книги из ГПНТБ / Оптико-электронные приборы сборник статей

МОСКОВСКОЕ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧИЛИЩЕ им. БАУМАНА

Экэ.1* 0 0 0 0 0 я *

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

СБОРНИК СТАТЕН

По д р е д а к ц и е й д-ра техн. наук, проф. Л. П. ЛАЗАРЕВА

Москва — 1964

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сборник содержит статьи преподавателей, аспирантов и науч­ ных работников кафедр «Оптико-электронные приборы» и «При­ кладная оптика» МВТУ им. Баумана, написанные на базе научных работ, выполненных в 1961—1963 гг.

Сборник предназначен для инженерно-технических и научных работников приборостроительных заводов и научных институтов, а также для преподавателей, аспирантов и студентов, занимающих­ ся вопросами проектирования и расчета оптико-электронных при­ боров.

Статьи сборника посвящены изложению методов расчета и про­ ектирования оптических авиационных и ракетных приборов и фото­ электрических устройств оптико-электронных приборов, а также вопросам технологии изготовления и контроля оптических деталей.

Первому вопросу посвящены статьи д-ра техн. наук Л. П. Ла­ зарева и кандидатов техн. наук В. А. Перова и И. И. Пахомова. При создании приборов наведения и самонаведения летательных аппаратов весьма важным является правильный выбор рациональ­ ной схемы встречи и траектории движения атакующего летатель­ ного аппарата. Методы анализа траекторий встречи летательных аппаратов и их сравнительная оценка, исходя из конкретных усло­ вий в соответствии с техническим заданием, и излагаются в статье д-ра техн. наук Л. П. Лазарева. Отдельные статьи сборника посвя­ щены вопросам расчета и проектирования оптических устройств авиационных тренажеров.

Вопросы расчета и проектирования фотоэлектрических устройств оптико-электронных приборов рассматриваются в статьях инженеров Е. М. Мосягина, Б. Ф. Петина, М. М. Дроздова и О. В. Рожкова. При расчете оптических систем фотоэлектриче­ ских устройств важное значение имеет правильный выбор величи­ ны относительного отверстия оптической системы и приемника из­ лучения. Выбору величины относительного отверстия оптических систем фотоэлектрических устройств, оптическая ось которых мо­ жет разворачиваться относительно неподвижного приемника, по­ священа статья инж. Г. М. Мосягина.

Остальные статьи сборника посвящены вопросам технологии изготовления и контроля.оптических деталей, а также расчету оп­ тических систем оптико-электронных приборов, так, статья

5

УДК 623.451.8.054.93:531.55

Д-р техн. наук Л. П. ЛАЗАРЕВ

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАЕКТОРИЙ ВСТРЕЧИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

ТИПЫ ТРАЕКТОРИИ

При создании приборов наведения и самонаведения летатель­ ных аппаратов инженеру-конструктору важно правильно выбрать рациональную схему встречи и траекторию движения атакующего летательного аппарата. Для этого прежде всего необходимо иссле­ довать различные траектории встречи летательных аппаратов, ис­ ходя из конкретных условий в соответствии с техническим зада­

нием.

Чтобы выяснить значение траектории встречи в решении задачи наведения и самонаведения летательных аппаратов, рассмотрим процесс движения снаряда до встречи с целью. Его можно разде­ лить на ряд этапов:

1. Полет летательного аппарата в район цели с помощью соб­ ственного двигателя в случае одноступенчатой системы или с по­ мощью летательного аппарата — носителя (ракеты или самолета) в случае многоступенчатой системы. Полет на этом этапе, как пра­ вило, осуществляется по командам наземных систем управления.

2. Поиск цели во время дальнейшего полета летательного ап­ парата в районе цели с использованием команд наземного управ­ ления и поисковых устройств бортовых радиолокационных, инфра­ красных и световых приборов обнаружения. В конце поиска цели летательный аппарат находится в такой области пространства, где наблюдение за целью обеспечивается его бортовыми приборами.

3. Сближение с целью — движенце летательного аппарата к цели при наблюдении за нею в такую точку пространства, из кото­ рой можно начать полет по траектории встречи при непрерывном слежении за целью. Эту точку пространства назовем исходной точкой траектории встречи. Заметим, что иногда в литературе эта точка ошибочно называется исходной точкой атаки и вместо тер­ мина «траектория встречи», применяется наименование «кривая атаки». Эта терминология неточна, так как кривая атаки является лишь частным случаем траектории встречи, что в дальнейшем бу­ дет пояснено подробно.

