УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД Российский патент 2009 года по МПК F42B15/00 

Изобретение относится к области вооружения, в частности к области малогабаритных противотанковых управляемых снарядов, и может быть использовано в конструкциях ракет, выполненных по аэродинамической схеме «утка» с одноканальной системой управления.

Известен управляемый снаряд «Стрела-2» комплекса 9К32 (SA-74) (Российское ракетное оружие 1943…1993 гг.Справочник, издание 2, исправленное и дополненное, Санкт-Петербург, «Пика», 1993 г.), принятый за аналог [1].

Управляемый снаряд [1] состоит из головного отсека 1, руля в одной плоскости 2, рулевого отсека 3, боевой части 4, двигательной установки 5, стабилизатора 6, крыльев 7. Недостатком такой конструкции является то, что расположение рулей в одной плоскости создает несимметрию аэродинамических характеристик по каналам управления. Для симметрии (осреднения по каналам) аэродинамических характеристик необходимо задавать большую (20…25 об/с) угловую скорость вращения по крену снаряда.

Известен управляемый снаряд 9М116 носимого противотанкового комплекса 9К115 [ПТУРС 9М115. Техническое описание 9К115, г.Москва, М.: Военное издательство МО СССР, 1978 г.]. Управляемый снаряд 9М116 (фиг.2) представляет собой крылатую ракету, выполненную по аэродинамической схеме «утка» с одноканальной системой управления, и состоит из блока рулевого привода 1, руля типа «биплан» в одной плоскости 2, боевой части 3, маршевого двигателя 4, катушки проводной линии связи 5, стабилизатора с тремя несущими поверхностями (консолями) 6, трассера 7. Недостатком такой конструкции является то, что расположение одной консоли стабилизатора перпендикулярно плоскости руля, а двух других консолей под углом 30° к плоскости консоли руля создает несимметрию аэродинамических характеристик по каналам управления. Кроме того, относительное положение несущих поверхностей стабилизатора и руля, по схеме приведенной в прототипе, не позволяет из-за небольшой величины коэффициента скоса потока от рулей на консолях стабилизатора достигнуть высокой эффективности управления при полете на углах атаки 3…5 градусов.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности управления снаряда за счет симметрии аэродинамических характеристик в курсовой и тангажной плоскостях, а также за счет повышения величины управляющего момента.

В предлагаемой конструкции управляемого снаряда, выполненного по аэродинамической схеме «утка» с одноканальной системой управления, содержащего руль в одной плоскости, маршевый двигатель, стабилизатор с тремя консолями несущих поверхностей, повышение эффективности достигается тем, что одна консоль стабилизатора выполнена в плоскости консолей руля, а две другие консоли несущих поверхностей выполнены симметрично в плоскостях, проходящих через продольную ось снаряда под углом 50…60 градусов каждая к плоскости консолей руля, при этом соотношение площадей консолей стабилизатора и руля выполнено как 1:(0,10…0,20).

Данное техническое предложение позволяет получить симметрию планера по основным аэродинамическим характеристикам снаряда с трехконсольным стабилизатором и рулем в одной плоскости за счет того, что одна консоль стабилизатора выполнена в плоскости консолей руля, а две другие с углом 50…60 градусов наклона плоскостей каждой консоли стабилизатора к плоскости консолей руля, при соотношении площадей консолей стабилизатора и руля как 1:(0,10…0,20). Кроме того, такая конструкция позволяет повысить эффективность управления снаряда за счет увеличения управляющего момента на летных углах атаки 0…5 градусов.

По сравнению с прототипом, при наличии общих конструктивных признаков и свойств, управляемый снаряд с предложенной конструкцией позволяет обеспечить симметрию по основным аэродинамическим характеристикам (стабилизирующему моменту) снаряда без введения дополнительных элементов (дестабилизаторов) планера в конструкцию снаряда, без увеличения угловой скорости вращения снаряда по крену, а также позволяет повысить управляющий момент без увеличения площади несущих поверхностей.

