Американский корабельный ракетный комплекс ближнего действия RIM-7 Sea Sparrow

Введение

Американский корабельный зенитный ракетный комплекс малой дальности RIM 7 Sea Sparrow – это американская корабельная система противовоздушной и противоракетной обороны, предназначенная главным образом для защиты от противокорабельных ракет. Система была разработана в начале 1960-х годов на базе ракеты AIM 7 Sparrow как легкое оружие "точечной обороны", которое можно было бы быстро установить на существующие корабли, часто заменяя существующие артиллерийские зенитные комплексы. В этой версии это была очень простая система, управляемая радаром ручного наведения. После принятия на вооружение система претерпела значительную модернизацию, став автоматизированной системой, аналогичной другим ракетам ВМС США, таким как RIM 2 Terrier. Последующие улучшения, вносимые в ракету Sparrow для перехвата воздушных целей, привели к аналогичным улучшениям в Sea Sparrow в 1970-х и 1980-х годах. После этого функции перехвата воздушных целей были переданы AIM 120 AMRAAM, а Sea Sparrow прошла серию модернизаций, ориентированных исключительно на морское применение. Теперь она имеет лишь общее сходство с AIM 7: она больше, быстрее, оснащена новой головкой самонаведения и пусковой установкой, подходящей для вертикального пуска с современных боевых кораблей. Спустя пятьдесят лет после разработки Sea Sparrow остается важной частью эшелонированной системы ПВО, обеспечивая компонент малой и средней дальности, особенно эффективный против сверхнизколетящих ракет.

Предыстория

Высокоскоростные реактивные самолеты, летевшие на малых высотах, представляли серьезную угрозу для военно-морских сил в конце 1950-х годов. Подлетая ниже локального горизонта кораблей, самолеты внезапно появлялись на относительно близком расстоянии, оставляя кораблям лишь несколько секунд на реагирование до сброса боевой нагрузки и ухода. Это давало самолетам огромное преимущество перед более ранними типами вооружений, такими как пикирующие бомбардировщики или торпедоносцы, низкая скорость которых позволяла достаточно эффективно поражать их зенитными орудиями. Преимущество было настолько велико, что когда Королевскому флоту возникла угроза со стороны новых советских самолетов, он ответил нетрадиционным способом, приняв на вооружение самолеты Blackburn Buccaneer для их уничтожения. Дальнейшее повышение эффективности самолетов против кораблей было достигнуто благодаря применению различных видов высокоточного оружия. Первые образцы были использованы еще во Второй мировой войне – это были управляемые вручную боеприпасы, такие как Fritz X, которые затем эволюционировали в полуавтономные крылатые ракеты, например, Raduga KS-1 «Комета», сочетавшие в себе начальное наведение от самолета-носителя и терминальное наведение непосредственно на ракете. Эти системы позволяли самолетам осуществлять атаки с безопасного расстояния, за пределами досягаемости корабельной зенитной артиллерии. Единственной защитой от этих атак было наличие истребителей дальнего перехвата, способных атаковать самолеты-носители до того, как они приблизятся к кораблям. Доктрина ВМС США делала акцент на обеспечении воздушного прикрытия дальнего радиуса действия для противодействия как высокоскоростным самолетам, так и ракетам, при этом разработка новых средств ближней обороны оставалась в значительной степени без внимания. В то время как флот разрабатывал дорогостоящие истребители большой дальности, такие как Douglas F6D Missileer, большинство кораблей оставались вооруженными устаревшими системами, как правило, 40-мм пушками Bofors или 20-мм пушками Oerlikon. К началу 1960-х годов их возможности по борьбе с современными самолетами и ракетами были ограничены: отсутствие быстродействующих установок, радаров прицеливания с недостаточной точностью и длительное время подготовки систем управления огнем делали маловероятным эффективное поражение высокоскоростных целей. Появление сверхнизколетящих ракет резко усилило угрозу для этих кораблей. В отличие от предыдущего поколения противокорабельных ракет (ПКР), сверхнизколетящие ракеты приближались к цели на малой высоте, подобно штурмовым самолетам, оставаясь незамеченными до последнего момента. Ракеты были относительно небольшими и гораздо сложнее для поражения, чем атакующий самолет. Если старые системы ПВО могли представлять собой угрозу для крупного самолета на малой высоте или ракеты, летящей на большой высоте, то против сверхнизколетящей ракеты они были бесполезны. Для успешного противодействия этой угрозе кораблям требовалось новое оружие, способное поражать цели сразу после их обнаружения, с достаточной точностью для обеспечения высокой вероятности уничтожения с первого выстрела – времени на повторный выстрел могло не быть.

