отметку цели, то БРЛС не сможет измерить дальность до цели, но сможет запеленговать направление на источник помехи. Этого будет недостаточно для выдачи целеуказания по кораблю, но если разведчик пролетит еще некоторое расстояние вбок от направления на цель, то он сможет ещё раз запеленговать направление на источник помехи. Имея два направления, можно методом триангуляции определить приблизительную дальность до источника помех. Тогда возможно сформировать ориентировочное положение цели и произвести пуск ПКР.
Далее будем рассматривать ПКР, использующие РГСН. Тактика атаки цели определяется классом ПКР.
3.1.1. Начало атаки ДПКР
ДПКР летит к цели на предельно малой высоте и включает РГСН за 20-30 км от точки встречи. До момента выхода из-за горизонта ДПКР не может быть обнаружена РЛС корабля. К достоинствам ДПКР относятся то, что она не требует точного знания положения цели в момент пуска. Во время полета её РГСН может сканировать полосу 20-30 км перед собой, если в этой полосе встретится несколько целей, то РГСН наводится на самую крупную из них. В режиме поиска ДПКР может пролетать очень большие расстояния: 100 и более км.
Вторым преимуществом ДПКР является то, что при маловысотном полете поверхность моря вдали для РГСН кажется почти ровной. Следовательно, с поверхности моря обратных отражений излученных РГСН сигналов почти не бывает. Напротив, отражения от боковых поверхностей корабля бывают велики. Поэтому корабль на фоне моря является контрастной целью и хорошо обнаруживается РГСН ДПКР.
3.1.2. Начало атаки СПКР
СПКР на маршевом участке полета может быть обнаружена РЛС и при наличии у ЗРК ЗУР большой дальности может быть обстреляна. После перехода на маловысотный участок полета, который типично начинается за 80-100 км от цели, она исчезает из зоны видимости РЛС ЗРК.
Недостатком прямоточных двигателей СПКР является то, что при повороте корпуса ракеты во время интенсивных маневров поток воздуха через воздухозаборники заметно уменьшается, и двигатель может заглохнуть. Интенсивное маневрирование будет доступно только на последних единицах километров перед попаданием в цель, когда ракета может долететь до цели и с заглохшим двигателем по инерции. Поэтому на маршевом участке полета интенсивное маневрирование нежелательно. После подлета к цели на дальности 20-25 км СПКР выходит из-за горизонта и может быть обнаружена на дальностях 10-15 км и обстреляна ЗУР средней дальности. На дальности 5-7 км начинается интенсивный обстрел СПКР ЗУР малой дальности.
СПКР обнаруживает цель в таких же благоприятных условиях, как и ДПКР. Недостатком СПКР является то, что она в некоторый момент времени должна закончить маршевый участок полета и, опустившись вниз, перейти на маловысотной участок полета. Поэтому для определения этого момента необходимо боле или менее точно знать дальность до цели. Ошибка не должна превышать несколько километров.
3.1.3. Начало атаки ГПКР
ГПКР выходит из-за горизонта сразу после подъема на высоту маршевого участка. РЛС обнаружит ГПКР тогда, когда та войдёт в зону обнаружения РЛС.
3.2. Завершение атаки одиночного корабля
3.2.1. Атака ГПКР
РЛС корабля должна стремиться обнаружить цель сразу после её выхода из-за горизонта. Мало какие РЛС обладают достаточной мощностью для выполнения такой задачи, только американский ЗРК «Иджис», размещённый на эсминцах «Арли Бёрк», видимо, способен обнаруживать ГПКР на дальностях 600-700 км. Даже РЛС нашего лучшего корабля, фрегата проекта 22350 «Адмирал Горшков», способна обнаружить ГПКР на дальностях не более 300-400 км. Однако большие дальности и не требуются, так как ЗУР наших ЗРК не могут поражать цели на высотах более 30-33 км, то есть на маршевом участке ГПКР недоступна.
Характеристики ГПКР неизвестны, однако из общих соображений предположим, что аэрорули ГПКР невелики и не могут обеспечивать интенсивные манёвры на высотах более 20 км, в то время как у ЗУР SM6 способность маневрировать сохраняется. Следовательно, вероятность поражения ГПКР Циркон на участке снижения будет достаточно высока.
