Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Исследование и разработка высокоэффективных головных частей противоградовых ракет

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка высокоэффективных головных частей противоградовых ракет"

ЦЕНТРАЛЬНАЯ АЭРОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

На правах рукописи

Гришин Юрий Петрович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ГОЛОВНЫХ ЧАСТЕЙ ПРОТИВОГРАДОВЫХ РАКЕТ

04.00.22 - Геофизика

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Долгопрудный - 1993

V . 4 . . -Ч

Работа- выполнена в КИИ прикладной химии. Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.Д. Серов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

A.A. Лушников,

кандидат физико-математических наук, С.Н.С. А.Ф. Кузенков Ведущая организация: НПО "Тайфун"

Занята состоится^_23 ишля_Т993г.

ь 14 часов на заседании Специализированного совета К 024.08.01 по адресу: I4I700 г.Долгопрудный, Московской о5л., ул. Первомайская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной аэрологической обсерватории.

Автореферат разослан "_"__и то; я_1993г.

Учёный секретарь специализированного совета,

кандидат географических наук Трутко

- I -

. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Одной из важнейших задач современной науки и техники является.разработка эффективных средств и методов воздействия на атмосферные.явления с целью, регулирования развития эблакоз для предотвращения града, приносящего огромный ущерб народному хозяйству. Специалисты оценивают ежегодные убытки, которые -¡есёт сельское хозяйство мира от града в два миллиона долларов. По зтой причине во многих странах последние 30 лет проводятся мероприятия по предотвращения градобитий. Исследования в оиласти защиты' сельхозкультур от града наиболее интенсивно проводятся в США, Швейцарии, Франции, Италии, Аргентине, Болгарии, Югославии и •• нашей ;тране.

Для защиты сельхозхультур от градобитий в налей стране и за рубежом разработан к эксплуатируется целый ряд протавоградоных :редств, различающихся между собой по своим тактико-техническим сарактеристикам. '

Большая номенклатура головных частей-генераторов льдообразу-эщпх аэрозолей объясняется в значительной мере отсутствием критериев для разработки таких головных частей, в том числе критериев ю оценке их эффективности. Поэтому проведение специальных иссле-;оганий и разработок головных частей противоградовых ракет, обеспе-гавагщих с минимальными затратами выполнение целевой задачи, явля-!тся актуальной проблемой.

Разработка противоградоЕых средств в налей стране началась в !957 г. Б 1967 г. СМ СССР принял Постановление о внедрении ра.*оа-!отанных средств и методов борьбы с градом в сельское хозяйство ¡трапы, в 1975, 1980 и 1985 годах Постановлениями СМ СССР,.ГКНГ, 1Н СССР предусмотрена разработка новых средств для защяты сельхоз-сультур от градобитий.

Дальнейшее расширение площадей сельхозкультур, зещкцэзгаах от -

града, возможность получения большого экономического эффекта сделали исследования и разработки актуальными и повлекли разработку высокоэффективной головной части противоградовой ранеты, позволяющую с минимальными затратами провести оперативную и эффективную обработку градоопасных облаков.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Цель» настоящей работы является разработка и обоснование основных лроектньос параметров, исследование и разработка высокоэффективной головной части противоградовой ракеты.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. - Впервые в практике создания противоградо-вьге ракет предложена кассетная головная часть, снаряжённая отделяемыми по траектории полёта самостоятельными генераторами льдообра-зуйцего аэрозоля (пироэлементами);

- найдены технические решения, разработаны экспериментальные методики и проведён комплекс исследований, что позволило разработай кассетную головную часть, эффективность которой как минимум в 2... раза выше эффективности головной части серийяой ракеты предыдущего поколения "Алазень".

ПРАКГЛЧВСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ. Предложенные научно-технические реше ния обеспечили создание высокоэффективных технологичных кассетных головных частей для противогдадовых ракет увеличенного радиуса де! ствия. Ракеты "Кристалл" с кассетной головной частью приняты в экс луатацию в службах активных воздействий Госкомгидромета.

' АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты диссертации изложены в 9 публикациях, доложены на Всесоюзных семинарах по кристаллизующим реагентам в г.Киеве в 1980 и 1986 гг, Всесоюзном семинаре по физике облрков и активным воздействиям в г. Нальчике в 1985 г., Научном совете по проблеме "Активные воздействия на гидрометеорол! гические процессы в.г. Обнинске в 1980 г., на 1У Всесоюзной конфв' ренцяи по аэрозолям в г. Ереване в 1932 г., на Всесоюзном семинар па научно-прккладнык проблемам применения пиротехнических систем в Загорска в 198& г.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ. ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. Работа состоит из ведения и пяти глаз, содержи? 129 страниц машинописного текста, 19 рисунков, 17 таблиц. Список использованной литературы содержит [05 наименований.

.СОДЕНЕАШЕ РАБОТЫ

50 ВВЕДЕНИИ обсуждаются актуальность, цель, научная новизна i практическая ценность проведённых исследогз:гий.

3 ГВРЗОЙ ГЛАВЕ диссертации проводится обзор существующей литературы, анализ современного состояния исследований и разработок ге-гёраторов льдообразующего аэрозоля, применения противоградогых ра-:ет и снарядов и даётся постановка задачи.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ проводятся выбор, обоснование и оптимизация эсновных проектных параметров головной части, генераторов льдообра- •

эуюцего аэрозоля, a -raicee параметров засева облака.

