ЗАРЯДЫ ДЛЯ НЕЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

О. В. Свирский, А. В. Гладцинов, Р. С. Осипов

 Журнал АТОМ №55 2012

В конце 1980-х гг. ВНИИЭФ включился в ряд разработок боевых частей для обычных (не­ядерных) систем вооружений. Инициативу про­являли традиционные разработчики таких си­стем, особенно когда они сталкивались с каза­лось бы непреодолимыми трудностями, или ста­вили целью существенное повышение поражаю­щего действия разрабатываемых боеприпасов.

Уверенность заказчиков в потенциале ВНИИЭФ основывалась, прежде всего, на его высоком авторитете среди предприятий оборон­но-промышленного комплекса СССР, извест­ных широких возможностях его расчетно­теоретической и экспериментальной базы. Про­ведение новых работ получило поддержку и у ру­ководства ВНИИЭФ, справедливо уверенного в том, что разработка практически любого обычно­го боеприпаса не может быть сложней разработ­ки ядерного заряда, а, следовательно, поставлен­ные практические задачи являются технически выполнимыми.

Но полностью скопировать отработанные тех­нологии разработки ядерных зарядов и перене­сти их на разработки неядерных все же оказа­лось невозможным по ряду причин (меньшее финансирование, недостаточная заинтересован­ность ряда руководителей). С другой стороны, это открыло счастливую возможность создания неформальных творческих отношений в неболь­ших коллективах газодинамиков, конструкто­ров, теоретиков и математиков, объединивших­ся вокруг наиболее активных энтузиастов. В ка­честве таких первопроходцев необходимо на­звать Роберта Степановича Осипова и Алексан­дра Максимовича Исакова (ИФВ), Станислава Алексеевича Климова (КБ-1) и Юрия Трифоно­вича Кравченко (КБ-2).

Рис. 1. Разрез бронепреграды, пробитой кумулятивной струей

Рис. 2. Рентгенограммы кумулятивной струи на два момента времени, полученные в одном эксперименте (установка «2 Эридан-3»)

В ИФВ вскоре сформировались 3 основных направления исследований. Кумулятивные заряды — две группы под руководством А. М. Иса­кова (позднее Валерия Викторовича Шутова) и Леонида Владимировича Васильева (позднее Олега Владиславовича Свирского). Осколочно­фугасные заряды — под руководством Алексан­дра Васильевича Гладцинова. Снарядоформирую­щие заряды — под руководством Р. С. Осипова.

Естественно, что на первых этапах иссле­дований использовались традиционные для ВНИИЭФ методические подходы, ориентиро­ванные на прецизионное управление динамикой взрывных процессов и их всестороннюю диагно­стику, и имеющаяся экспериментальная база. Но, как выяснилось позднее, потребовалась все же их существенная доработка и адаптация при­менительно к новым задачам.

Заряды для кумулятивных боеприпасов. Современные кумулятивные заряды обладают огромной проникающей способностью и могут пробить насквозь преграду из броневой стали толщиной порядка 10 калибров заряда (рис. 1). Металлическая кумулятивная струя представ­ляет собой непрерывно изменяющийся объект, последовательно проходящий стадии формиро­вания, инерционного удлинения, разрыва на от­дельные соосно летящие фрагменты, и собствен­но бронепробития. Для регистрации состояния струи на каждом этапе требуются различные экспериментальные методики.

Одним из основных методов исследования практически всех этапов кумулятивного взры­ва является импульсное рентгенографирование (рис. 2).

Рис. 3. Снимок фрагментированной кумулятивной струи, полученный ортогональным синхробаллистическим методом

В наших исследованиях применяются уникальные импульсные рентгенографические установки разработки ВНИИЭФ («2 Эридан-3», БИМ-234, «Страус-Р»).

Для исследования поведения кумулятивной струи на этапах завершения удлинения и фраг­ментации на отдельные элементы наиболее ин­формативным оказался метод синхробаллистической фоторегистрации, аналогом которого яв­ляется метод «фотофиниша», широко применяе­мый для определения победителей в спортивных соревнованиях. Он позволяет получать более четкие контурные изображения элементов по сравнению с рентгеносъемкой и не имеет огра­ничений по продольному размеру регистрируе­мого объекта. Оригинальный вариант этого экс­периментального метода был разработан и вне­дрен в практику исследования кумулятивных зарядов усилиями Л. В. Васильева, О. В. Свирского, А. И. Нечаева, В. А. Крутякова.

Существенным преимуществом нашего ва­рианта синхробаллистического метода являет­ся возможность ортогональной съемки (в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях с ис­пользованием перископа, рис. 3). Это позволяет регистрировать параметры не только поступа­тельного, но и радиального движения элемен­тов, что особенно важно для итоговой оценки точности работы кумулятивного заряда в це­лом. Скорости радиального движения (дрейфа) элементов струи не превышают нескольких еди­ниц и десятков м/с, что более чем на два по­рядка меньше, чем скорости поступательного движения струи (несколько км/с). Однако и те, и другие успешно регистрируются в одном экс­перименте.

