СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ РЕАКТИВНЫМИ СНАРЯДАМИ РЕАКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ В УСЛОВИЯХ КОНТРБАТАРЕЙНОЙ БОРЬБЫ
METHOD OF FIRING JET PROJECTILES MULTIPLE ARTILLERY ROCKET SYSTEM IN COUNTER-BATTERY CONDITIONS

Изобретение относится к области вооружения, в частности к реактивным снарядам (PC) реактивных систем залпового огня (РСЗО), и может быть использовано при обеспечении стрельбы PC РСЗО по объектам противника в условиях активного использования им средств контрбатарейной борьбы.
Процесс стрельбы РСЗО в общем случае состоит из ряда последовательных этапов: выход боевой машины (БМ) в точку пуска PC; подготовка пусковой установки (ПУ) БМ РСЗО к пуску; пуск PC, подготовка БМ к уходу и уход на новую позицию. Успешное завершение стрельбы во многом зависит от эффективности противодействия противника.
Эффективность любых способов стрельбы PC РСЗО зависит не только от типа используемых PC, могущества их боевых частей и точности стрельбы, но и от живучести элементов комплексов РСЗО в условиях огневого противодействия противника. Живучесть (работоспособность) последних может быть нарушена в результате вскрытия противником позиций подразделений РСЗО в процессе стрельбы и нанесения огневых ударов по этим позициям до момента ухода боевых машин (БМ) РСЗО на запасные позиции. Поэтому задача повышения эффективности стрельбы PC РСЗО при огневом противодействии противника (при контрбатарейной борьбе) является важнейшей задачей обеспечения эффективного применения РСЗО в ходе огневого поражения противника. При этом задачу повышения эффективности стрельбы PC РСЗО в этих условиях следует решать, в первую очередь, за счет использования таких способов стрельбы, которые бы затрудняли или исключали возможность обнаружения противником огневых позиций ПУ (БМ) РСЗО и нанесения по ним ракетно-артиллерийских ударов. В ракетных войсках и артиллерии в качестве таких способов могут использоваться способы стрельбы, в основу которых заложены траектории полета PC, вводящие в заблуждение средства контрбатарейной борьбы противника (радиолокационные станции КББ).
Известен способ стрельбы реактивными снарядами из пусковых установок систем залпового огня (патент RU №242778, МПК F42B 10/14, 2011 г.). Способ основан на заряжании PC в ПУ, выборе определенной цели (наведении ПУ на цель), метода поражения этой цели одиночными выстрелами, очередями или единым залпом из пусковой установки и производства непосредственно стрельбы. Заряжание PC в ПУ производят со сложенными вокруг него лопастями за счет помещения их под транспортное кольцо, которое при пуске PC снимается. Полет PC после пуска происходит по баллистической траектории.
Недостатком этого способа стрельбы PC является то, что при полете PC к цели по баллистической траектории они обнаруживаются радиолокационными станциями (РЛС) контрбатарейной борьбы (КББ) противника, которые после засечек траектории PC, определяют путем экстраполяции место старта PC (позицию ПУ) с точностью несколько десятков - сотен метров (Крупников А. РЛС контрбатарейной борьбы зарубежных стран. ЗВО. 2010. №12) и выдают целеуказание огневым средствам на нанесение ударов по позиции ПУ РСЗО. Поэтому после пуска PC пусковые установки, размещенные на БМ, вынуждены экстренно сворачиваться и перемещаться на новую позицию, что существенно увеличивает время выполнения огневой задачи и снижает интенсивность и плотность огневого удара.
Известен также способ стрельбы реактивными снарядами РСЗО, заключающийся в наведении ПУ в горизонтальной плоскости в направлении на цель, подъеме направляющих с PC на заданный угол пуска в вертикальной плоскости (ВП), включении твердотопливного ракетного двигателя, старте PC с раскрытием в заданный момент хвостового оперения для стабилизации полета вращающегося PC на расчетной баллистической траектории (Интернетсайт ΓΉΠΠ «Сплав» http://www.splav.arg/ru/arms/uragan/index.asp. Кораблин В. Русский СМЕРЧ. Журнал «Оружие», №9 (20). - М.: Восточный горизонт, 1999 г, с 21).
