Техника и вооружение 2006 03 - [6]
К 1960 г. концепция суперкавитирующего объекта обрела законченность, что дало возможность поставить вопрос его практической разработки.
Решительный прорыв в практической реализации суперкавитационных режимов движения был сделан после принятия в 1961 г. постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР о разработке соответствующих скоростных объектов, ас 1964 г. решением ВПК при Совете Министров научное руководство программой было возложено на ЦАГИ в лице Г.В. Логвиновича. Постановление имело целый ряд важнейших последствий:
— определился разработчик сверхскоростного объекта — нынешнее ОАО Г11ПП «Регион»;
— тематика суперкавитационных течений получила импульс к развитию в целом ряде ведущих НИИ страны, прежде всего в НИИ механики МГУ. ИГ СО АН, ИГ АН УССР и др.;
— появилась возможность резко обновить и расширить экспериментальную базу ЦАГИ по скоростной гидродинамике'.
Существеннейшим элементом развития экспериментальной базы ЦАГИ стало создание инфраструктуры, обеспечивающей разработку, постройку и испытания крупномасштабных самоходных моделей-лабораторий, получивших по калибру корпуса общее название М-205. Модели оснащались двигателем, системой автоматического управления, бортовыми регистраторами. В общей сложности было выполнено около тысячи пусков моделей.
Наряду с исследованиями стационарных или почти стационарных режимов кавитационного обтекания появилась необходимость изучения нестационарных кавитационных течений, возникающих при быстром входе в воду тел различной формы.
Такие режимы движения отличаются особой сложностью, поскольку сопровождаются деформацией свободной поверхности жидкости, быстрым изменением смоченной поверхности тела, развитием нестационарных каверн с участием атмосферного воздуха, реализацией различных типов замыкания каверн. В ЦАГИ были выполнены обширные исследования но определению гидродинамических сил, возникающих в процессе пересечения телами свободной поверхности.
Изучение несимметричного входа в воду тел вращения и поиск путей снижения ударных гидродинамических сил привели к научному открытию, использование которого дает возможность практически полностью устранить нестационарную составляющую сил при погружении тел в жидкость.
Поверхностное смыкание каверн, возникающее при входе тел в воду через свободную поверхность, исследовалось Ю.Ф. Журавлевым, ему удалось разработать соответствующую математическую модель, адекватно описывающую явление.
Исследование кавитационного движения ракет.
Исследование входа в воду кавитирующей ракеты.
Изучение последующих стадий проникновения тела в жидкость в режиме развитой кавитации привело к обнаружению возможности достижения телом, имеющим определенную расчетную форму, больших глубин за очень короткое время. Так, при начальной скорости 1200 м/с тело массой 500 кг, движущееся по инерции, может достичь глубины 500 м менее чем за 1 с.
Одним из негативных явлений, сопровождающих вход скоростных объектов в воду, является возможность рикошета. Особенно вероятны рикошеты при входе в воду под малым утлом к горизонту. Это явление было подробно изучено в работах В.В. Стрекалова. Им была предложена классификация возможных вариантов рикошетов. Для устранения возможности рикошетов в ЦАГИ были разработаны обводы кавитаторов и специальных носовых насадков более чем двадцати вариантов.
Гидродинамика подводного старта объектов морского вооружения, в том числе баллистических ракет подводных лодок, — одно их важнейших направлений исследований отделения гидродинамики ЦАГИ.
Конструкторские бюро, которым поручалось создание баллистических ракет, а также противолодочных и противокорабельных ракет (КБ Машиностроения, ныне ГРЦ «КБ им. академика В.П. Макеева», НПО Машиностроения, КБ «Новатор» и др.) с начала 1960-х гг. привлекли к своим разработкам научные коллективы филиала ЦАГИ, НИИ механики МГУ и ряд других организаций. В филиале ЦАГИ значительно расширяется «оборонный отдел»: помимо двух существующих секторов организуются еще три. Сектора возглавляют Г.В. Логвинович, М.Г. Щеглова, О.П. Шорыгин, Е.Н. Капанкин, Ю.Ф. Журавлев.
Были определены основные направления исследований в области гидродинамики и газодинамики, являвшиеся ключевыми для решения этой большой научно-технической проблемы.
Процесс подводного старта ракеты можно разделить па несколько основных этапов, требующих специального теоретического и экспериментального изучения.
В момент запуска двигателя ракеты в шахте, заполненной водой, возникают сложные гидрогазодинамические процессы, в ходе которых реализуется сила, выталкивающая ракету из пусковой шахты. Исследования этих процессов привели к выдвижению так называемой «гипотезы изотермичности», заключающейся в том, что ь связи с громадной теплоемкостью воды присутствие в шахте даже относительно небольшого ее количества вызывает выравнивание и резкое понижение температуры газожидкостной смеси в процессе выхода ракеты из шахты (Е.Н. Капанкин, Э.В. Куприянов). Эта гипотеза, подтвержденная большим количеством экспериментов, позволила создать методику расчета внутренней баллистики пускового режима движения ракеты в шахте.
