RU2786885C1 - An aircraft with a safe missile launching device - Google Patents
An aircraft with a safe missile launching device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786885C1 RU2786885C1 RU2022126017A RU2022126017A RU2786885C1 RU 2786885 C1 RU2786885 C1 RU 2786885C1 RU 2022126017 A RU2022126017 A RU 2022126017A RU 2022126017 A RU2022126017 A RU 2022126017A RU 2786885 C1 RU2786885 C1 RU 2786885C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- launcher
- rocket engine
- cargo compartment
- deflecting
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к летательным аппаратам, применяющим в процессе выполнения боевой задачи ракеты с активным стартом.SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, namely to aircrafts using rockets with active launch in the process of performing a combat mission.
В настоящее время ракеты с активным стартом применяются с рельсовых пусковых устройств. Двигатель таких ракет запускается непосредственно на подвеске и выходит на рабочий режим еще до схода с направляющих, при этом размер зоны, которая охватывается факелом двигателя ракеты, достигает 2/3 длины носителя (летательного аппарата) и перемещается в процессе движения ракеты. Таким образом оказывает значительное термодинамическое и эрозионное воздействие на большую часть элементов конструкции носителя. При этом необходимо учитывать, что указанное воздействие является кратковременным при штатной работе пусковой установки и сходе ракеты с направляющих, и долговременным при аварийной ситуации (отказ пусковой установки, влекущий за собой несход ракеты).Active launch rockets are currently used from rail launchers. The engine of such rockets is launched directly on the suspension and enters the operating mode even before leaving the rails, while the size of the zone covered by the rocket engine torch reaches 2/3 of the length of the carrier (aircraft) and moves during the movement of the rocket. Thus, it has a significant thermodynamic and erosive effect on most of the structural elements of the carrier. At the same time, it should be taken into account that the indicated impact is short-term during normal operation of the launcher and the rocket leaves the guides, and long-term in case of an emergency (launcher failure, resulting in the rocket not derailing).
При запуске ракетного двигателя наиболее агрессивное воздействие на агрегаты летательного аппарата оказывает центральная часть струи газов факела двигателя, расположенная по оси двигателя (ядро факела).When starting a rocket engine, the most aggressive effect on the aircraft units is exerted by the central part of the jet of gases of the engine flame, located along the axis of the engine (torch core).
Существуют технические решения, имеющие своей целью защиту элементов конструкции или окружающей среды от факела двигателя ракет, например:There are technical solutions aimed at protecting structural elements or the environment from a rocket engine torch, for example:
- в патенте US 4480522 А, 06.11.1984 описывается метод защиты рельсовых направляющих пусковой установки ракеты от термического воздействия ракетного двигателя при помощи выдува охлаждающего воздуха через отверстия в пусковой установке;- US Pat. No. 4,480,522 A, Nov. 06, 1984 describes a method for protecting the rail guides of a rocket launcher from the thermal effects of a rocket engine by blowing cooling air through holes in the launcher;
- в патенте JPH 04260797 А, 16.09.1992 описывается конструкция дефлектора, изменяющего поток газов двигателя стартующей ракеты и тем самым снижающего силовое воздействие на пусковую установку.- JPH patent 04260797 A, 09/16/1992 describes the design of a deflector that changes the flow of gases from the engine of a launching rocket and thereby reduces the force on the launcher.
Однако, известные технические решения не обеспечивают достаточной защиты элементов конструкции летательного аппарата от термодинамических, виброакустических и эрозионных воздействий факела ракетного двигателя.However, the known technical solutions do not provide sufficient protection of the structural elements of the aircraft from the thermodynamic, vibroacoustic and erosive effects of the rocket engine plume.
Наиболее близким к заявленному изобретению является летательный аппарат, известный из патента US 4545284 А, 08.10.1985. В наиболее близком аналоге защита рельсовых направляющих пусковой установки от термического воздействия ракетного двигателя осуществляется при помощи защитных створок, закрывающихся в момент начала работы двигателя под воздействием газовой струи, вылетающей из сопла двигателя.Closest to the claimed invention is an aircraft known from US
Недостатком наиболее близкого аналога является то, что реализация направлена на защиту только направляющих рельс пусковой установки, и не учитывает негативного воздействия факела стартующей ракеты на остальные элементы конструкции летательного аппарата, а также является недостаточным для защиты при аварийной ситуации (несходе).The disadvantage of the closest analogue is that the implementation is aimed at protecting only the guide rails of the launcher, and does not take into account the negative impact of the torch of the launching rocket on the rest of the aircraft structure, and is also insufficient for protection in case of an emergency (disengagement).
