18. Методи наведення: поняття, класифікація, вимоги.

Нехай у кожний момент часу РЛС спостереження за ціллю та ракетою визначають сферичні координати цілі r_у, ε_у, β_у та ракети r_р, ε_р, β_р. Ці координати надходять у рахунково-вирішальний пристрій (РВП) для вироблення команд управління.

Для визначення помилки у положенні ракети (параметра управління) необхідно для кожного моменту часу задати вимагаємі координати ракети, як функції координат та параметрів руху цілі. Ці функції прийнято називати рівняннями зв’язку.

У загальному виді рівняння зв’язку (для кутових координат ε, β):

ε _k = F₁ (ε_у, r_у, r_р, ε’_у, r’_у, ...)

(1)

β _k = F₂ (β_у, r_k, r_р, β’_у, r’_у, ...)

де ε _k , β _k - вимагаємі кути місця та азимуту ракети;

ε _у , β _у - кут місця та азимуту цілі.

Рівняння (1) повинні забезпечити зустріч ракети з ціллю. Для реалізації зустрічі ракети з ціллю необхідно і достатньо, щоб у момент рівності дальностей до цілі та ракети вимагаємі кутові координати ракети були рівні кутовим координатам цілі, тобто при r _р = r _у, ε _k = ε _у і β _k =β _у.

Вид рівнянь зв’язку (1), тобто функції F₁ F₂ визначають метод наведення ракети на ціль.

Під методом наведення розуміється заданий закон зближення ракети з ціллю, який в залежності від координат і ПДЦ визначає вимагаємий рух ракети, який забезпечує попадання ракети у ціль.

Теоретичну траєкторію ракети, яка визначається рівнянням методу наведення називають кінематичною (вимагаємою) траєкторією. Характер цієї траєкторії встановлюється на основі кінематичного дослідження наведення ракети на ціль, рух якої задано. При кінематичному дослідженні ракета приймається за точку, яка рухається під впливом визначених сил. Реальна траєкторія відрізняється від кінематичної з-за впливу на систему різних оббурювань, інерційності ракети та інше. Однак ця відзнака повинна бути у межах заданої точності наведення ракети на ціль.

Запишемо рівняння (1) у наступному виді:

ε _k = ε_у + А_ε Δ r

(2)

β _k = β_у + А_β Δ r

де А_ε, А_β - параметри методу наведення у відповідній площині управління. Параметр А може бути як постійним на протязі усього часу польоту ракети до точки зустрічі, так і перемінним, залежним у кожний момент часу від координат та ПРЦ;

Δ r - різниця відхилених дальностей до цілі та ракети (Δ r = r_у – r_р).

Рівняння (2) задовольняє умові зустрічі ракети з ціллю, так як при

Δ r = 0, ε _k = ε_у , β _k = β_у.

Кутове відхилення ракети від вимагаємої траєкторії, тобто кутова помилка у положенні ракети, дорівнює:

Δ_ε = ε _k – ε _p

(3)

Δ _β =β _k – β _p

Підставимо у формулу (3) рівняння зв’язку (2):

Δ_ε = Δ_ε + А_ε Δ r

,

Δ _β = Δ _β + А_β Δ r

де Δ_ε = ε _у – ε _p, Δ _β =β _у– β _p.

У якості параметрів управління можуть бути прийняті не кутові, а лінійні відхилення ракети від кінематичної траєкторії (h_ε). (Рис.1)

При малих кутових відхиленнях:

h_ε = Δ_ε r_p = r_p ( Δ_ε + А_ε Δ r)

(4)

h_β = Δ _β r_p = r_p (Δ _β + А_β Δ r ) .

Для визначення параметрів управління дальність до ракети може приблизно задаватися тимчасовою функцією, уведеною у пристрій виробки команд за допомогою програмного механізму, вмикаємого у момент пуску ракети.

траєкторія цілі

К - вимагаєме положення ракети;

Р – дійсне положення ракети.

Рівність нулю параметру управління означає знаходження ракети на вимагаємій траєкторії. При відхиленні ракети від кінематичної траєкторії СРУ повинно виробити команді, відповідні величині параметрів неузгодженості h _ε , h_β .

З рівнянь (4) випливає, що при деяких методах наведення (А=0, А=const) для виробки параметру управління на ПУ достатньо мати дані про відносне положення ракети та цілі, тобто різниця їх координат.

Треба мати на увазі, що параметр управління може визначатися і в кожних інших, як правило, взаємо перпендикулярних площинах наведення ракети.

Методи наведення класифікуються по ряду ознак:

по характеру опорних траєкторій:

по фіксованим траєкторіям;

по нефіксованим траєкторіям.

по можливості упередження:

з упередженням;

без упередження.

по кількості об’єктів, які приймають участь у наведенні

а) двоточечні (в ССН і СКРУ):

метод прямого наведення;

флюгерний;

метод погоні;

метод паралельного зближення;

метод пропорційного наведення;

б) трьохточечні (СКРУ та наведення по радіозоні):

- метод сумісності з ціллю;

- метод сумісності з упередженою точкою.

ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО МЕТОДІВ НАВЕДЕННЯ.

Вибір методу наведення керованої ракети здійснюється з урахуванням ряду вимог.

Розглянемо основні з них:

1. Метод наведення повинен забезпечити найменшу кривизну кінематичної траєкторії на всіх ділянках польоту, і особливо в районі точки зустрічі.

Це зв’язано з обмеженою маневреністю ракети, яка в заданих умовах польоту та при заданій швидкості, має найменший радіус кривизни траєкторій (обумовлюється її розташовуваними перевантаженнями).

Характер кінематичної траєкторії визначають потрібні кінематичні перевантаження ракети n_k, величина яких при заданих ПДЦ та швидкості ракети являються функцією методу наведення.

Для наведення ракети на ціль з допустимими помилками у кожній площині управління повинна виконуватись наступна умова:

n _ррасп ≥ n _к + n _фп + n _в + n _w ,

де n _ррасп - розташоване перевантаження ракети;

n _к - потрібне перевантаження ракети для руху по кінематичній траєкторії;

n _фп - запас нормальних перевантажень ракети для обробки випадкових (флуктуаційних) відхилень від кінематичної траєкторії;

n _в - перевантаження від компенсації сили ваги ракети;

n _w - перевантаження для обробки змін кутової швидкості лінії ракета-ціль.

Таким чином, метод наведення визначає вимоги до маневреності ракети, а при заданій маневреності – діапазон висот і ПДЦ, при яких можлива зустріч ракети з ціллю.

Створення високо маневреної ракети приводе до зростання її маси і габаритів, а збільшенню кривизни кінематичної траєкторії у районі точки зустрічі впливає на величину помилок наведення.

2. Метод наведення повинен забезпечити зустріч ракети з повітряною ціллю у всьому заданому діапазоні швидкостей, висот та курсових параметрів її руху.

Швидкість повітряної цілі десятки – тисячі м /сек, висота – десятки метрів – 20-30 см.

3. Метод наведення повинен забезпечувати вимагаєму точність зближення ракети з ціллю в різноманітних умовах стрільби. Суть полягає у тому, що маневр цілі не повинен приводити до суттєвого зниження точності наведення ракети на ціль. Метод наведення повинен мати деяку ступінь гнучкості, тобто допускати оптимізацію траєкторії за рахунок зміни деякого управляючого параметру у рівняннях.

4. Метод наведення повинен бути достатньо простим у розумінні його приладної реалізації.