ракета летательный аппарат автоматизированный
В военной авиации существует понятие авиационный боевой комплекс (АБК) - функционально взаимосвязанная совокупность летательного аппарата (со всеми комплектующими его системами и изделиями), технических средств обеспечения (ТСО) и инженерно-строительных сооружений, объединенных для самостоятельного или совместного с боевыми комплексами других родов войск выполнения боевых задач.
К основным типам АБК относят:
· Истребительные
· Ударные
· Разведывательные
· Военно-транспортные
Ракеты класса «воздух-воздух» входят в состав практически всех типов АБК, являются их составной частью.
Таким образом, ракета класса «воздух-воздух», сама являющаяся достаточно сложной технической системой, представляет собой подсистему, входящую в систему более высокого иерархического уровня - авиационный боевой комплекс, её характеристики должны максимально удовлетворять требованиям АБК. В составе АБК ракеты класса «воздух-воздух» обеспечивают атаку и поражение разнообразных одиночных и групповых воздушных целей (самолетов, вертолетов, крылатых ракет и др.) при автономных и групповых действиях самолетов-носителей во всем многообразии их боевого применения.
В данном дипломном проекте описан вариант
разработки авиационной управляемой ракеты класса «воздух-воздух» средней
дальности в соответствии с полученным техническим заданием.
На основе тактико-технического задания были сформированы основные требования, предъявляемые к проектируемому ЛА.
Ракета должна обеспечивать перехват
воздушных целей таких как высокоманевренные истребители и штурмовики, а так же
малоразмерные цели, летящие с заданной скоростью в заданном диапазоне высот с
превышением или принижением относительно самолёта-носителя на определённую
величину и маневрирующих с определённой перегрузкой. Ракета должна обеспечивать
выполнение боевой задачи днём и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, при
атаках с любого направления в передней и задней полусферах, на фоне земной и
водной поверхностей, при активном информационном и маневренном противодействии
противника. Так же задаётся вероятность поражения цели и дальность пуска,
максимальное значение стартовой массы ракеты и тип устройства, с которого
производится пуск.
Авиационная управляемая ракета средней дальности Р-77
Ракета средней дальности Р-77 (РВВ-АЕ) предназначена для поражения истребителей, штурмовиков, бомбардировщиков, самолетов и вертолетов военно-транспортной авиации противника в воздушных боях на средних дистанциях днем и ночью, в простых и сложных метеоусловиях, с любых направлений, на фоне земли и моря, при активном информационном и маневренном противодействии противника.
Ракета прошла в ГосМКБ «Вымпел» цикл создания в 1982-1989 гг. Одним из основных требований к ней была компактность, позволяющая размещать ракеты на внутренней подвеске перспективных боевых самолетов с целью повышения аэродинамических качеств и снижения заметности.
Взамен традиционных для отечественных ракет треугольных крыльев приняли трапециевидные крылья малого удлинения, по типу ранее применявшихся на американских корабельных зенитных ракетах, начиная с «Тартар». Уникальной для ракет «воздух-воздух» особенностью РВВ-АЕ являлись раскрываемые решетчатые аэродинамические рули. В сложенном положении они не выступают за поперечные габариты ракеты, определяемые размахом крыла. Наряду с малым весом и относительно небольшой длиной это обеспечивает возможность размещения большого числа ракет в внутри фюзеляжном отсеке вооружения перспективного истребителя. Кроме того, за счет малой хорды такого руля шарнирный момент мал и слабо зависит от скорости и высоты полета, а также от угла атаки. Потребный момент не превышает 1,5 кГм, что позволило применить для отклонения рулей малогабаритные и легкие электрические рулевые приводы. Рули сохраняют эффективность на углах атаки до 40°, обладают большой жесткостью, что положительно сказывается на параметрах процесса управления. Разумеется, как и всякому другому техническому решению, использованию решетчатых аэродинамических рулей свойственны и недостатки - несколько большее аэродинамическое сопротивление и увеличенная эффективная поверхность рассеяния, что, впрочем, в какой-то мере компенсируется сложенным положением рулей, способствующим размещению ракет на носителе при внутрифюзеляжной и контейнерной подвеске.
На ракете применена комбинированная система управления, обеспечивающая инерциальное наведение с радиокоррекцией на основном участке полета и, впервые в советских ракетах «воздух - воздух», активное радиолокационное самонаведение на конечном участке сближения с целью.
Принята на вооружение в феврале 1994 г. Ею оснащаются модификации истребителей 4-го поколения - МиГ-29СД (СЭ, СМ, М), Су-35, Су-37, МиГ-31М и др.
ГосМКБ «Вымпел» ведет работы по модернизации ракеты Р-77 в направлениях повышения эффективности, дальности поражения, технологичности и унификации ее применения в других комплексах. Предусматривается комплектация ракеты инфракрасной ГСН с захватом цели на траектории полета.
Ракета AMRAAM AIM-120
Управляемая всепогодная ракета (УР) класса «воздух - воздух» средней дальности AIM-120, имевшая первоначально обозначение AMRAAM (Advanced Medium-Range Air-to-Air Missile) разработана фирмой «Hughes Aircraft Co». Ракета принята на вооружение ВВС США в 1991 году.
