Hệ thống D-4 với tên lửa R-21

Khá thú vị khi đồng thời với quyết định phát triển D-3, Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô (HĐBT) còn ra lệnh phát triển một hệ thống tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm (SLBM) khác, mang tên D-4 với đạn tên lửa R-21 (4K55, SSN5, Sark).

Hai hệ thống D-1, D-2 có thời gian chuẩn bị phóng rất lâu, khoảng 90 phút. Tàu ngầm có thể bị phát hiện và tiêu diệt trước khi kịp phóng tên lửa.

Vì lý do trên nên yêu cầu tiên quyết của D-4 là phải có khả năng khai hỏa từ dưới mặt nước để đảm bảo an toàn bí mật cho tàu và giữ hiệu quả cho đợt tấn công.

Tên lửa có khả năng phóng trong trạng thái ngầm vốn đã được chú ý ngay từ những chương trình SLBM đầu tiên và trở thành một nghiên cứu độc lập từ năm 1955. Quyết định ngày 3/2/1955 giao cho OKB-10 NII88 của Ye.V.Charnko thiết kế tên lửa, SKB-626 của N.A.Semikhatov phát triển hệ thống điều khiển phóng.

Các phương pháp phóng ngầm được thử nghiệm qua ba giai đoạn:

- Phóng thử nghiệm các mockup (tạm hiểu là các mô hình) sửa đổi từ R-11FM từ một ống phóng cố định ngập nước

- Phóng các mockup từ tàu ngầm đang lặn nhưng không di chuyển

- Phóng tên lửa thật sự từ tàu ngầm trong trạng thái lặn và đang chuyển động.

Hai mockup khác nhau của R-11FM được thử nghiệm trong ống phóng ngập nước từ 23/12/1956. Bước tiếp theo thực hiện trên tàu ngầm S-229, thuộc Project 613 được sửa lại theo thiết kế của Project V-613 mang hai ống phóng ở hai bên mạn tàu. Phương tiện này có thể phóng các mockup từ độ sâu 15-20m trong khi đang di chuyển với vận tốc 3-4 hải lý/h. Không chờ cho những thử nghiệm này kết thúc, trong tháng 7/1959 tàu ngầm B-67 tiếp tục được hoán cải theo thiết kết của Project PV-611 để thực hiện giai đoạn thứ 3 của thử nghiệm cùng với tên lửa S4.7 chỉnh sửa từ R-11FM. Sau hai thất bại liên tiếp vào tháng 8/1959 và tháng 8/1960, lần phóng thứ 3 ngày 10/9/1960 đã thành công.

Trở lại với hệ thống D-4: K-11, nguyên mẫu của R-21 được thử nghiệm đồng thời với tên lửa S4.7 tại biển Đen. Tên lửa này khá lớn so với R-13 và R-11FM nhưng vẫn là loại đơn tầng đẩy sử dụng nhiên liệu lỏng. K-11 được đặt trong ống ở độ sâu 40-50m và từ tàu ngầm S-229.Từ tháng 5/1960-8/1961: 6 vụ phóng từ ống ngập nước va 3 vụ phóng từ tàu ngầm.

Một tàu ngầm thuộc Project 629B được cung cấp để thực hiện giai đoạn cuối của thử nghiệm hệ thống D-4, bắt đầu từ tháng 2/1962 với 27 vụ phóng.

R-21 được đưa vào biên chế từ ngày 15/3/1963 và phục vụ cho tới năm 1989. D-4 được đặt trên các tàu ngầm thuộc Project 629A và Project 658M (mỗi tàu 3 tên lửa), sang tới năm 1972, có 13 tàu thuộc Project 629A và 7 tàu thuộc Project 658M được trang bị R-21. Chúng được gửi về hạm đội Phương Bắc, Baltic và Thái Bình Dương. Tên lửa có thể lưu lại trên tàu ngầm từ 6 tháng tới 2 năm. Tổng cộng 228 vụ phóng, 193 vụ thành công.

Tàu ngầm Project 658M (Hotel II) và tên lửa R-21 của hệ thống D-4.

Cuối những năm 1950, việc phát triển các tàu ngầm hạt nhân chiến lược (SSBN) thế hệ thứ 2 bị ngừng trệ khi lãnh đạo Liên Xô ưu tiên cho các chương trình tên lửa liên lục địa (ICBM) trên đất liền và tàu ngầm phóng tên lửa hành trình. Tuy nhiên, những lỗ hổng của chương trình ICBM, đặc biệt là cuộc khủng hoảng tên lửa Cuba 1962-1963 đã khiến tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo được quan tâm trở lại với Project 667, các chương trình tên lửa đạn đạo phóng ngầm (SLBM) cũng được đẩy nhanh.

