Файл: Киселев, С. П. Ракета в воздушном океане.pdf

В случае, если руль расположен по потоку воздуха, подъемной силы на нем нет. Но вот от рулевой машинки на руль подается усилие, и руль становится под некото­ рым углом к набегающему потоку. В этом случае на ру­ де возникает сравнительно небольшая управляющая сила (площадь руля небольшая). Но так как рули нахо­ дятся далеко от центра тяжести ракеты, момент, созда­ ваемый управляющей силой, получается достаточно большим. Под его действием ракета поворачивается в заданном направлении вокруг центра тяжести. В резуль­ тате образуется угол атаки и, как следствие этого, подъ­ емная сила на крыле, величина которой значительно больше подъемной силы на рулях. Равнодействующая этих сил отклоняет центр тяжести ракеты в заданном направлении.

Теперь об аэродинамических органах управления. По назначению они подразделяются на органы управления по направлению, высоте и крену. Для управления по на­ правлению и высоте используются рули, а по крену — э л е р о н ы .

Кроме этих основных, существуют вспомогательные

Эти пластинки, установленные в середине или на концах крыльев или стабилизаторов, во время полета ракеты не­ прерывно выдвигаются за плоскость крыла — стабилиза­ тора — вверх или вниз. Если в одном из положений они задерживаются дольше, чем в другом, то создают аэро­ динамическую силу как горизонтальные воздушные ру­ ли, потому что поток, обтекающий крыло, наталкивается на выдвинутую пластинку и создает момент, а затем сры­ вается с поверхности крыла. Давление на эту поверх­ ность крыла уменьшается, вследствие чего появляется подъемная сила. Если интерцепторы установлены на вер­

139

Для приведения в действие органов управления на ракете имеются приводы, которые могут быть электриче­ скими, гидравлическими или пневматическими.

Газодинамическое (реактивное) управление. Еслискорости полета ракеты малы, то аэродинамические си­ лы, создаваемые управляющими органами, так же малывследствие небольшого напора воздушного потока. По­ этому аэродинамическое управление ракетой будет недо­ статочно для удержания ракеты на расчетной траекто­ рии. То же самое произойдет, если ракета летит в верх­ них слоях атмосферы, где плотность воздуха мала. А как же в этом случае управлять ракетой? В этих условиях, применяется газодинамическое управление или комбина­ ция аэродинамического управления с газодинамическим. На очень больших высотах, где атмосфера практически отсутствует, аэродинамическое управление становится вообще невозможным, тогда применяется только газоди­ намическое управление.

Как уже указывалось, при газодинамическом управ­ лении ракетой управляющие усилия создаются газами, вытекающими из сопла двигателя.

На ракете в месте выхода газов из сопла двигателя устанавливаются газовые рули из жароустойчивых ма­ териалов. Газовая струя действует на эти рули по тем же законам, что и аэродинамическая сила на воздушные рули. Газодинамическая сила руля создает относительно центра тяжести ракеты момент, который и поворачивает ракету на определенный угол. После поворота ракеты на заданный угол газовые рули возвращаются в нейтраль­ ное положение.

Изменение направления полета ракеты (реактивного снаряда) можно осуществить, изменяя направление дей­ ствия реактивной силы. Это достигается поворотом все­ го двигателя, перекрытием части сопел ракеты двигате­ ля, установкой специальных двигателей с косопоставленными соплами.

Например, в английском противотанковом реактив­ ном снаряде «Пай» поворот достигается перекрытием од­ ного или нескольких сопел, которые расположены по ок­ ружности хвостовой части снаряда. При перекрытии час­ ти сопел изменяется направление реактивной силы сна­ ряда, и он поворачивается в нужном направлении.

140

Аэродинамика и рассеивание ракет

Перед пуском ракеты заранее рассчитываются коор­ динаты точек (цели, районы) падения ракеты, координа­ ты воздушного или космического пространства, где ракета должна пролететь в заданное время.

Однако координаты точек падения ракет несколько от­ личаются от расчетных. И этого избежать нельзя, можно только принимать соответствующие меры, чтобы умень­ шить разницу между расчетными и фактическими точка­ ми падения ракет до практически приемлемых величин.

Координаты точек падения ракет являются случайны­ ми величинами, так как при полете происходит рассеи­ вание ракет.

Рассеиванием ракет называется отклонение точек падения ракет от расчетных, вызываемое случайными причинами. Рассеивание ракет является очень важной характеристикой их, так как оно определяет точность посадки (попадания) ракеты в заданную точку (цель). На величины рассеивания влияют многие факторы, в том числе и аэродинамические. Одни причины вызывают небольшое рассеивание, другие большое. Причины, вы­ зывающие большое рассеивание, называют основными причинами.

