RU2233419C2 - Jet projectile - Google Patents

Abstract

FIELD: rocketry, in particular, jet projectiles of salvo-fire systems.

SUBSTANCE: the jet projectile has a hose, powder charge of solid propellant, thin-walled body of the rocket unit, nozzle and an aerodynamic tailplane. The aerodynamic tailplane and the nozzle are made as a monoblock unit connected to the body of the rocket unit. The mass of the monoblock unit equals 0.7 to 0.9 of the mass of the body of the rocket unit. The nose mass makes up 1.1 to 1.5 of the total mass of the body of the rocket unit and monoblock unit. The nose length makes up at least 0.4 of the length of the body of the rocket unit.

EFFECT: enhanced projectile range.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к реактивным снарядам систем залпового огня.The invention relates to the field of rocketry, and in particular to rockets of multiple launch rocket systems.

Объект изобретения представляет собой реактивный снаряд системы залпового огня с повышенной дальностью стрельбы, предназначенный для вооружения ракетно-артиллерийских частей сухопутных войск, и может найти применение в области ракетной техники.The object of the invention is a multiple launch rocket system with an increased firing range, designed for arming missile and artillery units of the ground forces, and may find application in the field of rocketry.

Для успешной борьбы со многими площадными и крупноразмерными наземными целями широко применяются реактивные системы залпового огня. В состав их входят реактивные снаряды, состоящие из ракетной и боевой частей. Так известны реактивные снаряды М8 и М13, обеспечивающие поражение площадных и крупноразмерных целей, содержащие головную часть, ракетную часть с пороховым зарядом и хвостовой стабилизатор (см., например, Куров В.Д., Должанский Ю.М. Основы проектирования пороховых ракетных снарядов. - М.: Оборонгиз, 1961, с.11), принятые за аналоги. Достоинством этих снарядов является возможность нанесения внезапного массированного удара по целям при простоте конструкции, обслуживания и боевого применения. В то же время вследствие использования в этих снарядах низкоимпульсных баллиститных зарядов топлива и толстостенного корпуса ракетной части дальность их стрельбы не превосходит 10 км, что значительно снижает круг решаемых ими задач.To successfully deal with many areal and large-sized ground targets, multiple launch rocket systems are widely used. They include missiles consisting of missile and warheads. So known missiles M8 and M13, providing for the destruction of area and large-sized targets, containing a warhead, a missile part with a powder charge and a tail stabilizer (see, for example, Kurov V.D., Dolzhansky Yu.M. Basics of the design of powder rocket shells. - M .: Oborongiz, 1961, p.11), taken for analogues. The advantage of these shells is the possibility of delivering a massive surprise attack on targets with the simplicity of design, maintenance and combat use. At the same time, due to the use of low-pulse ballistic fuel charges and thick-walled missile shells in these shells, their firing range does not exceed 10 km, which significantly reduces the range of tasks they solve.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией реактивного снаряда является наличие в составе снарядов-аналогов головной части, корпуса ракетной части с пороховым зарядом твердого топлива, сопла и хвостового стабилизатора.Common signs with the design of the missile proposed by the authors is the presence in the composition of the shells-analogues of the head part, the body of the missile part with a powder charge of solid fuel, a nozzle and a tail stabilizer.

В настоящее время для решения многих боевых задач с успехом применяются реактивные снаряды систем залпового огня. В реактивных системах залпового огня с целью размещения на боевой машине максимального количества боеприпасов используют реактивные снаряды с корпусом ракетной части удлинением 10...13 калибров (при этом сам снаряд имеет удлинение 20...25 калибров). В этом случае кроме увеличения боекомплекта, размещаемого на одном транспортном средстве, существенно повышается и дальность стрельбы.Currently, for the solution of many combat missions successfully used rockets of multiple launch rocket systems. In multiple launch rocket systems, for the purpose of placing the maximum number of ammunition on a combat vehicle, rockets are used with a missile shell body with an elongation of 10 ... 13 calibers (while the projectile itself has an elongation of 20 ... 25 calibers). In this case, in addition to increasing the ammunition deployed on one vehicle, the firing range also increases significantly.

Повышение дальности стрельбы является одной из основных задач, стоящих перед разработчиками реактивного вооружения. Эта задача может быть решена как повышением энергетических характеристик двигательной установки за счет использования высоко импульсных зарядов смесевого топлива, так и снижением массы конструктивных элементов ракетной части (в первую очередь массы ее корпуса).Increasing the firing range is one of the main tasks facing the developers of jet weapons. This problem can be solved both by increasing the energy characteristics of the propulsion system through the use of high-impulse charges of mixed fuel, and by reducing the mass of structural elements of the missile part (primarily the mass of its body).

