Оценка и перспективы развития 30-мм выстрела с МЭ снарядом Сергеева А.И. МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва

1. Оценка и перспективы развития 30-мм выстрела с МЭ снарядом Сергеева А. И. МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва

2.

2
30-мм боеприпасы фирмы «Oerlikon»
Фрагментирующийся БПС с
отделяющимся
поддоном
Снаряд воздушного
подрыва
БОПС с
отделяющимся
поддоном
Практический
снаряд
70-е
80-е
БОПС с отделяющимся поддоном
БПС с отделяющимся поддоном
Снаряд воздушного подрыва
Бронебойный снаряд
90-е
2000-е
▲
NEW
▲
▲
БПС с отделяющимся поддоном
▲
ФЗ снаряд с ГВ
Полубронебойный ФЗ снаряд, Зажигательный бронебойно-фугасный снаряд
ФЗ снаряд с ДВ
ОФ с НВ
▲
▲
PAST

3.

3
30 мм выстрел со снарядом воздушного подрыва
(Oerlikon)
Масса снаряда
Масса блока ГПЭ (Вольфрамовый сплав)
Масса ГПЭ
Количество ГПЭ
Дульная скорость
Время полёта 1 км / 2 км
Расположение 162
ГПЭ
в слое(1.24 г каждый)
27 ГПЭ x 6 слоёв
360 г
201 г
1.24 г
162
1100 м/с
1.07с / 2.64с
Al пластина 1 x 1 м

4.

4
30-мм отечественные боеприпасы
ФНПЦ «Прибор»
Патрон с ОФЗ
снарядом
Патрон с бронебойнотрассирующим
снарядом
Патрон с
многоэлементным
снарядом

5.

5
Оценка поражающего действия 30-мм МЭ снаряда
Постановка задачи
m=3,5 г – масса ГПЭ (сталь)
7800 кг/куб.м.- плотность
материала ГПЭ.
в 1,25 кг/куб.м.- плотность
воздуха.
м/c – дульная
v0 885
скорость.
vд 200 м/с – добавочная
скорость при выбросе ГПЭ
м/с – скорость самолёта.
vs 250
Ф=0,52 – коэффициент формы снаряда по закону Сиаччи.
Q=0,395 кг – масса снаряда.
d 30 мм – калибр снаряда.
t 1.1 1.5 с – время от момента выстрела до срабатывания ВУ
d ýë 7.8 мм – диаметр ГПЭ
- число ГПЭ
N 28
8
- угол разлета пучка элементов
30 - угол подлёта к земле

6.

6
Расчёт внешней баллистики снаряда
v0сн v0 vs 1135 м / с
Начальная скорость снаряда
График падения скорости снаряда на траектории
vсн , м / с
1100
1000
900
800
700
600
500
Таблица значений скоростей снаряда
r, м
500
vсн , м / с 971.2
500
1000
1500
2000
r, м
1000
1200
1500
816
758.15
675.12

7.

Расчёт внешней баллистики ГПЭ, стабилизированного вращением, с
учётом переменного коэффициента силы аэродинамического
сопротивления
7
(Методика ВВИА им. Жуковского)
Допущения:
1. Сила тяжести не учитывается.
2. Скорость звука и плотность воздуха постоянны вдоль траектории.
3. Форма элемента – оживально-цилиндрическая.
4. Элемент стабилизирован в процессе полёта.
dv
v2
C X
S
dt
2 m
dr
v
dt
Вспомогательная функция
RX (M ) CX (M ) M
0.28M , при 0 M 0.9
RX ( M ) 2.5M 2, при 0.9 M 1.1
0.57 M 0.12, приM 1.1
1M 1 , при 0 M M 1
RX ( M ) 2 M 2 , приM 1 M M 2
M , приM M
3
2
3
RX
CX
3
0.6
2
0.4
1
0.2
0
1
2
3
4
M
0
1
2
3
4
M

8.

8
v0 ГПЭ (vсн vд ) 2 (vн vк ) 988 м / с
2
Начальная скорость ГПЭ
2
vн -скорость, сообщаемая ГПЭ по нормали и боковой поверхности стакана
vн2 vк2
tg
vсн vд
vк - окружная скорость, сообщаемая ГПЭ вращением снаряда
Средний мидель элемента
S
d эл 2
4
48 мм 2
(r r0 )
v(r ) v0 ГПЭ (1
) exp(
)
M0
L
M 0
Расчёт убойной скорости элемента
1. По ЖС при значении убойной энергии 10 кГм/кв.см. (По Носкову Б.И.)
v уб1 300 m
1
6
244 м / с
2. По критерию удельной кинетической энергии при действии по ЖС (убойная энергия 10 кГм/кв.см)
m V 2 c
Е уд 2 S
,
откуда
v уб 2 165 м / с

9.

