НОВОСТИ    РАССЫЛКА    БИБЛИОТЕКА    НОВЫЕ КНИГИ    ЭНЦИКЛОПЕДИЯ    КАРТА САЙТА    ССЫЛКИ


предыдущая главасодержаниеследующая глава

VI. Нагрев ракет в полете

Если нагрев снарядов и ракет при малых скоростях полета невелик, то на больших скоростях он становится серьезным препятствием на пути развития летательных аппаратов. Эти аппараты нагреваются теплом, излучаемым Солнцем, и теплом, выделяемым при работе двигателей и аппаратуры управления. Кроме того, они нагреваются при движении в воздушной среде.

Нагрев от движения в воздушной среде играет наиболее существенную роль, особенно при возврате баллистических ракет в атмосферу. При движении летательного аппарата в воздушной среде тепло возникает вследствие трения воздуха о поверхность ракеты и главным образом сжатия воздуха впереди летящего тела.

Как известно, советская ракета, запущенная в Тихий океан, развила скорость более 7200 м/сек. Если бы при ее возвращении в атмосферу эта скорость сохранилась и было обеспечено полное торможение воздуха впереди ракеты, то, как показывает элементарный подсчет на основании уравнения сохранения энергии для сжимаемых газов, температура воздуха перед ракетой могла увеличиться почти на 26 000°.

Однако зададим себе ряд вопросов. Во-первых, действительно ли воздух впереди летящей ракеты в результате сжатия нагревается до подсчитанной температуры? Ответ будет отрицательным. Теоретически полное торможение воздуху впереди обтекаемого тела, каким является снаряд или ракета, должно происходить только в одной точке, а именно: перед острием носовой части. На остальной части поверхности происходит только частичное торможение воздуха. Поэтому общий нагрев воздуха вблизи летательного аппарата значительно меньше. Кроме того, по мере нагрева и повышения плотности воздуха впереди ракеты меняются его термодинамические свойства, в частности увеличивается удельная теплоемкость, и нагрев воздуха оказывается меньшим. Наконец молекулы воздуха, нагретого до абсолютной температуры в 2 500 - 3 000°, начинают "раскалываться" на атомы. Атомы превращаются в ионы, т. е. теряют электроны. Эти процессы (диссоциация и ионизация) также берут часть тепла, снижая температуру воздуха.

Во-вторых, все ли тепло, которым обладает воздух, передается снаряду или ракете при их полете? Оказывается, нет. Нагретый воздух отдает много тепла окружающим массам воздуха путем теплопередачи и теплового излучения.

В-третьих, если воздух впереди летящего тела нагрет до определенной температуры, значит ли это, что и ракета нагревается до той же степени? Тоже нет. Обшивка всегда будет иметь температуру ниже, чем воздух около нее.

Летательный аппарат одновременно с получением тепла будет отдавать тепло окружающему воздуху и охлаждаться вследствие лучеиспускания. В целом аппарат нагреется до такой температуры, при которой установится некоторый сложный тепловой баланс.

Чтобы оценить вероятный нагрев снаряда или ракеты в полете, надо прежде всего знать, с какой скоростью и сколько времени она будет лететь через воздушные слои той или иной плотности и температуры. При пробивании атмосферы вверх пребывание баллистической ракеты в относительно плотной атмосфере очень кратковременно и измеряется секундами. Большую скорость она развивает по сути дела уже на выходе из атмосферы, т. е. там, где воздух очень разрежен.

Все эти обстоятельства, вместе взятые, приводят к тому, что интенсивность нагрева ракеты при полете вверх хотя и значительна, но вполне приемлема без принятия особых конструктивных мер.

Значительно большие трудности ожидают ракету (ее головную часть) при обратном возвращении в атмосферу. Помимо больших аэродинамических нагрузок, здесь может возникнуть так называемый "тепловой удар", связанный с быстрым повышением температуры ракеты.

Перечислим коротко некоторые способы борьбы с нагревом летательных аппаратов, приводимые в иностранной литературе*. Во-первых, уменьшение скорости их вынужденного движения в атмосфере (например, при возвращении ракеты) путем применения воздушных тормозов, парашютов, тормозных двигателей и т. д. Во-вторых, применение для постройки обшивки тугоплавких и жаропрочных материалов. В-третьих, использование для оболочки материалов или покрытий, которым свойственна высокая излучательная способность, т. е. способность отводить больше тепла в пространство. В-четвертых, тщательная полировка поверхности, что улучшает ее отражательную способность. В-пятых, теплоизоляция основных узлов конструкций, т. е. уменьшение скорости нагрева путем нанесения на поверхность слоя вещества с малой теплопроводностью или путем создания между внешней и внутренней обшивками слоисто-пористого теплоизолирующего набора.

