Heute werden Experten aus dem Entwicklungsteam von War Thunder über die technischen Aspekte der Berechnung der Überlastung von MANPADS-Raketen sprechen.
Eine beträchtliche Anzahl von Berichten bezieht sich kürzlich auf die verfügbare Überlastung von MANPADS-Raketen: Igla, Stinger, Mistral und andere. Umfassende Informationen über Raketen sind nicht immer verfügbar, zum Beispiel über die Zonen der Zerstörung von manövrierenden Zielen. Daher möchten wir darauf hinweisen, dass wir bei der Analyse des Flugmodells von Raketen einen Vergleich mit strukturell ähnlichen Raketen durchführen, bei denen tatsächlich Informationen verfügbar sind.
Alle MANPADS-Raketen mit einem Infrarotsucher im Spiel sind strukturell nach dem “Canard”-Aerodynamik-Design mit Steuerung durch ein Ein-Kanal-Steuerungsschema für eine rollende Luftfahrt-Rakete gemacht. Ein Paar Ruder dient dazu, die Rakete abwechselnd in der Neigung und Gier zu steuern, und das zweite feste Paar dient als feste Destabilisatoren und ist dazu bestimmt, den aerodynamischen Fokus der Rakete nach vorne zu verschieben, näher zum Massenschwerpunkt.
Steuerabschnitt der MANPADS 9M39. Quelle: "Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 “Игла””, И. Акулов, В. Байдаков, А. Васильев, 2011.
Diese Konstruktionslösung basiert auf Größen- und Gewichtsanforderungen und kann das Gewicht der Rakete erheblich reduzieren, weshalb sie Anwendung in MANPADS-Raketen und einigen ATGM-Raketen gefunden hat. Die Verwendung dieser Konstruktionslösung führt jedoch auch zu einer Verringerung der durchschnittlichen verfügbaren Überlast und setzt besondere Merkmale des Steuerflächensteuerungsschemas voraus.
Steuerabschnitt der MANPADS FIM-92 Stinger. Quelle: MANPADS. A Terrorist Threat to Civilian Aviation? B.I.C.C.
Bei einer Ein-Kanal-Relaissteuerung einer rollenden Luftfahrt-Rakete werden die Ruder vom Servomotor-Mechanismus von einer äußersten Position zur anderen viermal pro Umdrehung der Rotation der Rakete bewegt, um eine Steuerkraft in jeder Flugrichtung zu erzeugen. Dieses Rudersteuerungsschema ermöglicht es, die resultierende Überlast zu regulieren und somit eine proportionale Lenkung der Rakete sicherzustellen.
Quelle: “Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 “Игла””, И. Акулов, В. Байдаков, А. Васильев, 2011.
Die Dauer, in der sich die Steuerflächen in jeder Position befinden, bestimmt die Größe der Richtung der resultierenden Raketenüberlast.
Änderung der resultierenden Kräfte entlang der Neigungs- und Rollachse sowie der Position der Ruder der Rakete während des Manövers in der Neigebene und die erforderliche resultierende Kraft von 70% des Maximums.
Änderungen der resultierenden Kräfte entlang der Neigungs- und Rollachse sowie der Position der Ruder der Rakete bei fehlender Steuerkraft
Wenn es erforderlich ist, die maximale resultierende Kraft zu erzeugen, werden die Ruder zweimal pro Umdrehung der Rakete abgelenkt.
Änderungen der resultierenden Kräfte entlang der Neigungs- und Rollachse sowie der Position der Ruder der Rakete während des Manövers in der Neigebene bei Erreichen der maximalen resultierenden Kraft.
Die Art und Weise, wie sich die resultierende Kraft in der Manövereigene der Rakete ändert, kann in vereinfachter Form als Halbwelle einer Sinuswelle dargestellt werden. Die durchschnittliche resultierende Kraft in der Manövereigene über eine halbe Umdrehungsperiode entspricht dem Integral der Änderung der resultierenden Kraft in der Manövereigene. Durch die Teilung durch das Integral der resultierenden Kraft in der Ebene des Manövers einer nicht rollenden Luftfahrt-Rakete über denselben Zeitraum erhalten wir das Verhältnis von maximaler Überlast zu durchschnittlicher Überlast über den Rotationszeitraum.
