Управляемые артиллерийские снаряды

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Управляемые артиллерийские снаряды

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Устройство и проектирование ЛА»



Оглавление

Введение

Часть 1. Управляемые артиллерийские снаряды средней дальности с самонаведением на конечном участке траектории

1.1 УАС М712 «Copperhead»

1.2 УАС «Краснополь»

1.3 Управляемые артиллерийские снаряды средней дальности, использующие для коррекции траектории сигналы глобальной спутниковой системы навигации GPS

1.4 Управляемые артиллерийские снаряды повышенной дальности

Часть 2. Разработка конструкции РДТТ

2.1 Описание конструкции РДТТ

2.2 Расчет элементов конструкции

2.3 Порядок запуска РДТТ

ЧАСТЬ 3. Разработка конструкции крыла

Заключение

Список литературы

Введение

Несущие поверхности ЛА - это крылья, оперенье, рули, дестабилизаторы. Они служат для создания нормальных (к траектории) сил и управляющих моментов, обеспечивающих полет по заданной траектории.

Крыло служит для создания нормальных (к траектории) сил, обеспечивающих полет по заданной траектории.

Все внешние силовые факторы, воспринимаемые крылом, передаются на корпус ЛА посредством разъемных соединений - стыковых узлов. Стыковые узлы самые нагруженные элементы, от качества их конструкции существенно зависит надежность ЛА. В большинстве случаев разрушение происходит именно по стыковым узлам. Обеспечение прочности ЛА - важнейшая функция стыковых узлов. Кроме того, стыки обеспечивают строгое взаимное расположение крыла и корпуса и в значительной мере определяют технологические и эксплуатационные качества ЛА.

Крыло состоит из литой панели и литой панели.Две литые панели крепятся друг к другу с помощью заклепок. К корпусу ракеты крыло крепится с помощью “гребенки” с 2 фиксирующими болтами.

Достоинство: силы от любой точки поверхности крыла к узлам стыковки с корпусом передаются кратчайшим путем.



Часть 1. Управляемые артиллерийские снаряды средней дальности с самонаведением на конечном участке траектории

Проблемы создания УАС были преодолены в США фирмой «Мартин-Мариетта», которая разработала 155-мм УАС «Copperhead». В России в этот же период был принят на вооружение 152-мм управляемый снаряд «Краснополь» (ОАО «КБП», г. Тула). Оба указанных снаряда аналогичны по способу наведения на цель (рис. 1.1.20).

Рис. 1.1.20. Схема стрельбы УАС с самонаведением на конечном участке траектории

Баллистический полет осуществляется на начальном участке, а лазерное полуактивное самонаведение - на конечном участке траектории. При этом самонаведение осуществляется по излучению лазера, отраженному от цели, подсветка которой осуществляется наблюдателем-наводчиком с помощью лазерного целеуказателя-дальномера (ЛЦД).

1.1 УАС М712 «Copperhead»

УАС М712 «Copperhead» предназначен для стрельбы с открытых и закрытых огневых позиций из 155-мм артиллерийских орудий вооруженных сил НАТО и поражения бронетанковой техники на дальностях от 3 до 16 км. Его внешний вид и компоновочная схема представлены на рис. 1.

УАС «Copperhead» состоит из трех отсеков: наведения, БЧ, стабилизации и управления. Отсек наведения содержит полуактивную ГСН и блок электронной аппаратуры. В отсеке БЧ размещены: кумулятивно-осколочная боевая часть, предохранительно-исполнительная система и взрыватель. В отсеке стабилизации и управления размещаются складывающиеся рули и крылья, пневматический рулевой привод с газовым баллоном, механизмы фиксации консолей и электрические батареи.

Рис. 1. Конструктивная схема УАС «Copperhead»:

1 - руль (4 шт.); 2 - крыло (4 консоли); 3 - боевая часть; 4 - лазерная ГСН; 5 - бортовая аппаратура; 6 - блок стабилизации и управления

Функционирование УАС «Copperhead»

При обнаружении цели передовой наблюдатель передает ее координаты на огневую позицию. Орудие наводится по направлению и углу места в соответствии с полученной информацией, и осуществляется пуск снаряда.

