Управляемый снаряд
Владельцы патента RU 2288436:
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" (RU)
Изобретение относится к области вооружения. Управляемый снаряд, вращающийся по крену, выполненный по схеме "утка" содержит цилиндрический корпус, маршевый двигатель, аэродинамические органы управления и стабилизатор в виде складывающихся на боковую поверхность хвостовой части корпуса снаряда изогнутых по размаху прямоугольных консолей малого удлинения. По передней кромке консоли стабилизатора у концевой хорды выполнен скос под углом 50÷60 градусов на расстоянии 0,55÷0,65 размаха консоли от бортовой хорды. Отношение концевой и бортовой хорд составляет 0,40÷0,50. При использовании изобретения повышается эффективность управления снарядом. 8 ил.
Изобретение относится к ракетному вооружению, в частности к области малогабаритных управляемых снарядов, и может быть использовано в конструкциях, выполненных с компоновкой по аэродинамической схеме "утка".
Известен противотанковый управляемый снаряд, принятый за прототип, состоящий из цилиндрического корпуса с обниженной хвостовой частью, маршевого двигателя, аэродинамических органов управления в носовой части и стабилизатора в виде складывающихся на боковую поверхность хвостовой части корпуса снаряда неплоских, изогнутых по размаху прямоугольных консолей малого удлинения. [Управляемый реактивный снаряд 9М117. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗУБК 10.00.00.000., Т.О., М., Воениздат, 1987].
Недостатком прототипа является невысокая эффективность аэродинамических характеристик планера снаряда, в частности стабилизатора с прямоугольными консолями малого удлинения, с неплоскими, изогнутыми по размаху жесткими пластинами. Низкое аэродинамическое качество такого оперения обусловлено тем, что изогнутость по размаху прямоугольных консолей малого удлинения приводит к нестационарному обтеканию и отрыву потока вблизи концевой кромки консоли при меньших углах атаки, чем на плоской по размаху консоли. При этом снижается подъемная сила стабилизатора, а из-за нелинейной зависимости креновых характеристик (момента крена) по углам атаки на трансзвуковых скоростях полета угловая скорость вращения снаряда по крену имеет нестационарный, колебательный характер. Все это приводит к ошибкам при формировании команды управления, к снижению эффективности управляемого снаряда.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности управления снарядом за счет стабилизации угловой скорости вращения по крену снаряда и за счет повышения аэродинамических характеристик стабилизатора с неплоскими, изогнутыми по размаху консолями малого удлинения.
Решение задачи заключается в том, что в управляемом снаряде, вращающемся по крену, выполненном по схеме "утка", содержащем цилиндрический корпус, маршевый двигатель, аэродинамические органы управления и стабилизатор в виде складывающихся на боковую поверхность хвостовой части корпуса снаряда изогнутых по размаху прямоугольных консолей малого удлинения, по передней кромке консоли стабилизатора у концевой хорды выполнен скос под углом 50÷60 градусов на расстоянии 0,55÷0,65 размаха консоли от бортовой хорды, при этом отношение концевой и бортовой хорд составляет 0,40÷0,50.
Выполнение конструкции неплоских, изогнутых по размаху консолей стабилизатора со скосом по передней кромке позволяет повысить эффективность управления снарядом за счет повышения подъемной силы стабилизатора и стабилизации угловой скорости вращения по крену на трансзвуковых скоростях полета.
Иллюстрации, поясняющие принцип действия предлагаемого решения, приведены на фиг.1÷8.
На фиг.1, 2 представлен управляемый снаряд предложенной конструкции. Управляемый снаряд (фиг.1) состоит из корпуса 1, хвостового отсека 2, стабилизатора 3, аэродинамических органов управления 4, маршевого двигателя 5.
На фиг.3 - консоли стабилизатора прототипа.
На фиг.4 - консоль стабилизатора предлагаемой конструкции со скосом по передней кромке, где χп.к.=50÷60° - угол скоса, Lп.к. - расстояние от бортовой хорды, Lк - размах одной консоли, bб - бортовая хорда, bк - концевая хорда.
