Страница 6 из 69
Коэффициент пропорциональности k обычно принимается равным нескольким единицам (обычно 3 < k < 7). Его величина изменяется в зависимости от курса обстреливаемой цели. При стрельбе навстречу она наибольшая, при стрельбе вдогон (в заднюю полусферу) – наименьшая. Из уравнения (1.18) следует, что при k = 1 метод пропорционального сближения соответствует методу погони, а при k = – методу параллельного сближения.
Благодаря сравнительной простоте реализации этот метод нашел широкое применение в самонаводящихся ЗУР ЗРК ближнего действия.
Рассмотрим вид траектории полета ракеты, наводимой по методу пропорционального сближения. Для графического построения траектории ракеты зададимся параметрами полета ракеты и цели. Пусть цель движется прямолинейно и равномерно и в момент начала самонаведения находится в точке Ц0 (рис.1.8).
Рис. 1.8. Траектория ЗУР при методе пропорционального сближения
Через достаточно малые промежутки времени t цель проходит расстояние Vцt. Последовательные положения цели в моменты времени t1, t2, ... обозначены точками Ц1, Ц2,... Ракета в момент начала самонаведения находится в точке Р0 и летит с постоянной скоростью V точно на цель. Через t = t1 - t0 ракета переместится в точку Р1, при этом линия визирования Р1Ц1 повернется в пространстве по отношению к линии Р0Ц0 на некоторый угол. Следовательно, угловая скорость линии визирования л не равна нулю, рули под действием команды управления отклоняются и направление вектора скорости ракеты V меняется.
Через t = t2 – t1 ракета переместится в точку Р2. Так как линия Р2Ц2 не параллельна линии Р1Ц1, то угловая скорость линии визирования в точке Р2 опять не равна нулю. Рули находятся в отклоненном положении и направление вектора скорости под действием управляющей силы продолжает изменяться. Следует отметить, что управляющая сила, пропорциональная л, в точке Р2 меньше, чем в точке Р1. Когда вектор скорости ракеты повернется относительно курса цели на такой угол, что линия визирования перестанет вращаться и будет оставаться параллельной самой себе (например, Р4Ц4Р5 Ц5 Р6Ц6), управляющая сила станет равной нулю, и ракета будет лететь прямолинейно в упрежденную точку встречи.
Если в момент пуска правильно введено упреждение и вектор скорости ракеты направлен в упрежденную точку встречи, то при принятой гипотезе движения цели ракета будет лететь прямолинейно (точки Р1, Р2,...) и встреча ракеты с целью произойдет раньше.
Траектория полета ракеты при реализации метода погони представлена на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Траектория полета ЗУР при методе погони
Сравнивая кинематические траектории полета ракет на рис. 1.8 и 1.9, можно сделать вывод, что точность наведения ракеты по методу пропорционального сближения значительно выше, а потребные перегрузки значительно ниже, чем при наведении по методу погони.
1.4. Общие сведения об исто ч никах теплового излучения
В современных самонаводящихся ЗУР ближнего действия (БД) применяются оптические, пассивные, гироскопические ГСН. Для таких ГСН источником информации является собственное излучение целей в оптическом диапазоне длин волн, границами которого являются [5]: с одной стороны – рентгеновское излучение с ри=10-8 м (0,01 мкм), с другой – радиодиапазон (децимиллиметровые волны) с рд = 10-4 м (100 мкм). Сам оптический диапазон разбит на три поддиапазона:
ультрафиолетовый с длиной волны излучения 0,01 < < 0,4 мкм;
фотоконтрастный (видимое глазом излучение) с длиной волны излучения 0,4 < < 0,76 мкм;
инфракрасный с длиной волны излучения 0,76 < < 100 мкм.
В свою очередь инфракрасный (ИК) поддиапазон разбит условно на две области: ближнюю ( < 15 мкм) и дальнюю ( > 15 мкм). В ГСН ЗУР БД широко используются два поддиапазона оптических волн: фотоконтрастный (ФК) и инфракрасный (ближняя ИК область спектра). На распространение волн оптического диапазона большое влияние оказывает состояние атмосферы (количество водяных паров, пыли, твердых частиц, температура, давление и др. факторы). Воздействие атмосферы сводится к ослаблению энергии оптического излучения и изменению параметров передаваемых с их помощью сигналов. Ослабление атмосферой энергии оптического излучения обусловливается рассеянием и поглощением энергии. Необходимо отметить, что пропускание атмосферой оптического излучения носит избирательный характер и зависит от высоты. В приземном слое атмосферы можно выделить сравнительно узкие области ("окна") прозрачности [5]: 0,4…0,8; 0,95…1,05; 1,15…1,35; 1,5…1,8; 2,1…2,4; 3,3…4,2; 4,5…5,1; 8…13 мкм (рис. 1.10). С увеличением высоты ширина "окон" прозрачности увеличивается.
Рис. 1.10. “Окна” прозрачности приземного слоя атмосферы толщиной 1850 м
Общеизвестно, что все тела, температура которых отличается от абсолютного нуля, излучают электромагнитную энергию, параметры которой (мощность, спектральная плотность и др.) зависят от температуры, площади, коэффициента излучения и др. параметров излучателя в соответствии с законами излучения (Планка, Голицина-Вина, Стефана-Больцмана). Твердые тела имеют непрерывный спектр излучения, максимум которого соответствует длине волны:
max = 2896/ мкм, (1.19)
где [K] – абсолютная температура тела (в Кельвинах).
К твердотельным излучателям оптического диапазона можно отнести:
планер, который излучает в основном в ФК поддиапазоне;
нагретые элементы конструкции двигателя (сопло, лопатки турбины, выхлопные патрубки и головки цилиндров поршневых двигателей) с температурой = 1100...1800 К, что соответствует длинам волн = 1,6...2,5 мкм. Кроме того, к таким излучателям можно отнести и организованные помехи типа ложная тепловая цель (ЛТЦ) с температурой излучателя порядка 2000...2500 К.
Направления и интенсивность измерения тепловой энергии целями характеризуются индикатрисами. Индикатрисы излучения тепловой энергии нагретыми элементами различных типов воздушных целей в вертикальной и горизонтальной плоскостях представлены на рис. 1.11. Несколько другой характер излучения имеют газы, в частности газовая струя реактивного двигателя. Спектральная плотность излучения газов в отличие от излучения твердых тел носит не сплошной, а линейчатый характер [6]. Длина волны линии излучения зависит от молекулярного состава газовой струи. В основном это продукты сгорания углеводородного топлива (углекислый газ СО2 и вода Н2О), максимум излучения которых приходится на их длины волн (соответственно 4,3 и 2,7 мкм).
Рис. 1.11. Индикатрисы излучения различных типов целей
Наиболее интенсивными излучателями внешней среды являются Солнце и отраженная от облаков и местных предметов солнечная энергия. 99% лучистой энергии Солнца излучается в диапазоне длин волн от 0,2 до 0,5 мкм. Однако яркие, подсвеченные Солнцем неоднородные кучевые облака в 3-7 баллов могут облучать ОГСН в диапазоне длин волн от 0,4 до 1,8 мкм значительно интенсивнее, чем воздушная цель, находящаяся на одинаковой с облаком дальности.