Способ поражения подвижной цели управляемым снарядом с активной системой наведения и доразгонным двигателем

 

Изобретение относится к области ракетной техники, в частности к самонаводящимся снарядам с ракетным или артиллерийским пуском. Техническим результатом изобретения является расширение боевых возможностей комплексов для поражения скоростных морских целей и обеспечение максимальных скоростей подлета к цели в диапазоне дистанций стрельбы. Сущность изобретения заключается в применении комбинированной траектории стрельбы, включающей баллистический и настильный участки, с запуском доразгонного двигателя в одном случае - по данным головки самонаведения, в другом - по предварительно рассчитанной команде от бортовой системы управления. Выбор соответствующего признака задействования двигателя производят в зависимости от характера поражаемой цели. 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области ракетной техники, более конкретно к самонаводящимся снарядам класса "корабль-корабль" и "берег-корабль", предназначенным для борьбы, в основном, со скоростными маневренными морскими целями.

Особенностью стрельбы по целям типа "ракетный катер", "корвет", "боевые корабли на подводных крыльях и воздушной подушке" являются: 1. Широкий диапазон дистанций возможного применения: от минимальной "мертвой зоны" - до предельной дальности, определяемой "энергетическим потенциалом" средств поражения, а также обеспеченностью данными стрельбового целеуказания (ЦУ).

2. Большая величина зоны вероятного положения цели (ВПЦ) относительно координат по данным ЦУ, определяемая "уходом" корабля-цели за время предстартовой подготовки оружия и доставки средств поражения в точку задействования автономных средств поиска целей.

К числу типовых целей противокорабельного оружия также относятся более крупные, но менее скоростные, корабли класса "транспорт", "танкер" и стационарные радиоконтрастные объекты типа портовых сооружений и плавучих платформ.

Основным средством борьбы с упомянутыми целями на дистанциях до 40-50 км и более являются самонаводящиеся противокорабельные крылатые ракеты (ПКР) тактического назначения типа "Си Киллер" (Италия), "Корморан" (ФРГ), "Rb-04" (Швеция), "ASM-1" (Япония), "C-801" (КНР) и др. Их боевое применение обеспечивается, как правило, информацией от РЛС носителей, а поиск и наведение на цель осуществляются активными радиолокационными головками самонаведения (ГСН) ("Крылатые ракеты в морском бою". Б. И. Родионов, Н.Н.Новичков, "Воениздат", 1986, стр. 15).

Использование активных ГСН сантиметрового диапазона на большинстве современных ПКР объясняется наибольшими величинами дальности действия и азимутального сектора обзора визира, а также наименьшей критичностью к погодным условиям ("Системы наведения противокорабельных ракет", "Радиоэлектроника", тетр. 3, обзор, НИИЭР, Москва, 1986, стр. 1-5). Однако условием их нормальной работоспособности является визирование цели под острыми (до 10-15 град) углами к поверхности, когда цель обладает наибольшим контрастом, особенно на фоне побочных отражений от "волнения" морской поверхности. Именно данная особенность, наряду со стремлением снизить вероятность перехвата ракет корабельной ПВО, предопределила выбор маловысотного профиля подхода к цели всех существующих ПКР.

По мере развития и распространения в военно-морских силах различных государств зенитных ракетных (ЗРК) и скорострельных автоматических артиллерийских комплексов (ЗАК) вероятностные показатели решения боевых задач дозвуковыми ПКР снижаются. Это обуславливает интерес к созданию сверхзвуковых средств поражения надводных кораблей, так как сверхзвуковые скорости, особенно в зоне действия средств ПВО, позволяют не только повысить вероятность преодоления огневого противодействия, но и значительно увеличить поражающее действие на цель за счет роста проникающей способности.

