Реактивный снаряд Российский патент 2024 года по МПК F42B15/10 F42B10/38 F42B10/16 

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к реактивным снарядам (PC) различного назначения и базирования.

Объект изобретения представляет собой PC повышенной надежностью функционирования, с улучшенными основными аэробаллистическими характеристиками, повышенной точностью, увеличенной дальностью.

Стабилизация большинства PC осуществляется с помощью аэродинамических стабилизаторов. Так, известны PC М8, М13, обеспечивающие поражение крупноразмерных целей (см., например, Куров В.Д., Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. - М. Оборонгиз. 1961, с. 11), принятые за аналоги.

Они содержат боевую часть, реактивный двигатель с соплом, аэродинамический стабилизатор, включающий прочноскрепленные с корпусом (обтекателем) лопасти. Передние кромки лопастей выполнены без заострения (то есть симметричной формы), а на боковой поверхности выполнены продольные выштамповки для повышения жесткости.

Задачей данного технического решения являлось обеспечение устойчивого полета PC на небольшую дальность. Однако, наличие такого аэродинамического стабилизатора не позволяет разместить на пусковой установке большое количество PC, что снижает эффективность применения реактивной системы.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией PC является наличие в составе приведенных аналогов боевой части, реактивного двигателя с соплом, аэродинамического стабилизатора, включающего обтекатель и лопасти.

Опыт эксплуатации реактивных систем показал, что наиболее рациональным решением является размещение PC перед пуском и запуск их из трубчатых направляющих. Раскрывающиеся дугообразные лопасти стабилизатора PC находятся в сложенном положении перед пуском.

Известен также стабилизатор сверхзвукового PC по патенту РФ №2328695, МПК F42B 15/00, содержащий обтекатель, раскрывающиеся дугообразные лопасти с комбинированной формой передних и задних кромок. В данном стабилизаторе PC кромки лопастей выполнены в виде сочетания плоского притупления шириной 0,1…0,3 средней вдоль размаха толщины лопасти и заострения в виде клина с выпуклой стороны лопасти с углом 7°…12° в плоскости, перпендикулярной кромкам.

Задачей данного изобретения являлось создание стабилизатора сверхзвукового PC с увеличенной дальностью полета, улучшение основных его характеристик за счет уменьшения разброса коэффициента сопротивления стабилизатора и аэробаллистических характеристик за счет сохранения формы кромок при воздействии аэродинамического нагрева в условиях полета с большими сверхзвуковыми скоростями.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией PC является наличие в составе аэродинамического стабилизатора обтекателя, раскрывающихся дугообразных лопастей с комбинированной формой передних кромок, включающей плоское притупление и заострение в виде клина на выпуклой поверхности, и ориентированных в направлении вращения выпуклыми боковыми поверхностями.

Определенные требования предъявляются к углу установки лопастей к продольной оси PC в сочетании с ориентацией их боковых поверхностей в направлении вращения, формы кромок. Для вращающихся PC существует допустимый диапазон угла установки лопастей, а, следовательно, допустимый диапазон изменения скорости вращения, исходя из условий нормального функционирования, отсутствия резонанса и полета с минимальными углами атаки.

PC с не вращающимся корпусом, например, по патенту РФ №2220399, МПК F42B 10/14, принятый авторами за прототип, содержит систему управления, боевую часть, ракетный двигатель, ведущие штифты, аэродинамический стабилизатор снабженный подшипниками, размещенными между обтекателем аэродинамического стабилизатора и соплом ракетного двигателя, продольная ось которых совмещена с продольной осью реактивного снаряда, съемным фиксатором и стопорами, при этом ведущие штифты и стопоры соответственно связаны с обтекателем и соплом, а фиксатор выполнен в виде кольца с упором и пазами, расположенными соответственно ведущим штифтам и стопорам в транспортном положении аэродинамического стабилизатора.

В прототипе система управления включает в себя исполнительные органы-аэродинамические рули, расположенные в передней части PC, а подшипники использованы для исключения влияния скоса потока от аэродинамических рулей на вращение корпуса в полете. Также при закрутке аэродинамического стабилизатора посредством ведущих штифтов при движении в пусковой направляющей система управления остается неподвижной относительно своей продольной оси.

Разработанная конструкция позволяет обеспечить улучшение характеристик точности, осуществлять пуски не вращающихся PC из направляющих труб с винтовым пазом существующих установок и пакетов Требования к углу установки лопастей аэродинамического стабилизатора к продольной оси PC и форме кромок в прототипе не предъявлялись.