Двигаясь в канале ствола, УАС одновременно раскручивается по крену до частоты 10 об/с. Под действием стартовых перегрузок запускается электрическая батарея напряжением U = ±11 В и активизируется предохранительно-исполнительная система боевой части УАС.

После выхода снаряда из ствола электронный акселерометр измеряет его ускорение и при достижении скорости 210…215 м/с ротор взрывателя освобождается для поворота в боевое положение. Кроме этого, при выходе УАС из ствола под действием центробежных сил раскрываются четыре руля, которые поддерживают вращение снаряда по крену.

Затем запускается электрическая батарея с напряжением U=±30 В и приводится в действие электронная аппаратура. Срабатывает пирозапал арретира гироскопа, и гироскоп приводится в действие (раскручивается его ротор). Приводится также в действие датчик частоты вращения снаряда, вскрывается газовый баллон рулевого привода, и разблокируются рули. Под действием управляющих моментов уменьшается до нуля частота вращения снаряда по крену. После чего по истечении 2 с пирозапал разблокирует крылья снаряда, которые выдвигаются специальным поршнем.

Далее следует этап планирующей траектории до момента, пока ГСН не получит код отраженного от цели лазерного луча. ГСН «захватывает» цель и осуществляет окончательное взведение взрывателя БЧ.

Пропорциональное наведение с компенсацией веса выполняется до момента встречи снаряда с целью.

С 1982 по 1990 годы в США было произведено 34085 снарядов «Copperhead», из них 630 шт. использовано для демонстрационных и других испытаний. В 1989 г. серийное производство этих снарядов было прекращено, так как Copperhead не выдержал конкуренцию на внешнем рынке с российским УАС «Краснополь».

Последнее связано с тем, что УАС «Copperhead» значительно проигрывает по своим тактико-техническим и эксплуатационным характеристикам российскому аналогу (табл. 1).

1.2 УАС «Краснополь»

Является базовым российским артиллерийским комплексом управляемого вооружения (рис. 1.1). Он предназначен для поражения подвижных и неподвижных малоразмерных целей, в том числе при стрельбе с закрытых огневых позиций из артиллерийских систем калибра 152 и 155 мм. Подсветка цели осуществляется лучом лазерного целеуказателя-дальномера.

Таблица 1.

Тактико-технические характеристики управляемых снарядов

«Краснополь» и «Copperhead»

Характеристики	«Copperhead»	«Краснополь»
Калибр, мм	155	152 или 155
Дальность стрельбы, км	16	20
Способ наведения	Автономное гироскопическое наведение + самонаведение
Масса снаряда, кг	62,6	50
Масса БЧ / ВВ, кг	22,5 / 6,7	20,5 / 6,5
Тип боевой части	Кумулятивно-осколочная	Осколочно-фугасная многоцелевая
Поражаемые цели	Бронетанковая техника	Бронетанковая техника и инженерные сооружения
Вероятность прямого попадания в цель	0,82	0,9
Метод самонаведения	Пропорциональная навигация с компенсацией силы тяжести	Пропорциональная навигация с перекомпенсацией силы тяжести (пикирующая траектория)
Характер попадания в цель	В точку подсвета	В верхнюю проекцию цели
Размещение в САО в штатных боеукладках	Не обеспечивается из-за длины снаряда 1372 мм, превышающей длину штатного снаряда	Обеспечивается за счет деления снаряда на два отсека
Время хранения снаряда в полевых условиях без контейнера	Не более 72 часов внутри САО в полиэтиленовом мешке	Не ограничивается
Защищенность оптики ГСН при обращении со снарядом	Отсутствует	Защищен установкой носового блока
Подготовка к стрельбе	Перед заряжанием требуется осмотр входного зрачка и пазов под оперение на отсутствие загрязнений и повреждений	Соответствует штатному выстрелу



Рис. 1.1. Элементы выстрела комплекса «Краснополь»:

а - УАС «Краснополь» перед заряжанием и гильза с метательным зарядом; б - УАС «Краснополь» в полетном режиме

Типовыми целями для УАС «Краснополь» являются:

- танки, САУ, БМП и БТР как движущиеся (со скоростью до 10 м/с), так и неподвижные, расположенные открыто и в окопах;

- артиллерийские орудия и минометы на огневых позициях;

- мосты и переправы;

- складские помещения, здания городского и сельского типов и другие инженерные сооружения;

- надводные цели (катера и малотоннажные корабли).