Рис. 4. Противотанковая ракета «Атака» с боевой частью разработки ВНИИЭФ

В 1994 г. был передан в серийное производ­ство первый неядерный боеприпас, разработан­ный во ВНИИЭФ, кумулятивная боевая часть для ПТУР «Атака» комплекса «Штурм» (рис. 4). Позднее разработаны и также переданы в серий­ное производство боевая часть для комплекса «Хризантема», кумулятивно-осколочный боевой элемент для снаряда РСЗО, завершена разра­ботка боевой части для комплекса «Спринтер». В настоящее время успешно проводятся работы по модернизации (повышению могущества) этих изделий.

Определяющий творческий вклад в разра­ботку и исследования кумулятивных боевых частей внесли: Л. В. Васильев, О. В. Свирский, М. А. Власова, В. В. Шутов, А. М. Иса­ков, В. А. Котов, А. И. Нечаев, И. Ж. Баранов, Л. В. Фомичева, Л. А. Андриевских (ИФВ); С. А. Климов, И. Н. Кирюшкин, В. М. Скля­ров, Б. М. Жаворонков, А. В. Бахарев (КБ-1); Н. П. Ковалев, Т. А. Торопова, Ю. Н. Дерюгин, В. Ю. Мельцас, Е. М. Рабинович, В. В. Бурцев (ИТМФ).

Заряды для осколочно-фугасных боепри­пасов. При разработке многофункциональных осколочных и осколочно-фугасных боевых ча­стей, адаптирующихся к типу цели и условиям поражения, в ИФВ применяются эксперимен­тальные методики, обеспечивающие измерение детальных характеристик боеприпасов, необхо­димых для прогнозирования и подтверждения эффективности применения комплексов воору­жения. Испытания проводятся с применением современной импульсной рентгенографической техники, регистрирующей осколочные поля большой площади, датчиков импульсного дав­ления, щитовых мишеней и ловушек с тормо­зящей средой. Рентгенографический комплекс ИФВ позволяет проводить регистрацию осколоч­ных полей с максимальным размером изображе­ния до 100 м2 и массой ВВ в опыте до несколь­ких десятков килограммов тротила, и по этим параметрам является уникальным для России. Некоторые примеры регистрации осколочных полей для зарядов различного назначения приведены на рис. 5.

Рис. 5. Рентгенограммы осколочных полей различного назначения: круговое (а), типа «Завеса» (б)

В качестве основных направлений совер­шенствования осколочно-фугасных боевых ча­стей для ракет комплексов ПВО рассматривают­ся различные способы повышения их частных и эксплуатационных характеристик. Повыше­ние эксплуатационных характеристик достига­ется за счет применения более стойких взрыв­чатых составов. Повышение частных характе­ристик зарядов достигается за счет реализации в конструкции зарядов: направленного разгона осколочных элементов для повышения их энер­гии более чем в 2 раза; управления угловой ши­риной осколочного поля для изменения плотно­сти потока осколочных элементов; формирова­ния осколочных элементов с заданными харак­теристиками из сплошных корпусов, что повы­шает отбор энергии от разрывного заряда; реа­лизации «мягкого» разгона осколочных элемен­тов для обеспечения их сохранности.

При отработке боевых частей с направленным разлетом и управлением массой осколков для оценки эффективности поражения цели необ­ходимо измерять кинетические характеристики всех осколочных элементов. В ИФВ (авторы — А. А. Демидов, А. Д. Ковтун, А. В. Гладцинов) разработана схема постановки рентгенографиче­ского опыта, которая позволяет получить аксоно­метрическое изображение всего осколочного по­ля и тем самым увидеть его «объемную форму». Существенным моментом является возможность определить пространственные и кинетические характеристики всех осколочных элементов по результатам одного испытания.

Исследования сопровождаются численным моделированием процессов детонации ВВ, им­пульсного нагружения материала осколочно­го корпуса, разгона и баллистики осколочных элементов. Найденные технические решения способны при реализации существенно повы­сить боевые характеристики ряда отечествен­ных комплексов ПВО. Частично они реализова­ны в конструкции принятой на вооружение бое­вой части для переносного зенитного ракетного комплекса «Игла».

Определяющий творческий вклад в развитие направления осколочно-фугасных боеприпасов внесли: А. В. Гладцинов, В. И. Шутов, В. А. Губачев, М. Л. Васильев, М. А. Власова, М. И. Ко­ротков (ИФВ); Б. М. Жаворонков, А. В. Бахарев (КБ-1).

