Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 101
Текст из файла (страница 101)
е. разогнать на короткой направляющей; можно применить ускоритель и заставить 1гл. 13 524 ПРЕДСТАРТОВЫЙ ПЕРИОД И СТАРТ снаряд взлетать под любым углом к горизонту вплоть до вертикали, сбрасывая ускоритель после того, как он израсходовал все свое топливо. Если снаряд взлетает наподобие обыкновенного самолета, то должна быть подготовлена взлетная дорожка, а на снаряде должен находиться запас топлива, достаточный и для старта и для боевого полета. Постройка взлетной дорожки в местностях, выдвинутых к противнику, требует затраты значительного количества человеческого труда; ее легко обнаружить с воздуха; она представляет собой большую цель для нападений врага.
По сравнению со взлетной дорожкой размер катапульты невелик. К концу катапультирования снаряд приобретает скорость, достаточную для полета, однако количество сообщенной ему энергии ограничено параметрами катапульты. При этом для окружающего населения не существует опасности от падгюшего ускорителя; катапульту можно использовать многократно; рассеивание может быть в значительной степени ограничено. Зато ускоритель может иметь ббльший запас энергии, чем катапульта. Кроме того, можно попытаться найти ускоритель после старта и использовать его повторно; однако мало вероятно, чтобы в боевой обстановке это удавалось. Только после того, когда выбран метод старта, возможно действительное проектирование стартовой системы управления.
Выше было указано. что инерционная система счисления может быть приспособлена и к стартовым условлям. Назначение стартовой системы управления состоит з выводе снаряда на прямолинейный горизонтальный полет на заданной высоте, обеспечивая при этом функции памяти, чтобы система астрономической навигации имела возможность захватить надлежащие звезды, несмотря на ускорения при старте. Если снаряд стартует вертикально или близко к этому, как было у немецких снарядов, его можно повернуть в полете при помощи гироскопа, который прецессирует таким образом, чтобы в течение стартового этапа полета вывести снаряд на верное направление. Прецессия задается как функция времени.
При этом инерционные элементы системы счисления интегрируют движение снаряда, тем самым осуществляя функции памяти для астрономической системы. Инерционные системы будут рассмотрены в главе 16. 1З.б. Старт снаряда класса поверхность †возд С л у ч а й в т о р о й. Этот случай относится к корабельному снаряду класса поверхность — воздух, использующему систему наведения по лучу. Этот случай требует, чтобы снаряд вошел в луч радиолокатора и был захвачен им, а затем шел вдоль луча до взрыва у цели. Задача конструктора системы управления состоит в определении, можно ли быть уверенным в том, что снаряд, стартовавший с палубы корабля, войдет в луч в конце этапа старта.
Ес.чи !3 31 отлет снаяядл кллсса поввгхность — зоздях 523 при старте рассеивание снарядов велико, может оказаться необходимой некоторая отдельная система управления при старте. На рис. 13.1 изображены некоторые элементы проблемы захвата. На рис. 13.1, а показан луч радиолокатора, сопровождающего цель. Объем вокруг оси этого луча изображает область, в которой сна ряд может быть захвачен лучом. Если траектория снаряда в начале работы системы управления окажется вне втой области, то снаряд ПА7йсФ лил с~/ игггеываиил Фалатат ~~~~Рс,иел Рнс.
13.!. Захват снаряда. будет потерян. На рис. 13.1, б изображена средняя траектория снаряда при старте. Мы предположим, что объем, окружающий эту траекторию, представляет собой область, внутри которой находятся траектории 99е~е стартовавших снарядов. Тогда при статических условиях мы можем предположить, что если заштрихованные области равновелики и совпадают на некоторой дальности А — А, то 99е~е снарядов будут захвачены лучом. Однако, условия входа в луч не являются статическими. азль движется, и необходимо предсказывать ее будущее положение. Снаряды выстреливаются под некоторым углом упреждения относительно линии визирования цели с таким расчетом, чтобы они оказались внутри луча к моменту начала работы системы управления. Это пгвдстлотовый пвгиод н стАРт 526 [гл.
13 в основном та же самая баллистическая задача, с которой мы встречаемся при управлении огнем. Методы расчетов, применяемые в течение баллистического периода полета управляемого снаряда, ничем не отличаются от методов, применяемых в задаче управления огнем; последние могут быть непосредственно применены и в задаче старта управляемого снаряда. Конечно, необходимы поправки на движение корабля, ветер и т. п.
Е динственный путь определения траектории снаряда при старте— это эксперимент. Путем эксперимента должны быть собраны статистические данные о поведении снаряда при старте с тем, чтобы ! можно было предсказывать его положение для различных моментов полета и таким путем осуществлять встречу снаряда с управляющим лучом. Вероятность захвата прямо входит в вероятную эффективность всего комплекса управляемого снаряда, так что если статистика не дает воэможности надежно предсказывать поведение снаряда, то необходимо при- менить какие-либо вспомоен/пр онероии 1 после оп/оиеенил Цонп/р инлрнии гательные средства р д а обеспео сп/ор/пи рсларип/елл чения захвата снаряда лучом.
Однако нужно приЦен~пр инериии после ое/сариноп пожить все усилия, чтобы и/аплиао р избежать применения спе- циальной системы управле- рслароп/иео рис. 13.2. Изменения положения центра ния при старте; это жела- инерции в течение стартового этапа полета, тельно с точки зрения про- стоты и дешевизны системы. Такое требование может вызывать необходимость в точном изготовлении всех деталей, которые сильнее всего влияют на баллистик у снаряда. Значительно дешевле разрешить стартовую проблему путем контроля за качеством производства, чем путем исправления недостатков производства при помощи добавлений, усложняющих систему управления.
Некоторые вопросы, всязанные с управлением при старте, можно усмотреть из рис. 13.2. На этом рисунке показан снаряд с ускорителем, который должен отделиться в полете. Мы видим, что центр инерции системы снаряд в ускоритель, находящейся еще на стартовой установке, лежит в точке А. В течение этапа старта вес ускорителя уменьшается вследствие выгорания топлива; при этом центр инерции смещается вперед. Когда ускоритель отделяется от снаряда, ценгр инерции дополнительно смещается вперед и занимает свое нормаль- 527 отлет онляядл класса воздтх — воздях ное положение. Наибольшее смещение центра инерции получается после отделения ускорителя.
Вследствие перемещения центра инерции могут измениться эффективность рулей и даже знак аэродинамического момента. Эффективность рулей может измениться не только от перемещения центра инерции. При старте снаряд проходит через около- звуковую часть полета. Исследование управляемости любого летательного аппарата в околозвуковой зоне затруднительно. Поэтому очень желательно, чтобы рассеивание снаряда и область внутри управляющего луча, в которой снаряд может быть захвачен, были надлежащим обрааом увязаны между собой и чтобы не возникало необходимости в отдельной системе управления при старте. 13.6.
Старт снаряда класса воздух — поверхность С л у ч а й т р е т и й. В этом случае требуется вход снаряда в луч, который в дальнейшем будет следить за снарядом; управление будет осуществляться при помощи команд. Для этого летчик будет непрерывно следить за целью при помощи оптического приспособления. Радиолокатор здесь не привязан к цели, как в случае наведения по лучу. Статистика поведения снаряда должна быть известна, как и в случае наведения по лучу, однако теперь радиолокатор может работать в режиме автоматического поиска, чтобы обеспечить захват снаряда.
Кроме того, на снаряде будет установлен ответчик. Снаряд †дозвуков, так что ускоритель не требуется; следовательно, трудностей, связанных с проходом сквозь околозвуковую зону, здесь нет. Конструктор системы управления должен заботиться о параметрах радиолокатора, сопровождающего снаряд, и должен располагать статистикой поведения снаряда во время Стартового этапа полета. 13.7. Старт снаряда класса воздух — воздух Случай четвертый. В этом случае применяется полуактивная система самонаведения.
Здесь возможен выбор двух решений: а) летчик самолета-носителя может захватить цель при помощи системы управления еще до старта; б) система управления может быть устроена таким образом, чтобы захват осуществлялся автоматически. Если летчик должен осуществлять захват, то его работа усложняется. Сначала он должен найти цель при помощи самолетной радиолокационной установки и затем, пользуясь уже индикацией радиолокатора системы управления, снова найти и захватить цель. Если одновременно выстреливается больше одного снаряда, задача еще более усложняется вследствие необходимости использования множественной индикации.
Если система управления снарядом находит цель автоматически по данным самолетной радиолокационной [гл. 13 528 пРедстАРтОВый пегиод и стает установки, то летчику перед выстрелом нужно только знать, что он обнаружил цель. Когда системе управления снарядом поручено захватывать цель автоматически, существует опасность того, что летчик наметит для атаки одну цель, а система управления захватит другую. Однако, если статистика даст достаточно высокую вероятность захвата именно заданной цели, так что эффективность системы не снижается, следует рассмотреть все возможности осуществления такой системы, так как в случае удачи мы имели бы то преимущество, что летчик был бы разгружен от дополнительной работы в самый ответственный момент, когда он и так должен сосредоточить все свое внимание и ловкость на управлении самолетом.
ГЛАВА 14 ЭКСПДУАТАНИОННЫЕ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СНАРЯДА Конструктор приборов управления заинтересован в конструкции корпуса снаряда с двух точек зрения. Во-первых, снаряд представляет собой контейнер, внутри которого устанавливается бортовая аппаратура управления. Снаряд диктует внешние условия, в которых работает бортовое оборудование. Весовые и габаритные ограничения для бортовой аппаратуры прямо вытекают иэ типа и конструкции снаряда. Во-вторых, снаряд в полете есть звено системы управления.
Как звено системы управления снаряд имеет сложные, но вполне определенные передаточные характеристики. К снаряду. как конструкции и к снаряду как звену системы управления предъявляются противоречивые требования, нередко требующие компромисса. Задачей настоящей главы является обзор условий, которые снаряд создает для работы аппаратуры управления, и изучение переходных характеристик снарядов. 14.1. Эксплуатационные условия Бортовая управляющая аппаратура рассматривается как неотьемлемая часть укомплектованного снаряда. Поэтому аппаратура находится в одинаковых внешних условиях с самим снарядом.
С другой стороны, сам снаряд благодаря его движению в пространстве, особенностям конструкции и теплу, выделяемому силовой установкой, создает внутри себя определенные условия, которые должны быть приемлемыми для бортовой аппаратуры. Внешние условия. Условия, подобные температуре, влажности, атмосферному давлению, степени водонепроницаемости и т. п., на которые должны быть рассчитаны снаряд и бортовая аппаратура, определяются родами войск. Может оказаться необходимым долгое время хранить снаряд или в тропиках, где солнце может поднять температуру металлического тела до точки кипения воды, или, наоборот, в Арктике, где температура значительно ниже нуля. Доставка снарядов на театр военных действий может происходить самыми раанообразными способами, причем во время транспортировки 34 Эак. зла.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
