книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил ракетное вооружение

Г л а в а 3

СИСТЕМЫ ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ

§ 3.1. ТИПЫ СИСТЕМ

Телеуправление представляет собой управление дви­ жением ракеты с командного пункта, который может быть расположен на самолете, корабле, наземной стар­ товой позиции и т. д. Комплекс устройств, обеспечиваю­ щих управление движением ракеты на расстоянии, назы­ вается с ис т е мо й т е л е у п р а в л е н и я . Для осуще­ ствления наведения ракеты на цель система телеуправ­ ления должна определять величину отклонения ракеты от заданного положения, вырабатывать сигналы управ­ ления и передавать их на ракету. Различают два типа систем телеуправления: системы командного телеуправ­ ления и системы наведения по радиозоне (радиолучу).

Си с т е мы к о м а н д н о г о т е л е у п р а в л е н и я работают следующим образом. С помощью аппаратуры контроля ведется непрерывное наблюдение за целью и атакующей ее ракетой. В результате сопоставления рас­ четных данных с фактическим, положением ракеты опре­ деляется ошибка наведения (параметр управления). В соответствии с величиной и направлением этой ошиб­ ки на командном пункте вырабатываются и передаются на ракету команды управления. Для выполнения пере­ численных выше функций командная система телеуправ­ ления должна иметь координатор, позволяющий опре­ делять ошибку наведения, и аппаратуру, обеспечиваю­

60

щую управление движением ракеты. Схема наведения ракеты с помощью командной системы телеуправления изображена на рис. 37.

Система командного телеуправления размещается на командном пункте и ракете. На командном пункте рас­ полагаются устройства, обеспечивающие непрерывный контроль за положением ракеты, вычислитель ошибки

Рис. 37. Схема наведения телеуправляемой ракеты

наведения, командный прибор, шифратор и передатчик. На борту ракеты размещают приемник, дешифратор и усилительно-исполнительные устройства. Устройства, обеспечивающие контроль за положением цели, могут размещаться как на командном пункте так и на ракете.

С и с т е мы н а в е д е н и я по р а д и о з о н е явля­ ются вторым типом систем телеуправления, получившим в настоящее время широкое распространение. Радиозо­ ны, создаваемые радиотехническими средствами, подраз­ деляются на линии, плоскости и поверхности. Линия в пространстве может быть задана как геометрическое ме­ сто точек пересечения двух плоскостей или поверхностей. Радиоповерхность (плоскость) представляет собой гео­ метрическое место точек, находящихся на одной поверх­ ности и характерных по крайней мере одним постоянным параметром радиосигнала (амплитудой, фазой и т. д.).

Простейшим примером радиозоны является равносиг­ нальная линия. Для создания равносигнальной линии в настоящее время применяют вращение луча радиолока­ ционной станции вокруг оси, не совпадающей с его осью симметрии. Сущность наведения ракеты по радиозоне за­ ключается в следующем. С командного пункта непосред­ ственно на цель или в упрежденную точку встречи раке­ ты с целью направляется равносигнальная зона (линия или плоскость) радиолокационной станции. Эта зона

61

указывает ракете направление на цель. На борту ракеты устанавливается аппаратура, способная измерять угло­ вое отклонение ракеты от равносигнальной зоны, а так­ же направление этого отклонения в плоскости, перпен­ дикулярной зоне.

В соответствии с величиной и направлением зареги­ стрированного отклонения аппаратура системы управле­ ния ракеты вырабатывает команды управления. Эти команды подаются на рули ракеты. В результате откло­ нения рулей создаются аэродинамические силы, возвра­ щающие ракету в равносигнальную зону. Слежение осью равносигнальной зоны за целью может осуществ­ ляться либо оператором, находящимся на командном пункте, либо автоматически. Последнее возможно в том случае, если радиолокационная станция способна со­ провождать цель, т. е. удерживать ее в равносигнальной зоне.

Для наведения ракеты в упрежденную точку встречи на командном пункте должны быть две радиолокацион­ ные станции. Одна из них предназначается для опреде­ ления координат цели, необходимых для вычисления ко­ ординат упрежденной точки, а вторая — для создания равносигнальной зоны и направления ее в упрежденную точку. Вычисление координат упрежденной точки произ­ водится счетно-решающим устройством (вычислителем), которое по ‘известным координатам вырабатывает также сигналы управления антенной радиолокатора, создаю­ щего равносигнальную зону.

