СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ПОЛЕТА АРТИЛЛЕРИЙСКОГО СНАРЯДА
METHOD OF EXTENDING FLYING RANGE OF ARTILLERY SHELL

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к способам увеличения дальности полета артиллерийских снарядов.
Известны два пути увеличения дальности полета артиллерийских снарядов. Первый из них заключается в размещении на борту артиллерийского снаряда разгонного двигателя [R.Oosthuizen, J.J.du Buission, G.F.Botha. Solid fuel ramjet (SFRJ) propulsion for artillery projectile applications - concept development overview // 19th International Symposium of Ballistics, Interlaken, Switzerland, 2001. P.403-410]. Данный способ позволяет повысить дальность стрельбы артиллерийского снаряда путем увеличения скорости его полета за счет энергии, запасенной в топливе. Размещение на борту прямоточного воздушно-реактивного двигателя позволяет использовать в качестве окислителя воздух, однако в таком случае на борту снаряда требуется иметь камеру дожигания определенных размеров, за счет чего ограничивается объем полезной нагрузки при неизменных габаритах снаряда. Известен аэродинамически стабилизированный снаряд [Номер заявки WO2001SE0133220010613 «Fin stabilized shell»], в котором реализована телескопическая трансформация планера в процессе полета. Данное устройство позволяет увеличить объем снаряда в процессе полета и за счет смещения назад блока стабилизаторов повысить степень статической устойчивости при сохранении габаритов штатного снаряда в процессе его хранения. Однако дополнительный свободный объем, полученный в ходе телескопической трансформации, остается пассивным и никак не используется.
Наиболее близким к изобретению аналогом является артиллерийский снаряд, реализующий способ снижения донного сопротивления [Патент РФ №2225976 от 02.12.2002]. Данный снаряд имеет корпус хвостового отсека избыточной прочности для полетных режимов с блоком стабилизаторов и донным газогенератором, производящим газообразные продукты с недостатком окислителя. Способ снижения донного сопротивления реализуется путем подвода дополнительного кислорода за счет эжекции набегающего потока через регулятор расхода, обеспечивающий количество эжектируемого в центральную зону спутной струи воздуха, пропорциональное скорости артиллерийского снаряда, что позволяет увеличить площадь взаимодействия газовых потоков и повысить эффективность дожигания конденсированной фазы в нестационарных условиях полета. Газогенератор в данном случае предназначен для повышения давления в области донного среза и уменьшения тем самым донного сопротивления, что в конечном итоге приводит к повышению дальности полета снаряда. При этом большая площадь взаимодействия газовых потоков способствует более полному дожиганию образованных в газогенераторе продуктов. Создаваемая реактивная тяга в данном случае пренебрежимо мала.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что дожигание части пиротехнического состава происходит за донным срезом снаряда, что приводит к неполному использованию энергии, запасенной в пиротехническом составе, а также химической энергии воздуха, участвующего в процессе дожигания. Также, снаряд на траектории имеет избыточный запас прочности корпуса, обусловленный высоким уровнем стартовых перегрузок в канале ствола.
Таким образом, энергия топливного заряда газогенератора используется далеко не полностью, а возможности корпуса снаряда с позиций прочности конструкции несоизмеримо выше, чем это необходимо в полете.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение дальности полета артиллерийского снаряда за счет наиболее полного извлечения энергии топливного заряда газогенератора и последующего рационального ее использования на траектории благодаря трансформации корпуса снаряда в полете.
Техническая задача в изобретении решается тем, что способ увеличения дальности полета артиллерийского снаряда заключается в том, что после вылета снаряда, содержащего корпус кормового отсека с блоком стабилизаторов и донным газогенератором, производящим газообразные продукты с недостатком окислителя, из канала ствола производят забор атмосферного воздуха и используют его для дожигания горючей газообразной смеси, полученной в газогенераторе. При этом корпус кормового отсека выполняют составным из телескопически сложенных наружной и внутренней обечаек и в полете его дважды трансформируют. Первую трансформацию проводят сразу после выхода снаряда из канала ствола, выдвигая наружную обечайку с блоком стабилизаторов, чем формируют ракетно-прямоточный двигатель с топливным зарядом газогенератора, с камерой дожигания, воздухозаборным устройством и соплом. Вторую трансформацию проводят после выгорания топливного заряда газогенератора путем возвращения наружной обечайки корпуса кормового отсека в исходное положение и закрытия при этом воздухозаборного устройства.
Изобретение поясняется чертежами,
где на фиг.1 представлена принципиальная схема артиллерийского снаряда до выхода из канала ствола;
на фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 представлена схема артиллерийского снаряда после произведения первой трансформации корпуса;
на фиг.4 представлена схема артиллерийского снаряда после произведения второй трансформации корпуса.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Корпус снаряда выполняют из внутренней 1 и наружной 2 соосно установленных обечаек. В момент выстрела снаряд разгоняют в канале ствола артиллерийского орудия, при этом внутренняя и наружная обечайки 1 и 2 соответственно совместно воспринимают возникающую осевую перегрузку. После выхода снаряда из канала ствола наружную  обечайку 2 смещают назад относительно направления движения снаряда, раскрывают аэродинамические стабилизаторы 3 и воздухозаборные устройства 4, которые вместе с наружной  обечайкой 2 и соплом 5 формируют второй контур ракетно-прямоточного двигателя. В донном газогенераторе 6, представляющем собой первый контур ракетно-прямоточного двигателя, воспламеняют топливный состав с недостатком окислителя, после чего продукты неполного сгорания топлива начинают поступать во второй контур. С помощью воздухозаборных устройств 4 производят забор атмосферного воздуха и используют его для дожигания во втором контуре газообразных продуктов, поступающих из первого контура, которые затем истекают через сопло 5 второго контура, чем создают реактивную тягу. После сгорания топлива в первом контуре наружную  обечайку 2 смещают вперед по направлению движения снаряда до первоначального положения и закрывают воздухозаборные устройства 4, чем уменьшают аэродинамическое сопротивление на протяжении всего дальнейшего полета.
Пример реализации.
Для артиллерийского снаряда калибра 152 мм, полной массой 48 кг, выстреливаемого с дульной скоростью 950 м/с и имеющего относительную массу топлива ракетно-прямоточного двигателя 0,06, увеличение дальности по сравнению со снарядом с аналогичными калибром, полной массой и дульной скоростью, но оснащенным ДГГ с относительной массой пиротехнического состава 0,06 составляет 40%. При этом первая трансформация происходит сразу после выхода снаряда из канала ствола, а вторая - спустя 4 секунды с момента начала полета.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает увеличение дальности полета артиллерийского снаряда за счет наиболее полного извлечения энергии пиротехнического состава газогенератора и последующего рационального ее использования на траектории благодаря трансформации корпуса снаряда в полете.