Таким образом, задачей заявленного изобретения является устранение недостатков известного уровня техники.Thus, the objective of the claimed invention is to eliminate the shortcomings of the prior art.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение максимальной защиты от термодинамических, виброакустических и эрозионных воздействий факела ракетного двигателя элементов конструкции летательного аппарата.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to provide maximum protection from the thermodynamic, vibroacoustic and erosive effects of the rocket engine plume of the structural elements of the aircraft.
Заявленный технический результат полностью достигается совокупностью признаков независимого пункта формулы.The claimed technical result is fully achieved by a combination of features of an independent claim.
Летательный аппарат с устройством безопасного запуска ракет содержит корпус летательного аппарата с грузовым отсеком, в котором установлена по меньшей мере одна пусковая установка ракет. На пусковой установке установлено устройство отклонения струи газов факела ракетного двигателя, которое представляет собой ковшеобразную конструкцию и состоит из металлического каркаса и трех вставок из углерод-углеродного композиционного материала, пропитанного кремнием, которые установлены наклонно по отношению к оси пусковой установки с образованием канала отклонения струи газов факела ракетного двигателя в сторону от грузового отсека летательного аппарата. Вставки закреплены на металлическом каркасе устройства отклонения струи газов факела ракетного двигателя при помощи болтов из углерод-углеродного композитного материала, пропитанного кремнием, болтов из нержавеющей стали, и эпоксидного клея. В грузовом отсеке дополнительно установлены дюралевые зашивки, которые снижают объем грузового отсека и обеспечивает аэродинамическую профилировку, снижающую уровень виброакустических нагрузок на конструкцию самого летательного аппарата.An aircraft with a safe missile launch device comprises an aircraft body with a cargo compartment, in which at least one missile launcher is installed. The launcher is equipped with a device for deflecting the gas jet of the rocket engine torch, which is a bucket-shaped structure and consists of a metal frame and three inserts made of carbon-carbon composite material impregnated with silicon, which are installed obliquely with respect to the axis of the launcher to form a channel for deflecting the gas jet rocket engine torch away from the cargo compartment of the aircraft. The inserts are attached to the metal frame of the rocket engine jet deflector with silicon-impregnated carbon-carbon composite bolts, stainless steel bolts, and epoxy adhesive. In the cargo compartment, duralumin linings are additionally installed, which reduce the volume of the cargo compartment and provide aerodynamic profiling, which reduces the level of vibroacoustic loads on the structure of the aircraft itself.
Металлический каркас устройства отклонения струи газов факела ракетного двигателя представляет собой сварную конструкцию из нержавеющей стали, состоящую из двух косынок и ложемента, на который установлены вставки.The metal frame of the device for deflecting the jet of gases of the jet of the rocket engine is a welded structure made of stainless steel, consisting of two scarves and a lodgment, on which inserts are installed.
В местах, подверженных воздействию струи газов факела ракетного двигателя на внешней поверхности летательного аппарата и зашивок, нанесено теплозащитное покрытие.In places exposed to the jet of gases from the jet of a rocket engine, a heat-shielding coating is applied on the outer surface of the aircraft and linings.
Устройство отклонения струи газов факела ракетного двигателя выполнено съемным.The device for deflecting the gas jet of the jet of the rocket engine is made removable.
Металлический каркас имеет поперечные ребра жесткости.The metal frame has transverse stiffeners.
Далее более подробно заявленное изобретение поясняется чертежами, на которых:Further, the claimed invention is explained in more detail by the drawings, in which:
Фиг. 1 - вид грузового отсека летательного аппарата.Fig. 1 is a view of the cargo compartment of the aircraft.
Фиг. 2 - принцип работы устройства отклонения струи газов факела ракетного двигателя.Fig. 2 - the principle of operation of the device for deflecting the jet of gases of the jet of a rocket engine.
Фиг. 3 - устройство отклонения струи газов факела ракетного двигателя, установленное на пусковой установке.Fig. 3 - a device for deflecting a jet of gases from a rocket engine torch installed on a launcher.
Фиг. 4 - устройство отклонения струи газов факела ракетного двигателя.Fig. 4 - a device for deflecting a jet of gases from a rocket engine torch.
