УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД Российский патент 2004 года по МПК F42B15/10 

Изобретение относится к области вооружения, в частности к области малогабаритных противотанковых управляемых снарядов, преимущественно с дозвуковыми и трансзвуковыми скоростями полета, и может быть использовано в конструкциях с различными аэродинамическими схемами, в том числе и с компоновкой по схеме “утка”.

Известен управляемый реактивный снаряд 9М117 [Техническое описание и инструкция, ЗУБК 10.00.00.000 ТО., Москва, Воениздат, 1987 г.], принятый за прототип [1].

Управляемый снаряд [1] состоит из цилиндрического корпуса с хвостовой частью меньшего диаметра и головной частью с коническим обтекателем, блока стабилизатора со складывающимися на боковую поверхность консолями, руля, установленного на коническом обтекателе головной части корпуса снаряда. Диапазон изменения скорости полета снаряда, соответствующий числам Маха, составляет М=0,6...1,0.

Недостатком такого снаряда является несовершенство конструкции корпуса планера, выражающееся в следующем.

1. Конструкция хвостовой части корпуса снаряда, имеющая ступенчатый переход от цилиндрической части корпуса к хвостовой с меньшим диаметром, снижает аэродинамические характеристики снаряда, а именно снижает стабилизирующий и демпфирующий моменты, увеличивает сопротивление корпуса снаряда. Происходит это из-за того, что на ступенчатом переходе от большего к меньшему диаметру возникает срыв потока. За точкой отрыва потока в застойной зоне происходит снижение подъемной силы консолей стабилизатора, повышение коэффициента сопротивления корпуса снаряда. Уменьшение стабилизирующего и демпфирующего моментов приводит к уменьшению устойчивости и повышению колебательности управляемого снаряда в полете.

2. Конструкция головной части корпуса с коническим обтекателем имеет большее значение коэффициента лобового сопротивления, чем конструкция с эллиптическими или оживальными образующими. Эффективность руля, установленного на обтекателе головной части, зависит от величины зазора (щели) между рулем и корпусом. Кроме того, при отклонении руля происходит увеличение зазора (щели) между рулем и обтекателем. Увеличение зазора уменьшает влияние корпуса на несущие способности руля, что приводит к снижению эффективности органов управления и, как следствие, к снижению вероятности поражения цели.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности управления снарядом за счет увеличения управляющей силы и управляющего момента руля, увеличения стабилизирующих и демпфирующих характеристик, уменьшения коэффициента сопротивления снаряда.

Это достигается тем, что в управляемом снаряде, выполненном по аэродинамической схеме “утка”, состоящем из цилиндрического корпуса с обнижающей по диаметру хвостовой частью и головной частью с обтекателем, стабилизатора со складывающими на боковую поверхность консолями, руля, установленного на обтекателе головной части, новым является то, что в нем между цилиндрической и хвостовой частями корпуса выполнен конический обтекатель с углом наклона образующей к продольной оси снаряда не более 20°, а отношение диаметров цилиндрической и хвостовой частей корпуса составляет 1:0,6...0,8.

На обтекателе головной части под рулем выполнена плоская поверхность - “лыска”, длина которой равна корневой хорде, а ширина определяется по зависимости Z=2x_o.p.tg δ_p, где x_о.р. - расстояние от оси руля до носка корневой хорды, δ_p - максимальный угол отклонения руля. При этом соотношение величины зазора между корневой хордой руля и “лыской” составляет 0,01...0,02 длины корневой хорды руля.

По сравнению с прототипом при наличии общих конструктивных признаков и свойств управляемый снаряд с предложенной конструкцией позволяет повысить эффективность баллистических и динамических характеристик снаряда, поднять эффективность управления.

Данное техническое решение поясняется схемой снаряда и графиками (фиг.1...6).

На фиг.1...3 представлен управляемый снаряд предложенной конструкции, на фиг.4 - прототип, на фиг.5 - зависимость коэффициента сопротивления корпуса c_х от чисел Маха, М=0,6...1,0, снаряда с коническим обтекателем хвостовой части корпуса и хвостовой части снаряда - прототипа, на фиг.6 - зависимость коэффициента потери, К_щ, управляющей силы, , от величины зазора (щели), h_щ, между рулем и образующей обтекателя головной части корпуса.

Управляемый снаряд (фиг.1) состоит из корпуса 1, хвостового отсека 2, стабилизатора 3, конического обтекателя хвостовой части корпуса 4, обтекателя головной части 5 с “лыской” 6, руля 7.

Данная конструкция работает следующим образом.