Недостатками этого способа стрельбы PC являются низкая точность стрельбы, обусловленная влиянием как метеорологических факторов (неоднородностей атмосферы, порывов ветра и др.), так и баллистических условий стрельбы (ошибками установок, случайным характером скорости горения твердого топлива PC и др.) и отсутствием возможности коррекции реальной траектории полета в соответствии с расчетной (идеальной) траекторией. Поэтому при таком способе стрельбы, PC как правило, запускаются залпом для поражения протяженных (площадных) объектов и неэффективны в условиях поражения одиночных объектов ограниченным числом снарядов (одним-двумя PC), что увеличивает время выполнения огневой задачи. Кроме того, при такой стрельбе позиции ПУ легко вскрываются РЛС КББ противника, что существенно снижает живучесть ПУ РСЗО.
Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является способ стрельбы PC РСЗО, заключающийся в наведении ПУ в горизонтальной плоскости в направлении на цель, подъеме направляющих с PC на заданный угол пуска в ВП, включении твердотопливного ракетного двигателя и пуске PC с последующим полетом по заданной баллистической траектории, отклонение от которой устраняется путем управления углами тангажа и рысканья PC с помощью газодинамических рулей по командам от системы автономной коррекции траектории полета (САКТ) PC (Реактивная система залпового огня 9М55 «Смерч». Журнал «Техника - молодежи», №12, 1992 г.). Отклонение снаряда при таком способе стрельбы от точки прицеливания составляет всего 0.21% от дальности, что при стрельбе на 70 км дает срединную (вероятную) ошибку выстрела по дальности, равную 150 м ([Кораблин В. Русский СМЕРЧ. Журнал «Оружие», №9 (20). - М.: Восточный горизонт, 1999 г., с. 19).
Однако основным недостатком этого способа является то, что при полете PC к цели по баллистической траектории они обнаруживаются РЛС КББ противника, которые после засечек траектории PC, определяют путем экстраполяции место старта PC (позицию ПУ) с точностью несколько десятков - сотен метров и выдают целеуказание огневым средствам на нанесение ударов по позиции ПУ РСЗО. Поэтому после пуска PC пусковые установки, размещенные на БМ, вынуждены экстренно сворачиваться и перемещаться на новую позицию, что снижает эффективность стрельбы, существенно увеличивает время выполнения огневой задачи, уменьшает интенсивность и плотность огневого удара.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности стрельбы PC РСЗО за счет обеспечения высокой живучести ПУ РСЗО в условиях контрбатарейной борьбы путем использования траектории, имитирующей запуск PC из фиктивной точки, удаленной от ПУ на безопасное расстояние, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки стартовой позиции РСЗО РЛС полевой артиллерии (КББ), при одновременном существенном снижении времени выполнения огневой задачи и увеличении интенсивности и плотности огневого удара, за счет уменьшения количества смен огневых позиций.
