ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ В АО "КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ ИМ. АКАДЕМИКА А.Г. ШИПУНОВА" Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

A brief history of technical and scientific developments in the field of gyroscopy, a section of instrument engineering engaged in the construction of orientation, stabilization and navigation systems, is presented.

Key words: rocket, control system, armament complex, gyroscopes: powder, belt, spring, line of sight, power gyro stabilizer, indicator.

Raspopov Vladimir Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, [email protected], Russia, Tula, Tula State University

УДК 531.383

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-28-37

ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ, РАЗРАБАТЫВАЕМЫЕ В АО «КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ ИМ. АКАДЕМИКА А.Г. ШИПУНОВА»

В.И. Бабичев

В статье рассматриваются пороховые и пружинные гироскопы управляемых ракет (снарядов). Показано, что пружинные гироскопы вытеснили пороховые в силу их новых свойств.

Ключевые слова: маятниковое устройство, оптронный датчик, время складывания

рамок.

1. Введение. По рекомендации Генерального конструктора КБП Шипунова А.Г. я возглавил в 1973 г. подразделение по разработке гироскопических приборов и устройств.

После моего прихода в подразделение был намечен перспективный план развития бортового гироскопического направления, включающего ламельный датчик, маятниковые устройства, бесконтактный датчик на оптронной основе, пружинный гироскоп и малогабаритный гироскоп, работающий при больших стартовых перегрузках.

Прежде чем изложить весь процесс производства возглавляемого мной гироскопического подразделения для управляемых ракет (снарядов), нужно вспомнить историю разработки гироскопа 9Б61 противотанковых комплексов «Фагот» и «Конкурс».

Об истории разработки порохового гироскопа противотанковых комплексов «Фагот» и «Конкурс». Впервые в истории, КБП приняло на себя роль головного предприятия по носимому противотанковому комплексу «Овод». Но в момент принятия на вооружение этот комплекс не выдержал так называемой конкуренции с коломенским КБ, разрабатывавшим аналогичную систему «Малютка». Решение, надо сказать, было дипломатическим, но в сентябре 1963 года комплекс «Малютка» был принят на вооружение.

Принятие на вооружение комплекса «Малютка» стало для КБП отправной точкой для создания противотанковой системы «Фагот». Новая разработка представлялась в виде переносного противотанкового комплекса батальонного звена, характеристики которого отвечали бы особенностям борьбы с танками именно на этом уровне. Объективно это было обусловлено тем, что задача была абсолютно новая, нужны были нетривиальные подходы к поиску новых идей и новых принципов.

Под руководством А.Г. Шипунова впервые в мире был создан противотанковый комплекс «Фагот» с полуавтоматической командной системой управления по проводам. В этом комплексе на тот момент были реализованы новейшие решения и, несмотря на срыв ранее намеченных сроков сдачи образца, комплекс «Фагот» был в сентябре 1970 г. принят на вооружение.

На рис. 1 показан ПТРК «Фагот», а в табл. 1 приведены его основные ТТХ.

28

Рис. 1. ПТРК «Фагот»

Таблица 1

Основные ТТХпереносного противотанкового комплекса «Фагот»_

Наименование характеристик Значение

Масса, кг -пусковой установки -ракеты 22 13

Длина контейнера с ракетой, мм 1098

Калибр ракеты, мм 120

Бронепробиваемость, мм 400

Рулевой привод электромагнитный

Гироскоп пороховой

Система управления полуавтоматическая с передачей команд по проводной линии связи

Разработка каждого образца невозможна без четкого определения его места в общей системе вооружения, глубокого обоснования его характеристик, без всестороннего учета перспектив развития и интересов армии и промышленности. Поэтому создание системы унифицированных противотанковых комплексов стало острейшей потребностью.

В 1970 г. было принято предложение КБП о разработке, так называемого, большого «Фагота» под шифром «Конкурс» (рис. 2, табл. 2). Дальность стрельбы ПТУР «Конкурс» дивизионного звена составляет 4 км при стрельбе с боевой машины на базе БРДМ-2. По комплексу «Конкурс» интерес представляет электромагнитный рулевой привод и пороховой гироскоп, которые схемно и конструктивно заимствованы с комплекса «Фагот». Комплекс «Конкурс» был принят на вооружение в январе 1974 г. С этого момента в нашей армии появились два комплекса с управлением по проводам, которые превосходили наиболее совершенные зарубежные аналоги, в том числе западноевропейские комплексы «Милан» и «Хот».

