ВЫСОКОТОЧНАЯ САМОНАВОДЯЩАЯСЯ АВИАЦИОННАЯ БОМБА БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ С ТЕЛЕВИЗИОННОЙ ГОЛОВКОЙ САМОНАВЕДЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F42B25/00 F42B10/14 

Изобретение относится к авиационным боеприпасам.

Высокоточная самонаводящаяся бомба большой мощности с телевизионной головкой самонаведения (ТГСН) содержит последовательно соединенные носовой отсек с телевизионным координатором цели, состоящим из телевизионной камеры и трехосного гиростабилизатора, с передней частью, выполненной оптически прозрачной в форме полусферической оболочки, плавно сопряженной с наружным сферическим металлическим обводом обтекателя, головной приборный отсек с электронным блоком корреляционной обработки телевизионного сигнала, дополнительный отсек с блоком бортовой автоматики, отсек полезной нагрузки большой мощности фугасного типа с массой более 6000 кг с механизмом задействования, хвостовой переходный приборный отсек с блоками системы управления, хвостовой отсек с турбогенераторным источником электропитания и горячего газа, газовыми рулевыми приводами с установленными на отсеке по Х-образной схеме четырьмя стабилизаторами с раскрывающимися перьями и четырьмя аэродинамическими рулями, выполненными по биплановой схеме.

Известны самонаводящиеся авиационные бомбы, стабилизируемые по крену, с телевизионной головкой самонаведения (ТГСН) с последовательно соединенными отсеком носовой части с головкой самонаведения, отсеком полезной нагрузки с расположенным в его донной части механизмом задействования, а также хвостовым отсеком с установленными на нем Х-образно четырьмя стабилизаторами и четырьмя аэродинамическими рулями (Патент РФ №2014559, заявка 92001864/23 от 22.10.92 г.).

Известны зарубежные авиационные самонаводящиеся бомбы, стабилизируемые по крену, состоящие из последовательно соединенных отсеков: носовой части с телевизионной головкой самонаведения, отсека базовой полезной нагрузки с механизмом задействования, хвостового приборного отсека с установленными на нем четырьмя стабилизаторами и рулями (В.Д.Дмитриев. "Зарубежное военное обозрение", 1985 г., №7, стр.40-45; Р.Седых. "Управляемые авиационные бомбы США". "Зарубежное военное обозрение" 1986, №6, стр.38-43).

Известна корректируемая авиационная бомба, стабилизированная по крену, с лазерной головкой самонаведения, содержащая последовательно соединенные флюгерный насадок с приемником отраженного лазерного излучения, закрепляемый посредством штанги на головной части летательного аппарата, включающей отсек с электронным блоком лазерного координатора и отсек с электронно-вычислительным устройством лазерной головки самонаведения, дополнительный отсек с четырьмя раскрывающимися дестабилизаторами, установленными по Х-образной схеме, носовой переходный отсек, отсек полезной нагрузки с механизмом задействования, дополнительный цилиндрический отсек, хвостовой переходный отсек, хвостовой отсек с установленными на нем по Х-образной схеме четырьмя стабилизаторами, из которых после отделения выдвигаются стабилизирующие перья. На цилиндрической оконечности корректируемой авиационной бомбы установлены четыре поворотных аэродинамических руля, выполненных по биплановой схеме (Патент РФ №2044255, заявка №93003032/23 от 19.01.93 г.).

Известна корректируемая фугасная бомба большой мощности с массой 9761 кг. Бомба имеет крестообразное небольшое крыло в средней части корпуса и четыре выдвижные поворотом назад решетчатые управляемые хвостовые поверхности. Это придает бомбе планирующие качества и повышает управляемость на конечном участке траектории. Самонаведение осуществляется с помощью приемника Глобальной системы позиционирования GPS.

Эта бомба является масштабно увеличенной копией КАБ малого диаметра 113,5 кг. Бомба имеет длину 9,15 м и диаметр по корпусу 1,03 м. Около 9000 кг из массы бомбы составляет взрывчатое вещество. (ЭИ 2003 г., №14-15, с.4, 5; Aviation Week, 17.03. 2003, с.33, 34; Janes Defence Weekly, 19.03. 2003, p.7; Flight International, 18-24.03. 2003, p.18).

