Методы управления крылатыми ракетами. Краткие сведения о системах наведения оружия

Рассмотрим физические принципы функционирования систем наведения УАСП различного типа, а также проведем сравнительный анализ их достоинств и недостатков. Различают следующие основные принципы наведения :

Командное наведение;

Самонаведение;

Автономное наведение.

При командном наведении система управления ракеты меняет ее траекторию движения на основании информации, переданной из внешнего источника. Существуют системы с передачей как непрерывной информации, так и дискретной.

На основе принципа командного наведения функционируют следующие системы наведения:

Радиокомандное;

Телевизионно-командное;

Наведение по радиолучу;

Наведение по лазерному лучу.

При радиокомандной системе наведения сигналы на рулевые машинки ракеты формируются на ЛА-носителе и передаются на ракету по радиоканалу или проводам. Является самой простой с точки зрения реализации. Управление ракетой осуществляется непосредственно оператором, который отклонением ручки управления изменяет отклонение рулей самой ракеты, тем самым контролируя её траекторию полёта. Для лучшего видимости в хвостовой части ракеты иногда размещается трассер. Современные системы радионаведения способны самостоятельно контролировать местоположение ракеты с помощью оптического датчика, который отслеживает трассер ракеты, или радиолокатора и рассчитывать траекторию полёта ракеты до поражения цели; оператору наведения остаётся только удерживать прицельный маркер на цели.

Преимуществом системы радионаведения является независимость от погодных условий и времени суток, а также высокая помехозащищённость канала связи и относительно высокая скрытность. К недостаткам относятся ограничение манёвренности носителя после пуска и необходимость обнаружения и распознавания цели до пуска.

Телевизионно-командная система наведения в целом аналогична радиокомандной системе наведения. Основным отличием является установленная на борту ракеты телевизионная камера, с помощью которой оператор наведения осуществляет контроль полёта ракеты. Оператор наведения получает в реальном режиме времени изображение местности, над которой пролетает ракета, и управляет полётом, ориентируясь по заметным ориентирам. После обнаружения цели оператор ориентирует ракету в её направлении. Как правило, данная система управления является элементом комбинированной системы наведения, в которой возможен выход ракеты в район цели с помощью автономной инерциальной системы наведения и самонаведение после обнаружения цели телевизионной головкой системы наведения (ГСН).

Преимущества системы аналогичны радиокомандной системе, однако она имеет значительно большую дальность действия, так как отсутствует необходимость визуального сопровождения полёта ракеты. Основным недостатком является узкое поле зрения телевизионной ГСН, которая в сочетании с высокой скоростью полёта приводит к потере ориентировки оператором наведения.

При системе наведения по радиолучу ракета ориентируется относительно направленного на цель фокусированного радиолуча ЛА-носителя. Бортовые датчики ракеты вырабатывают сигналы системе управления на основании углового отклонения от направления равносигнальной зоны луча. Во время наведения оператор должен удерживать на одной линии объект атаки, трассер ракеты и прицел, поэтому данный метод также называют “методом трёх точек”.

Недостатком подобной системы наведения является ограниченность зон возможных пусков ракеты, отсутствие возможности для манёвра носителя во время наведения, невысокая точность попадания.

При системе наведения по лазерному лучу ракета ориентируется относительно направленного на цель модулированного лазерного луча. Бортовые датчики вырабатывают сигналы системе управления на основании величины горизонтального и вертикального отклонения ракеты от луча, так чтобы ракета постоянно находилось на оси лазера.

Преимущества и недостатки системы наведения по лазерному лучу аналогичны полуактивной лазерной системе самонаведения, за исключением более высокой скрытности, так как потребная мощность лазера для командного наведения намного меньше.

На принципе самонаведения построены системы, при которых информация для изменения траектории полёта ракеты выдаётся автономно на борту ракеты от её головки самонаведения. Головка самонаведения использует излучаемую или отражённую энергию цели. Различают активное самонаведение – первичный источник энергии находится на борту ракеты, полуактивное – источник энергии находится вне ракеты и пассивное – источником энергии служит сама цель.

Активное самонаведение;

Полуактивное самонаведение;

Пассивное самонаведение.

При реализации активного самонаведения, в частности при применении активной радиолокационной системы наведения, ракета ориентируется на отражённый целью радиолокационный сигнал, генерированный бортовой РЛС. Разрешающая способность РЛС ракеты зависит от размера антенны, которая ограничена диаметром корпуса, поэтому ракеты с активной радиолокационной ГСН нередко используют дополнительные методы для сближения с целью на дистанцию действия бортовой РЛС. К ним относятся инерциально-корректируемый метод наведения, полуактивный радиолокационный или теленаведение.

К полуактивным системам наведения относятся:

Полуактивное радиолокационное;

Полуактивное лазерное.

При полуактивной радиолокационной системе наведения ракета ориентируется на отражённый целью радиолокационный сигнал, генерированный РЛС носителя или целеуказателя, в качестве которого чаще всего также выступает летательный аппарат. В настоящее время данный способ самонаведения используется для увеличения дальности пуска ракет с активным радиолокационным самонаведением.

При полуактивной лазерной системе головка самонаведения ориентируется на центр отраженного пятна лазерного излучения с носителя или воздушного или наземного авианаводчика. Получая отраженную лазерную энергию, головка самонаведения определяет угловые координаты цели, на основании которых система управления ракеты в соответствии с заданной программой полёта вырабатывает команды управления движением. С момента пуска до поражения лазер должен удерживаться на цели оператором наведения. При использовании авианаводчика возможна стрельба по не наблюдаемой с носителя цели, в этом случае захват цели возможен на траектории полёта ракеты.

Достоинством полуактивной лазерной системы наведения является высокая точность попадания ракеты в цель, что позволяет поражать одиночные манёвренные малоразмерные объекты. К недостаткам относится зависимость от погодных условий, а также состава и загрязнённости атмосферы. Особенность системы требует постоянного подсвета цели лазером, поэтому самолёт-носитель ограничен в манёвре после пуска ракеты либо требуется использование наземного авианаводчика или другого самолёта, который будет осуществлять целеуказание.

К пассивным системам самонаведения относятся:

Телевизионное;

Тепловизионное;

Пассивное радиолокационное.

При использовании телевизионных систем головка самонаведения ориентируется на визуально-контрастную относительно окружающего фона часть цели. Причём линия контраста может формироваться не только контрастным цветом на общем фоне, но и падающими солнечными лучами и тенями. После прицеливания изображение цели фиксируется в памяти ракеты и по мере приближения к цели автоматически обновляется. Основным элементом телевизионной ГСН является черно-белая оптико-электронная телекамера. Телевизионное самонаведение является пассивным, что позволяет производить атаку, скрытую от противника.

Достоинством телевизионной системы наведения является высокая точность попадания ракеты в цель, что позволяет поражать одиночные манёвренные малоразмерные объекты. К тому же телевизионная система после пуска является автономной, поэтому никак не ограничивает носитель в манёвре, что реализует принцип “пустил-забыл”. К недостаткам относится сильная зависимость от погодных условий, а также состава и загрязнённости атмосферы. Телевизионная система самонаведения эффективно работает только при ярком контрастном свете.

Тепловизионная система наведения в целом аналогична телевизионной системе самонаведения, только работает не в панхроматическом, а в инфракрасном диапазоне длин волн.

Достоинства и недостатки аналогичны телевизионной системе наведения. Однако тепловизионная система самонаведения может работать при низкой освещённости и ночью.