Рис. 2. Ракета ПТРК «Конкурс»: 1 - электромагнитный рулевой привод; 2 - боевая часть; 3 - двигатель; 4 - хвостовой отсек с пороховым гироскопом

Таблица 2

Основные ТТХ возимо-выносного ПТРК «Конкурс»_

Наименование характеристик Значение

Система управления полуавтоматическая с передачей команд по проводной линии связи

Масса ракеты в контейнере, кг 25

Длина контейнера с ракетой, мм 1263

Калибр ракеты, мм 135

Бронепробиваемость, мм 600

Рулевой привод электромагнитный (заимствован с ПТРК «Фагот»)

Гироскоп пороховой (заимствован с ПТРК «Фагот»)

Что касается бортовых гироскопов, которыми оснащены противотанковые комплексы «Фагот» и «Конкурс», то они относятся к так называемым пороховым гироскопам с внутренним разгоном ротора за счет крутящего момента, создаваемого при истечении горячих газов через сопла ротора, получаемых от сгорания пороховой шашки внутри ротора. Пороховой гироскоп был единым для комплексов «Фагот» и «Конкурс» и был первым образцом в истории противотанковых ракет, разрабатываемых в КБП.

Общий вид и технические характеристики порохового гироскопа 9Б61 представлены на рис. 3 и в табл. 3.

Рис.3. Пороховой гироскоп 9Б61 (без кожуха и крышки): 1 - ротор; 2 - карданов подвес; 3 - корпус; 4 -ламельный контактный датчик

Таблица 3

Основные характеристики^ порохового гироскопа 9Б61_

Наименование характеристик Значение характеристик

«Фагот» | «Конкурс»

Тип гироскопа пороховой

Масса, г 300

Габариты, мм 062 х 85

Маятниковое устройство отсутствует

Допустимая перегрузка по оси наружной рамки, % 1000

Время складывания рамок, не менее, с 30

Таким образом, к моему приходу в подразделение был сдан на вооружение в составе противотанковых комплексов «Фагот» и «Кастет» пороховой гироскоп 9Б61.

2. Пороховые гироскопы противотанковых комплексов «Кастет» и «Рефлекс». Пороховой гироскоп 9Б827. С появлением лазеров идеи по реализации лучевых систем управления для ракет (снарядов) в КБП начали приобретать черты реальности. Учитывая итоги по управляемой ракете «Арфа», было принято решение начале работ по комплексу управляемого снаряда «Кастет», выстреливаемого из противотанковых пушек МТ-12. Шипунов А.Г. в своем интервью отмечает: «У нас всегда было заведено, что работая над любой системой, мы сразу смотрели на то, как она может быть модернизирована в дальнейшем. С тем, чтобы следующий шаг мог быть подготовлен и осуществлен в короткое время, задолго до того как система устареет».

Поэтому для снаряда «Кастет» была предусмотрена система ориентации координат относительно местной вертикали, чтобы указанный снаряд не только выстреливался из неподвижной пушки МТ-12, но и из танков при стрельбе с «места» и с «коротких остановок» [1].

Когда я в 1973 году приступил к выполнению обязанностей руководителя подразделения, работы по пороховому гироскопу ракеты «Кастет» были в самой начальной стадии. Работу возглавляли конструктор Пауков А.И. и инженер Сусликов В.М. Они понимали, что через три месяца конструкторская работа должна быть закончена и осуществлен заказ гироскопа в опытное производство КБП.

Мне представили вариант конструкции гироскопа, для которого: - в качестве ротора выбран ротор порохового гироскопа, 9Б61;

- в качестве арретирующего устройства выбран арретир «винт-гайка»;

- в качестве датчика съема сигнала выбран «ламельный датчик»;

- в качестве маятникового устройства выбран довольно оригинальный механизм пристыковки «мухолапок» к ламельному датчику;

- узел стыковки ротора в корпусе гироскопа был достаточно сложным.

