CC BY
277
УДК 533.697
ПОВЫШЕНИЕ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЯЕМЫХ АВИАЦИОННЫХ БОМБ
О.А. Фомичева
Рассмотрен аэробаллистический способ повышения баллистической эффективности управляемых авиационных бомб.
Ключевые слова: дальность полета, управляемая авиационная бомба, дополнительная аэродинамическая поверхность.
В настоящее время управляемые авиационные бомбы (УАБ) являются неотъемлемой частью комплекса высокоточного авиационного вооружения. В УАБ сочетаются высокие поражающая способность боевой части (БЧ) обычных авиабомб и точность наведения на цель управляемых ракет (УР) класса «воздух-поверхность». Отсутствие двигателя и топлива к нему позволяют при равной с УР стартовой массе доставить к цели более мощную БЧ. Так, если у авиационных УР отношение массы боевой части к стартовой массе составляет 0,2-0,5, то для УАБ оно примерно равно 0,70,9, то есть при одинаковых с управляемой авиационной ракетой общей массе и дальности применения УАБ способна доставить к цели почти вдвое большую БЧ, что особенно важно при поражении прочных и заглубленных целей.
Анализ тенденций развития авиационного вооружения показывает, что в настоящее время и в ближайшем будущем основное внимание специалистов должно уделяться созданию и совершенствованию высокоточного оружия (ВТО), обеспечивающего эффективное «точечное» поражение целей в любых условиях, независимо от противодействия противника, в том числе с помощью активных или пассивных помех. С момента боевого применения управляемых авиабомб в конфликте в зоне Персидского залива (январь-февраль 1991 года) термин «высокоточное оружие» стал относиться и к УАБ.
Одним из основных направлений развития УАБ, как составной части комплекса ВТО, является увеличение диапазона применения по дальности, высоте, скорости и углу сброса.
Особо важное место в расширении тактических возможностей применения УАБ играет увеличение их дальности полета. При этом следует иметь в виду, что наиболее рациональным, в данном случае, является интенсивный путь развития, реализуемый на базе повышения баллистической эффективности авиационных бомб.
Под баллистической эффективностью понимается эффективность использования энергетического потенциала летательного аппарата (ЛА) на траектории для обеспечения максимальной дальности полета при наличии системы габаритно-массовых ограничений.
98
Баллистическая эффективность характеризует эффективность использования энергетического потенциала ЛА, то есть запаса энергии, которым он обладает для перемещения в пространстве, на траектории для достижения поставленных целей. Баллистическая эффективность в большей степени ориентирована на рассмотрение процесса движения ЛА с заданной энергетикой во внешней среде, это показатель, который количественно определяется как относительное увеличение максимальной дальности полета за счет внедрения нового технического решения по отношения к базовому образцу.
Анализ научно-технической литературы и патентные исследования, связанные с проблемой повышения баллистической эффективности УАБ позволяют выделить два основных направления:
первое - энергобаллистическое (функционирование энергетических устройств, для обеспечения максимальной дальности полета);
второе - аэробаллистическое (внедрение способов и устройств, улучшающих аэродинамические характеристики ЛА).
Энергобаллистическое направление может быть реализовано только одним способом - за счет внедрения бортовых и подвесных энергетических устройств. В качестве энергетических устройств могут выступать -РДТТ, газотурбинный двигатель (в том числе биротативный газотурбинный двигатель) или турбореактивный двигатель (ТРД). Однако, использование бортовых энергетических устройств является не самым распространенным направлением для увеличения дальности полета УАБ, в виду сложившегося мнения о том, что управляемая авиабомба - это авиационная бомба, оснащенная системой наведения и управления. Использование бортового энергетического устройства наиболее характерно для ракет, чем для бомбового вооружения.
Поэтому наибольший интерес представляет собой аэробаллистическое направление, то есть улучшение аэродинамических характеристик, от которых зависят основные летно-тактические и эксплуатационные свойства управляемых авиабомб, определяющие его боевые возможности.
Выбором форм отдельных частей УАБ, таких как крыла, фюзеляжа, оперения и др., и их взаимного расположения, то есть аэродинамической компоновкой, обеспечивается возможность получения таких аэродинамических характеристик, которые позволяют реализовать требуемые летно-тактические и эксплуатационные свойства.
В общем случае траекторию полета УАБ можно разделить на два участка: неуправляемый (баллистический) и управляемый (участок программного полета, реализуемый планированием).