*. •

. Как показано в литобзоре, .генератор льдообразукцаго аэрозоля -[ГЛА) должен работать при скорости полета разной, или близкой к эптимальной, при которой реализуется максимальний зкход агстнс:г.с: 1ДОр с единици пассы пиросостава.

Обеспечить полёт Г!ЯА при оптимальных скоростях иозсно в двух ;лучаях: I) головная часть (ГЧ) с бортовым ГЛА (моноблочная ГЧ) с ■шросоставоы с 40% Ají, установленная на ракете, летящей со ско- , эостю 150...200 м/с; и 2) ГЧ кассетного типа с отделяемыми по всей грассе полёта ракеты самостоятельными ГЛА - пироэлементаш (ПЭ) с ),4...2/S A^I в пиросоставе, падающими со скоростью, близкой к зптимальной - 50...60 м/с.

Первый путь нереален - пока нет раке* с такой маршевой ск"о-эостьз полёта, нерационально и использование составов с большим количеством Реальным является создание кассетной ГЧ с выбросом-1Э по всей трассе полёта ракеты.

Дяя разработки кассетной ГЧ необходимо определить следующие зсновные параметры: параметры ПЭ (гаслриты, масса), их количество' в ГЧ, интервал и программа их выброса. Эти параметры определяются. -■

иэ необходимости:

а) высота "колодца", обрабатываемого каждым из ПЭ должна быть не менее 1000 м (толщины облачного слоя, прилегающего к обрабатываемой изотерме;

б) концентрация активных я;рр (АЯ) п каждом из "¿плодов" долгна быть не менее 10^...10*^ ад/км^ (а линейная концентрация АЯ по трассе полёта рааеты - не менее яд/км);

в) обеспечения сплошности обрабатываемой зоны, т.е. к заданному моменту времени "колодца", обрабатываемые соседними ПЭ должн сомкнуться (или перекрыться);

г) обеспечения увеличения линейной (по трассе ракеты) концент рации АЯ (путём увеличения частоты выброса ПЭ) пропорционально увеличению площади сечения внутри плоского угла "сектора обстрела ракеты";

_ д) время, отводимое на воздействие - 3 минуты (для первого ПЭ для остальных - соответственно меньше),

Определение параметров ПЭ

Параметры ПЭ определяется исходя из указанных выше требований а также ПЭ должен быть компактным телом, имеющим скорость свободного падения (или с дополнительным воздействием собственной силы тяги) около- 50.. .60. м/с., пустой корпус должен бытъ неубойным элементом.

Активные ядра из свободно падающего ПЭ вводятся в виде вертикальной трассы, которая затем распространяатся по объему облака вследствие воздушной .турбулентной диффузии. Диаметр шлейфа ("коло ца") определяется по форцуло: „ ?

где Т - время распространения аэрозоля (в нашем случав 180с о - скорость диссипации турбулентной энергии,

Величина объема 1-го "колодца" = . /-/*

где Н^.- высота колодца (1000 м) . ^

- Необходимое количество АЯ. для засева объема "колодца" определяется по формуле: А/г. н К *\/>с (3)

где К - минимально необходимая концентрация АЯ (10*^,..10 яд/га • Суммарный выход АЯ с одного ПЭ определяется по формуле

л4 -3 пп (4)

д. ' Для ПЭ с постоянным массовым расходом пиросостава

гдегЬ - массовый секундный расход пиросостава (г/с);

А/.Су) -выход АЯ с I г пиросостава в зависимости от - скорости полета генератора (яд/г);

Для ПЭ с постоянной скоростью полёта к постоянна массовым асхсдом минимально необходимая масса определяется по формуле :

Л/а = m /V(v> (5)

Время горения ПЭ равно времени пролёта ПЭ через обрабатыЕае-

ый слой: £гор.= _^--(6)

Lf'- пэ

где U пэ - скорость полёта ПЭ (минимум 50 м/с,максимум £0 м/с)

Высота шашки пиросостава в ПЭ определяется по формуле:

fo сост." M гор. сост. * Ггор. ^

Для ПЭ с пиросостазом плотностью 1,6 г/см^ и скоростью горе-ия I мм/с с учётом скорости падения ПЭ = 50 м/с получаем параметры Э по рис. I (безотносительно к типу ракеты): касса пиросостава I г, высота шапки по составу 20 ш&, с учётом корпусных деталей иаметр ПЭ - 24 мм, высота также 24 мм, общая масса ПЭ - Т9...20 г.

Исследование льдообразущей эффективности ПЭ

На рис. 2 приведены график скорости полёта ПЭ и результата асчёта льдообразующей эффективности -ПЭ с различными пиросоставами с учётом изменения льдообразующей активности пиросостава от ско-ости полёта ГЛА). тл

Получено, что выход АЯ с одного ПЭ - 4,4*10 , чт равно еы-оду АЯ с одной ракеты "Алазань" или "Небо".

