РАСЧЕТ ЗОНЫ ПЕРЕХВАТА БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ M51 ПРОТИВОРАКЕТОЙ STANDARD 3 – 1B

Аннотация. Настоящая работа рассматривает решение задачи оценки возможности перехвата противоракетой (ПР) корабельного базирования баллистическую ракету подводных лодок (БРПЛ) на активном участке траектории её полёта. Решение задачи проводилось по данным о тактико-технических характеристиках (ТТХ) БРПЛ М51 [1] ВМС Франции и противоракеты Standard 3 – 1B ВМС США [2].

Расчет точки перехвата проводился с учетом пространственно-временного баланса. Результаты исследования оформляются в виде зоны перехвата БРПЛ М51 противоракетой Standard 3 – 1B.

Ключевые слова: M-51, Standard 3 – 1B, баллистическая ракета, временной баланс, зона достижимости, крейсер УРО, морской эшелон, ПЛАРБ, противоракета.

Физическая модель

На рисунке 1 а, б представлено схематичное отображение перехвата БР M-51 противоракетой Standard 3 – 1B.

а)                                                                 б)

Рисунок 1. Схема встречи БР M-51 противоракетой Standard 3 – 1B, а) вид в плоскости OXrYr; б) вид в плоскости OXrZr

Под носителем БР M-51 принимаем ПЛАРБ класса «Le Triomphant», под носителем противоракет Standard 3 – 1B принимаем ракетный крейсер управляемого ракетного оружия (УРО) типа «Ticonderoga».

Расстояние между ПЛАРБ и крейсером УРО обозначается R. Угол между диаметральной плоскостью ПЛАРБ и точкой местоположения крейсера УРО обозначается Q и лежит в пределах от 0 до 360 градусов.

Система координат OXrYrZr привязана к точке старта БР. Ось Xr направлена в плоскости стрельбы, ось Yr и Zr перпендикулярны Xr (рисунок 1, 2). Система координат O1XpYpZp связана с точкой старта противоракеты. Ось Xp направлена в плоскости стрельбы противоракеты, Yp и Zp строятся как правая система координат.

На рисунке 2 отображено формирования слепой зоны корабельной радиолокационной станции (РЛС) с учётом допущения о прямолинейном распространении радиоизлучения сантиметрового диапазона и допущении о сферичности поверхности Земли.

Рисунок 2. Схема формирования слепой зоны РЛС

Зона перехвата рассчитывается для двух случаев:

• случай 1 – учет радиогоризонта. В качестве основного средства целеуказания используется корабельная система обнаружения;
• случай 2 – без учета радиогоризонта. В качестве средства целеуказания используются сторонние системы, позволяющие провести загоризонтное обнаружение старта БР.

Расчет траектории движения БР M-51 произведен в системе автоматизированного проектирования «БГТУ РБ» кафедры «Ракетостроение» БГТУ «Военмех» им. Д.Ф. Устинова. Фрагмент навесной траектории движения БР представлен на рисунке 3.

Рисунок 3. Фрагмент навесной траектории движения БР M-51 при стрельбе на дальность 8000 км

Начало процесса моделирования – выход БР из-под воды после старта из шахты ПЛАРБ. Параллельно происходит подготовка радиолокационных систем и систем для запуска ракет. После выхода БР из-под воды и готовности РЛС происходит обнаружение БР средствами противоракетной обороны (ПРО) на дальности R и угле Q на место старта БР. Система «Aegis» идентифицирует цель, прогнозирует траекторию цели и формирует полетное задание для противоракет, суммарная длительность данных процессов задаётся параметром T_IDEN.

Количество ПР выделяемых на одну БР задаётся предварительно.

Старт противоракеты осуществляется после формирования и ввода полетного задания. Определяется точка возможного пересечения траекторий БР и ПР совместно с временем её достижения ПР. Встреча ракет считается состоявшейся при равенстве времен движения БР (T_BR) и ПР (T_PRO) в точку встречи с учетом суммы временных задержек системы «Aegis».

До тех пор, пока не стартовало выделенное число ПР на текущую цель, обслуживание следующей по счету БР не происходит.

Временной баланс рассчитывается по формуле (1).

                                                           (1)

де ΔT_i – временные задержки системы «Aegis» на формирование полетного задания.

Необходимо выполнение условия, приведенного в формуле (2).

                                                  (2)

де T_{PRO_MIN} – минимально необходимое время работы противоракеты; T_{PRO_MAX} – максимально возможное время работы противоракеты.

Время полёта противоракеты в точку встречи определяется при помощи предварительно рассчитанных изохрон движения. На рисунке 4 представлен пример траекторий движения и изохрон.

Рисунок 4. Пример траекторий движения противоракеты и их изохрон

Траектории полёта ПР построены на основе решения дифференциальных уравнений, описывающих движение летательного аппарата в пространстве [3, с. 118]. С помощью изохрон определяется время полёта ПР в точку встречи.

Для решения задачи определения зоны перехвата на активном участке движения баллистической ракеты M-51 противоракетой Standard 3 – 1B необходимо найти максимальное расстояние R при заданном угле Q, на котором ПР возможна встреча с БР к заданному моменту времени её движения.

Допущения модели и исходные данные

Допущения модели определения зоны перехвата:

• поверхность Земли описывается сферой с радиусом 6371 километр;
• движение БРПЛ и крейсера УРО не учитывается;
• ПЛАРБ не подвергается воздействию средств со стороны сил противника.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Исходные данные для расчета

Результаты расчета

На рисунке 5 изображена зона перехвата БР M-51 на активном участке движения для навесной траектории при стрельбе на 8000 км.

Рисунок 5. Зона перехвата БР противоракетой

Список литературы:

1. Информационно - новостная система «Ракетная техника». Межконтинентальная баллистическая ракета M51 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rbase.new-factoria.ru/missile/wobb/m51/m51.shtml (дата обращения: 07.01.19);
2. Информационно - новостная система «Ракетная техника». Семейство управляемых ракет Standart [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://rbase.new-factoria.ru/missile/zur-standard.shtml (дата обращения: 07.01.19);
3. Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, переработанные и доп. М., «Машиностроение», 1973. – 616 с.