*("Эйроплейн" № 2478.)

И все же при очень высоких скоростях развиваются температуры, при которых непригодны ни металлические, ни какие-либо другие материалы без принятия мер по принудительному охлаждению обшивки. Поэтому шестой путь состоит в создании принудительного охлаждения, которое может быть создано различными способами, в зависимости от назначения летательного аппарата.

Головные части ракет иногда покрывают так называемыми обгорающими покрытиями. Снижение температуры в этом случае достигается созданием таких слоев защитной обшивки, которые предназначены расплавляться и обгорать. Тем самым они поглощают тепло, не допуская его до основных элементов конструкции. При расплавлении или испарении слоя обшивки одновременно образуется защитный слой, который уменьшает передачу тепла к остальной части конструкции.

Эффективность летательных аппаратов на современном уровне их развития непосредственно связана с разрешением тепловой проблемы. Вершиной достижений в этой области были полеты по круговой орбите с возвращением на Землю советских космонавтов Ю. А. Гагарина и Г. С. Титова.

Основные данные иностранных управляемых снарядов и ракет*
Название и страна Максимальная дальность полета, км Максимальная высота полета, км Максимальная скорость Стартовый вес Двигатели (тяга) Примерные геометрические размеры, м Тип старта Система наведения Органы управления Заряд боевой головки (тротиловый эквивалент) Другие данные
длина размах максим. диаметр корпуса
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Баллистические ракеты
"Атлас" (США) 10 000 до 1 300 порядка 7 км/сек 115 - 118 т Первая ступень - 2 ЖРД (по 75 т), вторая ступень - ЖРД (27 т) 24   3 Стационарные наземные позиции Комбинированная (инерциальная и радиокомандная) Отклоняемые шарнирно закрепленные камеры ЖРД и 2 верньерных двигателя Ядерный  
"Титан" (США) 10 000 до 1 300 порядка 7 км/сек 93 - 99 т Первая ступень - двухкамерный ЖРД (136 т), вторая ступень - ЖРД (36,6 т) 27,6   3 Стационарные подземные позиции Инерциальная Отклоняемые шарнирно зарепленные камеры ЖРД и 4 верньерных двигателя Ядерный (7 мгт) На вооружение не поступала
"Минитмэн" (США) 10 000 до 1 300 порядка 7 км/сек 34 - 36 т Первая, вторая и третья ступени - РДТТ 17   1,5 Стационарные подземные позиции или подвижные ж.-д платформы Инерциальная Дефлекторы в четырех соплах двигателя первой ступени (возможно и в остальных ступенях) Ядерный (1 мгт) На вооружение не поступала
"Тор" (США) 2 775 до 600 порядка 4,5км/сек 50 т Одна ступень - ЖРД (68 т) 19,8   2,4 Стационарные наземные установки Инерциальная Отклоняемые камеры сгорания ЖРД и 2 верньерных двигатели (для управления на конечном участке и стабилизации корпуса против вращения) Ядерный (4 мгт) Носовой конус снижается с дозвуковой скоростью, стабилизируется шестью соплами
"Юпитер" (США) 2 775 до 600 порядка 4,5 км/сек 50 т Одна ступень - ЖРД (68 т) 18   2,6 Стационарные наземные установки Инерциальная Отклоняемые камеры сгорания ЖРД. Сопло, питаемое выхлопными газами газогенератора турбонасоса, выполняет функции верньерного двигателя и стабилизирует корпус против вращения Ядерный (1 мгт) Носовой конус стабилизируется четырьмя соплами
"Поларис" (США) 2200 до 5500 порядка 4 км/сек 12,6 т Первая ступень - РДТТ (45 т), вторая ступень - РДТТ (9 т) 8,4   1,37 С подводных лодок в надводном и подводном положении и со стационарных баз Инерциальная система наведения снаряда и система инерциальной навигации подводной лодки Дефлекторы в четырех соплах первой ступени. Во второй ступени возможно такое же устройство или 4 верньерных двигателя Ядерный (1 мгт) В топливо добавлен порошкообразный алюминий
