Система наведення ракети

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Система наведення)
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Керована бомба вражає практичну ціль

Система наведення — відноситься до різних методів керування ракетами або керованими бомбами для ураження цілей. Точність ураження ракети є її критичним фактором ефективності. Системи наведення покращують точність ракети шляхом "Ураження Одним Пострілом" (SSKP), що є частиною розрахунку живучості, яка пов'язана з моделлю залпового бою.[1][2]

Ці технології наведення можна поділити на декілька категорій, з широкими категоріями "активного", "пасивного" та "запланованого" керування. Ракети і керовані бомби використовують однакові типи систем наведення, різниця полягає лише у тому, що ракети мають двигун для керування, у той час як керовані бомби залежать від швидкості та висоти їх пуску з літака.

Історія[ред. | ред. код]

Концепція керованої ракети з'явилася, принаймні, на початку Першої Світової війни, з ідеї дистанційного наведення бомб з літака.

Під час Другої Світової війни перші керовані ракети були розроблені, як частина німецької програми Зброї відплати.[3] Американський проект Голуб біхевіориста  Б.Ф. Скінера став спробою розробити ракету керовану голубем.

Категорії систем наведення[ред. | ред. код]

Системи наведення розділено на різні категорії в залежності від ураження яких цілей вони розроблені - рухомих або нерухомих. Зброю можна поділити на дві широкі категорії, Go-Onto-Target (GOT) (Рух на ціль) та Go-Onto-Location-in-Space (GOLIS) (Рух на позицію у просторі).[4] Ракети системи GOT можуть атакувати як рухомі так і нерухомі цілі, у той час як зброя системи GOLIS може бути спрямована на нерухомі або мало рухомі цілі. Траєкторія за якою ракета атакує рухому ціль залежить від руху цілі. До того ж, рухома ціль може бути загрозою для  відправника ракети. Ціль повинна бути знищена до того як зможе атакувати у відповідь. У системах GOLIS ця проблема простіша оскільки ціль не рухається.

Системи руху на ціль (GOT)[ред. | ред. код]

У кожні системі Руху на ціль є три підсистем:

  • Трекер цілі
  • Трекер ракети
  • Комп'ютер наведення

В залежності від розташування цих трьох систем на ракеті існують дві різні пускові категорії:

  • Дистанційне керування наведенням: Комп'ютер наведення на пусковій установці. Трекер цілі також на ПУ.
  • Самонаведення: Комп'ютери наведення знаходяться на ракеті і трекері цілі.

Дистанційне керування наведенням[ред. | ред. код]

Ця система наведення зазвичай потребує радарного, радіо або дротового зв'язку між контрольною точкою та ракетою; іншими словами, траєкторія контролюється командами які передаються по радіо або дротах (див. Керована по дротах ракета). These systems include:

  • Контроль наведення - Трекер цілі розташовано на пусковій установці. Ракети контролюються з пускової платформи. Є два варіанти
  • Контроль на лінії візування (CLOS)
  • Контроль поза лінією візування (COLOS)
  • Наведення по променю на лінії візування (LOSBR) - Трекер цілі на ракеті. Ракета вже орієнтована на літальний апарат який підсвічено променем з пускової платформи. Це можна робити вручну і автоматично.[5]

Контроль на лінії візування (CLOS)[ред. | ред. код]

Система CLOS використовує лише кутові координати між ракетою та ціллю для забезпечення ураження останньої. Ракета повинна знаходитися на лінії "пускова установка - ціль" (LOS), а будь-які відхилення від цієї лінії коригуються. Через те що багато ракет використовує подібну систему, їх поділено на чотири групи: Звичайний тип контролю наведення та навігації де ракета завжди отримує команду знаходитися на лінії візування (LOS)  між трекером та літаком відомий як контроль на лінії візування (CLOS) або триточковим наведенням. Система намагається утримувати ракети максимально близько до можливої лінії візування на ціль після  захоплення ракети. Більш конкретно, якщо враховується прискорення променя і додається до номінального прискорення створеного променевим наведенням, то можна отримати результати наведення CLOS. Таким чином, команда прискорення наведення за променем змінюється і включає додаткові умови. Описана продуктивність наведення по променю може бути покращена якщо враховувати  рух променя. Наведення CLOS зазвичай використовується у зенітних системах малого радіусу дії та у протитанкових ракетах.

