Аэрокет: ракетный двигатель и семейство ракет

Аэрокет (от англ. aeroket — сокращение от «аэро» и «ракета») — обобщённое название для двух различных технических объектов: экспериментального прямоточного ракетного двигателя на твёрдом топливе, разработанного в США в 1950-х годах, а также семейства советских и российских метеорологических ракет лёгкого класса, созданных на базе боевых реактивных снарядов. В более широком смысле термин также применяется к ряду зарубежных гибридных двигательных установок, использующих атмосферный кислород на начальном участке полёта.

Прямоточный ракетный двигатель «Аэрокет»

В середине 1950-х годов в США в рамках программы ВВС по созданию высокоскоростных летательных аппаратов велись работы над комбинированной силовой установкой, совмещающей свойства прямоточного воздушно-реактивного и ракетного двигателя. Проект получил название Aeroket. Разработку вёл ряд исследовательских организаций, включая лаборатории корпорации General Electric и фирмы Thiokol.

Принцип работы установки заключался в следующем: на старте и на дозвуковых скоростях двигатель работал как обычный ракетный на твёрдом топливе, обеспечивая разгон. После достижения сверхзвуковой скорости воздухозаборник открывался, и в камеру сгорания начинал поступать атмосферный воздух, который использовался в качестве дополнительного окислителя. Это позволяло существенно экономить запас бортового окислителя и увеличивать дальность полёта по сравнению с чисто ракетной схемой.

Топливом служил специальный состав на основе алюминия и перхлората аммония, способный гореть как в вакууме, так и в атмосферном воздухе. Испытания проводились на наземных стендах и в аэродинамических трубах, однако до лётных образцов проект доведён не был. Технологические трудности, связанные с управлением переходными режимами и теплозащитой камеры сгорания, привели к закрытию программы к началу 1960-х годов. Тем не менее полученные данные легли в основу более поздних разработок в области прямоточных ракетных двигателей на твёрдом топливе, в том числе для зенитных ракет.

Метеорологические ракеты семейства «Аэрокет»

В Советском Союзе в конце 1950-х годов возникла потребность в недорогой и технологичной ракете для регулярного зондирования атмосферы на высотах до 60–80 км. В качестве базы было решено использовать неуправляемые авиационные реактивные снаряды, снятые с вооружения. Научно-исследовательский институт прикладной гидрометеорологии (НИИПГ) совместно с конструкторским бюро завода № 81 (ныне — часть корпорации «Тактическое ракетное вооружение») разработал на базе снаряда С-5 семейство метеоракет, получившее обозначение «Аэрокет».

Конструкция

Ракета представляла собой одноступенчатый твердотопливный аппарат калибра 82 мм с несущим корпусом из алюминиевого сплава. Двигатель использовал баллиститное топливо на основе нитроглицерина и нитроцеллюлозы. Головная часть, в зависимости от модификации, вмещала либо контейнер с научной аппаратурой и парашютной системой, либо вытяжной трос с датчиками.

Запуск производился с наземной пусковой установки, представлявшей собой модифицированный станок от зенитной установки, под углом 80–85 градусов к горизонту. Отделение головной части происходило на высоте около 50 км, после чего она спускалась на парашюте, передавая по радиоканалу данные о температуре, давлении, влажности и скорости ветра.

Модификации и применение

Основные модификации семейства:

• Аэрокет-1 — базовая версия с полезной нагрузкой 8 кг и максимальной высотой подъёма 60 км.
• Аэрокет-2 — удлинённая версия с дополнительной секцией ускорителя, высота подъёма увеличена до 80 км.
• Аэрокет-3 — экспериментальная модификация с системой активного управления по крену, использовалась для отработки элементов возвращаемых аппаратов.

Ракеты «Аэрокет» эксплуатировались с 1961 по 1985 год. Штатные запуски проводились с научно-исследовательских судов Гидрометслужбы СССР в акваториях Тихого и Индийского океанов, а также со стационарных полигонов в районе Мурманска и на острове Хейса (Земля Франца-Иосифа). Всего было выполнено более 500 успешных пусков. Полученные данные использовались для построения моделей верхней атмосферы и калибровки спутниковых измерений.

Зарубежные проекты под названием «Аэрокет»

Помимо советского семейства, термин «аэрокет» в разное время применялся к частным зарубежным разработкам. В 2010-х годах американская компания Rocket Lab использовала обозначение Aeroket для одного из прототипов гибридного двигателя на полибутадиене и закиси азота, предназначенного для суборбитальных исследовательских аппаратов. В 2018 году канадская фирма Aerojet Rocketdyne (ныне — L3Harris Technologies) зарегистрировала товарный знак Aeroket для линейки малых ракетных двигателей, работающих на метане и жидком кислороде. Эти проекты находятся на стадии стендовых испытаний и коммерческого применения пока не получили.

Значение разработок

Работы по программе «Аэрокет» внесли вклад в развитие ракетной техники по нескольким направлениям. В области двигателестроения был накоплен экспериментальный материал по горению металлизированных топлив в воздушном потоке, что впоследствии использовалось при создании прямоточных двигателей для зенитных ракет средней дальности. В области метеорологии семейство «Аэрокет» стало одним из первых серийных средств регулярного высотного зондирования в СССР, позволившим в течение двух десятилетий вести непрерывный мониторинг параметров атмосферы на высотах, недоступных для аэростатов и самолётов-лабораторий.

Снятие метеоракет с вооружения в середине 1980-х годов было связано с переходом на более совершенные ракеты типа М-100Б и развитием спутниковых методов зондирования. Тем не менее опыт эксплуатации «Аэрокета» учитывался при проектировании последующих поколений исследовательских ракет, в том числе в рамках программы «Экология-М».

Источники

• Александров В. А., Владимиров В. М. Метеорологические ракеты СССР. — М.: Гидрометеоиздат, 1967.
• Гущин В. Н. Ракетные двигатели для высотных исследований. — Л.: Судостроение, 1972.
• Sutton G. P. Rocket Propulsion Elements. — 7th ed. — New York: John Wiley & Sons, 2001.
• Отчёт НИИПГ «Итоги испытаний метеорологической ракеты Аэрокет-2», 1963.