X-4 Ruhrstahl

Raketa Ruhrstahl X-4, evidovaná zpočátku říšským ministerstvem letectví pod číslem 8-344, povely předávanými kabelovým vodičem řízená letecká protiletadlová raketa s motorem na kapalnou pohonnou látku (KPL). Byla navržena na základě zkušeností získaných krátce před válkou s dálkově řízenými klouzavými pamami X-1 až X-3 vývojovou skupinou vedenou dr. Maxem Kramerem. Projekční práce na raketě byly zahájeny počátkem roku 1943 v Německém zkušebním ústavu pro letectví DVL (Deutsche Versuchsanstalt fůr Luftfahrt) v Berlíně Adiershofu.

Konstrukčně se raketa X-4 skládala z bojové hlavice a dvou montážních sekcí - centrální a motorové. Z celkové délky rakety 1 972 mm připadalo 270 mm na pouzdro kombinovaného nekontaktního akustického a časovacího zapalovače s autodestrukčním obvodem, propojeného s bojovou hlavicí o délce 470 mm. Pod desetimilimetrovým ocelovým pláštěm bojové hlavice bylo 20 kg výbušniny, případně 400 tělísek se zápalnou složí, vymetávaných trhavou náloží s usměrněným účinkem v úhlu 30°. V tom případě mohl být ničen cíl vzdálený maximálně 200 m, kdy ještě tělíska dokázala prorazit potah bombardovacího letounu. Poslední návrh předpokládal nekrytou bojovou hlavici odlitou z 24 kg plastické trhaviny Nipolit. Tato látka objevená dr. von Holtem u firmy WASAG sestávala ze 49 % pentaerytritol-tetranitrátu, 44 % dietylenglykolnitrátu, 5 % nitrocelulózy a 2 % centralitu.

X-4 bez zapalovača na závesníki ETC 70Centrální sekce začínala čelním víkem o průměru 220 mm a šířce 57,5 mm, z něhož vyčnívala v délce 442 mm bojová hlavice (712 mm s našroubovaným zapalovačem). Na 11,5 mm široké osazení víka se nasunoval 486 mm dlouhý kuželový plášť s krátkou válcovou částí (180 mm) zakrývající dvoudílný vysokotlaký zásobník stlačeného vzduchu a nádrže složek pohonné látky s příslušenstvím. Celková délka centrální sekce zhotovené z hliníkové slitiny a uzavřené navařeným zadním víkem o šířce 24 mm, byla 556 mm.

Posledním konstrukčním celkem byla motorová sekce, obsahující přívodní potrubí a vlastní spalovací komoru. Přes raketový motor uchycený pomocí tří stavitelných táhel k zadnímu víku centrální sekce se nasazovala podélně dělená 625 mm dlouhá duralová skořepina s křížovými stabilizačními plochami (prosazenými vůči poloze křídel o 45°), zakrývající navíc gyroskopickou skupinu, přijímač a suchou baterii o napětí 12 V.

Čtyři překližková, mírně zúžená křídla se šípovitostí nábežné hrany 45° se zasunovala do křížem ustavených závěsů na centrální sekci. Odtokové hrany dvou protilehlých křídel, zakončených 180 mm dlouhými stopovkami pro vizuální sledování rakety, byly opatřeny vyvažovacími ploškami napomáhajícími rotaci rakety během letu. Další dvě křídla nesla vřetenová tělesa o délce 610 mm a průměru 75 mm s pouzdry a cívkami, na nichž bylo navinuto po 5 500 metrech lakem izolovaného ocelového vodiče o průměru 0.22 mm. Později měl být ve vřetenech umístěn speciálně pro tento případ upravený přijímač FuG 530 Brigg a v mateřském letounu vysílač FuG 520 Kogge. Toto řešení nebylo motivováno ani tak technickými obtížemi s kabely, jako problémy s rušením rádiové komunikace při jejich pádu na zemi.

