АВТОНОМНЫЕ ОТСЕКИ УПРАВЛЕНИЯ С АППАРАТУРОЙ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ ДЛЯ 122-ММ РЕАКТИВНЫХ СНАРЯДОВ

АВТОНОМНЫЕ ОТСЕКИ УПРАВЛЕНИЯ С АППАРАТУРОЙ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ ДЛЯ 122-ММ РЕАКТИВНЫХ СНАРЯДОВ

Акад. РАРАН О.В. Коротков, С.Г. Благов, В.А. Огнев, В.В. Долгов

ОАО «МКБ «Компас»

Предложено техническое решение по снижению ошибок наведения 122-мм реактив­ных снарядов за счет установки автономного отсека управления (ОУ) с аппаратурой спутниковой навигации. Представлено описание схемы применения и основных эле­ментов конструкции.

На вооружении большинства армий мира находятся реактивные системы залпового огня (РСЗО). Особенно большое распространение полу­чили 122-мм реактивные системы [1-3]. Однако ошибки стрельбы РСЗО достигают значитель­ных величин [4]. Как следствие, для решения боевой задачи требуется большой расход боепри­пасов. При этом возможны разрушения инфра­структуры и гибель гражданского населения.

Появление относительно дешевой высокоточ­ной и компактной спутниковой радионавигаци­онной аппаратуры привело к возможности созда­ния систем наведения, обеспечивающих создание боеприпасов с малыми ошибками на всех дально­стях [5, 6]. Особенно перспективно использование таких боеприпасов в региональных конфликтах.

За счет высокой точности наведения расход бое­припасов для решения поставленной задачи может снижаться в десятки раз, разрушения прилегающей инфраструктуры минимальны. При этом обеспечи­вается залповая стрельба с раскладкой снарядов на местности по заданному закону. Необходимость произведения существенно меньшего количества пусков снарядов в несколько раз сокращает вре­мя нахождения на огневой позиции, что повыша­ет живучесть и делает контрбатарейную борьбу малоэффективной [7].

С точки зрения минимизации затрат, эффек­тивным решением является оснащение имеющих­ся (разработанных) реактивных снарядов (РС) автономными отсеками управления с аппарату­рой спутниковой навигации. ОУ устанавливается на место штатного головного взрывателя, имеет в своем составе собственный взрыватель. 

Доработка штатных снарядов не требуется. Установка отсека управления на снаряд, подготовка и ввод полетного задания достаточно просты и не занимают много времени. Связь ОУ с устройством подго­товки и передачи полетного задания, устанавли­ваемом в кабине боевой машины или на удале­нии, осуществляется по беспроводной линии.

Схема применения реактивных снарядов с ОУ характеризуется следующими особенностя­ми. С помощью средств связи на огневую пози­цию передаются координаты и тип цели. Данные могут быть получены от космической, воздуш­ной и наземной разведок. Координаты, задерж­ка на подрыв боевой части (если требуется) вво­дятся человеком или автоматически в устройство подготовки и ввода полетного задания. Данное устройство с помощью встроенной аппарату­ры спутниковой навигации также определяет координаты пусковой установки. После этого устройство производит расчет полетного зада­ния для снаряда, а также определяет углы наве­дения пусковой установки. Полетное задание вво­дится в отсек управления при использовании беспроводной линии связи. При вводе полетного задания от встроенной аппаратуры спутниковой навигации также вводятся эфемериды навигаци­онных спутников.

После выхода снаряда из направляющей осу­ществляется раскрытие стабилизаторов, разгон снаряда с помощью двигателя, раскрытие рулей, стабилизация изделия по крену, демпфирование угловых колебаний и наведение. Во время наве­дения производится планирование с превыше­нием по высоте и последующим пикированием на цель. Стрельба может производиться в любое время суток и в любых погодных условиях.

Конструктивно ОУ состоит из интегрирован­ного инерциально-спутникового навигационного комплекса (ИНК), аппаратуры приема полетного задания, 4-х канального блока электрических руле­вых приводов, системы электропитания на твер­досолевых батареях и взрывательного устройства, объединенных несущей конструкцией (рис. 1).

Отсек управления выполнен в виде цилиндра калибра 122-мм с оживальной носовой частью. В носу установлена приемная антенна спутнико­вых сигналов [8] и аппаратура приема полетного задания. При заряжании снаряда указанные бло­ки выступают за срез направляющего пакета бое­вой машины и находятся в зоне радиовидимости навигационных спутниковых аппаратов и назем­ной аппаратуры подготовки и ввода полетного задания. Стыкуется отсек управления со штатным снарядом через узел развязки на шарикоподшип­никах с устройством демпфирования продольных ускорений. Такая конструкция позволяет отсеку управления вращаться и стабилизироваться по крену независимо от снаряда. Для исключения перепадов по диаметру между отсеком управле­ния и оживальной боевой частью штатного сна­ряда имеется аэродинамическая юбка. Для кон­троля работы отсека управления в реальных условиях установлена миниатюрная цифровая телеметрическая станция. Хранится и транспор­тируется отсек управления в индивидуальной герметичной таре.

ИНК состоит из бортовой навигационной аппаратуры (БНА), блока инерциальных датчиков (БИД) и вычислителя. БНА работает по сигналам спутниковых навигационных систем «ГЛОНАСС» и «GPS» на длине волны L1. При работе от системы «ГЛОНАСС» аппаратура может работать в режиме стандартной и высокой точности. Имеет 24 кана­ла обработки данных. Частота выдачи информации 10 Гц. БИД включает в свой состав микромеханические датчики угловых скоростей и ускорений по трем ортогональным осям, привязанных к осям изделия, и контроллер для введения поправок по результатам заводской и предстартовой калибров­ки. По данным датчиков в вычислителе реализу­ется алгоритм счисления координат, скоростей и углов ориентации в полете снаряда. 