Поэтому наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к изобретению является реактивный снаряд системы залпового огня М-21 ОФ (смотри Боевая машина БМ-21. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. -М: Военное издательство МО СССР, 1977, с.74-75), принятый авторами за прототип. Он содержит головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор.Therefore, the closest in technical essence and the achieved technical effect to the invention is the M-21 OF multiple launch rocket shell (see BM-21 Combat Vehicle. Technical description and instruction manual. -M: Military Publishing House of the USSR Ministry of Defense, 1977, p. 74 -75), adopted by the authors for the prototype. It contains a warhead, a powder charge of solid fuel, a thin-walled body of the rocket, a nozzle and a tail aerodynamic stabilizer.

Реактивный снаряд, принятый за прототип, функционирует следующим образом. При воспламенении порохового заряда твердого топлива в корпусе ракетной части создается повышенное давление и за счет истечения продуктов сгорания через сопло создается реактивная сила, разгоняющая реактивный снаряд до скоростей (3,5...4,0)М, где М - число Маха, равное отношению скорости движения снаряда к скорости звука. Аэродинамический стабилизатор, взаимодействуя с воздушным потоком, создают аэродинамическую подъемную силу, которая передается на корпус ракетной части и, благодаря размещению аэродинамического стабилизатора в хвостовой части снаряда, обеспечивает стабилизацию его в полете.The missile, adopted for the prototype, operates as follows. When the powder charge of solid fuel is ignited, increased pressure is created in the rocket body and due to the expiration of combustion products through the nozzle, a reactive force is created that accelerates the rocket to speeds (3.5 ... 4.0) M, where M is the Mach number equal to the ratio of the velocity of the projectile to the speed of sound. The aerodynamic stabilizer, interacting with the air flow, creates aerodynamic lifting force, which is transmitted to the body of the missile part and, thanks to the placement of the aerodynamic stabilizer in the tail of the projectile, ensures its stabilization in flight.

Использование новых конструкционных материалов с высокими механическими свойствами в корпусе ракетной части снаряда-прототипа позволило снизить толщину его стенки по сравнению с аналогами и за счет этого уменьшить пассивную массу реактивного снаряда (массу без порохового заряда) на 15...18%. Стендовые испытания данного реактивного снаряда показали его работоспособность, проявляющуюся в возможности развивать требуемые тяговые характеристики в условиях высоких внутренних давлений. Автономные лабораторно-стендовые испытания стабилизатора в аэродинамической трубе также показали его работоспособность. Однако стрельбовые испытания снарядов, оснащенных ракетными частями данной конструкции, показали, что в ряде случаев дальность стрельбы оказывается на 20...30% ниже расчетной. При этом функционирование снаряда на активном участке траектории (полете с работающим двигателем) было нормальным, а на первой трети пассивного участка траектории происходила потеря устойчивости полета. Проведенными исследованиями было установлено, что это связано главным образом с аэроупругими деформациями тонкостенного корпуса ракетной части, приводящими к потере устойчивости полета снаряда. Особенностями снарядов повышенной дальности стрельбы с относительно тонкой стенкой корпуса ракетной части большого удлинения являются высокие сверхзвуковые скорости полета, вызывающие значительные изгибные деформации корпуса ракетной части в полете, приводящие к многократному увеличению местных углов атаки и, как следствие, к увеличению индуктивной составляющей лобового сопротивления снаряда и к потере его дальности полета.The use of new structural materials with high mechanical properties in the body of the rocket part of the prototype projectile made it possible to reduce the wall thickness in comparison with analogues and thereby reduce the passive mass of a rocket (mass without powder charge) by 15 ... 18%. Bench tests of this missile showed its performance, which is manifested in the ability to develop the required traction characteristics under high internal pressures. Autonomous laboratory and bench tests of the stabilizer in a wind tunnel also showed its performance. However, firing tests of shells equipped with missile parts of this design showed that in some cases the firing range is 20 ... 30% lower than the calculated one. At the same time, the functioning of the projectile in the active part of the trajectory (flight with the engine running) was normal, and in the first third of the passive part of the trajectory there was a loss of flight stability. Studies have established that this is mainly due to aeroelastic deformation of the thin-walled body of the missile part, leading to loss of projectile flight stability. High supersonic flight speeds, which cause significant bending deformations of the missile shell in flight, leading to a multiple increase in local angles of attack and, as a consequence, to an increase in the inductive component of the projectile drag to the loss of its flight range.