Заявленный летательный аппарат с устройством безопасного запуска ракет содержит корпус летательного аппарата с грузовым отсеком (1), в котором установлена пусковая установка (2), на которой, в свою очередь установлено устройство (3) отклонения струи газов факела ракетного двигателя (далее - струя). При этом, в грузовом отсеке (1) по всей его поверхности установлены дюралевые зашивки (4), которые уменьшают объем грузового отсека (1) и изолируют от реактивной струи конструкцию самого отсека и оборудования, установленного в отсеке, а также обеспечивает аэродинамическую профилировку, снижающую уровень виброакустических нагрузок на конструкцию самого летательного аппарата. Кроме того, зашивки (4) снижают объем грузового отсека (1), продуваемым скоростным потоком, и обеспечивают плавный сход потока в задней и передней части грузового отсека (1). За счет снижения объема грузового отсека (1) обеспечивается снижение объема воздуха, протекающего через отсек и, как следствие, снижается интенсивность виброакустических явлений. Плавный сход в задней части грузового отсека (1) обеспечивает равномерное вытекание воздуха из отсека без образования вихрей и застойных зон, что также обеспечивает снижение уровня воздействия виброакустических явлений на конструкцию, агрегаты в отсеке и ракету до момента старта.The claimed aircraft with a device for the safe launch of missiles contains an aircraft body with a cargo compartment (1), in which a launcher (2) is installed, on which, in turn, a device (3) is installed for deflecting a jet of gases from a rocket engine torch (hereinafter referred to as the jet) . At the same time, duralumin linings (4) are installed in the cargo compartment (1) over its entire surface, which reduce the volume of the cargo compartment (1) and isolate the structure of the compartment itself and the equipment installed in the compartment from the jet stream, and also provides aerodynamic profiling, which reduces the level of vibroacoustic loads on the structure of the aircraft itself. In addition, the linings (4) reduce the volume of the cargo compartment (1) blown by the high-speed flow and ensure a smooth flow in the rear and front of the cargo compartment (1). By reducing the volume of the cargo compartment (1), the volume of air flowing through the compartment is reduced and, as a result, the intensity of vibroacoustic phenomena is reduced. A smooth descent in the rear part of the cargo compartment (1) ensures a uniform outflow of air from the compartment without the formation of vortices and stagnant zones, which also reduces the impact of vibroacoustic phenomena on the structure, units in the compartment and the rocket until the launch.
Устройство (3) отклонения струи представляет собой ковшеобразную конструкцию и состоит из металлического каркаса (5) и трех вставок (6, 7, 8) из углерод-углеродного композиционного материала, пропитанного кремнием. Металлический каркас (5) представляет собой сварную конструкцию из нержавеющей стали, состоящую из двух косынок (9) и ложемента (10), на который укладываются углерод-углеродные вставки (6-8). Для придания жесткости конструкции металлический каркас (5) имеет поперечные ребра (11) жесткости, приваренные к ложементу (10) и косынкам (9). На косынках (9) имеются фланцы с отверстиями (12) для крепления устройства (3) к пусковой установке (2).The jet deflection device (3) is a bucket-shaped structure and consists of a metal frame (5) and three inserts (6, 7, 8) made of carbon-carbon composite material impregnated with silicon. The metal frame (5) is a welded stainless steel structure, consisting of two scarves (9) and a lodgement (10), on which carbon-carbon inserts (6-8) are placed. To stiffen the structure, the metal frame (5) has transverse stiffening ribs (11) welded to the cradle (10) and scarves (9). The gussets (9) have flanges with holes (12) for attaching the device (3) to the launcher (2).
Так как температура в ядре факела ракетного двигателя очень высокая, а среди продуктов горения топлива имеются раскаленные частицы, а также пары кислот, и при этом продукты сгорания вылетают из сопла двигателя со сверхзвуковой скоростью, особое значение имеет материал вставок (6-8), непосредственно контактирующих с факелом. Вставки (6-8) представляют собой плиты из углерод-углеродного композиционного материала, пропитанного кремнием. Такая композиция позволяет выдержать полный цикл работы ракетного двигателя без сквозного проплавления, прогорания или эрозионного уноса. Вставки (6-8) выполнены прямоугольной формы для упрощения технологического цикла их изготовления. Центральная вставка (7) прикреплена к металлическому каркасу (5) на 6 болтов - четыре болта (13) из такого же углерод-углеродного материала, как и вставки (6-8), и два болта (14) из нержавеющей стали.Since the temperature in the core of the rocket engine flame is very high, and among the combustion products of the fuel there are incandescent particles, as well as acid vapors, and at the same time the combustion products fly out of the engine nozzle at supersonic speed, the material of the inserts (6-8) is of particular importance, directly in contact with the flame. Inserts (6-8) are plates of carbon-carbon composite material impregnated with silicon. Such a composition makes it possible to withstand the full cycle of operation of a rocket engine without through penetration, burnout, or erosive entrainment. Inserts (6-8) are rectangular in shape to simplify the technological cycle of their manufacture. The central insert (7) is attached to the metal frame (5) by 6 bolts - four bolts (13) of the same carbon-carbon material as the inserts (6-8) and two bolts (14) of stainless steel.