Для каждого типа ракет основными причинами рас­ сеивания могут быть свои, характерные только для дан­ ного типа ракет.

Что же такое случайная величина? Воспользуемся опытом артиллеристов.

Если в короткий промежуток времени из артиллерий­ ского орудия одинаковыми снарядами и зарядами, при одном и том же угле возвышения, т. е. при всех одина­ ковых условиях, произвести большое количество выст­ релов, то все снаряды упадут на некоторой площади, которая образует плоскую фигуру. В теории вероятности эта фигура называется э л л и п с о м р а с с е и в а н и я (рис. 52). Внутри эллипса рассеивания падение снарядов распределяется так, как показано на рис. 52. Это для од­ ного конкретного случая, для одной стрельбы. Для каж­ дой стрельбы будет свой эллипс рассеивания. Таким об­ разом, случайными величинами называются такие ве-

141

личины, которые при неоднократном повторении одного и того же опыта (в нашем случае повторение выстрелов) несколько отличаются друг от друга. В повседневной жизни и технике можно привести очень много примеров случайных величин. Но у одних величин «доля случайно­ сти» очень мала, и в практике ею можно пренебречь. Та­ кие величины на практике рассматриваются как неслу­ чайные. В других случаях этого сделать нельзя.

Артиллеристы, например, не могут пренебречь рас­ сеиванием снарядов при стрельбе.

Рассеивание неуправляемых ракет превышает рассе­ ивание артиллерийских снарядов. Поэтому пренебречь рассеиванием неуправляемых ракет тем более нельзя.

Для оценки рассеивания применяется закон распреде­ ления случайных величин. Таких законов много. Но для оценки рассеивания артиллерийских снарядов использу­ ется так называемый нормальный закон распределения случайных величин (его часто называют закон Гаусса). Эллипс рассеивания, показанный на рис. 52, и есть гра­ фическое изображение нормального закона распределе­ ния случайных величин. Зная этот закон, можно рассчи­ тать, какое количество снарядов следует выпустить по цели, чтобы ее поразить. Как видно из рисунка, наиболь­ шее количество снарядов падает вблизи центра эллипса. Чем дальше от центра, тем меньшее количество упавших снарядов. Совпадающая с центром эллипса точка, вок-

142

руг которой падает наибольшее количество снарядов, называется центром рассеивания. За единицу рассеива­ ния принимается не весь эллипс, а ширина полосы, в пределах которой при достаточно большом количестве выстрелов попадает 50% снарядов. Размер такой полосы по дальности условно обозначают 2Вд и называют в е р о ­

о т к л о н е н и е м .

Вопрос о законах рассеивания артиллерийских сна­ рядов, нормальном законе распределения и единицах рассеивания в артиллерии мы рассмотрели потому, что этот закон распределения и единицы рассеивания принят и для неуправляемых ракет. Но рассеивание неуправля­ емых ракет превышает рассеивание артиллерийских снарядов, особенно в боковом направлении.

Так, например, отношение Вб/х (вероятное боковое отклонение в долях дистанции), — т. е. отношение веро­ ятного бокового отклонения к расстоянию от пусковой установки до места падения ракеты (реактивного снаря­ да) для различного типа ракет, применявшихся во вто­ рой мировой войне 1939— 1945 гг., колебалось в преде­ лах от '/is до 1/юо- В то же время это отношение для1 артиллерийских снарядов, выстреливаемых из нарезных орудий, имеет величину около Visoo—1/зт- Следова­ тельно, рассеивание артиллерийских снарядов в боковом1 направлении 30— 100 раз меньше, чем рассеивание неуп­ равляемых ракет. Отношение Вд/х (вероятное отклоне­ ние по дальности в долях дистанции, т. е. вероятноеотклонение по дальности, деленное на расстояние от пу­ сковой установки до места падения ракеты) для неуп­ равляемых ракет колеблется от V3o до Vioo, а для артил­ лерийских снарядов у 2оо—Узоо. Следовательно, рассеи­ вание неуправляемых ракет по дальности во много раз меньше, чем в боковом направлении, но все же в 3—7 раз превышает рассеивание артиллерийских снарядов.

В чем же основные причины рассеивания неуправля­ емых ракет?

Дело в том, что если артиллерийский снаряд, двига­ ясь в стволе орудия от нулевой до максимальной скоро­ сти, имеет строго заданное направление, то направление

143