книги из ГПНТБ / Конструкция летательных аппаратов учебник

Г л а в а XVIII

БОЕВАЯ ЖИВУЧЕСТЬ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

§ 18.1. ОЦЕНКА БОЕВОЙ ЖИВУЧЕСТИ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

414. Под боевой живучестью летательного аппарата пони мают его способность выполнить полет в соответствии с боевым заданием при наличии повреждений от огневых средств против­ ника.

Боевая живучесть, наряду с такими свойствами аппарата, как скорость, дальность, маневренность, надежность и др., оп­ ределяет успешность выполнения боевых задач, т. е. боевую эффективность летательного аппарата. Это свойство очень важ­ но для военного летательного аппарата, но проявляется оно только в боевых условиях при воздействии огневых средств противника. Однако заботиться об обеспечении высокой боевой живучести необходимо в мирное время так же, как и о высокой надежности, безопасности полетов и т. п.

Если эффективность средств поражения оценивается веро­ ятностью вывода летательного аппарата из строя при их воз­ действии по аппарату, то критерием оценки боевой живучести служит вероятность не вывода аппарата из строя при воздей­ ствии того или иного средства поражения.

«Вывод аппарата из строя» означает невозможность начать или продолжать выполнение характерного для летательного ап­ парата боевого задания после получения определенного по­ вреждения от огня противника (для аппаратов многоразового применения — также невозможность возвратиться на свою ба­ зу после получения повреждения).

Очевидно, степень боевого повреждения, определяющая «вывод из строя», будет различна для аппаратов различного назначения.

Например, частичное повреждение органов управления бом­ бардировщика может не повлиять на возможность полета по заданному профилю и он с этим повреждением выполнит по­ ставленную задачу, но аналогичное повреждение у истреби­ теля, ухудшив его маневренные свойства, может привести к не­ выполнению атаки, т. е. к невыполнению боевой задачи и т. п.

440

Боевая живучесть летательных аппаратов оценивается веро­

ятностью непоражения аппарата (76ж в данных условиях бое­ вого применения при воздействии по нему снаряда или боевой части:

Сбж = 1— G,

где G — вероятность поражения аппарата (на земле или в воздухе) тем или иным средством.

415. Снаряды ударного действия поражают аппарат при по­ падании в уязвимую для этого снаряда часть аппарата. Зада­

ча определения вероятности поражения G сводится к опреде­ лению вероятности попадания снаряда в уязвимые части аппа­ рата, которые могут быть оценены экспериментальным или рас­ четно-экспериментальным путем.

При стрельбе ударными снарядами вероятность сбитня воз­

пущения, которые незначительно влияют на точность, но суще­ ственно упрощают метод оценки.

Будем считать, что:

— летательный аппарат выводится из строя одним удачно попавшим снарядом, поразившим жизненно важный агрегат, а не совместным действием нескольких снарядов. В практике могут быть случаи, когда разрушения от нескольких попавших в аппарат снарядов в сумме, за счет накопления ущерба, при­ ведут к поражению аппарата, хотя ни один из попавших сна­ рядов в отдельности не поразит его. Факт накопления ущерба всегда имеет место при попадании нескольких снарядов в лета­ тельный аппарат, но в большинстве случаев фактом предельно­ го накопления ущерба можно пренебречь. Учитывая это, мож­ но принять, что летательный аппарат состоит из агрегатов рез­ ко различной уязвимости (для снарядов данного типа) — весьма уязвимых и практически неуязвимых;

441

—снаряды в очереди независимы, т. е. попадание каждого последующего снаряда в аппарат не зависит от того, куда по­ пал предыдущий снаряд;

—попавшие в аппарат снаряды распределяются по площа­ ди проекции аппарата, видимой с направления стрельбы, по

закону равной вероятности.

При этих допущениях имеет место так называемый показа­ тельный условный закон поражения:

Таким образом, условный закон поражения можно предста­ вить в виде:

По величине ш можно судить о поражающих свойствах

снаряда, а по величине 5 уязв — о степени боевой живучести аппарата по отношению к данному снаряду.

412

Боевая живучесть летательного аппарата — условный за­ кон боевой живучести — для ударных снарядов на основании (18.1) оценивается вероятностью

416. Снаряды дистанционного действия подрываются на не­ котором расстоянии от аппарата, обеспечивающем высокую вероятность его поражения (фиг. 18.2).

При стрельбе дистанционными снарядами вероятность сби­

тня летательного аппарата вычисляется по формуле со

Wc6 = j j j G*{x,y,z)fl ( x . y ,z ) d x d y dz,

факторов, ввиду большой сложности производится при помощи электронно-вычислительных машин. Вероятность поражения ле­

динатный закон поражения цели, зависит от боевой живучести аппарата и характеристик снаряда.