Дальнейшее совершенствование PC, подобных прототипу, приводит к необходимости поиска конструктивных решений, позволяющих повысить точность, увеличить дальность за счет снижения сопротивления аэродинамического стабилизатора и рулей, уменьшения момента трения в подшипниках, зависящего от угловой скорости вращения, приводящего к уменьшению угла отклонения рулей на его компенсацию и т.п.

В отличие от прототипа в предлагаемом реактивном снаряде раскрывающиеся дугообразные лопасти установлены под нулевым номинальным значением среднего угла установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе к продольной оси реактивного снаряда и величина допуска на средний угол установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе не превышает ±0,33 градуса, а угол заострения в виде клина на выпуклой поверхности дугообразных лопастей выполнен в пределах 7°…10° в плоскости, перпендикулярной передним кромкам дугообразных лопастей.

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 защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей предполагаемого изобретения является создание PC с дозвуковой и сверхзвуковой скоростью полета с повышенной надежностью функционирования, улучшенными основными аэробаллистическими характеристиками, повышенной точностью стрельбы за счет сохранения формы кромок лопастей в условиях воздействия аэродинамического нагрева в полете, уменьшения сопротивления лопастей стабилизатора и аэродинамических рулей, обеспечения безрезонансного полета с нулевыми углами атаки.

Указанный технический результат достигается тем, что в реактивном снаряде, содержащем систему управления с аэродинамическими рулями, боевую часть, реактивный двигатель с соплом, аэродинамический стабилизатор, включающий обтекатель, снабженный подшипниками, размещенными между обтекателем и соплом реактивного двигателя, с установленными на нем раскрывающимися дугообразными лопастями, имеющими комбинированную форму передних кромок лопастей, состоящей из плоского притупления и заострения в виде клина на выпуклой поверхности, ориентированными в направлении вращения выпуклыми боковыми поверхностями, согласно изобретению, раскрывающиеся дугообразные лопасти установлены под нулевым номинальным значением среднего угла установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе к продольной оси реактивного снаряда и величина допуска на средний угол установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе не превышает ±0,33 градуса, а угол заострения в виде клина на выпуклой поверхности дугообразных лопастей выполнен в пределах 7°…10° в плоскости, перпендикулярной передним кромкам дугообразных лопастей.

Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между параметрами реактивного снаряда позволяют, в частности, за счет выполнения:

- раскрывающихся дугообразных лопастей под нулевым номинальным значением среднего угла установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе к продольной оси реактивного снаряда - уменьшить до нуля составляющую вращающего момента крена лопастей, зависящую от этого угла, и уменьшить угловую скорость вращения стабилизатора, снизить вращающий момент трения в подшипнике, повысить точность работы системы управления и PC в целом;

- величины допуска на средний угол установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе, не превышающем ±0,33 градуса, - уменьшить разброс скорости вращения стабилизатора и момент трения в подшипнике в допустимых пределах, заранее предопределить поправки в систему управления. Выполнение допуска на угол установки лопастей более ±0,33 градуса приводит к увеличению разброса скорости вращения стабилизатора и момента трения в подшипниках, снижению точности функционирования системы управления;

- угла заострения в виде клина на выпуклой поверхности дугообразных лопастей в пределах 7°…10° в плоскости, перпендикулярной передним кромкам дугообразных лопастей - сохранить форму кромок лопастей в условиях воздействия аэродинамического нагрева в полете, уменьшить сопротивление лопастей стабилизатора и его разброс, повысить точность стрельбы PC. Кроме того, исключается реверс угловой скорости вращения аэродинамического стабилизатора при переходе от дозвуковой скорости полета PC к сверхзвуковой и наоборот, что характерно для симметричной формы кромок дугообразных лопастей. Это повышает надежность работы вращающегося аэродинамического стабилизатора. Увеличение угла заострения свыше 10° приводит к увеличению сопротивления дугообразных лопастей и аэродинамического стабилизатора в целом, уменьшению дальности полета PC. При угле заострения менее 7° происходит искривление передних кромок лопастей при воздействии аэродинамического нагрева, увеличивается разброс аэробаллистических характеристик, приводящий к ухудшению точности стрельбы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид PC, на фиг. 2 - вид сзади на PC, на фиг. 3 - профиль передней кромки лопастей в плоскости, перпендикулярной передней кромке.

Реактивный снаряд состоит из системы управления 1, включающей аэродинамические рули 2, боевой части 3, реактивного двигателя 4 с соплом 5, аэродинамического стабилизатора 6, включающего обтекатель 7, снабженный подшипниками 8, размещенными между обтекателем 7 и соплом 5 реактивного двигателя 4, с установленными на обтекателе 7 раскрывающимися дугообразными лопастями 9, имеющими комбинированную форму передних кромок лопастей 9, состоящей из плоского притупления 10 и заострения 11 в виде клина на выпуклой поверхности В, ориентированными в направлении вращения выпуклыми В боковыми поверхностями.

