ГИПЕРЗВУКОВАЯ ПРОТИВОТАНКОВАЯ РАКЕТА

Полезная модель относится к ракетной технике, в частности к противотанковым ракетам.
Известна противотанковая ракета по патенту РФ №1840472, которая содержит последовательно расположенные блок рулевого привода, ракетный двигатель с сопловым блоком и центральной трубкой, дополнительный кумулятивный заряд и основную кумулятивную боевую часть, при этом канал центральной трубки выполнен ступенчатым, в большей ступени которого заподлицо с передней крышкой ракетного двигателя установлен дополнительный кумулятивный заряд.
Известна управляемая ракета 9М14 противотанкового ракетного комплекса (ПТРК) "Малютка. Ангельский Р. Отечественные противотанковые комплексы". Иллюстрированный справочник. М.: ACT, Астрель, 2002 г., с. 45-47), которая состоит из пристыковываемой перед пуском боевой части и крыльевого отсека. В крыльевом отсеке по оси последовательно расположены маршевый двигатель, рулевая машина и гироскоп. В кольцевом пространстве вокруг маршевого двигателя размещается камера сгорания стартового двигателя с многошашечным зарядом, а за ней - катушка проводной линии связи. На наружной части корпуса ракеты установлен трассер.
Недостатками аналогов в современных условиях является движение с относительно небольшими скоростями, поэтому является уязвимой для современных средств танковой противоракетной обороны. Также наличие боевой части (БЧ) приводит увеличению массы противотанковой ракеты (ПТР), что негативно сказывается на его мобильности.
Наиболее близкой к технической сущности заявляемой полезной модели является противотанковая ракета по патенту США №3754507 «PENETRATOR PROJECTILE». Противотанковая ракета состоит из стального корпуса, имеющего в дне сопло, размещенного в корпусе заряда твердого топлива и бронебойного стержня, размещенного по оси заряда и скрепленного передней частью с головной частью корпуса.
Противотанковая ракета по прототипу работает следующим образом. Снаряд выстреливается из ствола со скорость порядка 300 м/с. Далее включается двигатель твердого топлива и в результате ПТР разгоняется до скоростей 1500-1800 м/с, при которых происходит поражение танка и любой другой наземной техники.
Недостатком прототипа является интенсивный нагрев корпуса при полете с большими скоростями, что может привести к изменению прочностных свойств корпуса и формы ПТР, а значит, такая ПТР может отклониться от цели, что приводит к низкой эффективности ПТР по прототипу. Также наличие стального стержня приводит к снижению относительной массы топлива, а значит, снижает максимально достижимую скорость ПТР и ее эффективность.
Технической задачей является повышение надежности ПТР за счет применения явления термоэлектронной эмиссии с теплонапряженных элементов, а также повышение оперативности и поражающих характеристик ПТР благодаря сверхзвуковым скоростям.
Указанная техническая задача решается тем, что на обтекатель, выполненный из материала с высокой температурой плавления, нанесен эмиссионный слой из материала с низкой работой выхода электронов (РВЭ), в хвостовой части нанесен слой восприятия электронов (СВЭ), также из материала с низкой работой выхода электронов, при этом СВЭ электрически через полезную нагрузку соединен с эмиссионным слоем. Причем СВЭ нанесен на электропроводящий элемент из материала с высокой теплоемкостью, например из меди. При повышении температуры катода в цепи катод-анод появляется электрический ток, который тем больше, чем выше температура катода.
2
2
Технический результат достигаемый при реализации заявляемой полезной модели заключается в том, что повышается надежность ПТР, за счет снижения температуры защищаемых элементов конструкции путем организации с их поверхности электронного охлаждения при термоэлектронной эмиссии, которая может достигать величин в 25 МВт/м при температуре в 1300 К, при том, что существующие системы теплозащиты рассчитаны на тепловые потоки порядка 1-3 МВт/м при температурах в 2000 К. При этом возрастает поражающее действие и оперативность применения ПТР за счет достижения высоких скоростей полета на низких высотах. При этом снижается масса ПТР за счет отсутствия необходимости наличия БЧ и сложной системы охлаждения анода. Также за счет того, что в полете снижена температура поверхности, уменьшается заметность ПТР в инфракрасном диапазоне, а наличие облака электронов снижает заметность ПТР в радиодиапазоне длин волн электромагнитного излучения.