"Блю Стрик" (Англия) 4 500 до 800 порядка 5,2 км/сек 80 т Одна ступень - 2 ЖРД (135 т) 24   3 Стационарные подземные установки Инерциальная Отклонение обоих шарнирно-закрепленных ЖРД и два патрубка отвода газов от турбонасоса Ядерный На вооружение не поступала
"Першинг" (США) 480 до 160 порядка 2 км/сек 16 т Первая и вторая ступени - РДТТ 12     Подвижные установки Инерциальная Аэродинамические и газовые рули Ядерный (1 мгт) Ракета предназначена заменить "Редстоун". На вооружение не поступала
Редстоун" США) 320 до 130 порядка 1,7 км/сек 27,7 т Одна ступень - ЖРД (34 т) 19,2 3,6 1,8 Подвижные установки Инерциальная Аэродинамические и газовые рули Ядерный или обычный  
"Капрал" (США) 110 до 50 порядка 1 км/ сек 5 т Одна ступень - ЖРД (9 т) 14 2,13 0,76 Подвижные установки Инерциальная и радиокомандная Аэродинамические и газовые рули Ядерный или обычный  
"Сержант" (США) 120 до 50 порядка 1 км/сек 5 т Одна ступень - РДТТ (22,7 т) 10,4 1,8 0,7 Подвижные установки Инерциальная Аэродинамические и газовые рули Ядерный или обычный Ракета предназначена заменить "Капрал". На вооружение не поступала
"Онест Джон" (США) 27 до 10 порядка 0,55 км/ сек 2,7 т Одна ступень - РДТТ 8,3 2,77 0,584 Самоходная пусковая установка, перевозимая вертолетом Установка пусковой рамы по азимуту и возвышению. Стабилизация вращением Вращение посредством четырех небольших двигателей и скошенных килей Ядерный или обычный  
"Литтл Джон" (США) 16   Сверхзвуковая 0,36 т Одна ступень - РДТТ 4,422 0,584 0,318 Легкая пусковая установка, перевозимая вертолетом Отклоняемые крестообразные поверхности управления Установка пусковой рамы по азимуту и возвышению. Гиростабилизация Ядерный или обычный  
"GAM - 87 А" (США) 1600 до 250 - 300 порядка 4 км/сек 9 т Один РДТТ       С самолетов типа В-47, В-52 и Б-58А Инерциальная Дефлектор реактивной струи Ядерный (4 мгт) Авиационная баллистическая ракета. На вооружение не поступала
II. Крылатые ракеты
"Снарк" (США) 10 000 от 300 до 15 200 м 990 км/час 28,2 т Два стартовых РДТТ (по 59 т), один маршевый ТРД (5,9 т) 21 12,9   Подвижная пусковая установка Инерциальная с астрономическим корректором гиростабилизированной платформы Дефлекторы струй стартовых двигателей (при разгоне), элевоны (в полете) Ядерный (до 20 мгт)  
"Матадор" (США) 800 (ограничена возможностями наведения) 11 000 м 965 км/час 5,44 т (без стартового двигателя) Один стартовый РДТТ (23 т), один маршевый ТРД (2 т) 12,1 8,87 1,37 Подвижная пусковая установка На модификации ТМ-61А - радиокомандная. На ТМ-61С - дополнительная гиперболическая радионавигационная система "Шаникл" Управляемый стабилизатор, отклоняющиеся пластины на верхней поверхности крыла Ядерный или обычный  
"Мейс" (США) 1000 от 300 до 12 200 м 1050 км/час 6,36 т (без стартового двигателя) Один стартовый РДТТ (45,4 т), один маршевый ТРД (2,36 т) 13,42 7,09   Подвижная пусковая установка На модификации ТМ-76А - система наведения "Атран", воспроизводящая радиолокационную карту местности, которая сравнивается с имеющейся на борту картой. На ТМ-76В - инерциальная Управляемый стабилизатор, руль Поворота, элероны Ядерный
"Лакросс" (США) 32 (ограничена радиусом действия системы наведения)   Околозвуковая 1 т Один РДТТ 5,86 2,7 0,52 Самоходная пусковая установка Радиокомандная Подвижное крестообразное хвостовое оперение Ядерный или обычный  
"Кэссер" (Франция) 90 В зависимости от местности 970 км/сек 1 т Два стартовых РДТТ, один маршевый ПВРД 3,5 3   Самоходная пусковая установка Радиокомандная Элероны, элевоны и крыльевые кили с рулями направления Обычный  
III. Зенитные ракеты
"Бомарк" (США) 400 20 М = 2,5** 6,8 т Один стартовый ЖРД или РДТТ (15,9 т), два маршевых ПВРД (10,4 т) 15 5,54 0,88 Стационарные базы ПВО На начальном этапе - по командам системы "Сейдж". На последнем этапе-активное радиолокационное самонаведение Отклонение шарнирно закрепленного стартового двигателя, руль высоты, руль поворотов и элероны Ядерный или обычный Стартует вертикально
