Способ поражения сверхзвуковой воздушной цели зенитным снарядом с неконтактным датчиком цели

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано при создании взрывателей и неконтактных датчиков цели для зенитных ракет и снарядов.

С целью обеспечения боевых характеристик современные боевые самолеты и ракеты перемещаются в пространстве, как правило, на сверхзвуковых скоростях. Кроме того, для защиты от средств поражения противника (снарядов, ракет) они снабжаются целым комплексом систем противодействия. В том числе, системами предупреждения об облучении и пуске управляемых ракет. И в случае обнаружения приближения к ним таких средств поражения, системы защиты создают различные помехи, затрудняющие ракете определить ее точное положение относительно цели, и провести подрыв боевой части в нужной точке. Так, например, на тактических истребителях F-15 в настоящее время установлена система индивидуальной защиты TEWS, имеющая федеративную структуру и включающая в свой состав системы предупреждения об облучении AN/ALR-56С и AN/ALQ-128, станцию радиоэлектронного подавления (РЭП) AN/ALQ-135(V), автомат отстрела дипольных отражателей и ложных тепловых целей AN/ALE-45. Станция РЭП AN/ALQ-135(V) может одновременно, и в соответствие с приоритетом, осуществлять постановку активных помех непрерывным, импульсным и импульсно-доплеровским РЛС. Она способна генерировать шумовые и имитирующие помехи в диапазоне от 2 до 20 ГГц. Оконечным излучающим устройством станции являются рупорные антенны.

В связи с этим разработчики ракет и снарядов ведут поиск технических решений для защиты датчиков цели, в том числе неконтактных, от средств противодействия таких летательных аппаратов.

Ярким примером в реализации различных алгоритмов противодействия средствам РЭП являются технические решения, реализованные в американской ракете с активной радиолокационной головкой самонаведения (AIM-120 AMRAAM). Наведение AIM-120 включат в себя три участка: командно-инерциальный, автономный инерциальный и активный радиолокационный. Перед пуском РЛС самолета задает координаты цели и при необходимости корректирует полет AMRAAM. На конечном участке полета ракета наводится на цель самостоятельно, без помощи самолета-носителя. Ракета имеет неконтактный радиолокационный взрыватель. При подлете к цели происходит подрыв боевой части ракеты (https://yandex.ru/aeronavtika.com>news...rakety-klassa-vozduh-vozduh).

Однако, даже такая современная ракета, не выдерживает воздействия на не нее средств радиоэлектронного подавления, установленных на современных летательных аппаратах.

Настоящее изобретение позволяет существенно повысить помехозащищенность неконтактных датчиков цели ракет и снарядов от воздействия средств радиоподавления сверхзвуковых летательных аппаратов. Предлагаемое техническое решение автора заключается в ведении в радиолокационные неконтактные датчики цели зенитных ракет и снарядов дополнительной защиты от воздействия средств радиоэлектронного подавления, установленных на сверхзвуковых летательных аппаратах.

В основу предложения положены исследования автора по изучению физических процессов, сопровождающих сверхзвуковое движение летательных аппаратов в атмосфере Земли, а именно, процессов, которые всегда присутствуют при сверхзвуковом движении тел в воздухе. Речь идет об ударных волнах, сопровождающих такое сверхзвуковое движение самолетов и ракет. Обнаружение зон действия ударных волн с помощью устройств, установленных на ракете или снаряде, в том числе в неконтактном датчике цели, позволяет идентифицировать такую зону пространства, как содержащую тело, двигающееся со сверхзвуковой скоростью, либо как зону, в которой произведен взрыв, какой-либо боевой части. Это обстоятельство позволяет создать в неконтактном датчике цели дополнительную ступень предохранения от воздействия электронных систем противодействия самолета. Ниже приведены обоснования работоспособности таких технических устройств.

Как известно, при сверхзвуковом движении летательного аппарата в воздухе вокруг него возникают ударные волны. На сегодняшний день в технической литературе приведено множество примеров, позволяющих оценить, как минимум, качественно процессы образования таких волн. Установлено, что ударные волны возникают в среде, в том случае, когда скорость движения тела в этой среде превышает скорость распространения в ней упругих волн. Причем фронт ударных волн, вокруг летательного аппарата, представляет собой конус с вершиной в носовой части аппарата (конус Маха), а угол этого конуса зависит от отношения этих скоростей.

На поверхности конуса Маха будет происходить наложение волн возмущения, находящихся в фазе уплотнения. Поверхность конуса Маха разделяет пространство вокруг летящего самолета на две области: возмущенную внутри конуса, и невозмущенную вне его. Образование этих областей обусловлено динамическим изменением плотности воздуха в зоне полета самолета. В этой зоне после возникновения области сжатия воздуха за счет действия ударной волны начинается ее разряжение, которое, как известно, приводит к охлаждению этой разряженной зоны. И при наличии в воздухе влаги, такое охлаждение будет приводить к возникновению конденсата в виде тумана, облако от которого неоднократно наблюдалось исследователями. В различных источниках технической информации приведено множество фотографий, иллюстрирующих это явление. Общим для этих наблюдений является то, что на фронте ударной волны наблюдается резкое увеличение плотности, и, как следствие, давление воздуха. Высокая скорость полета сверхзвуковых летательных аппаратов приводит к тому, что возникающие зоны уплотнения (повышенного давления) от каждого скачка уплотнения накладываются друг на друга и создают в зоне фронта ударных волн области повышенного давления.

Математически величину полного давления Р потока воздуха, движущегося со скоростью V, можно выразить с помощью известного соотношения:

Р=Рс+(pV²)/2,

где P_C - статическое давление, ρ - плотность воздуха, V- скорость потока.