При пассивной радиолокационной системе наведения ракета ориентируется на генерированный целью радиосигнал. Пассивные радиолокационные ГСН обеспечивают пеленгационное наведение в определенном радиочастотном диапазоне. Они наводятся не только на основной луч РЛС, но и боковые лепестки диаграммы направленности антенны. Первые ракеты с пассивной радиолокационной ГСН теряли цель при выключении источника радиоизлучения или отвороте направленного радиолуча антенны РЛС от летящей к ней ракеты. Современные пассивные радиолокационные системы наведения имеют функцию “запоминания” местоположения источника.

В автономных системах команды управления ракетой формируются на основе заложенной на борту программы. Как правило, используются на ракетах для ударов по стационарным целям или в комбинации с другими системами наведения.

На основе принципа самонаведения функционируют системы:

Инерциальные;

Инерциально-корректируемые.

Инерциальные системы характеризуются тем, что параметры полёта ракеты определяются способами, базирующимися на гироскопическом эффекте, который используется в инерциальных системах навигации. В отличие от других систем наведения данная полностью автономна, ей не нужно никаких внешних источников информации или ориентиров. Установленные на борту датчики определяют линейные ускорения и угловые скорости летящей ракеты, на основании которых рассчитывают её скорость, координаты и траекторию, а также данные для коррекции полёта. Современные инерциальные системы включают акселерометры для измерения ускорений ракеты, датчики угловых скоростей, гироскопы для определения углов тангажа, рысканья и крена, блок времени, блок начальной информации о параметрах движения и координатах ракеты во время старта и вычислительную систему для расчёта текущих координат и параметров движения ракеты на основании данных вышеперечисленных блоков.

Преимуществами инерциальной системы является полная автономность и абсолютная помехозащищённость. Основным недостатком является постепенное накопление ошибки определения текущих координат и параметров движения. Данный недостаток может быть частично компенсирован коррекцией системы.

Инерциально-корректируемые системы имеют возможностью коррекции накопленной ошибки определения координат и параметров движения с помощью внешних источников информации. Нередко методы коррекции используют комбинированно, повышая точность системы.

Коррекция инерциального канала навигационной аппаратуры по сигналам глобальной навигационной спутниковой системы. Коррекция может выполняться по данным от одной из систем спутниковой навигации: NAVSTAR, ГЛОНАСС, Galileo и других, или их комбинации. Система наведения сравнивает рассчитанные инерциальной системой координаты с полученными приёмником спутникового сигнала и вычисляет текущую ошибку для её коррекции. Данная система коррекции уязвима из-за возможных радиоэлектронных помех противника, а также из-за возможности уничтожения самих навигационных спутников, поэтому часто она комбинируется с иными системами коррекции.

Рельефометрическая экстремально-корреляционная система коррекции использует результаты сравнения эталонного профиля рельефа с рельефом, над которым пролетает ракета в текущий момент. До пуска на борт ракеты загружают карту рельефа вдоль маршрута полёта. Во время коррекции высотомер формирует непрерывный поток данных о высоте полёта в виде последовательности превышений и понижений, которая “ищется” на карте, причём сравниваются именно последовательности относительных высот, а не абсолютные значения. После обнаружения совпадения система управления ракеты получает точные координаты маршрута во время коррекции и может рассчитать величину накопившейся ошибки, чтобы провести коррекцию траектории. В систему загружают цифровую карту местности вдоль маршрута, на базе которой “предсказывается” текущее значение высоты. Затем рассчитанное значение сравнивается с полученным от высотомера истинным значением. Разница используется для оценки текущей ошибки навигационной системы и её коррекции. Точность системы зависит от количества и размеров элементарных участков местности, над которыми измеряется высота полёта. Чем меньше размер ячейки и больше их количество в одной последовательности, тем выше точность системы. Также точность зависит от погрешности измерения высоты. В современных ракетах вместе с радиовысотомером используют лазерный дальномер, а также карты магнитных полей, что улучшает точность системы.

Оптико-электронная экстремально-корреляционная система коррекции выполняет сравнение эталонного изображения местности с изображением, полученным оптико-электронной системой ракеты. До пуска на борт ракеты загружаются изображения местности вдоль маршрута полёта ракеты, района цели, а также самой цели. Во время полёта установленная на борту камера делает снимки местности, которые “ищутся” на эталонных изображениях. После обнаружения совпадения система управления ракеты получает точные координаты на момент съёмки и может рассчитать величину накопившейся ошибки, чтобы провести коррекцию траектории. Как правило, данный вид коррекции используется на заключительном участке полёта в районе цели.

Сводные характеристики различных систем наведения управляемых АСП представлены в табл. 4.

Более подробное рассмотрение особенностей формирования фазовых координат, входящих в состав вектора относительного положения АСП и цели, а также закономерностей изменения этого вектора в зависимости от различных принципов наведения является значительным самостоятельным предметом изучения и не входит в перечень вопросов, изложенных в данной книге. В дальнейшем подробно рассматривается решение задачи прицеливания при боевом применении НАСП.

Похожая информация.

УАБ могут создаваться оснащением обычных фугасных, осколочно-фугасных и кассетных авиабомб блоками наведения. Комплект аппаратуры наведения устанавливается и на самолете.

УАБ имеют лазерную полуактивную, тепловизионную пассивную или те-левизионную командную системы наведения. Основные характеристики УАБ приведены в Таблице №4 (зарисовать). Таблица 4

Важное место среди авиационных управляемых ракет занимают ракеты радиоэлектронной борьбы (РЭБ) или, как часто их называют, противорадиолокационные (ПРУР ). Они предназначены для поражения излучающих радиоэлектронных средств противника, в первую очередь – радиолокационных станций противовоздушной обороны. Оснащены пассивной радиолокационной системой наведения, обеспечивающей наведение на источник излучения.

Все ракеты РЭБ Основные характеристики ракет РЭБ приведены в Таблице 5 (зарисовать).

Таблица 5.

Впервые ракеты РЭБ (типа "Шрайк") были применены во время войны во Вьетнаме. Ракеты "Шрайк" могли наводиться лишь на излучающую РЛС. При выключении излучения наведение ракеты прекращалось. Последующие типы ракет имеют бортовые устройства, обеспечивающие запоминание местоположения цели и продолжение наведения на неё и после выключения излучения.

Современные типы ракет РЭБ имеют возможность обнаружения и захвата на сопровождение излучения РЛС уже в полете (например, ХАРМ).

Противорадиолокационная управляемая ракета (ПРУР) AGM-88 HARM предназначена для поражения наземных и корабельных РЛС систем управления зенитным оружием и РЛС раннего обнаружения и наведения истребителей. Головка самонаведения ПРУР HARM работает в широком диапазоне частот, что позволяет атаковать разнообразные радиоизлучающие средства противника. Ракета оснащается осколочно-фугасной боевой частью, подрыв которой осуществляется лазерным взрывателем. Двухрежимный твердотопливный двигатель ПРУР снаряжается топливом со сниженной дымностью, что значительно уменьшает вероятность обнаружения момента ее пуска с самолета-носителя.

Предусматривается несколько способов применения ПРУР HARM. Если заранее известны тип РЛС и район ее предполагаемого расположения, то летчик с помощью бортовой станции радиотехнической разведки или обнаружительного приемника производит поиск и обнаружение цели, а после ее захвата ГСН осуществляет пуск ракеты. Кроме того, возможна стрельба ПРУР и по РЛС, случайно обнаруженной в процессе полета. Большая дальность стрельбы ракеты HARM позволяет использовать ее по предварительно разведанной цели без захвата ГСН до пуска ПРУР. В этом случае цель захватывается ГСН при достижении определенной дальности до нее.

ПРУР ALARM оснащается осколочно-фугасной БЧ, подрыв которой осуществляется неконтактным взрывателем.

