БЛОК СТАБИЛИЗАТОРА ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РЕАКТИВНОГО СНАРЯДА Российский патент 2002 года по МПК F42B10/16 

Изобретение относится к военной технике, а именно к аэродинамическому стабилизирующему оперению вращающихся реактивных снарядов, и может быть использовано при разработке реактивных снарядов реактивных систем залпового огня.

Повышение эффективности стрельбы реактивными снарядами реактивных систем залпового огня, являющееся одним из основных направлений совершенствования различных систем вооружения, может обеспечиваться в том числе за счет повышения кучности и точности стрельбы путем осреднения действующих на снаряд возмущающих сил путем проворота снаряда на траектории полета.

Проворот снаряда на траектории может быть осуществлен за счет применения косопоставленных лопастей, как, например, в "Системе раскрутки и стабилизации реактивных снарядов и ракет" по патенту США 3578796 (F 42 B 13/32). Однако вместе с ростом размаха стабилизирующего оперения уменьшается его жесткость, что отрицательно сказывается на кучности стрельбы снарядами.

Таким образом, задачей данного технического решения являлось осреднение действующих на снаряд возмущающих сил проворотом снаряда на траектории полета.

Общими признаками с предлагаемым авторами блоком стабилизатора вращающегося реактивного снаряда является наличие косопоставленных (наклоненных под углом к оси реактивного снаряда) лопастей.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является хвостовой блок реактивных снарядов РСЗО "Град", например реактивного снаряда 9М28Ф (Боевая машина 9П138. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть III Боеприпасы 9П138 Т02. Книга 1. Изделия 9П139, БМ-21, 9П125, 9А51. Боеприпасы. М.: Военное издательство, 1986, стр.11-14, рис.4), принятый авторами за прототип. Он содержит обтекатель и подпружиненные дугообразные лопасти, установленные в обтекателе на опорах с возможностью вращения на осях, вставленных в отверстия обтекателя и развернутых под углом к его образующей.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного хвостового блока, принятого за прототип, относится невозможность увеличения аэродинамического вращающего момента, создаваемого стабилизатором, при сохранении габаритных характеристик хвостового блока (повышения аэродинамической эффективности стабилизатора).

Таким образом, задачей данного технического решения - прототипа являлось обеспечение устойчивости реактивных снарядов на траектории их полета.

Общими признаками с предлагаемым авторами блоком стабилизатора вращающегося реактивного снаряда является наличие обтекателя с дугообразными лопастями, установленными в обтекателе на опорах с возможностью вращения на осях, развернутых под углом к образующей обтекателя.

В отличие от прототипа в предлагаемом авторами блоке стабилизатора вращающегося реактивного снаряда образующая каждой лопасти развернута относительно ее корневой хорды, при этом угол разворота выполнен положительным и равным углу разворота оси, а лопасти установлены с возможностью раскрытия в направлении разворота осей, причем передняя опора лопасти удалена от передней кромки лопасти на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение аэродинамической эффективности стабилизатора по созданию аэродинамического вращающего момента при сохранении габаритных характеристик блока стабилизатора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном блоке стабилизатора вращающегося реактивного снаряда, содержащем обтекатель и дугообразные лопасти, установленные в обтекателе на опорах с возможностью вращения на осях, развернутых под углом к образующей обтекателя, особенность заключается в том, что образующая каждой лопасти развернута относительно ее корневой хорды, при этом угол разворота выполнен положительным и равным углу разворота оси, а лопасти установлены с возможностью раскрытия в направлении разворота осей, причем передняя опора лопасти удалена от передней кромки лопасти на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды.

