Принцип действия систем самонаведения



Самонаведение ракеты на цель — это такой метод управления, при котором сигнал управления вырабатывается на ракете в результате использования энергии, излучаемой целью или отраженной от нее [1, 4, 5, 6].

На борту ракеты устанавливается специальная аппаратура управления, с помощью которой ракета сама (отсюда и название — самонаведение) определяет свое положение относительно цели и автоматически наводится на нее.

Однако первоначально цель необходимо обнаружить по каким-либо характерным свойствам, отделив ее от окружающих предметов или, как говорят, от окружающего фона. К таким свойствам может быть отнесена прежде всего способность цели излучать или отражать электромагнитные колебания (радиоволны, видимые световые и невидимые инфракрасные лучи) иначе, чем окружающее ее пространство. Кроме того, цель издает характерные шумы, которые также могут быть использованы для самонаведения ракет.



В зависимости от вида энергии, излучаемой или отражаемой целью, иностранные специалисты подразделяют самонаводящиеся системы на радиотехнические, оптические, инфракрасные (тепловые), акустические и гидроакустические. При управлении ракетой по методу самонаведения на ее борту устанавливается устройство, автоматически и непрерывно измеряющее координаты ракеты относительно цели и называющееся координатором цели. Чаще всего координатор измеряет угловые отклонения цели от продольной оси ракеты (углы рассогласования), а в некоторых случаях — дальность до цели, скорость изменения дальности и угловую скорость поворота линии ракета — цель. С выхода координатора снимается сигнал ошибки в виде напряжений или токов, зависящих от углов рассогласования.

 
 

Принцип действия систем самонаведения

 
 

Направление на цель (рис. 1) можно определить либо углом рассогласования ф и углом фазирования Ф, либо углами рассогласования фу и фz.

Координаторы обычно определяют углы рассогласования фу и фz, причем угол фу называется углом рассогласования в продольной плоскости, а угол фz — углом рассогласования в поперечной плоскости.

Соответственно с выхода координатора снимают два напряжения: напряжение Uy, пропорциональное углу рассогласования фу, и напряжение Uz, пропорциональное углу рассогласования фz. Математически эту зависимость напряжений от углов рассогласования можно записать так:

 
 

Принцип действия систем самонаведения

 
 

Коэффициенты пропорциональности К1 и К2 обычно одинаковы. Сигналы ошибки Uy и Uz используются для формирования команд управления соответствующими рулями.

Координатор цели — основной измеритель в системе самонаведения — в простейшем случае (при методе прямого наведения) может устанавливаться так, что его ось совпадает с осью ракеты. Тогда для управления в продольной плоскости используется канал тангажа (высоты), а для управления в поперечной плоскости — канал курса. Сигнал Uy вызывает отклонение руля высоты, а сигнал Uz— отклонение руля направления.
 
 

Принцип действия систем самонаведения

 
 

Для повышения точности наведения в состав системы самонаведения, кроме основного измерителя, могут входить и другие, вспомогательные измерители: позиционные, скоростные и ускорительно-скоростные гироскопы, датчики ускорений (акселерометры), датчики углов атаки и некоторые другие.

Вспомогательные измерители повышают точность наведения самонаводящихся ракет. Обычно вспомогательные измерители реагируют не на изменение положения цели, а на изменение положения ракеты, с которой они и связаны. Они лишь уточняют величину команды, выдаваемую основным измерителем — координатором, определяющим работу всей системы самонаведения. Роль координатора при использовании простейшего метода самонаведения (метода прямого наведения) иллюстрируется блок-схемой (рис. 2).

Координатор И1, жестко закрепленный в головной части ракеты, непрерывно принимает сигналы от цели и преобразует их в соответствующие электрические напряжения. Если ось ракеты, с которой в данном случае совпадает ось координатора, точно направлена на цель, т. е. угол рассогласования ф = 0, то на выходе координатора напряжения также равны нулю. Если же ось ракеты отклонена от направления на цель, то между осью ракеты и линией ракета — цель образуется угол рассогласования. В соответствии с углом рассогласования на выходе координатора появятся два напряжения Uy и Uz, пропорциональные углам рассогласования в продольной фу и поперечной фz плоскостях. Величина напряжений характеризует величину отклонения оси ракеты от направления на цель.

Вспомогательные измерители И2 также непрерывно выдают корректирующие напряжения U'y и U'z.

Рассматриваемая система самонаведения имеет канал продольного управления (тангажа или высоты) и канал поперечного управления (курса). Оба канала, хотя они ri имеют различное назначение, в большинстве систем выполняются одинаково.

Сигналы с основного (И1) и дополнительного (И2) измерителей поступают на суммирующие каскады обоих каналов управления. Напряжения Uy и U'y поступают на суммирующий каскад (СК1) канала тангажа, а напряжения Uz и U'z — на суммирующий каскад (СК2) канала курса. В суммирующих каскадах каждого канала эти напряжения суммируются и после усиления в усилителях (У1 и У2) подводятся к приводам рулей высоты и направления. Приводы отклоняют рули. Рули, отклоняясь, создают аэродинамические силы и моменты, которые корректируют направление полета ракеты.

Изменение положения ракеты относительно цели приводит к изменению значения сигнала в координаторе. Новому значению сигнала координатора будут соответствовать другие углы отклонения рулей. Таким образом осуществляется непрерывное корректирование полета ракеты с помощью сигналов, выдаваемых координатором и дополнительными измерителями. В свою очередь величина сигнала зависит от положения цели относительно ракеты и от характера изменения параметров ее движения (курс, тангаж, скорость поворота, скорость, ускорение и другие данные о движении) [1, 4, 6].

При наведении по другим методам (например, стрельба в упрежденную точку) используется более сложная аппаратура. Для решения задачи встречи ракеты с целью прибегают к помощи специальных счетно-решающих приборов. Однако основным измерителем в системах самонаведения различных типов остается координатор.

Система самонаведения отличается от системы телеуправления полной автономностью. Кроме того, она обеспечивает большую точность наведения, чем автономная и телеуправляемая системы. Однако система самонаведения имеет небольшую дальность действия, что считается существенным ее недостатком. Особенность системы самонаведения в том, что абсолютные ошибки в определении взаимного положения ракеты и дели уменьшаются с уменьшением расстояния между ракетой и целью. Отмечают, что система самонаведения может применяться в качестве основной на зенитных, противотанковых и авиационных ракетах и в качестве дополнительной на самолетах-снарядах и антиракетах.

 

 

Смотрите также