СИСТЕМА НАВЕДЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОГО БОЕПРИПАСА ПО ОТРАЖЕННОМУ ОТ ОБЪЕКТА ПОРАЖЕНИЯ ЛАЗЕРНОМУ ИЗЛУЧЕНИЮ Российский патент 2007 года по МПК F41G7/22 G02B3/00 G02B27/40 

Изобретение относится к области оптико-электронных устройств пеленгации и может быть использовано в устройствах наведения управляемых боеприпасов по лазерному излучению в военной технике.

Полуавтоматические системы наведения с полуактивной ГСН являются в настоящее время основным типом систем наведения высокоточных боеприпасов. Принцип их работы: цель (бронированный объект) 4 подсвечивается лазерным излучателем 1 (например, ЛДЦУ типа 1Д15, 1Д22 и др.), установленном на носителе 2 (например, ПРД), а управляемый боеприпас 3 (например, типа «Краснополь», «Китолов» и др.) движется по траектории (стартовый участок - а, маршевый участок - б, участок наведения на цель - в) и наводится по отраженному от цели 4 лазерному излучению (фиг.1) [1-9].

На фиг.2 приведена структурная схема такого современного управляемого боеприпаса 3. На фиг.2 обозначено: 5 - объектив; 6 - приемное устройство; 7 - фотоприемник; 8 - электронный блок; 9 - исполнительное устройство (рули); 3 - объект управления (собственно управляемый боеприпас). Объектив 5 головки самонаведения боеприпаса имеет диаграмму направленности, ограниченную величиной единиц градусов.

Для пространственной селекции целей в системе самонаведения управляемых боеприпасах применяется при сканировании поля зрения один или несколько приемных датчиков. В перспективных головках самонаведения (ГСН) используются мозаичные датчики, в том числе и на приборах с зарядовой связью - ПЗС [2]. Матрицы ПЗС широко используются в системах разведки и в управляемых боеприпасах армии США, разработанных на основе "Системы общих модулей" (Commen Modules-CM).

Использование ПЗС позволяет решать задачи пространственной и временной селекции. Плоская матрица способна регистрировать перемещение объекта в двух плоскостях - «вправо-влево» и «вверх-вниз». Однако большие эволюции боеприпаса на траектории, особенно на начальных участках (стартовый участок - а,) и колебания продольной оси боеприпаса, при достаточно узкой диаграмме направленности ГСН, могут привести к потере сигнала, отраженного от объекта поражения (фиг.1). Поэтому возникает задача расширения пеленгационной характеристики диаграммы направленности ГСН управляемого боеприпаса.

Целью изобретения является преобразование узкой диаграммы направленности приемного устройства системы наведения управляемого боеприпаса в панорамную и повышение точности определения направления на источник подсветки.

Эта цель достигается с помощью использования в приемной системе управляемого боеприпаса панорамной линзы 10, представляющей собой набор волоконно-оптических элементов 11 из многоканальных световодов типа анамафорт или фокон, матричного фотоприемника типа ПЗС 12 и устройства обработки информации 13 (фиг.3).

Волоконно-оптические элементы (ВОЭ) 11 линзы 10 позволяют:

- провести преобразование плоской картины наблюдения в панорамную;

- более точно определить направление на источник лазерного излучения.

Многоканальный (дифференциальный) световод типа анамофорт преобразует формат изображения из плоского в панорамное. Анамофорты могут заменить системы с цилиндрическими линзами или зеркалами [3].

Фоконы, состоящие из сужающихся к одному из краев волокон, уменьшают или увеличивают изображение при передаче с одного торца на другой.

Данная панорамная линза 10 из ВОЭ 11 имеет широкую диаграмму направленности, намного превосходящую диаграмму направленности существующих головок самонаведения управляемых боеприпасов 3.

Панорамная линза 10 из ВОЭ 11 снижает потерю сигнала головок самонаведения управляемых боеприпасов 3 от цели 4 на стартовом участке - а.

Использование панорамной линзы с ВОЭ позволяет расширить диапазон угловых смещений управляемого боеприпаса относительно оси «пусковая установка - цель» на начальном участке полета

Использование большого количества волоконно-оптических элементов-фоконов 10 позволяет фрагментизировать диаграмму направленности и повысить точность определения направления на источник сигнала.

Повышение точности пеленга увеличивается с увеличением количества волоконно-оптических элементов, это позволяет повысить точность наведения на конечном участке на цель 4 и навести в уязвимые места,

Отраженный от цели (бронированный обьект) 4 сигнал имеет сложную структуру. Участки расположения электронно-оптических приборов (фиг.6) имеют эффективную поверхность рассеивания («бликующий» сигнал) в сотни раз выше остальных участков поверхности объекта поражения. При подсветке лазерным излучением пеленгатора 1 цели (бронированный обьект) 4 наиболее мощный (доминантный) сигнал отражения (до 1000 м²) создают оптико-электронные приборы (фиг.6). Этот сигнал может быть использован для наведения управляемых боеприпасов не только на объект поражения, но и на оптико-электронные приборы, расположенные в технических отверстиях (в уязвимых местах) [4].

Анализ характерных особенностей формы волнового фронта отраженного излучения от оптико-электронных приборов показал, что наиболее вероятны ситуации, когда волновой фронт отраженного от прибора излучения будет иметь один экстремум (фиг.4), смещенный относительно центра апертуры ОЭС, либо несколько экстремумов (блестящих точек) в плоскости апертуры лоцируемого ОЭС, расположение которых соответствует схеме, приведенной на фиг.5.

