СПОСОБ САМОНАВЕДЕНИЯ РАКЕТЫ С ОРУЖИЕМ НА ЦЕЛЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01S13/00 F41G7/00 

Группа изобретений относится к области машиностроения и транспортной техники и может быть использованы при построении самонаводящихся на наземные, надводные, воздушные, космические и т.п. цели новых систем вооружения.

Известны [патент 2374597, RU, F41H 11/02] способ и устройство формирования команды на пуск защитного боеприпаса (ЗБ), содержащее две радиолокационные станции (РЛС) определения момента выдачи команды на его пуск с непрерывными сигналами с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), с помощью которых можно определить знак отклонения ракеты от направления на цель, для того чтобы скорректировать движение ракеты в нужном направлении, но это можно сделать только дважды в двух точках пространства и в одной плоскости. Кроме того, данное устройство формирования команды на пуск ЗБ, реализованное на базе двух РЛС определения момента выдачи команды на пуск ЗБ, могут быть использованы, при установке их вместе с ЗБ на ракете, для ее активной защиты от средств нападения (СН), запускаемых со стороны цели. При этом массогабаритные и стоимостные характеристики такого устройства вооружения определятся, в частности, стоимостью двух полноценных малоразмерных РЛС.

Целью изобретения является улучшение массогабаритных и стоимостных характеристик самонаводящихся на цель систем вооружения и расширение их ассортимента.

Поставленная цель достигается за счет реализации самонаводящихся на цель систем вооружения с использованием всего одного передатчика ЧМ сигнала.

Самонаведение ракеты с оружием на цель при близком расстоянии между объектами и медленном их перемещении относительно друг друга заключается в том, что цель облучают с одной передающей антенны, находящейся на конце продольной оси ракеты, непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), а принимают отраженные от цели НЛЧМ сигналы установленными на ракете двумя разнесенными в пространстве и находящимися в плоскости, перпендикулярной продольной оси ракеты, на окружности с центром, совпадающим с продольной осью ракеты, на одинаковом расстоянии друг от друга, приемными антеннами, диаграммы направленности которых образуют в пространстве равносигнальное направление приема электромагнитной энергии, а также в том, что дважды, по раздельно, перемножают отраженные от цели и излученный НЛЧМ сигналы и дважды выделяют разностные сигналы конкретной частоты Fp=DiFmdfm/C±2Vifo/C, где: C и Vi - скорость света и радиальная скорость цели; fo, Fm и dfm - несущая частота, девиация частоты и частота модуляции НЛЧМ сигнала; Di-расстояние от антенн РЛС до цели, при котором проводят процесс самонаведения, и если моменты обнаружения разностных сигналов не совпадают, то, многократно, проводят перемещение ракеты в сторону равносигнального направления приема, в направлении приемной антенны, первой начинающей принимать отраженный от цели НЛЧМ сигнал, проводя поочередно торможение и ускорение ракеты, и повторяют это до момента, когда обнаружения разностных сигналов начнут совпадать во времени, что будет соответствовать нахождению цели на равносигнальном направлении приема электромагнитной энергии и окончанию процесса самонаведения ракеты с оружием на цель в одной плоскости, после чего ракету поворачивают на 90° вокруг ее продольной оси и, аналогично, повторяют процесс самонаведения ракеты на цель в другой плоскости, до момента, когда принятые обеими приемными антеннами НЛЧМ сигналы начнут обнаруживаться одновременно, что будет соответствовать нахождению цели на равносигнальном направлении приема максимума электромагнитной энергии и окончанию процесса самонаведения ракеты с оружием на цель.

Устройство самонаведения ракеты на цель выполнено в виде РЛС, которая содержит передающую антенну, установленную на конце продольной оси ракеты и подключенную к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), маломощный выход которого подключен к вторым входам первого и второго смесителей, и две приемные антенны, установленные в плоскости, перпендикулярной продольной оси ракеты, на окружности с центром, совпадающим с продольной осью ракеты, на одинаковом расстоянии друг от друга, диаграммы направленности которых образуют в пространстве равносигнальное направление приема электромагнитной энергии, при этом выход первой приемной антенны, через первые: смеситель и обнаружитель разностного сигнала (ОРС), а также выход второй приемной антенны, через вторые: смеситель и ОРС, подключены к входам срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака [У. Титце, К. Шенк «Полупроводниковая схемотехника», М., «Мир», 1982 г.], оба выхода которого, через последовательно соединенные элементы ИЛИ и задержки, подключены к триггеру, первый и второй выходы которого подключены к схемам пуска ДК торможения и ускорения ракеты, первый и второй выходы срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака подключены к схемам пуска, соответственно, первого и второго ДК движения ракеты перпендикулярно ее продольной оси, выход элемента ИЛИ, через селектор импульса и регистр сдвига, подключен к схеме пуска ДК поворота ракеты на 90° вокруг продольной оси, выход первого смесителя подключен к выходной шине, второй выход регистра сдвига подключен к входу схемы пуска СН.