High speed jet aircraft flying at low altitudes presented a serious threat to naval forces in the late 1950s. Approaching under the local horizon of the ships, the aircraft would suddenly appear at relatively close ranges, giving the ships only seconds to respond before the aircraft dropped their payloads and withdrew. This gave the aircraft an enormous advantage over earlier weapons such as dive bombers or torpedo bombers, whose low speed allowed them to be attacked with some effectiveness by anti aircraft guns. The advantage was so great that when the Royal Navy was faced by the threat of the new Soviet , they responded in a non linear fashion by introducing the Blackburn Buccaneer aircraft to attack them. Further improving the capabilities of aircraft against ships were a variety of precision guided weapons. Early designs were first used in World War II with manually controlled weapons such as the Fritz X, and evolving into semi autonomous cruise missiles, such as the Raduga KS 1 Komet, that relied on a combination of initial guidance from the launching aircraft and terminal guidance on the missile itself. These systems allowed the aircraft to launch their attacks from outside the range of shipboard anti aircraft weapons, in relative safety. Only the presence of defensive fighters operating at long ranges from the ships could provide cover against these attacks, by attacking the launch aircraft before they could close on the ships. US Navy doctrine stressed long range air cover to counter both high speed aircraft and missiles, and development of newer short range defenses had been largely ignored. While the Navy was developing expensive long range fighters like the Douglas F6D Missileer, most ships were left with older weapons, typically Bofors 40 mm guns or Oerlikon 20 mm cannons. By the early 1960s their capability against modern aircraft and missiles was limited; a lack of fast reacting mounts, gunsight radars of limited accuracy, and long settling times for the fire control systems all meant that the guns were unlikely to be able to respond effectively against high speed aircraft. The introduction of sea skimming missiles dramatically increased the threat against these ships. Unlike the earlier generation of anti ship missiles (ASMs), sea skimmers approached at low level, like an attack aircraft, hiding themselves until the last moment. The missiles were relatively small and much harder to hit than an attacking aircraft. While the older defenses might be considered a credible threat to a large aircraft at low altitude or a missile approaching at higher altitudes, against a sea skimming missile they were useless. To successfully counter this threat, ships needed new weapons able to attack these targets as soon as they appeared, accurately enough to give them a high first attempt kill probability there would be little time for a second attempt.

Ракетная система точечной обороны (PDMS)

