Эксперты из команды разработки War Thunder рассказывают о технических аспектах расчёта влияния перегрузки на траекторию полёта ракет ПЗРК.
Привет всем! В последнее время мы получаем от вас значительное количество репортов относительно располагаемой перегрузки ракет ПЗРК «Игла», Stinger, Mistral, и прочих. Не всегда по ракетам есть исчерпывающая информация, например, по зонам поражения маневрирующих целей, поэтому отметим, что при анализе лётной модели ракет мы производим сравнительный анализ и с теми конструктивно схожими ракетами, для которых эта информация присутствует.
Все представленные в игре ракеты ПЗРК с ИК ГСН конструктивно выполнены по аэродинамической схеме «утка» с управлением по одноканальной схеме управления вращающейся ракетой. Первая пара рулей служит для попеременного управления ракетой по тангажу и рысканию, а вторая пара неподвижна и служит дестабилизатором и предназначена для смещения аэродинамического фокуса ракеты вперёд, ближе к центру масс.
Устройство рулевой машины ПЗРК 9М39. Источник: «Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 «Игла», И. Акулов, В. Байдаков, А. Васильев, 2011.
Такое конструктивное решение исходит из массо-габаритных ограничений и позволяет значительно снизить массу ракеты, из-за чего и нашло применение в ракетах ПЗРК и некоторых ракетах ПТРК. Но применение этого конструктивного решения также приводит к снижению средней располагаемой перегрузки и задаёт некоторые особенности схеме управления рулевыми поверхностями.
Рулевой отсек ПЗРК FIM-92 Stinger. Источник: MANPADS. A Terrorist Threat to Civilian Aviation? B.I.C.C.
При одноканальном релейном управлении вращающейся ракетой для создания управляющей силы в любом направлении полёта рули перебрасываются рулевой машиной из одного крайнего положения в другое четыре раза за один оборот ракеты.
Такая схема управления рулями позволяет регулировать результирующую перегрузку ракеты и тем самым обеспечивать пропорциональное наведение ракеты.
Источник: «Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 «Игла», И. Акулов, В. Байдаков, А. Васильев, 2011.
Длительность положения руля в каждом из положений определяет величину и направление результирующей перегрузки ракеты.
Изменение результирующих сил по оси тангажа и крена и положение рулей ракеты при манёвре в плоскости тангажа и потребной результирующей силы в 70% от максимальной.
Изменение результирующих сил по оси тангажа и крена и положение рулей ракеты при отсутствии результирующей управляющей силы.
В случае необходимости создания максимальной результирующей силы рули перебрасываются два раза за оборот ракеты.
Изменение результирующих сил по оси тангажа и крена и положение рулей ракеты при маневре в плоскости тангажа при достижении максимальной результирующей силы.
Изменение результирующей силы в плоскости манёвра ракеты в упрощённом виде можно представить в виде полуволны синусоиды. Средняя же результирующая сила в плоскости манёвра за полупериод вращения будет равна интегралу изменения результирующей силы в плоскости манёвра. Разделив её на интеграл результирующей силы в плоскости манёвра не вращающейся ракеты за тот же временной промежуток, мы получим соотношение максимальной перегрузки к средней за период вращения.
Таким образом, средняя результирующая сила за полупериод вращения ракеты с одной управляющей поверхностью, управляемой в релейном режиме, составит 63.66% в сравнении с такой же, но не вращающейся ракетой, выполняющей манёвр в плоскости расположения рулей, такое же соотношение будет и для средней располагаемой перегрузки к пиковой, когда рули находятся в плоскости манёвра.
Из-за такой особенности при анализе манёвренных возможностей ракет ПЗРК мы опираемся не только на максимальную перегрузку, обозначенную в документах, но и на зоны поражения и проводим сравнительный анализ ракет по массе и площади аэродинамических поверхностей. В случае ракет ПЗРК нам достоверно известны манёвренные возможности ракеты 9М39 «Игла» с располагаемой перегрузкой 10.2G, которые подтверждаются не только перегрузкой в технической документации, но и размерами зон пуска и поражения маневрирующих целей.
Зоны пуска и поражения ПЗРК 9М39 цели со скоростью 310 м/с, выполняющей манёвр с перегрузкой 8G.
Для иных комплексов ПЗРК в открытых источниках указана кратно большая перегрузка, в 18, 20 и даже 25G в случае ПЗРК Mistral 1, однако эти ПЗРК незначительно отличаются по площади аэродинамических поверхностей от 9М39, поэтому мы не можем ожидать от них кратного увеличения средней располагаемой перегрузки в сравнении с «Иглой». Мы считаем, что несколько большая перегрузка других комплексов ПЗРК обусловлена в основном несколько большей максимальной скоростью ракет в сравнении с ракетой ПЗРК 9М39 «Игла», поэтому мы предполагаем, что для ПЗРК FN-6, FIM-92, Mistral в документах указана пиковая перегрузка, достигаемая в момент, когда рули находятся в плоскости манёвра, и при таком допущении средняя располагаемая перегрузка за полупериод вращения этих ПЗРК составит 63% от пиковой и будет согласовываться с данными по располагаемой перегрузке ПЗРК 9М39.
В рамках игры, из-за технических ограничений, даже в случае релейного одноканального управления мы используем двухканальное пропорциональное управление ракетами. Для этого в качестве максимальной перегрузки для автопилота ракет ПЗРК в игре была задана средняя перегрузка реальной ракеты за полупериод вращения. В карточке ракеты мы также отображаем среднюю перегрузку за полупериод вращения ракеты, которая в большей степени дает игрокам понимание о возможностях ракеты, чем пиковая перегрузка, развиваемая только в момент совпадения плоскости рулей с плоскостью манёвра ракеты.
С учётом всего вышеперечисленного, нами были сделаны следующие изменения:
FIM-92 Stinger, ATAS(AIM-92) — располагаемая перегрузка увеличена с 10G до 13G. Уточнены параметры автопилота, доработана ракетодинамика.
Mistral, Mistral SATCP — располагаемая перегрузка увеличена с 12G до 16G. Уточнены параметры автопилота, доработана ракетодинамика.
Мы надеемся, что смогли в общих чертах объяснить принципы вычисления параметров перегрузки для ракет ПЗРК в War Thunder и особенности их реализации, а также объяснить разницу между средними и пиковыми значениями перегрузки на траектории полёта. Желаем вам успехов в боях!