Снаряд выполнен из двух самостоятельных отсеков (рис. 1.1.2): отсека управления (ОУ) и снарядного отсека (СО), которые при транспортировании хранятся отдельно в несостыкованном состоянии. Перед заряжанием отсеки стыкуются посредством байонетного соединения и фиксируются четырьмя радиальными винтами. Электрическая связь между отсеками осуществляется токоподводом с подпружиненными контактами на ОУ и токосъемником на СО.

Внешняя компоновка снаряда соответствует аэродинамической схеме «утка». Крылья и рули выполнены по крестообразной схеме. Крылья расположены в кормовой части корпуса и выполняют не только роль несущих поверхностей, но и функцию стабилизаторов. Рули и крылья выполнены складывающимися в корпус для обеспечения пуска снаряда из ствола орудия.

Рис. 1.1.2. Управляемый артиллерийский снаряд «Краснополь»

отсек управления: 1 - блок носовой; 2 - головка самонаведения; 3 - блок автопилотный; а - гироскоп позиционный; б - привод рулевой; в - блок питания и преобразования; отсек снарядный: 4 - боевая часть; 5 - ПИМ; 6 - блок крыльев с разгонным двигателем

Для уменьшения рассеивания на баллистическом участке траектории и исключения необходимости установки на снаряде системы автоматической стабилизации по каналу крена УАС вводится во вращение относительно продольной оси. Для ограничения частоты вращения снаряда при выходе его из нарезного ствола и исключения прорыва газов при движении снаряда в стволе служит скользящий обтюратор, не передающий на снаряд за счет своего проскальзывания, большую часть вращательного импульса.

Необходимая частота вращения снаряда на траектории поддерживается с помощью крыльев, установленных под углом относительно продольной оси снаряда.

Метательный заряд из-за ограничения на осевую перегрузку может обеспечить баллистическую дальность стрельбы снарядом до 11 км. Для увеличения дальности полета служит разгонный двигатель, срабатывающий на восходящей ветви баллистической траектории и сообщающий снаряду дополнительную дальность 3,5 км (в сумме 14,5 км).

Дополнительный прирост дальности 5,5 км (в сумме 14,5+5,5=20 км) обеспечивается путем использования планирующего полета на нисходящей ветви траектории по методу программного наведения, при котором выдерживается постоянный угол между осью снаряда и плоскостью горизонта (угол тангажа), за счет чего осуществляется компенсация нормальной составляющей силы тяжести снаряда. В данном случае реализуется гироскопическая система автономного наведения. Принцип формирования сигналов управления при таком программном наведении рассмотрен в п. 4.7.На рис. 1.1.2.1 представлена схема полета УАС «Краснополь» с выделением характерных участков траектории.

На конечном участке траектории система полуактивного самонаведения осуществляет наведение снаряда по методу пропорционального сближения.

Одной из отличительных особенностей УАС «Краснополь» является наличие в его составе отделяемого в полете носового блока (рис. 1.1.2.4). Он предназначен для предохранения оптических деталей головки самонаведения при эксплуатации, исключения возможности фоновых засветок ФПУ и снижения коэффициента лобового сопротивления снаряда на неуправляемом участке траектории.

Программное устройство взведения (ПУВ) входит в состав НБ и предназначено для формирования через заданное время после пуска снаряда импульсов поджига электровоспламенителей бортовой батареи и гироскопа направления. Структурная схема бортовой аппаратуры, размещенной в отсеке управления, представлена на рис. 1.1.2.2.



Рис. 1.1.2.1. Схема полета УАС «Краснополь»

Рис. 1.1.2.2. Структурная схема бортовой аппаратуры управления

При встрече снаряда с преградой происходит срабатывание взрывателя, и подрыв осколочно-фугасной боевой части. В зависимости от установки взрывателя боевая часть снаряда может иметь преимущественно осколочное или фугасное действие.

