СВЕРХЗВУКОВОЙ РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД
SUPERSONIC JET MISSILE

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано при разработке сверхзвуковых реактивных снарядов систем залпового огня.
Объект изобретения представляет собой сверхзвуковой реактивный снаряд системы залпового огня, предназначен для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск и может найти широкое применение в области ракетной техники.
В настоящее время для решения многих боевых задач с успехом применяются сверхзвуковые реактивные снаряды систем залпового огня. В реактивных системах залпового огня с целью размещения на боевой машине максимального количества боеприпасов используют снаряды с удлинением 20…25 калибров. Стабилизация снаряда в полете осуществляется хвостовым оперением. Особенностью сверхзвуковых реактивных снарядов с удлинением 20…25 калибров являются значительные изгибные колебания корпуса, приводящие к многократному увеличению местных углов атаки и индуктивной составляющей лобового сопротивления, что ухудшает дальность и кучность стрельбы. Изгибные колебания возникают под действием ветровых нагрузок и стабилизирующего момента хвостового оперения из-за снижения прочности и изгибной жесткости снаряда в результате аэродинамического нагрева при движении на сверхзвуковых скоростях.
Кроме того, с увеличением скорости полета уменьшается запас статической устойчивости снаряда (см., например, К.П.Петров. Аэродинамика ракет. - М.: Машиностроение, 1977 г., с.88; В.И.Феодосьев, Г.Б.Синярев. Введение в ракетную технику, Москва, Оборонгиз, 1967 г., стр.329), что приводит к возникновению колебаний снаряда относительно центра его масс и существенно снижает дальность и кучность стрельбы.
Повышение эффективности огневого поражения, дальности и кучности стрельбы являются одними из основных задач, стоящих перед разработчиками реактивного вооружения. Повышение эффективности огневого поражения достигается обеспечением высоких поражающих свойств головной части снаряда. Задача повышения дальности и кучности стрельбы может быть решена повышением энергетических характеристик двигательной установки за счет использования высокоимпульсных зарядов смесевого топлива и выбором прочностных, габаритно-массовых и центровочных характеристик снаряда и его составных частей для обеспечения устойчивости полета.
Известен сверхзвуковой реактивный снаряд по патенту РФ №2180093, F42B 15/00, содержащий корпус, ракетный двигатель и хвостовое оперение.
Такая конструкция сверхзвукового реактивного снаряда позволяет повысить дальность стрельбы за счет снижения интенсивности его изгибных колебаний путем повышения изгибной жесткости снаряда и сохранения необходимого запаса статической устойчивости снаряда при полете на скоростях 4…4,5 М выбором величины полного импульса ракетного двигателя.
Таким образом, задачей данного технического решения являлось повышение дальности стрельбы путем повышения изгибной жесткости снаряда и выбором характеристик ракетного двигателя без предъявления требований к характеристикам головной части снаряда.
Общими признаками с предлагаемым реактивным снарядом является наличие корпуса, ракетного двигателя и хвостового оперения.
Известен сверхзвуковой реактивный снаряд по патенту РФ №2233419, F42B 15/00, содержащий головную часть, ракетный двигатель и хвостовое оперение.
Такая конструкция реактивного снаряда позволяет повысить дальность стрельбы за счет снижения интенсивности изгибных колебаний снаряда, возникающих на первой трети пассивного участка траектории полета, выбором габаритно-массовых характеристик головной части, ракетного двигателя и хвостового оперения.
Общими признаками с предлагаемым реактивным снарядом является наличие головной части, ракетного двигателя и хвостового оперения.
Более совершенной и наиболее близкой по технической сути является ракета по патенту РФ №2248515, F42B 12/36, содержащая головную часть с контейнером с взрывчатым снаряжением, ракетный двигатель и хвостовое оперение, принятая авторами за прототип.
Такая конструкция ракеты позволяет повысить эффективность огневого поражения, дальность и кучность стрельбы за счет обеспечения устойчивости полета ракеты на активном (стартовом) участке траектории выбором характеристик головной части и хвостового оперения.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата ракеты, принятой авторами за прототип, относятся значительные изгибные колебания и уменьшение запаса статической устойчивости при полете на скоростях до 4…4,5 М на пассивном участке траектории, приводящие к снижению дальности и кучности стрельбы.
Общими признаками у предлагаемого авторами сверхзвукового реактивного снаряда с прототипом является наличие головной части с контейнером с взрывчатым снаряжением, ракетного двигателя, хвостового оперения.
В отличие от прототипа в предлагаемом сверхзвуковом реактивном снаряде контейнер с взрывчатым снаряжением скреплен передним торцом с корпусом головной части, его масса составляет 0,7… 1,0 суммарной массы корпуса ракетного двигателя и хвостового оперения, а длина корпуса головной части не менее 0,3 суммарной длины ракетного двигателя и хвостового оперения.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым результатом.
