Результат интеллектуальной деятельности: УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к ракетному вооружению, в частности к области малогабаритных управляемых снарядов, и может быть использовано в конструкциях ракет, выполненных по аэродинамической схеме "утка".

Известен противотанковый управляемый снаряд, принятый за прототип, состоящий из цилиндрического корпуса с носовой частью меньшего диаметра, блока стабилизатора, ракетного двигателя, аэродинамических органов управления - рулей, установленных на носовой части корпуса снаряда [ПТУРС 9М113. Техническое описание инструкция по эксплуатации. - М.: Военное издательство, 1974 г.].

Недостатком прототипа является невысокая эффективность аэродинамических органов управления, несущие способности которых ограничены из-за нелинейного характера зависимости подъемной силы и управляющего момента рулей от углов их отклонения и углов атаки снаряда. Кроме того, на снижение несущих характеристик (подъемной силы) рулей, расположенных на носовой части корпуса, влияет нестационарное, отрывное обтекание потоком затупленного носа корпуса снаряда.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности управления снарядом за счет повышения эффективности аэродинамических органов управления.

Решение задачи заключается в том, что в управляемом снаряде, выполненном по аэродинамической схеме "утка", содержащем цилиндрический корпус, стабилизатор и аэродинамические органы управления - рули:

1. На носовой части корпуса перед рулем установлен кольцевой пилон, выполненный из кольцевой пластины, соединенный с корпусом плоскими пластинами, при этом отношение разности радиусов кольцевой пластины и носовой части корпуса к размаху одной консоли составляет 0,2÷0,4, отношение хорды кольцевой пластины к бортовой хорде руля составляет 0,2÷0,5, а отношение расстояния между кольцевой пластиной и рулем к бортовой хорде руля составляет 0,1÷0,3;

2. На носовой части корпуса за рулем установлен плоский пилон, выполненный из пластин, консольно закрепленных на корпусе в плоскости под углом 45 градусов относительно плоскости консолей руля, при этом отношение размаха консоли пилона к размаху консоли руля составляет 0,5÷0,8, отношение бортовой хорды консоли пилона к бортовой хорде консоли руля составляет 0,3÷0,5, а расстояние между рулем и пилоном по продольной оси снаряда составляет 0,1÷0,5 длины бортовой хорды руля.

Применение в конструкции управляемого снаряда кольцевого пилона на носовой части корпуса перед рулем и плоского пилона за рулем в плоскости под углом 45 градусов относительно плоскости рулей позволяет увеличить эффективность аэродинамических органов управления и, как следствие, повысить динамические характеристики снаряда.

Иллюстрации, поясняющие принцип действия предлагаемого решения, приведены на фиг.1-8. На фиг.1, 2, 3 представлен эскиз управляемого снаряда с кольцевым пилоном, на фиг.4, 5, 6 - управляемого снаряда с плоским пилоном, на фиг.7, 8 - графики зависимости коэффициента подъемной силы руля (С_ур) от эффективного угла атаки (α_эф) управляемого снаряда с кольцевым и плоским пилонами.

Управляемый снаряд (фиг.1÷6) состоит из корпуса 1, стабилизатора 2, аэродинамических органов управления 3, носовой части корпуса 4, кольцевого пилона 5, плоского пилона 6. На фиг.7: 1 - кривая зависимости коэффициента подъемной силы руля с_ур прототипа, 2 - кривая зависимости C_ур=ƒ(α_эф) руля с кольцевым пилоном. На фиг.8: 1 - кривая зависимости коэффициента подъемной силы руля с_ур прототипа, 2 - кривая зависимости С_ур=ƒ(α_эф) руля с плоским пилоном.

Обозначения, приведенные на фиг.2, 5, характеризуют параметры руля, кольцевого и плоского пилонов:

L_Р, L_ПП - размах одной консоли руля и плоского пилона,

В_Р, В_ПП, В_КП - бортовая хорда соответственно руля, плоского пилона и кольцевого пилона, ;

R_КП, R_Н - радиус кольцевого пилона и носовой части корпуса, R_КП-R_Н=ΔR_КП

ΔХ_КП - расстояние между кольцевым пилоном и рулем,

ΔХ_ПП - расстояние между рулем и плоскими пилонами,

С_у (фиг.7, 8) - коэффициент подъемной силы, отнесенный к собственной площади руля;

α_эф - эффективный угол атаки, α_эф=К_αα+δ_р,

где α - угол атаки снаряда, δ_р - угол отклонения руля. К_α - коэффициент интерференции корпуса на руль.

Данная конструкция работает следующим образом. В полете управляемый снаряд при повороте руля на угол δ_р разворачивается относительно центра масс снаряда на угол атаки α. При этом консоли руля находятся под углом α и δ_р, т.е. под эффективным углом атаки α_эф=К_αα+δ_р. Для противотанковых управляемых снарядов, выполненных по схеме "утка", диапазон летных углов атаки при углах отклонения руля 13÷15 градусов составляет 4÷6 градусов. При этом эффективный угол α_эф составляет 18÷22 градусов.

Для оптимального по аэродинамическим характеристикам руля - прототипа подъемная сила при таких углах имеет максимальное значение (фиг.7 (1), 8 (1)). При углах α_эф>20° подъемная сила руля из-за срыва потока при обтекании консолей руля на больших углах не увеличивается, т.е. коэффициент подъемной силы руля имеет нелинейный характер от углов α и δ_р. Установка на носовой части корпуса снаряда кольцевого пилона по пункту 1 формулы и плоского пилона по пункту 2 формулы создает плавное (без срыва) обтекания руля до больших углов атаки α=10÷12° (α_эф=25÷30°). Вследствие этого увеличиваются управляющая сила и момент руля, растет располагаемая перегрузка снаряда. Кроме положительного воздействия пилонов на эффективность руля кольцевой и плоский пилоны дополнительно повышают подъемную силу управляемого снаряда.

Проведение испытаний различных вариантов модели снаряда в аэродинамических трубах, а также летные испытания управляемого снаряда позволили выбрать оптимальные соотношения: размахов консоли плоского пилона и руля 0,5÷0,8, бортовых хорд консоли плоского пилона и руля - 0,3÷0,5, кольцевого пилона и руля 0,2÷0,5; разности радиусов кольцевой пластины и носовой части корпуса к размаху консоли руля - 0,2÷0,4.

Данная конструкция при оптимальных геометрических параметрах кольцевого и плоского пилонов увеличивает располагаемую перегрузку на 20÷40%, что позволяет увеличить дальность полета снаряда, повысить точность при стрельбе по подвижным целям.

В условиях жестких ограничений габаритно-массовых характеристик при проектировании новых образцов, а также модернизации штатных малогабаритных управляемых снарядов повысить эффективность управления возможно только за счет повышения эффективности аэродинамических характеристик органов управления планера снаряда.

Таким образом, применение предлагаемого технического решения в малогабаритных управляемых снарядах с дозвуковыми и трансзвуковыми скоростями планера позволяет:

- повысить аэродинамическое качество планера без увеличения габаритно-массовых характеристик управляемого снаряда;

- повысить точность наведения управляемого снаряда и, как следствие, эффективность применения противотанкового управляемого комплекса в целом.