Новая совокупность конструктивных элементов, выражающаяся в форме выполнения узла, во взаимном расположении узлов и наличии связей между ними, а также соотношении их размеров, позволяет за счет:
- разворота образующей каждой лопасти относительно ее корневой хорды и выполнения угла разворота равным углу разворота оси увеличить площадь лопасти и, соответственно, создаваемый ею аэродинамический вращающий момент за счет увеличения длины лопасти, укладываемой в заданные габариты стабилизатора, путем размещения поверхности лопасти в сложенном положении параллельно поверхности обтекателя;
- выполнения угла разворота образующей каждой лопасти положительным и установки лопастей с возможностью раскрытия в направлении разворота осей обеспечить создание на изогнутой части лопасти, прилегающей к концевой хорде, дополнительной подъемной силы, увеличивающей создаваемый лопастью аэродинамический вращающий момент. В случае выполнения угла разворота образующей лопасти отрицательным дополнительная подъемная сила будет уменьшать вращающий момент, создаваемый стабилизатором. При несовпадении направления раскрытия лопастей с направлением разворота осей на лопастях подъемная сила создается в направлении, препятствующем их раскрытию, что приводит к росту энергетических затрат на открывание лопастей, либо при сохранении энергетики на прежнем уровне к снижению надежности работы блока стабилизатора;
- удаления передней опоры лопасти от ее передней кромки на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды обеспечить сохранение геометрических параметров стабилизатора (постоянства заданных углов атаки лопастей) в полете при увеличениях усилий, действующих на лопасти. При удалении передней опоры на расстояние свыше 0,15 длины корневой хорды лопасти от ее передней кромки амплитуда колебания углов атаки лопастей нарастает лавинообразно, что отрицательно сказывается на работе всего блока стабилизации.

Сущность изобретения заключается в том, что в блоке стабилизатора вращающегося реактивного снаряда, содержащем обтекатель и дугообразные лопасти, установленные в обтекателе на опорах с возможностью вращения на осях, развернутых под углом к образующей обтекателя, в отличие от прототипа образующая каждой лопасти развернута относительно ее корневой хорды, при этом угол разворота выполнен положительным и равным углу разворота оси, а лопасти установлены с возможностью раскрытия в направлении разворота осей, причем передняя опора лопасти удалена от передней кромки лопасти на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображен общий вид, на фиг.2 - вид спереди блока стабилизатора вращающегося реактивного снаряда, на фиг. 3 - график зависимости амплитуды колебаний среднего угла атаки α_ср лопасти от относительного удаления передней опоры лопасти от ее передней кромки (X/L, где Х - удаление передней опоры лопасти от ее передней кромки, a L - длина корневой хорды лопасти).

Предлагаемый блок стабилизатора вращающегося реактивного снаряда состоит из обтекателя 1, дугообразных лопастей 2 с опорами 3, осей 4, установленных в обтекателе 1 под углом α_ос к его образующей 5, и пружин 6. Лопасти 2 установлены в обтекателе 1 на опорах 3 с возможностью вращения на осях 4. Образующая 7 каждой из лопастей 2 развернута относительно ее корневой хорды 8, при этом угол α_л разворота образующей 7 выполнен равным углу α_ос разворота оси 4 относительно образующей 5 обтекателя 1. Угол разворота образующей 7 лопасти 2 выполнен положительным (образован смещением передней оконечности образующей 7 в сторону концевой хорды 9 лопасти 2 вдоль ее передней кромки 10). Лопасти 2 установлены с возможностью раскрытия в направлении разворота осей 4. Передняя опора 3 каждой лопасти 2 удалена от ее передней кромки на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды 8. Обтекатель 1 с лопастями 2 установлен между входным 11 и выходным 12 конусами бока.

Описанный блок стабилизатора вращающегося реактивного снаряда работает следующим образом.

После старта реактивного снаряда лопасти 2 раскрываются в направлении разворота осей 4, поворачиваясь на опорах 3 под действием пружин 6. При этом корневая хорда 8 остается параллельной оси 4, развернутой относительно образующей 5 обтекателя 1 на угол атаки лопасти, соответствующий углу α_ос разворота оси 4 относительно образующей 5 обтекателя 1, поскольку корневая хорда 8 располагается параллельно оси 4. За счет взаимодействия набегающего потока с поверхностью установленной под углом атаки лопасти 2 на ней возникает подъемная сила F, создающая вращающий момент относительно продольной оси снаряда. Одновременно образующая 7 лопасти 2, развернутая относительно корневой хорды 8 на положительный угол α_л, занимает положение, при котором дугообразная лопасть в зоне концевой хорды 9 получает дополнительный положительный угол атаки, за счет которого возникает дополнительная подъемная сила f, суммирующаяся с подъемной силой F и увеличивающая вращающий момент, создаваемый стабилизатором.