"Ника-Аякс" (США) 40 20 М = 2,5 1 040 кг, 500 кг без стартового двигателя Один стартовый РДТТ, один маршевый ЖРД (1,18 т) 10,8; 6,4 без стартового двигателя 1,6 0,305 Стационарные базы ПВО Командная радиолокационная Управляющие поверхности в носовой части (схема "утка") Три боевые головки с осколками  
"Ника-Геркулес" (США) 120 30 М = 3,3 4 500 кг, 2 250 кг без стартового двигателя Один стартовый четырехкамерный ЖРД (или РДТТ), один маршевый РДТТ 12,124; 8,159 без стартового двигателя 2,286 0,8 Стационарные базы ПВО Командная радиолокационная Поверхности управления на задних кромках крестообразного крыла Обычный или ядерный  
"Ника-Зевс" (США) до 320   М = 5 - 7 9,1 т Один стартовый РДТТ (200 т), один маршевый РДТТ 15; 9 без старт, двигателя     Подземные стационарные базы ПВО Командная радиолокационная и самонаведение у цели   Ядерный В стадии разработки
"Тартар" (США) 16   М = 2,5 680 кг Один РДТТ со стартовой и маршевой ступенями тяги 4,6 1,04   С надводных судов По лучу радиолокатора и полуактивная система самонаведения на последнем этапе   Обычный На вооружение не поступала
"Талос" (США) 100   М = 2,5 3 175 кг, 1 400 кг без стартового двигателя Один стартовый РДТТ, один маршевый ПВРД 9,3; 6,25 (без стартового двигателя) 2,84 0,76 С крейсеров По лучу радиолокатора и полуактивная радиолокационная система самонаведения на последнем этапе (для ракет с обычным ВВ) Подвижное крестообразное крыло Обычный или ядерный В случае ядерного заряда самонаведение отсутствует. Ракетами "Талос" вооружен один крейсер "Гальвестон"
"Террьер" (США) 16   М = 2,5 1 300 кг, 500 кг без стартового двигателя Один стартовый РДТТ, один маршевый РДТТ 8,05; 4,5 (без стартового двигателя) 1,17 0,33 С крейсеров, эсминцев и береговых установок По лучу радиолокатора Подвижное крестообразное крыло Обычный  
"Хоук" (США) 35 от 30 до 115 00 м М = 2 579 кг Один РДТТ со стартовой и маршевой ступенями тяги 5,11 1,245 0,356 С подвижных установок, транспортируемых самолетами и вертолетами Командная радиолокационная и полуактивная радиолокационная система самонаведения Рули на задних кромках крестообразного крыла Обычный Ракета предназначена для борьбы с низко летящими самолетами
"Бладхаунд" Мк-1 (Англия) Несколько десятков километров   М = 2 2 000 кг, 1135 кг без стартовых двигателей Четыре стартовых РДТТ, два маршевых ПВРД 7,7; 6,77 (без стартовых двигателей) 2,869 0,546 Стационарная база ПВО Поворот стартовой установки по азимуту и возвышению и полуактивная система радиолокационного самонаведения Раздельное или одновременное отклонение подвижных крыльев Обычный  
"Ред Ай" (США) 3     5 кг Один РДТТ с двумя ступенями тяги 1,14   0,075 С ручной установки типа "базука" Инфракрасное самонаведение   Обычный Предназначен для обороны войск на поле боя от низко летящих самолетов
IV. Противотанковые снаряды
"Виджилент" (Англия) 1,6   560 км/час 12 кг Один РДТТ с двумя ступенями тяги 0,9 0,279 0,114 Переносная установка Управление по проводам Поверхности управления на задних кромках крестообразного крыла. Снаряд в полете медленно вращается Бронебойный заряд На вооружение не поступал
"Пай" Р. V. (Англия) 1,6       Один РДТТ с двумя ступенями тяги 1,524 0,71 0,152 С автомобильных установок или с земли Управление по проводам Отклонение реактивной струи Бронебойный заряд На вооружение не поступал
S. S. 10 "Норд" (Франция) 1,6   290 км/час 15 кг Один РДТТ с двумя ступенями тяги 0,86 0,75 0,165 С автомобильных установок, вертолетов и самолетов Управление по проводам Вибрирующие интерцепторы на задних кромках крестообразного крыла Бронебойный заряд (для брони до 400 мм)  
