ЗЕНИТНАЯ УПРАВЛЯЕМАЯ РАКЕТА

Полезная модель относится к ракетной технике, в частности к зенитным ракетам.
Известна зенитная ракета по патенту на изобретение № RU 2341762, которая содержит корпус, размещенные в нем двигательную установку, аппаратуру системы управления, боевое снаряжение, четыре складывающихся аэродинамических руля и четыре складывающихся стабилизатора.
Недостатком указанного аналога является низкая скорость полета и неприспособленность для поражения высокоскоростных летальных аппаратов (ВЛА).
Известна зенитная ракета по патенту на изобретение № RU 2327949, которая содержит корпус, систему наведения с инерциальной системой управления, приемным блоком линии радиокоррекции и головкой самонаведения, боевое снаряжение и двухимпульсную двигательную установку, включающую двигатель двухрежимную двигательную установку на твердом топливе.
Известен патент на полезную модель №93962 «Зенитная управляемая ракета».
Полезная модель содержит корпус, внутри которого установлен маршевый реактивный двигатель, источник топлива для реактивного двигателя, боевая часть для поражения средств воздушного нападения, автопилот, бортовой источник электропитания и бортовая ЭВМ для управления бортовой аппаратурой и полетом ракеты, причем маршевый реактивный двигатель снабжен реактивным соплом и соединен по питающему входу с источником ракетного топлива, а по выходу продуктов сгорания ракетного топлива - с соплом ракеты, маршевый реактивный двигатель выполнен в виде плазменно-реактивного двигателя импульсного действия, в качестве бортового источника электропитания использован магнитогидродинамический (МГД) генератор, установленный на реактивном сопле ракеты, а источник топлива выполнен в виде бака со сжатым газом и импульсным дозатором подачи газа в двигатель или в виде бака со сжиженным топливом и распылителем жидкости.
Недостатком аналогов является низкая эффективность поражения высокоскоростных целей ввиду низкой максимально достижимой и поддерживаемой скорости полета.
Наиболее близкой к технической сущности заявляемой полезной модели является отечественная зенитная управляемая ракета (ЗУР) 9М83 войскового зенитного комплекса С-300 В («Техника и вооружение», №5-6, 1999, стр. 24), содержащая стартовую и маршевую ступени. Маршевая ступень содержит отсек управления, включающий системы наведения, стабилизации по крену и неконтактного подрыва, боевую часть, аэродинамические органы управления и стартовый и маршевый твердотопливный двигатель.
Прототип работает следующим образом. После выхода ракеты из транспортно-пускового контейнера при вертикальном старте начинается работа стартового двигателя на твердом топливе. После разгона ЗУР происходит отсоединение стартового двигателя и включается маршевый двигатель. Одновременно осуществляется самонаведение ЗУР и по достижении заданного расстояния до цели происходит подрыв осколочной боевой части.
Для обеспечения перехвата высокоскоростных воздушных целей необходимо обеспечить разгон и движение ЗУР на высоких скоростях. Двигатель на твердом топливе характеризуется большой массой и габаритами, что сдерживает возможности по разгону ЗУР тем, что необходимо разгонять большую массу из-за наличия в составе твердого топлива окислителя и горючего, существенно возрастает лобовое сопротивление, увеличивая тем самым аэродинамические потери скорости. Поэтому, движение с большими скоростями приводит к необходимости оснащения ЗУР дополнительной системой тепловой защиты от аэродинамического нагрева.
Недостатком прототипа является низкая эффективность при перехвате высокоскоростных целей ввиду малой скорости в 1200 м/с.
Технической задачей, вытекающей из критики прототипа и аналогов является увеличение максимальной скорости полета и поддержание ее на всем маршевом участке без нарушения целостности конструкции ЗУР в условиях характерного для высоких скоростей аэродинамического нагрева.
Указанная техническая задача решается тем, что в качестве маршевого двигателя применяется высокоскоростной прямоточный воздушный реактивный двигатель (ВПВРД), а обтекатель и переходный отсек выполняют из электропроводящего жаропрочного материала. При этом на поверхность обтекателя наносится эмиссионный слой (ЭС) из материала с низкой работой выхода электронов (РВЭ), а на поверхность переходного отсека нанесен слой восприятия электронов (СВЭ), электрически последовательно связанные друг с другом через источник электроэнергии.