Daher wird die durchschnittliche resultierende Kraft über einen halben Rotationszeitraum für eine Rakete mit einem Ein-Kanal-Steuerungssystem im Relaismodus 63,66% im Vergleich zu derselben nicht rotierenden Rakete betragen, die ein Manöver in der Ebene der Steuerflächen durchführt. Das Verhältnis ist auch dasselbe für die durchschnittlich verfügbare Überlast zur Spitzenüberlast, wenn die Ruder in der Manöverebene sind.
Aufgrund dieses Merkmals stützen wir uns bei der Analyse der Manövrierfähigkeiten von MANPADS-Raketen nicht nur auf die in den Dokumenten angegebene maximale Überlast, sondern auch auf die Waffenengagementzonen und führen einen Vergleich der Raketen nach Masse und Fläche der aerodynamischen Oberflächen durch. Für MANPADS-Raketen kennen wir zuverlässig die Manövrierfähigkeiten der 9M39 mit verfügbarer Überlast von 10,2G, was nicht nur durch die Überlast in der technischen Dokumentation, sondern auch durch die Größe der Engagement- und Killzonen von manövrierenden Zielen bestätigt wird.
Engagement- und Killzonen der 9M39 MANPADS auf ein Ziel mit einer Geschwindigkeit von 310 m/s, das ein Manöver mit einer Überlast von 8g durchführt.
Für andere MANPADS-Systeme geben offene Quellen eine höhere Überlast an, wie z.B. 18, 20 und sogar 25g im Fall des Mistral 1 MANPADS. Diese MANPADS-Systeme weisen jedoch nur geringfügige Unterschiede im Bereich der aerodynamischen Oberflächen im Vergleich zur 9M39 auf, sodass keine mehrfache Erhöhung der durchschnittlich erreichbaren Überlast im Vergleich zur 9M39 erwartet werden kann. Wir nehmen an, dass die leicht höhere Überlast anderer MANPADS-Systeme hauptsächlich auf die etwas höhere maximale Geschwindigkeit der Raketen im Vergleich zur 9M39 MANPADS-Rakete zurückzuführen ist. Daher gehen wir davon aus, dass für die MANPADS FN-6, FIM-92 und Mistral die Dokumente die Spitzenüberlast anzeigen, die im Moment erreicht wird, wenn die Ruder in der Manöverebene sind. Unter dieser Annahme wird die durchschnittlich verfügbare Überlast für den Halbzyklus der Rotation dieser MANPADS 63% der Spitzenüberlast betragen und mit den Daten zur verfügbaren Überlast der 9M39 MANPADS übereinstimmen.
Im Spiel verwenden wir aufgrund technischer Einschränkungen selbst im Fall einer Ein-Kanal-Relaissteuerung eine Zwei-Kanal-Proportionalsteuerung von Raketen. Daher wurde die maximale Überlast für den Autopiloten von MANPADS-Raketen im Spiel auf die durchschnittliche Überlast einer echten Rakete über einen halben Rotationszeitraum eingestellt. In der Statistik der Rakete zeigen wir auch die durchschnittliche Überlast für den Halbzyklus der Rotation der Rakete an, was den Spielern ein besseres Verständnis der Fähigkeiten der Rakete gibt als die Spitzenüberlast, die nur im Moment erreicht wird, wenn die Ebene der Steuerflächen mit der Ebene des Raketenmanövers übereinstimmt.
Unter Berücksichtigung all dessen haben wir folgende Änderungen vorgenommen:
- FIM-92 Stinger, ATAS(AIM-92) — Die verfügbare Überlast wurde von 10G auf 13G erhöht. Autoparameter wurden angepasst, die Dynamik der Rakete wurde verändert.
- Mistral, Mistral SATCP — Die verfügbare Überlast wurde von 12G auf 16G erhöht. Autoparameter wurden angepasst, die Dynamik der Rakete wurde verändert.
Wir hoffen, dass es uns gelungen ist, die Prinzipien der Berechnung der Überlastparameter für MANPADS-Raketen in War Thunder allgemein zu erklären, die Besonderheiten ihrer Umsetzung zu erläutern und den Unterschied zwischen den durchschnittlichen und Spitzenüberlastwerten auf der Flugbahn zu erklären. Vielen Dank fürs Lesen.