книги из ГПНТБ / Суриков Б.Т. Ракетные средства борьбы с низколетящими целями

К о р п у с ракеты имеет хорошо обтекаемую форму с заостренной носовой частью. Средняя часть ракеты в боль­ шинстве случаев делается цилиндрической, а хвостовая — в виде усеченного конуса.

Для уменьшения лобового сопротивления диаметр кор­ пуса выбирается наименьшим при условии размещения в нем необходимых устройств и механизмов.

Внутри корпус усиливается продольными и поперечны­ ми ребрами жесткости, а также снабжается приспособле­ ниями для крепления бортовой аппаратуры.

Корпус делится на отсеки (обычно разъемные), назва­ ние которых определяется расположенной в них бортовой аппаратурой и механизмами (отсек головки самонаведе­ ния, отсек боевой части, отсек двигателя и т. п.).

Снаружи на корпусе располагаются несущие (крылья), управляющие (рули) и стабилизирующие поверхности.

Управляющие и стабилизирующие поверхности называ­ ют оперением ракеты.

Аэродинамическая форма управляемой ракеты выби­ рается с учетом ее назначения, условий полета и действую­ щих в полете сил.

В зависимости от числа несущих и управляющих поверх­ ностей и их взаимного расположения различают несколько аэродинамических компоновок ракет.

Если ракета имеет четыре взаимно перпендикулярных крыла и четыре также взаимно перпендикулярные поверх­ ности хвостового оперения, то такая схема называется крестообразной.

Крестообразная схема, позволяющая на больших ско­ ростях совершать быстрые маневры в горизонтальной и вертикальной плоскостях, получила наиболее широкое при­ менение в ракетах, предназначенных для поражения низко­ летящих целей.

В зависимости от того, какими поверхностями управ­ ляется ракета и в каком месте она расположена, различают три аэродинамические схемы: схему «управляемое опере­ ние», или нормальную аэродинамическую схему, когда крылья находятся впереди рулей; схему «утка», при кото­ рой рули расположены впереди крыльев; схему «управляе­ мое крыло», когда крылья и рули выполняют роль управ­ ляющей и несущих поверхностей, т. е. совмещены.

Для ракет, действующих на малых высотах, наиболее характерна схема «утка».

Б о е в а я ч а с т ь предназначена для выполнения ос­ новной задачи — поражения цели. Ее элементы размещены компактно (в одном месте). В боевых частях зенитных ракет за рубежом применяют боевые заряды с обычными взрывчатыми веществами или ядерные.

Для ракет, предназначенных для борьбы с низколетя­ щими целями, характерны боевые части с зарядами обыч­ ного взрывчатого вещества.

По данным зарубежной печати, для поражения само­ лета при прямом попадании требуется небольшой вес обыч­ ного взрывчатого вещества.

Так, для поражения современного истребителя необхо­ димо около 100 гс обычного взрывчатого вещества, а для поражения бомбардировщика — около 600 гс.

Но прямое попадание в скоростную воздушную цель — очень трудная задача. Поэтому используют боевые части, обеспечивающие поражение воздушных целей при взрыве на некотором расстоянии от них, называемом радиусом поражения.

Радиус поражения воздушных целей боевыми частями, снаряженными обычным взрывчатым веществом, составляет несколько метров.

Он определяется не только количеством обычного взрывчато­ го вещества, но и осколочным действи­ ем боевой части.

В современных зенитных ракетах применяются в ос­ новном осколочные боевые части двух видов: с готовыми поражающими эле­ ментами, находящи­ мися в корпусе бое­ вой части (рис. 27), и с осколочными, об­ разующимися из ма­ териала корпуса при его подрыве.

Осколочное дей­ ствие зависит от

скорости полета осколков и от высоты встречи ракеты с целью: чем больше высота, тем больше радиус поражения осколками, так как с высотой уменьшается сопротивление воздуха полету осколков.

Обычно вес боевого заряда выбирается исходя из точ­ ности системы управления полетом ракеты. Чем большую точность обеспечивает система управления, тем меньшее количество взрывчатого вещества можно поместить в бое­ вую часть.

Для подрыва боевой части в требуемой точке траекто­ рии служат взрыватели.

Если ракета рассчитана на поражение цели только при прямом попадании, то ее боевая часть включает контакт­ ный (ударный) взрыватель.

При ориентации на прямое попадание (промах) боевая часть оснащается неконтактным взрывателем. Возможно и сочетание этих взрывателей.

В современных зенитных ракетах, действующих на ма­ лых высотах, используюся как неконтактные, так и кон­ тактные взрыватели.

Контактные взрыватели срабатывают от непосредствен­ ного соприкосновения с преградой. При ударе о преграду в таких взрывателях происходит взаимное перемещение деталей, приводящее в действие детонаторы, взрывные им­ пульсы которых обеспечивают срабатывание боевого за­ ряда.

