Сверхзвуковой реактивный снаряд
Изобретение относится к боевой технике и предназначено для ведения боя и борьбы с террористами. Технический результат - повышение скорости полета снаряда, дальности и точности стрельбы и расширение функциональных возможностей снаряда. Снаряд содержит корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, приборы системы управления, емкость с топливом, реактивный двигатель, работающий на твердом топливе. В корпусе установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающие на жидком топливе, содержащие сверхзвуковой воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину. Топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводами насосов, с камерами сгорания. В корпусе установлены также приборы системы управления, контроллер двигателей и контроллер твердотопливного двигателя, соединенные с бортовым компьютером. К бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, также подключенный к антенне. К бортовому компьютеру может быть подключен контроллер взрывателя, подключенный, в свою очередь, к взрывному устройству. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам ведения боя, охраны и обороны границы, борьбы с террористами. Разработана конструкция оружия для установки на мобильной установке с целью дистанционного управления стрельбой при штурме бетонированных или бронированных сооружений.
Известен неуправляемый реактивный снаряд по патенту РФ №2258890, который содержит осесимметричный корпус, взрывное устройство, запас твердого топлива, реактивное сопло и стабилизаторы.
Недостаток - низкая дальность полета снаряда.
Известен сверхзвуковой реактивный снаряд по патенту РФ №2294523, который содержит корпус осесимметричной формы, стабилизаторы и твердотопливный реактивный двигатель.
Недостатки этого снаряда: отсутствие системы управления, низкая точность попадания в цель, небольшая дальность полета.
Кроме указанных недостатков применение сверхзвуковых снарядов, несмотря на ряд положительных свойств: быстрое достижение цели и возможность поражения быстролетящих целей сверхзвуковые снаряды имеют недостатки: низкую дальность полета и отсутствие управления и сложности в управлении, связанные в основном с ограниченным временем на принятие решения и коррекцию траектории.
Задача создания изобретения - повышение скорости полета снаряда, точности и дальности стрельбы, уменьшение веса и габаритов снаряда при определенной мощности взрывного устройства и дальности полета снаряда.
Решение указанной задачи достигнуто в сверхзвуковом реактивном снаряде, содержащем корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, топливный бак, приборы системы управления, твердотопливный реактивный двигатель, при этом в корпусе дополнительно установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающие на жидком топливе, содержащие сверхзвуковой воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводом насоса и с камерой сгорания, в корпусе установлены приборы системы управления, содержащие бортовой компьютер, соединенный с контроллером двигателя, который, в свою очередь, соединен с бортовым компьютером.
К бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, также подключенный к антенне. К бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный, в свою очередь, к взрывному устройству.
Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1...7, где:
на фиг.1 приведена принципиальная схема простейшего варианта снаряда,
на фиг.2 приведен вид снаряда снизу,
на фиг.3-5 приведены схемы системы управления,
на фиг.6 приведена схема управления по углу тангажа,
на фиг.7 приведена схема управления по углу рыскания.
Снаряд (фиг.1) содержит осесимметричный корпус 1. Внутри корпуса 1 установлены взрывное устройство 2 и топливный бак 3. Предпочтительно топливный бак 3 выполнить торроидальной формы для динамической балансировки снаряда в процессе вращения при полете и по мере расходования топлива.
Также внутри корпуса 1 установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя 4, работающие на жидком топливе. Снаряд имеет систему управления, установленную внутри корпуса 1.
Все сверхзвуковые газотурбинные двигатели 4 состоят из сверхзвукового воздухозаборника 5 с центральным обтекателем конической формы 6, компрессора 7, состоящего, в свою очередь, из статора компрессора 8 и ротора компрессора 9, камеры сгорания 10 с форсунками 11. К камерам сгорания 10 подключены топливопроводы 12 с топливным насосом 13, имеющим привод насоса 14. За камерой сгорания 10 установлена турбина 15, содержащая сопловой аппарат 16 и рабочее колесо турбины 17. На выходе турбины 15 установлено сверхзвуковое реактивное сопло 18 с коническим обтекателем 19 с приводом 20.
Система управления содержит контроллер сопел 21, соединенный с бортовым компьютером 22. К бортовому компьютеру 22 также подсоединены контроллер двигателей 23, акселерометр 24, магнетометр 25 (трехкомпонентный) или три однокомпонентных. Контроллеры сопел 21 соединены с приводами 20, которые механически соединены с конусными обтекателями 19, контроллеры двигателей 23 соединены с приводами насосов 14, каждый из которых, в свою очередь, соединен с приводом насоса 14.
Система управления содержит магнетометр 24 и акселерометр 25 для измерения углов ориентации снаряда в полете, которые соединены с бортовым компьютером 22.
В центральной части снаряда установлен твердотопливный реактивный двигатель 26, к которому подключен контроллер твердотопливного двигателя 27.
К бортовому компьютеру 22 может быть подсоединено приемно-передающее устройство 28 (фиг.2), к которому подсоединена антенна 29. Антенна 29 имеет кольцевую форму, а участок корпуса 1 в районе расположения антенны 29 выполнен радиопрозрачным.