Патентный поиск выявил в качестве основных способов повышения максимальной дальности полета УАБ - использование на управляемом участке полета дополнительного («присоединеного») крыла различного конструктивного исполнения.
Вариант установки «присоединенных крыльев» в соответствии с патентом Ш6152041 представлен на рис. 1.
Такой комплекс присоединяемых крыльев необходим для планирующего полета боеприпаса. Крылья могут иметь один или несколько элеронов на их задних кромках, за счет чего в течение всего полета вплоть до конечного участка, полет бомбы является полностью управляемым. Движение элеронов контролируется за счет блока управления, размещенного в седельном элементе. На конечном участке комплект «присоединенных крыльев» может быть отделен от бомбы.
Рис. 1. Схематичный вид комплекта присоединенных крыльев
В патенте И85141175 представленное устройство (рис. 2) позволяет расширить диапазон действия боеприпаса, и их запуск возможен с самолета в месте, где он менее язвим для атаки со стороны противника.
Рис. 2. Схематичный вид изобретения по патенту Ш5141175
Устройство согласно изобретению содержит центральный корпус седельной структуры, в которой расположены элементы контроля и управления. На «седло» сверху установлена пара выдвижных крыльев, которые
100
перед запуском сложены, но после запуска они раздвигаются. При подходе боеприпаса к цели, активируется заряд взрывчатого вещества (ВВ) расположенный в болтах, крепящих «седло» к боеприпасу, за счет чего бомба освобождается от присоединенной к ней конструкции.
Изобретение в патенте Ш5615846 (рис. 3) представляет из себя, комплект присоединяемых поверхностей, которые раскрываются в форме ромба, за счет чего расширяется диапазон применения боеприпаса и улучшаются его маневренные свойства.
Рис. 3. Схематичный вид изобретения по патенту Ш5141175
Преимущества данного изобретения, по сравнению с ранее рассмотренными, состоят в том, что переднее крыло имеет высокие значения аэродинамических коэффициентов, а заднее крыло, близко присоединенное к переднему, вместе формируют ромбовидную конфигурацию. Сложенные крылья и механизм раскрытия расположены в небольшом корпусе, что обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление при перевозке боеприпасов с таким комплектом аэродинамических поверхностей на больших высотах.
Среди отечественных патентов, связанных с оснащением ЛА раскрывающимся оперением, можно выделить RU 2358227, RU 2422327.
Изобретение из патента RU 2422327 представляет из себя модульный беспилотный ЛА (рис. 4-5), содержащий корпус вытянутой формы с несущей балкой, расположенной вдоль корпуса. На несущей балке размещены узлы подвески.
Предлагаемое изобретение ЛА с цельноповоротным крылом, позволяет повысить аэродинамические характеристики ЛА.
В патенте RU 2358227 представлен летающий аппарат с раскрывающимся оперением (рис. 6). ЛА, предложенный в рассматриваемом патенте, содержит стабилизаторы, которые выполнены в виде неподвижного основания с установленными в нем, с возможностью перемещения пером, механизм фиксации оперения и привод раскрытия оперения.
101
Рис. 4. Модульный беспилотный летательный аппарат с крылом
в рабочем положении: 1 - корпус; 2у 5 -узлы подвески; 3 - крыло; 4 - поворотный узел;
6 - несущая балка
Изобретение, предложенное в данном патенте, позволяет обеспечить увеличение полезной площади выдвигаемой части стабилизатора при относительном сохранении габаритных размеров стабилизатора, что ведет к улучшению аэродинамических характеристик ЛА.
1 2 3
Рис. 5. Модульный беспилотный летательный аппарат с крылом
в сложенном положении: 1 - корпус; 2у 5 -узлы подвески; 3 - крыло; 4 - поворотный узел
Рис. 6. Летательный аппарат с раскрывающимся оперением в исходном положении: 1 - отсек полезной нагрузки; 2 - приборный
отсек; 3 - стабилизатор
Один из вариантов дополнительной аэродинамической поверхности реализован в УАБ АСМ-154
Для оценки баллистической эффективности УАБ, оснащенной дополнительной аэродинамической поверхностью, в качестве объекта исследования рассматривалась УАБ с установленным по схеме, представленной на рис. 8, раскрывающимся крылом.
Рис. 7. Управляемая авиационная бомба AGM-154 JSOW
Рис. 8. Схема УАБ, оснащенной прямоугольным крылом
Для аэродинамических расчетов использовался программный пакет Solid Works. Аэродинамические коэффициенты определялись для двух УАБ: без дополнительного крыла и с крылом.
Моделировались два типа траекторий (неуправляемый полет и управляемый полет) для следующих условий сбрасывания с самолета-носителя:
¡.начальная скорость: минимальная - 150м/с, максимальная -350 м/с;
2. высота сброса: минимальная - 500 м, максимальная - 5000 м.
Баллистическая эффективность определялась по следующей зависимости:
АХ = ХтаХм ~ ХюаХш -100%,
у
^ тахш
где ХтаХм - максимальная дальность полета УАБ, оснащенной дополнительным крылом, м; ХтаХш - максимальная дальность полета УАБ без дополнительного крыла, м.
Результаты расчетов максимальной дальности полета УАБ без дополнительного крыла и УАБ, оснащенной дополнительным крылом, при различных условиях сбрасывания и типах траекторий представлены в таблице.
Результаты расчета дальности полета УАБ
Вид траектории УАБ 500 м 5000 м
150 м/с 350 м/с 150 м/с 350 м/с
Неуправляемый полет УАБ без крыла 1049 2952 3259 8862
УАБ с крылом 1497 2980 4658 9033
DX, % 43 1 43 2
Управляемый полет УАБ без крыла 1731 3154 12089 18479
УАБ с крылом 2530 3537 24398 27279
DX, % 46 12 102 48
На основании полученных результатов можно сделать вывод о целесообразности оснащения УАБ дополнительным крылом, поскольку баллистическая эффективность при определенных условиях сбрасывания (с максимальной высоты при минимальной скорости) может превышать 100 %.
Список литературы
1. Патент 5141175 США. Air launched munition range extension system and method/ Gordon L. Harris; Gordon L. Harris. опубл. 25.04.1992.
2. Патент 6152041 США. Device for extending the range of guided bombs/ Gordon L. Harris, Neil A. Levy; опубл. 28.11.2000.
3. Патент 5615846 США. Extendable wing for guided misseles and munitions/ John D. Shmoldas, Michael B. Hutchings, Cristopher W. Barlow; опубл. 01.04.1997.
4. Патент 2358227 РФ. Летательный аппарат с раскрывающимся оперением / Атяскин А.А., Малиновский Д.Г.; опубл. 27.01.2009. Бюл. №16.
Фомичева Ольга Анатольевна, канд. техн. наук, доц., olir77@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INCREASING OF BALLISTIC EFFICIENCY OF THE GUIDED A VIA TIONBOMBS
O.A. Fomicheva
Aeroballistic method of increasing of ballistic efficiency of the guided aviation
bombs.
Key words: distance of flight, guided aviation bomb, additional airfoil.
Fomicheva Olga Anatolievna, candidate of technical science, docent, olir77@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.354.341
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ РАЗОГРЕВА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
С ПОМОЩЬЮ ХИМИЧЕСКОГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО
ЭЛЕМЕНТА
Е.И. Лагутина
В статье приведена математическая модель процесса поддержания аккумуляторной батареи в оптимальном тепловом состоянии в условиях низких температур окружающего воздуха за счет использования химического нагревательного элемента.
Ключевые слова: термостатирование, конвективный теплообмен, аккумуляторная батарея, химический нагревательный элемент, математическая модель.
На данном этапе развития вооружения и военной техники сложно себе представить успешное ведение боевых действий с минимальными собственными потерями без единой системы управления войсками. С учетом все возрастающей динамичности боевых действий основу системы управления войсками в тактическом звене управления составляют радиосредства. Такая роль радиосредств в системе управления в свою очередь заставляет особое внимание обращать и на элементы питания радиосредств - аккумуляторную батарею, как основу их бесперебойной работы.
С учетом климатических особенностей нашей страны (наличие большого процента территорий с преимущественно холодным климатом, возможность успешного ведения боевых действий на некоторых операционных направлениях Дальнего Востока только в зимние месяцы) поддержание оптимального теплового режима работы аккумуляторной батареи в условиях низких температур окружающего воздуха является одной из важнейших задач. Именно ресурсосберегающие условия работы аккумуляторных батарей во многом определяют устойчивое функционирование системы связи, а, следовательно, и успешное выполнение боевых задач.
