Методы наведения

Под методом наведения понимают закон сближения ракеты с целью, определяющий траекторию ракеты и обеспечивающий прямое попадание в цель.

Траектория ракеты, определяемая только методом наведения, называется кинематической. Траектория, полученная с учетом динамических свойств ракеты и системы управления, действия случайных факторов и пр., называется динамической траекторией, обуславливающей промах ракеты при встрече с целью.

При анализе кинематических траекторий используются такие понятия, как линия визирования (отрезок прямой, соединяющий объект визирования с устройством, осуществляющим слежение за этим объектом), центр наведения (начало луча, отслеживающего цель или точка на линии визирования, относительно которой начинается реализация метода наведения), а также плоскость наведения (плоскость, которая проходит через центр масс ракеты и вектор скорости цели и в которой осуществляется наведение).

Кинематические исследования позволяют выявить влияние на движение управляемой ракеты метода наведения при идеально точной работе системы управления. Результаты таких исследований позволяют:

– выбрать летные характеристики ракеты при заданных характеристиках цели;

– определить возможные траектории центра масс ракеты и построить зоны пуска и зоны поражения;

– определить характеристики системы управления;

– определить потребную кинематическую перегрузку и исследовать влияние маневра цели на характер траектории;

– исследовать выход ракеты на расчетную траекторию и переход на траекторию другого метода наведения.

При выборе метода наведения необходимо соблюдать ряд требований:

– обеспечение прямого попадания в цель;

– обеспечение минимальной кривизны траектории с целью уменьшения полетного времени ракеты и уменьшения поперечной перегрузки;

– маневр цели не должен существенно увеличивать кривизну траектории;

– обеспечение минимальной перегрузки в момент встречи ракеты с целью;

– обеспечение возможно большего объема пространства, в котором цели уничтожаются с максимальной вероятностью;

– минимальное время вывода ракеты на расчетную траекторию и возможность, в случае необходимости, перехода на траектории других методов;

– простота приборной реализации системы наведения.

Рассмотрим некоторые наиболее распространенные методы наведения. Для упрощения построения траекторий будем полагать, что цель перемещается параллельно Земле с постоянной скоростью, величина скорости ракеты также постоянна.

Метод накрытия цели (совмещения, 3-х точек) – такой метод наведения, при котором ракета в любой момент времени находится на прямой, соединяющей центр наведения с целью. В общем случае центр наведения может быть подвижным. При неавтоматическом наведении оператор совмещает на экране изображение ракеты с изображением цели.

Взаимное расположение ракеты и цели, а также траектория метода совмещения приведены на рис.4.6 (а, б).

Здесь: 0 – точка старта ракеты; Р – ракета; Ц – цель; - угол наклона (поворота) траектории; – векторы скорости ракеты и цели.

Исходя из определения метода . Под углом понимается угол азимута цели при наведении в горизонтальной плоскости и угол места цели при наведении в вертикальной плоскости. Для выработки команд управления в случае появления ошибок наведения используется линейная величина отклонения от линии визирования (линии, соединяющей ракету и цель) .

а б

Рис. 4.6. Метод совмещения:

а – кинематические параметры; б – построение и форма траектории

Вводя понятие угла пеленга , можно получить простое кинематическое соотношение

. (4.4)

Анализ приведенного соотношения, а также рассмотрение различных вариантов взаимного расположения ракеты и цели (момент старта, промежуточный момент времени, момент встречи) позволяет сделать следующие основные выводы.

1. При наведении по методу накрытия цели желательно выбирать , где – максимально возможное значение скорости цели, на поражение которой рассчитывается данная система управления. Выбор меньших скоростей нецелесообразен из-за увеличения нормального ускорения, а, следовательно, кривизны траектории, поперечных перегрузок и времени наведения ракеты.

2. Уменьшение дальности цели резко увеличивает потребные перегрузки ракеты.

3. Максимальная кривизна траектории при стрельбе по удаляющейся цели будет в точке старта, а при стрельбе навстречу цели – при подходе ракеты к цели, что крайне нежелательно, поскольку приводит к увеличению промаха в динамической постановке решения задачи встречи.

4. При наличии маневра цели потребные поперечные перегрузки при наведении ракеты существенно возрастают, однако необходимо отметить, что увеличение продольной перегрузки ракеты в момент подхода к цели может снизить уровень потребных перегрузок и тем самым повысить вероятность поражения цели.

Существуют различные методы упреждения, представляющие собой модификации метода совмещения. Суть этих методов состоит в том, что ракета, пункт управления и некоторая упрежденная точка цели находятся на одной прямой, т.е. . Коэффициент может быть постоянным (метод “ ”) или переменным, зависящим от кинематических параметров сближения ракеты и цели (метод половинного спрямления траектории). Такая модификация позволяет снизить значение потребной перегрузки, но усложняет приборную реализацию.

Метод параллельного сближения (метод последовательных упреждений) – такой метод наведения, при котором линия визирования (линия, соединяющая ракету и цель) перемещаются в пространстве параллельно сама себе, как показано на рис. 4.7 (а, б).

а б

Рис. 4.7. Метод параллельного сближения:

а – кинематические параметры; б – построение и форма траектории

Кинематическое уравнение связи, определяющее закон сближения ракеты и цели, может быть записано в виде

, (4.5)

где – угол упреждения.

При всех оговоренных условиях () данный метод наведения не требует нормальных ускорений, а рассмотренное кинематическое соотношение требует искривления траектории ракеты, если ее скорость изменяется по модулю.

При маневре цели возрастает требуемое нормальное ускорение ракеты. Дополнительные исследования позволяют сделать вывод, что это ускорение не превышает нормального ускорения цели.

Таким образом, метод параллельного сближения обладает несомненным достоинством, требуя для своей реализации незначительных нормальных перегрузок, однако необходимость получения сведений о значениях скорости цели по величине и направлению в каждый момент времени, требующая весьма сложной приборной реализации, зачастую перечеркивает это достоинство метода.

Метод погони (преследования) реализуется в случае, если вектор скорости ракеты в течение всего времени наведения совмещается с линией визирования цели (угол упреждения ). Если , то метод называется преследованием с упреждением. Основные соотношения взаимного расположения ракеты и цели для метода погони и вид траектории приведены на рис.4.8 (а, б).

а б

Рис. 4.8. Метод погони:

а – кинематические параметры; б – построение и форма траектории