В заявляемой полезной модели для тепловой защиты на обтекатель наносится эмиссионный слой из материала с низкой РВЭ. При полете с высокими скоростями происходит нагрев обтекателя до температур, при которых начинает происходить термоэлектронная эмиссия, то есть с поверхности эмиссионного слоя начинают выходить электроны и забирать с собой большое количество тепловой энергии. Обтекатель при этом охлаждается. Вышедшие электроны по полю от источника электрической энергии направляются к СВЭ, где происходит их восприятие и перенаправление через конструкцию переходного отсека, бортовой источник электроэнергии и обтекатель к эмиссионному слою. Одновременно происходит рассеяние тепловой энергии, полученной электронами эмиссии при нагреве обтекателя и в результате в обтекатель возвращаются «остывшие» электроны и цикл охлаждения повторяется заново. Таким образом обеспечивается поддержание такой температуры обтекателя, при которых прочные свойства обтекателя сохраняются на требуемом уровне.
Подобным образом можно обеспечить защиту органов управления и других теплонапряженных элементов ЗУР.
При замене маршевого двигателя на твердом топливе (РДТТ) на ВПВРД исключается необходимость наличия окислителя на борту, что снижает массу и габариты ЗУР и способствует более длительному поддержанию высоких скоростей для обеспечения поражения высокоскоростных целей.
Заявляемая полезная модель изображена на чертеже.
ЗУР включает в своем составе стартовый ракетный двигатель на твердом топливе (РДТТ) 1, стартовые органы управления 2, маршевый высокоскоростной прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ВПВРД) 3, маршевые органы управления 4, эмиссионный слой 5, обтекатель 6, слой восприятия электронов 7, переходной отсек 8, корпус 9, приборы управления и наведения 10, боевая часть 11, источник электроэнергии 12.
Стартовый РДТТ 1 предназначен для первоначального набора высокой скорости, при которой становится работоспособен маршевый ВПВРД 3, предназначенный для поддержания высокой скорости полета ЗУР. Стартовые органы управления 2 и маршевые органы управления 4 ЗУР предназначены для обеспечения управления и наведения ЗУР на высокоскоростную цель. Эмиссионный слой 5 предназначен для обеспечения высокой эмиссии электронов при нагреве обтекателя 6, предназначенного для обеспечения наименьшего лобового сопротивления при полете. Переходной отсек предназначен для механической связи корпуса 9, в котором находятся приборы управления и наведения 10 и боевая часть 11, и ВПВРД 3. Слой восприятия электронов 7 предназначен для восприятия электронов, эмитированных с эмиссионного слоя 5. Приборы управления и наведения 10 предназначены для управления и наведения ЗУР на цель. Боевая часть 11 предназначена для поражения высокоскоростной цели при подлете к ней ЗУР. Источник бортовой электроэнергии 12 предназначен для создания электрического поля между эмиссионным слоем 5 и слоем восприятия электронов 7, что позволяет организовать направленное движение электронов через обтекающий ЗУР поток от эмиссионного слоя 5 до слоя восприятия электронов 7 и через проводящие элементы (обтекатель 6 и переходной отсек 8) ЗУР от слоя восприятия электронов 7 до эмиссионного слоя 5.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
В начальный момент времени включается стартовый РДТТ 1, который разгоняет ЗУР до высоких скоростей, при которых становится работоспособным ВПВРД 3. В процессе работы РДТТ 1 ЗУР управляется посредствам стартовых органов управления 2. После прекращения работы РДТТ 1 он отделяется и в работу включается маршевый ВПВРД 3. Управление ЗУР осуществляется посредством маршевых органов управления 4. Управляющие команды на стартовые 2 и маршевые 4 органы управления подаются от приборов управления и наведения 10. Одновременно, при высоких скоростях полета с работающим маршевым ВПВРД 3 носовой обтекатель 6 и эмиссионный слой 5 нагревается до температур, при которых с поверхности ЭС 5 начинают выходить «горячие» электроны, забирая с собой тепло и охлаждая обтекатель 6 и ЭС 5. «Горячие» электроны направляются к СВЭ 7 по электрическому полю, созданному источником электроэнергии 12. При попадании «горячих» электронов на СВЭ 7 электроны направляются в конструкцию переходного отсека 8, далее через источник электроэнергии 12 и обтекатель 6 к ЭС 5. При этом происходит рассеяние тепловой энергии, полученной электронами эмиссии при нагреве обтекателя 6 и ЭС 5. В результате в ЭС 5 возвращаются «остывшие» электроны и цикл охлаждения повторяется заново. При сокращении расстояния от ЗУР до высокоскоростной цели происходит подрыв боевой части 11.
Таким образом, решается поставленная техническая задача и достигается технический результат, который заключается в увеличении эффективности поражения высокоскоростных целей за счет обеспечения достижения и поддержания движения ЗУР с высокими скоростями с сохранением ее целостности в условиях характерного для высоких скоростей аэродинамического нагрева путем установки маршевого ВПВРД и организации электронного охлаждения при термоэлектронной эмиссии обтекателя ЗУР.