Вероятность непоражения летательного аппарата, т. е. коор­ динатный закон боевой живучести аппарата по отношению к данному снаряду дистанционного действия, запишется как

Положение точки разрыва снаряда относительно летатель­ ного аппарата и его конструкция определяют плотность потока

443

Методы определения плотности и энергии осколков различ­ ных дистанционных снарядов в зависимости от их ориентации и координат точки разрыва относительно летательного аппарата даются в курсах по авиационному вооружению.

Для оценки боевой живучести летательного аппарата необ­ ходимо для наиболее вероятных положений точки разрыва дис­ танционного снаряда определить относительную суммарную уязвимую площадь аппарата (фиг. 18.3)

(q, V, П )

SR(д, V, п) =

а

где S 1 (q, V, П) — площадь проекции летательного аппарата, при попадании в которую осколков, имеющих вес q, скорость V и плотность П, аппарат выводится из строя;

5 ла — полная площадь проекции летательного аппа­ рата.

Некоторые жизненно важные части и агрегаты летательно­ го аппарата поражаются потоком осколков определенной плот­ ности и энергии (части конструкции планера, топливные баки и т. д.); для поражения других достаточно попадания одного осколка определенной энергии (трубопроводы топливных си­ стем, летчик и др.).

417. Для дистанционных снарядов со стержневыми боевыми частями (фиг. 18.4), которые образуют при взрыве раскрываю­ щееся кольцо стальных стержней, обладающих большой энер­

гией, вывод из строя летательного аппарата наступает при на­ крытии стержнями уязвимых площадей аппарата.

Таким образом, вывод летательного аппарата из строя для рассмотренных выше средств поражения наступает после попа­ дания снарядов (осколков, стержней) в уязвимые для них ча­ сти (площади) аппарата. Следовательно, боевая живучесть от­

444

S A(q,V,n)}, при попадании в которую поражаются жизненно важные агрегаты или части аппарата.

Анализ и оценка боевой живучести должны проводиться для всех наиболее типичных комбинаций «снаряд — летатель­

—гибель экипажа (для пилотируемого аппарата);

—поражение основных конструктивных элементов планера, приводящее к недопустимому снижению прочности или жест­

кости конструкции и разрушению в полете какой-либо части

аппарата;

— потеря (искажение) аэродинамических форм аппарата, при которой невозможно продолжать управляемый полет или производить необходимое маневрирование (для истребителя);

—возникновение пожара на летательном аппарате;

—поражение двигательной установки, приводящее к су­ щественному снижению тяги, появлению опасных вибраций и

др.;

—потеря управляемости из-за поражения проводки и орга­ нов управления;

—потеря топлива или прекращение подачи топлива к дви­ гательной установке;

—поражение основного оборудования, без которого невоз­ можно выполнение боевого задания;

—поражение вооружения и прицелов.

Для выявления главных причин вывода летательного аппа­ рата из строя необходимо площади 5 уязв и Si (q, V, п) разбить на части, определяющие вывод аппарата из строя по различным причинам, связанным с поражением жизненно важ­ ных частей конструкции, агрегатов и систем аппарата.

вероятности вывода летательного аппарата из строя по той или

445

иной /-той причине для данного средства поражения. По соот­ ношению этих вероятностей или величине уязвимых площадей S t или 5 / можно судить о главных и второстепенных причи­ нах вывода летательного аппарата из строя, т. е. о боевой жи­ вучести частей, агрегатов и систем аппарата.

Боевую живучесть аппарата в целом определяет для удар­

ных снарядов условный закон, боевой живучести Обж [см. вы­ ражение (18.2)], а для снарядов дистанционного действия — ко­

ординатный закон боевой живучести Оеж[см. выражение (18.3)].

Для определения уязвимых площадей и S* необхо­ димо знать конструкцию и компоновку летательного аппарата, характеристики снаряда и,опираясь на экспериментально-рас­ четные данные, нанести границы площади 5Дилп S*).

При попадании снаряда или осколков в 5уязв или 5 Д(<7, V, п) в некоторых случаях аппарат может выйти из строя одновре­ менно по двум или нескольким причинам. Например, при по­ падании в площадь проекции топливного бака может быть и потеря топлива и пожар. В этом случае для упрощения расче­ тов уязвимая площадь должна быть отнесена к главной причи­ не вывода аппарата из строя. (В данном примере — к пожа-

РУ-)

Для разработки мероприятий по повышению боевой живу­ чести аппарата, помимо S t и S/1 для различных средств по­ ражения, необходимо знать характеристики средств поражения, т. е. эффективность осколочного, зажигательного и фугасного действия ударных снарядов, скорость и вес осколков (стерж­ ней), а также плотности потока осколков дистанционных сна­ рядов. Эти характеристики определяются на основании специ­ альных экспериментально-расчетных исследований при оценке эффективности средств поражения.