9
Убойный интервал для элементов, выброшенных на расстоянии 1200 м
v ГПЭ , м / с
1000
800
R уб1 326 м
600
R уб 2 488 м
400
v уб1
200
v уб 2
0
1200
R уб1 1600 R уб 2
1800
r, м
0.57(r r01 )
0.12
0.12
) exp(
)
при
r 1378
v01 (1
0
.
57
M
L
0
.
57
M
01
01
2
2.5(r 1378)
2
v(r ) v02 (1
) exp(
)
при 1378 r 1430
2
.
5
M
L
2
.
5
M
02
02
0.28( r 1430)
v03 exp(
)
при
r 1430
L

10.

10
Расчёт приведённой площади поражения МЭ снаряда
Допущения:
1. Осевой поток ГПЭ осесимметричный.
2. Однозонное поле ГПЭ.
3. Проекция цели на картинную плоскость мала по сравнению с площадью сечения потока.
4. Цель однокомпонентная, неподвижная.
5. ГПЭ компактный, из стали.
Внешний радиус зоны на картинной плоскости
r z tg ( ), м
Sкарт r 2 , м2
C x var C x var Cx 0.6 Cx 0.6
S карт 2
S
,м
стаб. нестаб. стаб. нестаб.
Площадь зоны на поверхности земли
sin
N эл
162
273
136
,1 / м 2 R уб1 , м 326
Динамическая плотность ГПЭ на картинной плоскости П
S карт
П Sц
G 1 e
488
242
349
174
R уб 2 , м
1
Площадь зоны на картинной плоскости
R уб1
R уб 2
R уб 2
Приведенная площадь поражения ЖС
30-мм МЭ и ОФЗ снарядами
Sц 0.5, м 2
Sц 0.23, м 2
S ппп1 , м 2
76
52
S ппп2 , м 2
77
53
S пппОФЗ , м 2
30-40
10-15
0.5
0
100
200
300
400
z, м

11.

Постановка задачи в универсальной объектноориентированной среде
11
Цель: ударный вертолёт Z-10 (Китай).
Агрегатная модель цели
Летно-технические характеристики
Модификация
Z-10
Диаметр несущего винта, м
13.00
Диаметр рулевого винта, м
3.6
Длина, м
14.20
Высота ,м
3.84
Тип двигателя
2 ГТД Pratt & Whitney Canada PT6C-67C (WZ9)
Максимальная скорость, км/ч
270
Экипаж, чел
2
Вооружение:
одна 30-мм пушка
боевая нагрузка до 1500 кг на 4 узлах подвески
: 4 ПУ ПТУР HJ-9, HJ-10 или 2 ПУ 57-мм или
90-мм НУР или 2 УР воздух-воздух TY-90 или
2 контейнера с 12.7-мм пулеметами
1.0 para3 (1, 2.4, 3.6) [0,2,0] {h(10, 5, 6, 6, 6, 5), S(0.4, 0.5, 0.3, 0.9,1.2,1.1), E(200,700), n>(2A,1B)}
‘название агрегата‘
….

12.

12 Постановка задачи в универсальной объектноориентированной среде
Область срабатывания ВУ МЭС при стрельбе очередью
Область срабатывания МЭС для случая идеального ВУ
Область срабатывания ВУ при высокоточном наведении МЭС

13.

13
Перспективы развития
1. Разработка программируемых ВУ для перспективных МЭ БП.
2. Оптимизация характеристик осколочного поля аксиального типа (поля ГПЭ)
3. Для расчёта эффективности применения БП и СП с осевыми потоками ГПЭ
необходимо обновление СИД по ВЦ и характеристик уязвимости к
элементам активного типа.
4. Применение ГПЭ нового типа из :
- вольфрамового сплава
- реакционных материалов (RM)
- комбинированного типа (из реакционных материалов с элементами из
вольфрама)
5. Уточнение свойств реакционных материалов и изучение их поведения при
высокоскоростных ударных и деформационно-сдвиговых нагрузках.
Горение РМ в обычных условиях и при ударе

14.

Проникающая способность ГПЭ
30mm x 173 МЭ отечественного снаряда
7
0м
Дульная скорость: 850 м/с
Температура:
15°C
Плотность воздуха: 1.225 кг/м3
Глубина проникания h,[мм]
6
500м
5
1000м
4
1500м
3
2000м
2
2500м
1
ГПЭ : 3.5 г
Материал цели: сталь
0
10
20
30
40
50
60
Дистанционный подрыв [м]
70
80
90
100

15. Проникающая способность ГПЭ 30mm x 173 снаряда Ahead (ABM)

10
Глубина проникания h,[мм]
Дульная скорость: 1100 м/с
Температура:
15°C
Плотность воздуха: 1.225 кг/м3
0m
9
500m
8
7
1000m
6
1500m
2000m
5
2500m
4
3
ГПЭ : 1.24 г
2
1
Материал цели: сталь
DW576C
0
10
20
30
40
50
60
Дистанционный подрыв [м]
70
80
90
0…2500м
расстояние
выброса ГПЭ
100