Указанные признаки, отличные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности огневого поражения, дальности и кучности стрельбы сверхзвукового реактивного снаряда обеспечением гарантированного запаса статической устойчивости и устранение повышенных изгибных колебаний снаряда на скоростях до 4…4,5 М на пассивном участке траектории полета.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной ракете, содержащей головную часть с контейнером с взрывчатым снаряжением, ракетный двигатель и хвостовое оперение, особенность заключается в том, что контейнер с взрывчатым снаряжением скреплен передним торцом с корпусом головной части, его масса составляет 0,7…1,0 суммарной массы корпуса ракетного двигателя и хвостового оперения, а длина корпуса головной части не менее 0,3 суммарной длины ракетного двигателя и хвостового оперения.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между деталями, заявляемого сверхзвукового реактивного снаряда, позволяет, в частности, за счет:
- скрепления переднего торца контейнера с взрывчатым снаряжением с корпусом головной части обеспечить в процессе полета смещение положения центра масс снаряда к головной части в результате смещения контейнера с взрывчатым снаряжением вследствие теплового удлинения корпуса головной части при его аэродинамическом нагреве;
- выбора массы контейнера с взрывчатым снаряжением 0,7…1,0 массы корпуса ракетного двигателя и хвостового оперения, а длины корпуса головной части не менее 0,3 суммарной длины ракетного двигателя и хвостового оперения реализовать балансировочную схему изгибных моментов снаряда в полете для устранения повышенных изгибных колебаний. Выполнение длины корпуса головной части не менее 0,3 суммарной длины ракетного двигателя и хвостового оперения и массы контейнера с взрывчатым снаряжением не менее 0,7 суммарной массы корпуса ракетной двигателя и хвостового оперения обеспечивает положение одного из узлов изгибных колебаний на головной части, что снижает амплитуду изгибных колебаний. Уменьшение массы контейнера с взрывчатым снаряжением менее 0,7 суммарной массы корпуса ракетной двигателя и хвостового оперения ведет к уменьшению массы взрывчатого снаряжения, что приводит к резкому снижению эффективность огневого поражения. При массе контейнера с взрывчатым снаряжением, превышающей 1,0 суммарной массы корпуса ракетной двигателя и хвостового оперения, возрастает изгибающий момент и, следовательно, амплитуда изгибных колебаний.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решения в процессе патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения заключается в том, что в сверхзвуковом реактивном снаряде, содержащем головную часть с корпусом и контейнером с взрывчатым снаряжением, ракетный двигатель, хвостовое оперение в отличие от прототипа, согласно изобретению контейнер с взрывчатым снаряжением скреплен передним торцом с корпусом головной части, его масса составляет 0,7…1,0 суммарной массы корпуса ракетного двигателя и хвостового оперения, а длина корпуса головной части не менее 0,3 суммарной длины ракетного двигателя и хвостового оперения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид сверхзвукового реактивного снаряда, на фиг. 2 - схема функционирования снаряда при воздействии аэродинамического нагрева.
Сверхзвуковой реактивный снаряд имеет головную часть 1 с корпусом 2 и контейнером с взрывчатым снаряжением 4, ракетный двигатель 5 с корпусом ракетного двигателя 6 и хвостовое оперение 7. Контейнер с взрывчатым снаряжением 4 скреплен передним торцом 3 с корпусом головной части 2. L1 - длина корпуса головной части, L2 - суммарная длина ракетного двигателя и хвостового оперения.
На фиг. 2 дополнительно показано положение узлов изгибных колебаний 8, положение центра масс до теплового удлинения корпуса головной части Хц и положение центра масс в результате теплового удлинения корпуса головной части Хц1.
Вышеописанный сверхзвуковой реактивный снаряд работает следующим образом. После запуска ракетного двигателя снаряд разгоняется до максимальной скорости 4…4,5 М. Стабилизация снаряда на траектории обеспечивается хвостовым оперением. В результате аэродинамического нагрева происходит тепловое удлинение корпуса головной части и смещение положения контейнера с взрывчатым снаряжением, скрепленного передним торцом с корпусом головной части. Это позволяет обеспечить гарантированный запас статической устойчивости в процессе движения снаряда на пассивном участке траектории полета. Типичный график изменения запаса статической устойчивости, в зависимости от скорости полета, такого снаряда приведен на фиг. 3. Возникающие в полете изгибные колебания корпуса имеют узлы в точках 8, за счет чего интенсивность изгибных колебаний мала и уменьшения дальности полета не происходит.
Выполнение сверхзвукового реактивного снаряда в соответствии с изобретением позволяет обеспечить высокую эффективность огневого действия и повысить дальность и кучность стрельбы на 10…20%.
Изобретение может быть использовано при разработке сверхзвуковых реактивных снарядов, в том числе для реактивных систем залпового огня.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями сверхзвукового реактивного снаряда, выполненного в соответствии с изобретением.
На основе предлагаемого изобретения разработана конструкторская документация. Ведется серийное производство.