БАЛЛИСТИЧЕСКАЯ РАКЕТА

Полезная модель относится к области ракетной техники, а именно к многоступенчатым баллистическим ракетам (БР) стратегического назначения.
Общеизвестна БР, содержащая боевую и разгонные ступени с органами управления вектором тяги. Управляемые разгонные ступени удерживают ракету на заданной траектории полета и последовательно, по мере выработки топлива, сбрасываются, уменьшая тем самым пассивную массу ракеты. Боевая ступень с помощью собственной двигательной установки и бортовой аппаратуры системы управления осуществляет на конечном участке траектории разгона разведение в заданные точки прицеливания боевых блоков и формирует из них боевой порядок для преодоления противоракетной обороны.
Недостатком такой БР является ее сложность, жесткость требований к уровню энергетических, габаритно-массовых и динамических характеристик двигательных установок ступеней, обусловленные, в частности, наличием критических участков движения на траектории - на старте, при выходе из транспортного контейнера, из-под воды, при отделении отработавших ступеней и пр. Для БР подводного базирования серьезной проблемой является надежность бортовой кабельной сети, заматываемой в обечайки корпусов двигательных установках равного диаметра из композиционных материалов.
Известна БР, например, Р-39 комплекса Д-19, третья разгонная ступень которой с малоразмерным ракетным двигателем и стационарным сопловым блоком управляется двигательной установкой боевой ступени (Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота. - Минск, М.: Харвест, ACT, 2001).
Подобное компоновочное решение лишь частично упрощает конструкцию верхней разгонной ступени ракеты и проблемы стабилизации при ее отделении, одновременно усложняя доступ к агрегатам и обслуживание боевой ступени.
Целью предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции разгонных ступеней, повышение надежности, снижение стоимости изготовления и эксплуатации БР.
Поставленная цель в БР, содержащей боевую и разгонные ступени, систему и органы управления, достигается за счет размещения органов управления ракетой на боевой ступени.
Исключение органов управления из состава разгонных ступеней существенно упрощает их конструкцию, сокращая на один-два порядка число силовых механизмов, отклоняемых подвесов сопловых блоков, рулевых машин, агрегатов пневмогидравлических подсистем, клапанов, электрических кабелей и разъемов бортовой кабельной сети, и соответственно, риски их отказов при эксплуатации.
Размещение на боевой ступени двигательной установки с более мощными исполнительными органами управления ракетой на активном участке траектории увеличит ее габариты и массу и потребует корректировки отработанных приемов распределения и оптимизации энерго-массовых и габаритных характеристик двигателей разгонных ступеней.
С учетом высокой степени отработанности, надежности и достигнутых уровней удельного импульса тяги 2700-2800 м/с двигательных установок, в частности, жидкостных импульсных ракетных двигателей малых тяг для ракетно-космических систем на азотном тетраксиде и несимметричном диметилгидразине (см., например, С.Д.Гришин, В.В.Кокорин, Н.П.Харламов Теоретические основы создания двигательных установок для управления космическими аппаратами. - М.: Машиностроение, 1985), общие габариты и масса БР изменятся незначительно. Качество изделия по критерию «стоимость-эффективность» и его безотказность при этом возрастет.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется на чертеже, на фиг.1 которого схематично показан общий вид трехступенчатой БР стратегического назначения.
БР 1 содержит разгонные ступени 2, 3 и 4 с твердотопливными ракетными двигателями 5, 6 и 7 соответственно, боевую ступень 8 с жидкостной двигательной установкой 9, системой управления, размещенной в приборном отсеке 10, боевыми блоками 11 и сбрасываемым аэродинамическим обтекателем 12.
Твердотопливные ракетные двигатели содержат стыковочные обечайки 13 с пиротехническими средствами 14 их перерубания при отделении отработавшей ступени, частично утопленные в камеры сгорания стационарные (неуправляемые) сопловые блоки 15, канальные заряды 16 с воспламенителями 17 и ленточными кабелями 18 для запуска двигателей и перерубания обечаек. Выходные раструбы 19 сопел двигателей 6 и 7 верхних ступеней для сокращения их габаритов выполнены складывающимися.
Жидкостная двигательная установка 9 боевой ступени 8 содержит бак 20 с системой вытеснения топлива и четыре узла 21 органов управления по каналам тангажа, курса и крена ракеты 1, а также разведения боевых блоков 11 в заданные точки прицеливания и формирования боевого порядка.
Работа полезной модели.
В зависимости от типа стартового устройства - пусковой шахты или контейнера, - старт ракеты может осуществляться как за счет тяги двигателя первой ступени, так и с помощью дополнительных стартовых устройств: газогенераторов или ракетных двигателей амортизационной стартовой системы (см., например, А.В.Карпенко. Российское ракетное оружие 1943-1993 г.г. - СПб.: Пика, 1993, рисунок БР РСМ-52 на стр.35). Подобная стартовая система обеспечивает движение ракеты под водой в газовой каверне, выход из воды с заданной скоростью и отстрел стартовой системы с уводом ее от траектории полета БР.
Двигательная установка 9 боевой ступени 8 запускается перед выходом ракеты из шахты, пускового контейнера или перед отстрелом амортизационной ракетной стартовой системы, парируя исполнительными органами узлов 21 системы управления возникающие возмущения и удерживая ракету на заданной траектории полета. Также по команде системы управления через кабели бортовой кабельной сети 18 подаются команды на пиропатроны запуска воспламенителей 17 твердотопливных двигателей разгонных ступеней. Истекающие из сопловых блоков 15 двигателей продукты сгорания создают осевую тягу.
Система управления по окончании работы очередного двигателя разгонной ступени подает команду на ее отделение и, после срабатывания пиротехнических средств 14 перерубания обечайки 13, стабилизации ракеты и раздвижки раструба 19 соплового блока 15, запускает двигатель последующей ступени. При выходе за пределы плотных слоев атмосферы сбрасывается аэродинамический обтекатель 12, а после отделения последней разгонной ступени и астрокоррекции траектории полета двигательная установка 9 боевой ступени 8 осуществляет последовательное нацеливание боевых блоков 11 и построение из них боевого порядка.
Предложенное техническое решение по размещению органов управления многоступенчатой БР на боевой ступени обеспечивает существенное упрощение конструкции разгонных ступеней и повышение надежности ракеты.