Однако сверхзвуковой полет крылатых ракет на малой высоте сопряжен со значительно большим аэродинамическим сопротивлением, что приводит к ограничению дальности полета ракет при существенном возрастании их массы. Например, сверхзвуковая (M ~ 1,4) версия китайской ПКР "FL-7" при большей стартовой массе (1800 против 1550 кг) имеет меньшую (30 против 50 км) дальность по сравнению с дозвуковым (M = 0,9) вариантом ракеты "FL-2" (справочник "Jane's naval weapon systems", 1992 г.).

Известен способ стрельбы самонаводящимися снарядами с артиллерийским и ракетным пуском, осуществляющим полет к цели по баллистическим траекториям. Например: зарубежные управляемые - снаряд "Копперхэд" с лазерным полуактивным наведением и мина "Мерлин" с ГСН миллиметрового диапазона ("Боеприпасы с высокоточными боевыми элементами", В.Анисимов, "Зарубежное военное обозрение", N 10, 1994 г., стр. 28 - 32); российская опытная баллистическая ракета Р-17 с оптической ГСН ("Российское ракетное оружие 1943-1993", А.В.Карпенко, справочник, "ПИКА", 1993, стр. 42) и другие. Дальностью стрельбы такими снарядами управляют путем придания им на этапе разгона соответствующей скорости под определенным углом к горизонту. Наведение на цель, обнаруженную ГСН, производят за счет коррекции конечного участка пассивной траектории посредством сил и моментов, создаваемых органами управления снаряда.

Известно также применение на управляемых снарядах, например, артиллерийских активно-реактивных боеприпасах, доразгонных ракетных двигателей, используемых в целях приращения дальности стрельбы. Примером может служить артиллерийский снаряд ERGM (Extented-Range Guided Munition), разрабатываемый фирмой "Рейтеон" (управляемый боеприпас протяженной (увеличенной) дальности. ) Указанный снаряд оснащен твердотопливным ускорителем для обеспечения максимальной дальности действия, а также раскладывающимися носовыми поверхностями и хвостовыми рулями для управления полетом. Он предназначается для атаки целей, используя данные спутниковой навигационной системы GPS, а также для уничтожения передатчиков помех этой системе, в режиме самонаведения на источник помехи ("Aviation Week & Space Technology", 12.10.98, v. 149, N 15, p. 48-49).

Однако профиль подлета к цели, реализуемый в рамках указанного способа, взятого за прототип, применительно к условиям стрельбы по морским целям в диапазоне дистанций применения характеризуется: 1. Большими величинами угла наклона конечного участка траектории и, как следствие, нерациональными (для активных радиолокационных ГСН сантиметрового диапазона) углами визирования целей, что выражается в резком уменьшении дальности возможного обнаружения последних; 2. Крайне ограниченными возможностями "отработки" ухода цели от точки прицеливания из-за высоких потребных перегрузок, соответствующих большим величинам "параметра рассогласования" (особенно при стрельбе по скоростным целям) при малой протяженности участка возможной коррекции.

Это выражается либо в промахе снаряда, когда его маневренные возможности ниже потребных перегрузок, либо к неприемлемо низким скоростям "встречи" с целью из-за интенсивного торможения в процессе создания перегрузок на этапе пассивного полета.

Целью предлагаемого способа является расширение боевых возможностей в части поражения скоростных морских целей и обеспечение максимальных скоростей подлета к цели в диапазоне дистанций стрельбы путем рационального использования "энергетического потенциала" снаряда в соответствии с конкретной ситуацией боевого применения (целевая обстановка, дистанция стрельбы и пр.).

Указанная цель достигается тем, что снаряд выводят на траекторию с недолетом до зоны возможного положения цели, на нисходящей ветке траектории, по команде от бортовой системы управления, предварительно рассчитанной из условия обеспечения допустимых для головки самонаведения углов визирования цели на ближней границе зоны ее возможного положения, снаряд переводят на настильную траекторию, а запуск доразгонного двигателя производят в одном случае - по данным головки самонаведения, в другом - по предварительно рассчитанной команде от бортовой системы управления. Выбор соответствующего признака задействования двигателя производят в процессе предстартовой подготовки в зависимости от характера поражаемой цели.