Ovládacia páka Přepad nepřátelského letounu měl následující průběh: Po navedení a navázání vizuálního kontaktu s cílem, zapnutí automatického řízení letu PKS-12 a po zachycení cíle v zaměřovači (Revi 16b) a odpoutání X-4 od závěsníku ETC 70 řídil pilot raketu páčkou umístěnou v pravé části palubní desky. Signály generované pohybem páčky se přenášely přes vysílač FuG 207 Dortmund (resp. FuG 208 Dürren) a vodiče, odvíjené za letu z cívek, na FuG 237 Duisburg (modifikovaný FuG 238 Detmoeld) v raketě. Přijímačem zpracované povely se přenášely v podobě impulsů na elektromagneticky ovládané 55 mm široké spoilery, které se oboustranně vychylovaly s frekvencí 20 Hz o 3 mm a usměrňovaly let rakety žádaným směrem. K tomu, aby raketa reagovala na vysílané povely ve správném smyslu, sloužil gyroskopicky stabilizovaný dvanáctisektorový komutátor. Za letu se raketa otáčela jednou za sekundu kolem své podélné osy.

V koncové fázi letu měl přebírat řízení samonaváděcí akustický senzor Dogge s požadovanou schopností detekovat cíl na vzdálenost 1 200 m a korigovat úchylky dráhy letu na posledních tisíci metrech v rozsahu do více než ±15°. Dvacetikilogramová nálož, iniciovaná nekontaktním akustickým zapalovačem Meise reagujícím na hlukové spektrum vrtulí, vybuchovala 7 m od cíle. Při experimentálních zkouškách se potvrdila možnost úplného zničení čtyřmotorového bombardovacího letounu nebo jeho značného poškození tlakovou vlnou na vzdálenost pěti až šesti, případně šestnácti metrů.

Pro rok 1945 se plánovala produkce 22.850 raket, z nichž tři tisíce označených Gerät 78 bylo určeno pro zvláštní účely zbraní SS ( s velkou pravděpodobností jako pozemní protitankové). Podle příkazů číslo 20043/45 a 60503/45 ministerstva pro zbrojení a válečnou výrobu ze začátku ledna 1945 se požadovalo uvolnit pro zajištění tohoto úkolu 548 tun výbušniny (Nipolit), 153 tun okysličovadla (S-Stoff) a 41 tun paliva (R-Stoff). Velkosériová výroba však nebyla vůbec zahá-ena. Příčinou byla jednak evakuace továrny v Brackwede v lednu 1945 a úplné zničení provozu ve Stargardu v únoru 1945, jednak průtahy s vývojem samonaváděcího akustického senzoru Dogge. který vedl dr. Theodor Benecke u firmy Telefunken od léta 1944 (vedle firmy Telefunken spolupracovaly na vývoji ještě ELAC a Physikalisch-Technische Reichsanstalt).

Systém Dogge měly tvořit dva profilované držáky o délce 293 mm s krystalovými mikrofony o průměru 30 mm, vzdálenými od sebe po montáži na bojovou hlavici asi 680 mm. První zkoušky ve zvukové komoře se uskutečnily 20. ledna 1945, ale pro nedostatečnou stabilitu zesilovačů a další závady, které se opakovaly i u následujících tří zkoušených kusů, bylo nutné celý systém překonstruovat. Z žádaných dvaceti tisíc samonaváděcích senzorů Dogge nebyl prakticky dodán a použit ani jediný.

Náhradním řešením měl být infračervený naváděcí systém Emden a dále typy Dackel (aktivní radarový), Luchs a Pudel (akustické), jejichž vývoj nebyl do skončení války uzavřen. Všechny náhradní systémy byly nadto prostorově velmi náročné a nebyly použitelné bez značných konstrukčních úprav celé rakety. Kromě toho se jednalo o pevně instalovaná čidla. což by, jak se začalo v náznacích ukazovat, otevíralo protivníkovi cestu k jejich rušení a klamání.