Hệ thống D-5 với tên lửa R-27

Đây là hệ thống tên lửa đạn đạo phóng ngầm (SLBM) thế hệ hai đầu tiên được đưa vào trực chiến. Bắt đầu từ những nghiên cứu về tên lửa đạn đạo chống tàu (ASBM) vào đầu những năm 1960, SKB-385 đã có kế hoạch phát triển một hệ thống SLBM mới, đơn tầng, nhỏ ngọn, tấn công các mục tiêu chiến lược trên đất liền. Chương trình này được Hội đồng Bộ trưởng chính thức đồng ý bằng quyết định ngày 24/4/1962: Hệ thống D-5 với tên lửa R-27 (hay còn gọi là 4K10, RSM-25, SS-N-6 Mod1, Serb)

R-27 vẫn là tên lửa đạn đạo đơn tầng sử dụng nhiên liệu lỏng nhưng so với các SLBM thế hệ đầu tiên, R-27 được tạo ra trên nền tảng kỹ thuật hoàn toàn đổi mới.

Khung thân tên lửa làm bằng hợp kim nhôm, được hàn và nghiền bằng hóa chất tạo thành một kết cấu nhẹ và bền. Động cơ được đặt chìm trong thùng chất cháy, thiết kế hai khoang chứa chất cháy và chất oxi hóa của thế hệ trước bị bỏ, thùng chứa chất oxi hóa đặt trên thùng chất cháy ngay trong một khoang, những điều này giúp xóa bỏ tối đa khoảng trống, làm giảm kích thước và tăng độ vững chắc, chặt chẽ của tên lửa. Công thức nhiên liệu mới (chất oxi hóa N2O4, chất cháy UDMH) tạo hiệu suất cao. Đây cũng là thế hệ tên lửa đạn đạo phóng ngầm đầu tiên được nạp nhiên liệu ngay từ nhà máy. Có một quy trình đặc biệt được phát triển giúp nhiên liệu có thể được lưu cất rất lâu trong tên lửa. Hệ thống có bổ sung quy trình tự động kiểm soát trước và trong khi khai hỏa.

Chính R-27 đã định hướng phong cách thiết kế cho tất cả các SLBM nhiên liệu lỏng sau này được phát triển bởi SKB-385. Tên lửa vẫn dùng bộ dẫn đường quán tính với con quay hồi chuyển, đặt phía trên khoang nhiên liệu.

Một động cơ chính cung cấp lực đẩy 23 tấn và một động cơ điều khiển 2 buồng phụt vớt lực đẩy 3 tấn, các buồng phụt được đặt ở góc vát 45° so với trục đứng của tên lửa. Ở R-27 cũng chứng kiến sự ra đời của các đai cao su bảo vệ tên lửa trong ống phóng, giúp giảm kích thước ống phóng, những đai này sẽ tự tách ra khi động cơ khởi động.

Kết quả của hàng loạt các đổi mới là R-27 có tầm bắn gấp 4 lần R-13 (2.400km so với 600km) trong khi trọng lượng không tăng đáng kể (14,2 tấn so với 13,7 tấn).

Tổ hợp D-5 trải qua ba giai đoạn kiểm tra gồm:

- Giai đoạn một từ tháng 9/1965 tới 8/1967: gồm 6 vụ phóng từ ống ngập nước và 6 vụ phóng từ tàu ngầm 613 tại biển Đen.

- Giai đoạn 2 từ tháng 6/1966 tới 4/1967: 17 vụ phóng trên giá cố định thực hiện tại trường Kapustin Yar, 12 lần thành công.

- Giai đoạn 3, thử nghiệm toàn phần hệ thống tại hạm đội Phương Bắc, 6 vụ phóng từ tàu ngầm K-137 Leninist (Project 667A), bắt đầu từ tháng 8/1967.

Hệ thống D-5 trang bị trên các tàu ngầm chiến lược thuộc Project 667A được chính thức chấp nhận vào 13/3/1968 với nghị quyết N°162-164 của Hội đồng Bộ trưởng Liên Xô.

Chương trình hiện đại hóa R-27 bắt đầu vào 10/6/1971 với mục tiêu tạo ra 2 biến thể cao cấp: R-27 Mod 2 với một đầu đạn có tầm bắn tăng lên tối thiểu 20 %, độ chính xác tăng tối thiểu 15%; R-27 Mod 3 với 3 đầu đạn mà không được làm giảm tầm bắn, tuy nhiên các đầu đạn này cũng giống bản gốc, không có khả năng dẫn đường độc lập. Hai biến thể này đều được gọi là D-5U với tên lửa R-27U (hay gọi là RSM-25, SS-N-6 Mod2/Mod , Serb) với động cơ lớn hơn và hệ thống dẫn đường được cải tiến.

Hệ thống D-4 với tên lửa R-27 chính thức đánh dấu sự ra đời SLBM thế hệ thứ 2 của Liên Xô.