На фиг.5 - вид сбоку фиг.3, 4.
На фиг.6 - зависимость скорости М (в числах Маха) полета снаряда от времени t.
На фиг.7 - зависимость угловой скорости вращения по крену (в оборотах) управляемого снаряда от времени t полета (=f(t): 1 - предлагаемой конструкции при оптимально выбранных параметрах консолей стабилизатора (χп.к.=60°, Lп.к.=0,60Lк, bк=0,4bб); 2 - прототипа, консоли малого удлинения прямоугольной формы в плане, изогнутой по размаху.
На фиг.8 - зависимость коэффициента подъемной силы Су консолей стабилизатора (отнесенного к собственной площади) от углов атаки α: 1 - предлагаемой конструкции (χп.к.=60°, Lп.к.=0,60Lк, bк=0,4bб); 2 - прототипа.
Данная конструкция работает следующим образом. В стволе пушки консоли стабилизатора снаряда, сложенные на корпусе, удерживаются поддоном. При выходе из ствола они раскрываются и фиксируются на корпусе, создавая в полете основную часть подъемной силы всего снаряда. В полете маршевый двигатель разгоняет управляемый снаряд с дозвуковых скоростей, соответствующих числам Маха М=0,6÷0,7 до трансзвуковых и звуковых, М=0,85÷1,0 (фиг.6). Значение угловой скорости вращения по крену снаряда зависит от скорости полета и креновых характеристик стабилизатора, консоли которого развернуты на углы по крену относительно продольной оси снаряда. Управление снарядом на траектории в горизонтальной и вертикальной плоскостях зависит от угловой скорости вращения по крену, а отклонение угловой скорости от заданных значений приводит к ошибкам выделения координат, к отклонению снаряда от заданной траектории.
На управляемом снаряде со стабилизатором предложенной конструкции с характеристиками χп.к.=50...60°, Lп.к.=0,55...0,65Lк, bк=0,4...0,5bб (фиг.4) угловая скорость вращения по всей траектории полета имеет устойчивый безколебательный характер (фиг.7 (1)). Аэродинамические характеристики таких стабилизаторов линейны до больших углов атаки (α≥10÷15°), подъемная сила консолей при одинаковой площади с прототипом на 10÷15% выше (фиг.8).
В условиях жестких ограничений габаритно-массовых характеристик повысить эффективность управления малогабаритных управляемых снарядов возможно только за счет повышения эффективности аэродинамических характеристик оперения.
Проведение стендовых испытаний позволило определить оптимальные геометрические параметры стабилизатора предложенной конструкции. Применение консолей стабилизатора со скосом по передней кромке на управляемых снарядах в диапазоне летных скоростей от дозвуковых до трансзвуковых и звуковых (например, управляемые снаряды 9М117, 9М117 М, имеющие в штатном исполнении неплоские по размаху прямоугольные консоли малого удлинения (λ=2,0), позволит достигнуть максимально возможной эффективности аэродинамических характеристик снаряда.
Таким образом, применение предлагаемого технического решения в управляемых снарядах с дозвуковыми и трансзвуковыми скоростями полета позволяет:
- повысить аэродинамическое качество планера, получить устойчивый безколебательный характер угловой скорости вращения по крену снаряда;
- повысить эффективность динамики полета управляемого снаряда, и как следствие, эффективность применения комплекса в целом.
Управляемый снаряд, вращающийся по крену, выполненный по схеме "утка", содержащий цилиндрический корпус, маршевый двигатель, аэродинамические органы управления и стабилизатор в виде складывающихся на боковую поверхность хвостовой части корпуса снаряда изогнутых по размаху прямоугольных консолей малого удлинения, отличающийся тем, что по передней кромке консоли стабилизатора у концевой хорды выполнен скос под углом 50÷60° на расстоянии 0,55÷0,65 размаха консоли от бортовой хорды, при этом отношение концевой и бортовой хорд составляет 0,40÷0,50.