Неконтактные взрыватели действуют автоматически при пролете ракеты на заданном расстоянии от цели.

Для борьбы с низколетящими целями обычно исполь­ зуются неконтактные радиотехнические взрыватели, работа­ ющие на принципах радиолокации. Наиболее известным из них считается взрыватель, работающий па принципе использования эффекта Доплера, заключающегося в изме­ нении частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, при перемещении источника колебаний или наблюдателя относительно друг друга в зависимости от скорости и на­ правления их взаимного перемещения.

В состав такого взрывателя входят радиолокационный приемопередатчик с генератором высокочастотных непре­ рывных колебаний, антенны для излучения и приема отра­ женных от цели сигналов, усилитель, электрозапал и вспо­ могательный детонатор для взрыва основного заряда.

Кроме того, радиолокационный взрыватель имеет раз­ личные автоматические предохранители.

После пуска ракеты па определенном расстоянии от ме­ ста запуска радиолокационный взрыватель взводится и на­ чинает излучать энергию.

Передающая антенна взрывателя имеет такую форму диаграммы направленности, которая обеспечивает подрыв боевой части ракеты вблизи цели.

При попадании цели в зону действия передатчика часть излучаемой энергии отражается от цели и принимается приемным устройством взрывателя.

Так как ракета и цель перемещаются относительно друг друга, то частота принимаемых сигналов отличается от ча­ стоты излучаемых сигналов. В результате сложения от­ раженного сигнала с излучаемым образуется переменное напряжение с частотой биений, равной разности этих ча­ стот. Чем выше скорость сближения, тем больше частота биений. Результирующее напряжение детектируется и по­ ступает на схему управления, осуществляющую взрыв.

Сочетание нарастания амплитуды сигнала и момента, с которого начинается уменьшение частоты биений, дает возможность установить наивыгоднейший момент для взры­ ва ракеты. Управляющий сигнал подается в усилитель и далее в электрозапал, обеспечивающий подрыв боевой части.

Известны радиовзрыватели, работающие и на таком принципе: лри приеме отраженных сигналов от движущей­ ся цели входное сопротивление антенны радиовзрывателя изменяется.

Частота пульсаций, которые получаются в схеме вслед­ ствие изменения нагрузки высокочастотного генератора, зависит от скорости ракеты относительно цели.

Это явление и используется для работы взрывателя. Сочетание нарастания амплитуды сигнала и момента,

с которого начинается уменьшение частоты пульсаций, дает возможность установить наивыгоднейший момент для взрыва боевой части.

Существуют радиовзрыватели, построенные и на дру­ гих принципах. Между взрывателем и боевым зарядом обычно устанавливается предохранительно-исполнительный механизм (ПИМ). В случае промаха он обеспечивает са­ моликвидацию ракеты.

Помимо этого ПИМ предотвращает возможность пре­ ждевременного срабатывания взрывателя до тех пор, пока ракета не окажется на расстоянии, безопасном для обслу­ живающего персонала.

Б о р т о в а я а п п а р а т у р а р а к е т ы состоит из различных электрических и механических приборов. К ним можно отнести электронное оборудование наведения, источ­ ники питания, приводы подвижных аэродинамических по­ верхностей, гироскопические приборы, счетно-решающие устройства и т. п.

Многие электрические бортовые приборы являются эле­ ментами системы управления, обеспечивающей полет ра­ кеты по заданной траектории. Они также входят в следя­ щие системы, помогая операторам наземных постов сле­ жения не терять ракеты из виду на большом расстоянии от места пуска, обеспечивают работу систем связи и сбора различной информации.

Бортовая аппаратура при отсутствии командного сигна­ ла служит системой стабилизации ракеты, а при наличии команды'— следящей системой управления.

Основной частью бортовой аппаратуры управления яв­ ляется автопилот, состоящий из измерительных (чувстви­ тельных), усилительно-преобразовательных и исполнитель­ ных устройств.

Гироскопы, применяемые в различных вариантах, явля­ ются основными измерительными элементами автопилотов.

Усилительно-преобразовательные устройства усиливают слабый управляющий сигнал и преобразуют его в вид, удобный для управления соответствующими силовыми устройствами. Тип усилителя определяется типом рулевого привода и источниками питания.

Наиболее часто в автопилотах применяют магнитные усилители, усиливающие сигналы постоянного тока без каких-либо преобразований. Они широко используются еще и потому, что имеют несколько входных обмоток, на вход которых можно подавать сразу несколько сигналов.

С выходной обмотки суммированный сигнал поступает на двигатель рулевого привода. Исполнительно-силовыми устройствами являются рулевые машинки, которые повора­ чивают рули в соответствии с усиленными и преобразован­ ными управляющими сигналами.

