СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОТОЧНЫМ ОРУЖИЕМ Российский патент 2012 года по МПК F41G3/22 

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно, к способам управления высокоточного оружия, в частности, устанавливаемого в составе противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) управляемого ракетного вооружения, как на наземных установках, так и на различных объектах, таких, например, как танки, боевые машины пехоты, самоходные пусковые установки и др. Наведение ракет в процессе их полета позволяет существенно повысить эффективность стрельбы комплексов вооружения сухопутных войск, в боекомплекты которых включены управляемые ракеты. В настоящее время известны различные способы наведения управляемых ракет. От эффективности способа их наведения зависит и эффективность комплекса вооружения боевой машины в целом.

Известен способ управления противотанковых ракет (ПТУР) первого поколения, заключающийся в наведении наводчиком (оператором) на цель линии прицеливания, глазомерном измерении отклонения от нее управляемой ракеты, воздействии на органы управления ракетой в соответствии с этими отклонениями до совмещения управляемой ракеты с целью (см., например, А.Н.Латухин «Противотанковое вооружение», М.: Воениздат, 1974, с.192-236). К первому поколению относятся управляемые (противотанковые) ракеты с ручными системами наведения: французские SS-10, SS-11, SS-12, «Энтак», английские «Виджилент», «Малкара», западногерманская «Кобра», шведская «Бантам», швейцарская «Москито-64», отечественные «Шмель», «Фаланга», «Малютка» и др.

ПТУР первого поколения и способы их управления имеют очевидные недостатки: невысокая скорость движения ракеты, реализуемая в них, а следовательно, и очень большое время полета (20-25 с), наличие не поражаемой зоны перед огневой позицией глубиной 300-600 м, малая скорострельность по сравнению с другими противотанковыми средствами и др. Обучение личного состава правилам стрельбы и практическим навыкам очень дорого и сложно, так как ручное управление требует строгого отбора и тщательного обучения операторов. Низкая скорость полета ракеты требует от оператора непрерывного визуального слежения за ракетой и целью и управления ракетой на всей траектории. Поэтому к наводчикам (операторам) ПТУР предъявляются строгие требования. Для обучения и периодических тренировок наводчиков управляемых ракет с ручной системой наведения требуются сложные электронно-оптические тренажеры. Кроме того, при таком способе управления практически невозможно устранить один из основных недостатков: низкую скорость полета управляемой ракеты. Дело в том, что при увеличении скорости полета ракеты работа наводчика сильно усложняется, поскольку управление обычно осуществляется с помощью команд, основанных на учете взаимного положения ракеты и цели. Наводчик физически не успевает своевременно реагировать на изменения направления полета скоростной ракеты. Отсутствует объективная информация о текущем удалении управляемой ракеты от цели и моменте достижения управляемой ракетой плоскости цели, что вызывает напряженность оператора. Оператор испытывает также значительные трудности при выводе ракеты на линию прицеливания. Во избежание клевка ракеты о землю вблизи пусковой установки (стреляющего объекта) последней придают значительный угол возвышения. В результате и образуется (см. выше) необстреливаемая зона размером в 600-700 м.

Известен также способ управления ракетой комплекса управляемого ракетного вооружения 9К112-1 «Кобра» (см., например, «Комплекс вооружения танка - Т-64Б. Материалы учебного пособия, М., ВАБТВ, 1977, с.8-51). Этот способ по технической сути и существенным признакам является наиболее близким к заявляемому и принят за его прототип. Одновременно он является и базовым объектом предлагаемого способа. Способ управления высокоточным оружием (ракетой комплекса 9К112-1 «Кобра») включает формирование стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, запуск управляемой ракеты и ее захват системой наведения, измерение системой наведения отклонений управляемой ракеты от линии прицеливания в процессе ее полета после запуска и захвата, автоматическое формирование и передачу на ракету команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы управления ракетой сигналов, соответствующих этим командам.

Этот способ от предшествующего отличается тем, что непрерывное слежение за целью, совмещая с нею линию прицеливания, ведет наводчик (оператор), а слежение за ракетой, измерение ее отклонений от линии прицеливания, выработка и передача команд на борт летящей ракеты, а затем сигналов на ее органы управления производятся системой наведения автоматически. Этот способ по сравнению с предшествующим обеспечивает (см. там же):

увеличение скорости полета ракеты до 220-500 м/с;

уменьшение времени полета ракеты на предельную дальность;

уменьшение «мертвой зоны» до 75 м и менее от огневой позиции;

более высокую эффективность и стабильность результатов стрельбы в разнообразных ситуациях противотанкового боя;

упрощение работы оператора (его функции сводятся лишь к совмещению линии прицеливания с целью, а команды управления вырабатываются и передаются на ракету автоматически), что повышает точность стрельбы и сводит к минимуму влияние на ее результаты индивидуальных данных оператора;

облегчение отбора операторов, упрощение процесса и уменьшение стоимости обучения.