Определение количества ПЭ в ГЧ, частоты и программа выброса ПЭ . плотность засева обеспечивается при выполнении условия

где Хг£и XpZ+i - координаты на оси 0Х вертикальной части траектории полёта ù-тои ¿tl-ro ПЭ; éï и $¿+1 - диаметры "колодцев" от ¿-го и ¿+1-го ПЭ

Для определения <¿¿+1 применяем формулу: __

• к. • ùXi - înrli со* . . (10)

где Л01 - интервал времени между гыбросакч £ -го и L +Т~го ПЭ;

Mtfiitru - средняя скорость ракеты, на участке между выбросами С -го и ¿+Т-гоПЭ;; В - средний угол наклона траектории полёта ракеты' на * участке между выбросами L -го и I +1-го ПЭ.

s -

Cf/79

Рис. 1. Gxe:rä г«жс<п/кции Г*>. Т - инертный сое тан, 2 - льдообря аумй 2 - бума-кнт- труб-п. 4 -• металлический стакан, 5 - тчу*-

m а: ' ■1 н я i' е л ы-! о - 2 ьпз V ¿ к о ? за? .д (¿Р".), с/ g - пиэмэтр гаэози;;одного от-' с^г/я.

2-Грифа« окорок- полета (V) и,секундного расхода -, ; /7 ) д« 1ÎD с рзплячюми лйдесозтаеачи.

Увеличение линейной концентрации обеспечивается увеличением частоты выброса ПЭ по мере удаления от точки пуска в :оответстЕии с формулой:

?дв - частота выброса ПЭ в I -й точкз траектории (м~*);

Х^ - координата по оси ОХ точки выброса 1-го ПЭ;

X; - координата точки выброса и -го ПЭ;

| - ширина зоны внутри сектора стрельбы в начале работы ГЧ;

¿^ - диаметр "колодца" от 1-го ПЭ.

Интервалы выброса ПЭ, количество ПЭ в ГЧ и программа их выброса определяются путём совместного решения уравнений 8...II- с счётом данных о траектории и скоростях полёта для каждого вида закет.

Для ракеты "Кристалл" с эффективным радиусом действия 12 км и 5 постоянно уменьшающейся скоростью полёта необходимо-28 шт. ПЭ, »ыбрасыааеыых с постоянным интервалом 1,55 с.

Оценка льдообразущей эффективности ГЧ с бортовой ШАД и ' кассетной ГЧ -

Выход АЯ на единицу длины горизонтальной проекции трассы ра-(9ты определяется по формуле: ^ ггч • л/г у )

^ ' • (12)

I суммарный выход АЯ М£ - 52 ^^

7Д9 п\- расход массы пиросостава в I -п секунду;

выход АЯ с I г пиросостава при скорости полёта VI; - угол наклона траектории полёта ракеты в I -ю секунду; дХ£ • - отрезок горизонтальной проекции трассы полёта ракеты в I -ю секунду.

Результаты расчётов показывают, что ракета "Алазань" лишь на гебольшой части траектории обеспечивает засев с яд/км, 1 ракета "Небо" не достигает этого значения на всей трассе полета.

Закета "Кристалл" с кассетной ГЧ обеспечивает засев с требуемой юнцентрацией О. >10^, а на значительной части траектории *ает Ю15 яд/км. ......

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ проводятся расчётно-теоретические и экспериментальные исследования кассетной ГЧ.

Выбор принципиальной схемы ГЧ .Конструкция кассетной ГЧ должна обеспечивать выполнение следу-эщих основных требований (кроме изложение вше): .>.:•'

1) корпус ГЧ должен сохранять цэлостность до.конца работы 14 (т.е. обладать достаточной прочностью и жёсткостью) ц в то *е время дробиться на безопасные осколки при самоликвидации взрывом;

2) работа ГЧ не должна влиять на устойчивость полёта ракеты; •

3) конструкция ГЧ должна обеспечивать высокую надёжность работы огневой цепи с целью обеспечения безопасности применения в густонаселённых районам;

4) ГЧ должна быть простой по конструкции и технологичной.

С учётом всех изложенных требований были разработаны две ос- . новные схемы конструкции: по рис. За - с корпусом, состоящим из ря да блоков, надетых на центральную трубку с замедлителем - для раке с небольшим радиусом действия и низкими полётными нагрузками, и по рис. 36 и в - с моноблочным корпусом - для ракет увеличенного ради уса действия и высокими полётными нагрузками.

Исследования прочности ГЧ

В процессе работы (во время полёта) на ГЧ действуют аэродинамические и центробажныз силы, приводящие к её изгибу. Причём увели чение прогиба приводит'к соответствующему увеличения изгибающей на грузки за счет центробежных сил из-за увеличения эксцентриситета и аэродинамических сил из-за увеличения угла атаки. Прогиб всей раке' в 1-м приближении входит в граничные условия (жесткость всей ракет! значительно выше жесткости ГЧ).

Интенсивность нагрузки, отнесённой к единице длины ГЧ составляет: у ■ и)г ' /7> • у г --. (14) где ее* - скорость вращения,

т - масса единицы длины (погонная масса), у - прогиб,

распределённая аэродинамическая нагрузка.