Ручний контроль на лінії візування (MCLOS)[ред. | ред. код]

Контроль за мішенню та ракетою відбувається в ручному режими. Оператор слідкує за польотом ракети і використовує сигнальну систему для вирівнювання ракети на лінії між оператором і ціллю ("лінія візування"). Це підходить для атаки повільних цілей, де непотрібні значні коригування. MCLOS це підтип систем контролю наведення. Ця система підходила для ковзаючих бомб та протикорабельних ракет або при використанні надзвукової  Wasserfall проти повільних бомбардувальників B-17 Flying Fortress, але проти швидкісних цілей система MCLOS безпомічна.

Напівручний контроль лінії візування (SMCLOS)[ред. | ред. код]

Відстеження цілі автоматичне, а керування і відстеження відбувається вручну.

Напівавтоматичний контроль лінії візування (SACLOS)[ред. | ред. код]

Стеження за ціллю в ручному режимі, керування і стеження за ракетою автоматичне. Схоже на систему MCLOS, але автоматичні системи позиціонують ракету на лінії візування поки оператор слідкує за ціллю. Система SACLOS дозволяє запускати ракету непомітно для користувача, а також простіші у експлуатації. Системи SACLOS частіше за все використовуються у наведенні по наземних цілях таких як танки та бункери.

Автоматичний контроль на лінії візування (ACLOS)[ред. | ред. код]

Стеження за ракетою та ціллю, а також керування ракетою здійснюються автоматично.

Контроль поза лінією візування (COLOS)[ред. | ред. код]

Це була перша система наведення яка використовується і до тепер, переважно у зенітних ракетах. У цій системі, пристрій стеження за ціллю та за ракетою можуть бути направлені у різні боки. Система наведення забезпечує перехоплення цілі ракетою за рахунок знаходження обох у просторі. Це значить, що вони не спираються на кутові координати як системи CLOS. Для них потрібні інші координати, якою є відстань. Обидва прилади спостереження за ціллю та ракетою повинні буди активні. Вони завжди автоматичні, а єдиним сенсором системи є радар. SM-2MR Standard інерційно наводить під час фази польоту, але йому допомагає система COLOS через радарний зв'язок наданий радаром AN/SPY-1 встановленим на пусковій платформі.

Керування променем на лінії прицілювання (LOSBR)[ред. | ред. код]

LOSBR використовує "промінь", зазвичай радіо, радар або лазер, який направлено на ціль та приймачі у хвості ракети тримають її у центрі променя. Променеві системи зазвичай відносяться до SACLOS, але є винятки; у інших системах промінь є частиною автоматичної радарної системи стеження. У останніх версіях ракети RIM-8 Talos яку використовували у В'єтнамі - радарний промінь починав стежити за ракетою у верхній точці польоту ракети і починав наводити її на повітряну ціль, більше точне напівактивне радарне наведення використовувалося у останній момент перед ударом.  Це залишає пілоту малий шанс про отримання попередження, що його опромінює радар наведення ракети, а не пошуковий радар. Це дуже важливий аспект, тому що сигнали відрізняються і це допомогти здійснити маневр ухиляння.

Проблемою системи LOSBR розширення радарного променя при збільшенні дальності. Лазерний промінь немає таких проблем, але він діє на невелику дальність і також може бути викривлений через погану погоду. З іншого боку напівактивне радарне наведення стає точнішим при зменшенні дальності, тому обидві системи є взаємодоповнюючими.[5]

Самонаведення[ред. | ред. код]

Пропорційне наведення[ред. | ред. код]

Пропорційне наведення (також відоме як PN або Pro-Nav) є законом наведення (аналогічний пропорційному контролю) який використовується у тій чи іншій формі у більшості самонавідних зенітних ракет.[6] Він заснований на тому факті, що два об'єкти перебувають на зустрічних курсах, коли напрямок їх лінії візування не змінюється. PN вказує, що вектор швидкості ракети повинен обертатися на пропорційній швидкості до швидкості обертання лінії візування, і в тому ж напрямку.

Радарне самонаведення[ред. | ред. код]

Активне самонаведення[ред. | ред. код]

Активне самонаведення використовує радарну систему ракети для забезпечення сигналу наведення. Зазвичай електроніка ракети направляє радар на ціль, а ракета візує цей "кут" для наведення себе відносно центральної осі. Розподільча здатність радару базується на розмірі антени, тому на малих ракетах ця система корисна лише при атаці великих цілей, кораблів або великих бомбардувальників. Активні радарні системи широко використовуються для боротьби проти корабельних ракет і у ракетах класу "повітря-повітря" як системи "вистрілив і забув", наприклад у ракетах AIM-120 AMRAAM та Р-77

Напівактивне наведення[ред. | ред. код]