Предлагаемый профиль полета обеспечивает рациональные условия работы активной ГСН сантиметрового диапазона в процессе осуществления настильного полета снаряда, а циклограмма задействования его бортовых систем позволяет варьировать протяженностью участка возможной коррекции и скоростью снаряда у цели в достаточно широких пределах.

В случае обстрела маневренных скоростных целей (что следует из анализа данных ЦУ), для которых характерна протяженная зона ВПЦ, программируют запуск двигателя снаряда после обнаружения и захвата цели ГСН - на заданном от нее расстоянии. Тогда импульс доразгонного двигателя снаряда реализуется на увеличение протяженности настильного участка полета, с одной стороны, а также - разгон снаряда непосредственно в районе цели, с другой. В силу относительно большей протяженности движения по настильной траектории и, особенно, при разгоне снаряда до сверхзвуковых скоростей, использование данного профиля полета сопряжено с некоторыми потерями дальности стрельбы.

При обстреле стационарных объектов и "нескоростных" надводных кораблей, когда настоящее место цели известно или хорошо предсказуемо, запуск двигателя производят вне зависимости от факта обнаружения цели бортовыми средствами снаряда, лишь из расчета максимальной досягаемости оружия (это, как правило, коррелируется с большей дальностью обнаружения таких целей в силу их больших геометрических размеров и отражательных характеристик).

При этом при стрельбе на дистанции, меньшей "энергетически возможной", в обоих случаях обеспечивается наращивание скорости снаряда у цели за счет соответствующего сокращения протяженности участка пассивного полета, вплоть до полного отсутствия последнего в случае стрельбы на минимально возможную дальность (см. ниже фиг. 4 и табл. 1).

Известная дозвуковая маловысотная ПКР "Альфа" с отделяемой ступенью, имеющей доразгонный двигатель ("Российское ракетное оружие 1943-1993", А.В. Карпенко, справочник, "ПИКА", 1993, стр. 65), характеризуется фиксированной (не зависящей от дистанции стрельбы) скоростью подхода к цели и не обладает указанными возможностями по гибкому наращиванию скорости или дальности в соответствии с конкретной тактической ситуацией.

Сущность предлагаемого способа проиллюстрирована на фиг. 1, где представлены два типа траекторий (А и Б), отличающиеся указанными выше признаками запуска двигателя снаряда, а также траектория стрельбы на минимальную дальность (L_{стр. min}).

Типовые траектории А и Б включают активный участок разгона 1; пассивную фазу полета, состоящую из баллистического участка "с недолетом" 2 и участка движения по настильной траектории 3 (с ненулевой нормальной перегрузкой); а также - этап работы доразгонного двигателя 4.

При стрельбе по скоростным целям используют траекторию "А", профиль которой предопределен необходимостью "просмотра" ГСН снаряда достаточно протяженной зоны ВПЦ 5 относительно координат цели 6 по данным стрельбового ЦУ. Параметры движения снаряда на участках разгона 1 и настильной траектории 3 на момент включения ГСН 7 программируют из условия обеспечения приемлемых углов визирования цели, начиная с ближней границы 8 зоны ВПЦ, с одной стороны, и досягаемости целей вплоть до дальней границы зоны 9, с другой (см. фиг. 2). Команда на запуск автономного двигателя 4 формируется бортовой системой управления на основе данных ГСН о реальном положении цели в данный момент времени. Реализуемый в результате "маневр скоростью" снаряда в районе цели обеспечивает повышение эффективности преодоления огневого противодействия противника и рост поражающего действия на цель. Поэтому дальность стрельбы по траектории "А" на фиг. 1 и ниже именуется эффективной (L_{стр.эфф}).

Использование траектории "Б" предполагает достоверное знание положения цели 10 на момент включения ГСН 7. Запуск двигателя 4 в этом случае производят либо сразу по завершении активного участка, либо позднее на этапе пассивного полета. В этом случае ввиду возможности выбора "энергетически рационального" момента запуска двигателя и заведомо меньшей протяженности настильного полета на малой высоте реализуются максимальные значения дальности стрельбы (L_стр.max), но при меньшей скорости снаряда у цели.