При проведении расчётов принимаем, что ГЧ представляет собой консольно закреплённую балку с равномерно распределённой по длине массой Ю и жёсткостью Е1. При .зтом более лёгкую конусную часть заменяем отрезком балки с той же общей массой Ык и фиктивной длино( & , тогда получим балку длиной

' ^ Z ' (~ (15)

где £ • = ( ~ -2- фиктивная длина;

к М-Мк

гп = ~—------ погонная касса; \

II ' - общая масса и длина ГЧ; "к ¿к ~ масса и длина конусной части.

>ис. 3. Схема конструкций кассетных ГЧ: яО со сбогнкм корпусом;

0 с моноблочным корпусом и вкладным замедлителем; н) с моноблочным сорпусом, с замедлителе»«, запрессованным непосредственно э гсорпус ГЧ. ' - дистанционная трубка, 2 - обтекатель, 3 - передний Слот корпуса.

1 - пироэяемент, 5 - еыяиСной заряд, б - лромэзуточны? блок корпуса,

' - центральная трубка (корпус замедлителя), о - г.догдхэтелъ, 9 - с г-, ¡епроворное отверстие, 10 - кгхакизм самоличзидзцп?, ТТ - прсбка-фик-атор, 12 - моноблеснътЯ коргтус, 13 - выходная усилительная таблетка,' 4 - приёмная таблетка механизма саыоликвкдации.

Дифференциально уравнение изгиба балки при действии нагрузки, пропорциональной прогибу, имеет вид: ^

21'у-У =сО~!И У или у - £ 4 у

где ^ заданная распределённая нагрузка. Решая с-то уравнение*, получаем:

Е1 ^¿г- ^ (17)

ко '

см - мч)° •

ЕТ ^ ¿<У2 (18)

гр

где и 7-х - корни характеристического уравнения;

ЕТкр - критическая изгибная жёсткость, при которой система

стадовитс : неустойчивой, значения действующих моментов и перерезывающих сия стремятся к бесконечности; „ - граяччнал нзгибная жёсткость, при которой прогиб ГЧ

еще. незначителен. Е1ГЧ - должно быть 51

Е таблице I приведены расчётные значения Е1 и Е1гр для различных ГЧ, установленных на ракете "Кристалл .

Таблица I

_ Варианты 1*4 по рис. 3_

Ца аметры г ......

а а а Сив

I

материал блоков или

корпуса ПСБ иорпласт' АГ-4 гам

СЗщая масса ГЧ, кг 1,35 1,9 2,2 1,9 '

Масса обтекателя, кг 0,4 С,25 0,25 0,25

Длина обтекагеяя, к 0,205 0,19 0,19 0,32

03п;а1. длина ГЧ. м . 0,34 0,4 0,4 0,535

Скорость вращения Значения Е!,^ , Н-М*

230 об/;л'н 46 7с,4 137,? 135 .

2300 Т22 208,5 375 370

Значения К1Гр , и-м*

ЛЙОО 53 90 162 15<»

.'-80;} 144 246 442 437

Экспериментальные исследования прочности и жёсткости ГЧ гроизводились на ротационной установке. Начальный эксцентриситет i угол атаки задавались исходя из деформации всай. ракеты и аэродинамической нагрузки. Эксцентриситет носика при вращении определялся при помощи кино- и фотосъёмки.

Б лабом^сечекии ГЧ иэгибяш^и?? момент ранен:

мизг = S frt"'* т и'Ч (Ь'У х - f.J (19)

в эадэлю Мизг = (20)

Для ГЧ ракеты "Кристалл" по результатам теоретических иссле-деваний Еыбран моноблочный корпус по рис. 36 (и. в) из полистирола ¿арки УПМ с SI=650 Н Ь'? и Мизг ра3р = 600 Н М (при полётных нагрузках "изг= 430 Н М). Лётные натурные испытания и испытания на цробимость подтвердили правильность такого выбора.

Исследование влияния отстрела ПЭ на устойчивость полёта ракеты

При выбросе (отстреле) ПЭ из ГЧ ракеты возникают возмущения -увеличивается угол атаки. Допустимый угол атаки ~ »:э боле 3°.

Уравнение движения ракеты относительно центра масс при углах атаки менее 10° имеет вид:

(21)

где и = \l ñ - комплексная переменная;

Ъ =» 6, +<• ¿г - комплексный угол атаки;

Zh - коэффициент демпфирования;

И? - коэффициент динамичности.

Решение уравнения (21) при действии начального возмущения

t¿A° Scfü* ./ , сШ/ _ ///,

~at "о7s 'V - ' L,L имеет вид:

У'- e <22)

для небольшого участка траектории, где скорость ракеты примерно постоянна s \/но = co/mt , получим;

ПК .

Расчеты, проведённые по этим формулам, показали, что при выбросе ПЭ с т!/ = кг м/с ( ^=20 г,\Л-=100 м/с) для . акетн '"Круйтчлл"

я с mV* 1,2 кг м/с ('"=20 г, -60 м/с) для ракеты "Алаэань" возникают возмущения, не превышающие 2°, которые затухают через 1,5 с (к моменту Еыброса следующего ПЭ) - при ни.зких скоростях ракеты (150...200 v/c). Для высоких скоростей ракеты (500 м/с) реличины возмущений в 4...5 раз менысе.