Раскрывающиеся дугообразные лопасти 9 установлены под нулевым номинальным значением среднего угла установки 5 дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе к продольной оси реактивного снаряда и величина допуска на средний угол 6 установки дугообразных лопастей 9 в аэродинамическом стабилизаторе 6 не превышает ±0,33 градуса. Угол заострения в виде клина 11 выполнен равным β=7°…10° в плоскости, перпендикулярной передним кромкам.

Предлагаемый реактивный снаряд работает следующим образом.

Перед стартом PC запускается система управления 1, далее начинает работать реактивный двигатель 2 с соплом 3 и при выходе его передней части из направляющей раскрываются аэродинамические рули 2, которые удерживают PC в плоскости тангажа, рыскания и крена.

Во время движения по направляющей раскрывающиеся дугообразные лопасти 9 аэродинамического стабилизатора 6 находятся в сложенном положении и охватывают обтекатель 7. После выхода PC из направляющей лопасти 9 раскрываются (например, при помощи пружин) и PC начинает движение по траектории, при этом передние кромки лопастей 9, выполненные с плоским притуплением 10 и заострением 11 в виде клина, взаимодействуют с набегающим потоком воздуха, обеспечивая минимизацию вращающего момента крена и скорости вращения стабилизатора 6, установленного на подшипниках 8 относительно сопла 5 реактивного двигателя 4 и устойчивое движение PC по траектории.

В дальнейшем аэродинамические рули 2 системы управления 1 обеспечивают движение PC по заданной траектории, обеспечивая доставку боевой части 3 к цели.

За счет предложенной формы передних кромок лопастей, угла их установки к продольной оси PC и допуска на него снижается трение в подшипниках, уменьшается расход аэродинамических рулей на его компенсацию, повышая точность и надежность функционирования системы управления и PC. Также обеспечивается безрезонансный полет с нулевыми углами атаки, повышается жесткость кромок, снижается воздействие аэродинамического нагрева на передние кромки дугообразных лопастей стабилизатора, увеличивается дальность стрельбы за счет уменьшения сопротивления дугообразных лопастей и уменьшения индуктивного сопротивления аэродинамических рулей, снижения разброса аэробаллистических характеристик PC.

В настоящее время разработана конструкторская документация, проведены стендовые испытания, ведется изготовление опытных образцов PC для проведения летных испытаний.

Изобретение относится к области военной техники, а именно к реактивным снарядам. Реактивный снаряд содержит систему управления с аэродинамическими рулями, боевую часть, реактивный двигатель с соплом, аэродинамический стабилизатор с обтекателем и подшипниками между обтекателем и соплом. На обтекателе установлены раскрывающиеся дугообразные лопасти, имеющие комбинированную форму передних кромок лопастей. Лопасти установлены под нулевым номинальным значением среднего угла в аэродинамическом стабилизаторе к продольной оси реактивного снаряда. Величина допуска на средний угол установки лопастей в аэродинамическом стабилизаторе не превышает ±0,33 градуса. Угол заострения в виде клина на выпуклой поверхности дугообразных лопастей выполнен в пределах 7°…10° в плоскости, перпендикулярной передним кромкам дугообразных лопастей. Достигается повышение надежности реактивного снаряда, улучшение аэробаллистических характеристик, повышение точности стрельбы, сохранение формы кромок лопастей, уменьшение сопротивления лопастей стабилизатора и аэродинамических рулей, обеспечение безрезонансного полета с нулевыми углами атаки. 3 ил.

Реактивный снаряд, содержащий систему управления с аэродинамическими рулями, боевую часть, реактивный двигатель с соплом, аэродинамический стабилизатор, включающий обтекатель, снабженный подшипниками, размещенными между обтекателем и соплом реактивного двигателя, с установленными на нем раскрывающимися дугообразными лопастями, имеющими комбинированную форму передних кромок лопастей, состоящей из плоского притупления и заострения в виде клина на выпуклой поверхности, ориентированными в направлении вращения выпуклыми боковыми поверхностями, отличающийся тем, что раскрывающиеся дугообразные лопасти установлены под нулевым номинальным значением среднего угла установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе к продольной оси реактивного снаряда и величина допуска на средний угол установки дугообразных лопастей в аэродинамическом стабилизаторе не превышает ±0,33 градуса, а угол заострения в виде клина на выпуклой поверхности дугообразных лопастей выполнен в пределах 7°…10° в плоскости, перпендикулярной передним кромкам дугообразных лопастей.