В совокупно­сти БИД и вычислитель блока электроники обра­зуют бесплатформенную инерциальную навига­ционную систему (БИНС).

Блок рулевых приводов содержит 4 электри­ческих рулевых привода, работающих независи­мо друг от друга каждый на свой руль. Такая схе­ма позволяет реализовать аэродинамическую схему демпфирования угловых колебаний и стабилизации по крену с помощью рулей. В приводах использу­ются современные малогабаритные быстродейству­ющие электродвигатели. Управление двигателями осуществляется по сигналам 32 разрядного кон­троллера. Приводы характеризуются высоким быст­родействием и малыми фазовыми сдвигами.

Электропитание аппаратуры снаряда в поле­те осуществляется от термоэлектрических твер­досолевых батарей. Батареи обеспечивают работу в течение всего полета. Первая батарея включает­ся перед выстрелом. Вторая батарея задействует­ся в полете перед включением рулевых приводов.

Траектория полета РС (рис. 2), оснащенного ОУ, состоит из трех участков.

На первом участке, после схода снаряда с пусковой установки, происходит раскрытие ста­билизирующих поверхностей и разгон (рис. 3) с помощью реактивного двигателя. После оконча­ния работы двигателя снаряд летит по баллисти­ческой траектории.

На втором участке полета раскрываются 4 аэродинамических руля и снаряд переходит в управляемый режим. Для снижения ошибок БИНС снаряд стабилизируется по крену, для чего на руле­вые приводы подаются сигналы с датчика угловой скорости продольной оси снаряда. 

Рулевые при­воды отклоняют рули на соответствующие углы и ОУ под действием аэродинамических сил, соз­даваемых рулями, стабилизируется в простран­стве по крену. Одновременно на рули поступает сигнал, пропорциональный отклонению снаряда по углу крена от местной вертикали. Снаряд пово­рачивается по углу крена и его вертикальная ось совмещается с местной вертикалью. Сигнал мест­ной вертикали формируется в ИНК. Для снижения аэродинамического сопротивления и повышения запасов устойчивости в контуре наведения осу­ществляется активное демпфирование снаряда.

Активное демпфирование угловых колеба­ний снаряда осуществляется путем формирова­ния сигналов управления на рулевые приводы с двух ортогонально расположенных в экватори­альной плоскости снаряда датчиков угловой ско­рости. Ось каждого из датчиков параллельна соот­ветствующей паре рулей. Сигналы управления формируются в связанной системе координат.

Наведение производится с использованием метода пропорционального сближения, при котором за счет соответствующего поворота рулей (рис. 4) выполняется «обнуление» расчетного значения угловой скорости линии визирования. После входа в плотные слои атмосферы снаряд осуществляет планирование.

При стрельбе на максимальные и средние дальности раскрытие рулей и последующее управление осуществля­ются на нисходящем участке траектории. При стрельбе на минимальные дальности раскрытие рулей и управление начинаются после заверше­ния работы двигателя.

На третьем участке наведения осуществляет­ся пикирование на цель. Для осуществления данного маневра в вертикальной плоскости на втором участке траектории наведение ведется с превыше­нием по высоте. При подлете к цели превышение снимается и снаряд переходит в режим пикирова­ния. Пикирование позволяет не только увеличить эффективность боевой части, но и заметно сни­зить промах по дальности.

Ошибки наведения снарядов с ОУ не превы­шают (СКО) 10 м на всех дальностях стрельбы. При этом, несмотря на увеличение массы при установке ОУ, за счет планирования (рис. 5) на среднем участке траектории сохраняется мак­симальная дальность стрельбы штатных снаря­дов.

Таким образом, разработка автономных отсеков управления с аппаратурой спутниковой навигации позволяет решить проблему обеспе­чения высокоточной стрельбы 122-мм реактив­ными снарядами.

Литература

1. Карпенко А.В. Современные реактив­ные системы залпового огня. — СПб.: Изд-во Бастион. 2003. — С. 9.
2. Растопшин М. Зарубежные реактивные системы залпового огня // Техника и вооруже­ние вчера, сегодня, завтра: журнал. 2003. Март (№ 3). — С. 10-15.
3. Регентов М. Американская РСЗО MLRS // Зарубежное военное обозрение. — М.: «Красная Звезда». № 4. 1987. — С. 23-25.
4. Стрельба и управление огнем артиллерий­ских подразделений // Учебное пособие, под ред.
5. И. Волобуева. — Москва: Военное издатель­ство. 1987. — С. 288-299.
6. Высокоточное оружие зарубежных стран. Том 2. Танковые, артиллерийские, минометные КУВ, самоприцеливающиеся и самонаводящиеся бое­вые элементы: обзор-аналит. справ. (В.М. Лихтеров и другие) / Конструкт, бюро приборостроения. — Тула: Изд-во Власта. 2011. — C. 98-134.
7. Коротков О.В., Благов С.Г., Огнев В.А., Долгов В.В. Дальнобойный высокоточный управ­ляемый артиллерийский снаряд большого кали­бра с аппаратурой спутниковой радионавигации // Известия РАРАН. № 1 (91). 2016. — С. 60-66.
8. Крупников А. Радиолокационные станции контрбатарейной борьбы основных зарубежных стран // Зарубежное военное обозрение: журнал. Декабрь. № 12. 2010. — С. 32-41.
9. Патент РФ № 2395877 от 27.07.2010 г. Банков Е., Давыдов А.Г. Квадрифилярная антенна.