СПОСОБ НАВЕДЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОЙ РАКЕТЫ Российский патент 2011 года по МПК F41G3/22 F41G5/24 

Предлагаемый способ наведения управляемой ракеты относится к области управления военными объектами, а более конкретно - к управлению автоматизированными комплексами вооружения, устанавливаемыми на танках, БМП, БТР и др., содержащими в своем составе ракетно-артиллерийское вооружение. Подобные способы управления обеспечивают автоматизацию процессов учета условий стрельбы, определения углов прицеливания и бокового упреждения, а также введения поправок в положение вооружения в момент выстрела.

Известен способ управления стрельбой, включающий формирование и совмещение с целью зависимой линии прицеливания, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемой ракеты, и производство выстрела. Этот способ реализован в автоматизированных системах управления вооружением (АСУВ) танков первого послевоенного поколения Т-55 и Т-62 (см., например, "Руководство по материальной части и эксплуатации танка Т-55". Воениздат, М., 1965 г.), каждая из которых содержит пульт управления, автоматизированные приводы наведения орудия в вертикальной и горизонтальной плоскостях с блоком их включения и стабилизатором вооружения, что обеспечивает сравнительно высокую эффективность этих систем.

Однако совмещение с целью зависимой линии прицеливания, связанной с вооружением, приводит к тому, что ошибки слежения за целью определяются возмущениями, действующими на вооружение, которые велики (в горизонтальной плоскости при стрельбе с ходу достигают 2 т.д.). Кроме того, при стрельбе в пустынной, горно-пустынной и прибрежных местностях точность стрельбы всеми типами боеприпасов может дополнительно (до 1 т.д. и более) изменяться. Это объясняется тем, что в указанных районах вследствие высокой температуры нагрева (до 60°С) подстилающей поверхности над ней возникают мощные воздушные потоки (см., например, Савкин Л.С., Лебедев Б.Д. Метеорология и стрельба артиллерии. М., Воениздат, 1974, с.10-14), отклоняющие управляемые ракеты (УР) в полете от точки прицеливания.

Известен также способ управления стрельбой из орудия управляемой ракетой, включающий формирование и совмещение с целью независимой стабилизированной линии прицеливания, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемой ракеты, и производство выстрела.

Этот способ реализован в АСУВ танка Т-80Б (см., например, Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн.1. М., Воениздат, 1984, с.46-95). По технической сути и существенным признакам он является наиболее близким к заявляемому и принят за его прототип. АСУВ танка Т-80Б содержит последовательно соединенные пульт управления, прицел, блок суммирования и привод наведения орудия, баллистический вычислитель, блок ручных поправок, выходы которого по количеству поправок подключены к соответствующим входам баллистического вычислителя, датчик баллистики выстреливаемого боеприпаса, лазерный дальномер и датчик ветра, выход каждого из которых подключен к соответствующим входам баллистического вычислителя.

Эффективность способа, реализованного этой АСУВ, по сравнению с предшествующим - существенно возросла. Дальность эффективного огня увеличилась до 2200-2500 м, что достигнуто прежде всего за счет реализации независимой линии прицеливания, позволившей снизить ошибки слежения в 3-5 раз, и автоматического ввода основных поправок в углы прицеливания и бокового упреждения. Введенные элементы позволили учесть ряд поправок при стрельбе, за исключением поправок на действие воздушных потоков и пыледымовых помех при стрельбе управляемыми ракетами.