На ракетах могут применяться гидравлические, пнев­ матические и электрические рулевые машинки.

Рулевой привод выбирается в зависимости от многих факторов, в том числе от источников питания; если на ра­ кете размещено большое количество электрооборудования, то целесообразно применять электрические машинки, при

наличии источника газа с высоким давлением — пневмати­ ческие.

В зенитных ракетах наибольшее распространение полу­ чили гидравлические и пневматические рулевые машинки.

Каждая рулевая машинка управляет одним рулем, по­ этому их количество определяется количеством рулей на ракете.

Гидравлические машинки по сравнению с электрически­ ми обладают рядом преимуществ. Они выдерживают боль­ шие перегрузки, обеспечивают значительные усилия на ор­ ганах управления при меньших затратах энергии и др. От пневматических они отличаются меньшим временным за­ паздыванием отработки поступающей команды.

Таким образом, сигналы управления после усиления и

Для обеспечения работы различных устройств и при­ боров кроме основных источников энергии (стартовых и маршевых двигателей) на ракете имеются другие источ­ ники — механические, электрические и электрохимические.

В механических источниках энергии сжатый газ (воз­ дух, азот) или какое-либо химическое вещество, служащее для получения газа, вращает турбину.

У электромеханических источников вал газовой турбины соединен с генератором.

К электрохимическим источникам энергии относятся се­ ребряно-цинковые аккумуляторы и ртутные батареи.

Помимо перечисленных приборов и устройств на многих зенитных управляемых ракетах имеются специальные при­ боры, которые самостоятельно вырабатывают управляющие команды, используя для этого энергию, отраженную или поступающую непосредственно от цели.

Эти приборы называют головками самонаведения (ГСН) или координаторами цели.

Состав и функции бортовых средств системы наведения ракеты зависят от вида самонаведения.

Приборы самонаведения приводятся в действие под влиянием некоторых физических свойств цели, отличающих ее от окружающего фона.

Таким свойством, или, как принято говорить, контра­ стом цели, является ее способность излучать или отражать электромагнитные колебания (радиоволны, инфракрасные

лучи, а также колебания звукового диапазона) иначе, чем окружающий фон.

Взависимости от используемого контраста различают радиотехнические, тепловые (инфракрасные), оптические и акустические системы самонаведения.

Взенитных ракетах наибольшее распространение на­ шли радиотехнические и инфракрасные головки самона­

ведения.

Головка самонаведения измеряет координаты цели от­ носительно ракеты и по данным измерений с помощью счет­ но-решающего устройства вырабатывает управляющие команды для силовых приводов отклонения управляющих элементов ракеты.

Управление осуществляется до тех пор, пока ракета не сблизится с целью на достаточное расстояние, чтобы привести в действие боевую часть.

Головки самонаведения располагают в головной части ракеты и прикрывают специальным радиопрозрачным или теплопрозрачным колпаком конической формы.

В зависимости от первичного источника энергии (цели), используемого для работы головки самонаведения, само­ наведение подразделяется на пассивное, активное и полу­ активное.

Пассивное самонаведение основано на принципе вос­ приятия чувствительным элементом головки собственного излучения цели, например теплового (раскаленные газы реактивных и поршневых двигателей, нагрев от быстрого полета и т. п.). По этому способу работают инфракрасные (тепловые) системы самонаведения.

Конструктивно они выполняются двух типов: с поис­

ствительного элемента, помещенного вблизи фональной плоскости, и модулятора, установленного в фокусе оптиче­ ской системы перед чувствительным элементом.

Модулятор состоит из дисков, которые модулируют (прерывают) лучистый поток от цели для дальнейшего усиления и выделения управляющих сигналов.

Для этого на диск наносятся растры, представляющие собой чередующиеся с определенной частотой прозрачные

инепрозрачные секторы в виде кольца.

Вразличных системах вид и число нанесенных растров

могут быть различными.

В простейшей тепловой головке самонаведения исполь­ зуются два модулирующих диска с двумя растрами, раз­ деленными узкой безрастровой полоской. В этом случае

Рис. 28. Основные элементы инфракрасной головки самонаведения:

1 — инфракрасные лучи от цели; 2 — обтекатель; 3 — параболическое зеркало; 4 — плоское зеркало; 5 —модулятор; 6 — чувствительный элемент; 7 — блок уси­ лителя; 8 — рулевая машинка и рули

тепловое излучение цели, воспринятое и сфокусированное объективом в виде точки, попадает на вращаемые мотором модулирующие диски, а после них на чувствительный эле­ мент, в котором возбуждает импульсы тока с частотой мо­ дуляции. Этот сигнал усиливается, поступает на автопилот и управляет ракетой.