Однако этому способу также свойственны недостатки. Необходимость относительно продолжительного по времени удержания линии прицеливания на цели, отсутствие объективной информации о моменте подлета к ней управляемой ракеты, отсутствие информации о текущем (а в ряде случаев и о начальном) удалении управляемой ракеты от цели приводят к возникновению напряженности оператора и опасности потери управляемой ракеты, особенно при появлении в поле зрения оператора более опасных целей, требующих перенацеливания, а также световых или пыледымовых помех, часто вызывающих потерю видимости цели и прицельной марки, при действии на управляемую ракету в полете воздушных потоков (бокового ветра, восходящих потоков воздуха), при отсутствии или несовершенстве алгоритма компенсации веса ракеты и др. В случае наличия на борту ракеты источника излучения, необходимого для образования световой обратной связи и замкнутого контура управления, слежение за целью затрудняется еще в большей степени из-за создания наводчику мощной световой помехи, совпадающей, как правило, с линией прицеливания.

В прототипе информация о положении управляемой ракеты и о командах управления принимается и передается по каналам с неизменными параметрами (поле зрения координатора, поле зрения прицела и др.), что не обеспечивает их достаточную помехозащищенность, особенно при стрельбе на максимальные дальности. В случаях лучевого управления нарушается постоянство энергетических и динамических характеристик (см., например, А.С.Белоновский. Военная электроника и автоматика. М.: Изд. ВАБТВ, 1984, с.153-159).

Маневрирование носителя во время полета управляемой ракеты приводит к нарушению соответствия положений управляемой ракеты на траектории в продольном направлении и информационной зоны (плоскости, перпендикулярной к траектории полета ракеты) управления.

В результате перечисленных недостатков остаются значительными ошибки совмещения линии прицеливания с целью из-за действия помех, особенно неожиданных помех, появления в процессе наведения более опасных целей, требующих перенацеливания и принятия оперативного решения, приводит к промаху или потере ракеты, постоянной напряженности оператора и снижению эффективности стрельбы.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности наведения управляемой ракеты путем ее перенацеливания на другую, более опасную цель или в случае промаха по первой цели, повышения помехоустойчивости визуального канала, точности наведения управляемой ракеты и введения дополнительной информации о параметрах процесса наведения управляемой ракеты в цель.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе управления высокоточным оружием (ракетой), включающем формирование стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, запуск управляемой ракеты и ее захват системой наведения, измерение системой наведения отклонений управляемой ракеты от линии прицеливания в процессе ее полета после запуска и захвата, автоматическое формирование и передачу на ракету команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы управления ракетой сигналов, соответствующих этим командам, при наличии в поле зрения прицела нескольких целей совмещение стабилизированной линии прицеливания производят последовательно с каждой из них, определяют и запоминают их дальности и угловые координаты относительно стреляющего объекта, после пуска управляемой ракеты в направлении первой (по дальности) цели и ее захвата системой наведения измеряют время ее движения на траектории полета, определяют и подают в поле зрения прицела информацию о попадании ракеты в цель или ее промахе, в случае промаха по первой по дальности (ближней) цели и выполнении условий (1) и (2)

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 при промахе по первой (предыдущей) цели,

переводят линию прицеливания на вторую (по дальности) и, в случае промаха по ней, на последующие цели с определением и подачей информации в поле зрения прицела о пролете соответствующих целей с промахом, после чего и в случае попадания, и в случае потери захвата возвращают линию прицеливания в исходное положение.

Введение новых существенных признаков позволяет расширить возможности известных способов, обеспечивает повышение эффективности наведения управляемой ракеты за счет ее перенацеливания на другие цели в случае промаха по первой цели, повышения помехоустойчивости визуального канала и точности наведения управляемой ракеты за счет введения дополнительной информации о возможности перенацеливания и временных параметрах процесса наведения управляемой ракеты в цель.

Реализация предлагаемого способа происходит следующим образом. Формируют стабилизированную линию прицеливания по аналогии с прототипом и совмещают ее последовательно с целями, появившимися в поле зрения прицела (наводчика) и выбранными для поражения. Определяют и запоминают их дальности и угловые координаты относительно стреляющего объекта. При определении координат совместное функционирование лазерного дальномера, датчиков углов, запоминающих и вычислительных устройств, а также других элементов аппаратуры организуется таким образом, чтобы в моменты измерения дальности до целей одновременно измерялись бы и запоминались их угловые координаты относительно заданного направления, в качестве которого может использоваться направление на одну из целей. Наличие координат целей обеспечивает возможность их сравнения между собой и вычисление угловых размеров зон вероятного поражения в вертикальной и горизонтальной плоскостях для последующих после промаха целей, определения рациональной последовательности перенацеливания при возможных промахах по целям по величине ψ_2,1, φ_2,1 с использованием выражений (1) и (2).