С учетом этого соотношения, следует ожидать, что давление воздуха в отдельных областях летательного аппарата, двигающегося со сверхзвуковой скоростью, будет выше атмосферного в этой области (плотность ρ выше).

Это обстоятельство позволяет создать на зенитных ракетах и снарядах устройства, которые будут регистрировать возрастание давления в носовой части боеприпаса при его входе в зону полета сверхзвукового летательного аппарата. Т.е., если снабдить неконтактный датчик цели зенитного боеприпаса устройством измерения давления в его носовой части, то можно повысить надежность защиты такого боеприпаса от работы средств противодействия летательного аппарата.

Практически для этого необходимо в носовую часть головного неконтактного датчика цели установить трубку из радиопрозрачного прочного материала, входной конец которой должен быть открытым, а выходной конец присоединен к быстродействующему датчику давления.

Предлагаемое техническое решение поясняется рисунками, приведенными на фиг. 1 и фиг. 2.

Фиг. 1. Схема построения неконтактного датчика цели (НДЦ) с устройством для измерения давления в носовой части ракеты (снаряда): 1 - НДЦ; 2 - радиопрозрачный головной обтекатель; 3 - антенное устройство; 4 - воздухозаборная трубка; 5 - датчик давления.

Фиг. 2. Схема подлета зенитной ракеты к самолету, летящему со сверхзвуковой скоростью: 6 - самолет; 7 - ракета; 8 - планируемая точка подрыва ракеты; 9 - участок пролета ракетой в зоне действия ударных волн; 10 - фронт ударной волны; 11 - направления действия системы РЭП самолета; μ - угол Маха; α - угол между направлениями сближения ракеты с самолетом; V - скорость полета самолета; W - скорость полета ракеты; А - зона пересечения ракетой ударно-волнового фронта, создаваемого самолетом.

На фиг. 1 показана схема такого неконтактного датчика цели.

Применение радиопрозрачного материала для изготовления воздухозаборной трубки (поз. 4, фиг. 1) обусловлено обеспечением минимального воздействия конструктивных элементов на радиолокационное антенное устройство НДЦ (поз. , фиг. ).

В качестве датчиков давления могут быть использованы тензорезистивные датчики давления, подробно, описанные автором в работе (Кузнецов Н.С. редложения по созданию дистанционных взрывателей //Боеприпасы, 2018, с. 10-20).

Такой радиоэлектронный НДЦ будет устойчив к действию средств РЭП сверхзвукового летательного аппарата на дальних дистанциях от этого аппарата, и будет включаться на срабатывание только при его входе в область действия ударных волн, создаваемых этим аппаратом, т.е. в непосредственной близости от цели (точка А на фиг. ). При действии по цели, летящей со скоростью, менее звуковой, защита НДЦ от средств РЭП по давлению отключается по команде с пусковой установки. На фиг. 2 приведена схема подлета зенитной ракеты с радиолокационным неконтактным датчиком цели к самолету, летящему со сверхзвуковой скоростью, и создающему вокруг себя ударно-волновой фронт.

На фиг. 2 показано, что при воздействии на самолет радиоимпульсами НДЦ ракеты, последний с помощью станции РЭП создает условия (направляет в сторону ракеты поток радиоимпульсов 6, способный привести к боевому срабатыванию НДЦ) для подрыва боевой части ракеты на значительном расстоянии от самолета, обеспечивая при этом безопасность самолета. При установке в носовую часть НДЦ ракеты датчика давления, будет обеспечена возможность перевода НДЦ в боевое состояние на более коротком расстоянии от цели (поз. 9 на фиг. 2), а именно, в зоне действия ударно-волнового фронта самолета. Фактическое же расстояние подрыва боевой части от цели, при наличии датчика давления уточняется на основании расчетов, выполняемых вычислителем НДЦ, в который перед пуском ракеты (снаряда) вводится информация о скорости цели V, высоте полета цели, скорости ракеты W и угле подхода к цели α.

Предлагаемый способ поражения сверхзвуковой воздушной цели зенитным снарядом с неконтактным датчиком цели, заключающийся в том, что определяют направление полета, скорость и высоту цели. Производят вычисления точки подрыва снаряда у цели. Снаряд выстреливают в направлении цели, фиксируют обнаружение цели радиолокационным неконтактным датчиком цели, в момент подлета снаряда к цели на заданное расстояние, определяемое неконтактным датчиком цели, подают команду на подрыв боевой части снаряда. Кроме того, с помощью быстродействующего датчика динамического давления, установленного в носовой части снаряда (ракеты) непрерывно измеряют полное давление Р. В вычислительный блок неконтактного датчика цели вводят максимальное значение полного давления Р_м, измеренного на начальном участке полета снаряда. Непрерывно сравнивают, зарегистрированное значение Р со значением Р_м, и при превышении зарегистрированным давлением Р величины Р_м, выдают команду на снятие ступени предохранения неконтактного датчика цели от воздействия помех. По заданному алгоритму в зависимости от угла сближения снаряда с целью и скорости движения цели подают команду на подрыв боевой части снаряда.

Применение такой схемы подрыва боевого части снаряда позволяет повысить эффективность боеприпаса, защитив его от ложного срабатывания на значительных расстояниях до цели.

Изложенные сведения о заявленном изобретении, охарактеризованном в независимом пункте формулы, свидетельствуют о возможности его осуществления с помощью описанных в заявке и известных средств и методов. Следовательно, заявленный способ соответствует условию промышленной применимости.