без
I
II
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе стрельбы PC, заключающемся в наведении ПУ в горизонтальной плоскости в направлении на цель, подъеме направляющих с PC на заданный угол пуска в ВП, включении твердотопливного ракетного двигателя и пуске PC с последующим полетом по расчетной баллистической траектории, отклонение от которой устраняется путем управления углами тангажа и рысканья PC с помощью газодинамических рулей по командам от САКТ PC, предварительно перед пуском PC по заданной баллистической траектории осуществляют пуск PC сначала под малым углом в ВП по начальному участку траектории полета (УТП) PC, по истечении расчетного времени полета PC по начальному участку траектории, значение которого вводят в САКТ перед пуском PC, осуществляют перевод PC на новую траекторию с большим углом в ВП, причем минимальное значение начального угла пуска PC в ВП ограничивается техническими характеристиками ПУ и рельефом местности в районе размещения ПУ, а максимальное - условиями необнаружения PC на начальном участке траектории РЛС КББ противника, после чего полет PC осуществляют по заданной баллистической траектории, имитирующей запуск PC из фиктивной точки F, удаленной от ПУ на безопасное расстояние L, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки РЛС КББ стартовой позиции (ПУ) РСЗО, при этом сопряжение всех участков траектории полета PC осуществляют так, чтобы PC, двигаясь по заданной баллистической траектории, попал в назначенную для поражения цель, причем изменение траектории полета PC производят с помощью газодинамических рулей по командам от САКТ, которые формируют в соответствии с требуемым законом изменения угла тангажа PC, обеспечивающим сопряжение начального УТП с траекторией полета с большим углом в ВП и УТП по баллистической траектории, при этом значения времени полета PC по начальному УТП t и УТП с большим углом в ВП t определяют по формулам:
,
,
где , ,
без
РС
РЛС
H - безопасная высота полета PC, исключающая его обнаружение РЛС КББ; Д, Д - удаление ПУ и РЛС от линии фронта (ЛФ) соответственно;.
β - минимальный угол обзора РЛС КББ в вертикальной плоскости (ВП);
пF
α - фиктивный угол пуска PC из точки F, при котором обеспечивается полет PC по УТП III;
пм
без
α - угол пуска PC в ВП, при котором PC, двигаясь прямолинейно, пересечет ДНА РЛС КББ на высоте Н;
θ - угол вектора скорости PC;
Δ - поправка к углу пуска PC, необходимая для сопряжения II УТП с I и III УТП PC с учетом допустимых перегрузок PC в ВП;
y
V, n - скорость полета PC и допустимая перегрузка PC в ВП соответственно;
g - ускорение свободного падения.
Таким образом, предлагаемый способ стрельбы обеспечивает повышение эффективности РСЗО, так как с одной позиции по целям может быть выпущено большее число PC, чем у прототипа, и при этом достигается высокая живучесть ПУ РСЗО за счет полета PC по траекториям, имитирующим запуск PC из фиктивной точки, удаленной от ПУ на безопасное расстояние, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки стартовой позиции РСЗО РЛС противника.
Заявляемое решение обладает новым свойством - возможностью нанесения эффективных ударов PC по целям противника при одновременном обеспечении высокой живучести ПУ РСЗО за счет использования таких траекторий полета PC, при которых имитируется запуск PC из фиктивной точки, удаленной от ПУ на безопасное расстояние, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки стартовой позиции РСЗО РЛС противника. При этом использование предложенного способа стрельбы позволяет также существенно снизить время выполнения огневой задачи и увеличить интенсивность и плотность огневого удара, за счет уменьшения количества смен огневых позиций.
На фиг. 1 представлена структурная схема системы для реализации предложенного способа стрельбы PC РСЗО в условиях контрбатарейной борьбы. На фиг. 2 приведена схема, показывающая пространственное положение ПУ РСЗО, PC, цели-объекта поражения и РЛС КББ противника, параметры, характеризующие траекторию пуска и полета PC, возможности РЛС КББ по обнаружению PC, а также характеристики, необходимые для вычисления на ПУ времени полета PC на каждом УТП перед пуском PC.
Система, реализующая предложенный способ (фиг. 1), состоит из пусковой установки РСЗО 1, реактивного снаряда 2 и элементов, размещаемых на них: направляющих с PC 3, устройства наведения ПУ 1 в горизонтальной плоскости и подъема направляющих с PC 3 на заданный угол в вертикальной плоскости 4, вычислителя момента пуска PC 2, параметров и времени полета на различных участках траектории 5, устройства формирования команды на включение двигателя и пуска PC 6, устройства связи с ПУ с PC 7, устройства связи с PC с ПУ 8, твердотопливного ракетного двигателя PC 9, системы автономной коррекции траектории PC 10, газодинамических рулей PC 11, а также из цели-объекта поражения для PC 12, радиолокационной станции (РЛС) контрбатарейной борьбы (КББ) 13, диаграммы направленности антенны (ДНА) РЛС КББ 14; траектории полета PC при типовом способе стрельбы 15.