Известна самонаводящаяся авиационная бомба, стабилизированная по крену, содержащая последовательно соединенные носовой отсек с телевизионным координатором цели, состоящий из телевизионной камеры и трехосного гиростабилизатора, с передней частью, выполненной оптически прозрачной в форме полусферической оболочки, плавно сопряженной с наружным сферическим металлическим обводом обтекателя, и головной цилиндрический отсек с электронным блоком корреляционной обработки телевизионного сигнала, дополнительный отсек с дестабилизаторами, выполненный в виде усеченного конуса, а каждый из четырех дестабилизаторов, установленных по Х-образной схеме, выполнен в виде раскрывающейся пластины, носовой переходный отсек, выполненный в виде усеченного конуса, отсек полезной нагрузки с механизмом задействования, выполненный в виде цилиндра, дополнительный цилиндрический отсек, хвостовой переходный отсек, выполненный в виде конуса, хвостовой отсек с блоками системы управления, источником электропитания и четырьмя рулевыми приводами и с установленными на нем по Х-образной схеме четырьмя стабилизаторами, из которых выдвигаются стабилизирующие перья.

Бомба управляется поворотными рулями, выполненными по биплановой схеме и установленными в створе со стабилизаторами бомбы (Патент РФ №2156954 от 27.09.2000 г., заявка №99123829/02 от 10.11.1999 г.).

Данная самонаводящаяся бомба, стабилизированная по крену, по большинству конструктивных признаков совпадает с предлагаемой в изобретении и выбрана в качестве прототипа.

Самонаводящаяся авиационная бомба, стабилизированная по крену, выбранная в качестве прототипа, содержит последовательно соединенные носовой отсек с телевизионным координатором цели, состоящий из телевизионной камеры и трехосного гиростабилизатора, с передней частью, выполненной оптически прозрачной в форме полусферической оболочки, плавно сопряженной с наружным сферическим металлическим обводом обтекателя, цилиндрический отсек с электронным блоком корреляционной обработки телевизионного сигнала, дополнительный отсек с дестабилизаторами, выполненный в виде усеченного конуса, а каждый из четырех дестабилизаторов, установленных по Х-образной схеме, выполнен в виде раскрывающейся пластины, носовой переходный отсек, выполненный в виде усеченного конуса, отсек полезной нагрузки с механизмом задействования, выполненный в виде цилиндра, дополнительный цилиндрический отсек, хвостовой переходный отсек, выполненный в виде конуса, хвостовой отсек с блоками системы управления, источником электропитания и четырьмя рулевыми приводами и с установленными на нем по X-образной схеме четырьмя стабилизаторами, из которых выдвигаются стабилизирующие перья.

Самонаводящаяся бомба-прототип управляется аэродинамическими поворотными рулями, выполненными по биплановой схеме и установленными в створе со стабилизаторами бомбы.

Самонаводящаяся авиационная бомба, являющаяся прототипом, обладает оптимальными аэродинамической схемой и конструктивными характеристиками, позволяющими реализовать значительные динамические перегрузки, что обеспечивает широкую зону сброса бомбы и высокую точность попадания, но имеет недостаток, снижающий ее эффективность при применении по особо прочным, защищенным хранилищам, командным пунктам, глубоко залегающим туннелям, по горным завалам, в результате которых может образоваться сель, по обширным минным полям.

Это связано с тем, что отсек полезной нагрузки с механизмом задействования прототипа, выполненный в виде цилиндра, диаметр которого равен одному калибру авиабомбы d₁, длина от 2,02 до 2,05 калибра авиабомбы, не в состоянии надежно поразить вышеуказанные цели.

Выполнение отсека полезной нагрузки предлагаемой авиабомбы существенно большей массы (более 6000 кг) позволяет существенно увеличить ее поражающее действие и обеспечить разрушение преград и заторов, образующих, например, сель, особо прочных военных преград, взлетно-посадочных полос, глубоко залегающих туннелей, обширных минных полей и т.д.

Ожидаемый технический результат состоит в создании высокоточной самонаводящейся авиабомбы с телевизионной головкой самонаведения (ТГСН) для применения по широкому классу особо прочных преград и военных объектов.