С первым, вторым и третьим пунктами я был абсолютно согласен. Но маятниковое устройство пришлось упрощать так, чтобы технологический цикл его изготовления был более простым. Относительно пятого пункта, для обеспечения стартовой перегрузки 3000 g, пришлось изменять конструкцию внешней рамки.

После изготовления первой партии порохового гироскопа (индекс 9Б827) ракеты «Кастет» и стендовых испытаний, практически, не было нареканий в адрес конструкторской документации. Правда, в составе ракеты «Кастет» были проведены доработки корпуса хвостового отсека в части проведения дополнительных отверстий для прохождения пороховых газов от гироскопа.

Общий вид гироскопа 9Б827 и его основные характеристики представлены на рис. 4. и

в табл. 4.

Рис. 4. Пороховой гироскоп 9Б827 с маятниковым устройством (без крышки): 1 - ротор; 2 - карданов подвес; 3 - корпус; 4 - ламельный контактный датчик;

5 - маятниковое устройство

Таблица 4

Характеристики порохового гироскопа 9Б827 с маятниковым устройством

Наименование характеристик Значение характеристик

Наименование снаряда «Кастет»

Тип гироскопа пороховой

Масса, г 380

Габариты, мм 059 х 77 тах

Маятниковое устройство имеется

Уход наружной рамки гироскопа (без учета маятникового устройства), град. ±5,0

Время складывания рамок, не менее, с 25

Перегрузка по оси внутренней рамки, g 3000

Пороховой гироскоп 9Б827 в составе комплекса «Кастет» был принят на вооружение 13.05.1981г.

В процессе разработки гироскопа 9Б827 было исследовано влияние моментов динамического дебаланса и рассмотрены вопросы допустимого расширения допусков по осям внутренней и наружной рамок [2, 3]. Этой проблеме особое внимание уделял А.Г. Шипунов при подготовке перспективного плана по пороховым гироскопам, так как решение указанных вопросов существенно снижает трудоемкость изготовления гироскопа. После рассмотрения допусков по всем осям гироскопа 9Б827 такие же допуска были назначены по гироскопу 9Б61М, чему несказанно обрадовались заводы-изготовители этого гироскопа [4] .

Это надо сказать, была самая первая часть развернутого плана развития бортовых гироскопических приборов, а именно в части маятникового устройства.

Пороховой гироскоп 9Б175, обеспечивающий стрельбу с танков Т-72 и Т-80

Учитывая, что стрельба управляемыми снарядами с танка Т-80 будет вестись с «ходу», маятниковое устройство гироскопа должно обеспечивать это требование. Поскольку для танка Т-72 и Т-80 (шифр «Рефлекс») должен использоваться единый снаряд, то для стрельбы названным снарядом из перечисленных танков необходимо было разработать новый гироскоп (индекс 9Б175).

В качестве ротора нового гироскопа 9Б175 выбран пороховой ротор изделия 9Б61М. Для уменьшения габаритных размеров гироскопа 9Б175 заменили алюминиевый сплав рамок, использующиеся в гироскопе 9Б827, на стальные рамки (наружную и внутреннюю), что обеспечивает работоспособность при стартовой перегрузке 5000 g.

Сохранив вышеописанный принцип маятника гироскопа 9Б827, усложнили этот маятник, добавив к нему дополнительно с каждой стороны качающиеся грузы. Соударениями на своей частоте качающимися частями маятника уменьшили раскачку маятника на «ходу» танка Т-80 до уровня не более 5 град.

Принципиально новым свойством гироскопа 9Б175 является оптронный датчик в виде применения оптронной пары светодиод-фотодиод. Сигнал управления с учетом угла крена формируется программой в цифровом виде.

Сотрудники КБП с недоверием отнеслись к ракетам с гироскопом, имеющим оптронный датчик угла. Вспоминается случай, когда я и сотрудник Заславский А. А. были на испытаниях ракеты 9М119 на полигоне.

В пуске снаряда 9М119 по отдельно стоящей мишени зафиксировано прямое попадание в цель. Когда мы нашли около цели останки гироскопа с оптронным датчиком, Заславский А. А. был несказанно удивлен, сопроводив этот факт словами: «Этого не может быть!».

После указанного случая мнение сотрудников предприятия по вопросу введения оп-тронного датчика кардинально поменялись.