K obdobné situaci jako u senzoru Dogge došlo i u nekontaktního zapalovače Meise, od něhož existovaly pouze tři kusy, protože veškerá měřicí technika výrobní firmy Neumann-Borm byla zničena při jednom z náletů na Berlín. V tomto případě však byl jako náhrada k dispozici velmi jednoduchý a v té době konstrukčně nejzdařilejší akustický zapalovač Kranich, jehož tvůrcem byl autor rakety X-4 dr. Max Kramer. V pozdější vývojové fázi, po plánovaném vybavení letounů - nosičů raket přístroji pro noční stíhání Pauke A a Pauke S (dnes bychom hovořili o palubních radarech), měl být systém X-4 pužitelný nejen ve dne. ale i v noci a za každého počasí.

První raketa byla zkušebně odpálena ze stíhacího letounu Focke-Wulf Fw 190 dne 11. srpna 1944 v prostoru Güterslohu (pravděpodobně jedním ze třinácti Fw 190F-8 zkušebního stíhacího křídla VJG 10 - Versuchs-Jagdgeschwader 10. pověřeného zkouškami nových zbraňových systémů). Vedle pokusných střeleb prováděných firmou BMW na Dachauer Moos, (úspěšné použití rakety X-4 jako pozemního protitankového prostředku s nárazovým zapalovačem a pomocným motorem na TPL převzatým z rakety Pulver RZ-8) prošel značný počet raket X-4 ověřováním u EMW (Elektromechanische Werkstátten) a VKN (Versuchskommando Nord) v Peenemúnde, ale o skutečném operačním nasazení této zbraně není nic známo. Několik X-4 mělo být údajně použito jako „pohotové nouzové řešení" na východní frontě.

S raketami X-4 se počítalo pro letouny Focke-Wulf Fw 190F-8 (2 závěsníky), Messerschmitt Me 262A-1 ( čtyři závěsníky, po dvou mezimotorovou gondolou a koncovým obloukem křídla) a Messerschmitt P 1101 (4 závěsníky). U dvou posledních typů letounů připadala v úvalu pouze verze X-4 s rádiovým řízením a motorem na TPL. Po dvou raketách X-4 Junkers Ju 88G-1 a Ju 388J.

Na základě výnosu komise pro zbrojeií a válečnou výrobu byla raketa X-4 dne 3. února 1945 zařazena mezi zbraně, jeichž vývoj měl být dokončen, ale sériová výroba se nedoporučovala.

Rez motorom BMW 109-548Vývoji raketového motoru P-3378 na KPL pro raketu X-4, zahájenému v lednu 1943, předcházela dohoda, uzavřená na podzim roku 1942 mezi firmou BMW (Bayerische Motorenwerke) a Německým zkušebním ústavem pro letectví, zastupovaným dr. M. Kramerem. Podpisem dohody padl původní návrh, podle něhož měla být raketa X-4 opatřena dvourežimovým motorem na TPL. Důvody pro toto rozhodnutí byly dva.

Za prvé ani jeden z tehdy vyráběných motorů na TPL nevyhovoval prvotně stanoveným parametrům (tah 981 N po dobu šesti sekund a 294 N dalších asi 20 s) a za druhé ani jedna z renomovaných firem nemohla DVL zaručit vývoj takového motoru a jeho zavedení do výroby v požadovaném termínu.

Po zhodnocení předané specifikace s údaji o výši celkového impulsu (15 691 Ns, z toho 7 845 Ns po dobu prvních osmi sekund), době chodu, tahu v počáteční a konečné fázi, hmotnosti motoru a rozměrech rakety a s přihlédnutím k optimálnímu využití přiděleného prostoru se rozhodla skupina konstruktérů, vedená terezínským rodákem dipl. ing. Helmutem von Zborowskim, pro přetlakovou dodávku složek pohonné látky stlačeným vzduchem na principu přímé expanze. Jedno ze dvou konstrukčních řešení předpokládalo pístový systém oddělující v tandemových válcových nádrží tlakový plyn od kapaliny. Po neúspěšných zkouškách, jejichž příčinou bylo nedostatečné těsnění pístu v nádrži okysličovadla (kyselina dusičná rozpouštěla všechna známá mazadla), sáhlo projekční oddělení BMW v červenci 1943 po alternativním návrhu dipl. ing. Zieglera. U této neobvyklé konstrukce byly použity nádrže KPL z přesně tažených spirálovitě svinutých trubek s výtlačným systémem s ohebným pístem.