Армия США столкнулась с аналогичной проблемой, защищаясь от атак высокоскоростных реактивных самолетов. В этом случае местный горизонт был зачастую еще более ограниченным, заблокированным деревьями и холмами, а время на перехват измерялось секундами. Они пришли к выводу, что орудийная система просто непригодна для решения этой задачи: к моменту, когда радар захватит цель и прицел вычислит необходимое "выпрежение", времени на открытие огня, пока цель находится в пределах эффективной дальности орудия, уже не останется. Ракеты, напротив, могли корректировать траекторию полета по мере приближения к цели, а их бесконтактные взрыватели требовали лишь "достаточного сближения". В 1959 году армия начала разработку MIM-46 Mauler, представлявшего собой новую высокоскоростную ракету, установленную на шасси бронетранспортера M113, вместе с радиолокационной станцией поиска средней дальности и отдельной станцией сопровождения и подсветки цели. Для обеспечения быстрого времени реакции система управления огнем была полуавтоматической: операторы обнаруживали цели на радаре поиска и определяли приоритеты, система управления огнем выбирала цели в зоне досягаемости и автоматически наводила на них ракеты и осуществляла пуск. Поскольку ракета должна была действовать на малых высотах в условиях сильных помех, она использовала комбинацию следования за лучом радиолокационной станции подсветки и инфракрасной головки самонаведения в носовой части, что обеспечивало сопровождение цели, пока путь перед или позади ракеты оставался свободен от препятствий. Эти же основные параметры перехвата – высокая скорость и, как следствие, кратковременное время обнаружения – применимы были и к самолетам и ракетам, летящим над поверхностью моря. ВМС США планировали адаптировать Mauler для использования на кораблях, удалив его радар поиска и подключив к существующим корабельным радиолокационным системам. Пусковая установка на 9 ракет и радар подсветки должны были быть размещены в относительно компактном модуле. Разработка началась в 1960 году под названием "Система ракетной обороны ближнего действия" (PDMS), а корабельная версия получила название "RIM-46A Sea Mauler". ВМС были настолько уверены в Sea Mauler, что модифицировали конструкцию своих новейших фрегатов, чтобы предусмотреть место на кормовой палубе для пусковой установки Sea Mauler. Однако уверенность ВМС в Mauler оказалась необоснованной: к 1963 году программа была понижена до чисто технологической разработки из-за продолжающихся проблем и была окончательно закрыта в 1965 году. Все три заинтересованные стороны – армия США, ВМС США и британская армия – начали поиск замены. В то время как британцы выбрали долгосрочный подход и разработали новую ракету Rapier, армия и флот США стремились найти систему, которую можно было бы развернуть как можно быстрее. Столкнувшись с проблемой наведения в условиях сильных помех, армия решила адаптировать инфракрасную ракету AIM-9 Sidewinder в MIM-72 Chaparral. Эта ракета была основана на AIM-9D, преследующей цель по хвосту, и была бы бесполезна для ВМС, где цели приближались бы лоб в лоб. Им требовалась ракета с радиолокационным наведением, что естественным образом привело к AIM-7 Sparrow. Они также рассматривали Chaparral для установки на небольшие корабли из-за его меньших размеров, но подобные установки так и не были реализованы. Начались в феврале 1967 года, но эта установка была удалена, когда Bradley был отправлен во Вьетнам позже в том же году. Испытания продолжались, и в период с 1971 по 1975 год Sea Sparrow была установлена на 31 корабле класса Knox, корпуса с номерами 1052–1069 и 1071–1083. "Отсутствующий" корабль в серии, Downes (DE 1070), был использован для испытаний модернизированной версии (см. ниже). Sea Sparrow была далека от идеального оружия. Ее ракетный двигатель был разработан с расчетом на запуск с высокой скоростью с самолета и, следовательно, оптимизирован для длительного полета на относительно низкой тяге. В роли "корабль-воздух" предпочтительнее было бы иметь очень высокое ускорение, чтобы обеспечить перехват низколетящих целей как можно быстрее. Характеристики тяги также подходят для полета в разреженном воздухе на больших высотах, но на малых высотах двигатель не обеспечивает достаточной тяги для преодоления сопротивления воздуха, что значительно уменьшает дальность: по некоторым оценкам, эффективная дальность Sea Sparrow составляет всего около четверти дальности Sparrow, запускаемой с самолета. Двигатель с гораздо большей тягой значительно улучшил бы характеристики, несмотря на более короткое время работы. Другая проблема заключается в том, что Sparrow управляется с помощью маневровых крыльев, расположенных в средней части корпуса. Эти крылья использовались на Sparrow, поскольку они требовали меньше энергии для выполнения основных маневров во время полета, но это делало ракету менее маневренной в целом, что не соответствовало требованиям к оружию быстрого реагирования. Кроме того, наличие крыльев не позволяло легко складывать их, поэтому размеры ячеек пусковой установки определялись размерами крыльев, а не корпуса ракеты, что занимало гораздо больше места, чем необходимо. Хотя Sea Sparrow задумывалась как компактная ракетная система, которую можно было бы установить на широкий спектр кораблей, пусковая установка была относительно большой и устанавливалась только на более крупные фрегаты, эсминцы и авианосцы. Наконец, ручное наведение станции подсветки было малоэффективным ночью или в плохую погоду, что не способствовало использованию этого оружия на кораблях, где туман был обычным явлением.

