Комплекс самозащиты летательных аппаратов от зенитных управляемых ракет
Изобретение относится к средствам обороны, в частности к комплексам самозащиты летательных аппаратов (ЛА) от зенитно-управляемых ракет (ЗУР). Технический результат - уменьшение времени реакции комплекса, повышение его скорострельности, возможность уничтожения ЗУР в ближней зоне. Комплекс самозащиты содержит блок многозарядных огневых модулей, установленных на раздельных вращающихся платформах на борту летательного аппарата со стороны вероятных атак ЗУР. Каждый огневой модуль выполнен в виде одноствольного автоматического и/или многоствольного гранатомета с возможностью стрельбы надкалиберными и подкалиберными гранатами. Оптико-электронные средства обнаружения атакующих ЗУР установлены непосредственно на гранатометах и соединены через бортовой вычислитель с рабочим местом летчика и пиропатронами гранат, установленных в стволах гранатометов. Каждая граната выполнена с возможностью определения относительных угловых координат ЗУР при вращении гранаты, а также с возможностью компенсации ошибок стрельбы путем управляемого выброса пучка поражающих элементов. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к средствам обороны, в частности к комплексам самозащиты летательных аппаратов (ЛА) от зенитных управляемых ракет (ЗУР).
Известен комплекс самозащиты ЛА от ЗУР (ЕР 1644686, US 2005001755, кл. F41H 11/02, 2005), содержащий средства обнаружения атаки ЗУР и средства метания пассивно-активных помех «приманок» каналу наведения ЗУР в инфракрасном и радиодиапазонах электромагнитных волн.
Недостатком известного комплекса является недостаточная надежность самозащиты, обусловленная возможностью выделения излучения двигателя на фоне отвлекающих ИК-помех и возможностью перестройки по частоте приемников головки самонаведения ЗУР.
Известен комплекс самозащиты ЛА от ЗУР (ЕР 1644686, US 2006169832, кл. F41H 11/02, 2006), содержащий средства обнаружения атаки ЗУР и сети заграждения парашютного типа, выстреливаемые навстречу ЗУР и снабженные минами, подвешенными на стропах парашюта с направлением полета навстречу ЗУР.
Недостатком известного комплекса является недостаточная надежность самозащиты, обусловленная выбросом осколков мин в сторону, противоположную направлению выстрела, приводящим к снижению кинетической энергии осколков.
Известен комплекс самозащиты летательных аппаратов от ЗУР (US 5219133, кл. B64D 7/08; 1993), содержащий многозарядные огневые модули, установленные на вращающихся платформах на борту летательного аппарата со стороны вероятных атак ЗУР, соединенные через бортовой вычислитель с радио- и оптико-электронными средствами обнаружения атакующих ЗУР и с рабочим местом летчика, снабженным устройством отображения информации о воздушной обстановке и органами управления огневыми модулями. При этом каждый многозарядный огневой модуль выполнен в виде блока пусковых труб - направляющих для ракет «воздух-воздух», расположенных параллельно в одной плоскости. Каждая ракета оснащена управляемым реактивным маршевым двигателем, активной и/или полуактивной головками самонаведения (ГСН); осколочной боевой частью (БЧ) и дистанционным взрывателем, соединенными между собой через бортовой вычислитель. Дистанционный взрыватель выполнен в виде последовательно соединенных дальномера и порогового устройства, второй вход которого соединен с выходом бортового вычислителя, а выход с пиропатроном БЧ. ГСН содержит инфракрасный приемник теплового излучения ЗУР или радиоприемник отраженных от ЗУР зондирующих сигналов бортового радиолокатора летательного аппарата. Приемники ГСН снабжены соответственно оптикой и антенной с конусообразными диаграммами направленности. Бортовой вычислитель снабжен программой, реализующий равносигнальный метод наведения.
Недостатком известного комплекса является недостаточная надежность самообороны летательного аппарата, обусловленная наличием у ракет «воздух-воздух» так называемой «ближней мертвой зоны поражения ЗУР», обусловленной необходимостью разгона ракеты до скоростей, требуемых для обеспечения ее управляемости аэродинамическими и/или газодинамическими рулями управления от головки самонаведения (ГСН). Другим недостатком комплекса является наличие допустимых перегрузок управления ракетой, что не позволяет ей мгновенно разворачиваться для компенсации промаха, что также дополнительно снижает надежность самозащиты летательного аппарата.