Заявляемая гиперзвуковая противотанковая ракета (ГПТР) изображена на чертеже.
Гиперзвуковая противотанковая ракета включает в своем составе эмиссионный слой 1, нанесенный на обтекатель 2, из материала с низкой РВЭ, соединенный электрически последовательно со слоем восприятия электронов, слои изоляции 3 и 8, двигательная установка (РДТТ) 4, слой восприятия электронов (СВЭ) 5 с электропроводящим элементом из материала с высокой теплоемкостью 6, электрическую нагрузку 7.
Эмиссионный слой 1 предназначен для обеспечения эмиссии электронов при нагреве обтекателя. Обтекатель 2 из жаропрочного материала предназначен для восприятия механических и тепловых нагрузок при минимизации аэродинамического сопротивления. Эмиссионный слой 1 и обтекатель 2 образуют катод. Слой восприятия электронов 6 предназначен для восприятия электронов из потока, обтекающего ГПТР потока воздуха. РДТТ 4 предназначен для разгона ГПТР до гиперзвуковых скоростей порядка 1,5-2 км/с. СВЭ 6 предназначен для восприятия электронов из потока обтекающего ГПТР высокотемпературного потока воздуха. Тепловой аккумулятор 6 из материала с высокой электропроводностью и теплоемкостью предназначен для обеспечения движения электронов от СВЭ 5 к полезной электрической нагрузке и для отвода тепла электронного нагрева СВЭ 5. СВЭ 5 и тепловой аккумулятор 6 образуют анод. Электрическая нагрузка 7 предназначена для совершения полезной работы электронами эмиссии, которая будет являться частью энергии топлива, затраченной на преодоление силы лобового сопротивления. При этом электроны охлаждаются, и после электрической нагрузки 7 «остывшие» электроны возвращаются на катод. Слой электроизоляции 3 предназначен для предотвращения утечки электронов в корпус РДТТ, а слой электроизоляции 8 предназначен для предотвращения утечки электронов от обтекателя 1 в корпус РДТТ.
Заявляемая ГПТР работает следующим образом.
При разгоне до гиперзвуковых скоростей происходит нагрев эмиссионного слоя 1 и обтекателя 2, после чего с эмиссионного слоя 1 начинают выходить горячие электроны, которые попадают в поток обтекающего воздуха. Тем самым в пространстве над эмиссионным слоем 1 ликвидируется пространственный заряд, который препятствует дальнейшей эмиссии. Двигаясь потоком обтекающего воздуха, эти электроны попадают в область расположения слоя восприятия электронов (СВЭ) 5, проникая в него. При этом происходит электронный нагрев анода. После СВЭ 5 электроны направляются на тепловой аккумулятор 6, а от него в полезную нагрузку, при этом часть тепла нагрева СВЭ 5 передается тепловому аккумулятору 6, в результате поддерживается температура разности потенциалов и направленность электронов между СВЭ 5 и эмиссионным слоем 1. Электроны от теплового аккумулятора направляются в электрическую нагрузку, где совершают полезную работу, при этом охлаждаясь. Далее остывшие электроны попадают в обтекатель 2 и в эмиссионный слой 1. Цикл охлаждения повторяется заново.
2
2
Технический результат достигаемый, при реализации заявляемой полезной модели, заключается в том, что повышается надежность ПТР за счет снижения температуры защищаемых элементов конструкции путем организации с их поверхности электронного охлаждения при термоэлектронной эмиссии, которая может достигать величин в 25 МВт/м при температуре в 1300 К, при том, что существующие системы теплозащиты рассчитаны на тепловые потоки порядка 1-3 МВт/м при температурах в 2000 К. При этом возрастает поражающее действие и оперативность применения ПТР за счет достижения высоких скоростей полета на низких высотах. При этом снижается масса ПТР за счет отсутствия необходимости наличия БЧ и сложной системы охлаждения анода. Также за счет того, что в полете снижена температура поверхности снижает заметность ПТР в инфракрасном диапазоне, а наличие облака электронов снижает заметность ПТР в радио диапазоне длин волн электромагнитного излучения.