The US Army faced a similar problem defending against attacks by high speed jet powered attack aircraft. In this case the local horizon was generally even more limited, blocked by trees and hills, and engagement times could be measured in seconds. They concluded that a gun based system was simply unusable in this role; by the time the radar had locked on and the gunsight calculated proper "lead" there would be no time to shoot at the target while it was within a gun's relatively short range. Missiles, on the other hand, could progressively tune their approach while they were flying toward the target, and their proximity fuses meant they only needed to get "close enough". In 1959 the Army started development of the MIM 46 Mauler, which mounted a new high speed missile on top of the ubiquitous M113 Armored Personnel Carrier chassis, along with a medium range search radar and a separate tracking and illumination radar. In order to deal with the quick response times needed, the fire control system was semi automatic; operators would view targets on the search radar and prioritize them, the fire control system would select ones within attack range and automatically slew the missiles toward them and launch. Since the missile would be operating close to the ground in highly cluttered environments, it used a combination of beam riding along the illumination radar and an infrared seeker in the nose, which allowed tracking as long as either the path in front or in rear of the missile remained free of obstructions. These same basic engagement parameters high speed and the associated fleeting sighting times applied to sea skimming aircraft and missiles as well. The Navy intended to adapt the Mauler to shipboard use by removing its search radar and wiring it into the existing ship borne radar systems instead. The 9 box launcher and illuminator radar would be retained in a relatively compact mount. Development started in 1960 under the "Point Defense Missile System" (PDMS), the naval version to be known as the "RIM 46A Sea Mauler". The Navy was so confident in the Sea Mauler that they modified the design of their latest frigates, the , to incorporate a space on the rear deck for the Sea Mauler launcher. The Navy's confidence in Mauler proved misplaced; by 1963 the program had been downgraded to a pure technology development effort due to continued problems, and was canceled outright in 1965. All three of the stakeholders, the US Army, US Navy and British Army, started looking for a replacement. While the British took a longer term approach and developed the new Rapier missile, the US Army and Navy scrambled to find a system that could be deployed as quickly as possible. Facing the problem of guidance in a cluttered environment, the Army decided to adapt the infrared AIM 9 Sidewinder missile into the MIM 72 Chaparral. This was based on the AIM 9D, a tail chaser, and would be useless for the Navy where its targets would be approaching head on. They required a radar guided system, and this naturally led to the AIM 7 Sparrow. They also considered Chaparral for smaller ships due to its much smaller size, but no such fits were ever attempted. starting in February 1967, but this installation was removed when Bradley was sent to Vietnam later that year. Testing continued, and between 1971 and 1975 Sea Sparrow was fitted to 31 ships of the Knox class, hulls 1052 to 1069 and 1071 to 1083. The "missing ship" in the series, Downes (DE 1070), was instead used to test an upgraded version (see below). The Sea Sparrow was far from an ideal weapon. Its rocket engine was designed with the assumption that it would be launched at high speed from an aircraft, and therefore is optimized for a long cruise at relatively low power. In the surface to air role one would rather have very high acceleration in order to allow it to intercept sea skimming targets as soon as possible. The power profile is also suitable for cruising in thin air at high altitudes, but at low altitudes it does not produce enough power to overcome drag and dramatically decreases range; some estimates indicate that the Sea Sparrow may be effective only to , about one quarter of the range of the air launched Sparrow. An engine of much higher power would greatly improve performance, in spite of a shorter burning time. Another problem is that the Sparrow is steered with its mid mounted maneuvering wings. These were used on the Sparrow because they required less energy for basic maneuvers during cruise, but this made the missile less maneuverable overall, which was not well suited to the quick reaction weapon. Additionally, the powered wings meant that they could not easily be adapted to fold, and therefore the launcher cells were sized to the wings instead of the missile body, taking up much more room than required. Although the Sea Sparrow was meant as a small missile system that could be fit to a wide variety of ships, the launcher was relatively large and was deployed only to larger frigates, destroyers and aircraft carriers. Finally, the manually aimed illuminator was of limited use at night or in bad weather, which was hardly encouraging for a ship borne weapon where fog was a common occurrence.