В этом вопросе меня поддерживал Генеральный конструктор А.Г. Шипунов.

Общий вид гироскопа 9Б175 и его характеристики представлены на рис. 5 и в табл. 5.

Рис. 5. Пороховой гироскоп 9Б175 с маятниковым устройством (без крышки и щитка): 1 - ротор; 2 - карданов подвес; 3 - корпус; 4 - оптронный датчик; 5 - маятниковое устройство

Таблица 5

Основные характеристики порохового гироскопа 9Б175_

Наименование характеристик Значение характеристик

Способ разгона гироскопа пороховой

Тип датчика оптронный

Тип карданового подвеса внешний, рамочный

Допустимая перегрузка по оси наружной рамки гироскопа, ед. 5000

Маятниковое устройство имеется, усложненного типа

Способ стрельбы с танка на «ходу» танка

Масса гироскопа, г 325

Максимальный уход наружной рамки гироскопа (без учета маятникового устройства), не более, град. ±5,0

Время складывания рамок, не менее, с 30

Габариты гироскопа 047 х 83

С разработкой порохового гироскопа 9Б175 закончилась эпоха пороховых гироскопов.

3. Пружинные гироскопы. Пружинный гироскоп 9-ЖИ-4172 авиационного комплекса «Вихрь». До принятия Решения ВПК о создании комплекса «Вихрь», в нашем подразделении интенсивно велась работа по замене порохового гироскопа на пружинный. Указанная разработка, несмотря на поддержку Генерального конструктора А.Г. Шипунова, не нашла у коллег поддержки. Поэтому решение о создании для ракеты «Вихрь» пружинного гироскопа не вызвало никакого энтузиазма.

В книге В.Н. Коровина «Генеральный конструктор А.Г. Шипунов» я вспоминал [5]: «Одной из новинок, реализованной в этой ракете, стал гироскоп с пружинным разгоном вместо порохового. Эту идею нам предложил Аркадий Георгиевич. Прежде мы создавали гироскопы с пороховым разгоном, которые обладали двумя недостатками: во-первых, не представлялось возможным проверить их работу перед установкой в ракету, во-вторых, работа таких приборов в реальных условиях была непредсказуемой в связи с тем, что пороховые газы загрязняли подвес гироскопа. Поэтому их характеристики в полете отличались от полученных при проверках на земле».

И впервые такой гироскоп был спроектирован для ракеты «Вихрь», по габаритам он был такой же, как и пороховой [6].

Поскольку ракета «Вихрь» принадлежит к контейнерному варианту запуска, маятниковое устройство на гироскопе не предусматривалось, а в качестве датчика угла применен оптоэлектронный датчик, заимствованный с гироскопа 9Б175.

Конструкция гироскопа 9-ЖИ-4172 приведена на рис. 6.

Несмотря на некоторое отличие в конструкциях пороховых 9Б61, 9Б827, 9Б175 и пружинного 9-ЖИ-4172 гироскопов, касающихся ствольного и контейнерного вариантов запуска и, практически, равные габариты гиромоторов, проведен сравнительный анализ этих гироскопов (табл. 6).

I 2 3 4

Рис. 6. Пружинный гироскоп 9-ЖИ-4172 (без кожуха и крышки): 1 - ротор; 2 - карданов подвес; 3 - корпус; 4 - оптронный датчик

Как следует из табл. 6 по основным характеристикам (без влияния маятникового устройства) пружинный гироскоп 9-ЖИ-4172 превосходит пороховые. В дальнейшем, с одобрения Генерального конструктора Шипунова А.Г., разработку гироскопов новых снарядов и ракет должны были в КБП вести с пружинным разгоном ротора.

Пружинный гироскоп 9Б861 для управляемых снарядов танковых комплексов Т-72, Т-80 и Т-90

После принятия на вооружение для танков Т-72 и Т-80 ракеты 9М119 у военных появилась идея оснастить те же танки Т-72, Т-80 и танк Т-90 управляемой модернизированной ракетой 9М119M с тандемной боевой частью. Необходимость проведения такой модернизации возникла по причине оснащения танков противника динамической защитой, которую необходимо было первоначально разрушить, а затем пробить основную броню. Ракета 9М119 была перекомпонована с сохранением габаритно- массовых характеристик. Было найдено конструктивное решение, которое позволило оснастить модернизированную ракету тандемной боевой

частью. При этом основная роль отводилась перекомпоновке гироскопа, который был убран из носовой части в аппаратурный отсек хвостового блока, а вместо гироскопа в носовой части размещался лидер тандемной боевой части.

