Комплекс включал в себя четыре основных составляющих: самолет-носитель, ракеты, радиолокационный прицел и средства наземного обслуживания. Этот случай стал первым и единственным, когда на базе одного самолета на вооружении авиации ПВО появились два комплекса перехвата: Су-9-51 с ракетами РС-2УС и Су-11-8М с ракетами Р-8М, автоматизированной системой управлений полетом и огнем (состоявшей из бортовой РАС, автомата-вычислителя и автопилота). Су-11 мог обнаруживать цели на больших расстояниях, вести их автосопровождение и пуск ракет при выходе на разрешенную дальность устойчивого захвата (до 12 км). Тем не менее, и К-8М позволяла перехватывать лишь неманевренные цели и атаковать их с задних ракурсов. По инициативе А.С. Яковлева в производство пошел и перехватчик Як-28П, также оснащенный РАС «Орел-Д» и ракетами модификации Р-8М1. В «тепловом» варианте они позволяли атаковать цели на высотах до 500 м (высотность «радийных» оставалась на уровне 5000 м, ниже ГСН теряла цель из-за влияния земли и переотражения сигнала).
Рост скоростей и нагрузок на рулевые поверхности ракет требовал создания простого, компактного и достаточно мощного источника энергии для рулевых приводов. Им стал ПАД (пороховой аккумулятор давления), представлявший собой зажигавшийся при пуске ракеты газогенератор. Вырабатываемые ПАД газы создавали рабочее давление в системе рулевых машин и раскручивали турбинку электрогенератора, позволяя обойтись без громоздких аккумуляторов.
Второе поколение авиационных ракет
Ракеты первого поколения служили для вооружения перехватчиков ПВО, основной целью которых были бомбардировщики и крылатые самолеты-снаряды. Истребителям фронтовой авиации, имевшим дело с более маневренными самолетами требовалось иное оружие, тем более, что американцы с 1955 года уже располагали такой ракетой ближнего боя AIM-9 «Сайдвиндер». В начале 1958 года один из образцов «Сайдвиндера» через Китай попал в СССР. Эта ракета была пущена тайваньским летчиком во время прибрежной стычки, не взорвалась и упала в грязь рисового поля. Еще один «Сайдвиндер», в сентябре 1958 года попавший в борт китайского МиГ-17 и не разорвавшийся, так и был доставлен на аэродром.
Появившаяся возможность ознакомиться с устройством «Сайдвиндера» ускорила работы по созданию ее отечественного аналога того же класса. Копирование в ноябре 1958 года поручили ОКБ-134, ввиду особой важности задания, одновременно отложив собственные разработки конструкторов. Для столь радикального решения были все основания: «синица» в руках была весомее того «журавля», которым могла стать К-7, требовавшая доработки (работы по К-6 и К-7 были свернуты Постановлением в апреле 1958 г.). Изучение трофея показало, что американцам удалось создать незаурядный образец - легкий, компактный, несложный конструктивно и в эксплуатации. Управление ракетой состояло всего из 20 подвижных деталей, сложнее было разобраться с устройством ГСН и электронными платами, 2000 элементов на которых были втиснуты в отсек 45-см длины и залиты пластиком для защиты от перегрузок (по рассказам ветеранов КБ, для извлечения миниатюрных деталей были привлечены мастера-косторезы из Якутии). Отечественное «изделие» Р-ЗС сохранило конструкцию и даже основные габариты «Сайдвидрера»( вплоть до соответствия их дюймовым мерам, но не стало полной копией, отличаясь деталями и увеличенной массой БЧ, а также устройством двигателя с более привычным пороховым зарядом из нитроглицеринового топлива НМФ-2К. Их первые пуски прошли уже в марте 1959 года с доработанного МиГ-19.
Р-ЗС (К-13, изделие 310 и 310A)
Ракета Р-ЗС (К-13, изд. 310 и 310А) имела пассивную ТГСН типа 451 К, датчик которой находился в головной части ракеты под полукруглым обтекателем из стекла или пластика, прозрачного для ИК-излучения. Среднюю часть занимал отсек управления с пороховым аккумулятором давления (ПАД), питавшим рулевые приводы и турбогенератор электроснабжения, и БЧ весом 11,3 кг, сзади располагался твердотопливный двигатель тягой 2500 кг с 20,5 кг пороховым зарядом.