Улучшенная система базовой точечной обороны (IBPDMS)

В 1968 году Дания, Италия и Норвегия подписали соглашение с ВМС США об использовании Sea Sparrow на своих кораблях и сотрудничестве в разработке улучшенных версий. В течение следующих нескольких лет к Офису проекта НАТО по морскому «Sea Sparrow» (NSPO) присоединились другие страны, и сегодня в него входят 12 стран-участниц. Под эгидой этой группы началась программа «Усовершенствованная базовая система ракетной обороны» (IBPDMS) еще до развертывания исходной версии. IBPDMS реализовался в виде RIM 7H, который, по сути, являлся RIM 7A с центральными крыльями, модифицированными для складывания. Это было сделано аналогично конструкции крыльев палубных самолетов: крылья крепились шарнирно примерно на 50% размаха, а внешние части поворачивались назад к корпусу ракеты. Это позволило размещать их в более компактных пусковых контейнерах новой установки Mark 29, которые автоматически раскрывались при выходе ракеты из контейнера. Другим важным изменением стало обеспечение возможности работы головки самонаведения с различными радиолокационными осветителями, включая те, что использовались в существующих европейских ракетных системах. Производство RIM 7H началось в 1973 году как блок I ракетной системы НАТО Sea Sparrow (NSSMS). Для нужд ВМС США также была внедрена новая система радиолокационного освещения Mark 95, аналогичная оригинальной Mark 115, но с автоматическим наведением, которое можно было использовать в любых погодных условиях. Mark 95 стала основой для высокоавтоматизированной системы управления огнем Mark 91.

Модернизация ракет

В 1972 году компания Raytheon начала программу модернизации Sparrow для оснащения перспективных истребителей F-15 Eagle, результатом которой стала ракета AIM-7F. Модель F заменила устаревшую аналоговую систему наведения на твердотельную, способную взаимодействовать с новой импульсно-доплеровской радиолокационной станцией F-15. Система наведения стала значительно меньше, что позволило переместить боевую часть с прежнего заднего расположения в переднюю часть, между крыльями, и увеличить ее массу. Перемещение вперед также позволило увеличить размер ракетного двигателя, который был заменен на новый двигатель с регулируемой тягой, быстро разгонявший ракету до высоких скоростей, а затем снижавший тягу для крейсерского полета. Новые ракеты были быстро адаптированы для использования в военно-морском флоте аналогичным образом, как RIM-7H, получив обозначение RIM-7F. Новая ракета получила более низкий индекс, несмотря на более современные технологии по сравнению с моделью H. Параллельно с работой над моделью M, ВМС США представили модернизацию системы управления огнем Mark 91 – "Систему обнаружения целей Mark 23" (TAS). TAS включала в себя радиолокационную станцию средней дальности 2D и систему идентификации "свой-чужой" (IFF), передававшие информацию на новую консоль в боевом информационном центре корабля. Mark 23 автоматически обнаруживала, определяла приоритетность и отображала потенциальные цели, значительно сокращая время реакции системы в целом. Mark 23 также используется для выбора целей для большинства других систем вооружения, включая артиллерийское и ракетное оружие. Поступление TAS на флот началось в 1980 году. NSPO также использовала модернизацию серии M как возможность для доработки системы, позволившую запускать ракеты с вертикальных пусковых установок (VLS). В январе 2023 года Соединенные Штаты объявили о передаче Украине ракет Sea Sparrow в рамках пакета военной помощи в связи с российским вторжением в Украину в 2022 году. Ракеты Sea Sparrow запускаются с модернизированных Украиной пусковых установок 9К37 "Бук" советской разработки для противодействия атакам крылатых ракет и беспилотников. Система, получившая название "FrankenSAM", использует три различных ракеты ПВО – ракеты RIM-7 Sea Sparrow, AIM-9 Sidewinder, а также ракеты Patriot и сенсорные элементы Patriot в составе комбинированных систем ПВО, основанных на старых украинских гусеничных машинах и ракетной системе "Бук". Впервые система успешно была применена в бою для уничтожения российского беспилотника в середине января 2024 года.

