Аналіз методів наведення зенітних керованих ракет на ціль

 

Задача № 1. Побудувати кінематичну траєкторію ЗКР у вертикальній площині при наведенні методом , якщо ціль здійснює рівномірний горизонтальний прямолінійний політ на висоті із швидкістю . Стрільба ведеться назустріч. Похила дальність до цілі у момент пуску ракети . Швидкість польоту ЗКР постійна .

Визначити похилу дальність до точки зустрічі і час польоту ракети до упередженої точки зустрічі.

Рішення наведене на Мал. 22:

‑ у робочому зошиті нанесіть осі земної системи координат (по , по );

‑ виберіть масштаб побудови: у 5 см 1 км. (виходячи з розмірів осей);

‑ зробіть оцифрування осей;

‑ побудуйте траєкторію польоту цілі;

‑ виберіть часовий інтервал діскрети побудови КТ. Для цього оціните, скільки точок КТ доведеться побудувати. Число точок приблизно може бути рівне:

.

 

У нашому випадку:

.

Якщо вибрати , то треба буде побудувати точок.

 

Мал. 22. Побудова КТ при вирішенні задач № 1 і № 2

 

Мал. 23. Побудова КТ при рішенні задачі № 3.

 

Якщо , тоді число точок вже буде . Очевидно, можна вибрати :

‑ розрахуйте відрізки шляху, які пройде ціль за час :

 

(у масштабі );

 

‑ визначить положення цілі у момент натискання кнопки . Це буде точка на траєкторії польоту цілі на похилій дальності від ЗК;

‑ нанесіть на траєкторію польоту цілі послідовні її положення через інтервали (точки );

‑ з’єднаєте точки з початком координат (з точкою стояння ЗК);

‑ розрахуйте шлях, який проходитиме ракета за час :

 

(у масштабі );

 

‑ на лініях послідовно через нанесіть точки ;

‑ з’єднаєте точки , і побудуйте КТ;

‑ знайдіть положення упередженої точки зустрічі (як точку перетину траєкторій цілі і ракети);

‑ за допомогою лінійки, з урахуванням масштабу визначіть похилу дальність до упередженої точки зустрічі, що попереджує: ;

‑ знаючи швидкість цілі, визначите польотний час ракети до упередженої точки зустрічі :

 

.

 

Задача № 2. Вирішити задачу 1 для швидкості цілі і зробити висновок про зміну кривизни КТ.

Рішення приведене на Мал. 22.

,

 

Кривизна КТ із збільшенням збільшується.

 

Задача № 3. У завданні 1 вважати, що наведення ЗКР на ціль здійснюється методом пропорційного зближення при великому значенні коефіцієнта пропорційності .

З'ясування завдання. Оскільки коефіцієнт пропорційності великий, то можна припустити, що

 

.

 

В цьому випадку метод пропорційного зближення вироджується у метод паралельного зближення.

 

Рішення. Методика побудови (Мал. 23) залишається такою ж, як і в завданні № 1, аж до нанесення на траєкторію польоту цілі поточних її положень через часові інтервали , тобто точок . Далі побудова йде в наступній послідовності:

‑ з’єднаєте початок координат з точкою . Це – лінія для ЗКР, що знаходиться на пусковій установці. Вона нахилена до площини горизонту під кутом ;

‑ проведіть через точки прямі, паралельні лінії ;

‑ починаючи від точки 0, відкладайте послідовно на лініях відрізки шляху - , які пролітатиме ЗКР за інтервали часу - .

Позначте поточні точки КТ ;

‑ з’єднайте точки і побудуйте кінематичну траєкторію. Вона буде прямою лінією, що відповідає теорії;

‑ знайдіть упереджену точку зустрічі ракети з ціллю, похилу дальність до неї і час польоту ракети до неї

 

 

Задача № 4. Побудувати КТ ЗКР у вертикальній площині для методу наведення , якщо ціль здійснює прямолінійний горизонтальний рівномірний політ на висоті із швидкістю . Стрільба ведеться назустріч. Похилена дальність до цілі у момент пуску ЗКР . Закон зміни швидкості ракети заданий наступною таблицею:

 

t, з

 

, .

Рішення: Проводиться по методиці завдання № 1 і приведено на Мал. 24. Доцільно вибрати масштаб в і часову дискретність побудови - .

Тоді – (у масштабі ).

Відстані , які пролітатиме ракета за будуть різними, оскільки швидкість ракети змінна. Тому треба скористатися формулою:

 

 

де - середня швидкість польоту ракети на інтервалі побудови КТ.

 

Результати розрахунків зведені в таблицю:

 

	0,5	1,2	1,6	1,6	1,7	1,7	1,6	1,2	0,9

 

Побудова виконана на Мал. 24.

;

Задача № 5. Вирішити задачу 4 для і зробити висновки з кривизни КТ.

Рішення приведене на Мал. 24. Кривизна КТ помітно збільшилася ,

 

 

до задачі № 5

Мал.24. Побудова КТ при вирішенні задачі № 4 і № 5

 

Задача № 6. Для початкових даних завдач № 4 і № 5 розрахувати потрібні перевантаження в упередженій точці зустрічі ракети з ціллю.

Рішення.

 

.

 

Для прямолінійного горизонтального рівномірного польоту цілі

 

.

 

Тому

 

.

 

Тоді для задачі № 4:

 

.

 

Для задачі № 5:

 

.

 

Способи керування ракетами.

Розрізняють системи:

· Командні телекерування (ТУ-I, ТУ-II).

· Системи теленаведення (однопроменеві, двопроменеві).