Болты (13) установлены в зоне ядра факела ракетного двигателя. Установка обычных металлических болтов в этой зоне недопустима, поскольку эрозионное воздействие мельчайших раскаленных частиц оксида алюминия срежет металлические головки болтов, что приведет к уносу вставки и прекращению работоспособности конструкции.Bolts (13) are installed in the area of the rocket engine plume core. The installation of ordinary metal bolts in this zone is unacceptable, since the erosive effect of the smallest hot particles of aluminum oxide will cut off the metal heads of the bolts, which will lead to the removal of the insert and the termination of the structure.
Два болта (14) из нержавеющей стали установлены в зоне, располагающейся ниже зоны воздействия ядра факела ракетного двигателя.Two stainless steel bolts (14) are installed in the area below the impact zone of the rocket engine plume core.
Они предназначены для более надежного удержания вставки (7) в ложементе (10), поскольку болты из углерод-углеродного материала имеют низкую прочность на срез и на разрыв.They are designed to more securely hold the insert (7) in the cradle (10) because carbon-carbon bolts have low shear and tensile strength.
Боковые вставки (6, 8) удерживаются в ложементе (10) каждая пятью болтами - тремя (15) углерод-углеродными и двумя металлическими (16). Распределение болтов (15, 16) аналогично распределению болтов (13, 14) центральной вставки (7).The side inserts (6, 8) are held in the cradle (10) each by five bolts - three (15) carbon-carbon and two metal (16). The distribution of bolts (15, 16) is similar to the distribution of bolts (13, 14) of the central insert (7).
Дополнительно вставки (6-8) в ложементе (10) устанавливаются на эпоксидный клей, для более надежного удержания их и обеспечения невозможности отрыва и попадания в элементы конструкции летательного аппарата.Additionally, inserts (6-8) in the cradle (10) are installed on epoxy glue to hold them more securely and ensure that they cannot be torn off and get into the structural elements of the aircraft.
В местах, подверженных воздействию струи на внешней поверхности летательного аппарата и зашивок, нанесено теплозащитное покрытие по определенной схеме нанесения покрытия, которая выполнена с учетом теплоемкости защищаемых от температурного воздействия агрегатов, их толщины, времени воздействия струи при движении ракеты и, как следствие, температурного прогрева элементов и их эксплуатационных температур. Теплозащитное покрытие выполняется любым известным материалом, которое обладает пониженной теплопроводностью, а также повышенной максимальной рабочей температурой по сравнению с рабочей температурой конструкционных материалов летательного аппарата и его агрегатов. За счет своей низкой теплопроводности теплозащитное покрытие снижает уровень нагрева конструкции летательного аппарата до уровня рабочих температур, а за счет высокой максимальной рабочей температуры обеспечивается надежное крепление покрытий к агрегатам летательного аппарата и высокий ресурс всей конструкции целиком.In places exposed to the jet on the outer surface of the aircraft and linings, a heat-shielding coating was applied according to a certain coating scheme, which was made taking into account the heat capacity of the units protected from temperature exposure, their thickness, the time of exposure to the jet during rocket movement and, as a result, thermal heating elements and their operating temperatures. The heat-shielding coating is made by any known material that has a reduced thermal conductivity, as well as an increased maximum operating temperature compared to the operating temperature of the structural materials of the aircraft and its units. Due to its low thermal conductivity, the heat-shielding coating reduces the level of heating of the aircraft structure to the level of operating temperatures, and due to the high maximum operating temperature, reliable fastening of the coatings to the aircraft units and a high service life of the entire structure are ensured.