Предусматривается два способа применения ПРУР ALARM. При первом способе пуск ракеты осуществляется с самолета-носителя, совершающего полет на малой высоте на удалении около 40 км от цели. Затем в соответствии с программой ПРУР набирает заданную высоту, переходит в горизонтальный полет и направляется в сторону цели. На траектории ее полета принятые ГСН радиолокационные сигналы сравниваются с эталонными сигналами типовых целей. После захвата сигналов цели начинается процесс наведения ПРУР. Если же она не захватывает сигналы РЛ-цели, то в соответствии с программой она набирает высоту около 12 км, по достижении которой выключается двигатель и раскрывается парашют. Во время снижения ПРУР на парашюте ГСН ведет поиск сигналов излучения РЛС, а после их захвата парашют отстреливается и ракета наводится на цель.

При втором способе применения ГСН получает целеуказание от самолет-ной аппаратуры, захватывает цель, и только после этого производится пуск и наведение ПРУР на цель, выбранную экипажем самолета-носителя.

На вооружении ВВС и авиации ВМС Франции и Великобритании находится ПРУР AS-37 "Мартель". ПРУР ARMAT (по внешнему виду напоминает УР "Мартель" AS-37 и близка к ней по размерам и весу) предназначена для поражения излучающих РЛС систем войсковой и объектовой ПВО днем и ночью в любых метеорологических условиях.

Ракеты типа "Тэсит Рейнбоу" способны в течение определенного времени барражировать в воздухе, ведя разведку излучения РЛС. После обнаружения работающей РЛС производится наведение на нее ракеты.

Классификация помех. Авиационные средства РЭБ, их возможности по радиоэлектронному противодействию.

Радиоэлектронные помехи классифицируют по различным признакам.

По происхождению различают естественные и искусственные помехи. Естественные – природного происхождения: атмосферные грозовые разряды, отражения от метеообразований (дождь, снег, облака), земной поверхности и другие. Искусственные – создаются устройствами излучающими ЭМЭ или отражателями.

В зависимости от источников образования различают: преднамеренные и непреднамеренные помехи.

По характеру воздействия на РЭС: маскирующие и имитирующие.

Маскирующие помехи снижают соотношение сигнал/шум в полосе рабо-чих частот. Имитирующие - вносят ложную информацию частот РЭС.

По интенсивности воздействия на РЭС: слабые, средние и сильные. (Потеря информации соответственно до 15%, не менее 50%, более 75%) и не снижают, снижают и исключают выполнение РЭС боевых задач.

По ширине спектра и точности наведения: прицельные и заградительные.

По способу создания: активные и пассивные. Активные создаются энергией источников помех, пассивные - рассеянием энергии.

По характеру излучения: непрерывные и импульсные. В свою очередь импульсные могут быть синхронные и несинхронные, однократные и многократные. Непрерывные - шумовые и модулированные.

Авиационные средства РЭБ являются составной частью авиационного бортового оборудования и предназначены для подавления работы всех типов РЭС противника. Представляют собой встроенные базовые и дополнительные станции постановки помех, противорадиолокационные ракеты ложные цели и ловушки. Дополнительные могут размещаться как в фюзеляже, так и в подвесных контейнерах.

Они подразделяются на средства создания активных и пассивных радио-помех, противорадиолокационные ракеты, ложные цели и ловушки Рис.2 (зарисовать).

Рис. 2. Классификация авиационных средств РЭБ

Средства создания активных помех подразделяются на станции помех радиолокации, станции помех радиосвязи и радиолиниям передачи данных, станции помех оптико-электронным средствам, забрасываемые (одноразовые) передатчики помех Рис.3 (зарисовать).

Рис. 3. Классификация авиационных средств создания активных помех

Станции помех радиолокации групповой защиты предназначены для за-щиты группы самолетов путем подавления радиолокационных станций (РЛС) обнаружения, целеуказания и наведения истребителей. Как правило, они устанавливаются на специальных самолетах РЭБ или на стратегических бомбардировщиках. Эквивалентные мощности станций помех групповой защиты могут составлять: в заградительном режиме – до 500 Вт/МГц, в прицельном – 2000 – 5000 Вт/МГц.

Станции помех радиолокации индивидуальной защиты предназначены для самозащиты самолета путем подавления РЛС наведения ракет, радиолокационного прицела истребителя-перехватчика и устанавливаются на каждом современном самолете.

Станции помех радиолокации имеют возможность постановки маскирующих шумовых помех, при воздействии которых на РЛС расчет не может выделить цель на их фоне, а также имитирующих импульсных помех. Имитирующие помехи на экране индикатора РЛС выглядят как отметки одинаковых целей. Возможна постановка сразу обоих типов помех.

На самолетах тактической авиации эквивалентные мощности станций по-мех индивидуальной защиты могут составлять: в заградительном режиме – 10–30 Вт/МГц, в прицельном – 200–500 Вт/МГц, а на самолетах стратегической авиации 50–100 и 500–1000 Вт/МГц, соответственно.

Станции помех радиосвязи и радиолиниям передачи данных предназначены для подавления командных радиосетей системы ПВО, с помощью которых осуществляется управление огнем зенитных ракетных дивизионов и наведение истребителей-перехватчиков. При этом искажается как речевая, так и телекодовая информация.

Станции помех оптико-электронным средствам в основном предназначены для подавления тепловых ГСН ракет класса "воздух–воздух", а также для вывода из строя приемников лазерных локаторов истребителей и лазерных дальномеров зенитных огневых средств.

Забрасываемые передатчики помех (ЗПП), предназначены для подавления работы РЭС на время прорыва системы ПВО и способны создавать помехи любого характера в течение 10–120 минут. В районы подавляемых средств они могут доставляться пилотируемыми и беспилотными самолетами, ракетами, артиллерийскими снарядами, планирующими (управляемыми) авиабомбами, воздушными шарами, разведывательно-диверсионными группами.

Средства создания пассивных помех представляют собой различные автоматы, выбрасывающие в полете пачки дипольных противорадиолокационных отражателей (ПРЛО), а также неуправляемые ракеты и авиабомбы, начиненные такими же пачками.

Авиабомбы с ПРЛО применяются для групповой защиты и сбрасываются с большой высоты самолетом обеспечения. Выброшенные из бомбы на высоте 3–6 км ПРЛО образуют для РЛС экран, скрывающий самолеты ударной группы.

Автоматы выброса ПРЛО применяются чаще всего для обеспечения преждевременного срабатывания радиовзрывателя ЗУР при ее приближении к самолету.

Ложные цели представляют собой устройства, имитирующие по отража-тельным и другим характеристикам реальные объекты. В зависимости от вида и диапазонов используемых волн ложные цели могут быть радиолокационными, световыми и акустическими. С помощью ложных целей на экранах разведывательных радиоэлектронных средств (РЭС) образуются отметки, подобные отметкам реальных объектов. Это усложняет обстановку, дезориентирует операторов и системы целераспределения, увеличивает время распознавания целей. Радиолокационные ложные цели по конструкции представляют собой небольшой беспилотный самолет или крылатую ракету и используются стратегическими бомбардировщиками (В-52 имеет 20 ложных целей SCAD) и самолетами тактической авиации (F-15 имеет 12 ложных целей "Макси–Декой").

Ловушки представляют собой технические средства, используемые для увода от целей управляемых боеприпасов или срыва автосопровождения цели радиолокационными станциями. Радиолокационная ловушка действует эффективно, если после ее пуска самолет и ловушка не разрешаются РЛС по дальности, угловым координатам и скорости. От объекта она должна удаляться с такой скоростью, чтобы обеспечивался надежный увод на себя следящих стробов систем автоматического сопровождения. Наибольшее распространение получили ловушки для увода инфракрасных (ИК) ГСН ракет классов "воздух–воздух" и "земля-воздух" (ракет типа "Стингер").

