Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu về khả năng sử dụng một loại thuốc phóng đã được sản xuất ổn định bằng công nghệ trong nước (thuốc phóng RSI) để thiết kế liều hành trình CT đạt các yêu cầu đề ra. Từ kết quả tính toán, phân tích, bài viết đưa ra khuyến nghị về việc sử dụng loại thuốc phóng này để thiết kế liều hành trình CT.
Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực Nghiên cứu khả thiết kế chế tạo liều hành trình CT Nguyễn Đức Thuận* Viện Tên lửa/Viện Khoa học Công nghệ quân *Email: ndthuanvtl@gmail.com Nhận ngày 10/10/2021; Hoàn thiện ngày 25/11/2021; Chấp nhận đăng ngày 14/02/2022 DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.77.2022.170-174 TÓM TẮT Tên lửa CT tên lửa chống tăng có điều khiển tầm gần Động hành trình CT có hai nhiệm vụ chính: tạo lực đẩy trì vận tốc chuyển động hành trình tên lửa; trích phần khí thuốc (sản phẩm cháy) đưa vào máy lái để điều khiển tên lửa Bài báo trình bày kết nghiên cứu khả sử dụng loại thuốc phóng sản xuất ổn định cơng nghệ nước (thuốc phóng RSI) để thiết kế liều hành trình CT đạt yêu cầu đề Từ kết tính tốn, phân tích, báo đưa khuyến nghị việc sử dụng loại thuốc phóng để thiết kế liều hành trình CT Từ khóa: Liều hành trình; Tên lửa CT; Tên lửa chống tăng ĐẶT VẤN ĐỀ Tên lửa chống tăng có điều khiển tầm gần CT nghiên cứu thiết kế, chế tạo công nghệ nước đạt nhiều kết khả quan Việc làm chủ hoàn toàn thiết kế công nghệ chế tạo loại tên lửa mục tiêu đơn vị nghiên cứu tương lai gần Một vấn đề cần phải giải để đạt mục tiêu làm chủ thiết kế công nghệ chế tạo liều hành trình CT Liều hành trình CT (hình 1) gồm liều thuốc phóng chế tạo từ thuốc phóng keo, lớp chống cháy làm polyme Thuốc phóng RSI sản xuất ổn định công nghệ nước, lựa chọn để thiết kế liều hành trình CT Φ70 Φ64 L Hình Liều hành trình CT: Liều thuốc phóng; Lớp chống cháy Liều hành trình CT thiết kế cho động tên lửa chống tăng CT [6] với yêu cầu sau: - Đường kính liều khơng lớn 70 mm; - Cháy ổn định dải nhiệt độ môi trường khác (0oC, 20oC, 50oC); - Nhiệt độ sản phẩm cháy buồng đốt ≤ 2500 K để đảm bảo bền nhiệt cho vỏ động cơ; - Tạo lực đẩy dọc trục đảm bảo tên lửa bay với vận tốc hành trình 100÷120 m/s, tốc độ quay tên lửa 7÷8 vịng/s để đạt cự ly bắn không nhỏ 2500 m; - Tạo lực đẩy ngang (lực điều khiển) đảm bảo tên lửa điều khiển 170 Nguyễn Đức Thuận, “Nghiên cứu khả thiết kế chế tạo liều hành trình CT.” Nghiên cứu khoa học cơng nghệ KẾT QUẢ TÍNH TỐN, ĐÁNH GIÁ 2.1 Tính tốn, lựa chọn tham số làm việc động Các tham số làm việc động (áp suất, lực đẩy, nhiệt độ, thời gian cháy thuốc phóng) tính tốn giá trị nhiệt độ ban đầu thuốc phóng oC, 20 oC, 50 oC để đánh giá tính chất cháy ổn định liều hành trình; khả cung cấp lực đẩy dọc trục trì tốc độ hành trình lực đẩy ngang điều khiển tên lửa; làm sở để tính tốn, lựa chọn cơng nghệ, vật liệu gia cơng lớp bọc chống cháy cho liều hành trình; sở đưa khuyến nghị bảo vệ nhiệt tăng cường cho vỏ động tăng bề dày lớp sơn cách nhiệt bổ sung lớp cách nhiệt, - Lựa chọn áp suất làm việc buồng đốt động hành trình CT nhiệt độ tiêu chuẩn 20oC Vỏ động hành trình tên lửa CT thiết kế dày 1,2 mm phù hợp sử dụng liều thuốc phóng keo có thời gian làm việc đến 30s Để đảm bảo độ bền cho vỏ động áp suất khí cấp cho máy lái theo thiết kế, lựa chọn áp suất làm việc buồng đốt động hành trình CT nhiệt độ mơi trường 20 oC MPa - Xác định chiều dài liều hành trình Chiều dài