Заявленная конструкция была практически реализована и испытана на огневом стенде с положительным результатом. На нем устанавливалась пусковая установка, устройство отклонения струи и штатный ракетный двигатель, а также монтировалась обстановка, имитирующая фюзеляж, крыло и горизонтальное оперение летательного аппарата. При этом имитировались как штатные пуски, так и несход ракеты (двигатель после начала работы удерживался на месте замковым устройством). По материалам фото- и видеорегистрации установлено, что факел ракетного двигателя надежно отклоняется в сторону и при запуске, и на начальном этапе траектории, а также в течение всего времени работы двигателя при несходе. Результаты замера температур по датчикам, установленным на имитаторах фюзеляжа, крыла и горизонтального оперения, подтверждают, что температура в данных зонах не превысила рабочую температуру для материалов, из которых изготовлены элементы конструкции. Также после проведения испытаний не было выявлено визуальных изменений или деформаций конструкции.The claimed design was practically implemented and tested on a firing stand with a positive result. A launcher, a jet deflection device and a standard rocket engine were installed on it, as well as an environment imitating the fuselage, wing and horizontal tail of the aircraft. At the same time, both regular launches and non-descent of the rocket were simulated (the engine was held in place by a locking device after the start of work). According to the materials of photo and video recording, it was established that the rocket engine jet reliably deviates to the side both at launch and at the initial stage of the trajectory, as well as during the entire time of engine operation during non-derailment. The results of temperature measurements by sensors installed on the fuselage, wing and horizontal tail simulators confirm that the temperature in these areas did not exceed the operating temperature for the materials from which the structural elements are made. Also, after testing, no visual changes or deformations of the structure were detected.
Таким образом, в конструкции заявленного летательного аппарата осуществляется максимальная защита элементов конструкции летательного аппарата от термодинамических, виброакустических и эрозионных воздействий факела ракетного двигателя.Thus, in the design of the claimed aircraft, the maximum protection of the structural elements of the aircraft from thermodynamic, vibroacoustic and erosive effects of the rocket engine torch is carried out.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786885C1 true RU2786885C1 (en) | 2022-12-26 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2428402A1 (en) * | 1974-06-12 | 1976-01-02 | Dornier Gmbh | Rocket launcher on an aircraft - has air flow stabilising deflector on firing rocket in opposite direction to flight |
| US4480522A (en) * | 1981-10-15 | 1984-11-06 | General Dynamics, Pomona Division | Rocket exhaust-gas deflector |
| US4545284A (en) * | 1983-04-29 | 1985-10-08 | General Dynamics Pomona Division | Protection device for rocket launcher rail |
| RU2012149620A (en) * | 2012-11-20 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Авиаагрегат" | LAUNCHER FOR AIRCRAFT ROCKETS |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2428402A1 (en) * | 1974-06-12 | 1976-01-02 | Dornier Gmbh | Rocket launcher on an aircraft - has air flow stabilising deflector on firing rocket in opposite direction to flight |
| US4480522A (en) * | 1981-10-15 | 1984-11-06 | General Dynamics, Pomona Division | Rocket exhaust-gas deflector |
| US4545284A (en) * | 1983-04-29 | 1985-10-08 | General Dynamics Pomona Division | Protection device for rocket launcher rail |
| RU2012149620A (en) * | 2012-11-20 | 2014-05-27 | Открытое акционерное общество "Авиаагрегат" | LAUNCHER FOR AIRCRAFT ROCKETS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8061657B2 (en) | Method and apparatus for aircraft anti-icing | |
| US4560121A (en) | Stabilization of automotive vehicle | |
| US3866226A (en) | Radar-augmented sub-target | |
| US4573412A (en) | Plug nozzle kinetic energy penetrator rocket | |
| RU2786885C1 (en) | An aircraft with a safe missile launching device | |
| US4135686A (en) | Device for starting rocket-driven missiles | |
| Webster | Liquid fueled integral rocket/ramjet technology review | |
| Schmidt et al. | Aerodynamic interference during sabot discard | |
| US3048086A (en) | Rocket-bomb firing apparatus | |
| WO1980001411A1 (en) | Automatic blast actuated positive release missile detent | |
| RU2380288C1 (en) | Combat aircraft and its combat laser system | |
| US2402632A (en) | Blast deflector and gun installation | |
| Dunsworth et al. | Ramjet engine testing and simulation techniques | |
| US6600165B1 (en) | Self-propelled infrared emission aerial target | |
| Veraar et al. | The Role of the TNO-PML Free Jet Test Facility in Solid Fuel Ramjet Projectile Development | |
| US3056335A (en) | Projectile launching mechanism | |
| Stadler et al. | Testing and verification of the LFK NG dual pulse motor | |
| RU2528508C2 (en) | Aircraft missile launcher | |
| CN114264194B (en) | High-speed emitter with attack angle based on in-pipe adapter | |
| Dahl et al. | Demonstration of solid propellant pulse motor technologies | |
| RU2619361C2 (en) | Supersonic aircraft and method for flight thereof | |
| SE442388B (en) | DEVICE FOR DISMISSAL OF THE POWDER GASES FROM AN AIRPLANE CIRCUIT | |
| Stadler et al. | The dual pulse motor for LFK NG | |
| RU2722633C1 (en) | Vertical air missile launching method | |
| US10690443B1 (en) | Rocket motor with combustion product deflector |