Задачей изобретения является повышение надежности самозащиты летательного аппарата (ЛА) от атакующих ЗУР.
Технический результат - уменьшение времени реакции комплекса, повышение его скорострельности, возможность уничтожения ЗУР в ближней зоне, использование для самозащиты ЛА более дешевых и легких неуправляемых снарядов - гранат с пучковым метательным зарядом, а также компенсация ошибок стрельбы за счет управляемого выброса поражающих элементов.
Решение поставленной задачи и заявленный технический результат достигаются за счет того, что комплекс самозащиты летательных аппаратов от зенитных управляемых ракет (ЗУР), содержащий блок многозарядных огневых модулей, установленных на вращающихся платформах на борту летательного аппарата со стороны вероятных атак ЗУР, соединенных через бортовой вычислитель с радио- и оптико-электронными средствами обнаружения атакующих ЗУР и с рабочим местом летчика, снабженным устройством отображения информации о воздушной обстановке и органами управления огневыми модулями, согласно изобретению каждый огневой модуль выполнен в виде одноствольного автоматического и/или многоствольного гранатомета с веерным расположением стволов, каждый ствол которых выполнен с возможностью установки в нем неуправляемых снарядов - гранат с вышибным пиропатроном, радио- и оптико-электронные средства обнаружения атакующих ЗУР установлены непосредственно на гранатомете и соединены через бортовой вычислитель с вышибными пиропатронами гранат, а каждая граната выполнена с возможностью вращения в полете вокруг своей оси и с возможностью определения относительных угловых координат ЗУР за счет вращения гранаты, а также с возможностью компенсации ошибок стрельбы путем управляемого выброса пучка поражающих элементов и содержит последовательно соединенные обнаружитель, решающее устройство и метательный пучковый заряд, причем обнаружитель выполнен с веерной диаграммой направленности, ориентированной вдоль оси гранаты с одной из ее боковых сторон. При этом решающее устройство содержит цифровой коррелятор, выход которого соединен через блок подрыва с выходом решающего устройства, коррелятор одним входом соединен с входом решающего устройства непосредственно, а другим - с входом решающего устройства через управляемую линию задержки, управляющий вход которой соединен с выходом датчика вращения гранаты. Блок подрыва содержит емкостный накопитель электрической энергии, соединенный через тиристорный ключ с выходом блока подрыва, вход которого соединен с управляющим входом ключа. Неуправляемые снаряды-гранаты выполнены в форме надкалиберных и/или подкалиберных гранат. Для обеспечения возможности вращения вокруг своей оси гранаты снабжены ведущими поясками, а гранатометы - спиральной нарезкой стволов. При другом варианте исполнения для обеспечения возможности вращения гранаты снабжены выдвижными крыльями, ориентированными под углом к оси гранаты, а гранатометы - выполнены гладкоствольными. Метательный пучковый заряд гранат выполнен по технологии «Стилет».