По опыту боевых действий в Афганистане и Чечне из-за действия мощных воздушных потоков, характерных для горных и пустынных районов, возникают значительные пыледымовые помехи, увеличивающиеся при стрельбе. Стрельба управляемыми ракетами характеризуется длительным (более 12 секунд при стрельбе на максимальную дальность) удержанием прицельной линии на цели. При запуске управляемых ракет через ствол орудия в поле зрения прицела наводчика, как правило, возникает пыледымовое облако (особенно на пыльных грунтах), время рассеивания которого в ряде случаев соизмеримо со временем полета управляемой ракеты к цели, и затрудняет наблюдение за целью. Более того, наличие пыледымового облака и неумелые действия оператора могут воспрепятствовать захвату системой наведения управляемой ракеты и привести к ее потере. Технические характеристики современных систем наведения управляемых ракет обеспечивают захват управляемой ракеты и ее последующее наведение в условиях наличия пыледымового облака. Однако ограничивающим фактором в этой ситуации является отсутствие видимости цели оператором в течение некоторого времени после выстрела, что повышает его напряженность из-за неопределенности информации о положении цели. С увеличением времени отсутствия видимости цели напряженность также увеличивается: чем меньше квалификация оператора, тем больше время на совмещение линии прицеливания и цели. Ситуация усугубляется при стрельбе с места, когда стреляющие объекты находятся в обороне, в окопах и др., так как в этих условиях рассеивание пыледымового облака происходит значительно медленнее, из-за чего наводчики в ряде случаев теряют цель, а следовательно, и ракету.

Серия экспериментов, поставленных для оценки влияния пыледымообразования на стрельбу в обороне и определения путей борьбы с ним, показали:

- ведение огня из танка, находящегося в окопе, серьезно осложняется из-за низкой линии огня (20-50 см над уровнем земли) и образования при выстреле пыледымового облака, препятствующего наблюдению за целью и результатами выстрела;

- при нахождении танка в окопе пыледымовое облако, образующееся при выстреле из собственной пушки, настолько густое, что не позволяет наблюдать через приборы наблюдения (в том числе и тепловизионные) результаты выстрела, затрудняет слежение за целью и корректировку огня, увеличивает время на поражение цели, а главное уменьшает вероятность поражения объектов противника;

- при ведении интенсивного огня из окопа повышается загазованность воздуха как вокруг, так и внутри танка, что отрицательно влияет на состояние экипажа (особенно командира танка), снижает его морально-психологические качества и может быть причиной выхода экипажа из строя;

- работа приборов и агрегатов боевого отделения танка в ходе боя требует большой затраты электроэнергии, которая не может в течение длительного времени обеспечиваться аккумуляторными батареями, что, в свою очередь, требует постоянной работы двигателя и еще более увеличивает степень задымления поля зрения операторов.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности способа управления стрельбой из орудия управляемой ракетой и устранение вышеперечисленных недостатков.

Решение этой задачи достигается тем, что в способе наведения управляемой ракеты, включающем формирование независимой стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемой ракеты, производство выстрела, захват управляемой ракеты системой наведения, измерение посредством системы наведения отклонений управляемой ракеты от линии прицеливания в процессе ее полета, автоматическое формирование и передачу на нее команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы управления ракетой сигналов, соответствующих этим командам, дополнительно при наличии нескольких целей измеряют, запоминают и вводят в поле зрения их координаты, включающие дальность, азимутальный угол и угол места цели, и в случае промаха по первой по дальности (ближней) цели и выполнении условий

ψ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нг,

φ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нв,

где Д₁ - дальность до первой (ближней) по дальности цели,

Д₂ - дальность до второй по дальности цели,

V_p - маршевая скорость управляемой ракеты,

t_п - потери времени, определяемые инерционностью системы наведения и оператора,

ω_нг, ω_нв - радиональные (располагаемые) угловые скорости наведения управляемой ракеты соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях,

ψ_2,1, φ_2,1 - угловые рассогласования между второй и первой линиями целей соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях,

производят перемещение линии прицеливания с первой на вторую цель. а затем при промахах и на последующие по дальности цели (3-ю, 4-ю и т.д.) до попадания или окончания цикла управления.

Введение новых признаков позволяет получить новую информацию об условиях стрельбы (о наличии других целей, значении их координат и др.) и скорректировать управление стрельбой, что обеспечивает повышение ее эффективности путем создания возможности стрельбы одной ракетой последовательно по нескольким целям в случаях их потерь или промахов.