В сентябре 1984 г. было выпущено решение ВПК о начале работ по ракете комплекса «Инвар». Воспользовавшись разработанной в многоцелевой ракете «Вихрь» конструкцией пружинного гироскопа, наше подразделение впервые в России провело разработку малогабаритного пружинного гироскопа уменьшенных габаритов 9Б861 и учло все факторы, возникающие со стороны ракеты 9М119М.

Таблица 6

Основные характеристики гироскопов_

Наименование характеристик Значение характеристик

Тип гироскопа пороховой пружинный

Индекс гироскопа 9Б61М 9Б827 9Б175 9-ЖИ-4172

Способ разгона гиромотора реактивный, пороховым газом пружинный

Тип карданового подвеса внешний, рамочный

Тип арретира с помощью пистона «винт-гайка» «рычаг- стержневая защелка»

Допустимая стартовая пере- 800 3000 5000 1000

грузка, ед

Максимальные обороты ротора, об/сек 50000 - 60000 25000-30000

Максимальный уход наружной рамки за 20 с, град, не более ±4,0 ±3,5 ±3,0

Минимальное время склады- 25 27 30 40

вания рамок, с, не менее

Масса гироскопа, г 300 380 325 230

Габаритные размеры, мм 062x85 059x77 047x83 064x85

Проектная трудоемкость изготовления в серийном произ- 15 24 (с маятником) 18,5 (с маятником) 12,5

водстве, нормо-час

Год разработки 1966 1981 1984 1988

Учитывая, что разрабатываемый пружинный гироскоп размещался в «четвертушке» отсека управления, кроме стартовой перегрузки по оси снаряда на гироскоп действовала еще значительная боковая перегрузка (до 100 £).

Проведенная конструктивная проработка гироскопа позволила обеспечить технические характеристики, удовлетворяющие заданным требованиям, в том числе и по габаритам (табл. 7).

Общий вид гироскопа 9Б861 для ракеты 9М119М «Инвар» представлен на рис. 7.

Таблица 7

Основные характеристики гироскопа 9Б861_

Наименование характеристик Значение характеристик

Тип гироскопа пружинный

Оснащение гироскопа

маятниковым устройством бесконтактным датчиком угла имеется имеется

Стартовая перегрузка, g осевая 5000

боковая 100

Масса гироскопа, г 380

Габаритные размеры, мм 040 х 67,5

Время складывания рамок карданового 33

подвеса, не менее, с

Максимальный уход наружной рамки за 20 с, не более, ±3,0

град

Погрешность маятникового устройства, не более, град ±5,0

Способ стрельбы с танка на «ходу» танка

Выстрел с управляемой ракетой «Инвар» был принят на вооружение 06.01.1990 г.

34

Рис. 7. Координатор 9Б861 (без кожуха): 1 - ротор в кардановом подвесе; 2 - корпус; 3 - оптронный датчик; 4 - маятниковое устройство

Пружинный гироскоп 9Б865-1 для управляемой ракеты комплекса «Корнет»

В 1987 году КБП приступило к созданию нового поколения противотанкового ракетного комплекса.

Новая ПТУР, которую назвали «Корнет», имела увеличенный калибр до 152 мм, выбранный исходя из наметившихся тенденций роста бронестойкости зарубежных основных боевых танков.

Впервые вариант комплекса «Корнет» был представлен осенью 1994 года на выставке вооружений в г. Нижний Новгород. К этому моменту был полностью сформирован облик ракеты «Корнет», в том числе и по так называемому гироскопу 9Б865-1.