Ракеты AMRAAM модификаций AIM-120A, А1М-120В, AIM-120B+, AIM-120C, AIM-120C-5 являются в настоящее время основным оружием «воздух-воздух» истребителей США, стран-участников НАТО и других государств (всего около 18). Перевооружение парков истребителей этих стран (F-4F, F-14D, F-15, F-16, F/A-18, «Tornado», «Harrier», JAS-39 «Grippen», JA-37 «Viggen») указанными ракетами выполнено взамен УР AIM-7F, А1М-7М «Sparrow».
По сравнению с УР «Sparrow» в AIM-120 достигнуто существенное снижение стартового веса, габаритов ракеты, повышена эффективность борьбы как с высотными энергично маневрирующими, так и с ниэколетящими целями в условиях интенсивного ведения радиоэлектронной борьбы. Это стало возможным благодаря современным достижениям в теории управления летательными аппаратами, радиоэлектронике и вычислительной технике, двигательных установках и боевом снаряжении.
В головном отсеке сосредоточена основная часть аппаратуры автономного наведения, которое осуществляется с помощью комбинированной системы ╒ командно-инерциальной на начальном и среднем участках траектории полета и активной радиолокационной на конечном. В состав оборудования командно-инерциальной системы входят бескарданная инерциальная платформа и приемник командной линии связи, расположенный в сопловом блоке хвостовой части УР. Вес платформы, в которой применены миниатюрные скоростные гироскопы, менее 1,4 кг. Высокопроизводительная микро-ЭВМ, работающая с тактовой частотой 30 МГц, является общей для командно-инерциальной и радиолокационной систем. Она выполняет все функции управления, командной связи, обработки сигналов радиолокационной аппаратуры и взрывателей, а также встроенного контроля при проверке работоспособности основных узлов и блоков аппаратуры. Введение такой микро-ЭВМ, позволило существенно увеличить количество параметров, используемых для расчета наиболее оптимальной траектории наведения в зависимости от взаимного расположения ракеты и цели в точке встречи, их скоростей и направлений полета. Эта ЭВМ может выбирать такую траекторию наведения, при которой ракета настигнет цель под ракурсом, дающим наибольший эффект для поражения боевой частью.
Приемник командной линии связи используется в случае необходимости коррекции траектории полета УР на среднем участке. Активная радиолокационная аппаратура, обеспечивающая полностью автономное наведение ракеты после надежного захвата цели, включает антенну с высокочастотными каскадами приемника и передатчик. Антенна радиолокационной аппаратуры размещается под радиопрозрачным обтекателем), изготовленным из керамики, армированной стекловолокном.
В отсеке БЧ находятся собственно боевая часть, неконтактный радиолокационный взрыватель, а также элементы предохранительно-исполнительного механизма и пиротехнической цепи. БЧ осколочного типа направленного действия, при котором разлет готовых осколков производится в узком круговом или ограниченном секторе. Причем последнее возможно лишь при подлете ракеты к цели под строго определенным ракурсом. При прямом попадании УР в цель срабатывает контактный взрыватель. Двигательная установка представляет собой двухрежимный твердотопливный ракетный двигатель с высоким удельным импульсом, работающий на малодымном без окиси алюминия топливе весом 45 кг.
Ракета MICA
Авиационная ракета MICA «двойного назначения» (малой / средней дальности) предназначена для перехвата и уничтожения высокоманевренных пилотируемых и беспилотных средств противника днем и ночью, с любых направлений, в переднюю и заднюю полусферы, на фоне земли и при активном радиоэлектронном противодействии.
Разработка управляемой ракеты (УР) MICA (Missile d' Interception et de Combat Aerien) была начата в инициативном порядке фирмой «Matra» в 1982 году. Данная система вооружения создавалась как единая для замены ракет малой дальности «Magic-2» и средней дальности «Super 530D/F». Полномасштабные работы по программе MICA в соответствии с заданием ВВС и ВМФ Франции были развернуты с 1987 г.
Летные испытания УР MICA начались в 1991 году. Ракета была принята на вооружение в варианте MICA-IR в 1998 г. и в варианте MICA-EM в 1999 г. Ракетой вооружены самолеты «Mirage» 2000-5/9, «Rafale-M», «Mirage-F1», «Mirage-III», «Mirage-V», «Harrier», «Jaguar». Возможна также ее установка на самолеты «Hawk», F-16.
Совмещение в ракете MICA функций оружия средней дальности и оружия ближнего маневренного боя, наличие модификаций с различными головками самонаведения, реализация автономных режимов применения в соответствии с принципом «пустил-забыл», малые габаритные размеры и масса делают ракету весьма привлекательной на рынках вооружений, особенно в регионах Ближнего и Среднего Востока, Южной и Юго-Восточной Азии. Ракета MICA может составить реальную конкуренцию российским ракетам РВВ-АЕ и модернизированной Р-73. Вопрос сопряжения с носителями российского производства является решаемой технической задачей.