Осколочное действие применяется при стрельбе по открыто расположенным целям. Снаряд при установке взрывателя на мгновенное действие дает разрыв на поверхности, не успевая углубиться в преграду. Осколочное действие при этом получается наибольшим.

При установке взрывателя на замедленное действие взрыв БЧ осуществляется не сразу, а через некоторый промежуток времени, в течение которого снаряд успевает углубиться в преграду. Эффективность фугасного действия при этом будет наибольшей. При стрельбе по бронированным целям и инженерным сооружениям взрыватель устанавливается на замедленное действие.



1.3 Управляемые артиллерийские снаряды средней дальности, использующие для коррекции траектории сигналы глобальной спутниковой системы навигации GPS

155-мм управляемый артиллерийский снаряд XM982 Excalibur (США, Швеция) (в переводе - мифический меч короля Артура), рис. 1.1.2.3, предназначен для поражения одиночных и групповых бронированных целей, пунктов управления, живой силы и огневых средств, а также инженерных сооружений и других важных объектов на дальностях от 6,0...8,0 км до 40,0...60,0 км. Он имеет низкую вероятность побочных разрушений.

Рис. 1.1.2.3.УАС XM982 Excalibur фирм Raytheon Missile Systems и BAE Systems Bofors AB

Имеются следующие варианты УАС XM982 Excalibur
(рис. 1.1.2.4):

УАС XM982 Excalibur Block I предназначен для поражения стационарных целей: заглубленных объектов типа бункер, убежище, пункт управления и др.

Система наведения снаряда Excalibur Block I - инерциальная с коррекцией траектории УАС по данным приемника GPS. Конструктивно снаряд Excalibur Block I (Ia-1/Ia-2/Ib), рис. 1.1.2.5, выполнен по аэродинамической схеме «утка».



Рис. 1.1.2.4. Первоначальные варианты УАСXM982 Excalibur (макеты):
1 - Excalibur Block I с ОФ БЧ; 2 - Excalibur Block II с двумя СПБЭ SADARM;
3 - Excalibur Block III с кассетной БЧ

Рис. 1.1.2.5. УАС Excalibur Block I:

а - УАС Excalibur Block Iа-1 (общий вид); б - УАС Excalibur Block Iа-2 (разрезной макет); в - УАС Excalibur Block Ib

Тактико-технические характеристики модификаций УАС XM982 Excalibur Block I представлены в табл. 2



Таблица 2

Тактико-технические характеристики модификаций УАС XM982 Excalibur Block I

Наименование характеристики	Варианты УАС Excalibur
	Block Ia-1	Block Ia-2	Block Ib
Дальность стрельбы (макс/мин.), км:
* из орудий длиной с длиной ствола 39 калибров	24/6	40,8/8	48/8
* из орудий длиной с длиной ствола 52 калибров	/6	60/8	Более 60/8
Круговое вероятное отклонение, м	10	6
Общая масса снаряда, кг	48,1
Длина снаряда, мм	990,6
Перегрузка при выстреле, ед	12000	15500	18000
Максимальная скорость снаряда, м/с	687	822	946
Надежность, %	60	85	90
Тип взрывателя	комбинированный (контактный и неконтактный)
Тип боевой части	осколочно-фугасная
Масса, кг	22,7
Диапазон температур, °С	-43…+71

Базовый вариант УАС Excalibur Block Ia-1 (рис. 1.2) разработан фирмами Raytheon Missile Systems (США) и BAE Systems Bofors AB (Швеция).

Рис. 1.2. УАС Excalibur Block Iа-1 (разрезной макет):

1 - антенна приемника GPS; 2 - блок приемника GPS и цифрового вычислительного устройства; 3 - отсек рулевых приводов с четырьмя аэродинамическими рулями; 4 - батарея питания; 5 - инерциальный измерительный блок; 6 - комбинированный взрыватель; 7 - корпус;
8 - заряд ВВ; 9 - ведущий поясок; 10 - храповой механизм; 11 - поддон;
12 - консоль стабилизатора в сложенном положении (8 шт.)