Реализация способа происходит следующим образом. Зная отклонения условий стрельбы от табличных, вводят их значение через штатный блок ручных поправок в баллистический вычислитель вручную:

- на изменение температуры заряда,

- на изменение температуры воздуха,

- на изменение атмосферного давления,

- на износ канала ствола.

Тем временем оператор, наблюдая за полем боя через прицел, обнаруживает цели, определяет тип боеприпасов (управляемых ракет) для их уничтожения и устанавливает датчик баллистики в соответствующее положение, информация о чем поступает на входы баллистического вычислителя. Затем оператор последовательно совмещает с целями при помощи органов управления на пульте управления прицельную марку (независимую стабилизированную линию прицеливания) прицела и нажимает на кнопку измерения дальности. При этом срабатывает лазерный дальномер и информация о дальности до соответствующей цели Д_ц поступает на входы баллистического вычислителя и в поле зрения наводчика. Одновременно измеряются, запоминаются и подаются в вычислитель и поле зрения информация об азимутальных углах и углах места цели соответствующих целей.

Образование пыледымового облака может существенно повлиять на ситуацию. Из-за продолжительного времени экранирования цели пыледымовым облаком оптимальность времени ввода управляемого снаряда в контур цели может быть нарушена (в том числе из-за низкой квалификации оператора, действия продольного или поперечного ветра и др.). Поэтому алгоритм действий наводчика в ряде случаев необходимо уточнять в соответствии с динамикой изменения условий стрельбы.

Далее оператор (наводчик) осуществляет заряжание орудия, нажимая на кнопку механизма заряжания «МЗ», при этом срабатывает штатный датчик ветра, и информация о скорости бокового ветра в районе огневой позиции комплекса вооружения (танка, БМП, БТР и др.) и других условиях стрельбы и показателях поступает в штатный баллистический вычислитель и дополнительное счетно-решающее устройство, где преобразуется по известным алгоритмам (см., например, «Основы автоматики и танковые автоматические системы». М., ВАБТВ, 1976, с.508-519) в сигналы, соответствующие углам прицеливания (возвышения) и бокового упреждения для данных условий стрельбы, который затем подается в блок суммирования и приводы наведения соответственно орудия и башни.

Одновременно визуально определяют угловые размеры и скорость перемещения образуемого при выстреле пыледымового облака, ориентировочно определяют время экранирования им цели.

В качестве бокового углового размера пыледымового облака принимают боковое отклонение того его края, который противоположен направлению движения пыледымового облака. Информация о скорости перемещения пыледымового облака, а также о направлении и скорости продольного ветра может быть получена на основании данных, содержащихся в метеорологических бюллетенях (см., например, Савкин Л.С., Лебедев Б.Д. Метеорология и стрельба артиллерии. М., Воениздат, 1974, с.129-142). Эта же информация более оперативно может быть получена на основании непосредственного измерения боковой угловой скорости перемещения того же края пыледымового облака относительно шкалы боковых поправок прицела (см., например, Танк Т-80Б. ТО и ИЭ. Кн.1. М., Воениздат, 1984, с.59-63, рис.19 и 20).

Ориентировочно сравнивают между собой значения оптимального времени ввода управляемого снаряда (ракеты) в контур цели и продолжительности экранирования цели пыледымовым облаком. Если значение первого превышает значение второго, что свидетельствует о том, что экранирование цели прекратится раньше подлета к ней ракеты, отклоняют перед производством выстрела ствол орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака на дополнительный угол.

Однако отклонение ствола орудия в сторону бокового перемещения пыледымового облака может приводить как к сокращению действия пыледымовых помех, то есть к повышению эффективности стрельбы, так и к потере управляемой ракеты и возможности стрельбы по второй цели.