В конструкции Р-ЗС примечательным было использование роллеронов на Х-образных крыльях, которые предназначались для обеспечения устойчивости относительно продольной оси и ограничения угловой скорости крена, вносившего сбои в систему управления. Роллерон представляет собой комбинацию обычного элерона и зубчатого ролика, выступающего за его габариты. В полете ролик раскручивается встречным потоком до 40 - 60 тыс, об/мин и становится своеобразным гироскопом, реагирующим на угловую скорость крена и вызывающим отклонение элерона, парирующее этот крен. Простая и эффективная конструкция роллерона, позволяющая обойтись без специального управления по крену, стала общепринятой для ракет небольшого веса. Другим новшеством являлось отсутствие в системе управления специального автопилота за счет осуществления обратной связи не общепринятой перегрузке, а по шарнирному моменту рулей. Уже в феврале 1960 года К-13 запустили в серийное производство сразу на нескольких заводах,
Р-ЗС предназначалась для ближнего боя, дальность ее пуска не превышала 4 - 7,6 км (в зависимости от условий полета), а время работы двигателя составляло всего 1,7 - 3,2 сек. После начального импульса и разгона Р-ЗС шла к цели по инерции, а ресурса бортовой энергетики хватало на 11 с полета (позднее, с использованием нового ПАД в изд. 301А (К-13А) - до 21 с). ГСН с чувствительным элементом на базе сернистого олова обеспечивала сопровождение цели с углом 50е, а ее ориентацию в пространстве осуществлял гиростабилизатор. При сближении с целью на достаточное расстояние срабатывал неконтактный оптический взрыватель (его название было условным, так как он реагировал на тепло и «видел» в ИК-диапазоне) и подрывалась боевая часть, образуя до 1100 трехграммовых осколков с эффективным радиусом поражения 10 - 11м. На случай прямого попадания в самолет противника был предусмотрен дополнительный контактный взрыватель, чувствительные пьезоэлементы которого наклеивались на передних кромках рулей. Минимальная дальность пуска без риска поражения собственного самолета разлетающимися осколками составляла 0,9 - 1,4 км. Р-ЗС обладала широким диапазоном применения и могла запускаться при скоростях носителя от 900 до 2200 км/ч и высотах до 20 км.
Р-ЗС весила всего 75,3 кг, что позволяло без проблем снаряжать ею самолет даже вручную. Впрочем, тем же привычным способом подвешивались и другие советские ракеты, вот только рук при этом требовалось побольше.
Р-ЗС вошла в комплекс вооружения истребителя МиГ-21Ф-13 (на АПУ-ЗС), а затем появилась и на других самолетах на подвесках АПУ-13, -13М1, -13М5, -13БС, -13МТ. Под нее были доработаны также некоторые МиГ-17ПФ и МиГ-19П. С минимальными изменениями в конструкции ракета производилась и применялась беспрецедентно долго, не будучи снятой с вооружения и к концу 80-х годов.
Макет Р-ЗС на МиГ-21Ф-13
Р-ЗС на опытном истребителе Е-6Т
Для надежного функционирования систем ракеты следовало соблюдать установленную схему ее применения, ставшую впоследствии типовой. При вылете на задание включалось электропитание ракеты от самолетной сети для обогрева ее источников питания, раскрутки гироскопов ГСН и работы электроники. Когда обнаруженная цель оказывалась в поле зрения ГСН ракеты по дальности и азимуту, происходил ее захват и сигнализация летчику о возможности пуска, световая (лампочкой) и звуковая (зуммером в наушниках). Если же расстояние до цели становилось опасно малым, высвечивался сигнал «отворот». Нажатием на боевую кнопку воспламенялся пороховой аккумулятор давления для питания рулевых приводов и турбины электрегенератора, расфиксировались рули и начинал работать двигатель. Происходила расстыковка электроцепей ракеты и самолета, причем для сокращения времени схода ракеты с направляющей, рассоединялись не разъемы, а специальными резаками перерубались кабели, радикально и мгновенно освобождая ракету. После отхода на безопасное расстояние взводился взрыватель. Пилот после пуска был свободен в маневрировании и мог продолжать воздушный бой или проследить за результатами атаки. Ракеты можно было применять и по «тепловым» наземным целям - самолетам, машинам и кораблям с работающими двигателями, при этом неконтактный взрыватель отключался в расчете на прямое попадание. При промахе через 21 - 28 с ракета уничтожалась срабатыванием самоликвидатора. Была также отработана документация на упрощенный вариант по технологии военного времени К-13ВВ и высотную К-13В.
Ракета Р-ЗС
Р-ЗС прошла боевое крещение в боях во Вьетнаме, а затем и на Ближнем Востоке. Она оказалась неплохим оружием, неприхотливым и надежным. Однако тепловая ГСН Р-ЗС была чувствительна к погодным условиям (дождь и облачность поглощали ИК-излучение), атака была возможна только из задней полусферы, а для уклонения от нее противник использовал уход в сторону солнца - мощного естественного источника тепла (ночью такой ложной целью могла стать и «холодная» луна). На результативности пусков сказывались и ограниченные маневренные возможности ракеты при полете к цели, невозможность ее схода с направляющей при больших перегрузках в бою и недостаточно мощная боевая часть. Область возможных атак сокращалась также минимальной разрешенной дальностью (она определялась неспособностью ТГСН отслеживать быстро перемещающуюся по азимуту цель и собственной безопасностью при подрыве БЧ).