На фиг. 2 обозначено:
F - фиктивная точка пуска PC, определяемая РЛС КББ;
Ι, ΙΙ, ΙΙΙ - участки траектории полета (УТП) PC при предложенном способе стрельбы;
без
без
I - начальный УТП PC с малым углом пуска; II - УТП PC при переходе на новую траекторию, имитирующую запуск PC из точки F; III - УТП PC по баллистической траектории, начинающейся в точке F; Н - безопасная высота полета PC, исключающая его обнаружение РЛС КББ; L - безопасное расстояние от ПУ до точки F, при котором исключается поражение ПУ огнем артиллерии противника по результатам засечки РЛС КББ точки пуска PC;
РС
РЛС
Д, Д - удаление ПУ и РЛС от линии фронта (ЛФ) соответственно;,
β - минимальный угол обзора РЛС КББ в вертикальной плоскости (ВП);
пF
α - фиктивный угол пуска PC из точки F, при котором обеспечивается полет PC по УТП III;
пм
без
α - угол пуска PC в ВП, при котором PC, двигаясь прямолинейно, пересечет ДНА РЛС КББ на высоте Н;
Δ - поправка к углу пуска PC, необходимая для сопряжения I и III УТП PC с учетом допустимых перегрузок PC в ВП;
Δα - требуемый угол разворота PC в ВП, при котором обеспечивается перевод PC на УТП III.
Таким образом, заявленный способ стрельбы PC РСЗО позволяет повысить эффективность стрельбы РСЗО за счет обеспечения высокой живучести ПУ РСЗО в условиях контрбатарейной борьбы путем использования траектории, имитирующей пуск PC из фиктивной точки, удаленной от ПУ на безопасное расстояние, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки стартовой позиции РСЗО РЛС КББ, при одновременном существенном снижении времени выполнения огневой задачи и увеличении интенсивности и плотности огневого удара, за счет уменьшения количества смен огневых позиций.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных изобретений, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам предлагаемого способа стрельбы PC РСЗО. Выбор из перечня выявленных аналогов прототипов, как наиболее близких по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность новых существенных по отношению к сформулированному техническому результату признаков в заявленном способе, которые изложены в формуле изобретения. Поэтому заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».
Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию «изобретательский уровень» проведен поиск и анализ известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с признаками предлагаемых способа стрельбы PC РСЗО. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем. Заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
дополнение известного средства каким-либо известным блоком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата;
замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата;
увеличение однотипных элементов для достижения сформулированного технического результата;
создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены по известным правилам, а достигнутый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связями между ними.
Следовательно, заявленное изобретение соответствуют критерию «Изобретательский уровень».
Предлагаемое решение соответствует критерию «промышленная применимость», так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его существования, работоспособность и воспроизводимость, так как для реализации заявляемого решения могут быть использованы известные материалы и оборудование.
Способ стрельбы PC РСЗО реализуется следующим образом.
