Многофакторный анализ при определении типа боевой части для миниракеты, запускаемой с беспилотного летательного аппарата

В статье рассматриваются характеристики осколочно-фугасных, кумулятивных и термобарических боевых частей (массогабаритные характеристики, эффективность поражения одиночной цели), проводится обоснование отбора типа боевой части для миниракеты проектируемого беспилотного летательного аппарата по методике многофакторного анализа.

Ключевые слова: ударный беспилотный летательный аппарат, многофакторный анализ, требования заказчика, осколочно-фугасная боевая часть, кумулятивная боевая часть, термобарическая боевая часть.

Под базовыми требованиями к боевой части миниракеты (для ударного беспилотного летательного аппарата) нами понимаются тип боевой части (или множество приемлемых типов) и массогабаритные ограничения, которые обеспечивают заданный уровень эффективности поражения одиночных целей.

В качестве ориентира выбраны требования к боевым частям, предъявляемые Пентагоном для поставщиков американской армии. На основе анализа опыта применения высокоточных комплексов Министерство обороны США выделило основные требования для боевых частей изделий, закупаемых американской армией [4]:

1)      унификация по носителям (оперативно-тактические ракеты, артиллерийские снаряды, авиационные кассеты, реактивные снаряды систем залпового огня, противотанковые ракеты и мины);

2)      повышение поражающего действия боевых частей за счет применению облицовок из тяжелых металлов (германий, обедненный уран, тантал и др.) при одновременном снижении стоимости;

3)      снижение массогабаритных показателей;

4)      наличие механизма самоликвидации (с вероятностью отказа не более 1 %);

5)      система ограничений для боевой части:

-          масса не более 5,5 кг;

-          калибр (диаметр) не более 128 мм;

-          стоимость серийного образца не более 10 тыс. долларов за единицу.

Разрабатываемый ударный беспилотный летательный аппарат предназначается для поражения сухопутных объектов:

-          войсковых колонн (автомобильная техника, легкобронированная и бронированная техника) в условиях открытой местности и городской застройки;

-          доты, блиндажи, долговременные огневые сооружения;

-          живая сила противника, обслуживающая технику.

Требованиям заказчика по поражению типов целей соответствуют осколочно-фугасные, кумулятивные и термобарические боевые части.

Осколочно-фугасная боевая часть обладает наибольшей универсальностью (живая сила и легкобронированные цели) и приведенной площадью поражения. Осколочно-фугасная боевая часть используется (с боевой эффективностью от 80 % до 94 % против одиночных объектов) в следующих изделиях, представленных на рынке вооружений: противотанковые управляемые ракеты AGM-114M Hellfire2 (Lockheed Martin), зенитные ракеты Javelin, Blowpipe и Starburst (Thales Air Defense), Mistral (MBDA France) [5].

Осколочно-фугасная боевая часть является одним из самых распространенных типов боевых частей. Она применяется для поражения практически всех видов целей, кроме подводных, подземных и сильно бронированных целей.

Кумулятивная боевая часть «специализируется» на бронированной технике и долговременных бетонированных огневых сооружениях (доты, блиндажи), обладает маленькой приведенной площадью поражения и эффективна при калибре не менее 100 мм (для тандемной кумулятивной боевой части — основной кумулятивный заряд не менее 100 мм). Кумулятивная боевая часть используется (с боевой эффективностью от 35 % до 70 % против одиночных танков, от 70 % до 80 % — против других типов целей) в следующих изделиях: противотанковые управляемые ракеты AGM-114L Hellfire2 (Lockheed Martin), Spike-SR (Rafael), Predator (Lockheed Martin), Dragon (McDonnell Douglas), Milan2 (MBDA) [3].

Основное поражающее действие основано на кумулятивном эффекте: при взрыве формируется струя металла, которая со скоростью до 10 км/с направляется в сторону цели. Кумулятивная струя, продавливая преграду, проникает внутрь и создает за преградой зону повышенного давления и температуры, поражая живую силу и оборудование. Основное преимущества кумулятивной боевой части состоит в том, что она позволяет при малой массе пробивать большую толщину преграды.

Термобарические боевые части эффективны для поражения живой силы, укрывающейся в бункерах, пещерах и зданиях (противодействие нерегулярным вооруженным формированиям), причем малые калибры боеприпасов (менее 120 мм) нецелесообразны. В качестве примера использования термобарической боевой части можно привести одну из снаряд «Шмель» (КБП) [5].

Боевая часть с термобарическим зарядом, а не с обычным взрывчатым веществом, при взрыве создает в течение относительно длительного отрезка времени избыточное давление и температуру, являющимися основными поражающими факторами взрыва.

Проектируемый ударный беспилотный летательный аппарат будет оснащаться серией миниракет (количество ракет будет задано после окончательного определения их массогабаритных характеристик). К миниракете предъявляется основное требование со стороны заказчика — обеспечение вероятности поражения не менее 80 % для одиночных объектов. В рамках нашей исследовательской работы необходимо определить следующие требования для каждого типа боевой части миниракеты (осколочно-фугасного, кумулятивного и термобарического типов):

-          набор целей для каждого типа боевой части;

-          линейные размеры (длина и калибр) для каждого типа боевой части;

-          масса боевой части (в том числе масса взрывчатого вещества) для всех типов боевых частей.