Боевые действия тактической и палубной авиации на ТВД интенсивно прикрываются помехами специальных самолетов групповой защиты (ЕА-6В – в первую очередь против РЛС дальнего обнаружения и управления стрельбой зенитных комплексов; ЕС-130H - против радиолиний управления перехватчиками). Нанесению ударов предшествуют удары самолетов огневого подавления РЛС системы ПВО противника. Значение этих самолетов можно оценить хотя бы по тому факту, что их число достигает 20-30 проц. количества участвующих в воздушной операции ударных самолетов. Это позволяет комплекты РЭБ индивидуальной защиты система AN/ALQ-131 тактических истребителей ограничить обнаружительным приемником, станцией активных помех и устройством для постановки пассивных, главным образом для срыва наведения на них управляемого оружия без расходования ресурсов радиоэлектронного подавления на борьбу со средствами обнаружения системы ПВО противника и управления истребителями-перехватчиками.

Для бомбардировщиков в стратегической воздушной операции применение специальных самолетов РЭБ и даже коллективная защита исключены.

С 1972 года на все бомбардировщики США устанавливается бортовой оборонительный комплекс AN/ALQ-161, который постоянно совершенствуется.

Конструктивно комплекс AN/ALQ-161 состоит из 108 съемных и заменяемых в аэродромных условиях модулей (массой в среднем по 20 кг и объемом 30–200 дм 2), из которых более трети – это антенные устройства.

Стоимость его составляет 20 млн. долларов (10 проц. стоимости бомбардировщика). По массоэнергетическим характеристикам своей аппаратуры он превосходит системы РЭБ самолетов-постановщиков помех групповой защиты ЕА-6В в 1,4 раза, а комплекты РЭБ индивидуальной защиты тактической авиации (AN/ALQ-131) – в 9 раз.

Комплекс производит с точностью до 1 градуса пеленгование всех видов наземных РЛС на дальностях превышающих их дальность обнаружения. Распознаёт режим работы (поиск, захват, наведение ракет) и производит оптимальное распределение мощности и постановку прицельных активных помех РЭС в соответствии с их режимом работы.

Который, используя партизанскую тактику действий, в т. ... изучения региона по справочникам... для вышеуказанных изделий. По совершенствованию вооружения и военной техники 1.Необходимо дать задание промышленности для ... ее самостоятельное движение... курсов по ...

Владельцы патента RU 2400690:

Изобретение относится к оборонной технике. Технический результат - повышение вероятности попадания ракеты в маневрирующую цель. Система наведения противосамолетных ракет сравнивает сигналы оптической и инфракрасной цифровых фотокамер и сигнала радиолокационной станции и по результирующему сигналу отличает истинные цели от ложных. Система формирует траекторию упреждения путем обратной связи рулей с подвижной головкой самонаведения - головка поворачивается в сторону, противоположную отклонению рулей до тех пор, пока рули не встанут в нейтральное положение. Система может производить опережающее упреждение на фюзеляж путем смещения нейтрали датчика положения рулей в ту же сторону, что и отклонение головки, или дополнительного смещения головки в ту же сторону. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ракетам классов «воздух-воздух» и «земля-воздух» со всеми типами головок самонаведения (далее ГСН).

Известны ракеты с тепловыми ГСН (см. «История авиационного вооружения», Минск, 1999, стр.444), содержащие фюзеляж, двигатель, инфракрасный или радиолокационный датчик цели, усилители и приводы рулей, но они могут быть уведены от цели тепловыми ловушками или солнцем. Известны ракеты с коррекцией траектории по скорости прецессии гироскопов (см. там же, стр.417), но эта система сложна и недостаточно точна, что при энергичном маневре самолета-цели может привести к промаху.

Задача изобретения - повышение вероятности попадания ракеты в маневрирующую цель на фоне помех. Эта задача решается совместно двумя путями. Во-первых, осуществлением электронной дискриминации ложных инфракрасных целей. И во-вторых, более точным наведением ракеты по пересекающейся траектории, а еще лучше - по слегка опережающей траектории. При этом ловушки быстрее выходят из поля зрения ГСН ракеты, а рули ракеты находятся практически в нейтральном положении, что обуславливает повышенную готовность ракеты к выполнению максимального маневра в любом направлении.

Изобретение 1. Предлагаемая система кроме усилителей и приводов рулей содержит в качестве датчика цели две цифровых фотокамеры, одна из которых работает в оптическом диапазоне, а другая - в инфракрасном (далее «оптическая фотокамера» и «инфракрасная фотокамера»). Пиксели этих фотокамер связаны блоком порогового пропускания сигналов (далее ППС) оптической фотокамеры (например, с помощью динисторов) и блоком выключения соответствующих инфракрасных пикселей (далее ВИП) инфракрасной фотокамеры (например, двухтранзисторной схемой «электронный ключ»).

То есть сигнал с пикселей оптической фотокамеры не проходит дальше, пока его уровень не достигнет определенной яркости (ярче, чем сигнал от сопла реактивного двигателя самолета, неба, облаков). Если же сигнал превышает эту яркость, например сигнал от солнца, от тепловой ловушки, то он проходит блок ППС почти без ослабления и поступает на блок ВИП, который отключает изображение с того же самого участка инфракрасной фотокамеры, см. фиг.1.

То есть там, где на виртуальном изображении оптической фотокамеры имеется яркая засветка, на том же участке инфракрасной фотокамеры «вырезается» черное пятно, и ракета как бы не «видит» источник инфракрасного излучения, если он одновременно является источником видимого излучения. Таким образом, ракета не реагирует на солнце, ловушки и горящие самолеты.

Следует заранее предусмотреть контрмеры противника: для того чтобы выдать истинную цель за ложную, достаточно увеличить светимость сопла самолета, для чего можно вдуть в сопло порошок алюминия или просто дополнительное количество топлива. В этом случае система на виртуальном инфракрасном изображении «вырежет» черное пятно на месте сопла самолета и инфракрасных сигналов не будет.

Если это произошло достаточно близко от самолета, то ракету это не обманет - она при достаточной чувствительности перенацелится на передние кромки крыльев или лопастей, или на воздухозаборники. Но если до цели еще далеко, и она идентифицируется как точечный объект, это может обмануть ракету.

Чтобы этого не произошло, система наведения имеет электронный ключ управления (далее ЭКУ), который по нулевому сигналу (отсутствию сигнала) с инфракрасной фотокамеры через линию задержки (допустим, реле времени на 0,001 с) отключает оптически видимый канал (например, блок ВИП), и ракета опять видит все инфракрасные цели. Потом ЭКУ опять включает оптический канал, а инфракрасный канал опять «слепнет». В таком пульсирующем режиме ракета тем не менее будет уверенно наводиться на самый мощный источник инфракрасного излучения до тех пор, пока инфракрасная фотокамера не захватит входные кромки крыльев. Или ракета до конца будет наводиться на самый мощный тепловой источник.

Розничная цена цифровых фотоаппаратов упала до 2000 рублей, а размеры встроенных в мобильные телефоны фотокамер с разрешением 2 Мпк приблизились к размерам горошины. Поэтому предлагаемая часть системы наведения будет иметь размеры наперстка, вес - несколько граммов, и стоимость около 10000 рублей.