Поисковые тепловые головки, позволяющие осуществ­ лять режим поиска и слежения, устроены более сложно.

Врежиме поиска обзор пространства может осуществ­ ляться, например, за счет вращения зеркала или переме­ щения чувствительного элемента относительно оси го­ ловки.

Вэтом случае в момент появления цели в поле зрения приемного устройства электрический сигнал от чувстви­ тельного элемента прерывает режим поиска и переключает двигатели привода головки в режим автоматического сле­ жения за целью.

Активный способ основан на использовании принципов радиолокации.

Ракета имеет миниатюрную радиолокационную стан­ цию, которая излучает радиоволны в определенный сектор пространства впереди ракеты.

Такая головка может состоять из антенны параболистической формы, привода поворота антенны и радиоэлектрон­ ной части.

Для поиска цели, а также для более надежного удер­ жания ее в поле зрения антенна может поворачиваться на шарнире на некоторый угол в любой плоскости посредст­ вом привода. Отраженный от цели импульс принимается приемником головки и передается в электронную вычисли­ тельную часть, которая вырабатывает сигналы управления.

Полуактивный способ также основан на принципах ра­ диолокации, но ракета не имеет излучающей станции, на ней находится только приемник с электронной вычисли­ тельной частью. Цель облучается радиолокационной стан­ цией, расположенной на земле (корабле).

Говоря о достоинствах того или иного способа само­ наведения, следует иметь в виду, что тепловые головки имеют более высокую помехозащищенность, чем радио­ локационные, и позволяют вести борьбу со средствами воз­ душного нападения, изготовленными из пластмассы и дру­ гих материалов, плохо отражающих радиоволны.

Положительным является и то, что тепловые головки не излучают никакой энергии. Это маскирует их работу.

Однако для работы тепловых головок необходим доста­ точно сильный источник тепла, что ограничивает область их применения в основном обстрелом воздушных целей вдогон и не позволяет использовать на больших дально­ стях, на встречных курсах и против Солнца.

Д в и г а т е л ь обеспечивает необходимую тягу и при­ дает ракете нужную скорость полета.

У ракет, предназначенных для борьбы с низколетящи­ ми целями, двигатели твердотопливные и обычно имеют два режима тяги — стартовый и маршевый (рис. 26).

Стартовый режим обеспечивает разгон ракеты до зна­ чительных скоростей за короткий промежуток времени. Это необходимо для надежной работы управляющих по­ верхностей и быстрого приобретения ракетой хорошей управляемости. Маршевый режим обеспечивает определен­ ную скорость, дальность и высоту полета.

Твердотопливные реактивные двигатели состоят из ка­ меры сгорания, в которой размещается и сжигается топ­ ливо, и сопла, через которое образовавшиеся газы исте­ кают с большой скоростью в направлении, противополож­ ном движению.

Воспламенение топлива производится с помощью спе­ циальных электрических воспламенителей.

Основными преимуществами твердотопливных двигате­ лей считаются простота конструкции и эксплуатации, а так­

Твердые топлива представляют собой совокупность окислителя и горючего.

В смесевых твердых зарубежных топливах окислителем служат соли азотной, хлорной и других кислот, богатые кислородом (нитраты, хлораты и т. д.).

Неорганические окислители смешиваются с горючесвя­ зующими элементами — каучуком, органическими смолами, асфальтом, полиэтиленом и т. д.

Заряды из твердых топлив изготовляют в виде шашек различной формы и размеров, с каналами или без них, что обеспечивает возможность получения различной скорости горения.

К недостаткам твердотопливных двигателей относят не­ высокую удельную тягу (тяга, образующаяся от сжигания одной весовой единицы топливной смеси в секунду) из-за все еще низкой теплотворности твердого топлива, малое время работы, трудность регулирования величины тяги во времени по заданному закону и зависимость режима ра­ боты двигателя от начальной температуры твердотоплив­ ного заряда.

Пусковое оборудование. Состав и принципиальная схе­ ма устройства пускового оборудования определяются преж­ де всего конструктивным решением зенитного ракетного комплекса в целом и, в частности, устройством ракеты, ее двигателя, способом подготовки к пуску и т. п.

Обычно в состав пускового оборудования входит про­ верочно-пусковое, подъемно-транспортное, контрольно-ис­ пытательное и вспомогательное оборудование.

Основным элементом этого оборудования является пу­ сковая установка, предназначенная для окончательной под­ готовки, проверки и пуска ракеты.

Важнейшим преимуществом пусковых установок зе­ нитных ракет, предназначенных для борьбы с низколетя­ щими целями, является способность быстро передвигать­ ся вместе с войсками в условиях пересеченной местности и бездорожья.