Гироскоп 9Б865-1 был пружинный, имел оптронный датчик, но без маятникового устройства, так как выполнялся для контейнерного варианта запуска ракеты. Отличием от гироскопа ракеты «Вихрь» были значительно меньшие габариты гироскопа 9Б865-1. Поэтому конструктивное исполнение указанного гироскопа было частично заимствовано от гироскопа 9Б861. При этом из-за уменьшенной стартовой перегрузки ракеты убраны «подпятники» под подшипники карданового подвеса, уменьшена толщина размеров карданового подвеса и убрано маятниковое устройство. Основные характеристики гироскопа 9Б865-1 представлены в табл. 8.

Таблица 8

Основные характеристики гироскопа 9Б865-1_

Наименование характеристик Значение характеристик

Тип гироскопа пружинный

Допустимые стартовые перегрузки, ед. 1000

Тип датчика угла оптронный

Минимальное время складывания рамок, с 50

Максимальный уход по оси наружной рамки гироскопа за 20 с, град ±3,5

Габаритные размеры, мм 0 36 х 60,5

4. Постепенное усовершенствование конструкции гироскопов. Впервые в истории КБП представлена схема постепенного усовершенствования конструкции гироскопов для ствольного и контейнерного запуска ракет. Проследим за ходом этого усовершенствования (рис. 8).

В инициативном порядке в 1974 г. внедрен пороховой гироскоп 9Б61М с ламельным датчиком для ракеты контейнерного запуска комплекса «Конкурс».

В декабре 1974 г. Решением ВПК для ствольного запуска задан снаряд «Кастет» с пороховым гироскопом с ламельным датчиком, но уже с маятниковым устройством. С этого момента все снаряды ствольного запуска имели маятниковые устройства.

По гироскопу 9Б175 комплекса «Рефлекс», по которому в январе 1980 года выпущено Решение ВПК о начале работ, выбрана та же схема снаряда с пороховым гироскопом, маятниковым устройством, но с оптоэлектронным датчиком.

По комплексу «Вихрь» Решением ВПК от августа 1980 г. задана ракета контейнерного запуска. Для этого комплекса создан впервые в России пружинный гироскоп в габаритах порохового.

В КБП разработчики гироскопов не успокоились на достигнутом. Согласно Решению ВПК от марта 1984 г. по созданию комплекса «Инвар» ствольного запуска разработчики гироскопа 9Б861 собрали к нему в единое целое все требования, а именно:

- пружинный гироскоп минимальных размеров;

- оптоэлектронный датчик уменьшенного размера;

- маятниковое устройство минимальных размеров.

Рис. 8. Схема усовершенствования конструкции гироскопов для ствольного и контейнеров запуска ракет: 1,2,3,4,5,6 - последовательность разработки; 7 - в настоящее время изготавливаются серийные образцы гироскопов

Указанный гироскоп был перемещен из носового блока в хвостовой отсек. На место изъятого гироскопа помещен лидирующий заряд тандемной боевой части.

По габаритам это был наименьший гироскоп в истории КБП.

В ноябре 1987 г. началась работа по ПТРК «Корнет» для контейнерного варианта запуска. Для ракеты этого комплекса был разработан упрощенный вариант пружинного гироскопа 9Б865-1, в чем-то по узлам заимствованный с уникального гироскопа 9Б861.

Следует заметить, что выбор той или иной схемы гироскопа определялся в КБП еще до момента принятия решения о начале соответствующей ОКР. Это говорит о том, что работы по гироскопам велись целенаправленно и интенсивно.

В настоящее время гироскопы 9Б861, 9Б865-1 и 9ЖИ-4172 выпускаются серийно.

5. Выводы. Выбор той или иной схемы гироскопа определялась в КБП еще до момента принятия решения о начале соответствующей ОКР. Это говорит о том, что работы по гироскопам велись целенаправленно и интенсивно. Результатом такой работы явилось создание гироскопа ракеты «Инвар» - с наименьшими габаритными размерами пружинного гироскопа в истории гироскопического направления АО «КБП».

Список литературы

1. Бабичев В. И., Горин В.И., Распопов В.Я. Анализ работы маятникового ориентатора и датчика угла гирокоординатора ПТУР / Оборонная техника. 1996. 11 с.

2. Бабичев В. И., Горин В.И. Проектирование порохового гироскопа малогабаритного ПТУР / Вопросы оборонной техники. 1981. Сер. КВып.88.

3. Бабичев В.И., Горин В.И. Особенности конструкций гироприборов / Оборонная техника. 1994. №5-6.

