УПРАВЛЯЕМАЯ РАКЕТА С УВЕЛИЧЕННОЙ ТЯГОЙ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ

Предложенная управляемая ракета с увеличенной тягой двигательной установки на твердом топливе, работающая при старте и на марше без увеличения давления продуктов горения в камере сгорания и без сокращения времени работы двигательной установки, относится к области ракетной техники и предназначена для уничтожения бронированной техники, перемещающейся на поле боя с высокой скоростью, а также высокоскоростных воздушных целей, например, реактивных самолетов и ракет.
Известны ракеты с увеличенной тягой за счет повышенного давления в камере сгорания двигательной установки [1], так как с увеличением давления в камере сгорания увеличивается скорость истечения продуктов горения через сопло. Повышенное давление продуктов горения в камере сгорания создается вследствие увеличенной скорости газообразования за счет большой поверхности горения ракетного заряда и высокой скорости горения топлива. Недостатками ракет с повышенным давлением в камере сгорания двигательной установки являются высокая скорость горения топлива, что уменьшает время работы двигательной установки, а также увеличенная пассивная масса ракеты вследствие увеличенной толщины стенок камеры сгорания, обеспечивающей прочностные характеристики камеры сгорания в условиях повышенного давления продуктов горения.
Известны двухступенчатые (многоступенчатые) ракеты, содержащие стартовый и маршевый двигатели [2]. Стартовый двигатель обеспечивает быстрый разгон ракеты при старте до требуемой скорости за счет повышенной тяги двигателя. После сгорания топлива стартовый двигатель отделяется от ракеты и включается маршевый двигатель. Недостатком двухступенчатых ракет является последовательная работа двигателей, что не обеспечивает повышенную тягу двигателя и, следовательно, высокую скорость ракеты на всей траектории полета. Кроме этого, отделение первой ступени создает дополнительные возмущающиеся воздействия на ракету и снижает ее управляемость и точность попадания ракеты в цель.
Известны двухступенчатые ракеты, содержащие маршевый и стартовый двигатели с ускорителями [1, 3]. Ускорители - это дополнительные ракетные двигатели, которые крепятся к стартовому двигателю по его наружной поверхности. Недостаток двухступенчатых ракет, содержащих маршевый и стартовый двигатели с ускорителями, является увеличение габаритов ракеты в диаметре, и, следовательно, ухудшение аэродинамических свойств ракеты вследствие увеличения сопротивления воздуха, а также сложность запуска ракеты с направляющих пусковой установки.
Известны ракеты с двухрежимными двигателями, содержащими стартовый и маршевый заряд в одной камере сгорания или один заряд с изменяющейся поверхностью горения [4], вследствие этого изменяется режим работы двигателя. При старте ракеты одновременно воспламеняются стартовый и маршевый заряд, после сгорания стартового заряда горит только маршевый заряд. Недостаток ракет с двухрежимным двигателем, содержащими стартовый и маршевый заряд в одной камере сгорания или один заряд с изменяющейся поверхностью горения, является повышенное давление в камере двигателя на стартовом участке и, следовательно, увеличенная толщина стенок камеры сгорания и увеличенная пассивная масса ракеты, а также снижение времени работы двигателя на маршевом участке за счет выгорания части маршевого заряда при старте ракеты.
Известны ракеты с двухрежимными двигателями, содержащими стартовый и маршевый заряд в разных камерах сгорания [5]. При этом продукты горения маршевого заряда истекают в сопло через трубу, размещенную в камере сгорания стартового заряда. Недостаток ракет с двухрежимными двигателями, содержащими стартовый и маршевый заряд в разных камерах сгорания, является сложность конструкции двигательной установки.
Известны противотанковые управляемые ракеты (ПТУР) [6] с управляемой траекторией полета (прототип полезной модели), состоящие из боевой части, твердотопливной двигательной установки, аэродинамических рулей с приводом, крыльев, гироскопического блока, гальванической батареи, системы управления, источника излучения и предназначенные для поражения бронированных целей на дальностях пуска до 4…5 км и более. Недостатком ПТУР является невозможность их применения в качестве управляемых ракет для поражения высокоскоростных низколетящих воздушных целей вследствие недостаточной тяги двигательной установки и, следовательно, скорости полета ракеты.
Технической задачей полезной модели является управляемая ракета с увеличенной тягой двигательной установки на твердом топливе, работающая при старте и на марше без увеличения давления продуктов горения в камере сгорания и без сокращения времени работы двигательной установки, предназначенная для уничтожения высокоскоростных целей.
Указанная техническая задача достигается тем, что для увеличения тяги двигательной установки управляемой ракеты, работающей на твердом топливе без увеличения давления продуктов горения в камере сгорания при старте и на марше, а также без сокращения времени работы двигательной установки применяется управляемая ракета (рисунок 1), состоящая из боевой части 2, твердотопливной двигательной установки 3 с увеличенной тягой, аэродинамических рулей 10 с приводом 9, крыльев 4, гироскопического блока 7, гальванической батареи 8, системы управления 5, пьезогенератора 1, источника излучения 6. Двигательная установка (рисунок 2) состоит из двух твердотопливных ракетных двигателей 1, скрепленных соосно между собой. Каждый ракетный двигатель имеет два и более реактивных сопла 2, расположенных равномерно по окружности и под острым углом к образующей цилиндрического корпуса двигателя, электровоспламенитель 3, воспламенитель 4 и заряд твердого топлива 5.
Перед пуском ракеты на электровоспламенители 3 одновременно подаются электрические импульсы, продукты горения электровоспламенителей воспламеняют воспламенители 4, которые усиливают луч пламени и одновременно воспламеняют заряды ракетного твердого топлива 5 в двух двигателях. Продукты горения топлива истекают одновременно через наклонные сопла 2 двух двигателей и создают суммарно увеличенную тягу двигательной установки, состоящей из двух двигателей и работающих параллельно.
Предложенная полезная модель управляемой ракеты с увеличенной тягой двигательной установки на твердом топливе позволяет увеличить тягу двигательной установки в два раза при использовании двух двигателей по сравнению с ракетой классической схемы без увеличения давления в камерах сгорания двигательной установки, а также без сокращения времени работы двигателей и ухудшения аэродинамических свойств ракеты. Предложенное техническое решение позволит увеличить скорость полета ракеты за счет увеличения тяги двигателя, увеличить дальность полета ракеты вследствие увеличения скорости полета при сохранении продолжительности работы двигателей, а также увеличить устойчивость ракеты при старте и на марше за счет равномерного распределения сопел по боковой поверхности корпусов двигателей.
Используемая литература
1. Яскин А.В. Теория устройства ракетных двигателей: учебное пособие / А.В. Яскин. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2013. - 262 с.
2. Двухступенчатая вращающаяся по крену ракета. Патент RU 2110755.
3. Тимнат И. Ракетные двигатели на химическом топливе: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990.-294 с.
4. Ельцин С.Н. Зенитные ракетные комплексы «Бук». Ракета 9М38М, устройство и функционирование / С.Н. Ельцин. - СПб: Балт. гос. техн. ун-т., 2009. - 66 с.
5. Двухрежимный ракетный двигатель. Патент RU 2084676.
6. Общие сведения о ПТРК отдельных модификаций: учебное пособие для вузов / А.А. Захаров, В.А. Мордашов; Министерство обороны РФ. - Тула: ТАИИ, 2009. - 132 с.