Электронные платы приемника GPS и цифрового вычислительного устройства размещены в одном блоке. Цифровое вычислительное устройство предназначено для управления полетом снаряда путем выдачи команд на блок рулевых приводов, а также команды на срабатывание неконтактного взрывателя для подрыва БЧ. Ввод данных в УАС осуществляется непосредственно перед стрельбой с помощью индуктивного программатора EPIAFS (Enhanced Portable Inductive Artillery Fuze Setter - улучшенное портативное индуктивное устройство установки артиллерийского неконтактного взрывателя). Инерциальный измерительный блок HG1930 фирмы Honeywell Aerospace имеет массу 227 г, потребляемую мощность 3 Вт.

Блок рулевых приводов содержит рулевые приводы и аэродинамические рули (4 шт.), которые до стрельбы находятся в сложенном положении. Раскрытие рулей из сложенного положения осуществляется в полете после достижения УАС апогея баллистической траектории полета.

Осколочно-фугасная боевая часть установлена в центральной части снаряда. Ее масса составляет 22,7 кг, радиус эффективного осколочно-фугасного действия составляет 23 м при подрыве в воздухе на высоте 14,5 м. В перспективе для решения различных боевых задач в снарядах типа Excalibur Block I планируется установка термобарической, осветительной или дымовой БЧ.

Комбинированный взрыватель имеет следующие режимы работы:

- контактный мгновенного действия;

- контактный с замедлением подрыва на 0,7 мс;

- неконтактный с воздушным подрывом.

Хвостовой отсек снаряда Excalibur Block Ia-1 первоначально содержал четыре жестких консоли стабилизатора. В 2002г. было принято решение об установке на снаряде блока стабилизатора, с восемью консолями. Хвостовой блок стабилизатора кинематически связан с корпусом УАС с помощью храпового механизма и имеет свободное вращение в одну сторону вокруг продольной оси снаряда. Храповой механизм предназначен для снижения частоты вращения снаряда после его вылета из канала ствола орудия. Снижение частоты вращения снаряда потребовалась в связи с тем, что в 1990-х годах не было технологии, которая позволяла бы быстро вращающемуся приемнику обнаруживать сигналы глобальной спутниковой системы навигации GPS.

В соответствии с заданными тактико-техническими требованиями Excalibur Block Ia-1:

- обеспечивает требуемое КВО около 10 м при отсутствии радиоэлектронного противодействия;

Зарубежные специалисты отмечают следующие выявленные недостатки УАС Excalibur Block Ia-1:

- сложность конструкции, обусловленную наличием вращающегося хвостового блока и дополнительных узлов и элементов (храпового механизма, шарикоподшипников и других деталей), что привело к увеличению стоимости снаряда и снижению его надежности;

- недостаточная устойчивость УАС после выхода снаряда из канала ствола в момент сброса поддона и раскрытия консолей стабилизатора;

- вибрация консолей стабилизатора в полете, ухудшающая баллистические характеристики снаряда;

- недостаточная прочность конструкции снаряда, что ограничивает его использование с более мощными модульными метательными зарядами.

В процессе дальнейшей доработки УАС Excalibur Block Ia-1 были созданы его усовершенствованные варианты - Excalibur Block Ia-2 и Excalibur Block I b.

УАС Excalibur Block Ia-2 (рис. 1.3) разработан фирмами Raytheon Missile Systems и BAE Systems Bofors AB в 2008г.

Основными отличительными особенностями УАС Excalibur Block Ia-2 являются:

- наличие донного газогенератора;

- возможность стрельбы из буксируемой гаубицы М777A2, САУ М109А6 Paladin и FH-77BW Archer, а также перспективной самоходной гаубицы ХМ-1203;

- повышенная помехозащищенность приемника GPS.