7

4. Полет по траектории встречи —движение летательного ап­ парата по вполне определенной траектории, обеспечивающей его перемещение из исходной точки траектории встречи в точку встре­ чи, т, е. в такую точку пространства, куда летательный аппарат и цель приходят одновременно. Характер траектории встречи опре­ деляется заранее выбранным методом наведения или самонаведе­ ния летательного аппарата. В случае многоступенчатого летатель­ ного аппарата его последняя ступень пролетает первый участок траектории встречи с носителем и второй отдельно. Последняя сту­ пень летательного аппарата может иметь участки активного дви­ жения с работающим реактивным двигателем и пассивного движе­ ния по инерции. Ракеты обычно имеют и активный, и пассивный участки, снаряд артиллерийского оружия, двигаясь по инерции,— только пассивный участок.

Поскольку из указанных этапов встречи летательных аппаратов основным, определяющим успех решения задачи, является четвер­ тый (полет по траектории встречи), целесообразно прежде всего подробно -рассмотреть возможные в современных условиях траек­ тории встречи летательных аппаратов. После этого методически более просто могут быть бсвещены первые три этапа, обеспечиваю­ щие наиболее благоприятные начальные условия выполнения чет­ вертого этапа.

Траектория погони

Траектория погони, вероятно, является исторически самой ран­ ней траекторией встречи, так как она была известна еще в древ­ ности в виде кривой погони охотничьей собаки за зверем. Пресле­ дуя зверя, собака с помощью своего зрения и обоняния непрерывно определяет направление, в котором в данный момент находится зверь, и бежит именно в этом направлении. Поэтому траекторию погони в некоторых литературных источниках называют «собачьей кривой». Мы называем траекторией погони кривую полета лета­ тельного аппарата, в любой точке которой продолжение его векто­ ра воздушной скорости Vc и скоростной оси хс проходит через цель. Отметим также, что траекторию погони некоторые авторы называ­ ют траекторией чистого преследования.

Рассмотрим характер траектории погони (рис. 1):

Пусть цель, находящаяся в начальный момент в точке Ц и имеющая связанную систему координат хцуцгц, движется равно­ мерно и прямолинейно со скоростью Уц. По распространенным в литературе [1] начальным гипотезам теории встречи, скоростная и связанная системы координат считаются совпадающими. Летатель­ ный аппарат, атакующий цель, находится в начальный момент в точке О. Согласно определению траектории погони его вектор Fc и продольная ось х в начальном положении направлены в цель (точка Ц). Аналогично и в любой другой момент при нахождении летательного аппарата на траектории погони в точках Оь 0 2, и т. д. его вектор Vc и продольная ось х должны быть направлены соот­

8

ветственно в точки Ц\, Цч и т. д., где в этот момент находится цель. Встреча атакующего летательного аппарата с целью по траек­ тории погони возможна только при наличии у атакующего необхо­

димого превышения скорости:

Чем больше скоростной коэффициент k v , тем выше скорость сбли­ жения летательных аппаратов и тем быстрее, при других равных условиях, происходит их встреча.

Из определения траектории погони и рис. 1 следует, что встре­ ча происходит в точке встречи В тогда, когда атакующий летатель­ ный аппарат заходит в хвост цели, направление векторов Fc и F4 совпадает, а дистанция между летательными аппаратами умень­ шается до нуля.

Траектория преследования с упреждением

Траекторией преследования с упреждением называется кривая движения летательного аппарата, в любой_точке которой его про­ дольная ось и вектор воздушной скорости Fc направлены в упреж­ денную точку, т. е. в такую точку пространства, где должна прои­ зойти, при сохранении мгновенных значений векторов Fc и F4 на дальнейшее, встреча атакующего летательного аппарата с целью. При принятых начальных гипотезах теории встречи точка упреж­ дения лежит на продолжении направления векторов скорости це­ ли Vu и атакующего летательного аппарата Fc.

9

Пусть цель летит с воздушной скоростью Уц и в начальный мо­ мент находится в точке Ц (рис. 2). Если воздушная скорость ата­ кующего летательного аппарата скалярно равна Vc, то в момент нахождения его в точке О вектор Fc и ось х должны быть направ­ лены в упрежденную точку А, где при данных условиях произойдет встреча летательного аппарата и цели.

Рис. 2. Траектория преследования с упреждением.

Линия ОЦ, определяющая направление визирования с атакую­ щего летательного аппарата на цель, называется линией цели; ли­ ния ОА, определяющая направление от атакующего летательного аппарата в упрежденную точку, — линией упреждения; угол меж­ ду линией цели и линией упреждения г|э— углом упреждения; ли­ нейное перемещение цели ЦА за время прямолинейного полета атакующего летательного аппарата из точки О в упрежденную точ­

дальность. Треугольник ОАЦ, сторонами которого являются линия цели, линия упреждения и линейное упреждение, называется тре­ угольником упреждения, а плоскость, содержащая этот треуголь­ ник,— плоскостью упреждения.

Очевидно, что плоскость упреждения содержит в себе векторы воздушных скоростей Vc атакующего и Уц атакуемого летательных аппаратов. Угол q между вектором воздушной скорости цели Vn и направлением линии цели на оружие называется курсовым углом

10