§3.2. МЕТОДЫ НАВЕДЕНИЯ

Внастоящее время получили широкое применение следующие методы наведения телеуправляемых ракет: метод совмещения и метод наведения в упрежденную точку.

Ме т о д о м с о в м е щ е н и я называют такой метод наведения, при котором центр массы ракеты в любой мо­ мент времени находится на прямой, соединяющей командный пункт с целью. Этот простейший метод наве­ дения называют также м е т о д о м н а к р ы т и я или т р е х т о ч е ч н ы м ме т одом. Суть этого метода пояс­ няет рис. 38. Цель движется по кривой ЦоЦе, а самолетракетоносец— по кривой С0Сб. На этих кривых через

62

равные промежутки времени показаны положения цели и самолета. В момент t = 0, когда командный пункт на­ ходился в положении С0, в направлении'цели выпущена ракета Р. Если отсутствуют ошибки наведения, то в каждый момент времени центр тяжести ракеты должен находиться на линии, соединяющей точки Сг- и Д,- Точ­ ками Л), Р1, . . Ръ показана траектория полета ракеты. В точке Цв ракета встретилась с целью.

Рис. 38. Схема наведения ракеты методом совмещения

Однако в результате действия на ракету различных возмущений и ошибок системы управления ракета откло­ няется от прямой, соединяющей командный пункт с це­ лью, т. е. появляется ошибка наведения h.

Как следует из рис. 39, положение цели в системе координат Оху, связанной с командным пунктом и рас­ положенной так, что ось Оу совпадает с направлением на цель, а центр массы ракеты лежит в плоскости уОх, может быть определено дальностью Дц = ОЦ. Положе­ ние ракеты определяется дальностью Др = ОР и углом е. Линейное отклонение центра массы ракеты от линии са­ молет— цель может быть выражено

. h — Дрsin s

или, принимая для малых углов рассогласования sine р*е, получим следующее приближенное выражение для ошибки наведения:

h = Др е.

63

Из полученного выражения следует, что при наведе­ нии по методу совмещения для измерения ошибки наве­ дения на командном пункте необходимо иметь угломер­ ное устройство для измерения е и дальномерное устрой­ ство для измерения Др. При измерении ошибки наведения непосредственно на ракете, наводимой по оси

равносигнальной зоны, бортовая аппара­

Утура ракеты должна определять величину

ность до ракеты. Определение направления может осу­ ществляться с помощью оптических, тепловых или ра­ диолокационных визиров. Определение дальности Др при командном управлении практически возможно лишь с помощью радиотехнических средств. Существующие радиолокационные станции позволяют одновременно определять и дальность Др и угол е. Недостатком мето­ да, основанного на измерении угловых величин, является снижение точности наведения с увеличением дально­ сти Др. Это объясняется малой разрешающей способно­ стью угломерных устройств. При командном управлении по методу совмещения с одного командного пункта мож­ но наводить лишь одну ракету.

Точность наведения ракет при наведении ракет по равносигнальной зоне во многом зависит от точности со­ провождения цели лучом радиолокационной станции. Следует помнить, что точность сопровождения цели па­ дает с увеличением расстояния Дц. При стрельбе по воз­ душным целям метод совмещения выгодно применять при управлении ракетой с командного пункта, располо­ женного на платформе, обладающей большой скоростью (например, на самолете-ракетоносце). В этом случае

64

'траектория ракеты будет иметь‘достаточно малую кри­ визну. При стрельбе по воздушной цели с корабля или наземной стартовой установки траектория ракеты долж­ на иметь значительно большую кривизну, чем в случае стрельбы с самолета. А это означает, что ракета должна иметь более развитые органы управления и более мощ­ ные рулевые приводы.

Рис. 40. Упредительный тре­ угольник

Для уменьшения кривизны траектории ракеты можно применить так называемый у г л о в о й м е т о д н а в е ­

командный пункт с целью, а по линии, направленной в

в которой ракета встретится с целью, если после старта ракеты цель и ракета летели бы равномерно (иц = const и ир = const) и прямолинейно. Встреча ракеты и цели в точке А возможна в том случае, если время полета цели /ц от точки Ц до точки А равно времени полета раке­

жения следует, что угол упреждения зависит от отноше­ ния скоростей цели и ракеты и курсового угла цели:

^ = arcsin — sin q' vv

Возможны два варианта реализации углового метода наведения: а) наведение с постоянным углом упрежде­ ния ф0; б) наведение в мгновенную упрежденную точку.