· Системи самонаведення (активне, н/акт, пасивні)

· Системи комбіновані

Системи командного телерадіоуправління - така система, у якій необхідний рух ракети визначається наземним пунктом, що здійснює безперервний контроль як за Ц так і за Р. У цих системах команди керування виробляються у ЦВС(СРП) і за допомогою СПК передаються на ракету. ССЦ робить захоплення цілі на автосупровід АС по даним СОЦ і здійснює точний вимір координат. Після пуску ЗКР її координати визначаються СВР. Для надійного супроводу ракети, що має малу ЕПР, на борті ракети встановлюють радіовідповідач. Координати цілі й ракети обмірювані ССЦ і СВР надходять у ЦВС (СРП) для визначення відхилення ракети від заданої кінематичної траєкторії руху й виробляє команди керування, що через СПК передається по радіоканалові на ракети. Команди керування ракетою перед випромінювання преобразуються в керуючу напругу, кодується й випромінюється в простір. Прийняті ракетою керуючі сигнали дешифруються, преобразуються в керуючі струми й таким чином відбувається відпрацьовування сигналів неузгодженості. При цьому ракета виходить на задану кінематичну траєкторію.

Система теленаведення по радіолучу - команди керування, вироблювані станцією наведення ракет, використовуються керування положення радіолучами, за допомогою якого задається необхідне кутове положення ракети.

Самонаведення - команди керування польотом виробляються безпосередньо на борті ракети в голівці самонаведення й автопілоті.

Розрізняють наступні типи ЗУР із самонаведенням:

· Активне самонаведення, коли передавач і приймач перебувають на борті ракети. Бортовий координатор перетворить отримані із ГСН відображені від цілі сигнали в сигнали керування, які подаються в автопілот і далі на кермові машини.

· Напівактивний метод самонаведення, у якому джерело опромінення цілі перебуває на наземному пункті керування, тобто здійснює "підсвічування" цілі, а голівка самонаведення таким чином робить прийом відображених сигналів і перетворення сигналів у сигнали керування.

· Пасивний - для виміру параметрів руху мети і її пеленгацій використовується енергія, що випромінює сама ціль: світлова й теплова енергії.

· Комбіновані системи - наведення ракети на ціль здійснюється послідовним застосуванням декількох способів: на початковій ділянці польоту - командний, а на завершальному етапі - самонаведення.

2.3 Класифікація, характеристика систем керування ракетами. Поняття про контур управління.

Автопілот (АП) ЗКР – автоматичний пристрій, що здійснює керування кермовими органами ракети у відповідності з командами керування. Команди керування виробляються станцією наведення ракет (СНР), СПК, головкою самонаведення. Також АП здійснює керування кермами ЗКР у відповідності до сигналів своїх чутливих елементів (гіроскопів, датчиків лінійних прискорень, датчиків швидкісного напору та інших).

АП ЗКР вирішує наступні завдання:

‑ відхиляє рулі ракети відповідно до команд керування;

‑ обмежує сумарний сигнал на вході кермового приводу;

‑ стабілізує положення корпусу ЗКР, щодо осей симетрії (центру тяжіння);

‑ формує програмні команди для керування кермами при польоті ЗКР на некерованій ділянці траєкторії;

‑ вирішує специфічні для ЗКР завдання конкретного зенітного комплексу.

Датчик кутової швидкості (ДКШ (рос. - ДУС), вимірює кутову швидкість обертання ракети відносно однієї із осей симетрії (на рисунку відносно ). Для парирування (демпфування) цих коливань за допомогою корегующого приладу (КП) формується сигнал , і він з зворотнім знаком подається на сумуючий вузол, де сумується зі своїм знаком з командами керування.

Сумарний сигнал керування далі посилюється і обмежується. У електронному блоці відбувається перемикання коефіцієнтів передачі сумарного сигналу залежно від режиму польоту ЗКР так, щоб постійно забезпечувати динамічну стійкість системи керування польотом ракети (СКПР). Обмеження необхідне, щоб ЗКР не вийшла на критичні кути атаки і ковзання і не переламалася (механічно) під дією неприпустимих поперечних перевантажень.

Схема Мал. 26 реалізована в каналах тангажу і курсу автопілоту ЗКР ПЗРК. Тут моменти збурення, щодо поперечних осей симетрії корпусу виникають при перекиданні руля з одного крайнього положення в інше. По крену ця ЗКР обертається примусово. Схема Мал. 26 реалізована також в каналах курсу і тангажа ЗКР ЗРК .

У каналах курсу і тангажа ЗКР ЗРК відсутній зворотний зв'язок через ДКШ. Проте є зібраний по даній схемі канал крену автопілоту, який запобігає (обмежує) обертанню корпусу ЗКР, щодо подовжньої осі симетрії за рахунок аеродинамічного моменту ".

ЗКР для забезпечення подовжньої статичної стійкості примусово у польоті обертається по крену. Принципових причин для появи кутових швидкостей обертання ЗКР, щодо поперечних осей симетрії у ракети немає. Тому в автопілоті в каналах курсу і тангажа реалізоване тільки пряме коло Мал. 26.

 

Мал. 26. Можлива структура каналу тангажа автопілоту ЗКР.

 

Мал. 27

 

В автопілотах ЗКР ЗК БД кожною парою рулів управляє одна кермова машинка, яка конструктивно входить до кермового приводу (Керм.П). Вона складається з двигуна, редуктора і потенціометра зворотного зв'язку. При цьому реалізується схема, наведена на Мал. 27.

Двигун може бути електричним (ЗУР ЗРК ), або пневматичним (ЗКР ПЗРК, зенітні комплекси , ЗРК ).

Наявність зворотного зв'язку дозволяє контролювати точність відпрацювання кермами сумарного сигналу керування.

Конструктивно елементи автопілоту у всіх ЗКР ЗК БД і МД розташовані, в основному, в другому відсіку, тобто, поряд з кермом.