Напівактивні системи наведення комбінують пасивний радіолокаційний приймач на ракеті з окремим радаром наведення який "підсвічує" ціль. Через те, що ракету запускають після виявлення цілі потужною радарною системою, є сенс використовувати той же радар для супроводу цілі, уникаючи проблем з розподільчою здатністю або енергозабезпеченням, через що зменшується і вага ракети. Напівактивне радарне наведення (SARH) на сьогоднішній день є найбільш поширеним "всепогодним" рішенням наведення для систем ППО, як наземного і повітряного базування.[2]

Для повітряних систем запуск є проблемою те, що літак-носій повинен весь час рухатися в бік цілі, що утримувати її радаром. Це може призвести до того, що літак потрапить у зону дії ракет з інфрачервоною головкою самонаведення. Важливим фактором є те, що "всебічні" ІЧ ракети можуть "вбити" з переду, чого не було при використанні перших керованих ракет.

Лазерне наведення схоже на напівактивне радарне наведення, але як сигнал використовується лазер. Іншою відмінністю є те, що більшість зброї керованої лазером має башту з лазерним покажчиком цілі, який дозволяє маневрувати літаку після пуску ракети. Маневрування залежить від того яке поле огляду має башта і здатності системи тримати ціль під час маневрування. Оскільки керована лазером зброя повітряного базування зазвичай використовується проти наземних цілей, покажчик наведення на ціль не обов'язково повинен знаходитися на літаку-носії; наведення можна здійснювати з іншого літака або іншим шляхом (часто наземні підрозділи оснащено переносними лазерними покажчиками цілі).

Пасивне наведення[ред. | ред. код]

Інфрачервоне самонаведення є пасивною системою наведення за тепловим слідом який створює ціль. Зазвичай використовується у ППО вистежуючи теплові струмені від реактивних двигунів, також вона використовується з успіхом проти транспортів. Такий тип наведення також називають "шукач тепла".[2]

Шукачі контрастів використовують телевізійну камеру, зазвичай чорно-білу, щоб показувати зображення попереду ракети на екрані оператора. Після запуску електроніка шукає пляму на зображенні де контрастність змінюється найшвидше, по вертикалі та горизонталі, а потім намагається зберегти цю пляму на контрастній позиції. Контрастні шукачі використовуються на ракетах класу "повітря-земля", наприклад на ракеті AGM-65 Maverick, тому що більшість наземних цілей можна виділити тільки візуальними засобами. Проте системи покладаються на сильні зміни контрасту і навіть традиційний камуфляж може завадити їм "захопити" ціль

Ретрансляційне самонаведення[ред. | ред. код]

Ретрансляційне самонаведення, також називають супроводом через ракету, є гибридом контролем наведення, напівактивним радарним наведенням та активним радарним наведенням. Ракета приймає відбиті від цілі радарні сигнали і передає їх на наземну станцію стеження, яка надсилає на ракету команди.

Системи руху на позицію у просторі (GOLIS)[ред. | ред. код]

Який би механізм не було використано у системі наведення руху на позицію у просторі, він повинен мати закладену інформацію про ціль. Основною характеристикою таких систем є відсутність трекера за ціллю. Комп'ютер наведення та трекер ракети знаходять у ракеті. Відсутність трекера цілі у системі GOLIS обов'язково передбачає Навігаційне Наведення.[2]

Навігаційне наведення це будь-який тип наведення за допомогою системи без супроводу цілей. TІнші дві системи знаходяться на борту ракети. Ці системи також відомі як автономні системи наведення; однак, вони не завжди автономні через використання трекеру ракети. Вони поділяються за функціями трекерів ракети наступним чином:

  • Повністю автономна - Системи де прилад стеження ракети не залежить від зовнішніх навігаційних джерел, їх можна поділити на :
  • Інерційне наведення
  • Шаблонне наведення
  • В залежності від природних джерел - системи навігаційного наведення де прилад стеження ракети залежить від зовнішніх природних джерел:
  • Астронаведення
  • Астро-інерційне наведення
  • Земне наведення
  • Топографічна розвідка
  • Фоторозвідка
  • В залежності від штучних джерел - системи навігаційного наведення де прилад стеження ракети залежить від штучних зовнішніх джерел:
  • Супутникова навігація
  • Глобальна система позиціонування (GPS)
  • Глобальна навігаційна супутникова система (GLONASS)
  • Гіперболічна навігація

Шаблонне наведення[ред. | ред. код]

Шаблонне наведення є найпростішим типом наведення ракет.Траєкторія польоту ракети вираховується з дистанції та напряму до цілі. Перед пуском, ці данні вносять до системи наведення ракети, яка протягом польоту керує ракетою. Всі компоненти системи наведення (включаючи сенсори, такі як акселерометр або гіроскоп) розміщені всередині ракети, і жодна зовнішня інформація (наприклад радіо інструкції) не використовується. Прикладом ракети з шаблонним наведенням є ракета ФАУ-2.[7]