I
без
II
I
II
Для введения противника в заблуждение относительно местоположения позиции пусковых установок 1 РСЗО, определяемого по результатам засечки РЛС КББ 13 параметров баллистической траектории полета 15 реактивных снарядов 2, используется траектория полета PC 2 в ВП с переменным профилем, задаваемым УТП I, II и III. После развертывания ПУ 1 РСЗО на огневой позиции, наведения ее с использованием устройства наведения 4 в горизонтальной плоскости в направлении на цель и подъема направляющих с PC 3 на малый угол пуска в ВП, минимальное значение которого ограничивается техническими характеристиками ПУ 1 и рельефом местности в районе стартовой позиции, а максимальное - условиями необнаружения PC 2 на начальном участке траектории РЛС КББ 13 противника, производят по сигналам, поступающим с устройства формирования команды на включение двигателя и пуска PC 6, включение твердотопливного ракетного двигателя 9 и пуск PC 2 под этим малым углом в ВП, по истечении расчетного времени t полета PC 2 по начальному участку траектории полета I, значение которого определяют в вычислителе 5 ПУ 1 и вводят с использованием устройств связи ПУ и PC 7 и 8 в САКТ 10 перед пуском PC 2, осуществляют перевод PC 2 на новую траекторию полета II с большим углом в ВП, сопрягаемую с участком полета PC по баллистической траектории полета III, имитирующей запуск PC 2 из фиктивной точки F, удаленной от ПУ 1 на безопасное расстояние L, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки РЛС КББ 13 стартовой позиции РСЗО (ПУ 1), а также обеспечивающую попадание PC 2, летящего по участку баллистической траектории III, в окрестность назначенной для поражения цели 12, причем изменение траектории полета PC 2 производят с помощью газодинамических рулей 11 по командам от САКТ 10, которые формируют в соответствии с требуемым законом изменения угла тангажа PC 2, обеспечивающим сопряжение начального участка траектории I с баллистической траекторией полета III путем движения PC 2 в течение времени t по участку траектории II с большим углом в ВП, кривизна которого определяется заданной величиной перегрузки PC 2, создаваемой в ВП. При этом значения времени полета PC по начальному УТП t и УТП с бóльшим углом в ВП t определяют в вычислителе 5 ПУ 1 по формулам, полученным с использованием соотношений и переменных, приведенных на фиг. 2:
,
,
где , ,
Таким образом, обеспечивается эффективная стрельба по объекту поражения 12 в условиях контрбатарейной борьбы с сохранением высокой скрытности от РЛС КББ противника, а значит и высокой живучести ПУ в условиях огневого противодействия противника.
РС
Проведем количественный анализ эффективности предложенного способа стрельбы PC РСЗО. В общем случае вероятность поражения объекта реактивным снарядом (Р) вычисляется по формуле (Зотов В.П. Вероятностные основы методов оценки эффективности вооружения, выпуск 1. - М.: ВА им Ф.Э. Дзержинского, 1983 г, с. 111):
ПУ
где Р, n - вероятность поражения ПУ огневыми средствами артиллерии (РСЗО) противника и число пусков (выстрелов) по ней, соответственно;
nc
пор
P, Р - условные вероятности подготовки РСЗО к стрельбе по объекту поражения (расчета и ввода установок для стрельбы, наведения ПУ, подготовки PC к применению и др.) и поражения объекта боевой частью PC соответственно.
Так как максимальные дальности обнаружения стреляющих РСЗО современными РЛС КББ, например типа AN/TPQ-37(V), EQ-36, составляют 60-70 км, а позиции ПУ РСЗО удаляются от линии фронта (ЛФ) на расстояния не более 20-30 км, то практически в любых ситуациях траектории полета PC будут отслеживаться РЛС КББ противника, а местоположение ПУ РСЗО - определяться с точностью от 30 м до (0.3-1)% от дальности до ПУ (Крупников А. РЛС контрбатарейной борьбы зарубежных стран. ЗВО. 2010. №12).
пс
y
Поэтому рассматривалась ситуация, когда ПУ РСЗО удалена от ЛФ на 20 км, а РЛС КББ на 10-30 км и сканирует в горизонтальной плоскости в секторе 90 град. при угле места, равном 1.65-2.45 град. соответственно. Эффективность предложенного способа стрельбы оценивалась на имитационной модели, разработанной с использованием пакета прикладных программ Mathcad 14. При этом подробно моделировалось пространственное движение PC на всех трех участках (I, II и III) его траектории полета, а также движение PC по траектории стрельбы прототипа (траектория 15). При моделировании было приняты следующие гипотетические исходные данные, характеризующие прототип и предложенное решение. Считалось, что у прототипа и у предложенного способа стрельбы вероятности подготовки РСЗО к стрельбе по объекту поражения Р одинаковы и равны 0.95. Допустимая перегрузка PC в ВП n принималась равной 4, а скорость полета V, равной 600 м/с. В качестве РЛС КББ рассматривались РЛС типа AN/TPQ -36(V) и -37(V) из состава радиолокационного комплекса FIREFINDFR, а в качестве огневых средств артиллерии - РСЗО типа MLRS.
