Лысенко Л.Н. Наведение и навигация баллистических ракет (2007) (1242426), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Траектория аэробаллистической МГЧ является рикошетирующей (рис. 9.4) и содержит чередующиеся участки баллистического и планирующего полета, чем обеспечивается наиболее полное использование кинетической энергии, накопленной БР на ак- тивном участке траектории. Проблемы разработки и боевого применения аппаратов указанных классов давно и широко обсуждались в специальной литературе.
Сложность практического решения проблемы оказалась столь велика, что их создание оказалось возможным только в начале ХХ1 в. 338 Рис.9.2. Аэродинамическая схема МГЧ планирующего и аэробаллисти- ческого типов Граница атмосферы О Ок ц1 / l / /О Рис. 9ий Рикошетирующая траектория аэробаллистической МГЧ Рис. 9З. Траектория МГЧ планирующего типа ния. Для совершения требуемого маневра ГЧ оснащается системой управления, основными элементами которой являются [30, 9!, 981: 339 Наконец, последней из возможных разновидностей аэродинамического маневрирования является управляемое (корректируемое) движение ГЧ в атмосфере, предназначенное для повышения точности ее наведения на цель.
Данный вид маневра в весьма незначительной степени связан с преодолением ПРО противника. Он решает совершенно иную задачу — обеспечение условий получения необходимой информации и компенсацию на ее основе ошибок или отклонений, накопившихся на предшествующих интервалах движе- инерциальная навигационная система, предназначенная для моделирования на борту опорной системы координат и определения текущих инерциальных координат Г Ч; корреляционно-экстремальная навигационная система, используемая для устранения ошибок ИНС и наведения ГЧ на конечном участке траектории; БЦВМ, необходимая для обработки навигационной информации и выработки команд управления, а также исполнительные органы управления.
Траектория полета может корректироваться несколько раз, причем в каждый сеанс коррекции должна производиться юстировка пространственного положения ГЧ, чтобы минимизировать отклонение точки падения от цели. Принцип действия такого типа систем основан на сравнении эталонного профиля рельефа местности, хранящегося в блоке памяти коррелятора, с профилем рельефа местности, получаемым в процессе полета. В качестве информационных признаков, как правило, используют границы контрастов [75, 76, 114[, разделяющих однородные контрастные зоны подстилающейся земной поверхности в совокупности с профилем рельефа. Последовательность измерений сравнивается с программными (эталонными) значениями, а их разность с учетом кривизны рельефа, получаемой по оцифрованной модели местности, обрабатывается фильтром Калмана для получения погрешностей определения каждой из координат местоположения ГЧ [91, 114[.
Функционирование корректируемых ИНС от внешних источников информации (КЭНС) наиболее эффективно при наличии квазипостоянных по высоте участков траектории на этапе подлета к району нахождения цели. После отделения от последней ступени БР ГЧ ориентируется в направлении цели или направлении комплекса ПРО, находящегося на пути к цели, чтобы уменьшить эффективную поверхность (площадь) рассеяния (ЭПР). В таком положении ГЧ баллистического типа должна совершать полет по баллистической траектории до высот приблизительно 60...70 км.
Именно с этих высот желательно начинать первые маневры, обеспечивающие гашение скорости полета, выход на квазигоризонтальный участок движения для обеспечения эффективной работы КЭНС, а также, отчасти, дезориентации средств ПРО. В реальных условиях, однако, выполнение соответствующего маневра с использованием средств аэродинамического управления возможно, как уже отмечалось, лишь на высотах, 340 не превосходящих 40 км, что существенно снижает эффективность указанной дезориентации.
На рассматриваемом участке ГЧ должна совершать почти горизонтальный полет, причем не исключен выход ее из плоскости стрельбы. Наибольшие располагаемые возможности управления для ГЧ баллистического типа реализуются при этом на настильных траекториях, соответствующих программам управления «максимальной дальности». Программы управления «минимального рассеивания», которым отвечают навесные подлетные траектории, приводят к движению ГЧ на нисходящем участке траектории с углами 8, близкими к 90'. Перевод с них ГЧ на квазипостоянные по высоте участки деформируемой баллистической траектории практически нереализуем.
С другой стороны, для участка самонаведения подобные траектории наилучшие как с точки зрения обеспечения минимальных отклонений при движении на предшествующем баллистическом участке, так и с точки зрения условий «захвата» цели бортовым координатором и последующего управления, минимизирующего мгновенный промах. Наличие подобного типа противоречий требует поиска разумного компромисса с учетом условий боевого применения БР, практического осуществления комплексирования СУ ГЧ (либо БР оперативно-тактического назначения) и использования комбинированных систем коррекции. По завершению маневра выхода с квазигоризоитального участка движения ЛА должен переходить на участок спуска к цели с коррекцией боковых отклонений либо осуществлять маневр ввода в метод наведения» при использовании системы самонаведения на конечном участке траектории.