R-27U được thử nghiệm trên biển từ tháng 9/1972-8/1973, đã có 16 vụ phóng, tất cả đều thành công. Hệ thống D-5U chính thức phục vụ trong hải quân từ ngày 1/4/1974 và được trang bị cho các tàu ngầm chiến lược hiện đại thuộc Project 667A và Project 667AU. Tên lửa đạn đạo phóng từ tàu ngầm D-5U nghỉ hưu từ năm 1990.

Project 667A/AU với hệ thống D-5/D-5U đã mở toang con đường dẫn đến các mục tiêu dọc theo bờ biển nước Mỹ. 16 tên lửa đạn đạo phóng ngầm đặt trên mỗi con tàu có thể được phóng từ độ sâu 50m, trong khi giữ tốc độ di chuyển 3-6 hải lý/h. Nên biết rằng, tàu ngầm mang tên lửa Polaris của Mỹ chỉ có thể khai hỏa từ độ sâu 25m và trong trạng thái di chuyển chậm hoặc đứng yên. Toàn bộ quá trình chuẩn bị chỉ mất 10 phút, thời gian nghỉ giữa mỗi lần lần phóng là 8 giây. D-5 triển khai trên Project 667A thực sự là một bước tiến lớn, làm Lầu Năm Góc phải thay đổi hoàn toàn chiến lược chống ngầm của mình.Các biện pháp kỹ thuật và tình báo được tăng cường để theo dõi tàu ngầm hạt nhân chiến lược (SSBN) Liên Xô ngay từ khi chúng còn ở trong căn cứ.

Từ R-27 còn phát triển thêm tên lửa đạn đạo chống tàu (ASBM) R-27K có trang bị radar dẫn đường ở pha cuối. Tên lửa này chỉ được sử dụng thí điểm trên một tàu ngầm duy nhất là K102, thuộc Project 629, được hoán cải theo thiết kế của Project 605.

Thời gian phục vụ của các tên lửa được tăng từ 5 năm tới 13 năm.

Hệ thống tên lửa đạn đạo D-5 hoạt động trong biến chế từ năm 1968 đến 1988, có 492 vụ phóng, 429 lần thành công. Đây là hệ thống giữ kỷ lục về số lần phóng thử nhiều nhất trong một năm (58 lần năm 1971) cũng như số tên lửa được phóng/năm (23,4 tên lửa/năm). Còn D-5U có 150 lần phóng thành công trong tổng số 161 lần phóng.

Hệ thống D-6

Ít người biết rằng, D-6 là hệ thống tên lửa đạn đạo phóng ngầm (SLBM) thế hệ thứ 2 đầu tiên của Liên Xô được nghiên cứu, công việc tiến hành tại Leningrad bởi TsKB-7 từ 1958. Có hai phương án về nhiên liệu được cân nhắc: sử dụng nhiên liệu rắn có sẵn vốn dùng cho tên lửa chiến thuật không điều khiển hoặc chế tạo một nhiên liệu rắn mới.

Thiết kế sơ bộ cho D-6 được hoàn tất vào năm 1960, tên lửa sử dụng nhiên liệu rắn yêu cầu phải chế tạo tên lửa hai tầng đẩy và cụm 4 động cơ, việc này làm kích thước tên lửa trở lên quá khổ để đặt bên trong tàu ngầm. TsKB-18 đã có sáng kiến đặt các ống phóng ở hai bên tàu, mỗi bên 1 cặp. Hệ thống phóng tương tự như ở R-11FM, R-13, nghĩa là tên lửa chỉ được phóng khi tàu nổi lên mặt nước. Có lẽ, những nhược điểm lớn này khiến chương trình bị hủy bỏ ngày 9/6/1961 sau khi có quyết định phát triển chính thức 1 năm trước đó.

Hệ thống D-7 với tên lửa RT-15M

RT-15M, một lần nữa người Nga không thành công với tên lửa đạn đạo nhiên liệu rắn.

D-7 với tên lửa đạn đạo RT-15M nhiên liệu rắn, hai tầng đẩy nặng tới 50 tấn được SKB-385 phát triển, quyết định chính thức từ Hội đồng Bộ trưởng ngày 4/4/1961. RT-15MT (hoặc còn gọi là 4K22) được phát triển từ nền tảng RT-2 (8K98) và trang bị cho tàu ngầm Project 667. Các vụ phóng thử nghiệm được thực hiện trên Project 613và Project 629B.

Tuy nhiên, SKB-385 không đặt ưu tiên cho chương trình tên lửa nhiên liệu rắn, Viktor P. Makeyev và các cộng sự của ông thấy rằng tên lửa nhiên liệu lỏng sẽ là hướng đi đi hứa hẹn hơn. Cùng có tầm bắn 2.400km nhưng RT-15M nặng hơn gấp 3 lần R-27. Các thí nghiệm của RT-15M bị chậm lại và sau đó bị hủy bỏ hoàn toàn.