Лётные испытания 'ракет "\лазанъ" (менее устойчивых, чем "Кристалл") с одновременным выбросом двух соседних ПЭ массой 25 г со скоростью 50...100 м/с показали, что отклонений от траектории нет.

Исследования внутрибаллистических параметров процесса выброса ПЭ

Исследования скорости движения ПЭ в стволе и в момент выброс ил ГЧ, давления в стволе, проводились с целью определения влиявд fia них конструктивных параметров ГЧ, таких, как сила фиксации Пс с стволе, масса вышибного заряда, величина свободного объема и ч

Необходимо било выбрать такую комбинацию параметров,; при кот рых обеспечивалось бы надёжное функционирование 14, скорость выС са ПЭ не превышала бы максимапьно допустимой скорости (с точки е ния устойчивости полёта ракеты), чтобы ПЭ надёкно выбрасываю я г, отстреле, но не выбрасывался под действием центробежных сил. Рас ты, проведённые'по методам внутренней баллистики артиллерийских миномётных систем, подтверждены экспериментальными исследование при которых измерялась скорость полёта ПЭ и импульс отдачи при е отстреле. Ка основе данных полученных при расчётах и эксперимент можно выбирать параметры для каждого из видов ГЧ, так, для ГЧ "Кристалл" по рис. 36 и з выбраны следующие основные параметры: сила фиксации 100...5С0 Н, масса вышибного заряда 0,1...0,5 г, диаметр огнепроводного отверстия - 2 мм.

Исследования и разработка кассетной ГЧ с моноблочным

корпусом с замедлителем,, запрессованным непосредственно е корпус ГЧ

В практике разработки и изготовления пиротехнических изделий обычно применяются составы, прессование которых проводится при д ленки ТОО Mlia (1000 кГ/см^) и яыше. Корпус изделия с таким соста должен обладать высокой прочностью. Р ГЧ ло рис. 3 а и б корпус медлителя "изготовлен из стеклопластика. Сложность изготовления и сборки таких ГЧ очззидна. ■ Для устранения этого недостатка была и почьзоваьа идея прзссовангл состава при пон'/жнном давлении но по jV.'âcteîhco з керт/е ГЧ из ьиэкопрсчшзй термопластичной пластмасс v.ria поя"ЗТ!*рола (рис. Зв).- Для реализации этой идеи необходимо

5ыло определить допустимое давление прессования, которое может выдержать корпус и разработать состав, который прессовался бы 1ри этом давлении.

Результаты расчёта для корпуса из полистирола (0 = 0,4; = 20 Ша) при соотношении диаметров канала и корпуса К и коэффициенте бокового давления состава ч , при коэффициенте запаса [,5 приведены в таблицз 2.

Таблица 2.

Расчетные значения допустимой величины давления прессования (МПа).

Прессование с матрицей

0,7 0,5 0,3

0,25 . 12-, б 17,6 29,2

0Л5 11,6 16.2 270

Прессование без матриц

0,25 • 10,3 . . 14,4 24,0

0,15 10.7 15,0 25,о

Для прессования при таких низккх давлениях С-*:: разработан сосав, состоящий из нитрата натрия, древесного угля и горючего-связу-щего на основе эпоксидной смолы и тиокола. Для регулирования скорос-и горения добавлен магниевый порошок, скорость горения регулируется акже изменением соотношения компонентов по массе и дисперсии. Ко-$фициент бокового давления такого состава 0,3...0,4. Состав прэс-уется при давлении около 20 МПа в течении 12 часов после приготов-ения, пока он имеет низкую степень полимеризации.

Исследования надёжности функционирования огнегой цепи ГЧ Структурная схема огневой цепи имеет вид: •

Рис. 4. Схема огневой цепи ГЧ., ТК - дистанционная трубка, - замедлитель, ПЭ - пйроэлемен**ы, ЯК - механизм самоликвидации.

Наибольшую трудность представляет воспламенение механизма само-твидации, т.к. его приёмная таблетка закрыта листом из нитрооенэры )Лщиной 0,Т2 мм, а кроме того значительная часть горячих-газез при фении выходной части замедлителя уходят в атмосферу, и только ш->лыпая часть их омывает торец механизма самол'/лсзидации с приёуной клеткой.

Вероятность безотказного воспламенения механизма самоликвидац! (его приёмной' таблетки) от замедлителя ГЧ определяли по методу нагрузка-прочность. Нагрузка - время действия форса пламени от еыхо; ной части замедлителя, прочность - Еремя на пронжениэ листа нитро-основы и воспламенение приёмной таблетки. Для испытаний была разр; ботана специальная методика, в которой время действия форса от выходной части замедлителя измерялось при помощи фотоэлемента, факу; тативно измерялось давление в полости между ГЧ и ЛК; момент восплг кенения приёмной таблетки фиксировался при помощи фотодиода, распс ложенного под таблеткой. По результатам испытаний рассчитана вepoJ кость безотказного воспламенения ЛК.от ГЧ Р = 0,-9Тд12 (при =0,9) а общая надёжность огневой цзпи - 0,99? как для ЛК, так и для ПЭ • лимитирующей является надёжность ТК.^рааная 0,999, при её повышаю повысится и вся надёжность цзпи, хотя требование по надёжности 0 выполнено и так.