Если ГСН комбинированная и имеет, кроме оптического и теплового каналов, еще и активную или полуактивную радиолокационную станцию (далее РЛС), то надежность и помехозащищенность наведения могут быть значительно повышены. Для этого селективный оптико-инфракрасный сигнал о цели и сигнал радиолокационного канала в том же формате и масштабе подаются на логический блок «И-ДА», сигнал с которого поступает далее в систему для исполнения, на усилители и приводы рулей.

То есть ракета наводится только на ту цель, которая излучает инфракрасное излучение, не имеет сильного оптического излучения и отражает активный или пассивный радиолокационный сигнал.

Такая комбинированная схема особенно полезна в облачную погоду: если самолет, обнаружив пуск ракеты, нырнет в облачность, может произойти срыв захвата тепловой ГСН. А наличие радиолокационного канала позволит продолжить атаку. Соответственно, наличие теплового канала позволяет ракете быть нечувствительной к искусственным и естественным помехам в радиоканале.

Изобретение 2. Наведение ракеты по скорости прецессии гироскопов недостаточно качественное. Предлагаемая ракета имеет простую и надежную, не боящуюся электронного импульса систему получения пересекающейся траектории. Система состоит из подвижной в двух плоскостях ГСН любого типа, усилителя, приводов рулей, датчика положения рулей и приводов ГСН. Для ракеты с крестообразным крылом необходимо два таких канала - по горизонтали и по вертикали.

Алгоритм работы системы таков: после пуска ГСН управляет ракетой, отклоняя рули. Но и сама ГСН отклоняется в сторону, противоположную отклонению рулей (при аэродинамической схеме «флюгерная утка», а при задних и газовых рулях - наоборот), причем со скоростью, пропорциональной отклонению рулей. То есть совместно с приводом ГСН, накапливающим отклонение, происходит пропорционально-интегральное («ПИ-регулирование») курсового угла цели относительно ракеты. Отклонение ГСН будет нарастать до тех пор, пока датчики отклонения рулей от «нуля» (нейтрального положения) не покажут «0», то есть рули встанут в нейтральное положение. После чего ГСН останется в том же положении, а ракета будет лететь по прямой траектории. При этом курсовой угол цели по отношению к ракете будет постоянным. Что, как известно, приводит к попаданию в цель, см. фиг.2.

Желательно, чтобы ракета не вращалась, по крайне мере, быстрее 0,2 оборота в секунду. Специальных мер для этого можно не предпринимать. Достаточно соблюдать точность изготовления и производить контрольную продувку ракеты в аэродинамической трубе. Хотя, конечно, надежней иметь стабилизацию крена с помощью «ножниц» и рулей.

Анализ промахов ракет показал, что, как правило, ракеты проходят позади целей. Это связано с тем, что обработка сигнала системой наведения требует времени. Существуют системы поправки наведения, например сдвиг наведения с сопла на фюзеляж, но они достаточно сложны. Предлагаемая ракета имеет простую и надежную коррекцию траектории пересечения на небольшое опережение.

Для этого описанная система дополнительно содержит механизм или электронный элемент (например, мостовую электрическую схему), смещающий «0» датчика положения рулей на фиксированную или зависящую от скорости величину (допустим, на 0,1 градуса) в ту же сторону, в какую повернута ГСН относительно продольной оси ракеты (см. фиг.3 пунктиром). Или после того, как рули встали в «0», дополнительно смещает ГСН в ту же сторону.

В результате ракета летит с несколько большим, чем надо, упреждением и пролетела бы впереди цели, если бы не постоянный полет по очень пологой дуге. На заключительном этапе полета ракета «недорегулирует» и попадет на 2-3 метра впереди источника излучения (впереди сопла, впереди центра эффективной площади радиолокационного рассеяния).

Не следует опасаться, что наличие механизма поворота ГСН, быстродействие которого во избежание перерегулирования должно быть меньше быстродействия рулей, но больше скорости реакции ракеты на рули, уменьшит маневренность ракеты. Этого не произойдет - ГСН всегда с опережением будет отслеживать цель, а быстродействие рулей останется на прежнем уровне.

Для ракеты с плоским крылом система будет иметь несколько иной вид. ГСН должна управляться в двух плоскостях и по крену, то есть крен ракеты должен приводить к такому же крену в ту же сторону ГСН относительно своей оси. Крен ГСН можно производить не механически, а виртуально - смещая ориентацию развертки изображения. Ракета по прежнему должна иметь два канала управления, но не по горизонтали и вертикали, а по тангажу и крену. Для этого она должна иметь всего два раздельно управляемых (левый и правый) горизонтальных аэродинамических и/или газовых руля. То есть все отличие в том, что управление ракеты по рысканью производится не отклонением вертикальных рулей, а пропорциональным креном (вплоть до 90 градусов) и соответствующим увеличением тангажа. В остальном система идентична вышеописанной с той разницей, что коррекция траектории на опережение производится небольшим смещением «0» датчика крена в сторону отклонения ГСН. Или, также как в варианте с крестообразным крылом, дополнительным смещением ГСН в сторону цели.

На фиг.1 изображена блок-схема наведения (фрагмент), состоящая из оптической и инфракрасной фотокамер ОФК и ИФК, блока порогового пропускания сигналов ППС, блока выключения инфракрасных пикселей ВИП, электронного ключа управления ЭКУ, линии задержки ЛЗ, и дополнительно может иметь радиолокационную станцию РЛС и логический блок «И-ДА».

На фиг.2 показан процесс наведения ракеты в точку упреждения, где: 1 - ракета, 2 - ГСН, 3 - рули, 4 - цель.

На фиг.3 изображена блок-схема системы наведения (фрагмент - только система упреждения) по одному направлению, где: ГСН - головка самонаведения, П - привод головки, УС - усилитель, СН - блок смещения нуля датчика положения рулей ДР.

Работает система на фиг.1 так: сигнал с оптической фотокамеры ОФК через блок порогового пропускания сигналов ППС поступает на блок выключения инфракрасных пикселей ВИП, который «вырезает» соответствующее оптическому сигналу место на изображении инфракрасной фотокамеры ИФК. При отсутствии сигнала с ИФК электронный ключ управления ЭКУ через линию задержки ЛЗ периодически отключает блок ВИП, и сигнал с ИФК становится пульсирующим, что не мешает наведению на цель.

Дополнительно система может иметь РЛС, сигнал с которой поступает на блок «И-ДА», откуда при наличии сигнала с ИФК логический сигнал поступает далее в систему для исполнения.

После запуска ракеты 1 на фиг.2, 3 по цели 4, летящей влево, ГСН 2 подает сигнал, и рули 3 поворачиваются влево. При этом датчик положения рулей ДР выдает сигнал на усилитель УС, и привод П поворачивает ГСН вправо. Но ГСН стремится удержать цель в центре своего поля зрения и поэтому командует ракете поворачивать влево в сторону упреждения до тех пор, пока рули не займут нейтральное положение. Ракета летит по пересекающееся прямой траектории «п». Полезно также навести ракету на пересекающуюся траекторию и повернуть ГСН на цель еще до пуска.

Система может дополнительно иметь блок смещения нуля датчика рулей СН, который смещает нейтральное положение датчика рулей (например, электрическим способом с помощью управляемой мостовой схемы) вправо. В этом случае ракета летит по опережающей пологой дуге «о» и попадет в фюзеляж несколько впереди точки прицеливания.