Рис. 1.3. УАС Excalibur Block Iа-2 (разрезной макет):

1 - антенна приемника GPS; 2 - блок приемника GPS и цифрового вычислительного устройства; 3 - блок рулевых приводов с 4 аэродинамическими рулями; 4 - батарея питания; 5 - инерциальный измерительный блок 6 - комбинированный взрыватель; 7 - ВВ; 8 - корпус;
9 - храповой механизм; 10 - ведущий поясок; 11 - заряд газогенератора;
12 - консоль стабилизатора в сложенном положении (8 шт.); 13 - поддон;
14 - сопло газогенератора

УАС Excalibur Block III (Excalibur-D) предназначен для поражения открыто расположенной живой силы, небронированной техники и коммуникаций противника. Он разрабатывается фирмой Raytheon Missile Systems.

В Excalibur Block III должны быть установлены кассетная БЧ фирмы Raytheon Missile Systems и вышибное устройство. Кассетная БЧ содержит 64 суббоеприпаса (поражающие элементы ХМ85 сгруппированы в восьми пакетах цилиндрической формы по 8 суббоеприпасов в каждом) и пиротехническое устройство для их разброса после выхода кассеты из снаряда.

Поражающий элемент ХМ85 разрабатывается на базе поражающего элемента М80. В отличие от элемента М80 в ПИМ элемента ХМ85 дополнительно установлен самоликвидатор, обеспечивающий самоуничтожение суббоеприпаса на 3…6 мин. после выброса из снаряда.

Максимальная дальность применения УАС Excalibur Block III составляет 25 км. Расчетная длина снаряда - 1 м, масса - 48,2 кг. Максимальная продольная перегрузка при стрельбе - 14800 ед, максимальная дульная скорость - 969 м/с.

Последовательность функционирования УАС Excalibur Block III с 64 суббоеприпасами ХМ85 для поражения целей, рассредоточенных на большой площади, представлена рис.1.1.35.

Рис. 1.1.35. Этапы выброса суббоеприпасов ХМ85 из УАС Excalibur Block III:

1 - получение сигнала на срабатывание вышибного устройства; 2 - инициирование детонатора вышибного устройства; 3 - выброс кассеты; 4 - срабатывание пиротехнического заряда кассеты; 5 - разделение пакетов с суббоеприпасами; 6 - разделение суббоеприпасов

1.6 Управляемые артиллерийские снаряды повышенной дальности

Перспективный 141-мм активно-реактивный УАС Pelican (Франция) фирмы GIAT (рис. 1.1.36), совместимый со всеми 155-мм артиллерийскими системами стандарта НАТО, предназначен для применения в полевой артиллерии для высокоточного огневого поражения как групповых, так и одиночных ненаблюдаемых целей в любых метеоусловиях при малом расходовании боеприпасов.

Рис. 1.1.36. 141-мм УАС Pelican

Боеприпасы Pelican планируется комплектовать модульными БЧ различных типов:

- противотанковой (3-4 суббоеприпаса BONUS);

- кассетной, снаряженной 120 осколочно-кумулятивными боевыми элементами;

- бетонобойной (проникающей);

- специального назначения (в состав специальной БЧ может входить блок аппаратуры постановки помех радиоэлектронным средствам противника или разведывательная аппаратура).

В артиллерийском снаряде Pelican используются складные аэродинамические плоскости, недорогой блок инерциальной системы наведения, донный газогенератор или ракетный двигатель. УАС Pelican планируется оснастить сбрасываемым вкладышем для адаптации снаряда к 155-мм выстрелу и отстреливающейся, после вылета из канала ствола, донной частью. Кроме того, на нем предусматривается установить бортовую систему управления с коррекцией по данным космической радионавигационной системы (КРНС) NAVSTAR и бортовой вычислитель с программируемым электронным взрывателем.

Для достижения максимальной дальности предполагается использовать маршевый двигатель, который включается при выходе снаряда из канала ствола, при этом одновременно разворачиваются стабилизаторы и управляющие поверхности. Предполагается применять две модификации управляемого артиллерийского снаряда Pelican:

- с донным газогенератором (максимальная дальность стрельбы 60 км);

- c твердотопливным ракетным двигателем (максимальная дальность стрельбы не менее 85 км).

127-мм УАС ЕХ 171 ERGM (США)(Extended Range Guided Munition - УАС увеличенной дальности), (рис. 1.1.37), разрабатывается фирмой Raytheon (США). Он предназначен для огневой поддержки десанта морской пехоты США во время проведения боевых операций. Основными целями для снаряда являются огневые позиции ракетных установок, полевой артиллерии, центры командования и управления, объекты БТТ на дальностях 24…116 км.