Устранить потерю дальности стрельбы за счет уменьшения изгибных деформаций корпуса ракетной части возможно увеличением толщины стенки корпуса ракетной части. Однако в этом случае не удается получить существенного повышения дальности стрельбы из-за увеличивающейся пассивной массы снаряда.It is possible to eliminate the loss of firing range by reducing the bending deformations of the body of the missile unit by increasing the wall thickness of the body of the missile unit. However, in this case, it is not possible to obtain a significant increase in the firing range due to the increasing passive mass of the projectile.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией реактивного снаряда является наличие в снаряде-прототипе головной части, порохового заряда твердого топлива, тонкостенного корпуса ракетной части, сопла и хвостового аэродинамического стабилизатора.Common features with the proposed design of the missile is the presence in the prototype of the projectile head part, a powder charge of solid fuel, a thin-walled body of the missile part, a nozzle and a tail aerodynamic stabilizer.

В отличие от прототипа в предлагаемом реактивном снаряде аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части, при этом масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, масса головной части составляет 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части.In contrast to the prototype in the proposed rocket, the aerodynamic stabilizer and nozzle are made in the form of a monoblock connected to the body of the missile part, while the mass of the monoblock is equal to 0.7 ... 0.9 of the mass of the body of the missile part, the mass of the warhead is 1.1 ... 1.5 of the total mass of the body of the missile unit and the monoblock, and the length of the warhead is at least 0.4 of the length of the body of the missile unit.

Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существующих признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.This allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of existing features of the claimed technical solution and the achieved technical result.

Задачей изобретения является создание реактивного снаряда, обеспечивающего повышение дальности стрельбы за счет устранения повышенных изгибных колебаний корпуса ракетной части путем рационального распределения масс снаряда и узлов изгибных колебаний его корпуса.The objective of the invention is the creation of a rocket, providing increased firing range by eliminating the increased bending vibrations of the shell of the missile part by rational distribution of the mass of the shell and the nodes of the bending vibrations of its shell.

Указанный технический результат достигается тем, что в реактивном снаряде, содержащем головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор, в нем аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части, при этом масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, масса головной части составляет 1,1-1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части.The specified technical result is achieved by the fact that in a rocket containing a warhead, a powder charge of solid fuel, a thin-walled body of the missile part, a nozzle and a tail aerodynamic stabilizer, the aerodynamic stabilizer and the nozzle are made in the form of a monoblock connected to the body of the missile part, while the mass of the monoblock is equal to 0.7 ... 0.9 of the mass of the body of the missile part, the mass of the head part is 1.1-1.5 of the total mass of the body of the missile part and the monoblock, and the length of the head part is not less than e 0.4 missile length of the housing.

Новая совокупность параметров предлагаемого реактивного снаряда позволяет, в частности:A new set of parameters of the proposed missile allows, in particular:

- за счет выполнения аэродинамического стабилизатора и сопла в виде моноблока повысить изгибную жесткость снаряда путем смещения первого узла изгибных колебаний к хвостовому торцу корпуса ракетной части PC;- due to the implementation of the aerodynamic stabilizer and nozzle in the form of a monoblock to increase the bending stiffness of the projectile by shifting the first node of the bending vibrations to the tail end of the body of the rocket part of the PC;

