Устройство, действие и основные характеристики неуправляемых авиационных ракет

Несмотря на большое разнообразие, все НАР по устройству, принципу действия и перечню основных тактико-технических характеристик практиче­ски одинаковы. На рисунке 3.15 приведена схема устройства НАР типа С-24, которую можно рассматривать в качестве типовой. На рисунке указаны состав­ные элементы ракеты и основные линейные размеры, такие как длины ракеты Z, боевой части L_БЧ, двигателя L_ДВ, оперения стабилизатора L_ОП; размах ста­билизатора X, диаметр двигателя D (калибр), а также внутренний d_B и наруж­ный d_H диаметры семишашечного заряда твердого топлива.

Для удобства при описании НАР их представляют в виде двух составных частей – боевой части (БЧ) и ракетной части(РЧ).

Из рисунка 3.18 видно, что в состав БЧ входят сама боевая часть, взрыватель и дополнительный детонатор. У неко­торых НАР вместо взрывателя устанавливается встроенное взрывательное устройство (ВУ) с предохранительно-исполнительным механизмом (ПИМ) или без него.

Все остальные элементы НАР объединяют в ракетную часть, В ее состав входит сам РДТТ, стабилизатор, узлы подвески, пороховой воспламенитель двигателя с электровоспламенителями и устройствами их запуска и др.

Рис. 3.18. Устройство НАР типа С-24:

1 – взрыватель; 2 – дополнительный детонатор; 3 – заряд ВВ;

4 – корпус БЧ; 5 – воспламенитель; 6 – электровоспламенитель;

7 – заряд топлива; 8 – корпус РДТТ; 9 – стабилизатор; 10 – узлы подвески

После сборки на заводе в строевые части НАР поставляется в виде еди­ной герметичной конструкции окончательного (с ВУ) или неокончательного (без АВ) снаряжения. Для НАР неокончательного снаряжения в строевые части отдельно поставляются взрыватели. Герметизация НАР неокончатель­ного снаряжения обеспечивается установкой пробки в очко корпуса БЧ под взрыватель.

Со стороны РДТТ герметичность достигается путем установки на срезах сопел или внутри них выходных раструбов специальных заглушек, а также созданием особой конструкции переходных элементов электрических цепей запуска электровоспламенителей.

Герметизация НАР исключает возможность попадания влаги, пыли, мик­роэлементов и прочего во внутренние полости БЧ и двигателя, чем исключа­ется их вредное влияние на состояние и надежность действия различных уз­лов и механизмов, а также на топливо и пиротехнические элементы – элек­тровоспламенители, пиропатроны, заряды пороховых воспламенителей и др.

Воспламенители устанавливаются в головной части камеры РДТТ. Они представляют собой герметичную коробку с зарядом черного пороха, внутри которой устанавливается электровоспламенитель (электрозапал), к которому подведена электроцепь (рис. 3.19).

Коробка воспламенителя представляет собой герметичную конструкцию, изготавливаемую из металлической фольги или пластмассы. Заряд воспламенителя составляет черный, в основном, крупнозернистый дымный ружейный порох (КЗДРП), масса которого изменяется от 3-5 г у ракет малого калибра до 50-80 г и более у ракет крупного калибра.

Рис. 3.19. Воспламенитель:

1 – коробка; 2 – заряд пороха; 3 – электрозапал, 4 – электроцепь.

Применение в качестве заряда воспламенителя пороха типа КЗДРП обусловлено тем, что в продуктах его сгорания содержатся твердые раскаленные частицы, такие как КСО₃, K₂S и др., которые, поступая в камеру двигателя, ускоряют процесс зажжения топлива. Наряду с этим в начальный момент мощная струя этих частиц, воздействуя на торец шашек заряда, может вызывать эрозию топлива и даже разрушение шашек. Для исключения этого вредного явления обычно торцы шашек бронируют или устанавливают на них фиксирующие или центрирующие расположение заряда устройства. Кроме того, воспламенители с большими массами зарядов со стороны каме­ры двигателя дополнительно закрывают экранами в виде крышек с отвер­стиями. Проходя такой экран, поток газа воспламенителя турбулизуется, и его параметры выравниваются, что способствует равномерному воспламене­нию топлива по всей горящей поверхности.

Запуск электровоспламенителей осуществляется путем подачи импульса тока по электроцепям через контактные устройства. Контактные устройства могут находиться вблизи узлов подвески (НАР С-24) либо на защитном колпаке стабилизатора ракеты (НАР С-8, С-13, С-25). Во втором случае электроцепи проходят внутри канала заряда и имеют большую длину.