Выполнение каждого огневого модуля в виде многозарядного гранатомета, установка радио- и оптико-электронных средств непосредственно на гранатомете, а также выполнение каждой гранаты с возможностью вращения в полете вокруг своей оси и с возможностью определения относительных угловых координат ЗУР за счет вращения гранаты, а также с возможностью компенсации ошибок стрельбы путем управления углом выброса пучка поражающих элементов позволяют обеспечить скоростную стрельбу по ЗУР неуправляемыми снарядами-гранатами и поражать ЗУР в непосредственной близости от обороняемого летательного аппарата за счет высокой начальной скорости гранат и их пучковых зарядов и тем самым увеличить надежность самозащиты летательного апарата за счет увеличения кинетической энергии поражающих элементов. Исключение «мертвой зоны», характерной для известного комплекса самозащиты, позволяет расширить зону перехвата ЗУР в сторону ее ближней границы. Использование эффекта прецессии (движения оси вращения гранаты, при котором ось гранаты описывает коническую поверхность) позволяет выбрать момент выброса пучка поражающих элементов, при котором обеспечивается компенсации ошибок стрельбы без дополнительного разворота оси инерционной гранаты или ее пучкового боеприпаса. Это позволяет заменить инерционное управления всей массой гранаты безинерционным управлением момента выброса поражащего пучка осколков вращающейся гранаты и, как следствие, повысить вероятность перехвата атакующей ЗУР. Использование неуправляемых снарядов - гранат предложенной конструкции вместо управляемых ракет «воздух-воздух» позволяет не только решить проблему инерции и перегрузок, но и на несколько порядков снизить стоимость отдельного выстрела гранатомета по сравнению с выстрелом ракетой «воздух-воздух» при одинаковой вероятности перехвата ЗУР. Кроме того, предложенное конструкторское решение позволяет решить проблему самозащиты низколетящих ЛА, связанную с малой дальностью обнаружения ЗУР, обусловленной естественной кривизной Земли и сравнимой с длиной «мертвой зоны» ракет «воздух-воздух». Веерное расположением стволов многоствольного гранатомета (в секторе до 360°) дополнительно позволяет уменьшить время реакции предложенного комплекса и, тем самым, - дополнительно повысить надежносиь защиты летательного аппарата от массовых атак ЗУР. Выполнение метательного пучкового заряда гранат по технологии «Стилет» дополнительно позволяют повысить энергетические возможности последнего и, тем самым, дополнительно повысить надежность защиты ЛА на безопасном от него расстоянии.
На фиг.1 представлена функциональная схема комплекса самозащиты летательных аппаратов, фиг.2 и 3 поясняют конструкцию огневого модуля в виде одноствольного автоматического и многоствольного гранатомета соответственно, на фиг.4 - пример размещения огневых модулей на летательном аппарате.
Комплекс самозащиты летательных аппаратов от зенитных управляемых ракет (ЗУР) содержит блок 1 многозарядных огневых модулей 2, установленных на вращающихся платформах 3 на борту летательного аппарата 4 со стороны вероятных атак ЗУР, соединенных через бортовой вычислитель 5 с радио- 6 и оптико-электронными 7 (лидар, видикон и/или тепловизор) средствами обнаружения атакующих ЗУР и с рабочим местом 8 летчика, снабженным устройством 9 отображения информации о воздушной обстановке и органами 10 управления огневыми модулями 2. Каждый огневой модуль 2 выполнен в виде одноствольного автоматического (фиг.2) и/или многоствольного (фиг.3) гранатомета 11 с веерным расположением стволов 12 в секторе до 360°. Стволы 12 гранатометов 11 (фиг.2) выполнены с возможностью установки в них неуправляемых снарядов - надкалиберных 13 или подкалиберных 14 гранат с вышибным пиропатроном 15. На гранатометах 11 параллельно их стволам 12 установлены собственные радио- 6 и/или оптико-электронные средства 7 обнаружения атакующих ЗУР, соединеные через бортовой вычислитель 5 с вышибными пиропатронами 15 гранат 13-14. Каждая граната 13-14 выполнена с возможностью вращения в полете вокруг своей оси и с возможностью определения относительных угловых координат атакующих ЗУР за счет указанного вращения, а также с возможностью компенсации ошибок стрельбы за счет управления моментом углового метания пучка поражающих элементов. Для обеспечения возможности вращения вокруг своей оси гранаты 13-14 снабжены ведущими поясками, а гранатометы 11 - спиральной нарезкой стволов 12. При другом варианте исполнения для обеспечения возможности вращения гранаты 13-14 снабжены выдвижными крыльями 16, ориентированными под углом к оси