Последний участок должен обеспечить ликвидацию последствий отклонения от предшествующих маневров, в том числе и восходящего участка траектории, а также возмущений реальной траектории от номинальной попадающей траектории. Осуществление маневров уклонения, вне зависимости от используемой системы управления, неизбежно ведет к усложнению стратегии управления на нисходящем участке траектории, которая должна обеспечить при атмосферном маневрировании возвращение ЛА на попадающую траекторию. 341 92. Постановка задач управления атмосферным маневрированием Анализ возможных видов атмосферных маневров на нисходящем участке траектории должен осуществляться в контексте задач, обусловливаемых их целевым назначением.
Как следует из содержания предшествующего обзора, в качестве таковых могут служить: — ликвидация последствий защитных маневров уклонения на восходящем участке траектории, в результате которых осуществляется пассивный полет по траектории, отличающейся от попадающей; — деформация баллистической траектории для получения полноценной информации по коррекции ИНС, например с помощью корреляционно-экстремальной навигационной системы; .- защитные маневры уклонения, снижающие вероятность перехвата МГЧ средствами ПРО; — ввод в метод (согласование характеристик движения с требуемыми кинематическими параметрами, отвечающими данному методу) на этапе, предшествующем участку самонаведения; — реализация перенацеливания и собственно самонаведения (конечного участка корректируемого полета при наведении на цель) при необходимости поражения точечных целей.
Последний вид маневра относят к классу позиционных, т.е. предполагают наличие обратной связи по относительному состоянию МГЧ (относительно конечной точки наведения), другие типы относят к классу программных маневров, т. е. осуществляемых по разомкнутой схеме. В ряде случаев при выполнении отдельных типов маневров удается обеспечить частичное совмещение их целевых функций.
В частности, при определенном типе маневра можно одновременно достичь и выведения МГЧ на попадающую номинальную траекторию, отклонение от которой произошло из-за выполнения маневра уклонения на восходящем участке траектории, и выполнение противоракетного маневра. Как было показано ранее, выполнение маневра движения на квазипостоянной высоте, необходимое для обеспечения работы КЭНС, может сопрягаться с последующим выходом МГЧ на направление местной вертикали в момент, предшествующий началу самонаведения и т.д. 342 Каждый из рассматриваемых типов маневров обладает своими особенностями и в значительной степени зависит от вида попадающей траектории, применяемого метода управления дальностью полета, конструктивных характеристик МГЧ и ее системы управления, определяющих уровень располагаемой перегрузки при выполнении маневра н его точность.
В связи с изложенным практически невозможно дать детальное описание каждого типа маневров, тем более для достаточно широкого круга схем конструктивного выполнения МГЧ. Поэтому ограничимся анализом общих принципов и требований, справедливых для всего обсуждаемого множества программных и позиционных маневров, осуществляемых МГЧ в атмосфере. Вопросы маневрирования ГЧ планирующего и аэробаллистического типов требуют специального обсуждения и здесь не рассматриваются. Основное внимание уделяется маневрам ГЧ баллистического типа.
Для такого типа ГЧ, способных совершать интенсивные маневры уклонения от перехвата, существенным является выполнение двух основных условий: — способность реализовывать поперечные перегрузки порядка 200... 250 единиц; — обладать рациональным запасом статической устойчивости, гарантирующим, с одной стороны, устойчивое движение на всех режимах за счет динамических свойств корпуса, с другой — обеспечивающим максимальную управляемость для всех возможных органов и методов управления. Задача определения рациональных запасов статической устойчивости неразрывно связана с особенностями программного углового движения на пассивном участке траектории, а также с точностью расчета коэффициентов центра давления и центровки.
Одним из важнейших факторов устойчивого движения ГЧ иа атмосферном участке траектории является гарантированное обеспечение минимального запаса статической устойчивости. Другим существенным фактором является стабильность запаса статической устойчивости на всей траектории управляемого спуска в атмосфере, позволяющей уменьшить разброс требуемых моментов управления от исполнительных органов. 343 Определение рациональных запасов статической устойчивости движения ГЧ на пассивном участке траектории рассмотрим при следующих предположениях и ограничениях: ° на атмосферном участке движение управляемое и осуществляется с помощью аэродинамических и (или) газодинамических средств для ориентации системы координат, жестко связанной с корпусом, относительно вектора скорости поступательного движения центра масс (ЦМ) ГЧ (другими словами, управление предназначено для создания управляющих моментов относительно ЦМ); ° в исходном состоянии органы управления не оказывают влияния на газодинамику обтекания корпуса; ° когда органы управления находятся в исходном состоянии, форма ГЧ представляет собой тело вращения — конус со сферическим притуплением, плавно сопрягаемым с конической частью и задается углом полураствора конической части )э, и безразмерной длиной Рд (или относительным притуплением г „); ° искривление траектории полета ГЧ при наведении на цель осуществляется воздействием на корпус аэродинамических сил; ° при определении программного углового положения ГЧ относительно вектора скорости ЦМ нестационарные составляющие аэродинамических сил и моментов не учитываются; ° задача аэрогазодинамики для рассматриваемой формы ГЧ с учетом сделанных предположений решается в диапазоне 2 < М < < 20 и определяет движение аппарата на всем участке наведения на цель; ° рациональные запасы статической устойчивости ГЧ иллюстрируются на примере управления по тангажу при движении в одной плоскости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