4. Шипунов А.Г., Бабичев В. И., Горин В.И., Моргулис М.В., Павлюк Т.А. Повышение надежности гироскопических датчиков крена / Оборонная техника. 1987. №10.

5. Коровин В.Н. Генеральный конструктор А.Г. Шипунов / Международный объединенный биографический центр 2014. 521 с.

6. Бабичев В.И., Горин В.И., Алехин А.В. Сравнительный анализ гирокоординаторов с пороховым и пружинным разгоном ротора // Вопросы оборонной техники. 1989. Сер.У. Вып.2 (134).

Бабичев Виктор Ильич, д-р техн. наук, гл. конструктор направления, [email protected], Россия, Тула, АО «Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г, Шипунова»

GYROSCOPIC DEVICES DEVELOPED IN JSC «« DESIGN BUREAU OF INSTRUMENT BUILDING NAMED AFTER ACADEMICIAN A. G. SHIPUNOV»

V.I. Babichev

The article deals with powder and spring gyroscopes of the guided missiles (projectiles). It is shown that the spring gyroscopes have replaced powder gyroscopes due to their new characteristics. Key words: pendulum device, optronic sensor, frame folding time.

Babichev Viktor Ilyich, doctor of technical sciences, ch. direction designer, [email protected], Russia, Tula, JSC «Instrument-making design bureau named after academician A.G., Shipunova»

УДК 004.021

DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-37-44

СТРУКТУРА И ЗАКОНЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОЙ ЧЕТЫРЁХРОТОРНОГО КОНВЕРТОПЛАНА В ПЕРЕХОДНОМ РЕЖИМЕ ЕГО ПОЛЁТА

А.И. Черноморский, К.С. Лельков, Э.Д. Курис, В.А. Петрухин, А.А. Кругов

Сформулирована задача обоснования и выбора для четырёхроторного конвертоплана рациональных структуры и законов управления векторами тяг двигателей винтомоторной группы, обеспечивающих реализацию переходного режима его полёта от вертолётного к самолётному с выходом за заданное время в горизонтальный полёт с заданной скоростью при выполнении ограничений на величину вертикальной скорости и энергетические затраты. Представлена конструктивная схема конвертоплана и математическая модель его движения. Предложен эвристический подход к формированию законов управления векторами тяг. Его особенностью является комплексирование программного управления углами поворотов векторов тяг и ПИД-управления их величинами. Параметры этих управлений определяются в процессе моделирования на основе минимизации сформированного функционала. Представлены результаты моделирования процессов изменения линейных скоростей конвертоплана, углов его тангажа и атаки, а также тяг, развиваемых двигателями винтомоторной группы. Эти результаты подтвердили эффективность предложенных структуры и законов управления кон-вертопланом, обеспечивающих выполнение требований к переходному режиму.

Ключевые слова: конвертоплан, управление движением, математическая модель, эвристический подход, управление векторами тяг.

Введение. Беспилотные летательные аппараты - конвертопланы способны осуществлять вертикальный взлет, а также посадку в вертолетном режиме и полет в самолетном режиме с использованием управления ориентацией и величинами тяг двигателей винтомоторной группы (ВМГ), в частности в переходных режимах полёта от вертолетного к самолетному и обратно [1,2,3,4,5,6]. Один из перспективных типов конвертопланов выполняется по четрёхроторной схеме, в которой ВМГ состоит из двух пар поворотных двигателей, расположенных в носовой и хвостовой частях аппарата. В известных работах рассмотрены способы управления конверто-планом в самолётном и вертолётном режимах полёта. В этих работах отсутствуют решения актуальной задачи построения системы управления четырёхроторным конвертопланом в переходных режимах полёта от вертолётного к самолётному и обратно. В этой связи в работе поставлена и решается задача обоснования и выбора для четырёхроторного конвертоплана рациональных структуры и законов управления векторами тяг двигателей ВМГ, обеспечивающих реализацию переходного режима его полёта от вертолётного режима к самолётному с выходом за заданное время в горизонтальный полёт с заданной скоростью при выполнении ограничений на величину вертикальной скорости и энергетические затраты.

Методы решения задачи. Конструктивная схема четырёхроторного конвертоплана представлена на рис. 1.