Самонаведение

Системой самонаведения называют такую систему управления, которая обеспечивает наведение ракеты на цель с помощью аппаратуры, установленной на ракете, для работы которой используется энергия, излучаемая целью или отраженная от нее.

Команда управления в системе самонаведения формируется на основе информации о взаимном положении ракеты и цели, которая содержится в сигнале, поступающем на вход приемника. При самонаведении на борту ракеты устанавливается координатор цели, непрерывно измеряющий координаты цели относительно ракеты.

В отличие от других СУ, при самонаведении пункт управления играет вспомогательную роль: обеспечивает выбор цели и старт ракеты, а иногда содержит источник энергии, облучающий цель.

В зависимости от вида энергии, используемой в системах самонаведения, головки самонаведения можно подразделить на радиолокационные, оптические, лазерные, инфракрасные (тепловые), акустические и т.д.

Обнаружение цели головкой самонаведения возможно лишь при наличии контраста цели по отношению к фону (окружающему пространству), при этом дальность захвата цели головкой увеличивается с ростом ее контрастности.

К объектам, имеющим собственное радиоизлучение, относятся радиолокационные станции, станции орудийной наводки, радиомаяки аэродромов, посты наведения зенитных ракет и другие радиотехнические средства. К объектам, хорошо отражающим радиоволны, относятся все цели, имеющие металлические конструкции, например самолеты, корабли, ракеты, железнодорожные мосты и т.д. Эти цели имеют радиолокационный контраст.

Источниками инфракрасного (теплового) излучения являются цели, имеющие нагретые части: самолеты, ракеты, корабли, танки, головки баллистических ракет и т.д.

Приборы, применяемые на ракете для обнаружения и слежения за целями с тепловым излучением, называются теплопеленгаторами или тепловыми головками самонаведения (ТГС).

Теплопеленгаторы имеют малый угол зрения, поэтому для обнаружения цели необходимо совершать ее поиск. Для обеспечения поиска цели и удержания ее в поле зрения объектив ТГС обычно устанавливают на роторе трехстепенного гироскопа, хотя возможно и жесткое его крепление в корпусе носового обтекателя ракеты.

Существуют цели, являющиеся источниками различного вида излучений: светового, звукового, ультразвукового, ИК-излучений и пр., что позволяет реализовать соответствующие виды самонаведения.

Системы самонаведения в зависимости от места расположения источника излучения могут быть активными, полуактивными и пассивными (рис. 4.16 а, б, в).

а б в

Рис. 4.16. Типы систем самонаведения:

а – активная; б – полуактивная; в – пассивная

В активных системах самонаведения (рис.4.16, а) источник энергии для облучения цели находится на ракете, и часть отраженной от цели энергии поступает на чувствительный элемент головки самонаведения. Из активных систем самонаведения в настоящее время широко применяются лишь радиолокационные. Другие виды систем активного самонаведения из-за интенсивного поглощения энергии атмосферой, как правило, не применяются.

Комплект бортовой аппаратуры, реализующей активное радиолокационное самонаведение, состоит из радиопередатчика, антенной системы, приемника и электронного блока для формирования сигнала управления и обычно называется активной радиолокационной головкой самонаведения.

Активное самонаведение осуществляется следующим образом. Антенная система излучает в направлении цели радиоволны, вырабатываемые радиопередатчиком. Отразившись от цели, они поступают на приемник радиолокационного координатора, который производит непрерывное слежение за целью и автоматическое измерение ее текущих координат относительно ракеты, на основании которых вырабатываются сигналы на рули управления.

Дальность действия систем с активным самонаведением не превышает нескольких десятков километров.

Полуактивная система самонаведения использует энергию, отраженную от цели, при этом цель облучается передатчиком, размещенным вне ракеты (рис.4.16, б). Для облучения цели, помимо радиоволн, в современных ракетных комплексах используется лазерное излучение.

Комплект бортовой аппаратуры полуактивной системы самонаведения состоит из координатора цели и электронного блока. Принцип работы бортовой аппаратуры полуактивной системы самонаведения такой же, как и у активной.

Пассивная система самонаведения основана на использовании энергии, излучаемой самой целью (рис.4.16, в). В этой системе не требуется никаких посторонних источников энергии для облучения цели. Комплект бортовой аппаратуры наведения такой же, как и в полуактивной системе самонаведения. Дальность действия пассивных систем самонаведения из-за малой контрастности целей относительно небольшая. Наибольшее распространение получила тепловая (инфракрасная) пассивная система самонаведения.

Преимуществом активных систем самонаведения, по сравнению с другими, является их полная автономность. Однако, обеспечение полной автономности вызывает усложнение аппаратуры системы, увеличение массы и габаритов, а в конечном итоге стоимости ракеты.

В полуактивных системах самонаведения может быть достигнута большая дальность за счет мощных источников облучения, расположенных на командных пунктах.

Положительной стороной пассивных систем самонаведения является их сравнительная простота и скрытность действия от противника. Недостаток пассивной системы – зависимость ее эффективности от направления атаки и мощности излучения цели.

Необходимо отметить, что помимо ошибок, присущих всем видам управления, и вызываемых инерционностью ракеты, маневром цели и т.д., для систем самонаведения характерны приборные ошибки, вследствие наличия так называемой “мертвой зоны” управления. Мертвой зоной называется область вокруг цели, в которой СУ перестает нормально функционировать. Наличие мертвой зоны, “ослепление” головки самонаведения, вызывается рядом причин (например, выход линейного размера цели за пределы угла зрения пеленгатора, слишком высокий уровень сигнала, инерционность системы). Величина этой зоны может достигать сотен метров.

В системах самонаведения могут применяться различные методы наведения ракеты на цель, такие как метод прямого наведения, погони, различные варианты пропорционального сближения.

Метод прямого наведения и метод наведения по кривой погони могут успешно применяться только для наведения ЛА на неподвижные цели, например в управляемых бомбах и реактивных снарядах, или на цели, скорости которых во много раз меньше скорости ракеты. При использовании этих методов движение ракеты происходит по сильно искривленной траектории, вследствие чего ракета испытывает значительные динамические перегрузки.

Самонаведение методом пропорционального сближения позволяет успешно атаковать быстродвижущиеся цели, в том числе и такие, скорость которых соизмерим со скоростью движения ракеты.