1. Система наведения противосамолетных ракет, содержащая приводы рулей и усилители, отличающаяся тем, что она снабжена блоком порогового пропускания сигнала, цифровой оптической фотокамерой и цифровой инфракрасной фотокамерой, блоком выключения пикселей цифровой инфракрасной фотокамеры, электронным ключом, линией задержки, при этом оптическая фотокамера соединена через блок порогового пропускания сигнала с блоком выключения пикселей инфракрасной фотокамеры, а инфракрасная фотокамера через электронный ключ и линию задержки соединена с блоком выключения пикселей инфракрасной фотокамеры для блокирования сигнала с оптической фотокамеры.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит активную или полуактивную радиолокационную станцию и логический блок "И-ДА", входы которого соединены с радиолокационной станцией и с инфракрасной фотокамерой, а выход - с системой наведения.

3. Система наведения противосамолетных ракет, содержащая приводы рулей и усилители, отличающаяся тем, что она снабжена подвижной головкой самонаведения и датчиками положения рулей, причем головка самонаведения выполнена с возможностью отклонения по сигналу датчика положения рулей в сторону, противоположную отклонению рулей.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом или электрической схемой, выполненными с возможностью смещения нейтрального положения датчика положения рулей в ту же сторону, что и отклонение головки самонаведения от продольной оси ракеты или дополнительного смещения головки самонаведения в ту же сторону

Учитывая опыт боевого применения крылатых ракет, охватывающий шесть с половиной десятилетий, их можно рассматривать как зрелую и хорошо зарекомендовавшую себя технологию. За время их существования произошло значительное развитие технологий, используемых при создании крылатых ракет, охватывающих планер, двигатели, средства преодоления ПВО и системы навигации.

Благодаря технологиям создания, планера ракеты становились все более и более компактными. Теперь их можно разместить во внутренних отсеках и на внешних подвесках самолетов, корабельных пусковых установках трубного типа или торпедных аппаратах подводных лодок. Двигатели изменились от простых пульсирующих воздушно-реактивных двигателей через турбореактивные и жидкотопливные ракетные двигатели или прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) к нынешней комбинации турбореактивных двигателей для дозвуковых тактических крылатых ракет, турбовентиляторных для дозвуковых стратегических крылатых ракет и прямоточных воздушно-реактивных двигателей или смешанных турбореактивных/ракетных конструкций для сверхзвуковых тактических крылатых ракет.

Средства преодоления ПВО возникли в 1960-х годах когда системы противовоздушной обороны приобрели большую эффективность. К ним относятся низкая высота полета с огибанием рельефа местности или полёт ракеты на предельно малой высоте над поверхностью моря с целью скрыться от радаров и все чаще форма повышающая малозаметность и радиопоглощающие материалы, призванные снизить радиолокационную заметность. Некоторые советские крылатые ракеты были также оборудованы передатчиками помех оборонительного назначения, призванных сорвать перехват зенитноракетных комплексов.

Наконец, за этот период значительно развилась и разнообразилась система навигации крылатых ракет.

Проблемы навигации крылатых ракет
Основной идеей всех крылатых ракет является то, что это может быть запущено в цель вне пределов досягаемости систем противовоздушной обороны противника с целью не подвергать стартовую платформу ответной атаке. Это создает серьезные проблемы проектирования, первой из которых становится задача заставить крылатую ракету надежно переместиться на расстояние до тысячи километров в непосредственную близость к намеченной цели - и как только она будет находиться в непосредственной близости от цели, обеспечить боевой части точное наведение на цель чтобы произвести запланированный военный эффект.

Первая боевая крылатая ракета FZG-76/V-1

Первой боевой крылатой ракетой была немецкая FZG-76/V-1, более 8000 которых было применено, причем, в основном, по целям в Великобритании. Если судить по современным меркам то ее система навигации была достаточно примитивной: автопилот на базе гироскопа выдерживал курс, а анемометр расстояние до цели. Ракета выставлялась по намеченному курсу перед запуском и на ней выставлялось рассчетное расстояние до цели и как только одометр указывал, что ракета находится над целью, автопилот уводил её в крутое пикирование. Ракета обладала точностью в около мили и этого было достаточно для бомбардировки крупных городских целей, таких как Лондон. Главной целью бомбардировок было терроризирование гражданского населения и отвлечение воинских сил Великобритании от наступательных операций и направление их на выполнение задач ПВО.

Первая американская крылатая ракета JB-2 являющаяся копией немецкой V-1

В непосредственно послевоенный период США и СССР воссоздали V-1 и начали развитие своих собственных программ крылатых ракет. Первое поколение театра военных действий и тактического ядерного оружия вызвало создание крылатых ракет серии Regulus ВМС США, серии Mace/Matador ВВС США и советских серий Комета КС-1 и Комета-20 и дальнейшего развития технологии навигации. Все эти ракеты первоначально используют автопилоты на основе точных гироскопов, но также возможности корректировки траектории ракеты по каналам радиосвязи так, что ядерная боеголовка могла быть доставлена как можно точнее. Промаха в сотни метров может быть достаточно, чтобы уменьшить избыточное давление произведенное ядерной боеголовкой было ниже летального порога укрепленных целей. В 1950-х годах на вооружение поступили первые конвенциональные послевоенные тактические крылатые ракеты, прежде всего в качестве противокорабельного оружия. В то время как на маршевом участке траектории наведение продолжалось на основе гироскопа, а иногда и корректировалось по радиосвязи, точность наведения на конечном участке траектории обеспечивалась ГСН с РЛС малой дальности действия, полуактивной на самых ранних версиях, но вскоре вытесненной активными радарами. Ракеты этого поколения обычно летят на средних и больших высотах, пикируя при атаке на цель.

Межконтинентальная крылатая ракета Northrop SM-62 Snark

Следующий важный этап в технологии навигации крылатых ракет последовал с принятием на вооружение межконтинентальных крылатых ракет наземного базирования Northrop SM-62 Snark, предназначенных для автономного полета над полярными регионами для атаки крупными ядерными боеголовками целей на территории Советского Союза. Межконтинентальные расстояния представили перед конструкторами новый вызов - создать ракету способную поражать цели на расстоянии в десять раз больше, чем это могли сделать более ранние версии крылатых ракет. На Snark была установлена надлежащая инерциальная навигационная система использующая гиростабилизированный платформу и точные акселерометры для измерения движения ракеты в пространстве, а также аналоговый компьютер используемый для накопления измерений и определения положения ракеты в пространстве. Однако вскоре выявилась проблема, дрейф в инерциальной системе был слишком велик для оперативного использования ракеты, а ошибки инерциальной системы позиционирования оказались кумулятивными - таким образом, погрешность позиционирования накапливалась с каждым часом полета.

Решением этой проблемы стало другое устройство, предназначенное для выполнения прецизионных измерений географического положения ракеты на траектории её полета и способное исправить или "привязать" ошибки генерированные в инерциальной системе. Это фундаментальная идея и сегодня остается центральной в конструкции современного управляемого оружия. Так, накопленные ошибки инерциальной системы периодически сводятся к ошибке позиционного измерительного прибора.

Крылатая ракета Martin Matador

Для решения этой задачи была применена астронавигационная система или ориентация по звездам, автоматизированное оптическое устройство, осуществляющее угловые измерения известного положения звезд и использующая их для расчета положения ракеты в пространстве. Астронавигационная система оказались весьма точной, но и довольно дорогой в производстве и сложной в обслуживании. Также требовалось, чтобы ракеты, оснащенные этой системой, летели на большой высоте во избежание влияния облачности на линию визирования к звездам.

Менее известно, что успех астронавигационных систем, повсеместно послужил толчком в развитии в настоящее время спутниковых навигационных систем, таких как GPS и ГЛОНАСС. Спутниковая навигация основывается на аналогичной астронавигации концепции, но вместо звезд используются искусственные спутники Земли на полярных орбитах, а вместо естественного света искусственные СВЧ сигналы, а также используются измерения псевдо-диапазона, а не угловые измерения. В итоге эта система значительно снизила расходы и позволила осуществлять определение местоположения на всех высотах в любых погодных условиях. Несмотря на то, что технологии спутниковой навигации были изобретены в начале 1960-х годов, они стали оперативно использоваться только в 1980-е годы.