Наведение ракеты по прямой, направленной к линии самолет — цель под постоянным углом ф0, имеет смысл лишь в том случае, если цель не маневрирует (q = const) и скорости ракеты и цели не изменяются в течение всей атаки. В боевой обстановке такие идеальные условия маловероятны. Как правило, во время атаки цель летит по криволинейной траектории с переменной скоростью Уц. Скорость ракеты также непостоянна. Она увеличи­ вается в течение работы реактивного двигателя ракеты до УРгаах и уменьшается после окончания работы двига­

теля. Следовательно, угол упреждения, определяемый из выражения ф = arcsin ( —— - sin *7), есть величина пере-

менная. Отсюда возникает необходимость наведения ра­ кеты в мгновенную упрежденную точку, т. е. точку, со­ ответствующую данному моменту времени. Поэтому

Рассмотрим плоский случай движения цели и раке­ ты. Пусть цель движется по плоской кривой произволь­ ной формы ЦоДк, а ракета, наводимая по методу после­ довательных упреждений, — по кривой PqPk- В некото­ рый момент времени tm ракета находится в точке Рт, а цель — в точке Цт (рис. 41). За очень малое время At

соединяющая цель с ракетой, составляет угол ф с неко­ торым направлением отсчета ОЦт. Полагая, что за вре­ мя At скорости цели и ракеты практически не измени­ лись, можно записать:

EPn= E F + FPn = m n + FP;-

КЦп = иц At sin q\ EPn = vv At sin <0;

F P = Дпsin At?.

66

tm + At. Подставляя значения слагаемых в исходное вы­ ражение, получим

наведения ракеты по методу последовательных упрежде­ ний в любой момент времени должно выполняться усло­ вие

ур sin — уцsin <7 = 0 .

Следовательно, наведение ракеты на маневрирую­ щую цель по методу последовательных упреждений воз­ можно лишь в том случае, если

Д,0> = 0.;

Это возможно лишь при со = 0, т. е. при отсутствии угловой скорости линии, соединяющей ракету с целью. Иными словами, наведение ра­ кеты по методу последователь­ ных упреждений на маневри­ рующую цель возможно при условии, что линия ракеты — цель во время наведения перемещается параллельно самой себе. Поэтому ме­ тод последовательных упреж­ дений называют также м е-

то д о м п а р а л л е л ь н о г о

сб л и ж е н и я . При наведении ракеты на маневрирующую

цель траектория ракеты не яв­ ляется прямой линией. Для ре­ ализации углового метода на­ ведения рулевые органы раке­

ты должны обеспечивать определенную маневренность ракеты. Эта маневренность должна быть меньшей, чем при наведении в аналогичных условиях по методу со-

вмещения. Вычисление угла упреждения гр для любого момента времени связано с необходимостью непрерывно­ го измерения расстояния между ракетой и целью, угло­ вой скорости линии ракета — цель, а также скоростей ракеты и цели. Метод последовательных упреждений яв­ ляется универсальным методом наведения телеуправляе­

§3.3. СИСТЕМЫ КОМАНДНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Взависимости от способа определения ошибки наве­ дения различают два вида командного управления: с не­ посредственным контролем относительного положения цели и ракеты с помощью аппаратуры, расположенной на командном пункте, и с контролем положения цели отно­ сительно ракеты с помощью аппаратуры, расположенной

на борту ракеты.

Системы с непосредственным контролем относитель­ ного положения цели и ракеты работают следующим образом. С помощью аппаратуры контроля, расположен­ ной на командном пункте, ведется непрерывное наблю­ дение за целью и атакующей ее ракетой. В результате сопоставления фактического положения ракеты с требуе­ мым ее положением на командном пункте вырабатыва­ ются соответствующие команды управления, которые должны устранить имеющееся отклонение. Команды уп­ равления передаются на ракету. Схема наведения раке­ ты с контролем положения цели и ракеты с командного пункта показана на рис. 42.

В командных системах второго вида контроль поло­ жения цели ведется с помощью аппаратуры, располо­ женной на борту ракеты. Положение цели относительно некоторого направления, связанного с ракетой, пере­ дается по линии контроля за положением цели на командный пункт. На командном пункте производится сравнение фактического положения цели с требуемым. Если имеется ошибка наведения, то вырабатываются команды управления, которые должны изменить положе­ ние ракеты относительно цели. Эти команды передаются на борт ракеты.

Устройства, предназначенные для определения ошиб­ ки наведения (координаторы), в системах командного

68