Лётная экспериментальная отработка ГЧ

Во время, лётных испытаний проверялась работоспособность ГЧ различных вариантов в.составе ракеты, фиксировались следующие параметры: Еремя работы 14, .координаты начала и окончания работы ГЧ, количество сработавших ПЭ, характер работы ГЧ, её прочность, харал тер полёта ракеты (устойчивость) при выбросе ПЭ, датьность разлёт; ПЭ от трассы полёта ракеты. Для визуализации процесса работы ГЧ 61 ли применены ПЭ, часть льдообразущего состава которая была замене ка ка осветительный. Процесс работы. ГЧ фиксировался на кино- и фо' плёнку. По специальной методике была определена максимальная велю на бокового разлёта ПЭ - 30 м при скорости ракеты 300...500 м/с. Специальные испытания показали, что выброс ПЭ со скоростью 50...!( м/с не влияет на устойчивость полёта ракеты "Алазань" (менее усто! чивой, чем "Кристалл"), даже при относительно небольшой скорости полёта - 300 м/с. Испытания ракет "Кристалл" с ГЧ по .рис. За с 32 ПЭ показали, что прочность: ГЧ в этих условиях недостаточна, ГЧ ра: ламывалась на первой секунде полёта. Испытания ГЧ с моноблочным к< пусом по рис. 36 и в показали работоспособность ГЧ, ритмичный выб] ПЭ (отказов в срабатывании ПЭ. не зафиксировано), надёжное воспламе нке механизма самоликвидации (отказов не зафиксировано). По резул! татам стендовых к летных испытаний для внедрения в серийное производство и для эксплуатации в противоградовых службах выбрана коне: рухция ГЧ (как самая простая по конструкции и технологии и самая I дехная в эксплуатгищи)' с моноблочным корпусом из полистирола с за-.?эдлате.яем, запрессованным непосредственно в корпус ГЧ (рис. Зв).

Разработка ГЧ вспомогательных метеорологических ракет и проработка перспективных конструкций.

Для успешного проведения активных воздействий на облака необходимо знать, как протекают процессы в облаках на всех масштабных уровнях - микрофизкческом, среднемасштабном, макромасштабком. Для изучения среднемасштабных процессов была разработана ГЧ, снаряженная 'эод-шм раствором солей радиоактивного изотопа -который затем'еы-

тадает Еместе с дождём (Метка-Р). Другой тип примеси - лёгкие и тон-сие пассивные радиоотраяающие элементы (ПРО)^ например из углеродистого волокна типа ВНР-IX или "уг.тен". Введенные в облако (или чис-'ую атмосферу) ПРО такого типа перемещаются вместо с йоздушны?.!И по-■оками или рассеиваются в ходе диффузионных процессов. Перемещения СРО хорошо наблюдаются при помощи PJIG. ПРО могут вводиться в точке ¡ли по трассе при помощи кассетной ГЧ.

Наиболее перспективной для активных- воздействий предстаплнетсл Ч, снаряженная хладорэагентами - низкокипяцими кидкостями. При нор-:альной температуре это газы - пропан, углекислый газ и т.д. Замёрз-ие капелыш хладорёагентов являются^нтпами кристаллизации для '-б-ачной воды. Такие центры кристаллизации при вые-, ж (от; ,зителью) емггературах -3°7..-2°С (Ají - максимум при - б0, , что с--;снь затно ри воздействиях на слабовосходяцие потоки. Хлгл-рэагента предлага-тся вносить в атмосферу при помощи контейнеров-баллончиков, которы-и снаряжается кассетная ГЧ.

Тактигсо-технико-экономический анализ эффективности применения кассетных ГЧ и результаты их эксплуатации.

Проведённые работы по выбору и обоснованию основных проектных 1раметроз, расчётно-теоретические и экспериментальные исследования 53полили разработать кассетную ГЧ, обеспечивасду» с наименьшими закатами решение задач по активному воздействию на облака. Разработан- .. 1Я кассетная ГЧ з составе ракеты "Крис-галл" внедрена в промышленную <сплуатацию с 1986 г. ГЧ "Кристалл" снаряжена 23-ю ПЭ - самостоя-гльньз.'и генераторами льдообразущего аэрозоля, каждый из которых шт столько яи активных ядер (4,4* 10^), сколько и вся ГЧ "Алазань" [и "Небо" с бортовой 111ДД.

Втабл. 3 приведены основные тактико-тетснические характеристики '.зработанкой кассетной ГЧ "Кристалл" в сопоставлении с серийными ¡разцами, а также параметры засева облака при помехи J тих ГЧ. В Ю'лицз 3 применены следующие обозначения: ^ пс ' ^ ~ масса пиросостава в ГЧ;

№ А«Л» ^ ~ касса йодистого серебра в ГЧ; Л/^. V , (яд) - общий выход АЯ с одной ГЧ;

Ы

г пс

(яд/г) - средний выход АЯ с I г пкросостава;

л/ ] г Д у, (яд/г) - средний 5ыход АЯ с I г А I; V' <з^(к1?) - общий обрабатываемый объём облака (через 3 мин.