Схема и реальное изображение расположения экстремумов поверхности волнового фронта отраженного излучения в плоскости апертуры лоцируемого прибора при нормальном падении фронта зондирующего излучения при наклонном падении фронта зондирующего излучения приведены на фиг.4 и 5 [4], где: 1' - центральная «блестящая точка»; 2'...5' - периферийные «блестящие точки».

Результаты измерения индикатрис отражения оптико-электронных приборов демонстрируют поэкземплярный разброс характеристик отражения однотипных приборов. Однако для большинства исследуемых приборов основной максимум индикатрисы ЭПР (например, для исследованного образца прибора 1ПН53 он составил σ=1200 м²) сосредоточен для поля зрения прибора 2ω в области 0,5°, а положение максимума совпадает с ориентацией оси прибора [4].

Отраженные от приборов объекта поражения сигналы формируют информационное поле (зону) управления, которая может быть использована на конечных участках траектории - В (фиг.1) для точного наведения боеприпаса на приборы. Так как управляемый боеприпас может иметь большие эволюции на траектории, особенно на стартовом участке полета - а (фиг.1), при этом снаряд выходит из узкой зоны отраженного от прибора сигнала, это может привести к срыву наведения управляемого боеприпаса по данному сигналу. Однако это не приведет к промаху боеприпаса по бронированной цели, так как контраст подсвеченной цели значительно больше фона, но вероятность поражения уменьшается, так как снаряд может не попасть в техническое отверстие в броне объекта (в теневую зону отверстия), где установлен электронно-оптический прибор (фиг.6).

Использование панорамной линзы 10 на начальных участках траектории расширяет диапазон эволюции снаряда на траектории, а на конечных участках траектории селектировать с помощью волоконно-оптических элементов остронаправленный отраженный сигнал («блик») от приборов для выработки сигналов коррекции траектории полета снаряда. Это позволяет повысить точность наведения управляемого боеприпаса и эффективность поражения корпусов бронированных объектов в наиболее уязвимых местах, т.е. там, где находятся оптико-электронные приборы.

Источники информации

1. Ракетно-артиллерийское вооружение. Оружие России. - М.: Военный Парад. ВДЦ-ПРЕСС. 2004. - 44 с.

2. Проектирование оптико-электронных приборов: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. / Ю.Б.Парвулюсов и др.; Под ред Ю.Г.Якушенкова. - М.: Логос, 2000. - 488 с.

3. Пархоменко В.А. и др. Оптические материалы и технологии. Часть 1. Оптические материалы и их производство: Учебное пособие. - Пенза: АИИ. 2004. - 162 с.

4. Пархоменко В.А., Устинов Е.М. Способ поражения управляемыми боеприпасами бронированных объектов в местах размещения оптико-электронных приборов. Заявка №2003130383/02 (032612) от 14.10.2003 г.

5. Патент 323925. G 01 S 1/70. Бюллетень №1 за 1972 г.

6. А.с. SU 1802348 A1, G 01 S 3/78 от 15.03.93. Бюл.10.

7. Патент 323925. G 01 S 1/70. Бюллетень №1 за 1972 г.

8. Заявка №2367291 от 5.10.1976. Франция. МКИ G 01 S 9/62, F 42 В 15/02. Устройство угловой локации световых объектов и система автоматического наведения, включающая такое устройство. - Опубл. в РЖ Радиотехника. Свод. том 8, 1979. 8Е350П.

9. Авт. свидетельство SU 1172374 A1 от 26.03.84. Оптическая система наведения подвижного объекта. МКИ G 01 S 3/78.

Изобретение относится к области оптико-электронных устройств пеленгации и может быть использовано в устройствах наведения управляемых боеприпасов по лазерному излучению в военной технике. Техническим результатом является обеспечение панорамной картины наблюдения и повышение точности определения направления на источник лазерного излучения (объект подсветки). В системе наведения используется панорамная линза, представляющая собой набор волоконно-оптических элементов из многоканальных световодов типа анамафорт или фокон, матричный фотоприемник на приборах с зарядовой связью и устройство обработки информации. Повышение точности пеленга увеличивается с увеличением количества волоконно-оптических элементов в панорамной линзе, это позволяет расширить диапазон угловых смещений управляемого боеприпаса относительно оси "пусковая установка - цель" на начальном участке полета, а также увеличить точность наведения на цель на конечном участке наведения. 6 ил.

Система наведения управляемого боеприпаса по отраженному от объекта поражения лазерному излучению, содержащая линзовый объектив головки самонаведения боеприпаса, связанный с приемным устройством, которое через электронный блок соединено с исполнительным устройством - рулями боеприпаса, отличающаяся тем, что использование панорамной линзы, представляющей собой набор волоконно-оптических элементов из многоканальных световодов, например, типа фокон или анамафорт и являющейся антенной, матричного фотоприемника на приборах с зарядовой связью и устройства обработки информации позволяет преобразовать плоскую картину наблюдения в панорамную и расширить диапазон угловых смещений управляемого боеприпаса относительно оси "пусковая установка - цель" на начальном участке полета, а также увеличить точность наведения на цель на конечном участке наведения.