На основании вычисленных значений вводят в поле зрения прицела и формируют визуальную информацию, облегчающую принятие решения на возможное предстоящее перенацеливание, если вторая цель, например, находится в зоне вероятного поражения. Производят запуск управляемой ракеты и ее захват системой наведения, после чего начинают измерять время ее движения на траектории еще до вывода на линию прицеливания. Захват управляемой ракеты в прототипе осуществляется благодаря установке на ракету источника светового излучения, а в лучевых системах наведения захват обеспечивается устройством захвата, расположенным на борту управляемой ракеты. Вывод управляемой ракеты на линию прицеливания, как правило, производится автономно, по определенной программе, и в выработке дополнительных команд управления на этом участке практической необходимости нет.

Значение высоты полета управляемой ракеты поддерживают постоянной, обеспечивая уменьшение образования световых и пыледымовых помех, а также постоянство переходных процессов при маневрировании управляемой ракеты относительно линии прицеливания.

При потере захвата управляемой ракеты, связанной с окончанием процесса наведения из-за поражения цели, возвращают линию прицеливания в исходное положение или совмещают ее с другой целью и повторят операции по запуску второй управляемой ракеты.

При потере захвата управляемой ракеты, связанной с потерей видимости цели или ракеты, выдерживают паузу, равную времени на перезахват (0,3-0,7 с), и только после этого возвращают линию прицеливания в исходное положение или совмещают ее с другой целью.

Если же в момент пролета цели потери захвата не произошло, то определяют и подают информацию в поле зрения прицела о пролете ракетой этой цели с промахом по ней, после чего переводят в соответствии с выражениями (1) и (2) линию прицеливания на вторую и в случае промаха по ней - аналогично на последующие цели с определением и подачей информации в поле зрения прицела о пролете соответствующих целей с промахом, после чего и в случае попадания, и в случае потери захвата и истечения времени на перезахват, возвращают линию прицеливания в исходное положение. При последующих пусках реализация способа происходит аналогично.

Применение предлагаемого способа наведения управляемых ракет позволяет практически без существенного изменения его характеристик осуществить (посредством перенацеливания управляемой ракеты при промахах на другие цели) возможность существенно повысить эффективность стрельбы управляемыми ракетами. Так, например, попадание во вторую цель позволяет на 10-15% повысить общую вероятность попадания управляемой ракетой.

Способ включает формирование стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, запуск управляемой ракеты и ее захват системой наведения, измерение отклонений ракеты от линии прицеливания, формирование и передачу на ракету команд управления. При наличии нескольких целей совмещение стабилизированной линии прицеливания производят последовательно с каждой из них. Определяют и запоминают их дальности и угловые координаты. После пуска управляемой ракеты в направлении первой (по дальности) цели и ее захвата измеряют время ее движения на траектории полета, определяют и подают в поле зрения прицела информацию о попадании ракеты в цель или ее промахе. В случае промаха по первой по дальности (ближней) цели и выполнении условий, указанных в формуле изобретения, переводят линию прицеливания на вторую по дальности. В случае промаха по ней - на последующие цели с подачей информации в поле зрения прицела о промахе. После чего и в случае попадания, и в случае потери захвата возвращают линию прицеливания в исходное положение. Технический результат - повышение эффективности наведения ракеты путем ее перенацеливания на другую цель, повышения помехоустойчивости визуального канала, точности наведения и введения дополнительной информации о параметрах процесса наведения.

Способ управления высокоточным оружием, включающий формирование стабилизированной линии прицеливания и совмещение ее с целью, запуск управляемой ракеты и ее захват системой наведения, измерение системой наведения отклонений управляемой ракеты от линии прицеливания в процессе ее полета после запуска и захвата, автоматическое формирование и передачу на ракету команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы управления ракетой сигналов, соответствующих этим командам, отличающийся тем, что при наличии в поле зрения прицела нескольких целей совмещение стабилизированной линии прицеливания производят последовательно с каждой из них, определяют и запоминают их дальности и угловые координаты относительно стреляющего объекта, после пуска управляемой ракеты в направлении первой (по дальности) цели и ее захвата системой наведения измеряют время ее движения на траектории полета, определяют и подают в поле зрения прицела информацию о попадании ракеты в цель или ее промахе, в случае промаха по первой по дальности (ближней) цели и выполнении условий (1) и (2)


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 при промахе по первой цели;
переводят линию прицеливания на вторую (по дальности) и, в случае промаха по ней, на последующие цели с определением и подачей информации в поле зрения прицела о пролете соответствующих целей с промахом, после чего и в случае попадания и в случае потери захвата возвращают линию прицеливания в исходное положение.