В 1960-е годы произошли существенные улучшения точности инерциальных систем, а также увеличилась стоимость такого оборудования. В результате это привело к противоречивым требованиям по точности и стоимости. Как результат возникла новая технология в области навигации крылатых ракет основанная на системе определения местоположения ракеты путем сопоставления радиолокационного отображения местности с эталонной картографической программой. Данная технология поступила на вооружение крылатых ракет США в 1970-е годы и советских ракет в 1980-е. Технология TERCOM (система цифровой корреляции с рельефом местности блока наведения крылатой ракеты) была использована, как и система астронавигации, для обнуления совокупных инерциальных системных ошибок.

Крылатая ракета Комета

Технология TERCOM относительно проста по замыслу, хотя и сложна в деталях. Крылатая ракета непрерывно измеряет высоту местности под траекторией своего полета, используя для этого радиолокационный высотомер, и сравнивает результаты этих измерений с показаниями барометрического высотомера. Навигационная система TERCOM также хранит в себе цифровые карты высот местности, над которой ей предстоит лететь. Затем с помощью компьютерной программы профиль местности, над которым пролетает ракета сравнивается с сохраненной в памяти цифровой картой высот с целью определить наилучшее их соответствие. Как только профиль согласован с базой данных, можно с большой точностью определить положение ракеты на цифровой карте, что используется для исправления совокупных ошибок инерциальной системы.

TERCOM обладала огромным преимуществом перед астронавигационными системами: она позволяла крылатым ракетам осуществлять полет на предельно низкой высоте необходимой для преодоления ПВО противника, она оказалась относительно дешевой в производстве и очень точной (до десятка метров). Это более чем достаточно для 220 килотонной ядерной боеголовки и достаточно для 500 килограммовой конвенциональной боеголовки применяемой против множества типов целей. И всё же TERCOM не была лишена недостатков. Ракета которая должна была пролететь над уникальной холмистой местностью, легко сравниваемой с профилем высоты цифровых карт, обладала превосходной точностью. Однако TERCOM оказалась неэффективна над водной поверхностью, над сезонно изменяемой местностью, такой как песчаные дюны и местностью с различной сезонной отражательной способностью радара, такой как сибирская тундра и тайга, где снегопады могут изменить высоту местности или скрыть её особенности. Ограниченная емкость памяти ракет часто затрудняла хранение достаточного количества картографических данных.

Крылатая ракета Boeing AGM-86 CALCM

Будучи достаточной для оснащенных ядерными боеголовками КР Томагавк RGM-109A ВМФ и AGM-86 ALCM ВВС, TERCOM была явно не достаточной для уничтожения обычной боеголовкой отдельных зданий или сооружений. В связи с этим ВМС США оснастили TERCOM крылатых ракет Томагавк RGM-109C/D дополнительной системой основанной на так называемой технологии корреляции отображения объекта с его эталонным цифровым образом. Эта технология была использована в 1980-е годы на баллистических ракетах Першинг II, советских КАБ-500/1500Кр и американских высокоточных бомбах DAMASK/JDAM, а также на последних китайских управляемых противокорабельных ракетных комплексах, предназначенных для борьбы с авианосцами.

При корреляции отображения объекта используется камера для фиксации местности перед ракетой, а затем информация с камеры сравнивается с цифровым изображением полученным с помощью спутников или воздушной разведки и хранящейся в памяти ракеты. Измеряя угол поворота и смещение, необходимые для точного совпадения двух изображений, прибор способен очень точно определить ошибку местоположения ракеты и использовать её для коррекции ошибок инерциальной и TERCOM навигационных систем. Блок цифровой корреляции системы наведения крылатых ракет DSMAC используемый на нескольких блоках КР Томагавк были действительно точными, но обладал побочными оперативными эффектами похожими на TERCOM, которую необходимо было программировать на полет ракеты над легко узнаваемой местностью особенно в непосредственной близости от цели. В 1991-ом году во время операции Буря в пустыне, это привело к тому ряд шоссейных развязок в Багдаде были использованы в качестве таких привязок, что в свою очередь позволило войскам противовоздушной обороны Саддама расположить там зенитные батареи и сбить несколько Томагавков. Также как и TERCOM блок цифровой корреляции системы наведения крылатых ракет чувствителен к сезонным изменениям контраста местности. Томагавки, оснащенные DSMAC также несли лампы-вспышки для освещения местности в ночное время.

В 1980-е годы в американские крылатые ракеты были интегрированы первые приемники GPS. Технология GPS была привлекательна, поскольку она позволяла ракете постоянно исправлять свои инерциальные ошибки независимо от рельефа местности и погодных условий, а также она действовала одинаково как над водой, так и над землей.

Эти преимущества были сведены на нет проблемой слабой помехозащищенности GPS, так как сигнал GPS по своей природе очень слабый, восприимчивый к эффекту "повторного изображения" (когда сигнал GPS отражается от рельефа местности или зданий) и изменению точности в зависимости от количества принимаемых спутников и тому, как они распределены по небу. Все американские крылатые ракеты на сегодняшний день оснащены приемниками GPS и пакетом инерциальной системы наведения, причем в конце 1980-х и начале 1990-х годов технологию механической инерциальной системы заменили более дешевой и более точной инерциальной навигационной системой на кольцевых лазерных гироскопах.

Крылатая ракета AGM-158 JASSM

Проблемы связанные с основной точностью GPS постепенно решаются путем введения широкодиапазонных методов GPS (Wide Area Differential GPS) при которых коррекционные сигналы действительные для данного географического положения транслируются на приемник GPS по радиоканалу (в случае американских ракет используется WAGE -Wide Area GPS Enhancement). Основными источниками сигналов этой системы являются радионавигационные маяки и спутники на геостационарной орбите. Наиболее точные технологии подобного рода, разработанные в США в 1990-е годы, способны исправить ошибки GPS до нескольких дюймов в трех измерениях и являются достаточно точными, чтобы попасть ракетой в открытый люк бронемашины.

Проблемы с помехоустойчивостью и "повторным изображением" оказались наиболее трудно решаемыми. Они привели к внедрению технологии так называемых "умных" антенн, как правило, основанных на "цифровом формировании луча" в программном обеспечении. Идея, стоящая за этой технологией проста, но как водится сложна в деталях. Обычная антенна GPS принимает сигналы со всей верхней полусферы над ракетой, таким образом, включая спутники GPS, а также вражеские помехи. Так называемая антенна с управляемой диаграммой направленности (Controlled Reception Pattern Antenna, CRPA) при помощи программного обеспечения синтезирует узкие пучки, направленные к предполагаемому месторасположению спутников GPS, в результате чего антенна оказывается "слепа" во всех других направлениях. Наиболее продвинутые конструкции антенн этого типа производят так называемые "нули" в диаграмме направленности антенны направленные на источники помех для дальнейшего подавления их влияния.

Крылатая ракетаТомагавк

Большая часть проблем получивших широкую огласку в начале производства крылатых ракет AGM-158 JASSM были результатом проблем с программным обеспечением приемника GPS, в результате которых ракета теряла спутники GPS и сбивалась со своей траектории.

Продвинутые приемники GPS обеспечивают высокий уровень точности и надежную помехоустойчивость к расположенным на земной поверхности источникам помех GPS. Они менее эффективны против сложных источников помех GPS развернутых на спутниках, беспилотных летательных аппаратах или аэростатах.