гранаты 13-14, а гранатометы 11 выполнены гладкоствольными. Для реализации возможности компенсации ошибок стрельбы путем управляемого выброса пучка поражающих элементов каждая граната 13-14 содержит последовательно соединенные обнаружитель 17 с антенной 18, решающее устройство 19 и метательный пучковый заряд 20. Обнаружитель 17 выполнен в милиметровом, оптическом и/или инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, а его антенна 18 с веерной диаграммой направленности, ориентированной вдоль оси гранаты 13-14 с одной из ее боковых сторон. При этом решающее устройство 19 содержит цифровой коррелятор 21, датчик 22 вращения гранаты 13-14, блок 23 подрыва и управляемую линию 24 задержки. Временная задержка линии 24 зависит от средней угловой скорости вращения гранаты и среднего угла прецессии, от массы и аэродинамических характеристик гранаты 13÷14 и подбирается опытным путем. Один вход коррелятора 21 соединен с входом решающего устройства 19 непосредственно, а другой - с входом решающего устройства 19 через управляемую линию 24 задержки, управляющий вход которой соединен с выходом датчика 22 вращения гранат 13-14. Выход коррелятора 21 соединен с входом блока 23 подрыва. Блок 23 подрыва содержит емкостный накопитель 24 электрической энергии, соединенный с выходом блока 23 через тиристорный ключ 25, управляющий вход которого соединен с входом блока 23. Выход блока 23 подрыва соединен с электродетонатором метательного пучкового заряда 20. Метательный пучковый заряд 20 гранат 13-14 выполнен по технологии «Стилет» (RU 45818, кл. F42B 12/32, 2005) в форме расходящегося пучка труб (направляющих) с общим или раздельными кумулятивными зарядами с электродетонаторами в виде спирали из нихромовой проволоки. В трубах установлены метаемые элементы, выполненые в виде стрел, стержней, гиперскоростных кумулятивных ядер, компактных осколков из стали, композиционных материалов, сплавов на основе вольфрама или урана. Геометрические характеристики пучка метаемых элементов и их плотность выбираются из условия перекрытия ошибок стрельбы и корреляционных ошибок их метания.
Комплекс самозащиты ЛА от зенитно-управляемых ракет работает следующим образом.
Перед входом ЛА 4 в зону вероятных атак ЗУР летчик включает комплекс самозащиты. При этом радио- 6 и оптико-электронные 7 средства обнаружения, установленные на огневых модулях 2, проводят обзор воздушого пространства с возможных направлений атак ЗУР. При этом данные о воздушной обстановке через бортовой вычислитель 5 передаются на рабочее место 8 летчика и отображаются на экране устройства 9 отображения информации. Летчик анализирует траекторную информацию о воздушной обстановке и при обнаружении атакующих ЗУР с помощью органа 10 управления, например джойстика, выбирает часть или все огневые модули 2 и переводит их в автономный режим автоматического управления. При обнаружении сигналов от ЗУР радио- 6 и/или оптико-электронными 7 средствами обнаружения огневых модулей 2 бортовой вычислитель 5 обрабатывает сигнальную информацию, определяет траекторию движения ЗУР и распределяет целеуказание между выбранными гранатометами из условия минимального времени на переброс линии стрельбы (стволов 12) в направлении упрежденной точки встречи гранаты 13 или 14 с ЗУР. При входе ЗУР в зону поражения комплекса самозащиты вычислитель 5 вырабатывает команду на производство одного или нескольких выстрелов из одного или нескольких стволов 12 гранатометов 11 в упрежденную точку встречи. Выработанная команда в виде импульсно-кодового сигнала поступает на соответствующий гранатомет 11 для инициализации вышибного пиропатрона 15 в соответствующем стволе 12. Пиропатрон 15 срабатывает и выстреливает своим пороховым зарядом соответствующую гранату 13 или 14 со скоростью сотни метров в секунду в направлении упрежденной точки встречи гранаты с ЗУР. При прохождении через нарезной ствол 12 гранатомета 11 и за счет взаимодействия нарезов ствола 12 и ведущего пояска корпуса гранаты, например подкалиберной гранаты 14, последняя начинает вращаться вокруг своей оси. При другом варианте исполнения, например надкалиберной гранаты 14, последняя приобретает вращательное движение за счет взаимодействия встречного воздуха с косопоставленными аэродинамическими крыльями 16 гранат 14. За счет вращения гранат 13-14, жесткой привязки диаграммы направленности обнаружителя 17 относительно оси указанных гранат и прецессии последних начинается обзор пространства с угловой скоростью вращения снаряда. Отклонение при этом диаграммы направленности от оси гранаты и естественная