Внутри корпуса 1 (фиг.3) может быть установлено приемное устройство системы глобального позиционирования 30 (фиг.4), который также подключен к бортовому компьютеру 22 и к антенне 29. Все соединения выполнены проводными связями 31. В глобальную систему позиционирования (Глонас или GPS) входят спутники 33, связанные с антенной 29 по радиоканалам 32.
Возможно применение схемы (фиг.4) подрыва с контроллером взрывателя 34, подключенным к бортовому компьютеру 22 и к взрывному устройству 2.
Снаряд может быть оборудован стабилизаторами 35, закрепленными на внешней стороне корпуса 1 в его нижней части (фиг.1).
На фиг.5 приведена схема управления по углу тангажа α, а на фиг.6 - по углу управления рысканию β. Управление по углам крена (вращение) ϒ на фиг.1-6 не приведено. Траектория полета показана линией 36 (фиг.7).
При применении снаряда в оперативную память бортового компьютера 22 вводят исходные данные полета. Снаряд 1 стартует с пусковой установки, для этого запускают сверхзвуковые газотурбинные двигатели 4, при этом бортовой компьютер 22 подает команду на привод насоса 14 и на топливный насос 13. Топливо подается из топливного бака 3 в камеру сгорания 10, где воспламеняется при помощи электрозапальника (на фиг.1-6 не показан). Продукты сгорания приводят в действие рабочее колесо турбины 17, которое раскручивает через вал 11 ротор компрессора 9.
Применение жидкого топлива, а также кислорода атмосферного воздуха позволяет получить преимущество в дальности полета по сравнению с твердотопливными реактивными снарядами, т.к. теплотворная способность жидкого топлива больше, чем у твердого в 3...4 раза, а окислитель в форме кислорода воздуха берется из атмосферы.
При полете приемник системы глобального позиционирования 30 (системы ГЛОНАС или GPS) принимает на антенну 29 сигнал с трех спутников 33 системы по радиоканалам 32 и определяет собственные координаты. Используя заложенную программу посредством воздействия бортового компьютера 22, приводы насосов 14 и далее топливные насосы 13, можно уменьшить или увеличить тягу каждого газотурбинного двигателя 5 и тем самым изменить траекторию полета снаряда от точки старта «А» до цели «Б» по дальности и всем углам: тангажу, рысканию и крену.
После выхода в стратосферу, когда воздуха недостаточно, контроллер твердотопливного двигателя 27 включает реактивный двигатель, работающий на твердом топливе 26, и полет, и набор высоты продолжаются.
По команде с бортового компьютера 22, переданной на контроллер подрыва 34 (фиг.1), взрывное устройство 2 может быть взорвано, например, в полете.
Управление снарядом по углам тангажа, рыскания и крена осуществляется согласно фиг.5 и 6 посредством рассогласования тяги сверхзвуковых реактивных двигателей. Исходные данные об угловой ориентации снаряда постоянно контролируют акселерометр 24 и магнетометр 25. Магнетометр 25 определяет азимут движения снаряда, а акселерометр 24 - его отклонение от направления вектора тяжести. Размещение этих датчиков в невращающемся корпусе 1 исключает влияние центробежных сил на показания датчиков.
Применение изобретения позволило:
- повысить дальность полета снаряда в 5...6 раз по сравнению со снарядами того же калибра,
- повысить скорость снаряда до сверхзвуковой за счет применения четырех сверхзвуковых газотурбинных двигателя и одного твердотопливного,
- повысить точность стрельбы,
- повысить мощность и КПД газотурбинного двигателя при меньших габаритах,
- обеспечить хорошую стабилизацию снаряда в полете из-за его вращения с огромной угловой скоростью,
- уменьшить нагрузки на приборы и датчики системы управления снаряда, стабилизировать положение снаряда в полете,
- улучшить и упростить управляемость снарядом в полете за счет регулирования и рассогласования тяги газотурбинных двигателей, работающих на жидком топливе.
1. Сверхзвуковой реактивный снаряд, содержащий корпус осесимметричной формы, внутри которого установлено взрывное устройство, топливный бак, система управления, механизмы управления курсом движения снаряда по углам тангажа, рыскания и крена с приводами, твердотопливный реактивный двигатель, отличающийся тем, что в корпусе дополнительно установлены четыре сверхзвуковых газотурбинных двигателя, работающих на жидком топливе, содержащих воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания и турбину, топливный бак соединен топливопроводом, в котором установлен топливный насос с приводом насоса, с камерой сгорания, а система управления содержит контроллер двигателей и контроллер твердотопливного двигателя, соединенные с бортовым компьютером.
2. Сверхзвуковой реактивный снаряд по п.1, отличающийся тем, что привод насоса соединен с контроллером двигателей, который соединен с бортовым компьютером.
3. Сверхзвуковой реактивный снаряд по п.2, отличающийся тем, что к бортовому компьютеру подключено приемно-передающее устройство с антенной и приемник системы глобального позиционирования, подключенный к антенне.
4. Сверхзвуковой реактивный снаряд по п.2 или 3, отличающийся тем, что к бортовому компьютеру подключен контроллер взрывателя, подключенный к взрывному устройству.
