Оптическая система самонаведения



Оптическое самонаведение основано на определении направления на источник светового излучения. Применяются головки самонаведения пассивного типа, реагирующие на световые лучи, излучаемые или отражаемые целью.

Целями, хорошо отражающими видимый свет, являются бетонированные полосы аэродромов, шоссейные дороги и автострады, мосты через большие реки, корабли в море, самолеты в небе и т. п. Хорошими целями также являются источники света. Оптические головки самонаведения, как правило, устанавливаются на ракетах класса «воздух — земля», реже «воздух — воздух».

Оптическая головка самонаведения может работать лишь в том случае, если цель обладает достаточной световой контрастностью на окружающем фоне. В качестве измерителя, реагирующего на световой контраст цели, используется оптический координатор цели, который конструктивно ничем не отличается от теплового координато-

 
 

Оптическая система самонаведения

 
 

ра. Различие состоит лишь в типе используемого чувствительного элемента, в том, что в тепловых координаторах используется чувствительный элемент, реагирующий на тепловое излучение цели, а в оптических координаторах используется чувствительный элемент, воспринимающий световое излучение цели.

Оптический координатор начинает вырабатывать сигналы управления на определенном расстоянии. Дальность действия координатора зависит от яркости цели и фона. Чем больше разница в яркости, т. е. чем цель контрастнее, тем больше дальность действия. Оптические координаторы цели не получили широкого распространения, так как их работа зависит от метеорологических условий, времени суток и года и из-за небольшой дальности действия.

Работу оптической системы самонаведения рассмотрим на примере селективной оптической головки наведения SOLO (рис. 37), разработанной американской фирмой для небольших тактических ракет класса «воздух — земля».

Оптическая система наведения захватывает цель на поверхности суши или воды и работает в диапазоне видимых световых лучей. Вес всего устройства, включая оптику, гироскопические стабилизаторы и полупроводниковую электрическую схему, как предполагают, не превышает 4,5 кг. Испытания системы селективного оптического захвата показали, что ракеты с расстояния 3,2 км наводятся на цель с ошибкой в 8—16 м.

Головка самонаведения гиростабилизирована на площадке, размещенной в носовой части ракеты. Чувствительным устройством является фотоэлемент, который воспринимает цель, как совокупность темных и светлых пятен.

Для уяснения процесса наведения ракеты рассмотрим случай, когда цель поражается ракетой класса «воздух — земля».

Перед запуском пилот наводит ракету на цель с помощью бомбоприцела так, чтобы цель находилась в центре поля зрения головки, составляющем около 0,6°. После того как цель будет захвачена, оптическая головка начинает действовать самостоятельно. Оптика системы стабилизирована по трем осям с помощью гироскопов, которые раскручиваются перед стартом и вращаются затем по инерции.

Если направить объектив системы на некоторый участок местности, на котором имеется цель, то оптическая головка самонаведения выделит от нее контрастное пятно и выработает такой сигнал управления автопилотом, который повернет ракету на цель. По мере приближения ракеты к цели изображение цели в координаторе постепенно меняется в результате сужения площади обзора. Вследствие этого система может несколько повернуть ракету в направлении нового центра. Однако ракета всегда наводится на цель.

Система может захватывать различного рода даже неясно выраженные цели. Так, система наведения, установленная на легком самолете, захватывала группу деревьев и взлетную дорожку аэродрома, находящиеся на расстоянии нескольких километров.

Преимуществом оптической системы считается ее сравнительно надежная защищенность от контрмер противника. Чтобы отклонить ракету, противник должен либо разместить в зоне цели серию огней и затем медленно перемещать их в сторону от цели, либо закрывать цель дымами. Система работает на высотах до 12 км, имея дальмикрофона, то звуковые колебания до обоих микрофонов доходят одновременно. При смещении цели (ракеты) в сторону звуковые колебания приходят от цели к одному микрофону раньше, чем к другому. По разности времени прихода звука к микрофонам определяют угол между направлением на цель и осью координатора.

В акустической головке самонаведения, как и в головках других типов, угол измеряется в двух плоскостях: по курсу и тангажу. Для этого на ракете устанавливают две пары микрофонов и размещают их взаимно-перпендикулярно. Одна пара определяет угловые координаты цели по

 
 

Оптическая система самонаведения

 
 

курсу, другая — по тангажу. Сигналы от микрофонов поступают в фазосравнивающие устройства, которые вырабатывают сигналы, необходимые для управления.

В годы второй мировой войны в Германии была разработана акустическая головка самонаведения «Дог» для установки на ракете Х-4 класса «воздух — воздух» (рис. 39). Поскольку ракета Х-4 в полете вращалась вокруг продольной оси, то для пеленгации цели использовались всего два микрофона, которые подключались попеременно к каналам курса и тангажа. Сигналы по каналам распределялись коммутатором, стабилизированным гироскопом.

В некоторых случаях акустическая система координатора наводила ракету на цель лишь после выключения собственного двигателя. Полный угол зрения координатора составлял ±30° [8].

Акустическая головка фирмы ELAC значительно сложнее и содержит четыре двойных микрофона. Каждая пара динамических микрофонов подключается к входу своего усилителя. Микрофоны размещаются в зоне минимальных акустических помех. Предполагают, что система обеспечивает точность пеленгации 1° при полном угле зрения ±90° [8].

Акустическая головка самонаведения «Цаункёниг» (рис. 40) предназначалась для наведения подводных тор-

 
 

Оптическая система самонаведения

 
 

пед. Акустический координатор головки в качестве чувствительного элемента имел два магнитострикционных преобразователя, которые устанавливались в головной части торпеды так, чтобы максимумы их характеристик направленности были разнесены в горизонтальной плоскости относительно продольной оси торпеды примерно на ±30°.

Магнитострикционные преобразователи — это устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую и наоборот. Магнитострикционные преобразователи представляют собой магнитопровод в виде вибраторов с наложенными на них обмотками. Действие вибратора в качестве приемника состоит в том, что под воздействием звуковых волн, исходящих от винта корабля-цели, вибратор резонирует, создавая переменное магнитное поле. Магнитные силовые линии поля, пересекая обмотки, создают на их концах переменное напряжение. Напряжение вибратора усиливается и выпрямляется. Специальное устройство срав- быстром изменении обстановки. При обзоре пространства используется один из видов развертки: спиральная, круговая или розетковая.

Каждый вид развертки легко может быть получен, если, используя прецессию гироскопа, к его рамкам прилагать соответствующие моменты.

В режиме слежения управляющие напряжения поступают с того приемника, который принял сигналы от цели. Переключение из режима поиска в режим слежения осуществляется при помощи реле захвата после обнаружения цели.

В режиме слежения оптическая ось системы поворачивается так, что изображение цели фокусируется на центральном элементе приемной системы. Такая головка сможет обнаруживать цель, имеющую площадь поверхности, равную 0,75 м2, и температуру нагрева всего лишь 300° К при коэффициенте излучения 0,5 на расстоянии в 80 км, и следить за нею.

Дальность обнаружения цели увеличивается до нескольких тысяч километров, если температура нагрева баллистической ракеты (например, сопла двигателя) увеличивается до 1000—3000° К [26].

Иностранные специалисты считают, что инфракрасная поисково-следящая головка может найти применение на антиракетах, для перехвата спутников и для обнаружения момента пуска межконтинентальных баллистических ракет со спутников, находящихся на орбите.

 

 

Смотрите также