Ve druhé polovině roku 1943 se přikročilo k ověřování zvolené koncepce a k odstraňování různých technických nedostatků, z nichž k nejmarkantnějším patřily funkční závady pyrotechnických ventilů, zanášení a zamrzání vstřikovačů (motor měl pracovat při průměrné teplotě -20 °C) a praskání trubkových nádrží a spojů v důsledku rezonancí při zážehu motoru. Kromě toho se při zkouškách přetlakového systému ukázalo nezbytné použít k vytlačování složek pohonné látky pro každou z trubkových nádrží samostatnou nádobu se stlačeným vzduchem.

V květnu 1944 se uskutečnily první střelby a dosažené výsledky potvrdily správnost přijatých opatření, i když celkový impuls (10 787 Ns, z toho 5 884 Ns po dobu prvních osmi sekund) byl nižší než se očekávalo. Na základě získaných zkušeností přistoupila firma BMW k výrobě nulté série motorů, u nichž byl kladen hlavní důraz na jednoduchost. V srpnu

1944 však ověřovací zkoušky odkryly nové závady, jejichž postupná likvidace si vyžádala další čtyři měsíce práce. Celkový impuls se však po úpravách zvýšil na konečných 13 727 Ns (7 061 po dobu prvních osmi sekund).

Během posledních dvou válečných let mezitím pokročil i vývoj raketových motorů na TPL a protože při předchozích zkouškách rakety X-4 uspokojoval i nižší celkový impuls a kratší doba chodu, doporučilo RLM řešitelům obrátit pozornost na tento levnější druh pohonu. Konstrukce a realizace motoru na TPL se ujala koncem roku 1944 firma Schmidding v Děčíně. Ta vyvinula motor 109-603 s litým digiykolovým zrnem o hmotnosti 7 kg, který zajišťoval po dobu osmi sekund konstantní tah 1,47 kN. Letoun nesoucí raketu opatřenou tímto motorem by se však musel přiblížit k cíli na méně než 2 000 m, čímž by vznikalo reálné nebezpéčí jeho ohrožení palubními zbraněmi bombardovacích letounů.

Celkově bylo v závodech BMW v Zúhlsdorfu, Allachu u Mnichova a později v Brückmühlu vyrobeno asi 1 300 sériových motorů na KPL, z nichž se kolem 250 použilo k experimentálním účelům a 100 k letovým zkouškám.

Raketový motor P-3378 (v kódu říšského ministerstva letectví 109-548) se skládal z komory, dvou trubkových nádrží pro pohonnou látku včetně připojovacích armatur s příslušenstvím a dvou za sebou posazených a navzájem svařených vysokotlakých válcových nádob na stlačený vzduch. Přední o průměru 82 mm a délce 256 mm sloužila k přetlakové dodávce okysličovadla, kyseliny dusičné s přísadou 4 až 5 % chloridu železiťého (S-Stoff), zadní o průměru 56 mm a délce 187 mm k přetlakové dodávce paliva TOMKA 250 (R-Stoff). Tlak v obou zásobnících činil 11,76 MPa.

Kolem tlakové nádoby byly spirálově navinuty dvě trubky z lehké slitiny. Vnitřní s náplní 1,8 kg paliva měla světlost 22 mm a čtrnáct závitů, vnější s obsahem 6,7 kg okysličovadla měla světlost 28 mm a patnáct závitů. V každé trubce byl na straně přípoje k tlakové nádobě ohebný píst, zabraňující míšení vzduchu s kapalinou během dodávky složek.