Ракета MICA выполнена по нормальной аэродинамической схеме и оснащается крестообразным широкохордным крылом малого удлинения. В носовой части корпуса установлены плоскости дестабилизатора, имеющие в плане прямоугольную форму. В средней части ракеты расположен РДТТ фирмы «Protac», снаряжаемый зарядом малодымного смесевого топлива. РДТТ обеспечивает максимальную скорость полета ракеты равную M=3.5-4. В хвостовой части расположены аэродинамические рули, блок системы управления вектором тяги двигателя (СУВТ) и приемник линии передачи данных. СУВТ включается сразу после схода ракеты с пусковой направляющей и вместе с аэродинамическими рулями обеспечивает маневрирование ракеты с перегрузкой до 50g.
Боевая часть - осколочно-фугасная, взрыватель - активный радиолокационный.
Для подвески ракеты служат подкрыльевые рельсовые пусковые установки, обеспечивающие запуск с перегрузкой до 9g, или пневматические катапультные, обеспечивающие запуск из внутренних отсеков носителя (до 4g). Электрические разъемы и узлы подвески УР MICA совместимы с ракетами AIM-9, «Super 530» и «Magic».
Для управления ракетой используется комбинированная система управления: командно-инерциальная система на начальном участке траектории и система самонаведения на конечном участке. В зависимости от варианта ракета может оснащаться активной импульсно-доплеровской ГСН (MICA EM) или тепловизионной ГСН (MICA IR). Ракета MICA может применяется в следующих режимах:
· Пуск по цели за пределами визуальной видимости с захватом цели головкой самонаведения на траектории по целеуказанию от инерциальной системы и получением команд коррекции с самолета-носителя в случае изменения траектории цели.
· Пуск по цели за пределами визуальной видимости с захватом цели головкой самонаведения на траектории без использования линии передачи данных. В этом режиме ракета применяется в соответствии с принципом «пустил-забыл», траектория полета на маршевом участке оптимизирована для достижения максимальной дальности.
· Пуск с захватом цели ГСН ракеты на подвеске самолета-носителя по информации от прицельных систем носителя, носитель после пуска - автономен.
· Пуск с захватом визуально наблюдаемой цели ГСН ракеты на подвеске самолета-носителя с использованием нашлемной системы целеуказания (НЛЦ).
Ракета PL-12
Разработана в Китае для вооружения ВВС Народно-освободительной армии Китая (PLAAF) и Пакистанских ВВС (PAF). PL-12 внешне очень похожа на ракету AIM-120 AMRAAM, оснащается двухрежимным твердотопливным двигателем китайской разработки. В середине 2002 года были произведены первые пуски PL-12 с борта многофункционального истребителя Су-30МКК (J-13) ВВС Китая.
Ракета PL-12 (на экспорт предлагается под
названием SD-10A - «ШэДянь-10») является новой китайской разработкой,
оснащаемой активной радиолокационной головкой самонаведения (на начальном этапе
полета наведение - инерциальное, с радиокоррекцией), и близка по
характеристикам и боевым возможностям к российской РВВ-АЕ и американской
AIM-120 AMRAAM. К ее созданию в Китайской академии ракет «воздух-воздух» в
Лояне приступили в 1997 г., а в августе 2005 г. после серии успешных пусков с
борта истребителей испытания ракеты были завершены. PL-12 находится на
вооружении ВВС НОАК с 2005 г. и помимо J-10 может применяться с истребителей
J-8F и J-11B.
Под обликом летательного аппарата понимается совокупность геометрических и функциональных характеристик, отражающих его схему, общий вид, структуру, принципы устройства и функционирования.
Выбор облика опорного варианта является сложной многокритериальной задачей. В облике проектируемого ЛА необходимо соблюсти все требования ТЗ, при этом реализовать максимально оптимальную компоновку с точки зрения массы, стоимости, эффективности и других параметров качества.
Современные ракеты средней дальности класса «воздух-воздух» в свою очередь обладают рядом особенностей, которые следует учитывать при обликовом проектировании. К ним относятся:
· базирование на самолете-носителе
· высокие маневренные перегрузки
· длительный срок службы
. Базирование на самолете-носителе
Данная особенность предполагает проектирование максимально компактного и легкого ЛА, для уменьшения нагрузки на самолет-носитель и увеличение его тактико-технических характеристик. Также следует учитывать, что старт с самолета-носителя предполагает наличие пускового устройства, что в свою очередь накладывает ограничение на конструкцию узлов крепления проектируемого ЛА.
2. Высокие маневренные перегрузки
Для эффективного перехвата цели в любых полетных условиях, необходимо обеспечить максимально возможные располагаемые продольные и маневренные перегрузки. Эта особенность, предполагает проектирование прочной конструкции, с использованием наиболее технологичных конструкционных материалов. Здесь же необходимо принять во внимание тот факт, что обеспечение необходимых потребных перегрузок возлагается на ДУ и органы управления, которые также необходимо реализовать наиболее оптимальным образом.