25.7.3. Наведение ракет

Системы наведения ракёт [66, 218] разделяются на командные, в которых управляющая информация передается на ракету из

внешнего пункта, и системы самонаведения, в которых относительное положение цели определяется на ракете. Изменение направления полета может производиться, например с помощью четырех независимо управляемых рулей в случае крылатых ракет или реактивной силой в случае баллистических ракет [387]. Радиолокационное сопровождение облегчается, если возможно получить отраженный сигнал от установленных на ракетах уголковых отражателей или ответчиков. В последнем случае, если уменьшение точности по дальности недопустимо, разброс времени задержки не должен превышать 6 нсек [72].

Рис. 25. 22. Радиолокационное наведение и управление ракетами: а — управление по радиолинии; б - наведение по радиолучу; в — активное самонаведение методом пропорционального наведения. (См . [66].)

В аппаратуру ответчика на ракете [153], работающего на частоте входят шифраторы для опознавания, система приема команд и телеметрические блоки. Антенна ответчика должна иметь всенаправленную диаграмму; на частотах можно использовать [11] антенные решетки, содержащие от 3 до 12 синфазных элементов, равноудаленных по периметру ракеты, с поляризацией, параллельной ее оси. Для ответчиков на борту ракеты также используются антенные щелевые решетки, которые могут давать круговую поляризацию небольшие излучающие диполи из ферритов [162] и некоторые субминиатюрные конструкции.

При наведении по команде с помощью радиолинии используются две радиолокационные установки с автоматическим слежением, которые соответственно определяют положение ракеты и цели, как показано на рис. 25.22, а. По этим данным вычислительная машина определяет относительное положение цели и ракеты и вырабатывает команды управления, которые передаются на ракету по радиолинии. Типичная система автоматического сопровождения [308] измеряет дальность, как описано в разд. 25.4.3, путем передачи несущей с опорной модуляцией и измерения фазы отраженного сигнала.

Производится как грубое, так и точное определение дальности; на ракете имеется когерентный ответчик. Измерение дальности производится тремя приемными станциями, расположенными в трех различных фиксированных пунктах, что позволяет вычислить пространственные координаты ракеты. Основным недостатком такого метода наведения по командам является то, что при запуске нескольких ракет необходимо во столько же раз увеличивать основной состав наземной аппаратуры, а также то, что при увеличении дальности точность наведения уменьшается.

При наведении по радиолучу [410] на ракете с хвостовой стороны установлена антенна, которая принимает сигнал, посылаемый по лучу радиолокатора сопровождения цели с коническим сканированием, как показано на рис. 25.22, б. При отклонении ракеты от курса этот сигнал будет модулироваться согласно уравнению (25.16); луч несет также дополнительную кодированную модуляцию, которая определяет фазу сканирования. В одном случае [218] по периметру цилиндрической ракеты через промежутки в 90° были установлены четыре антенных элемента. При любом отклонении ракеты в этих антенных элементах возникают неодинаковые сигналы, что позволяет измерить ошибки по азимуту и углу места. Эти данные в сочетании с приближенными данными о дальности ракеты используются после преобразования к декартовым координатам для выработки необходимых команд, которые управляют рулями. Для компенсации ошибок, обусловленных сдвигом луча и возможным параллаксом, имеется наземное вычислительное устройство. Обычно угол сканирования луча равен приблизительно 3°, хотя иногда [401] на начальной стадии запуска для облегчения захвата ракеты может использоваться более широкая диаграмма направленности порядка 40°, излучаемая на несколько отличающейся частоте.

При возрастании дальности вследствие увеличения линейных размеров луча линия визирования, на которой находится наводимая ракета, становится менее точной; кроме того, возникают проблемы учета атмосферной рефракции, работы при малых углах места, угловых возмущений и сглаживания.

Ракета с самонаведением имеет радиопрозрачную носовую оболочку или обтекатель, внутри которого помещается небольшая параболическая антенна и радиолокационная установка для автоматического сопровождения, которая принимает сигналы, отраженные от цели. При активном самонаведении, как показано на рис. 25.22, в, радиолокационный передатчик и приемник находятся на ракете, и поскольку на борту ракеты габариты и вес аппаратуры ограничены, а также ограничен размер апертуры антенны, то максимальная дальность действия системы оказывается небольшой. При полуактивном самонаведении цель облучается наземным передатчиком, расположенным, например, на стартовой площадке, с которой производился запуск. В этом случае мощность передатчика и размеры антенны могут быть достаточно большими, что приводит к существенному

увеличению дальности действия. Системы обоих типов могут работать как в режиме непрерывного излучения, так и в импульсном режиме [51]. Головка самонаведения устанавливает линию визирования на цель не относительно какой-либо оси, связанной с ракетой, а относительно пространственного фиксированного начала отсчета угла: Для этого необходима гироскопическая стабилизация антенны; в этом случае сигналы рассогласования, поступающие с радиолокационного приемника, будут вызывать прецессию гироскопа. Так как скорость прецессии пропорциональна приложенному сигналу, то этот сигнал служит мерой скорости поворота линии визирования и может быть использован для управления.

В процессе самонаведения ракета сближается с целью по траектории пропорционального сближения [373], для которой возможен ряд вариантов. Траектория ракеты может быть описана уравнением

где угол направления движения ракеты; угол линии визирования, причем оба угла отсчитываются относительно одной и той же пространственной оси; К — постоянная наведения.

Если то скорость поворота направления движения ракеты будет равна скорости поворота линии визирования и в результате получается обычная кривая погони; такое условие обычно приводит к большим поперечным ускорениям в конце траектории. Если то ракета движется по траектории с постоянным пеленгом, угол упреждения постоянен и угловая скорость поворота линии визирования равна нулю; в этом случае ракета движется по прямолинейному пути, но требуется большое поперечное ускорение при запуске. Практически значение К находится между 3 и 10, так что ракета летит, как показано на рис. 25.22, в, по траектории перехвата или по кривой с упреждением без резких маневров при запуске. Влияние флюктуаций сигнала цели вследствие фединга и мерцания должно быть сглажено в аппаратуре наведения, поскольку эти флюктуации при попадании в систему управления увеличивают задержку и ухудшают характеристики системы, особенно на малых дальностях. При самонаведении другими методами перехвата важное значение имеет понятие вероятности встречи [373]. Измерение и фиксирование величины промаха при наведении на самолет можно получить [103, 174] с помощью установленного на ракете простого допплеровского радиолокатора.