Основным недостатком ГПКР является то, что она не может из-за перегрева сколько-нибудь длительное время лететь на малых высотах. Следовательно, участок снижения должен проходить под крутыми углами (не менее 30 градусов) и попадать прямо в цель. Для РГСН ГПКР такая задача является чрезмерно сложной. При высоте полета 40-50 км требуемая дальность обнаружения цели РГСН должна быть не менее 70-100 км, что малореально. Современные корабли имеют пониженную заметность, а отражение от морской поверхности под крутыми углами резко увеличиваются. Поэтому цель становится малоконтрастной, и обнаружить корабль на маршевом участке не удастся. Тогда придется начинать снижение заранее и использовать ГПКР только для стрельбы по малоподвижным целям.
При снижении ГПКР на высоту 5-6 км она будет встречена ЗУР ЗРК малой дальности RAM. Эти ЗУР были разработаны для перехвата СПКР. Они имеют инфракрасную ГСН и обеспечивают перегрузку до 50g. В случае реального появления ГПКР на вооружении других стран программное обеспечение ЗУР придётся доработать. Но даже сейчас они перехватят ГПКР, если пустить залп из 4 ЗУР.
Следовательно, даже при атаке одиночного эсминца ГПКР типа «Циркон» не обеспечивает высокой эффективности.
3.2.2. Завершение атаки СПКР
В отличие от ГПКР, СПКР и ДПКР относятся к классу маловысотных целей. Поражать такие цели корабельному ЗРК существенно труднее, чем высотные. Проблема заключена в том, что луч РЛС ЗРК имеет ширину один градус и более. Соответственно, если РЛС выставляет луч на цель, летящую на высоте несколько метров, то одновременно в луч попадает и поверхность моря. При малых углах луча поверхность моря видится зеркальной, и РЛС одновременно с истинной целью видит и её отражение в зеркале моря. В таких условиях точность измерения высоты цели резко падает, и наводить на неё ЗУР становится весьма затруднительно. ЗРК достигает наивысшей вероятности поражения СПКР тогда, когда наведение по азимуту и дальности проводят РЛС, а наведение по высоте — с помощью ИК ГСН. ЗРК малой дальности RAM используют именно такой метод. В России предпочли не иметь ЗУР малой дальности с ГСН и решили наводить ЗУР командным методом. Например, ЗРК «Палаш» наводит ЗУР с помощью ИК-прицела. Недостатком наведения таким методом является то, что на больших дальностях точность наведения теряется, особенно по маневрирующим целям. Кроме того, в туман прицел перестает видеть цель. Прицел в принципе одноканален: одновременно обстреливает только одну цель.
Для уменьшения вероятности поражения корабля на нём используются и пассивные методы защиты. Например, излучение помех комплексом РЭП позволяет подавить канал дальности РГСН и тем самым затруднить ПКР определение момента, в который необходимо начать противозенитное маневрирование. Для того чтобы не дать возможности ПКР наводиться на источник помех, используются одноразовые выстреливаемые передатчики помех, которые должны увести ПКР в сторону на несколько сот метров. Однако из-за малой мощности такие передатчики эффективно защищают только корабли, выполненные по технологии стелс.
Могут использоваться и буксируемые ложные цели, обычно это цепочка малых плотов, на которых установлены небольшие металлические уголковые отражатели (размером до 1 м). Эффективная отражающая поверхность (ЭОП) таких отражателей велика: до 10 000 кв. м, что больше, чем ЭОП корабля, и ПКР может перенацелиться на них. Используются также артиллерийские снаряды, образующие облака дипольных отражателей, но современные РГСН способны устранять такие помехи.
В начале полёта на малой высоте СПКР должна отклониться от прямого курса, чтобы выйти из-за горизонта в неожиданной для противника точке. Первая встреча СПКР и ЗУР средней дальности будет происходить на расстоянии 10-12 км. У ЗРК не будет достаточного запаса времени, чтобы оценивать результаты первого пуска, поэтому через несколько секунд после первого пуска будет запущена ЗУР малой дальности.