А истребитель летательных аппаратов содержит защитный боеприпас (ЗБ) и устройство самонаведения ракеты с оружием на цель, выходная шина которого, через фильтр разностных частот и обнаружитель сигнала узкополосного спектра частот (ОСУСЧ), подключена к схеме пуска ЗБ и к измерителю скорости сближения ракеты с целью, выходы которого подключены к входам схемы пуска основного двигателя торможения.

При этом ОРС могут быть выполнены в виде устройства, содержащего последовательно соединенные: узкополосный полосовой фильтр определенной разностной частоты (УПФ); амплитудный детектор (АД); компаратор с шиной опорного напряжения; формирователь импульса [патент 2374597]. А СН может быть выполнено в виде пушки или мортиры, из которой в нужный момент в сторону цели выстреливают снаряд или метают металлическую сеть и накрывают ею цель, запрещая к ней доступ электромагнитным волнам.

Проанализируем работу истребителя летательных аппаратов с устройством самонаведения ракеты на цель. Мозговым центром истребителя летательных аппаратов с оружием является РЛС, содержащая передающую антенну, установленную на конце продольной оси ракеты, в ее, например, носовой части, вход которой подключен к высокомощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, а его маломощный выход подключен к вторым входам двух смесителей, и две приемные антенны, с выходами, подключенными к первым входам смесителей и установленными в плоскости, перпендикулярной продольной оси ракеты, на окружности с центром, совпадающим с продольной осью ракеты, на одинаковом расстоянии друг от друга, диаграммы направленности которых образуют в пространстве равносигнальное направление приема электромагнитной энергии. При этом после перемножения в смесителях излученных и отраженных от цели НЛЧМ сигналов получают разностные сигналы частотой Fp=DiFmdfm/C±2Vifo/C и обнаруживают их каждый своим OPC₁ и ОРС₂. При этом первым будет обнаружен тот разностный сигнал, в тракте обнаружения которого стоит приемная антенна, ближе расположенная к цели, например первая. При этом только на первом выходе срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака появится импульс, которым, через схему пуска, будет проведено воздействие на второй ДК движения ракеты перпендикулярно ее продольной оси. Т.е. ракета переместится в сторону первой антенны и ее продольная ось переместится ближе к направлению ракета - цель. Обнаруживают разностные сигналы ОРС. Т.е. из всей совокупности формируемых смесителем разностных сигналов, с помощью УПФ, выбирают разностный сигнал наперед известной частоты, выпрямляют его с помощью АД и сравнивают, на компараторе, амплитуду полученного постоянного напряжения с опорным. И при равенстве амплитуд формируют импульс.

Очевидно, что совместить продольную ось ракеты с направлением ракета - цель после одноразовой коррекции трудно. Поэтому описанный процесс самонаведения ракеты на цель повторяют многократно.

Следует отметить, что процесс самонаведения ракеты на цель начинают проводить после обнаружения разностных сигналов, когда цель будет находиться на выбираемом заранее удалении Di от приемных антенн РЛС и которое (удаление) после проведения первой коррекции и сближении объектов становится меньшим по величине. Поэтому после проведения первой коррекции с выходов OPC₁ и ОРС₂, через последовательно соединенные срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака, элементы ИЛИ и задержки и триггер, проводят торможение ракеты третьим ДК, воздействуя на его схему пуска, до момента начала расхождения объектов. После чего и после очередного обнаружения разностных сигналов, при нахождении цели на удалении Di от приемных антенн РЛС, проводят очередную коррекцию перемещения ракеты в направление ракета - цель и ускорении ракеты четвертым ДК до момента начала сближения объектов. И так делают до тех пор, пока обнаружения обоих разностных сигналов начнут совпадать во времени, что будет соответствовать окончанию процесса самонаведения ракеты на цель в данной плоскости и формированию на выходе элемента ИЛИ очень короткого импульса, на длительность которого среагирует селектор и установит регистр сдвига, например, с высоким потенциалом на первом его выходе, позволяющим, через схему пуска двигателя поворота ракеты, повернуть ее на 90° вокруг продольной оси. После чего повторяют самонаведение ракеты на цель в другой плоскости по тому же алгоритму, до момента, когда принятые обоими приемными антеннами НЛЧМ сигналы начнут обнаруживаться одновременно и это будет соответствовать нахождению цели на равносигнальном направлении приема уже максимума электромагнитной энергии и окончанию, в целом, процесса самонаведения ракеты на цель. При этом на выходе элемента ИЛИ будет сформирован второй очень короткий импульс и на втором выходе регистра сдвига появится высокий потенциал, которым, через схему пуска, будет произведен пуск СН в сторону цели для вывода ее из строя. Следует отметить, что схема, содержащая передающую антенну, передатчик НЛЧМ сигнала, а также первые: приемную антенну; смеситель, а также фильтр разностных частот; ОСУСЧ и измеритель скорости сближения ракеты с целью представляет собой известные определители момента пуска ЗБ с измерителями скорости [заявки RU №№: 2012127650 и 2011130234]. При этом при дальних подступах к цели, после торможения ракеты, в измерителе скорости все устройства с памятью (регистры…) сбрасывают в исходное состояние. А при выпуске по ракете СН со стороны ракеты запускается ЗБ для уничтожения СН и сохранения жизнеспособности истребителя летательных аппаратов с оружием для многоразового действия.