Дальность полета, точность поражения цели зависят от баллистических (скорость, время полета) и динамических (располагаемая перегрузка и частота собственных колебаний) характеристик планера противотанкового управляемого снаряда. Скорость и время полета зависят от тяги маршевого двигателя и от коэффициента лобового сопротивления снаряда. Для малогабаритных управляемых снарядов значение лобового сопротивления корпуса составляет 70...80% от полного сопротивления снаряда. На головную и донную часть приходится большая часть лобового и донного сопротивления снаряда. Установка оптимального конического обтекателя в хвостовой части снаряда с углом наклона образующей к продольной оси снаряда 15...20° уменьшает значение коэффициента лобового сопротивления корпуса на 15...25% (фиг.5). Кроме того, конический обтекатель, установленный в хвостовой части перед консолями стабилизатора, оказывает существенное влияние на стабилизирующие и демпфирующие характеристики снаряда.

На корпусе снаряда, на ступенчатом переходе от большего к меньшему диаметру происходит отрыв течения, отрицательно влияющий на величину стабилизирующего и демпфирующего моментов снаряда, что приводит к повышенной колебательности снаряда на траектории. По данным летных испытаний и экспериментов в аэродинамических трубах, безотрывное течение потока происходит на коническом обтекателе с углом наклона образующей конуса к продольной оси снаряда не более 20°, что позволяет увеличить подъемную силу стабилизирующих поверхностей и повысить эффективность управления снарядом на траектории.

На управляемых снарядах, выполненных по схеме “утка”, при ограничении габаритно-массовых характеристик повышение эффективности управления возможно за счет увеличения подъемной силы аэродинамических рулей. Повышение эффективности рулей обеспечивается за счет уменьшения зазора между их корневой хордой и поверхностью обтекателя головной части снаряда.

В полете на руле, установленном на корпусе, создается подъемная сила, часть которой (40-70% от подъемной силы изолированного руля) определяется влиянием (интерференцией) корпуса. При появлении зазора между рулем и корпусом интерференция уменьшается, что приводит к потере подъемной силы. В конструкциях малогабаритных противотанковых управляемых снарядов допустимое значение зазора устанавливается в пределах 0,5...1,0 мм. Однако при отклонении руля, установленного на корпусе с диаметром, например, 80-120 мм, на угол 15-20°, зазор между рулем и носовым обтекателем увеличивается в 2-3 раза, что снижает коэффициент управляющей силы (=К_щ(h_щ>0)· (h_щ=0)), вследствие падения эффективности рулей (фиг.6). За счет выполнения плоской поверхности - “лыски” на корпусе под рулем создается постоянный зазор, заданный в чертежах. По данным испытаний в аэродинамических трубах, летных испытаний управляемых снарядов, выполнение “лыски” под рулем приводит к повышению эффективности руля на 15-20%.

Применение данного технического решения на управляемых противотанковых снарядах комплексов “Метис-M1”, “Корнет” позволяет поднять эффективность управления и повысить баллистические характеристики без увеличения габаритно-массовых характеристик управляемого снаряда.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие их критерию “новизна”.

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию “существенные отличия”.

Изобретение относится к области вооружения, в частности к области малогабаритных противотанковых управляемых снарядов, преимущественно с дозвуковыми и трансзвуковыми скоростями полета, и может быть использовано в конструкциях с различными аэродинамическими схемами. Снаряд выполнен по аэродинамической схеме “утка”. Содержит цилиндрический корпус с обнижающей по диаметру хвостовой частью и головной частью с обтекателем, стабилизатор со складывающимися на боковую поверхность консолями. Руль установлен на обтекателе головной части. Между цилиндрической и хвостовой частями корпуса выполнен конический обтекатель с углом наклона образующей к продольной оси снаряда не более 20°. Отношение диаметров цилиндрической и хвостовой частей корпуса составляет 1:0,6...0,8. На обтекателе головной части снаряда под рулем может быть выполнена плоская поверхность - “лыска”, длина которой равна корневой хорде. Ширина “лыски” определяется по некоторой зависимости. Таким выполнением снаряда достигается повышение эффективности его управления. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Управляемый снаряд, выполненный по аэродинамической схеме “утка”, содержащий цилиндрический корпус с обнижающей по диаметру хвостовой частью и головной частью с обтекателем, стабилизатор со складывающимися на боковую поверхность консолями и руль, установленный на обтекателе головной части, отличающийся тем, что между цилиндрической и хвостовой частями корпуса выполнен конический обтекатель с углом наклона образующей к продольной оси снаряда не более 20°, а отношение диаметров цилиндрической и хвостовой частей корпуса составляет 1:0,6...0,8.2. Управляемый снаряд по п.1, отличающийся тем, что на обтекателе головной части снаряда под рулем выполнена плоская поверхность -“лыска”, длина которой равна корневой хорде, а ширина определяется по зависимости

Z=2x_o.ptg δ_p,

где x_o.p - расстояние от оси руля до носка корневой хорды;

δ_p - максимальный угол отклонения руля,

при этом величина зазора между корневой хордой руля и “лыской” составляет 0,01...0,2 длины корневой хорды руля.