§ 18.2. БОЕВАЯ ЖИВУЧЕСТЬ ПЛАНЕРА, АГРЕГАТОВ И СИСТЕМ

В связи с применением авиацией ядерных средств пораже­ ния ущерб, который она может нанести, резко возрос. Поэто­ му приобрела важнейшее значение проблема сбитая летатель­ ных аппаратов — носителей ядерного вооружения с вероят­ ностью, приближающейся к единице. Эту проблему трудно ре­ шить путем поражения только отдельных жизненно важных «уязвимых» агрегатов. Она может быть надежно решена та­ кими средствами поражения, которые обеспечивают вывод из строя частей планера, приводящий к невозможности продол­ жать полет.

419. Под боевой живучестью планера понимают его способ ность при наличии повреждений от огня противника обеспечить полет в соответствии с боевым заданием.

446

Планер может быть выведен из строя по причинам потери прочности и жесткости его основных частей или опасного нару­ шения их аэродинамических характеристик.

420. Потеря прочности и жесткости планера при его повреж­ дении тем или другим средством поражения может привести или к ограничению режимов полета, или вообще к невозмож­ ности полета.

Характерными особенностями конструкции планера совре­ менных летательных аппаратов являются применение моно­ блочных панелей с толстыми обшивками, а также слоистых па­ нелей с заполнителем, многолонжеронных и других статиче­ ски неопределимых конструкций. Все более широко использу­ ются в качестве конструкционных материалов стали и титано­ вые сплавы, композиционные материалы и др. Эти особенно­ сти привели к тому, что снаряды ударного действия малых и средних калибров с точки зрения поражения планера стали малоэффективными. С другой стороны, современные осколоч­ ные и стержневые боевые части дистанционного действия спо­ собны ослабить силовые панели и другие силовые элементы настолько, что они могут разрушиться в полете под действием внешних нагрузок.

Планер рассчитывается на прочность по разрушающим пе­ регрузкам пр (см. гл. I, п. 20). Поэтому уровень прочности,

оставшийся после его повреждения, рационально оценивать от­ ношением перегрузки прюв, при которой разрушается повреж­

результате повреждения будет выполнено условие пров = п?ов у

Х п р > п бз(пйз— максимальная перегрузка, которую необходимо выдерживать летательному аппарату при выполнении боевого задания и возвращении на свой аэродром). От этой перегрузки пров можно перейти к внешней нагрузке, от которой не должна

разрушаться поврежденная конструкция, и к соответствующим размерам повреждения силовых элементов. Таким образом, оп­ ределение координатного закона боевой живучести планера при воздействии по нему определенного средства поражения сводит­ ся к нахождению вероятности такого повреждения силовых эле­ ментов, при котором будет выполнено условие пров > п6з.

В отличие от поражения отдельных «уязвимых» агрегатов, которые выводятся из строя одним «удачно» попавшим оскол-

447

ком, конструкция планера может быть поражена лишь потоком осколков в результате накопления ущерба.

Известно три основных зида разрушающего воздействия по­ тока осколков: механическое действие, аэроудар и гидроудар. В соответствии с этим и закон боевой живучести планера мож­ но выразить как

лении силовых элементов конструкции пробоинами с одновре­ менным или последующимразрушением поврежденной части планера внешними нагрузками.

Наиболее подверженными этому виду поражения являются

стрингеров и обшивки может произойти потеря прочности, до­

ханического действия осколочного поля, необходимо иметь число

Таким образом, для определения координатного закона бое­ вой живучести при механическом действии осколков по моно­

блочной конструкции планера GM, необходимо найти вероят­ ность того, что из п стрингеров в пределах любого отсека, на­ крытого осколочным полем, будет полностью выведено из строя не более пполи стрингеров.

Отметим, что пробитие стрингеров в сжатой зоне не обяза­ тельно в одном поперечном сечении для разрушения крыла или фюзеляжа, как это было бы необходимо в растянутой па­

нели.

Поэтому опасное повреждение сжатой панели более вероят­ но, чем растянутой, и может происходить при сравнительно не­ большой плотности осколочного поля.

При взаимодействии с конструкцией планера осколочных потоков достаточно больших плотностей возможны разрушения конструкции за счет явлений аэроили гидроударов.

422.Аэроудар характеризуется взаимодействием ударно

4 4 3