Для решения этой задачи в предлагаемой авиационной бомбе реализована боевая часть большой мощности с массой свыше 6000 кг. При этом оптимизируются как конструктивно-аэродинамические характеристики авиационной бомбы, так и конструктивные параметры полезной нагрузки для получения высокой эффективности поражения военных объектов широкого класса.

На фиг.1 изображен общий вид авиационной бомбы-прототипа.

На фиг.2 представлен общий вид предлагаемой высокоточной самонаводящейся авиационной бомбы большой мощности с телевизионной головкой самонаведения.

В авиационной бомбе-прототипе (см. фиг.1) установлены последовательно соединенные носовой отсек (2) с телевизионным координатором цели, состоящим из телевизионной камеры и трехосного гиростабилизатора, с передней частью (1), выполненной оптически прозрачной в форме полусферической оболочки с радиусом, равным 0,26 калибра бомбы, плавно сопряженной с наружным сферическим металлическим обводом обтекателя с радиусом 0,3 калибра бомбы в плоскости, отстоящей от передней оконечности бомбы на расстоянии 0,13 калибра бомбы, и головной цилиндрический отсек (3) с электронным блоком корреляционной обработки телевизионного сигнала с длиной 0,97 калибра бомбы и диаметром, равным 0,6 калибра бомбы, дополнительный отсек бомбы (4) с блоком бортовой автоматики и с четырьмя раскрывающимися дестабилизаторами (5), выполненный в виде усеченного конуса высотой 0,55 калибра бомбы и образующей, составляющей с продольной осью бомбы угол 11°, а каждый из четырех дестабилизаторов выполнен в виде раскрывающейся пластины, устанавливаемой в раскрытом положении в створе со стабилизаторами бомбы с длиной корневой хорды 0,75 калибра бомбы и с длиной концевой хорды 0,475 калибра бомбы при угле стреловидности передней и задней кромок каждого дестабилизатора 60° и максимальным размахом двух раскрытых симметрично расположенных относительно оси бомбы дестабилизаторов, равным 1,10 калибра бомбы, носовой переходный отсек (6), выполненный в виде усеченного конуса, диаметр сопряжения которого с дополнительным отсеком составляет 0,8 калибра бомбы, высота которого равна 0,5 калибра бомбы, а угол между образующей и продольной осью бомбы составляет 11°, переходящего в цилиндр с диаметром и длиной, равными одному калибру бомбы, отсек полезной нагрузки (7) с механизмом задействования (8), выполненный в виде цилиндра, диаметр которого равен одному калибру бомбы, а длина от 2,02 до 2,05 калибра бомбы, дополнительный цилиндрический отсек (9), выполненный с диаметром и длиной, равными соответственно 1,0 и 0,3 калибра бомбы, хвостовой переходный отсек (10), выполненный в виде конуса с диаметром стыковки с цилиндрическим дополнительным отсеком, равным одному калибру бомбы, высотой 0,375 калибра бомбы и углом между образующей конуса и продольной осью бомбы 11°, хвостовой отсек (11) с блоками системы управления, источником электропитания и четырьмя рулевыми приводами, выполненный в виде оконечного для бомбы цилиндра диаметром от 0,68 до 0,7 и длиной от 1,2 до 1,24 калибра бомбы, сопряженного с усеченным конусом высотой от 0,37 до 0,38 калибра бомбы и углом между образующей конуса и продольной осью бомбы, равным 11°, и с установленными на отсеке по Х-образной схеме четырьмя стабилизаторами (12), длина корневой хорды каждого из которых составляет от 1,98 до 2,0 калибра бомбы, длина концевой хорды от 1,84 до 1,85 калибра бомбы, угол стреловидности стабилизаторов равен 52°, а размах между соответствующими концевыми хордами стабилизаторов составляет от 1,46 до 1,48 калибра бомбы, и с выдвигаемыми из стабилизаторов стабилизирующими перьями (13), длина которых составляет от 0,41 до 0,43 калибра бомбы, а угол верхней образующей, выдвижного стабилизирующего пера с концевой хордой стабилизатора составляет 15°, максимальный размах между двумя соответствующими выдвижными стабилизирующими перьями составляет от 2,2 до 2,3 калибра бомбы, а также с аэродинамическими поворотными рулями (14), выполненными по биплановой схеме и установленными в створе со стабилизаторами с осью вращения каждого руля на расстоянии от 0,11 до 0,12 калибра бомбы от задней кромки стабилизатора, хорда каждого руля составляет от 0,2 до 0,21 калибра бомбы, а высота каждого руля 0,24 калибра бомбы.