С целью оценки положительного эффекта предложения были проведены расчеты по определению достижимого уровня тактико-технических характеристик (ТТХ) одного из возможных вариантов противокорабельного снаряда, реализующих предложенный способ применения.

Управляемый противокорабельный снаряд 11 (фиг. 3) состоит из самонаводящегося боевого блока 12 и отделяемой стартово-разгонной ступени 13.

Боевой блок 12 массой 400 кг снабжен автономным твердотопливным двигателем 14 и аэродинамическими органами управления. Двигатель 14 имеет заряд твердого топлива массой 90 кг с удельным импульсом ~ 240 сек и переменную по времени тягу (первые 3 сек - 4000 кг, последующие 5 - 800 кг).

Стартово-разгонная ступень 13 массой 500 кг снабжена твердотопливным двигателем и газодинамическими органами управления. Упомянутый двигатель имеет заряд 340 кг твердого топлива аналогичного типа и постоянную по времени тягу 15000 кг.

Расчеты проводились применительно к случаю применения снаряда 11 по одиночному надводному кораблю в следующих условиях: - скорость движения корабля - цели ~ 30 узл. (58 км/час); - дальность обнаружения цели РЛС носителя ~ 40 км; - время устаревания информации ЦУ на момент включения ГСН ~ 155 сек; - дальность обнаружения цели ГСН ~ 12 км (при угле визирования до 12^o); - запуск доразгонного двигателя на траектории "А" - на расстоянии 5 км до цели; на траектории "Б" - из условия максимальной дальности стрельбы.

В таблице 1 представлены результаты расчета типовых траекторий полета противокорабельного снаряда 11, на фиг. 4 - зависимость его скорости у цели от дальности стрельбы.

Проанализирована также сравнительная эффективность противокорабельного снаряда 11 и дозвуковых тактических ПКР - аналогов, ТТХ которых приведены в таблице 2. При проведении оценок в качестве типовой цели рассматривался "фрегат УРО" водоизмещением 1500 т, оснащенный ЗРК малой дальности (L_{стр.зрк} ~ 1-5 км), и ЗАК (L_{стр.зак} ~ 0,4-2 км).

В силу меньшего времени в зонах ЗРК и ЗАК и, соответственно, меньшего числа возможных обстрелов, а также сниженной единичной вероятности перехвата сверхзвукового снаряда, на дистанции ~ 40 км обеспечивается двукратное снижение потребного наряда средств на выполнение боевой задачи (2 снаряда против четырех дозвуковых ПКР).

При меньшей дальности стрельбы положительный эффект предложения становится еще более весомым в силу возрастающей в данном случае скорости снаряда в зонах огневого противодействия ПВО.

Представляется, что эффективность и гибкость боевого применения противокорабельного оружия, обеспечиваемые в рамках предлагаемого способа, а также простота его технической реализации, являются достаточно веским основанием для внедрения и распространения в качестве перспективного средства борьбы на море.

Формула изобретения

Способ поражения подвижной цели управляемым снарядом с активной системой наведения и доразгонным двигателем, заключающийся в запуске и разгоне снаряда, в том числе посредством доразгонного двигателя до скорости, величина и направление которой обеспечивает полет в зону возможного положения цели, последующем пассивном полете снаряда по баллистической траектории с коррекцией конечного ее участка, выполняемой по данным от головки самонаведения, отличающийся тем, что снаряд выводят на траекторию с недолетом до зоны возможного положения цели на нисходящей ветке траектории по команде от бортовой системы управления, предварительно рассчитанной из условия обеспечения допустимых для головки самонаведения углов визирования цели на ближней границе зоны ее возможного положения, снаряд переводят на настильную траекторию, а запуск доразгонного двигателя производят после обнаружения и захвата цели головкой самонаведения снаряда или по предварительно рассчитанной команде от бортовой системы управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6