Радиоуправляемая ракета
RADIO-CONTROLLED MISSILE

Настоящее предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в конструкциях высокоскоростных малогабаритных ракет с аппаратурой радиокомандного управления и световым излучателем для поражения наземных и зенитных целей.
Известна радиоуправляемая ракета [Патент РФ на изобретение №2167390, МПК F42B 15/10], выбранная в качестве прототипа настоящего предлагаемого изобретения, содержащая корпус с размещенной в его задней части аппаратурой радиокомандного управления, блок излучателя, внутри которого установлен теплоаккумулирующий корпус с лазерными диодными блоками, и который защищает его от энергетического перегрева при работе. Термоаккумулирующий корпус вбирает в себя тепло, излучаемое лазером, что обеспечивает его работоспособность на маршевом участке полета. Ракета разгоняется отделяемым после старта двигателем, далее включается блок излучения с импульсным лазерным полупроводниковым излучателем, производится пеленгация ракеты наземной станцией управления и ее сопровождение до окончания работы.
Это устройство позволяет определять координаты ракеты относительно линии визирования цели и вырабатывать соответствующие команды управления, которые передают на борт ракеты. Также применение импульсного лазерного полупроводникового излучателя позволяет повысить КПД оптической линии связи.
Недостаток такого устройства заключается в том, что при полете высокоскоростной ракеты в плотных слоях атмосферы ее корпус подвержен интенсивному кинетическому нагреву, который передается на блоки ракеты, в том числе дополнительно нагревает термоаккумулирующий корпус излучателя, что снижает ресурс работы лазерного излучателя и снижает тактико-технические характеристики ракеты.
Задачей данного предлагаемого изобретения является повышение тактико-технических характеристик радиоуправляемой ракеты за счет увеличения работоспособности лазерного полупроводникового излучателя из-за более интенсивного охлаждения теплоаккумулирующего корпуса, который размещен внутри блока излучателя.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в радиоуправляемой ракете, содержащей корпус с размещенной в его задней части аппаратурой радиокомандного управления и блоком излучателя, внутри которого установлен теплоаккумулирующий корпус с лазерными диодными блоками, новым является то, что блок излучателя помещен в корпус, с установленным на его заднем торце фланцем, выполненным из материала с высокой теплопроводностью, при этом в корпусе и фланце выполнены сквозные отверстия, а часть теплоаккумулирующего корпуса с лазерными диодными блоками размещена за задним торцом блока излучателя с возможностью взаимодействия с окружающей средой и установлена в отверстиях корпуса и фланца с образованием зазора между ними, при этом зазор выполнен с возможностью осуществления лучистого теплообмена между упомянутыми корпусом и фланцем.
В частных случаях корпус блока излучателя выполнен из теплоизоляционного материала, например, из пенопласта эпоксидного марки ПЭ-9, а фланец выполнен из материала с теплопроводностью λ>10 Вт/(м⋅°С) при температуре испытаний 20°С, а величина зазора между термоаккумулирующим корпусом и фланцем находится в диапазоне 0,2-2,4 мм.
Сущность данного предлагаемого изобретения заключается в том, что за счет применения теплоизолирующего корпуса обеспечивается защита лазерного полупроводникового излучателя от передачи дополнительного тепла с корпуса радиоуправляемой ракеты на теплоаккумулирующий корпус лазера на всем участке полета, а установка теплопроводного фланца с отверстием и размещение в нем части теплоаккумулирующего корпуса позволяет дополнительно обеспечить отвод тепла от лазерных кристаллов через теплоаккумулирующий корпус в окружающую атмосферу.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображен общий вид радиоуправляемой ракеты, на фиг. 2 - вид ракеты сзади и установка термоаккумулирующего корпуса в отверстие фланца.
Радиоуправляемая ракета (фиг. 1) содержит рулевой привод 1 и корпус 2 в котором размещены боевое снаряжение 3, аппаратура радиокомандного управления 4, блок излучателя 5. В блоке излучателя 5 установлен термоаккумулирующий корпус 7, внутри которого находятся кристаллические лазерные диодные блоки 6, работающие в импульсном режиме. Блок излучателя 5 помещен в корпус 8 из теплоизоляционного материала, и на его заднем торце установлен фланец 10 из материала с высокой теплопроводностью (фиг. 1, 2). В корпусе 8 и фланце 10 выполнены сквозные отверстия 11 и 12, а часть 9 термоаккумулирующего корпуса 7 размещена за задним торцом блока излучателя 5 и установлена в отверстиях 11 и 12 корпуса 8 и фланца 10. Между стенкой корпуса 7 и фланцем 10 образован зазор 13.
Принцип работы радиоуправляемой ракеты заключается в следующем. В полете на сверхзвуковой скорости корпус ракеты 2 нагревается набегающим потоком воздуха до высокой температуры. Тепло передается внутрь корпуса 2, нагревая расположенные внутри блоки и элементы конструкции ракеты. При этом тепло изолируется от теплоаккумулирующего корпуса лазера 7 теплоизолирующим корпусом 8, и не суммируется с теплом, которое передается теплоаккумулирующему корпусу 7 при работе кристаллических лазерных диодных блоков 6. Так как часть 9 теплоаккумулирующего корпуса 7, которая размещена за задним торцом корпуса 8, подвержена воздействию окружающей атмосферы, то происходит следующий процесс теплообмена. Тепло от более нагретого корпуса 7 способом теплопроводности сначала передается в пограничный слой и затем посредством конвекции распространяется во внешний поток воздуха. Вследствие того, что в полете за задним торцом ракеты образуется зона донного разряжения воздуха, имеющая более низкую температуру, чем окружающий поток, в донной части ракеты возникают возмущающие вихри и устанавливается турбулентный поток, который обтекает выступающую часть 9 корпуса 7. А при турбулентном режиме течения перенос теплоты в направлении, нормальном к поверхности части 9 корпуса 7, осуществляется как теплопроводностью, так и конвекцией, причем распространение теплоты конвекцией преобладает. (Арнольд Л.В., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов. 2-е издание, переработанное. Москва, издательство «Высшая школа», 1979. Стр. 270-271, 305-306). Все это позволяет получить большую интенсивность теплоотдачи теплоаккумулирующего корпуса 7 в окружающее пространство. Кроме того, между частью 9 теплоаккумулирующего корпуса 7 и теплопроводным фланцем 10 осуществляется лучистый теплообмен, который дополнительно обеспечивает отдачу тепла за счет зазора 13 между корпусом 7 и фланцем 10, так как выполняется условие, при котором размер зазора между поверхностями должен быть незначительным, по сравнению с их излучающими площадями. (Арнольд Л.В., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебник для вузов. 2-е издание, переработанное. Москва, издательство «Высшая школа», 1979. Стр. 270-271, 402-405). При турбулентном режиме обтекания и наличием донного разряжения теплопроводный фланец 10 выполненный, например из материала с теплопроводностью λ>10 Вт/(м⋅°С) при температуре испытаний 20°С (что соответствует теплопроводности большинства сталей и металлов), и имеющий большую площадь поверхности, которая контактирует с окружающей атмосферой, интенсивнее охлаждается и вбирает значительную часть тепла от теплоаккумулирующего корпуса лазера 7, передаваемое тепловым излучением. Это также увеличивает теплоемкость корпуса лазера 7, что повышает надежность и длительность работы лазерных диодных блоков.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить работоспособность лазерного полупроводникового излучателя и, в конечном счете, повысить тактико-технические характеристики радиоуправляемой ракеты - увеличить ее скорость и дальность полета.