Группа изобретений относится к системам вооружения. При способе самонаведения ракеты с оружием на цель облучают цель непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал). Принимают отраженные от цели НЛЧМ сигналы приемными антеннами, которые расположены на одинаковом расстоянии от оси ракеты на окружности с центром ,совпадающим с продольной осью ракеты, и в перпендикулярной оси плоскости. Полученные и излученные сигналы дважды перемножают и дважды выделяют разностные сигналы. Если моменты обнаружения сигналов не совпадают, перемещают ракету до положения, когда они начинают совпадать. Далее поворачивают ракету на 90° вокруг ее продольной оси и повторяют вышеперечисленные операции до момента, когда сигналы начнут обнаруживаться одновременно. Ракета с устройством самонаведения на цель содержит радиолокационную станцию (РЛС) с передающей антенной, две приемные антенны, два смесителя, два обнаружителя разностного сигнала (ОРС), два двигателя коррекции (ДК) торможения и ускорения, ДК поворота на ракеты на 90°, средство нападения (СН). Обеспечивается самонаведение на цель ракеты. 2 н.п. ф-лы.

1. Способ самонаведения ракеты с оружием на цель при близком расстоянии между объектами и медленном их перемещении относительно друг друга, заключающийся в радиолокационном облучении цели со стороны ракеты, отличающийся тем, что цель облучают с одной передающей антенны, находящейся на конце продольной оси ракеты, непрерывным сигналом с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), а принимают отраженные от цели НЛЧМ сигналы установленными на ракете двумя разнесенными в пространстве и находящимися в плоскости, перпендикулярной продольной оси ракеты, на окружности с центром, совпадающим с продольной осью ракеты, на одинаковом расстоянии друг от друга, приемными антеннами, диаграммы направленности которых образуют в пространстве равносигнальное направление приема электромагнитного сигнала, а также тем, что дважды, по раздельно, перемножают отраженные от цели и излученный НЛЧМ сигналы и дважды выделяют разностные сигналы конкретной частоты Fp=DiFmdfm/C±2Vifo/C, где: С и Vi - скорость света и радиальная скорость цели; fo, Fm и dfm - несущая частота, девиация частоты и частота модуляции НЛЧМ сигнала; Di - расстояние от антенн РЛС до цели, при котором проводят процесс самонаведения, и если моменты обнаружения разностных сигналов не совпадают, то, многократно, проводят перемещение ракеты в сторону равносигнального направления приема, в направлении приемной антенны, первой начинающей принимать отраженный от цели НЛЧМ сигнал, проводя поочередно торможение и ускорение ракеты, и повторяют это до момента, когда обнаружения разностных сигналов начнут совпадать во времени, что будет соответствовать нахождению цели на равносигнальном направлении приема электромагнитного сигнала и окончанию процесса самонаведения ракеты с оружием на цель в одной плоскости, после чего ракету поворачивают на 90° вокруг ее продольной оси и, аналогично, повторяют процесс самонаведения ракеты на цель в другой плоскости, до момента, когда принятые обеими приемными антеннами НЛЧМ сигналы начнут обнаруживаться одновременно, что будет соответствовать нахождению цели на равносигнальном направлении приема максимума электромагнитного сигнала и окончанию процесса самонаведения ракеты с оружием на цель.

2. Ракета с устройством самонаведения ракеты с оружием на цель и установленными на ракете: радиолокационной станцией (РЛС); двумя двигателями коррекции (ДК) движения ракеты перпендикулярно ее продольной оси и средством нападения (СН), отличающаяся тем, что РЛС содержит передающую антенну, установленную на конце продольной оси ракеты и подключенную к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), маломощный выход которого подключен к вторым входам первого и второго смесителей и две приемные антенны, установленные в плоскости, перпендикулярной продольной оси ракеты, на окружности с центром, совпадающим с продольной осью ракеты, на одинаковом расстоянии друг от друга, диаграммы направленности которых образуют в пространстве равносигнальное направление приема электромагнитного сигнала, при этом выход первой приемной антенны, через первые: смеситель и обнаружитель разностного сигнала (ОРС), а также выход второй приемной антенны, через вторые: смеситель и ОРС, подключены к входам срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака, оба выхода которого, через последовательно соединенные элементы ИЛИ и задержки, подключены к триггеру, первый и второй выходы которого подключены к схемам пуска ДК торможения и ускорения ракеты, первый и второй выходы срабатывающего по фронту фазового детектора с запоминанием знака подключены к схемам пуска, соответственно, первого и второго ДК движения ракеты перпендикулярно ее продольной оси, выход элемента ИЛИ, через селектор импульса и регистр сдвига, подключен к схеме пуска ДК поворота ракеты на 90° вокруг продольной оси, выход первого смесителя подключен к выходной шине, второй выход регистра сдвига подключен к входу схемы пуска СН.