3.2.3. Завершение атаки ДПКР
Наведение ДПКР происходит в тех же условиях, что и наведение СПКР, главным отличием является то, что ДПКР находится в зоне обстрела в 2-3 раза дольше, чем СПКР. Этот недостаток можно компенсировать тем, что ДПКР существенно более дешёвая, и её масса в разы меньше, чем у СПКР. Соответственно, количество запущенных ДПКР может быть в разы больше, чем СПКР. Результат атаки будет определяться тем, какие возможности имеет корабельный ЗРК по одновременному обстрелу нескольких целей. Недостатком российских ЗРК малой дальности является то, что большинство из них устарело и остаются одноканальными, например, ЗРК «Кортик» или «Палаш». Американский ЗРК RAM является многоканальным и может одновременно обстреливать несколько ДПКР.
3.3. Особенности пуска авиационных ПКР
Если корабль подвергается атаке нескольких истребителей-бомбардировщиков (ИБ), то обычно ИБ имеют весьма приблизительные целеуказания по координатам цели, то есть при выходе в зону обнаружения целей они должны произвести допоиск, а именно включить собственную БРЛС и определить координаты цели. В момент включения БРЛС КРЭП корабля должен фиксировать наличие излучения и включить помеху.
Если пара ИБ разошлась по фронту на расстояние более 5 км, то они могут измерить и пеленг источника помех, и ориентировочную дальность до источника, причём тем точнее, чем дольше наблюдается источник помех. ИБ продолжают наблюдать за источником помех и после пуска ДПКР и могут корректировать координаты цели во время полета, передавая уточненные координаты на ДПКР по линии радиокоррекции. Таким образом, если была запущена ДПКР и время ее полёта составляет 15-20 минут, то ДПКР можно перенаправить на уточненное положение цели. Тогда ДПКР будет достаточно точно выведена на цель. В результате выясняется, что для одиночного корабля постановка помех не приносит большой пользы. В этом случае кораблю придётся все надежды возлагать на оборону от ПКР на конечном участке атаки. После того как для ИБ положение корабля стало известно достаточно точно, то они могут организовать атаку залпом нескольких ПКР. Залп организуется таким образом, чтобы ПКР подлетали к кораблю с разных сторон и практически одновременно. Это существенно осложняет работу расчёта ЗРК.
3.3.1. Атака бомбардировщиков
Если корабль находится настолько далеко от аэродромов, что дальности ИБ недостаточно для атаки, атака может быть проведена самолётами дальней авиации. В этом случае возможно применение СПКР для того, чтобы избежать атак СПКР ЗУРами на маршевом участке. Бомбардировщик, обычно следующий в район атаки на высотах порядка 10 км, должен на дальности около 400 км начать снижение, так, чтобы быть всё время ниже горизонта для корабельной РЛС. Тогда пуск СПКР можно произвести с дальности 70-80 км сразу по маловысотной траектории и развернуться на обратный курс. Тем самым обеспечивается скрытность атаки
4. Выводы по части
В зависимости от соотношения эффективности ПКР и средств ПВО корабля результаты атаки оказываются совершенно различными:
— в дуэльной ситуации «одиночный корабль – одиночная ПКР» преимущество имеет корабль, так как по ПКР будет пущено несколько ЗУР;
— при залпе нескольких ПКР результат зависит от разнообразия возможностей ПВО. Если на корабле установлены многоканальный ЗРК и средства пассивной обороны, то атака может быть успешно отбита;
— вероятности прорыва ПВО у ПКР различных классов также различаются. Наилучшую вероятность обеспечивает СПКР, так как она находится под обстрелом наименьшее время и может совершать интенсивные маневры.
ДПКР должны применяться залпом.
ПВО станет успешно поражать ГПКР, если на участке снижения будут использоваться ЗУР большой дальности, а ЗРК малой дальности будет доработан под эти цели.
В следующих частях автор предполагает рассмотреть способы организации групповой ПВО и методы улучшения эффективности ПВО.