Інерційне наведення[ред. | ред. код]

Огляд системи наведення ракет MM III

Інерційне наведення використовує чутливі засоби вимірювання положення ракети завдяки прискоренню яке відбулося після пуску. Перші механічні системи були дуже не точними і вимагали деякого зовнішнього налаштування щоб уражати цілі розміром з місто. Сучасні системи використовують твердотільні лазерні гіроскопи які мають точність до декількох метрів на дальності 10 000 км і не потребують додаткових коригувань. Розробка гіроскопів завершилося винаходом системи ВІС для ракет MX, які мають точність менше 100 м на міжконтинентальних дальностях. Багато цивільних літаків використовують інерційне наведення за допомогою лазерного гіроскопу, яке є менш точним ніж механічні системи винайдені ICBM, але вони є досить дешевим приладом який допомагає точно визначати місцезнаходження (коли було розроблено такі літаки як Boeing 707 та 747, система GPS не мала ще такого комерційного поширення як тепер). Зараз керована зброя може використовувати системи інерційного наведення, GPS та радарне відображення місцевості для досягнення великих рівней точності як у сучасних крилатих ракет.[4]

Інерційному наведенню надається перевага для початковому наведенні та при входженні МБР у щільні шари атмосфери , через те, що на систему не впливають контрзаходи.[3] Крім того, відносно низька точність цього методу наведення є менш важливою проблемою для великих ядерних боєголовок.

Астронавігаційне наведення[ред. | ред. код]

Астронавігаційне наведення це поєднання сенсорів/поєднання інформаціїi інерціального наведення та астрономічної навігації. Зазвичай його використовують на балістичних ракетах підводних човнів. На відміну від МБР шахтного типу, які при запуску не рухаються і їх відправна точка може служити посиланням, БРПЧ запускають з рухомого човна, що ускладнює необхідні навігаційні розрахунки і збільшує кругове імовірне відхилення. Це зоряно-інерціальне наведення використовується для коригування помилок малої позиції та швидкості, які є результатом умов пуску, через помилки у системі навігації підводного човна, і помилок які можуть виникнути у системі наведення під час польоту через недосконалість калібрування інструментів.

ВПС США потребували точну навігаційну систему для прокладання точного маршруту і відстеження високошвидкісних цілей. Nortronics, підрозділ Northrop з розробки електроніки, розробив астро-інерціальну навігаційну систему (ANS), яка може коригувати помилки інерціальної навігації за допомогою астрономічної навігації, для ракет SM-62 Snark, і окрему систему для ракети AGM-48 Skybolt, остання з яких була пристосована на літаку SR-71.[8]

Система використовує розташування зірок для точного налаштування інерціального наведення після запуску. Точність ракети залежить від системи наведення, яка знає точне положення ракети в будь-який момент під час її польоту, той факт, що зірки є фіксованим орієнтиром, допомагає вирахувати положення з великою точністю.

У ракетній системі Трайдент це досягалося за допомогою однієї камери яка була налаштована на пошук лише однієї зірки, якщо зірка знаходилася не у визначеному місці, це означало, що інерціальна система навела ракету не точно у ціль і відбувалося коригування траєекторії.[9]

Земне наведення[ред. | ред. код]

TERCOM, від "terrain contour matching" (букв. відстеження рельєф місцевості), використовує мапи зроблені на основі супутникової зйомки, на яких прокладено маршрут від пускової установки до цілі. Якщо більш детально, то система TERCOM дозволяє ракеті летіти складним шляхом за 3D мапою, замість простого польоту до цілі. TERCOM є системою наведення крилатих ракет, але вона витісняєтся системами GPS та DSMAC, Цифровий оптичний площадний корелятор, який використовує камеру для зйомки ділянок землі, оцифровує знімки та порівнює їх зі збереженими знімками у бортовому комп'ютері для наведення ракети на ціль.


Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. "Active and Semiactive Radar Missile Guidance".
  2. а б в г "Chapter 15.
  3. а б Siouris, George.
  4. а б P. Zarchan, Tactical and Strategic Missile Guidance, AIAA (2007).
  5. а б [1] Archived January 9, 2007 at the Wayback Machine
  6. Yanushevsky, page 3.
  7. Chapter 15 Guidance and Control
  8. Morrison, Bill, SR-71 contributors, Feedback column, Aviation Week and Space Technology, 9 December 2013, p.10
  9. "Trident II D-5 Fleet Ballistic Missile".