Заряды для снарядоформирующих боепри­пасов. Снарядоформирующие заряды являются разновидностью кумулятивных зарядов. Перво­начально даже сам поражающий элемент, фор­мируемый таким зарядом, называли малогради­ентной кумулятивной струей. Основное отличие такого элемента от кумулятивной струи состоит в форме и состоянии поражающего элемента. Поражающий элемент по сравнению с куму­лятивной струей остается компактным, и для большинства случаев его применения материал находится в твердом состоянии.

Рис. 6. Расчетное формирование поражающих элементов: слева — компактный, справа — удлиненный

Кроме того, в отличие от кумулятивных зарядов, в формиро­вание такого элемента вовлекается весь мате­риал оболочки. Поражающие элементы могут поражать цели с расстояний в сотни метров и характеризуются увеличенными поперечными размерами разрушений, так как они более мас­сивны, легче преодолевают динамическую защи­ту цели и практически неуязвимы для средств активной защиты

Снарядоформирующие заряды обычно из­готавливаются в виде цилиндрического заряда ВВ в корпусе, на торце которого устанавлива­ется слабо вогнутая разнотолщинная металли­ческая пластинка. Формирование поражающе­го элемента из оболочки происходит в процес­се взрывного обжатия. Давление обжатия суще­ственно выше сил прочности материала оболоч­ки, и это приводит к кратковременному пере­ходу его в пластическое состояние. В зависи­мости от разнотолщинности, кривизны, различ­ных углов подхода детонационной волны к на­ружной поверхности формируются компактные (шар в идеале) или удлиненные поражающие элементы (рис. 6).

Значительное место в разработке таких заря­дов занимают экспериментальные работы с це­лью адаптации численных методов формирова­ния поражающих элементов, определения пара­метров поражающих элементов на различных расстояниях, подтверждения их боевых харак­теристик в условиях, заданных в ТЗ, приемо­сдаточные испытания в процессе производства.

Для этих целей в ИФВ создана эксперимен­тальная трасса длиной 200 м. Комплекс при­борного оборудования и приспособлений трассы позволяют использовать различные измеритель­ные методики: двухракурсную рентгеновскую методику, фиксирующую процессы формирова­ния поражающих элементов, их формы и про­странственные положения на различных участ­ках траектории; радиолокационную методику непрерывных измерений скорости поражающих элементов на траектории с помощью портатив­ных радиолокационных установок с длиной волны 2,7 см; методику регистрации процесса полета и соударения элементов с преградой с по­мощью высокоскоростных цветных цифровых видеоустановок VS-Fast со скоростью разверт­ки до 2000 кадр./с; бесконтактную оптическую методику измерения скорости и положения по­ражающих элементов на траектории с помощью инфракрасных детекторов, позволяющую, кро­ме этого, получать синхроимпульсы для запуска аппаратуры рентгеновских методик.

Рис. 7. Расчетная и экспериментальные рентгенограммы

Рис. 8. Поражение бронепреграды (слева) и запреградного щита (справа)

На рис. 7 приведены расчетная (слева) и две экспериментальные (справа) рентгенограммы медного поражающего элемента. Эксперимен­тальные снимки полученны в двух ортогональ­ных проекциях.

На рис. 8 приведены фотографии бронепли- ты толщиной 50 мм и запреградного стального щита, расположенного на расстоянии 1 м за бро­ней, пробитых таким поражающим элементом с дистанции 100 м.

Снарядоформирующие заряды нашли ши­рокое применение для поражения бронетанко­вой техники с ее верхней, наименее защищен­ной, проекции. Значительные успехи достигну­ты во ВНИИЭФ при разработке зарядов «Гном» и «Ураган» для снарядов реактивных систем залпо­вого огня. За счет новых научно-технических ре­шений удалось примерно в 1,5 раза увеличить от­бор энергии от продуктов взрыва, обеспечить вы­сокую точность попадания и бронепробивную спо­собность на уровне лучших зарубежных аналогов.

Определяющий вклад в развитие направления снарядоформирующих зарядов внесли: Г. В. Гор­бенко, Н. П. Ковалев, Д. С. Борисенко (ИТМФ); Р. С. Осипов, А. И. Паленов, В. И. Шутов, В. А.  Цыганов., Ю. Н. Чикин (ИФВ); Б. М. Жа­воронков, И. И. Цыгунька (КБ-1).

СВИРСКИЙ Олег Владиславович — зам. директора ИФВ РФЯЦ-ВНИИЭФ, лауреат Государственной премии РФ

ГЛАДЦИНОВ Александр Васильевич — начальник сектора ИФВ РФЯЦ-ВНИИЭФ, лауреат Государственной премии РФ

ОСИПОВ Роберт Степанович — ведущий научный сотрудник ИФВ РФЯЦ- ВНИИЭФ, кандидат физ.-мат. наук, лауреат Государственной премии РФ