На фиг.1, 1а, 1б представлен управляемый снаряд предложенной конструкции, на фиг.2, 2а, - прототип; на фиг.3 приведена зависимость коэффициента скоса потока К_ε от угла атаки снаряда α: 1 - для предлагаемой конструкции, 2 - для прототипа.

Управляемый снаряд фиг.1 состоит из блока рулевого привода 1, руля 2, маршевого двигателя 3, боевой части 4, стабилизатора 5, катушки проводной линии связи 6, трассера 7. На фиг.1а, 1б приведена схема относительного положения несущих поверхностей руля и стабилизатора в поперечной плоскости при горизонтальном 1а и вертикальном 1б положении руля.

В полете на снаряде, выполненном по схеме «утка», при отклонении руля на угол (δ_p) создается управляющий момент (M_zp).

Значение управляющего момента снаряда определяется управляющим моментом от руля М_zp и от скоса потока руля на консоли стабилизатора М_zε. На консолях стабилизатора от скоса потока руля возникает подъемная сила (С_уε), значение которой составляет 30…40% от подъемной силы руля. Управляющий момент от скоса потока определяется по зависимости M_Zε=С_уε·ΔХ_СТ, где ΔХ_СТ - расстояние от точки приложения силы С_уε до центра тяжести снаряда. Суммарное значение управляющего момента снаряда определяется по зависимости: M_zCH=M_zp+M_zε. Из приведенных на фиг.3 зависимостей К_ε=f(α) следует, что максимальное значение коэффициента скоса потока К_ε в диапазоне углов атаки 0…5° (летные углы атаки противотанковых малогабаритных снарядов) достигается при относительном положении несущих поверхностей стабилизаторов и рулей управляемого снаряда предлагаемой конструкции по схеме, приведенной на фиг.1а, 1б. Для малогабаритных управляемых снарядов значение управляющего момента от скоса потока повышается на 25…30%, что приводит к повышению располагаемой перегрузки на 15…20%.

Симметрия динамических характеристик снаряда в курсовой и тангажной плоскостях достигается путем выполнения одной консоли стабилизатора в плоскости руля, а двух других консолей стабилизатора под углом 50…60 градусов симметрично в поперечной относительно плоскостей руля, при оптимальных соотношениях площадей несущих поверхностей стабилизатора и руля как 1:(0,10…0,20).

Проведенные испытания в аэродинамических трубах и летные испытания снаряда (типа ПТУРС 9М131М комплекса «Метис») с одноканальной системой управления, с рулем в одной плоскости и тремя консолями стабилизатора позволили выбрать оптимальное относительное положение руля и стабилизатора, при котором достигается симметрия основных аэродинамических характеристик и максимальное значение управляющего момента снаряда.

Применение в конструкциях противотанковых управляемых снарядов данного технического предложения позволило повысить эффективность управления без увеличения габаритно-массовых характеристик рулей и рулевого привода, упростить конструкцию снаряда, повысить баллистические характеристики снаряда.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволили 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 ракетному вооружению, в частности к области малогабаритных управляемых снарядов. Управляемый снаряд выполнен по аэродинамической схеме «утка» с одноканальной системой управления, с рулем в одной плоскости и трехконсольным стабилизатором. Одна консоль стабилизатора выполнена в плоскости консолей руля, а две другие консоли несущих поверхностей выполнены симметрично в плоскостях, проходящих через продольную ось снаряда под углом 50…60 градусов каждая к плоскости консолей руля. Площади консолей стабилизатора и руля выполнены в соотношении 1:(0,10…0,20). Повышается эффективность управления снарядом, его располагаемая перегрузка и баллистические характеристики снаряда. 6 ил.

Управляемый снаряд, выполненный по аэродинамической схеме «Утка» с одноканальной системой управления, содержащий руль в одной плоскости, маршевый двигатель, стабилизатор с тремя консолями несущих поверхностей, отличающийся тем, что одна консоль стабилизатора выполнена в плоскости консолей руля, а две другие консоли несущих поверхностей стабилизатора выполнены симметрично в плоскостях, проходящих через продольную ось снаряда под углом 50…60° каждая к плоскости консолей руля, при этом соотношение площадей консолей стабилизатора и руля составляет 1:(0,10...0,20).