В момент подачи импульса тока от борта носителя электрозапалы воспламенителей срабатывают и поджигают заряд, газами которого разрушается коробка. Газы непосредственно или через отверстия в экране поступают во внутренние каналы камеры и, омывая поверхности заряда, воспламеняют топливо. Опытным путем установлено, что время срабатывания штатного электровоспламенителя составляет величину порядка 5-6 мсек, а полное время к моменту воспламенения топливного заряда НАР среднего калибра – 25-35 мсек.

Установка воспламенителей в головной части камеры за счет возникно­вения потока газов, омывающих поверхности топлива, ускоряет процесс за­жжения и повышает надежность воспламенения топлива и устойчивость его горения в последующем. При совместном горении пороха воспламенителя и топлива давление газов в камере резко растет. Под действием этого давления происходит сброс (выталкивание) заглушек или разрыв их мембран, что при­водит к истечению газа из камеры через каналы сопел и к образованию силы тяги. По мере роста давления в камере скорость истечения газа растет, сила тяги увеличивается и в какой-то момент времени преодолевает силу фиксатора стопорного механизма. С этого момента ракета начинает движение в направляющих пускового устройства.

Время движения ракеты в направляющих пусковых устройств называется временем старта t_ст. Это время составляет величину порядка нескольких мсек для полозковых и до нескольких десятков мсек у трубчатых направ­ляющих. Для последних в качестве характеристики используется еще одна величина – «дульная» скорость, или скорость старта v₀, которая определяется в момент прохождения плоскости торцевого сечения сопла двигателя дульного среза трубчатой направляющей. Векторное сложение скорости v₀ со скоростью носителя V₁ определяет начальную скорость пуска ракеты v₀₁.

После старта НАР осуществляет полет в воздухе сначала под действием силы тяги (активный участок траектории), а затем – без нее (пассивный участок траектории).

Важными данными НАР, как авиационных неуправляемых боеприпасов, являются баллистические характеристики. Они разделяются на две группы - внешнебаллистические характеристики ракеты в целом и внутрибаллистические характеристики ее РДТТ. Внешнебаллистические характеристики НАР имеют много общего с аналогичными характеристиками авиабомб и рассматривались ранее. Уточнение касается лишь того, что ракета имеет активный и пассивный участки траектории, то есть относится к категории боеприпасов со сложной баллистической схемой. Это должно учитываться при разработке баллистических алгоритмов прицельных систем. На активном участке траектории ракета имеет переменную массу и параметры траектории определяются с учетом характера изменения мас­сы, тяги РДТТ, времени его работы, а также миделя ракеты и зави­симости коэффициента силы лобового сопротивления от скорости полета. На пассивном участке полета траектория ракеты в принципе аналогична траектории авиабомбы.

Траекторию ракеты обычно представляют в системе координат V-t (скорость-время) или V-D (скорость-дальность) – рисунок 3.20.

Рис. 3.20. Участки траектории ракеты: 1 – активный; 2 – пассивный

На рисунке 3.17 можно выделить основные элементы траектории, такие как время t_a и дальность D_a в конце активного участка, эти же величины в конце траектории (t_c и D_c), а также соответствующие им скорости ракеты V_а и V_c.

Все задачи по определению параметров траектории НАР как на активном, так и на пассивном участках решаются методами внутренней баллистики РДТТ и внешней баллистики снарядов.

Кроме рассмотренных габаритно-массовых, временных, баллистических и энергетических характеристик НАР, весьма важными являются аналогичные характеристики их боевых частей и взрывателей (взрывательных устройств), среди которых следует в первую очередь выделить частные и обобщенные характеристики поражающего действия их БЧ.

Одним из наиболее информативных показателей боеприпасов ракетного вооружения является энергомассовый критерий m. Согласно определению:

где m_ПН – масса полезной нагрузки; m₀ – стартовая масса ракеты.

Очевидно, что при разработке новых ракет параметр нужно максимизировать. Так как при максимуме реализуются лучшие параметры ракеты, ее БЧ и РЧ, то это и послужило основанием рассматривать его в качестве критерия выбора лучшего из альтернативных вариантов новых образцов.

В последнее время ведутся работы по созданию высокоэнергетических порохов РДТТ НАР, что позволит увеличить значение .