ПУ
Вероятность поражения ПУ реактивными снарядами MLRS Р и число пусков PC по ней n определялись на имитационной модели, при этом считалось, что удар наносится через 30 с после засечки РЛС КББ позиции ПУ.
пор
Вероятность Р вычислялась по формуле (Фендриков Н.М., Яковлев В.И. Методы расчетов боевой эффективности вооружения. - М.: Воениздат, 1971 г., с. 59):
,
п
где R, Е, ρ - приведенный радиус поражения цели фугасной БЧ PC, срединная ошибка стрельбы и константа нормального распределения (ρ=0.476) соответственно.
Считалось, что отклонение PC во время стрельбы от точки прицеливания составляет 0.21% от дальности, что при стрельбе на 70 км дает срединную (вероятную) ошибку выстрела по дальности, равную 150 м (Кораблин В. Русский СМЕРЧ. Журнал «Оружие», №9 (20). - М.: Восточный горизонт, 1999 г., с. 19), а боевая часть PC имеет массу 250 кг, которая, как показывают расчеты, проведенные по методике (Справочник летчика и штурмана. Под ред. засл. воен. штурмана СССР генерал-лейтенанта авиации М.В. Лавского. - М.: Воениздат, 1974 г., с. 448), обладает достаточно большим приведенным радиусом поражения типовых целей (для зоны слабых разрушений сооружений фугасным действием), равным 400 м.
без
пF
пм
без
В результате моделирования установлено, что при удалении РЛС от ЛФ на 10 км и секторе обзора в ВП, равном 2.45 град, высота Н, на которой PC не обнаруживается РЛС КББ, составляет величину 951 м на рубеже, удаленном от позиции ПУ на 6 км в сторону ЛФ (точка F). Для стрельбы по цели, удаленной от ПУ на 46 км, в этих условиях должны быть приняты следующие установки для пуска PC: α=40 град, α=7.6 град, Δ=2 град, Δα=33.4 град. Время полета PC по УТП I должно составлять 0.8 с, а по УТП II - 11.3 с. При этом, начиная с высоты Н, PC будет двигаться по баллистической траектории, экстраполяция которой противником по результатам засечек РЛС КББ приведет к ошибочному определению местоположения ПУ (в точке F, удаленной от ПУ на 6 км в сторону ЛФ, вместо истинного положения).
При использовании традиционного способа стрельбы PC РСЗО (прототипа) в условиях контрбатарейной борьбы вероятность поражения цели не превосходит величины, равной 0.2, а при стрельбе предложенным способом обеспечивается существенно более высокая вероятность поражения цели одним PC (не менее 0.8).
Анализ полученных результатов показывает, что предлагаемый способ стрельбы PC РСЗО обеспечивает повышение вероятности поражения цели PC в условиях контрбатарейной борьбы в четыре раза (с 0.2 до 0.8) по сравнению с прототипом и может рассматриваться как основной способ стрельбы PC при активном огневом противодействии противника.
Изложенные сведения свидетельствуют о возможности выполнения при реализации заявленного способа стрельбы PC РСЗО следующей совокупности условий:
предлагаемый способ стрельбы PC РСЗО при его реализации позволит повысить в 4 раза эффективность стрельбы PC РСЗО за счет обеспечения высокой живучести ПУ РСЗО в условиях контрбатарейной борьбы путем использования траектории, имитирующей запуск PC из фиктивной точки, удаленной от ПУ на безопасное расстояние, исключающее ее поражение огнем артиллерии противника по результатам засечки стартовой позиции РСЗО радиолокационными станциями КББ;
показана возможность реализации на практике заявленного способа стрельбы PC РСЗО в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
предлагаемый способ стрельбы PC РСЗО, при его разработке способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.