In 1972 Raytheon started a Sparrow upgrade program to arm the upcoming F 15 Eagle, producing the AIM 7F. The F model replaced the older analog guidance system with a solid state version that could operate with the F 15's new pulse doppler radar. The guidance system was much smaller, which allowed the warhead to be moved from its former rear mounted position to one in front of the mid mounted wings, and increased in weight to Moving it forward also allowed the rocket engine to be enlarged, so it was replaced by a new dual thrust engine that quickly accelerated the missile to higher speeds, and then settled to a lower thrust for cruise. The new missiles were quickly adapted for the naval role in a fashion similar to the RIM 7H, producing the RIM 7F. The new missile used the lower model designation in spite of the newer technology than the H model. While the M model was being worked on, the US Navy also introduced an upgrade for the Mark 91 fire control system, the "Mark 23 Target Acquisition System" (TAS). TAS included a medium range 2D radar and IFF system that fed information to a new console in the ship's combat information center. The Mark 23 automatically detected, prioritized and displayed potential targets, greatly improving reaction times of the system as a whole. The Mark 23 is also used to select targets for most other weapons systems, including gunfire and other missile systems. TAS started entering the fleet in 1980. The NSPO also used the M series upgrade as an opportunity to upgrade the system to allow it to be launched from a Vertical Launching System (VLS). In January 2023, the United States announced it would transfer Sea Sparrow missiles to Ukraine as part of a military aid package during the 2022 Russian invasion of Ukraine. The Sea Sparrows are fired from Soviet era 9K37 Buk missile launchers modified by Ukraine to accept them, to counter attacks from cruise missiles and drones. The system, dubbed "FrankenSAM", utilizes three different air defense missiles—RIM 7 Sea Sparrow missiles, AIM 9 Sidewinder missiles, plus Patriot missiles and Patriot sensor elements—in combination air defense systems based on older Ukrainian tracked vehicles and the Buk missile system. and was first used successfully in combat to bring down a Russian drone in mid January 2024.

Ракета Sea Sparrow (ESSM)

Хотя ВМС и ВВС первоначально планировали дальнейшие модернизации для ракеты Sparrow, в частности AIM 7R с комбинированной радиолокационной/инфракрасной головкой самонаведения, они были отменены в пользу гораздо более совершенной AIM 120 AMRAAM в декабре 1996 года. После разрыва связи между авиационными и корабельными версиями Sparrow, компания Raytheon предложила более масштабную модернизацию для Sea Sparrow – ракету RIM 7R Evolved Sea Sparrow Missile (ESSM). Изменения были настолько значительными, что проект был переименован в RIM 162 ESSM. ESSM использует существующий блок управления от RIM 7P и устанавливает его на совершенно новую хвостовую часть. Новая ракета имеет диаметр вместо прежних 8 дюймов, что позволяет установить более мощный двигатель. Средние крылья также были полностью убраны и заменены длинными стабилизаторами, аналогичными тем, что используются в ракетах Standard (и практически во всех других ракетах ВМС, начиная с 1950-х годов), а управление наведением перенесено на хвостовые стабилизаторы. Рулевое управление, основанное на хвостовом оперении ESSM, потребляет больше энергии, но обеспечивает значительно более высокую маневренность во время работы двигателя. В 1990-х годах был разработан четырехзарядный пусковой комплекс Mark 25 для размещения четырех ракет ESSM в одной ячейке вертикального пускового устройства Mk 41 VLS. Для использования с VLS ракеты ESSM оснащаются той же системой JVC, что и предыдущие версии.