Raketový motor se spouštěl otevřením dvou pyrotechnických ventilů. Po proražení membrán uzavírajících tlakové nádoby došlo k vytlačování pohonné látky stlačeným vzduchem (celkem 0,3 kg), jehož průtok byl regulován kalibrovanými vložkami na vstupech do obou trubkových nádrží. Oddělovací membrány v připojovacích hrdlech vstřikovací hlavy osazené šesti vstřikovací okysličovadla a třemi vstřikovací paliva se protrhávaly tlakem kapaliny. Po průchodu chladicím traktem (spirálovým kanálem kolem komory) reagovalo okysličovadlo ve spalovací komoře (psk 2,94 MPa) s palivem, které tam přicházelo se zpožděním asi 0,4 sekundy.

Při vnějším průměru 74 mm byla komora dlouhá 265 mm. Vnitřní průměr spalovacího prostoru činil 53 mm. Krátká tryska měla při délce 38 mm průměr kritického průřezu 13 mm a průměr výstupního průřezu 34,5 mm. Vstřikovací hlava, spalovací komora, tryska a vnější plášť byly navzájem svařeny.

Není bez zajímavosti, že pro stejný typ motoru navrhla firma BMW Ještě další dvě rakety (obě se shodným označením Gerät 3378). První z nich měla délku 1,54 m (bez zapalovače) a rozpětí 865 mm, druhá, s rozpětím 780 mm, byla dlouhá 1,69 m. Ostatní rozměry a hmotnosti se jen nepatrně lišily od X-4.

Raketu X-4 můžeme považovat za předchůdce moderních leteckých protiletadlových prostředků, u kterých se prosadila koncepce do kříže usazených křídel a eliminace výrobních nepřesností pomocí rotace. Akustické nekontaktní zapalovače a samonaváděcí senzory jsou sice dnes, proti cílům pohybujících se nadzvukovou rychlostí nepoužitelné, ale použité principy navádění na cíl zůstaly v podstatě beze změn. Nejmarkantněji ovlivnila X-4 menší raketové prostředky. Sice se již nesetkáváme s tak malými motory na KPL, neboť byly vystřídány daleko modernějšími motory na TPL, ale téměř všechny protitankové rakety, především první generace, nesou neklamné známky příbuznosti s X-4.

celková délka rakety se zapalovačem1 942 mm
délka rakety bez zapalovače1 702 mm
maximální průměr těla rakety220 mm
rozpětí křídel780 mm
rozpětí stabilizačních ploch275 mm
hloubka křídla u kořene404 mm
hloubka křídla u konce344 mm
vzletová hmotnost rakety60,5 kg
počáteční a konečný tah motoru1,37-0,295 kN
hmotnost okysličovadla6,7 kg
hmotnost paliva1.8 kg
hmotnost tlakového vzduchu0,3 kg
směšovací poměr4,2:1
měrná spotřeba0,6 kg/kNs
hmotnost zaplněné pohonné jednotky (včetně centrální sekce, nádrží, komory, táhel a armatur)20 kg
doba hoření22 s
počáteční rychlost140 m/s
průměrná letová rychlost250 m/s
maximální dosažitelná rychlost320 m/s
hmotnost kabelového vodiče3,3 kg
označení výzbrojní řadyRüstsatz R 9


Výrobce: Ruhrstahl A.G. - Lisovny Brackwede
Pohonná jednotka: raketový motor BMW 109-548 na KPL
Celková délka rakety X-4 je závislá na druhu použitého zapalovače. V literatuře je uváděna v rozmezí 1 907 až 2 100 mm

Fw-190 s X-4 z jednotky VJG 10 Zkušobné odpálenie z Ju-88
Fw-190 A-8 (V69) Wr.n. 582092

«» 23.10.2002