Корпус полезной нагрузки (7) авиабомбы-прототипа является частью корпуса бомбы.

Предлагаемая в изобретении высокоточная авиационная бомба большой мощности с телевизионной головкой самонаведения содержит (см. фиг.2) последовательно соединенные носовой отсек (2) с телевизионным координатором цели, состоящим из телевизионной камеры и трехосного гиростабилизатора, с передней частью (1), выполненной оптически прозрачной в форме полусферической оболочки с радиусом, равным 0,26 калибра авиабомбы d₂, плавно сопряженной с наружным сферическим металлическим обводом обтекателя с радиусом 0,3 калибра авиабомбы в плоскости, отстоящей от передней оконечности авиабомбы на расстоянии 0,13 калибра авиабомбы, и головной приборный отсек (15) с электронным блоком корреляционной обработки телевизионного сигнала, выполненный в виде усеченного конуса высотой, равной 1,05 калибра авиабомбы, с диаметром сопряжения с носовым отсеком (2), равным 0,68 калибра авиабомбы, и с основанием конуса, равным калибру авиабомбы, дополнительный отсек с блоком бортовой автоматики (ББА) (16), выполненный в виде цилиндра диаметром, равным калибру авиабомбы, и высотой, равной 2,68...2,70 калибра авиабомбы, отсек полезной нагрузки большой мощности фугасного действия массой более 6000 кг (17) с механизмом задействования (8), с лобовой частью полезной нагрузки, выполненной в виде тела вращения оживальной формы с диаметром носового сечения, равным от 0,26 до 0,27 калибра авиабомбы, плавно переходящего при удлинении носовой части от 1,36 до 1,37 калибра авиабомбы в цилиндрическую часть полезной нагрузки с диаметром, равным калибру авиабомбы, и длиной цилиндрической части, равной от 4,68 до 4,69 калибра авиабомбы, хвостовой переходной приборный отсек (18) с блоками системы управления, выполненный в виде конуса с диаметром стыковки с отсеком полезной нагрузки, равным одному калибру авиабомбы, и диаметром стыковки с хвостовым отсеком, равным 0,52 калибра авиабомбы, и высотой, равной 1,62...1,64 калибра авиабомбы, хвостовой отсек авиабомбы (19) с турбогенераторным источником электропитания и горячего газа с четырьмя рулевыми приводами и узлом раскрытия оперения, выполненный в виде оконечного для авиабомбы цилиндра диаметром 0,52 калибра авиабомбы и длиной 1,52...1,54 калибра авиабомбы и с установленными на отсеке по Х-образной схеме четырьмя стабилизаторами (20), длина корневой хорды каждого из которых составляет от 1,26 до 1,27 калибра авиабомбы, длина концевой хорды от 1,1 до 1,2 калибра авиабомбы, угол стреловидности стабилизаторов равен 52°, с выдвигаемыми из стабилизаторов стабилизирующими перьями (21), длина которых составляет от 0,94 до 0,95 калибра авиабомбы, а угол верхней образующей выдвижного стабилизирующего пера с концевой хордой стабилизатора составляет 15°, а также с аэродинамическими поворотными рулями авиабомбы (14), выполненными по биплановой схеме и установленными в створе со стабилизаторами с осью вращения каждого руля на расстоянии от 0,11 до 0,12 калибра авиабомбы от задней кромки стабилизатора, хорда каждого руля составляет от 0,2 до 0,21 калибра авиабомбы, а высота каждого руля 0,24 калибра авиабомбы.

Предлагаемая высокоточная самонаводящаяся авиационная бомба большой мощности работает следующим образом.

После обнаружения цели летчиком (штурманом), прицеливания и захвата цели телевизионным координатором, размещенным в носовом отсеке (2), авиабомба сбрасывается с самолета-носителя.