после начала воздействий, при £ = Ю00 с.'/'/о"); \/ и пол, (к:,Г) - по'лезный обрабатывавши объём облака - е толщине слоя облака 1км,прилегающего к обрабатываемой изотерме;

Н(яд/км3) - средняя концентрация .АЯ б обрабатываемом объёме; \/г4,(км3) - общий сбьём облака, который может быть обработан с концентрацией Ю14яд/км?(без ограничения времени); рср,(яд/км) - средний выход АЯ на I км горизонтальной проекции

трассы ракеты; .

Ц (руб.) - цэча (оптовая) ракеты по ценам 1990 г.; С^(руб/км^) - стоимость"обработки I км3 облака (по Пол^* (руб/км) - стоимость обработки I км горизонтальной проекции трассы ракеты с С) Тр= 10х4..ЛО*5 яд/км. •

■ . ■' ' 1 1 'Таблица 3 Сравнительные характеристики ГЧ различных ракет и параметры засева облака .

Параметры и характеристики ГЧ с борговсй "Алазань". "Небо" Разработанная кассетная ГЧ "Кристалл"

'I 2 ■•■ 3 4

П?пс, (г) .. . 770 1300 1.1x23 = 303

ЯЦт,(г) //.* , (яд) ' ' . ' 15,4 • 4,4 1014 . 26 4,5 1С14 6,16 ■1,23 Ю16

д''тг пс! (яд/г) 5,7 ¿О11 . ; 3 ,5 10П . ■ 4 Ю!3

Д^Хг д. ^(яп/г) 2,9 Ю13 : 1,7 Ю13 2 1016

У3у , (км3) ; " '2,7 . 4,3 6,5

Пср , (яд/.чм3) 1,8 .:. 1,63 ю14 ' . 1,05 ТО14 . 4,75 1,85 ЮТЬ

т 2 о 4

4,4 .4,5 123*0

9ср- (яд/км) 6,23-Ю13 3,62'Ю13 1,5-Ю15

ц , (руб.) 165 650 250

о С „ , (руб./км) 92 310 53

Си . Сруб./км) 47...752 200...2620 29,5

Анализ характеристик ГЧ с бортовой ШАД серийных ракет и разработанной кассетной ГЧ "Кристалл" показывает, что кассетная ГЧ яв-: те тс я наиболее совершенной. Она относится к третьему, на порядок Золее эффективному поколению ГЧ. В кассетной ГЧ существенно ниже пасса пиросостава, и, соответственно, дорогого и дефицитного йодистого серебра, а еыход АЯ значительно выше. Благодаря применения сво-5одно падающих генераторов-пироэлементов не только реализован ма?:си-иалько возможный выход АЯ - за счет работы на о г.; ^мально; скорости лолёта, но и существенно возрос обрабатываемый с Чём облака - за :чёт "прошивания" значительной его толщины. Концзнтрация АЯ при применении кассетной ГЧ возрастает более, чем на порядок и превышает 10 яд/км3, что очень важно при воздействии на мощные градовые процессы, на суперьячейкоЕые облака, в то время как ГЧ с бортовой ЕАД-типа "Алазань" дают концэнтрацию около Ю^яд/км и не в состоянии предотвратить т.н. "катастрофические" градобития. При воздействии на рядовые градовые процессы, когда надо обработать объём облака в злое, прилегающем к обрабатываемой изотерме (толщиной около I юл) з концэнтрацией не менее Ю^яд/км^ (в течение 3-х мин.), I ракета "Кристалл" заменяет 2,8 ракеты "Алазань" (по V 3 пол), при вызывании осадков, когда необходимо создать в облаке концентрацию 10 яд/км^ в течение относительно большого времени, I ракета "Кристалл" заменяет 28 ракет "Алазань" (по ^74). При воздействии на мощные суперъячейковые облака, когда нужно внестг в облако как можно больше ядер, I ракета "Кристалл" также'заменяет 28 ракет "Алазань" (поИ/г ). ; Причём в связи с тем, что воздействия надо провести очень оперативно • (в течение 3-х мин.), ракеты с бортовой ШАД не дахт эффекта, т.к.

нзт возможности сделать 10...15 залпов с одной пусковой установки в течение 1;..3 минут. Ракеты с кассетной ГЧ вносятнеобходимое количество ядзр с одного, залпа.

. При сравнении по другому общепринятому критерию - выходу АЯ на Х^кк горизонтальной проекции трассы ракеты (Л ?реб. Ю •.. . Л0~5яд/км> такте видно значительное преимущество кассетной ГЧ -здесь I ракета "Кристалл" с кассетной ГЧ заменяет от 2 до 16 раке1 "Алазань", стоимость обработки 1 км трассы н'лт.э соответственно в 1,6...25 раз.

Таким образом, анализ ГЧ противоградовых средств по основным критерия« показывает,.что кассетная ГЧ "Кристалл" наиболее полно удовлетворяет современным требованиям и в настоядее время являете, лучшей.

Основные результаты и выводы

Т. 3 результате анализа современного состояния исследований и разработок головных частей противоградовых ракет показано, что на ибсльпей эффективностью обладают кассетные головные части с отдел, емыми самостоятельными генераторами льдообразующего аэрозоля, раб1 тающими яри скорости, равной скорости сзободного падения в атмосф' ре - 50...60 м/с, при'которой реализуется максимально возможный в ход активных ядер с I г пиросостаэа, однако вопросы их оптимально проектирования недостаточно исследованы.