В силу равенства угла α_л (разворота образующей 7 лопасти 2 относительно ее корневой хорды 8) углу α_ос (разворота оси 4 относительно образующей 5 обтекателя 1) дугообразная поверхность лопасти 2, образованная ее образующей 7, в сложенном положении располагается параллельно образующей 5 обтекателя 1 (его наружной поверхности), занимая минимально возможную глубину в сложенном положении при заданном наружном диаметре укладки лопастей 2. В случае неравенства угла разворота образующей 7 углу разворота оси 4 дугообразная поверхность лопасти 2 не может расположиться параллельно наружной поверхности обтекателя 1 и для ее укладки в заданный наружный диаметр потребуется большая глубина. При этом длина лопасти 2 будет ограничиваться пространством между входным 11 и выходным 12 конусами тем больше, чем больше угол разворота образующей 7 лопасти 2 будет отличаться от угла разворота оси 4 относительно образующей 5 обтекателя 1.

В случае выполнения угла разворота образующей 7 лопасти 2 отрицательным (смещением в сторону концевой хорды 9 лопасти 2 задней оконечности образующей 7), дополнительная подъемная сила f будет вычитаться из подъемной силы F и уменьшать вращающий момент, создаваемый стабилизатором.

При несовпадении направления раскрытия лопастей 2 с направлением разворота осей 4 подъемная сила F создается в направлении, препятствующем раскрытию лопасти 2, что приводит к росту энергетических затрат на открытие лопастей 2 либо, при сохранении энергетики на прежнем уровне, к снижению надежности работы блока стабилизатора.

Размещение передней опоры 3 каждой лопасти 2 на минимальном удалении от ее передней кромки 10 обеспечивает стабильность положения корневой хорды 8 при воздействии изменяющихся в ходе полета аэродинамических нагрузок. Консоль, образующаяся между передней опорой 3 и передней кромкой 10 лопасти 2, приводит к нестабильности ее среднего угла атаки α_ср при воздействии изменяющихся в ходе полета аэродинамических нагрузок, причем при удалении передней опоры 3 лопасти 2 на расстояние более 0,15 длины корневой хорды 8 от передней кромки 10 изменения углов атаки α_ср лопастей 2 нарастают лавинообразно, что отрицательно сказывается на работе всего блока стабилизации и снаряда в целом.

Выполнение блока стабилизатора вращающегося реактивного снаряда в соответствии с изобретением позволило значительно повысить аэродинамическую эффективность стабилизатора по созданию аэродинамического вращающего момента при сохранении габаритных характеристик блока стабилизатора, улучшив тем самым характеристики кучности стрельбы снарядами на 10-20%.

Указанный положительный эффект подтвержден летно-конструкторскими испытаниями реактивных снарядов с блока стабилизатора, выполненного в соответствии с изобретением.

В настоящее время намечено серийное производство блока стабилизатора вращающегося реактивного снаряда по конструкторской документации, разработанной в соответствии с изобретением.

Изобретение относится к военной технике, а именно к аэродинамическому стабилизирующему оперению вращающегося реактивного снаряда. Блок стабилизатора вращающегося реактивного снаряда содержит обтекатель и дугообразные лопасти, установленные в обтекателе на опорах с возможностью вращения на осях, развернутых под углом к образующей обтекателя, образующая каждой лопасти развернута относительно ее корневой хорды, при этом угол разворота выполнен положительным и равным углу разворота оси, а лопасти установлены с возможностью раскрытия в направлении разворота осей, причем передняя опора лопасти удалена от передней кромки лопасти на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды. Изобретение позволяет повысить аэродинамическую эффективность стабилизатора при сохранении габаритных характеристик блока. 3 ил.

Блок стабилизатора вращающегося реактивного снаряда, содержащий обтекатель и дугообразные лопасти, установленные в обтекателе на опорах с возможностью вращения на осях, развернутых под углом к образующей обтекателя, отличающийся тем, что образующая каждой лопасти развернута относительно ее корневой хорды, при этом угол разворота выполнен положительным и равным углу разворота оси, а лопасти установлены с возможностью раскрытия в направлении разворота осей, причем передняя опора лопасти удалена от передней кромки лопасти на расстояние не более 0,15 длины корневой хорды.