Сверхударопрочный миниатюрный кварцевый генератор для интеллектуальных систем высокоточных вооружений

В последнее время концепции ведения боевых действий претерпели коренные изменения. Например, США реализуют концепцию «бесконтактной войны», которая подразумевает ведение боевых действии на расстоянии при помощи авиации, управляемых ракет, авиабомб и высокоточной дальнобойной артиллерии. Причем в случае применения артиллерии упор делается не на массированные огневые удары по площадям, а на точечные удары по конкретным целям.

Появление так называемых «умных» снарядов воздушного подрыва дало новый толчок развитию малокалиберной артиллерии как за рубежом, так и в России. Сначала в Европе, а затем и в США были созданы артиллерийские снаряды с интеллектуальной системой дистанционного подрыва в калибрах 25, 30, 35, 40 и 50 мм. Такой тип вооружения существенно повысил эффективность поражения воздушных, наземных и надводных целей. Особенно целесообразно их применение для борьбы с малогабаритными беспилотными летательными аппаратами (БЛА), самолетами, вертолетами, противокорабельными ракетами, а также с малоразмерными быстроходными судами и пехотой. За рубежом огромные средства выделяются на создание управляемых артиллерийских боеприпасов и систем управления к существующим снарядам. Наибольшие средства в развитие этого направления вкладывают США. Боевые столкновения в Ираке, Афганистане, Сирии показали, что сложные и интенсивные боевые действия протекают не на открытой местности, а в городах. Отсюда возникла необходимость в системах высокоточного оружия для нанесения точечных ударов по целям, находящимся в непосредственной близости от своих войск и гражданского населения.

Обычные боеприпасы превращают в высокоточные встраиванием в них электронных многофункциональных взрывательных устройств (далее — МФВУ). МФВУ делают боеприпас «умным» с выполнением набора запрограммированных функций, включая поражение в заданных координатах и самоликвидацию. МФВУ применяют в артиллерийских и минометных боеприпасах, для вооружений боевых роботов, в авиабомбах, ракетах, ракетных систем залпового огня (далее — РСЗО). Учитывая, что один «умный» боеприпас (высокоточный) по эффективности поражения заменяет свыше 7–10 обычных боеприпасов, можно, не увеличивая боекомплект, поразить намного больше целей и остаться боеспособным с сохранением боезапаса, весьма актуально и экономически эффективно применение «умных» боеприпасов с электронными взрывателями для боеприпасов высокоточных интеллектуальных систем вооружений. Это относится в первую очередь к артиллерийским и минометным снарядам.

В Военной доктрине Российской Федерации до 2030 года указана необходимость создания новых образцов высокоточного оружия. Наиболее актуально использование «умных» боеприпасов в малых калибрах 20–57 мм как самых массовых и используемых в сухопутных, воздушных и морских войсках.

Для «умных» боеприпасов малокалиберных вооружений необходима специализированная компонентная база с высокими требованиями к массогабаритным параметрам, энергопотреблению и жестким условиям эксплуатации МФВУ. Основное условие — стойкость к пиковому ударному ускорению, достигающему 100 000g, а также к знакопеременным нагрузкам с ускорением 10 000g. Изделия электронной компонентной базы, используемые для изготовления МФВУ, должны иметь значительный конструктивно-технологический запас по механической устойчивости и прочности.

Тактовый генератор (далее — ТГ) для «умных» снарядов, как базовый элемент МФВУ, должен быть миниатюрным с малым энергопотреблением, выдерживать пиковые нагрузки. При этом для серийной роботизированной сборки МФВУ нужен генератор поверхностного монтажа.

За рубежом имеются тактовые МЭМС-генераторы и кварцевые генераторы для военного применения типа HGXO High Shock, выдерживающие пиковые нагрузки до 100 000g. МЭМС-генератор фирмы Vectron (США) выдерживает 50 000g [1], кварцевый генератор фирмы STATEK [2] выдерживает 100 000g.

Рис. 1. Внешний вид тактового генератора ГК108 П(У)О

В России АО «ЛИТ-ФОНОН» разработало сверхударопрочный кварцевый генератор поверхностного монтажа ГК108‑П(У)О на частоту 0,256 МГц в стандартном мало-габаритном корпусе 7×5×1,6 мм [3] (основные параметры приведены в таблице, внешний вид показан на рис. 1).

Результаты испытаний на стенде «Массет» на пиковые нагрузки показали работоспособность генератора после ударов одиночного действия 40 000 и 60 000g. Генераторы (по 3 шт.) испытывались на 40 000 и 60 000g. На рис. 2 приведены температурно-частотные характеристики (далее — ТЧХ) партии генераторов из 6 шт. до, а на рис. 3 — после воздействия пикового ускорения 40 000g и 60 000g.

Рис. 2. ТЧХ генераторов до испытаний на пиковые нагрузки 40 000g и 60 000g

Рис. 3. ТЧХ генераторов после испытаний на пиковые нагрузки 40 000g и 60 000g

Гладкая форма ТЧХ свидетельствует об отсутствии механических повреждений чаcтотозадающих элементов изделий. Относительный уход частоты после воздействия не превышает 62,8×10^–6 и находится в пределах нормы ТУ.

Таким образом, в России появился первый сверхудароустойчивый миниатюрный тактовый генератор ГК108‑П(У)О для «умных» снарядов. В настоящее время продолжается работа по расширению номенклатуры и возможностей сверхудароустойчивых тактовых генераторов с пиковым ударным ускорением до 100 000g с габаритами 5×3×1,6 мм.