2. Получены зависимости для определения основных параметров о ляемых от ГЧ самостоятельных генераторов - пироэлементов (ПЭ). По •казано, что ПЭ, падающий со скоростью 50...60 м/с должен иметь вр работы не. менее 20 с, масса пиросостава ПЭ должна быть II г, диам ПЭ = Еысоте ПЭ я 24 мм, общая масоа ПЭ - 20 г, при этом длина Еер кальной части траектории ПЭ - I юл выход активных ядер с одного 4,4'Ю1-4 яд. - столько же, сколько и-со всей ГЧ с бортоЕой ШАД ра "Алазань" или "Небо".

3. Сформулированы требования и определены зависимости, по кот определяется количество'ПЭ в ГЧ, программа и интервалы выброса ПЭ ГЧ. Показано, что для кассетной ГЧ "Кристалл" с увеличенным до 12 эффективным радиусом действия необходимо 28 ПЭ. При этом средний ход ЛЯ на единицу длины горизонтальной проекции трассы ракеты сос л лет Г, 5 •то'-5 яд/км, а у ракет с бортовой ШАД - 6,2'Т012( "Алазань или 2,6-1013 ("Небо") при норме Ю14.. ЛО15 яд/км.

4. Разработана принципиальная схема и конструкция кассетной Г для протиеогрздовых ракет различного радиуса действия. На основе расчзтьо-эксргрикэнмльшх исследований сформулирог. ны требозаниг

ючности корпуса ГЧ, величине импульса отдачи при отстреле ИЗ. >оведены исследованиявЕнутрибаляисткчесхих параметров выстрела . ) (из "ствола" в корпусе ТЧ) и их зависимость от конструктивных фэметроэ ГЧ, исследована надёжность огневой цепи, рассмотрены ¡хнологические вопросы.

5.- На основе комплекса расчётных и экспериментальных исследова-;Й разработаны и внедрены в серийное производство и применяется гя защиты ценных сельхозкультур от градобитий у нас в стране к за гбеяом противоградовые ракеты с высокоэффективными головными части - "Кристалл-I", "Кркстэлл-2", "Кристалл-о", "Ллазань-90 - эф- '• жтиеность которых как минимум в 2...4 раза выше эффективноета-¡рийной ракеты предыдущего поколения "Алазань-2М" с бортовой 2АД.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. A.C. № I74I27 СССР МКИ0 Ol 1/00. Способ определения льдооб-шую'дей эффективности пиротехнических ксточниковтактиЕных аэро-)лей (совместно с Н.С. КИМОМ, А.И. СИДОРОЕШ и др.).

2. А.С.А» 1037734 СССР МКИ Я 42'£ 15/00.Головная часть ракеты для ' стивных воздействий на облака (совместно с А.И. КАРЦИЗАДЗЕ,

,И. СИДОРОВЫ!.! и др.).

3. A.C. № 1376509 СССР-МКИ G0627 33/04. Пиротехнический восгога-жительный состав (совместно с Э.Г.БАТАРИНОЯ, Ф.П.МДЦЯКИШМ и др.).

4. 4.С. № 1626645 СССР ЖИР 42$ 4/00.Головная часть ракеты для {тинных воздействий на облака (совместно с В.Д.СЕРОШМ, П.А.НЕСМЗ-ШМ и др.). 1.

5. A.C.» I68665I СССР МКИ£421 4/00.Головная часть ракета*«*''

• jgpw для

1вных воздействий на облака (совместно с 3.Д.СЕРОВЫМ\ HEGN'EH-)ШМ и др.). ^Г '

6. Выбор параметров головной части ПРОТИЕ^|^^ОГО КЗдечия даы ВГМ,1937,'вып.72, с 47-62 ^-gTf'^ni | ,1 "П ' БЛШ-4НИШМ и др.).

7. Аэрозольная метка для v^f „„„„„-

^ ^Исследования процессов в чистой атмсссрэ-

з и радиоотражающих облак<^^ _ ^ „____

„„„ J&c. - Тезисы докладов 1У Всесоюзной кокфэ-знции по аэрозолям ГКНГ Ш' тпоо то „

.в. пегряношм, м.с. ЖшвшТ^') ° (

8. Повышение эФФек'Я^г^^ И

Живности головных частей противогрздоных ракет пиротехническим ггШ , „„„н фл„„„.т

зкладов Зсес0юзногврнеРат0Раш льдс бРазуда

Ш) семинара по научно-прикладным проблемам пр/ме-

зния пиротехничесЖ^ у „ J ТЛ,Г тт , ________„ л

Ä .^^'^п. Жих систем, Загорск, I9S6, с II (совместно с

' 9 СВДОРОШМ и др.).

' Jjlfc "Метка" для изучения структуры и динамики воздушно: пс>-

Т! лвсолооблачном пространстве. - Метеорология и гидрология Д 927,

igäpR8-I20 (совместно с И.В. ПЕГРЯНОБЫИ, М.С.ЦИЦгКГВ'ЯИ я др.).