При этом в процессе прицеливания и захвата цели летчик (штурман) на самолетном телевизионном индикаторе выбирает точку на местности, куда с высокой точностью должна попасть самонаводящаяся бомба. Выбор этой точки осуществляется с помощью электронного перекрестия, накладываемого летчиком (штурманом) на эту точку. По отпусканию кнюппеля (механизма управления перекрестием) в блоке корреляционной обработки информации, стоящем в головном приборном отсеке (15), запоминается телевизионное изображение местности с целью в качестве эталонного изображения. Это эталонное изображение каждый телевизионный кадр (40 мс) сравнивается с текущим телевизионным изображением местности для формирования сигнала ошибки, отработка которого гиростабилизатором и обеспечивает высокую точность самонаведения бомбы.

Наличие запомненного на борту предлагаемой высокоточной самонаводящейся бомбы большой мощности эталонного изображения цели позволяет обеспечить дальнейший полностью автономный, независимый от самолета-носителя полет авиабомбы к цели.

Перед отделением авиабомбы от самолета-носителя задействуется турбогенераторный источник электропитания и горячего газа, стоящий в хвостовом отсеке 19.

Все необходимые команды на борту авиабомбы выдаются блоком ББА, стоящим в дополнительном отсеке (16).

При отделении от носителя происходят раскрытие стабилизирующих перьев (21) и их выход из стабилизаторов (20).

Самонаведения авиабомбы на цель в течение 2,5 с после сброса с самолета-носителя не происходит. В этот период блок бортовой автоматики, расположенный в дополнительном отсеке (16), формирует команду, в соответствии с которой сразу же после сброса осуществляется только угловая стабилизация авиабомбы, что обеспечивает безопасность отделения авиабомбы от самолета-носителя и исключение удара авиабомбы по самолету-носителю.

Телевизионный координатор цели, стоящий в носовом отсеке (2), в это время продолжает автосопровождать заданную точку прицеливания.

В процессе дальнейшего полностью автономного полета телевизионный координатор с блоком корреляционной обработки информации осуществляют измерение угловой скорости вращения линии визирования цели, формирование управляющих сигналов на аэродинамические рули (14) авиабомбы с помощью блока системы управления, стоящего в хвостовом переходном приборном отсеке (18).

Автосопровождение цели осуществляется датчиком цели, работающим в оптическом спектральном (от 0,4 до 0,76) мкм и ближнем ИК-диапазоне (от 0,76 до 1,1) мкм. Телевизионный датчик цели установлен на трехстепенном гиростабилизаторе, имеющем значительные углы прокачки. Значительные углы прокачки гиростабилизатора требуют, чтобы передняя часть носового отсека (2) была выполнена оптически прозрачной в форме полусферической оболочки (1). Автосопровождение цели осуществляется через эту оптически прозрачную оболочку, размеры которой позволяют обеспечить сопровождение цели при сбросах в широком диапазоне начальных условий.

Высокая маневренность авиабомбы обеспечивается углами атаки (скольжения) до 40°, создаваемыми аэродинамическими рулями (14), при наличии практически нейтральной устойчивости авиабомбы, реализуемой при конструктивно-аэродинамической оптимизации авиабомбы и выборе соответствующей ее центровки.

Близкая к нейтральной устойчивость авиабомбы обеспечивается рациональной компоновкой авиабомбы и выбором геометрических размеров и места установки стабилизаторов (20) и стабилизирующих перьев (21).

Близкая к нейтральной устойчивость авиабомбы позволяет реализовать значительные перегрузки при рулевых агрегатах малой мощности. Малые шарнирные моменты на аэродинамических рулях обеспечиваются рациональным выбором биплановых рулей (14).

При ударе авиабомбы о преграду (цель) приводится в действие механизмом задействования (8) в через установленное в нем замедление и дальнейшее срабатывание объекта воздействия (17).

Объект воздействия фугасного типа (17) обладает большой мощностью. Вес ВВ в объекте воздействия не менее 6000 кг.

Проведенные предварительные оценки предлагаемой высокоточной самонаводящейся авиационной бомбы большой мощности показали ее высокую эффективность.

Авиационная бомба обеспечивает точность попадания ≤4 м при значительном изменении высот и скоростей ее применения и высокую эффективность при разрушении особо прочных преград, заглубленных в грунте, пещер, обширных минных полей.