Последнее поколение американских крылатых ракет использует GPS-инерциальную систему наведения, дополняет её установленной в носовой части ракеты цифровой тепловизионной камерой, преследующей цель обеспечить возможности подобные DSMAC против неподвижных целей с соответствующим программным обеспечением и возможностью автоматического опознавания образов и против подвижных целей, таких как зенитно-ракетные системы или ракетные пусковые установки. Линии передачи данных, как правило, происходят от технологии JTIDS/Link-16, внедряемой для обеспечения возможности перенацеливания оружия в случае, когда подвижная цель изменила своё местоположение в время нахождения ракеты на марше. Использование этой функции главным образом зависит от пользователей обладающих разведкой и возможностями выявления таких перемещений цели.

Долгосрочные тенденции в развитии навигации крылатых ракет приведут к их большей интеллектуальности, большей автономности, большему разнообразию в датчиках, повышенной надежности и снижению стоимости.

Наведение ракет

Наведение ракет

процесс изменения траектории управляемой ракеты, направленный на уменьшение расстояния между ней и целью. Минимальное расстояние между целью и ракетой, характеризующее точность наведения, называется конечным пролётом. В процессе Н. р. сигналы управления строятся на базе прогнозированного значения точности наведения - так называемого текущего пролёта, построенного с учётом гипотезы о движении цели. В предположении прямолинейности её движения текущий пролёт есть вектор, перпендикулярный касательной к траектории ракеты относительно цели и равный по модулю расстоянию от цели до касательной. Отличие поведения цели от её поведения по принятой гипотезе и возмущения, действующие непосредственно на ракету и мешающие точному воспроизведению заданного управления, приводят к необходимости построения замкнутой системы автоматического управления, использующей текущий пролёт в качестве ошибки регулирования. Случайные ошибки измерения текущего пролёта заставляют строить систему наведения как систему статистического оценивания. Таким образом, процесс наведения состоит в измерении относительных координат ракеты и цели, статистическом оценивании текущего пролёта, формировании по нему заданного управления и воспроизведении последнего ракетой. На практике оценивание текущего пролёта удобно заменять оцениванием некоторых величин, связанных с ним линейным оператором, например, оцениванием угловой скорости движения линии - цель, линейного рассогласования и т. д. Различают системы автономного наведения, само- и теленаведения. Системы автономного наведения отличаются тем, что координаты цели определяются заранее и в процессе наведения для компенсации начальных ошибок и текущих возмущений используются только измерения абсолютных координат ракеты. В системах самонаведения относительные координаты цели измеряются устройством, установленным непосредственно на борту ракеты, - головкой самонаведения. В системах теленаведения абсолютные или относительные координаты ракеты и цели измеряются с некоторой вынесенной точки (наземной установки, борта самолёта, корабля и т. д.), по ним оценивается текущий пролёг и формируется , который передаётся через в качестве заданного управления на ракету.
Принципы автономного наведения применяются в баллистических и крылатых ракетах, предназначенных для поражения заранее выбранных целей. Здесь для измерения координат ракеты применяются инерциальные системы, корректируемые в случае больших дальности и времени полёта измерениями скорости с помощью доплеровского измерителя или линейных координат сопоставлением, например, высоты полёта с картой местности ( Боинг AGM-86B, США). Самонаведение используется в большинстве ракет, предназначенных для поражения подвижных целей (самолётов, кораблей), а также излучающих объектов (например, ракеты «Сайдуиндер», США; «Экзосет», Франция). Теленаведение, применяется главным образом для зенитных ракет, так как на самолёте трудно разместить радиолокационную станцию, обеспечивающую достаточную точность наведения авиационной ракеты. Теленаведение применяется и в случае включения в контур наведения человека-оператора (например, ракета «Булпап», США). Указанные выше три типа систем наведения в ряде случаев комбинируют. Так, объединение автономного наведения и самонаведения используется в случае применения полуактивных головок самонаведения непрерывного излучения, способных захватывать цель только после удаления ракеты от радиолокационной станции, осуществляющей подсвет цели (например, ракеты «Спарроу», «Феникс», США). В зенитном комплексе конца 80-х - начала 90-х гг. «Патриот» (США) наземная система осуществляет совместную обработку измеренных наземной станцией абсолютных и полученных на борту ракеты относительных координат цели с передачей команд по радиоканалу. В ракете класса « - воздух» AMRAAM (США) используется сложная комбинированная система, включающая систему инерциальной навигации, измеряющую координаты ракеты и осуществляющую автономное наведение ракеты по прогнозируемым данным о движении цели; систему измерения текущих координат цели и передачи их на борт ракеты для коррекции инерциальной системы; систему самонаведения, корректирующую инерциальную систему на конечном участке полёта.

Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская Энциклопедия . Главный редактор Г.П. Свищев . 1994 .

Смотреть что такое "Наведение ракет" в других словарях:

наведение ракет Энциклопедия «Авиация»

наведение ракет - Относительное движение ракеты и цели. наведение ракет — процесс изменения траектории управляемой ракеты, направленный на уменьшение расстояния между ней и целью. Минимальное расстояние между целью и ракетой (см. рис.), характеризующее… … Энциклопедия «Авиация»

наведение ракет - Относительное движение ракеты и цели. наведение ракет — процесс изменения траектории управляемой ракеты, направленный на уменьшение расстояния между ней и целью. Минимальное расстояние между целью и ракетой (см. рис.), характеризующее… … Энциклопедия «Авиация»

наведение ракет - Относительное движение ракеты и цели. наведение ракет — процесс изменения траектории управляемой ракеты, направленный на уменьшение расстояния между ней и целью. Минимальное расстояние между целью и ракетой (см. рис.), характеризующее… … Энциклопедия «Авиация»

Способ управления, при котором силам или оружию задаются параметры движения (направление, скорость, высота и др.), выводящие их в тот район, где находится объект противника, на расстояние, необходимое для решения поставленной задачи Наиболее… … Морской словарь

Наведение - способ управления, при котором силам (ПЛ, авиационным ЛА) или оружию (ракетам) задаются параметры движения (направление, скорость, высота и др.), выводящие их к намеченным для поражения объектам противника. Н. ЛА может быть приборным… … Словарь военных терминов

ракеталарды радиодан берілетін әмір бойынша бағыттау - (Наведение ракет по радиокомандам) қ. Басқарудың әмір беру әдісі …

ракетаны радиолокациялық карта бойынша бағыттау - (Наведение ракет по радиолокационной карте) ракетада орналасқан арнайы радиоэлектронды қондырғының көмегімен қанатты ракеталарды қозғалыстың соңғы бөлігінде нысанаға дербес бағыттау тәсілі. Р.р.к.б.б. жергілікті жердің радиолокациялық картасы… … Казахский толковый терминологический словарь по военному делу

сәуле бойынша ракетаны бағыттау - (Наведение ракет по лучу) радиолокациялық станция бағыттылық максимум диаграммасына жақын ұстау жолымен нысанаға қарай бет алған ракетаны бағыттау әдісі. Ол нысананы жойғанға дейін жүргізіледі. Бұл – басқарудың пәрменді жүйесінің бір тәсілі,… … Казахский толковый терминологический словарь по военному делу

ракета - Рис. 1. Аэродинамические схемы управляемых авиационных ракет. ракета авиаци … Энциклопедия «Авиация»

Книги

• Наведение и навигация баллистических ракет , Лев Лысенко , Изложены научные и методологические основы наведения и навигации летательных аппаратов баллистического типа. Рассмотрены вопросы программирования движения (задачи наведения) и… Категория: