Синтез комплексов
СИСТЕМНАЯ СОВОКУПНОСТЬ ПРИНЦИПОВ, СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ ПОВЫШЕНИЯ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
Лекция 5
Логика выделения направлений повышения баллистической эффективности
Анализ полученной функциональной зависимости максимальной дальности полета позволяет выделить три основные направления увеличения дальности полета
l =
Первое – аэробаллистическое - отвечает на вопрос: «Каким образом на траектории рационально распорядиться имеющимся запасом энергии, полученным за время старта, чтобы добиться максимальной дальности полета?» Оно характеризуется первыми двумя сомножителями. а следовательно, может реализоваться двояким образом: путем повышения аэродинамического качества ЛА (т.е. иметь чисто аэродинамическую направленность в части конструктивного совершенства) и за счет предпочтительного функционировании на траектории полета., т.е. типа реализуемой траектории.
Второе из них – энергобаллистическое, (два первых слогаемых в скобках) отвечает на вопрос: «Как должны быть выполнены и как должны функционировать ствольные и бортовые энергетические устройства, чтобы обеспечить максимальную дальность полета?»
Указанные направления повышения баллистической эффективности могут объединяться в некую комбинацию при реализации конкретного технического решения. Иными словами, возможно и комбинированное направления, что показано в приводимой схеме.
В рамках указанных направлений существует определенная иерархия реализующих их принципов, способов (методов), и устройств.
Принцип – основополагающая идея или основное правило действия.
Способ (метод) – образ действия, прием реализации, конкретное воплощение принципа. Он может представлять собой совокупность и порядок действий, конкретизирующих определенный принцип. Один и тот же принцип может реализовываться различными способами. (методами).
Устройство – технический объект (прибор, механизм, конструкция) со сложной внутренней структурой, созданной для выполнения определенного действия
Структурно указанные направления можно объединить в виде системной совокупности принципов, способов и устройств, их реализующих
Схема: Системная совокупность технических решений, направленных на повышение баллистической эффективности ЛА
Принцип трансформации, классификационные |
признаки |
Способы и устройства, в основе которых лежит принципполетной трансформацииЛА
По основному предназначению
Повышение
аэродинамического
качества
Повышение 
энергетической эффективности ДУ
Уменьшение
стартовых
габаритов
Комбинированное
повышении
технического уровня ЛА
По способу реализации трансформации
Отделение в полете 
узлов и агрегатов
Управляемое
Произвольное
Деформирование
элементов
конструкции
Относительное перемещение эле-
ментов
Продольноосевоеконструкции
Радиальное
Поворотное 
По виду используемой энергии
Использующие
аэродинамическое
воздействие
Использующие ГГ и пиротехнических 
устройства
С упругодеформируемыми элементами
(пружинами) Использующие
накопленнуюпри старте энергию
Комбинированные 
источники энергии
Принцип интерференции потоков бортовой генерации с набегающими потоками обтекания
Течений при взаимодействии струи подводимых газов с набегающим потоком: , 2 – зона смешения; 3,9 – криволинейные
скачки уплотнения; 4 – сопло; 5 – обтекаемое тело; 6 – застойная зона; 7 – поверхность раздела; 8 – струя
Физическая модель истечения газа из ДГГ:
1,2 – зона скачков уплотнения – в набегающем потоке; 3 ДГГ; 4 – поток продуктов сгорания из ДГГ;
5 – критическая точка в ближнем следе; I – зона набегающего потока (с косыми скачками уплотнения); II
– зона истечения продуктов сгорания; III – пограничные зоны перемешивания потоков
Эффект интерференции набегающего потока и газовой струи управляющего ракетного двигателя с образование дополнительной подъемной силы
Аэробаллистическое направление
Рациональное использование энергии на траектории
Использование
энергетически оптимальной формы траектории
Снижение трения путем повышения качества обтекаемой поверхности
Трансформируемая в полете геометрия планера
Оптимизация баллистического участка полета
Оптимизация участка планирования
Обработка обтекаемой поверхности
Покрытие обтекаемой поверхности
Носовая часть
Фюзеляж
Кормовая часть
Площадь
Число лопастей
Аэродинамические поверхности Форма
Месторасположения
Момент раскрытия
Трансформируемая
Отделяемая
Трансформируемая
Отделяемая бикалиберная ступень
Стреловидность
Удлинение
Сужение
Использование оптимальной формы траектории как резервов увеличения дальности полета ЛА ближней зоны
При полете по баллистической траектории скорость подхода ЛА к цели оказывается несколько больше, чем того требуют функциональные возможности бортовой системы управления.
Значит энергию можно расходовать более полно и эффективно.
В частности, возможно использование комбинированной траектории, сочетающей классическую баллистическую траекторию и участок планирования.
Такое решение обычно позволяет увеличить дальность полета не менее чем на 35…40% .