Рис. 1.1.37. УАС ЕХ 171 фирмы Raytheon:

1 - стабилизаторы; 2 - ракетный двигатель; 3 - моноблочная БЧ;
4 - ПИМ; 5 - рули; 6 - высотомерный датчик; 7 - блок системы спутниковой навигации GPS; 8 - блок инерциального наведения; 9 - батарея питания

артиллерийский снаряд ракетный двигатель

УАС ЕХ 171 ERGM выполнен по аэродинамической схеме «утка». В головной части УАС ЕХ 171 ERGM под радиопрозрачным обтекателем расположены контактный взрыватель, автопилот, электромеханический блок рулевого управления с двумя парами рулей. В средней части снаряда размещены БЧ, ПИМ и термобатарея. В задней части - РДТТ и шесть консолей стабилизатора. Для снаряда ERGM фирма Raytheon разработала два варианта БЧ: кассетная с 72 суббоеприпасами ЕХ-1 и унитарная осколочно-фугасная БЧ ХМ 40.

Дальность стрельбы снаряда ЕХ 171 зависит от наведения ствола корабельной артиллерийской установки (КАУ) Mk 54 Mod 4 по углу места, количества и типа применяемых метательных зарядов. УАС ЕХ 171 выстреливается из орудия как обычный снаряд. После выхода из канала ствола в снаряде включается батарея питания, раскрываются стабилизаторы, включается ракетный двигатель.

При достижении заданной высоты в снаряде раскрываются аэродинамические рули управления и включается приемник GPS. Время полета снаряда на дальность 40 км составляет 144 с, при этом максимальная высота траектории его полета достигает 14000 м. При стрельбе на дальность 85 км УАС летит 183 с, максимальная высота траектории полета - 27000 м.



Часть 2.Разработка конструкции РДТТ

2.1 Описание конструкции РДТТ

По заданной схеме была разработана двигательная установка (см. рис. 2.1). Она представляет собой ракетный двигатель на ТТ (однокамерный, однорежимный). Он состоит из:

1 - переднее днище; 2- передняя решётка; 3- резинка;4- заряд твёрдого топлива; 5- теплозащитное покрытие; 6- резинка; 7- заднее днище; 8- винт; 9- воспламенитель; 10- электровоспламенитель; 11- заглушка.

В корпус двигателя, покрытого изнутри ТЗП (5) и с надетой резинкой(6) , вкладывается передняя решетка (2) вместе с резинкой (3) , вкручивается передняя решётка (2). .Затем в обечайку (13), вставляются шашки твёрдого топлива (4), задняя решётка (12) и закручивается заднее днище (7).

2.2 Расчет элементов конструкции

Толщину стенки цилиндрической обечайки корпуса двигателя можно определить по зависимости:

где - толщина стенки обечайки;

- диаметр обечайки,(;

- максимальное давление в камере сгорания, (15 МПа = Па);

- коэффициент безопасности, ()

- предел прочности материала обечайки, (сталь 30ХГСА)

МПа).

Руководствуясь данным соотношением, определим толщину стенки эллиптического дна :

Толщину стенки термозащитного покрытия можно оценить по следующей ориентировочной зависимости:

где - толщина покрытия, в мм;

- время работы двигателя, с.

Время работы двигателя определяется по следующей зависимости:

где - длина шашки,

- скорость горения топлива, (нитроцеллюлозное топливо,

).

Толщину стенки бронировки заряда назначаем, руководствуясь условием:

учитывая, что при увеличении работы двигателя толщина бронировки возрастает.