- за счет выполнения массы моноблока равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, массы головной части равной 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длины головной части не менее 0,4 длины корпуса ракетной части, сместить второй узел изгибных колебаний на головную часть корпуса PC и тем самым реализовать балансировочную схему изгибных моментов снаряда в полете, снижающую уровень изгибных колебаний корпуса ракетной части. При массе моноблока, меньшей 0,7 массы корпуса ракетной части, первый узел колебаний будет расположен ближе к центру корпуса ракетной части, что приводит к возрастанию амплитуды его изгибных колебаний. При массе моноблока, большей 0,9 массы корпуса ракетной части, также возрастает изгибающий момент корпуса ракетной части вследствие смещения общей массы снаряда к хвостовой части снаряда. Выполнение головной части в длине не менее 0,4 длины корпуса ракетной части и массе, равной 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, гарантирует положение второго узла колебаний на головной части. При ее массе, превышающей 1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, возрастает изгибающий момент, а следовательно амплитуда изгибных колебаний, отрицательно влияя на дальность полета снаряда. При уменьшении массы головной части относительно 1,1 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока второй узел колебаний смещается к переднему торцу корпуса ракетной части, также вызывая рост амплитуды изгибных колебаний.- due to the execution of the mass of the monoblock equal to 0.7 ... 0.9 of the mass of the body of the missile part, the mass of the warhead equal to 1.1 ... 1.5 of the total mass of the body of the missile part and the monoblock, and the length of the warhead is not less than 0, 4 lengths of the shell of the rocket, move the second node of the bending vibrations to the head of the PC housing and thereby implement a balancing scheme of the bending moments of the projectile in flight, which reduces the level of bending vibrations of the shell of the rocket. When the mass of the monoblock is less than 0.7 of the mass of the body of the missile part, the first vibration unit will be located closer to the center of the body of the missile part, which leads to an increase in the amplitude of its bending vibrations. When the mass of the monoblock is greater than 0.9 of the mass of the body of the missile part, the bending moment of the body of the missile part also increases due to the displacement of the total mass of the projectile to the tail of the projectile. The implementation of the head part in a length of at least 0.4 of the length of the body of the missile part and a mass equal to 1.1 ... 1.5 of the total mass of the body of the missile part and the monoblock guarantees the position of the second vibration unit on the head part. With its mass exceeding 1.5 of the total mass of the body of the missile unit and the monoblock, the bending moment increases, and therefore the amplitude of the bending vibrations, negatively affecting the range of the projectile. With a decrease in the mass of the warhead relative to 1.1 of the total mass of the body of the rocket part and the monoblock, the second vibration unit shifts to the front end of the body of the rocket part, also causing an increase in the amplitude of the bending vibrations.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид реактивного снаряда.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of a rocket.

Реактивный снаряд состоит из головной части 1, корпуса ракетной части 2 с зарядом твердого топлива 3, сопла 4 и стабилизатора 5, выполненных в виде моноблока. На чертеже обозначены первый узел колебаний - 6, второй - 7.A missile consists of a head part 1, a body of a missile part 2 with a charge of solid fuel 3, a nozzle 4 and a stabilizer 5, made in the form of a monoblock. In the drawing, the first oscillation node is indicated - 6, the second - 7.

Реактивный снаряд работает следующим образом. После воспламенении порохового заряда твердого топлива 3 в корпусе ракетной части 2 создается повышенное давление, и при истечении продуктов сгорания через сопло 4 моноблока возникает реактивная сила, разгоняющая реактивный снаряд до скоростей ≥(3,5...4,0)М. Стабилизатор моноблока 5 создает аэродинамическую подъемную силу и стабилизирующий момент. Возникающие в полете изгибные колебания корпуса 2 имеют узлы в точках 6 и 7, за счет чего интенсивность изгибных колебаний мала и уменьшения дальности полета не происходит.A missile works as follows. After ignition of the powder charge of solid fuel 3, increased pressure is created in the body of the rocket part 2, and when the combustion products expire through the nozzle 4 of the monoblock, a reactive force arises, accelerating the rocket to speeds ≥ (3.5 ... 4.0) M. The monoblock stabilizer 5 creates aerodynamic lift and a stabilizing moment. The bending vibrations of the hull 2 arising in flight have nodes at points 6 and 7, due to which the intensity of the bending vibrations is small and the flight range does not decrease.

Реактивные снаряды залпового огня предложенной конструкции прошли широкую проверку летными испытаниями с положительными результатами. При этом за счет рационального размещения масс и длин составных частей снаряда его максимальная дальность была повышена на 20%.The multiple launch rocket shells of the proposed design have been extensively tested by flight tests with positive results. Moreover, due to the rational distribution of the masses and lengths of the components of the projectile, its maximum range was increased by 20%.

Claims (1)

Реактивный снаряд, содержащий головную часть, пороховой заряд твердого топлива, тонкостенный корпус ракетной части, сопло и хвостовой аэродинамический стабилизатор, отличающийся тем, что в нем аэродинамический стабилизатор и сопло выполнены в виде моноблока, соединенного с корпусом ракетной части, при этом масса моноблока выполнена равной 0,7...0,9 массы корпуса ракетной части, масса головной части составляет 1,1...1,5 суммарной массы корпуса ракетной части и моноблока, а длина головной части составляет не менее 0,4 длины корпуса ракетной части.A missile containing a warhead, a powder charge of solid fuel, a thin-walled rocket housing, a nozzle and a tail aerodynamic stabilizer, characterized in that it has an aerodynamic stabilizer and a nozzle made in the form of a monoblock connected to the body of the missile part, while the mass of the monoblock is equal 0.7 ... 0.9 mass of the body of the missile part, the mass of the warhead is 1.1 ... 1.5 of the total mass of the body of the missile part and the monoblock, and the length of the head part is not less than 0.4 of the length of the body of the missile part.