МАЛОКАЛИБЕРНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ СНАРЯД АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СХЕМЫ "УТКА"

Полезная модель относится к области вооружения, в частности к области малокалиберных управляемых снарядов калибра 40…60 мм, выполненных по аэродинамической схеме «утка».
Известен управляемый снаряд по аэродинамической схеме "утка", содержащий систему управления и рулевой привод с рулями, расположенными на носовой конической части корпуса снаряда (патент RU №2100766, МКИ F42B 15). Недостатком являются выступающие за габариты калибра снаряда рули, что не позволяет использовать его для стрельбы из артиллерийской пушки.
Известен управляемый снаряд аэродинамической схемы «утка», выстреливаемый из артиллерийской пушки, содержащий сложенные внутрь блока рулевого привода рули, раскрывающиеся после выхода снаряда из ствола (Патент РФ №2237598, МКИ F42В 10/20, В64С 13). Недостатком известного устройства является сложный механизм раскрытия рулей, который должен выдерживать большие стартовые перегрузки снаряда, выстреливаемого из ствола артиллерийской пушки.
Известен выстреливаемый из артиллерийской пушки малокалиберный управляемый снаряд, разработанный по программе BLAM (Barrel Launched Adaptive Munition - «Адаптивные боеприпасы, запускаемые из ствола»), см. «История создания и тенденции развития современных боеприпасов и взрывателей», Р.Н. Акиншин, В.Г. Дмитриев и др., издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 г., стр.14-15. Управляемый снаряд содержит подвижный носовой обтекатель, установленный на шаровой подвес, и пьезоэлектрический привод. Управление снарядом осуществляется за счет отклонения в желаемую сторону на малые углы носового обтекателя (наконечника) снаряда. Носовой наконечник опирается на шар, выполняющий роль шарнирной шаровой опоры, а для привода наконечника применяются несколько пьезокерамических стержней, расположенных по кругу почти параллельно оси снаряда. Меняя свою длину, в зависимости от подаваемого на них напряжения, они отклоняют наконечник снаряда на нужный угол и с нужной частотой. Пьезоэлектрический привод обеспечивает отклонение носового наконечника на максимальный угол до ±0,12°, достаточный для управления малокалиберным снарядом калибра 20 мм на сверхзвуковой скорости 2М…5М.
Использование отклонения носового наконечника на малые углы, обеспечиваемые пьезоэлектрическим приводом, эффективно для малогабаритных снарядов калибра 20…32 мм с диапазоном скоростей М=(2…5) Мах (650…1650 м/с). Малокалиберные снаряды калибра 40…62 мм имеют больший вес и аэродинамическое сопротивление, и как следствие более низкую скорость на конечном участке управления, поэтому небольшого отклонения поверхности подвижного носового обтекателя и малых углов его отклонения недостаточно для эффективного управления среднекалиберным снарядом в диапазоне скоростей от М=0,8 до М=3 Мах (250…1000 м/с).
Целью создания полезной модели является обеспечение эффективного управления малокалиберным управляемым снарядом калибра 40…62 мм в широком диапазоне скоростей М=(0,8…3,0) Мах.
Это достигается тем, что в малокалиберном управляемом снаряде, выполненном по аэродинамической схеме «утка», содержащем подвижный носовой обтекатель, установленный на шаровом или карданном шарнирном подвесе, и управляющий привод, в нем на подвижном носовом обтекателе установлены четыре неподвижных взаимно перпендикулярных аэродинамических плоскости, а привод носового обтекателя выполнен электромеханическим. При этом шарнирный подвес устанавливается в подвижном носовом обтекателе таким образом, чтобы обеспечить приемлемый уровень аэродинамического шарнирного момента во всем рабочем диапазоне скоростей.
Данное техническое решение поясняется чертежом фиг. 1.
На фиг. 1 изображена головная часть управляемого снаряда по аэродинамической схеме "утка", содержащая:
1 - корпус снаряда;
2 - подвижный носовой обтекатель. Подвижный носовой обтекатель, например, конической формы с аэродинамическими плоскостями 4 имеет мидель, не превышающий 0,8…0,9 калибра снаряда 1, максимальное угловое отклонение ±(2…3)°;
3 - шаровой шарнирный подвес. Шаровой подвес может быть заменен на равноценный карданный шарнирный подвес.
4 - четыре взаимно перпендикулярные аэродинамические плоскости, неподвижно закрепленные на носовом обтекателе 2;
4 - электромеханический управляющий привод, например, выполненный с кольцевым постоянным магнитом, управляющими соленоидами и магниторезистивным датчиком обратной связи. Управление электромеханическим приводом осуществляется посредством импульсного электромагнитного поля, формируемого соленоидами по командам от устройства управления, угловое положение измеряется магниторезистивными датчиками угла от постоянного кольцевого магнита привода. Управляющие обмотки электромеханического привода 5 и система управления приводом расположены внутри корпуса снаряда 1.
Предлагаемый управляемый снаряд работает следующим образом. До выстрела при нахождении снаряда в канале ствола и в момент выстрела подвижный носовой обтекатель находится в заарретированом состояние вдоль оси вращения снаряда и не касается ствола артиллерийской пушки, так как его мидель меньше калибра пушки. После выстрела система управления приводом с задержкой по времени (~0,1…0,25 с), необходимой для раскрытия стабилизирующих хвостовых крыльев снаряда, снимает привод с арретира и осуществляет отклонения носовой части в зависимости от необходимых команд управления.
Четыре взаимно-перпендикулярные аэродинамические плоскости, неподвижно закрепленные на подвижном носовом обтекателе, повышают аэродинамические характеристики снаряда, а электромеханический управляющий привод обеспечивает более широкий диапазон отклонения подвижного носового наконечника.
Согласно результатам расчета сеточным методом аэродинамических характеристик для снаряда схемы «утка» калибра 57 мм, изделие обладает хорошей управляемостью в диапазоне скоростей М=0,8…2,5 Мах с перегрузками 2,7g-13g при относительно небольших углах отклонения носового обтекателя (±°2) и имеет резерв по увеличению угла до ±3° с соответствующим увеличением перегрузок без значительного ухудшения устойчивости.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность управления малокалиберным снарядом за счет улучшения аэродинамических управляющих характеристик снаряда с подвижным носовым обтекателем с четырьмя аэродинамическими плоскостями и увеличенными углами отклонения, обеспечиваемыми электромагнитным приводом. Одновременно достигается снижение веса и габаритов привода по сравнению с вариантом привода с раскрывающимися после выстрела рулями. При этом, по сравнению с традиционными рулевыми поверхностями, углы отклонения которых достигают 15°÷20°, что, как следствие, приводит к росту их индуктивного сопротивления, пропорционального квадрату угла отклонения. Предлагаемое техническое решение обладает существенным преимуществом в части уменьшения лобового сопротивления.