Изучение литературы по военно-технической тематике (описание конструкции ракет Mistral, AGM-114 Hellfire2, Javelin, Blowpipe, Starburst, Predator, Milan2, Spike-SR, Roland3) показало, что для обеспечения должной боевой эффективности (вероятность поражения единичной цели больше 80 %) длина боевой части находится в интервале 25…45 % от длины ракеты, а масса боевой части не превышает 80 % от максимальной полезной нагрузки ракеты [3]. Исходя из этих соображений, введем следующие ограничения для боевой части:

-          масса не более 5,0 кг;

-          длина в интервале 0,20…0,40 м;

-          калибр в интервале 0,07…0,13 м (70…130 мм).

Проведем сравнительный многофакторный анализ типов боевых частей по методике бенчмаркинга (метод линейной свертки). В качестве альтернативных вариантов будем рассматривать следующие типы боевых частей:

-          осколочно-фугасная боевая часть (альтернатива № 1);

-          кумулятивная боевая часть (альтернатива № 2);

-          кумулятивная тандемная боевая часть (альтернатива № 3);

-          термобарическая боевая часть (альтернатива № 4).

Выделим ключевые характеристики для объекта «боевая часть»:

1)                 универсальность (способность поражения различных видов целей);

2)                 высокая эффективность применения против статичных целей (живая сила и легкобронированные сооружения);

3)                 высокая эффективность применения против скоростных мобильных целей (движущиеся автомобили и бронетехника);

4)                 бронепробиваемость, мм;

5)                 минимальность массы боевой части (ограничение до 5,0 кг);

6)                 экономичность (стоимость до 3000 долларов США).

Экспертно авторами определена весовая шкала для ключевых характеристик, табл. 1.

Таблица 1

Ранжирование ключевых характеристик по значимости для проекта

Сопоставление альтернативных вариантов по ключевым характеристикам (в абсолютных параметрах) представлено в табл. 2.

Сопоставление альтернативных вариантов по ключевым характеристикам (в относительных параметрах, на базе табл.2) и расчёт интегральных характеристик представлены в табл. 3.

Пересчет абсолютных параметров в относительные осуществляется экспертно по 10-балльной шкале. Интегральная характеристика для каждой j-ой альтернативы определяется по следующей схеме: по j-ому столбцу суммируем произведения числовых значений из ячеек, получившихся на пересечении i-ой строки и j-ого столбца, на i-ое значение из столбца «Весовое значение ключевой характеристики».

Таблица 2

Альтернативные варианты (абсолютные параметры)

Таблица 3

Интегральные характеристики для альтернативных вариантов

Наибольшая интегральная характеристика (взвешенная сумма баллов) по авторской экспертной оценке у альтернативы № 1 (осколочно-фугасная боевая часть).

Итак, согласно методике многофакторного анализа (бенчмаркинг) осколочно-фугасная боевая часть в наибольшей степени соответствует требованиям к миниракете для разрабатываемого ударного беспилотного летательного аппарата. При этом осколочно-фугасная боевая часть может быть улучшена за счет отдельных свойств кумулятивной боевой части (увеличение бронепробиваемости) — до осколочно-кумулятивной боевой части.

Литература:

1.                  Braybrook R. United States Fly High // Complete Guide by Armada. — 2008. — № 3. — P. 2–36.

2.                  Streetly M. Load masters // Jane’s Defence Weekle: военно-технический журнал. — 2007. — Vol. 44, № 24. — P. 55–60.

3.                  Балаганский И. А., Мержневский Л. А. Действие средств поражения и боеприпасов: Учебник. — Новосибирск: Изд-во НГТУ. — 2004. — 408 с. — С.19–65.

4.                  Балыко Ю. Беспилотники НАТО в локальных военных конфликтах // Военный парад: Военно-технический журнал. — 2008. — № 1. — С. 38–39.

5.                  Высокоточное оружие зарубежных стран. Том 3. «Ракетные комплексы наземного базирования ближнего действия»: обзорно-аналит. справ. / Конструкторское бюро приборостроения им. академика А. Г. Шипунова, Открытое акционер. общество: [В. М. Лихтеров и др.]. — Тула: Анкил, 2014. — 644 с. ил. — С. 174–193, 374–400, 618–628.

6.                  Новые тактические разведывательные БПЛА с вертикальным взлетом и посадкой // Иностранная печать об экономическом, научно-техническом и военном потенциале государств-участников СНГ и технических средствах его выявления. Сер. «Технические средства разведывательных служб зарубежных государств»: Информационный бюллетень. — 2012. — № 5. — С. 11–17.

7.                  Разведывательные и ударные БПЛА зарубежных государств // Иностранная печать об экономическом, научно-техническом и военном потенциале государств-участников СНГ и технических средствах его выявления. Сер. «Технические средства разведывательных служб зарубежных государств»: Информационный бюллетень. — 2011. — № 1. — С. 39–45.

8.                  Черенков Е. А. Беспилотные летательные аппараты Израиля // Зарубежное военное обозрение: информационно-аналитический журнал Министерства обороны РФ. — 2008. — № 5. — С. 54–58.