liều hành trình xác định theo cơng thức: L =u20.t (1) Trong đó: u20 - Tốc độ cháy thuốc phóng 20 oC, [m/s], t - Thời gian cháy thuốc phóng, [s] - Xác định diện tích, đường kính tiết diện tới hạn loa Từ cơng thức Bori [3, 4], tính tổng diện tích Fth đường kính dth tiết diện tới hạn loa sau: Fth = 4Fth S T u1 ; dth = , 1−v N LP p20 (2) Trong đó: S - Diện tích bề mặt cháy liều hành trình, [m2]; β - Xung áp suất đơn vị thuốc phóng, [m/s]; ρT - Mật độ thuốc phóng, [kg/m3]; u1, - Hệ số số mũ hàm tốc độ cháy thuốc phóng; p20 - Áp suất làm việc buồng đốt 20 oC, [Pa]; NLP - Số lượng loa động - Xác định áp suất làm việc buồng đốt động hành trình CT nhiệt độ oC 50 oC Tốc độ cháy thuốc phóng uT phụ thuộc vào nhiệt độ ban đầu T0 thuốc phóng, có dạng [2]: −1 uT = 1 − KT (T0 − 20 ) u1 p , (3) Ở đây, KT hệ số nhiệt, thuốc phóng keo RSI, KT = 0,003 Áp suất làm việc buồng đốt động nhiệt độ ban đầu [2, 5]: S T u1 p= 1 − KT (T0 − 20 ) Fth 1−v (4) - Lực đẩy động xác định theo biểu thức [2]: P=Cp.Fth.p (5) Trong đó: Cp - Hệ số lực đẩy động Nhiệt độ sản phẩm cháy buồng đốt áp suất p xác định phần mềm ASTRA tính tốn qua hệ phương trình thuật phóng [2] Các thơng số đầu vào để tính tốn nêu bảng 1, kết tính tốn thể bảng 2, hình Tạp chí Nghiên cứu KH&CN qn sự, Số 77, 02 - 2022 171 Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực Bảng Các thơng số đầu vào STT Thông số Đơn vị Giá trị Xung áp suất đơn vị β m/s 1350 Chỉ số mũ đoạn nhiệt 1,25 Hằng số khí sản phẩm cháy R J/kg.K 358 Hệ số tốc độ cháy u1 m/s 4,137.10-5 0,346 Số mũ tốc độ cháy Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ KT 0,003 Mật độ thuốc phóng ρT kg/m 1600 Diện tích bề mặt cháy liều hành trình S m2 3,43.10-3 Số loa STT Đơn vị Đường kính tiết diện tới hạn loa mm Đường kính cửa loa mm Chiều dài liều nhiên liệu mm Áp suất buồng đốt MPa Lực đẩy động N Thời gian cháy thuốc phóng s Nhiệt độ sản phẩm cháy buồng đốt K T0 = 50oC T0 = 0oC Thông số T0 = 20oC oC 2,72 6,4 253 4,6 68,7 31,9 2179 T0 = 50oC Bảng Kết tính tốn Giá trị 20 oC 50 oC 2,72 2,72 6,4 6,4 253 253 5,0 5,8 75,5 86,0 29,2 25,5 2179 2180 T0 = 20oC T0 = 0oC Hình Đồ thị áp suất lực đẩy động hành trình CT Nhận xét: Thuốc phóng RSI cháy ổn định áp suất ≥ 4MPa, vậy, nhiệt độ oC, với áp suất buồng đốt 4,6 MPa (bảng 2) liều hành trình CT đảm bảo trì tốt trình cháy Thời gian cháy thuốc phóng nhỏ liều hành trình CT 25,5 s (ở nhiệt độ 50 oC) đảm bảo trì lực đẩy động hành trình tồn q trình bay tên lửa Nhiệt độ sản phẩm cháy buồng đốt ba dải nhiệt độ (0 oC, 20 oC, 50 oC) xấp xỉ 2180 K đảm bảo bền nhiệt cho vỏ động hành trình 2.2 Xác định thơng số quỹ đạo tên lửa Sử dụng chương trình mô bán tự nhiên thời gian thực tên lửa CT [1] tính tốn, xác định thơng số quỹ đạo tên lửa CT với động hành trình làm việc nhiệt độ oC, 20 oC 50 oC (bảng 2) Kết tính tốn trình bày đồ thị hình 3, bảng Trên hình 3, bảng trình bày kết tính tốn thơng số quỹ đạo tên lửa CT sử dụng động hành trình CT động hành trình Nga (đã thử nghiệm kiểm chứng) 172 Nguyễn Đức Thuận, “Nghiên cứu khả thiết kế chế tạo liều hành trình CT.” Nghiên cứu khoa học công nghệ a) Nga CT Nga CT b) Nga CT Nga CT c) Nga CT Nga CT Hình Quỹ đạo vận tốc tên lửa CT: a) T0 = 20 oC; b) T0 = 50 oC; c) T0 = oC Nga Nga a) CT Nga CT b) c) CT Hình Vận tốc góc tên lửa CT: a) T0 = 20 oC; b) T0 = 50 oC; c) T0 = oC Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 77, 02 - 2022 173 Cơ kỹ thuật & Cơ khí động lực Bảng Thông số quỹ đạo tên lửa CT STT T0 [ C] Động Tầm bắn [m] Vtb [m/s] ωtb [vòng/s] Nga 2744 113,0 7,77 20 CT 3171 110,0 7,57 Sai khác 15,6% 2,7% 2,6% Nga 2726 119,4 8,22 50 CT 2957 118,2 8,14 Sai khác 8,5% 1,0% 1,0% Nga 2723 107,3 7,38 CT 3230 102,8 7,07 Sai khác 18,6% 4,2% 4,2% Nhận xét: vận tốc chuyển động thẳng vận tốc quay quanh trục dọc tên lửa CT sử dụng động hành trình CT động hành trình Nga có sai khác không nhiều (lớn 4,2%); tầm bắn tên lửa sử dụng động hành trình CT tăng lên đáng kể (tăng 15,6% bắn 20 oC) o KẾT LUẬN Từ kết tính tốn trên, bước đầu nhận thấy sử dụng thuốc phóng RSI để thiết kế liều hành trình CT Tuy nhiên, cần phải lưu ý vấn đề sau: - Kết tính tốn tính tốn lý thuyết, cần kiểm chứng thực nghiệm - Để chế tạo liều hành trình theo phương án trình bày báo cần phải nghiên cứu công nghệ bọc chống cháy để đảm bảo động hành trình làm việc theo thiết kế lớp chống cháy không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cháy liều hành trình - Động hành trình có thời gian làm việc dài, với loại thuốc phóng khác có đặc tính nhiệt khác nhau, cần phải nghiên cứu đặc tính nhiệt động từ bổ sung phương án bảo vệ nhiệt phù hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N V Chúc, N P Thắng, P K Lâm, “Mô bán tự nhiên thời gian thực tên lửa điều khiển tầm gần kiểu B-72”, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Cơng nghệ qn sự, số 44, 8/2016 [2] Đặng Hồng Triển, Lê Song Tùng, “Lý thuyết động tên lửa nhiên liệu rắn”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2016 [3] Lê Song Tùng, Nguyễn Cơng Hịe, Hồng Thế Dũng, Bùi Đình Tân, “Cơ sở tính tốn thiết kế động tên lửa nhiên liệu rắn” Nhà xuất Quân đội nhân dân, 2015 [4] Абугов Д.И., Бобылев В.М “Теория и расчет РДТТ”, Машиностроение, 1987 [5] Я.М Шапиро, Г.Ю Мазинг, Н.Е Прудник, “Основы проектирования ракет на твердом топливе”, Военное издательство - Москва, 1968 [6] “Управляемый снаряд 9М14М (9М14) - Техническое описание”, Воеенное Издательство Министерства Обороны СССР, Москва, 1966 ABSTRACT Studying the possibility of making CT cruise dose by domestic technology The CT missile is a close-range guided anti-tank missile The CT cruise engine has two main tasks: generating thrust to maintain the cruise speed of the rocket; extract a part of the combustion product into the rudder to control the missile This paper presents research results on the possibility of using a type of propellant that has been produced stably by domestic technology (RSI propellant) to design a CT cruise dose that meets the set requirements From the calculation and analysis results, the article makes recommendations on the use of this propellant to design CT cruise dose Keywords: Cruise dose; Missile CT; Anti-tank missile 174 Nguyễn Đức Thuận, “Nghiên cứu khả thiết kế chế tạo liều hành trình CT.” ... Nguyễn Đức Thuận, ? ?Nghiên cứu khả thiết kế chế tạo liều hành trình CT. ” Nghiên cứu khoa học công nghệ a) Nga CT Nga CT b) Nga CT Nga CT c) Nga CT Nga CT Hình Quỹ đạo vận tốc tên lửa CT: a) T0 = 20... MPa (bảng 2) liều hành trình CT đảm bảo trì tốt q trình cháy Thời gian cháy thuốc phóng nhỏ liều hành trình CT 25,5 s (ở nhiệt độ 50 oC) đảm bảo trì lực đẩy động hành trình tồn q trình bay tên... design CT cruise dose Keywords: Cruise dose; Missile CT; Anti-tank missile 174 Nguyễn Đức Thuận, ? ?Nghiên cứu khả thiết kế chế tạo liều hành trình CT. ”