S. S. 11 "Норд" {Франция) 3,5   до 700 км/час 29 кг Один РДТТ с двумя ступенями тяги 1,16 0,5 0,165 С земли, автомобилей, вертолетов и самолетов Управление по проводам Вибрирующий дефлектор выхлопной струи второй ступени, создающий асимметрию тяги в желательном направлении. Снаряд в полете медленно вращается Бронебойный заряд (для брони до 510 мм)  
"Дэви Крокет" (США) 3,2       Один РДТТ 1,5   0,15 С ручной установки типа "базука"     Ядерный (менее 1 кт) На вооружение не поступал
V. Самолеты-снаряды
"Хаунд Дог" (США) порядка 500 км 18 000 м 2125 км/час 4500 кг Один ТРД (3,4 т) 12,8 3,66   Со стратегических бомбардировщиков В-52С и В-52Н Инерциальная Управляющие поверхности в носовой части (схема "утка"), элероны и руль поворота Ядерный (2 мгт)  
"Булпап" (США) 8 (зависит от видимости снаряда и цели)   2 250 км/час 260 кг Один ЖРД (заранее снаряжаемый) 3,4 1,1 0,3 С палубных или тактических самолетов По радиокомандам с самолета при визуальном наблюдении за снарядом по трассерам Управляющие поверхности в носовой части (схема "утка") Обычный  
"Куэйл" (США) 320 Высота равна высоте полета самолета-носителя 966 км/час 500 кг Один ТРД (1,1 т) 4,04 1,68   Со стратегических бомбарди ровщиков В-47 и В-52 По радиокомандам с самолета или с помощью автопилота с предварительной программой Рули поворота и элевоны Нет Снаряд является носителем оборудования для создания помех. На вооружение не поступал
"Блю Стил" (Англия) порядка 600 От малых до 27 км 1 700 км/час (при пикировании М-2 и более) 6 800 кг Один двухкамерный ЖРД (8 т) 11 4,1   С бомбардировщиков типа "Виктор" и "Вулкан" Инерциальная Управляющие поверхности в носовой части, элероны и руль поворота Ядерный На вооружение не поступал
VI. Снаряды воздушного боя
"Игл" (США) 50 - 160 (по другим источникам - 320)   М = 3 900 кг Один ЖРД или РДТТ 4,5   0,35 С дозвукового самолета истребителя (типа "Миссайлир") Радиолокационное телеуправление с самолета-носителя или земли. На последнем этапе (с 16 км) - активное радиолокационное самонаведение   Ядерный На вооружение не поступал
"Фолкон" (США) 8   М = 2,5 68 кг Один РДТТ 2,17 0,66 0,164 С самолетов-истребителей Модификация GAR-3 -полуактивная радиолокационная система самонаведения. GAR-4-инфракрасная система самонаведения Поверхности управления у задней кромки крестообразного крыла Обычный  
"Сайдуиндер" (США) 5 (зависит от метеоусловий)   М = 2,5 70 кг Один РДТТ 2,87 0,508 0,122 С самолетов-истребителей Инфракрасная система самонаведения Крестообразные поверхности управления в носовой части (схема "утка") Обычный  
"Спэрроу" (США) 8   М = 2,3 172 кг Один ЖРД (заранее снаряжаемый) 3,6 1,0 0,228 С палубных истребителей Полуактивная радиолокационная система самонаведения Крестообразное оперение Обычный  
"Файрстрик" (Англия) 6,4 15 000 М = 2 136 кг Один РДТТ 3,182 0,747 0,22 С самолетов-истребителей Инфракрасная система самонаведения Крестообразные поверхности управления В хвостовой части Обычный  
"А. А. 20" (Франция) 4   М = 1,7 134 кг, 144 кг (снаряд против наземных целей) Один РДТТ с двумя ступенями тяги 2,6 0,8 0,25 С самолетов-истребителей Радиокомандная система наведения (летчик видит снаряд по трассерам) Вибрирующие дефлекторы реактивной струн,создающие асимметрию тяги Обычный В полете снаряд вращается

*(Приведенные данные заимствованы из иностранной печати (в основном из "Flight" № 2602 и 2643). Незаполненные графы означают отсутствие опубликованных сведений.)

**(Число М показывает, во сколько раз скорость полета больше скорости звука У земли скорость звука равна 1 224 км/час, на высоте от 11 000 до 25 000 м - 1 066 км/час.)

предыдущая главасодержаниеследующая глава







Пользовательского поиска




Рейтинг@Mail.ru

При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:

http://weapons-world.ru/ "Weapons-World.ru: Энциклопедия вооружения 'Мир оружия'"