В случае промаха или потери цели, информация о чем подается в поле зрения наводчика, и наличии нескольких целей, координаты которых, включающие дальность, азимутальный угол и угол места цели, предварительно были измерены, запомнены и введены в поле зрения, а также выполнении условий

ψ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нг,

φ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нв,

где Д₁ - дальность до первой по дальности (ближней) цели (м),

Д₂ - дальность до второй по дальности цели (м),

V_p - маршевая скорость управляемой ракеты (м/с),

t_п - потери времени, определяемые инерционностью системы наведения и оператора (с),

ω_нг, ω_нв - рациональные (располагаемые) угловые скорости наведения управляемой ракеты соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях (рад/с),

ψ_2,1, φ_2,1 - угловые рассогласования между второй и первой линиями целей соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях (рад),

производят перемещение линии прицеливания с первой на вторую по дальности цель, а затем при промахах и на последующие по дальности цели (3-ю, 4-ю и т.д.) до попадания или окончания цикла управления. При этом нумерация параметров в выражениях для ψ и φ будет изменяться в соответствии с нумерацией целей.

Введение новых признаков обеспечивает повышение эффективности стрельбы управляемыми ракетами в условиях действия пыледымовых помех на 5-10%, а при стрельбе в горно-пустынной местности с мощными пыледымовыми помехами эффективность стрельбы повышается более чем на 15%.

Способ включает формирование независимой стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, производство выстрела, захват управляемой ракеты системой наведения, измерение отклонений ракеты от линии прицеливания, формирование и передачу на нее команд управления, соответствующих этим отклонениям, выработку и подачу на органы управления ракетой сигналов, соответствующих этим командам. При наличии нескольких целей измеряют, запоминают и вводят в поле зрения их координаты. В случае промаха по первой по дальности (ближней) цели и выполнении условий ψ_1,2<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нг, φ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нв, где Д₁ - дальность до первой (ближней) по дальности цели; Д₂ - дальность до второй по дальности цели; V_p - маршевая скорость управляемой ракеты; t_п - потери времени, определяемые инерционностью системы наведения и оператора; ω_нг, ω_нв - рациональные угловые скорости наведения управляемой ракеты соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях; ψ_2,1, φ_2,1 - угловые рассогласования между второй и первой линиями целей в горизонтальной и вертикальной плоскостях; производят перемещение линии прицеливания с первой на вторую цель, а затем при промахах и на последующие по дальности цели до попадания или окончания цикла управления. Технический результат - повышение эффективности управления стрельбой управляемой ракетой.

Способ наведения управляемой ракеты, включающий формирование независимой стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, отклонение ствола орудия от линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от условий стрельбы и баллистических характеристик выстреливаемой ракеты, производство выстрела, захват управляемой ракеты системой наведения, измерение посредством системы наведения отклонений управляемой ракеты от линии прицеливания в процессе ее полета, автоматическое формирование и передачу на нее команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы управления ракетой сигналов, соответствующих этим командам, отличающийся тем, что при наличии нескольких целей измеряют, запоминают и вводят в поле зрения их координаты, включающие дальность, азимутальный угол и угол места цели, и в случае промаха по первой по дальности (ближней) цели и выполнении условий
ψ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нг,
φ_2,1<{[(Д₂-Д₁)/V_p]-t_п}ω_нв,
где Д₁ - дальность до первой (ближней) по дальности цели;
Д₂ - дальность до второй по дальности цели;
V_p - маршевая скорость управляемой ракеты;
t_п - потери времени, определяемые инерционностью системы наведения и оператора;
ω_нг, ω_нв - рациональные (располагаемые) угловые скорости наведения управляемой ракеты соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
ψ_2,1, φ_2,1 - угловые рассогласования между второй и первой линиями целей соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях,
производят перемещение линии прицеливания с первой на вторую цель, а затем при промахах и на последующие по дальности цели (3-ю, 4-ю и т.д.) до попадания или окончания цикла управления.