Трансформация ЛА в полете как способ повышения его совершенства
Трансформация в полете ЛА преимущественно реализуется как чисто конструктивная, хотя может быть и функциональная и комбинированная
Способы и устройства, в основе которых лежит принцип полетной трансформации ЛА
Классификационные признаки
По основному предназначению
Повышение
аэродинамического
качества
Повышение энергетической 
эффективности ДУ
Уменьшение стартовых габаритов
Комбинированное предназначение, проявляющееся в повышении технического уровня ЛА
По способу реализации трансформации
Отделение в полете узлов и 
агрегатов
Управляемое
Произвольное
Деформирование элементов конструкции
Относительное перемещение элементов
конструкции
Продольно-осевое
Радиальное
Поворотное
По видуиспользуемой для трансформации энергии
Использующие
аэродинамическое
воздействие
Использующие бортовые ГГ и пиротехнические устройства
С упруго-деформируемыми элементами (пружинами)
Использующие накопленнуюпри старте энергию ствольных газов
С комбинированными источниками энергии
Складывающееся оперение
Сламывающиеся стабилизаторы ЛА, запускаемого из контейнера квадратного сечения
|
|
Стабилизаторы, складывающиеся в |
|
Выдвижные стабилизаторы |
|||
|
заснарядное пространство |
||
|
|
||
|
|
|
Полетная трансформация крыльев
ЛА с раскрывающимися в |
|
Управляемая ракета |
|
полете крыльями |
|
|
|
|
|
LAM (макет) |
|
|
ЛА с передвигаемыми по корпусу крыльями |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
УАС с раскрывающимися |
|
|
|
ЛА с трансформируемым крылом |
|||
крыльями и стабилизаторами |
|
||
|
|
|
Типовая компоновка противотанковой управляемой ракеты (с выдвигающимися рулями и раскладывающимися консолями крыльев после выхода из пускового контейнера)
1 – лидер; 2 – контактный узел взрывателя; 3 – электромагнитный БРП; 4 – руль; 5 – кумулятивная БЧ; 6 – бобышка; 7 – жгут; 8 – маршевый двигатель; 9 – гирокоординатор; 10 – консоль стабилизатора; 11 – блок связи
Выдвижные носовые элементы
Выдвигающаяся носовая надстройка в виде набора цилиндров с закрепленными на них дисками.
ПТУР Dragon II+ , имеющей подпружиненную телескопическую иглу с лидирующим зарядом
Варианты ПТУР TOW
(JP 4070215)
Телескопическая игла в сложенном положении
Отделяемые носовые надстройки
УАС «Краснополь» с отделяемым |
Носовой обтекателя с |
|
носовым обтекателем |
||
двигателем отделения |
||
|
Отделяемый носовой
обтекатель из Ракета с составным носовым обтекателем материала,
запоминающего форму
Трансформация в полете кормовой части ЛА
Артиллерийский снаряд с выдвижным |
Ракета с изменяемой в полете |
кормовым отсеком |
геометрией кормовой части |
Трансформируемая кормовая часть ЛА
Снаряд с деформируемой в полете кормовой частью
Трансформируемый в полете кормовой обтекатель на базе деформирования гофрированной оболочки
Базовый и УАС с деформируемым кормовым обтекателем
Состояние в стволе
Состояния после вылета из ствола
Схема устройства трансформирования гофрированной оболочки в кормовой обтекатель с последовательными режимами нагружения: 1 – кормовая часть; 2 –
опорный диск; 3 – накопительная камера;4 – гофрированная мембрана; 5 – дроссельное устройство; 6 – ствольное пространство;7 – обратный клапан; 8 – внутренняя втулка; 9
– внешняя втулка
*
Патент РФ №2646841
Общий вид и основные геометрическиехарактеристики планера |
Принцип работы ТКО кольцевого типа и возможная геометрия мембраны |
УАС с ТКО кольцевого типа |
для ТКО кольцевого типа |
Профиль скорости УАС с задержкой работы РДТТ
Численный эксперимент по оценке снижения аэродинамического сопротивления УАС с кольцевым обтекателем
Сетка около тела с плоским срезом в кормовой части |
Результаты расчета поля течения для тела с |
Снижение сопротивления корпуса за счет |
|
плоским срезом в кормовой части |
|
|
использования кормы кольцевоготипа |
|
|
|
Сетка около тела с кормовой частью кольцевоготипа |
Результаты расчета поля течения для тела с |
Снижение сопротивления корпуса за счет |
|
кормовой частью кольцевоготипа |
использования кормы кольцевоготипа |
Оценка баллистической эффективности предлагаемого решения
Баллистические траектории полетов УАС с ТКО и без ТКО |
Баллистические траектории полетов УАС с ТКО и без ТКО |
(L/D=6.4) |
(L/D=10.3) |
Траектории полетов УАС с РДТТ (L/D=10.3) с планированием при оптимальном угле атаки и при наличии дополнительно ДГГ или ТКО
Телескопическое трансформирование корпуса УАС в полете с образованием РПД
Функционирование в стволе
Функционирование в полете при работающем РПД
Функциональная трансформация камеры ДУ ракеты при переходе от работы РДТТ к работе ИРПД
а) – бикалиберная ракета с РПД в ТПК; б) – старт ракеты из ТПК;
в) – разгон РДТТ; г) – переходный режим;
д) – разгон ракеты РПД; е) – отделение стартового двигателя.
Типовая компоновка снаряда РСЗО с отделяемой головной частью
Отделяемая кассетная БЧ
Выбрасываемые самоприцеливающиеся БЭ
Компоновки ракет с отделяемыми двигателями
тандемная компоновка |
Отделяемые ДУ |
|
пакетная компоновка