Изобретение относится к авиационным боеприпасам и может быть использовано в авиационной технике для доставки с самолета-носителя на землю полезного груза для разрушения особо прочных преград и заторов в экстремальных ситуациях, при стихийных бедствиях. Сущность изобретения заключается в том, что в авиабомбе отсек полезной нагрузки большой мощности фугасного типа с массой взрывчатого вещества более 6000 кг выполнен с лобовой частью в виде тела вращения оживальной формы с диаметром носового сечения, равным 0,26...0,27 калибра авиабомбы, плавно переходящего при удлинении носовой части на 1,36...1,37 калибра авиабомбы в цилиндрическую часть полезной нагрузки с диаметром, равным калибру авиабомбы, и длиной цилиндрической части, равной от 4,68 до 4,69 калибра авиабомбы. Технический результат изобретения состоит в повышении точности наведения. 2 ил.

Высокоточная самонаводящаяся авиационная бомба большой мощности с телевизионной головкой самонаведения, содержащая последовательно соединенные носовой отсек с телевизионным координатором цели, состоящий из телевизионной камеры и трехосного гиростабилизатора, с передней частью, выполненной оптически прозрачной в форме полусферической оболочки с радиусом, равным 0,26 калибра авиабомбы, плавно сопряженной с наружным сферическим металлическим обводом обтекателя с радиусом 0,3 калибра бомбы в плоскости, отстоящей от передней оконечности авиабомбы на расстоянии 0,13 калибра авиабомбы, и головной приборный отсек с электронным блоком корреляционной обработки телевизионного сигнала, дополнительный отсек с блоком бортовой автоматики, хвостовой переходный приборный отсек с блоками системы управления, хвостовой отсек с турбогенераторным источником электропитания и горячего газа и четырьмя рулевыми приводами и установленными на отсеке по Х-образной схеме четырьмя стабилизаторами, угол стреловидности которых равен 52°, и с выдвигаемыми из стабилизаторов стабилизирующими перьями, угол верхней образующей каждого из которых с концевой хордой стабилизатора составляет 15°, а также с аэродинамическими поворотными рулями авиабомбы, выполненными по биплановой схеме и установленными в створе со стабилизаторами с осью вращения каждого руля на расстоянии от 0,11 до 0,12 калибра авиабомбы от задней кромки стабилизатора, хорда каждого руля составляет от 0,2 до 0,21 калибра авиабомбы, а высота каждого руля - 0,24 калибра авиабомбы, отличающаяся тем, что в авиационной бомбе отсек полезной нагрузки, установленный за дополнительным отсеком авиабомбы, выполнен массой более 6000 кг с лобовой частью в виде тела вращения оживальной формы с диаметром носового сечения, равным от 0,26 до 0,27 калибра авиабомбы, плавно переходящего при удлинении носовой части от 1,36 до 1,37 калибра авиабомбы в цилиндрическую часть полезной нагрузки с диаметром, равным калибру авиабомбы и длиной цилиндрической части, равной от 4,68 до 4,69 калибра авиабомбы, при этом дополнительный отсек с блоком бортовой автоматики выполнен в виде цилиндра диаметром, равным калибру авиабомбы, и высотой, равной 2,68...2,70 калибра авиабомбы, а хвостовой переходный отсек с блоками системы управления, стоящий за отсеком полезной нагрузки, выполнен в виде конуса с диаметром стыковки с отсеком полезной нагрузки, равным одному калибру авиабомбы, и диаметром стыковки с хвостовым отсеком, равным 0,52 калибра авиабомбы, и высотой, равной 1,62...1,64 калибра авиабомбы, а хвостовой отсек авиабомбы выполнен в виде оконечного для авиабомбы цилиндра диаметром 0,52 калибра авиабомбы и длиной от 1,52...1,54 калибра авиабомбы, а длина корневой хорды каждого из четырех стабилизаторов, стоящих на хвостовом отсеке, выполнена величиной 1,26...1,27 калибра авиабомбы, длина концевой хорды составляет 1,1...1,2 калибра авиабомбы, а длина выдвигаемых из стабилизаторов стабилизирующих перьев составляет 0,94...0,95 калибра авиабомбы.