прецессия последней позволяет создать равносигнальную зону в угловом секторе не менее 30° относительно оси гранаты. При входе цели в поле зрения обнаружителя 17, например его ИК-приемников, принятые тепловые сигнала от ЗУР поступают в цифровой форме на первый вход коррелятора 21 и через управляемую линию 24 задержки на второй его вход. При совпадении спектров принятых сигналов в корреляторе 21 при очередном повороте гранаты 13 (14) коррелятор вырабатывает сигнал совпадения (корреляционный сигнал), характеризующий временное положение, при котором ось метательного пучкового заряда совпадает с направлением упрежденной точки встречи с ЗУР. Корреляционный сигнал, временное положение которого зависит от показаний датчика 22 угловой скорости вращения гранаты, подается на управляющий вход тиристорного ключа 25 блока подрыва 23. При этом ключ 25 открывается. Через открытый ключ 25 накопитель 24 разряжается на электродетонатор метательного пучкового заряда 20. Кумулятивный заряд метательного пучкового заряда 20 взрывается и метает со скоростью единицы км/сек в направлении ожидаемой точки встречи поражающие элементы в виде стрел, стержней, гиперскоростных кумулятивных ядер, компактных осколков из стали, композиционных материалов, сплавов на основе вольфрама или урана в зависимости от комплектации метательного пучкового заряда 20 гранаты 13÷14.
Изобретение разработано на уровне технического предложения и математического моделирования. Результаты моделирования показали решение поставленной задачи и достижение заявленного технического результата.
1. Комплекс самозащиты летательных аппаратов от зенитных управляемых ракет (ЗУР), содержащий блок многозарядных огневых модулей, установленных на вращающихся платформах на борту летательного аппарата со стороны вероятных атак ЗУР, соединенных через бортовой вычислитель с радио и оптико-электронными средствами обнаружения атакующих ЗУР и с рабочим местом летчика, снабженным устройством отображения информации о воздушной обстановке и органами управления огневыми модулями, отличающийся тем, что каждый огневой модуль выполнен в виде одноствольного автоматического и/или многоствольного гранатомета с веерным расположением стволов, каждый ствол которых выполнен с возможностью установки в нем неуправляемых снарядов - гранат с вышибным пиропатроном, радио и оптико-электронные средства обнаружения атакующих ЗУР установлены непосредственно на гранатомете и соединены через бортовой вычислитель с вышибными пиропатронами гранат, а каждая граната выполнена с возможностью вращения в полете вокруг своей оси и определения относительных угловых координат ЗУР при вращении гранаты, а также с возможностью компенсации ошибок стрельбы путем управляемого выброса пучка поражающих элементов и содержит последовательно соединенные обнаружитель, решающее устройство и метательный пучковый заряд, причем обнаружитель выполнен с веерной диаграммой направленности, ориентированной вдоль оси гранаты с одной из ее боковых сторон.
2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что обнаружитель гранаты содержит блок радио, оптикоэлектронных и/или инфракрасных приемников с цифровым выходом и соответствующими радио или оптическими антеннами.
3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он снабжен датчиком вращения гранаты, а решающее устройство содержит цифровой коррелятор, выход которого соединен через блок подрыва с выходом решающего устройства, коррелятор одним входом соединен с входом решающего устройства непосредственно, а другим - с входом решающего устройства через управляемую линию задержки, управляющий вход которой соединен с выходом датчика вращения гранаты.
4. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что блок подрыва содержит емкостной накопитель электрической энергии, соединенный через тиристорный ключ с выходом блока подрыва, вход которого соединен с управляющим входом ключа.
5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что неуправляемые снаряды - гранаты выполнены в форме надкалиберных и/или подкалиберных гранат.
6. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что гранаты для вращения вокруг своей оси снабжены ведущим пояском, а стволы гранатометов выполнены нарезными.
7. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что гранаты для вращения вокруг своей оси снабжены выдвижными крыльями, ориентированными под углом к оси гранаты, а гранатометы выполнены гладкоствольными.
8. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что использован метательный пучковый заряд гранаты, выполненный по технологии «Стилет».