Определим толщину стенки цилиндрической обечайки корпуса:



Затем найдем толщину стенки эллиптического дна:

Определим время работы двигателя:

Найдя время работы ДУ, определим толщину стенки термозащитного покрытия:

Зная площадь критического сечения - , найдем его диаметр из соотношения:

2.3 Порядок запуска РДТТ

Нажатием кнопки “пуск” подаётся напряжение на электровоспламенитель. Он поджигает воспламенительный состав, при сгорании которого внутри КС создаются необходимые давление и температура для возгорания топливных шашок. Топливные заряды загорается по всем незабронированным поверхностям, давление газов внутри КС резко возрастает, заглушка вылетает из сопла и истечением газов создаётся тяга, снаряд начинает движение.Затем в определенный момент времени срабатывает пироболт, форс пламени направлен на воспламенительный состав. Состав зажигается ,тем самым создаются необходимые давление и температура для возгорания топливных шашек. Топливный заряд загорается по всем незабронированным поверхностям, давление газов внутри КС резко возрастает, заглушка вылетает из сопла и истечением газов создаётся тяга.



ЧАСТЬ 3. Разработка конструкции крыла

Определим нагрузку на крыло по зависимости:

Где

нормальная аэродинамическая сила;

коэффициент нормальной силы, ();

скоростной напор набегающего потока;

скорость потока;

число Маха;

местная скорость звука;

плотность воздуха;

площадь аэродинамической поверхности.

При расчете примем параметры атмосферы на нулевой высоте, т.е.

Допускаем равномерное распределение подъемной силы по аэродинамической поверхности.;

,

Т.к. Y приложена в центре давления, которая совпадает с центром масс крыла, то необходимо его определить. Для этого рассчитаем крыло методом плоских фигур из курса «Сопротивление материалов».

Разобьем неравнобедренную трапецию на элементарные фигуры: два прямоугольных треугольника с центром тяжести С1и С3 и прямоугольник с центром тяжести С2.

Их общая площадь будет равна:

A=0,22

При действии на крыло силы Y, в заделке в оси крыла возникает напряжение изгиба. Вычислим его:

*м;

Найдём минимальную толщину профиля крыла при которой происходит разрушение

0,007>0,00001

Условие прочности выполняется.

Найдём минимальную длину комля

0,0035>0,0018

Условие прочности выполняется.



Заключение

Крыло жестко закрепляется на корпусе с помощью «гребенки». Она выполняется заодно с крылом.

В конструкции крыла обеспечены необходимая прочность при заданном коэффициенте безопасности, точность сборки, изготовление основных конструктивных элементов, а также выбран конструкционный материал титан, определены размеры силовых конструкций.

Нажатием кнопки “пуск” подаётся напряжение на электровоспламенитель. Он поджигает воспламенительный состав, при сгорании которого внутри КС создаются необходимые давление и температура для возгарания топливных шашок. Топливные заряды загорается по всем незабронированным поверхностям, давление газов внутри КС резко возрастает, заглушка вылетает из сопла и истечением газов создаётся тяга, снаряд начинает движение.Затем в определенный момент времени срабатывает пироболт, форс пламени направлен на воспламенительный состав. Состав зажигается ,тем самым создаются необходимые давление и температура для возгорания топливных шашек. Топливный заряд загорается по всем незабронированным поверхностям, давление газов внутри КС резко возрастает, заглушка вылетает из сопла и истечением газов создаётся тяга.

Список литературы

Голубев И.С., Самарин А.В. Проектирование конструкций летательных аппаратов: Учебник для студентов втузов. - М.: Машиностроение, 2011. - 512 с.: ил. 229.

Фахрутдинов И.Х., Котельников А.В. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987. - 328 с.: ил.

В.Н. Новиков и др. Основы устройства и конструирования летательных аппаратов: Учебник для студентов высших технических учебных заведений/В.Н. Новиков, Б.М. Авхимович, В.Е. Вейтин. - М.: Машиностроение, 2012. - 368 с.: ил.

Высокоточные боеприпасы различного целевого назначения: Учебное пособие/В.Д. Дудка, А.Н. Чуков, Л.Н. Шмараков; Тул. гос. ун-т. Тула, 2009. - 292 с.

Физические основы устройства и функционирования стрелково-пушечного артиллерийского и ракетного оружия. Часть 2. Физические основы устройства и функционирования ракетного оружия: учебник для вузов /под ред. проф. В.В.Ветрова и проф.В.П.Строгалева.- Тула: Изд-во ТулГУ,2009-

Размещено на Allbest.ru