Самонаведение

Рассмотрим системы самонаведения, в которых используется метод пропорционального сближения. Этот метод при самонаведении реализуется значительно более простыми средствами, чем в командных системах. Предположим, что в головной части ракеты находится РЛС углового сопровождения цели, называемая обычно радиолокационной головкой самонаведения (РГСН). Считаем, что антенна РГСН установлена на гиростабилизированной платформе. В этом случае можно измерить угловые координаты цели в неподвижной системе координат. Если для углового сопровождения цели применена астатическая следящая система, то напряжение на входе последнего интегратора (если не учитывать ошибку переходного процесса и ошибки, вызванные случайными возмещениями) пропорционально производной измеряемого угла.

В данном случае измеряется угловое положение линии визирования η (рис.4.16), поэтому входное напряжение интегратора системы углового сопровождения можно использовать для формирования команды управления. Таким образом, основная функция РГСН - определение составляющих угловой скорости линии визирования цели - выполняется в процессе углового сопровождения цели.

Рис.4.13. Определение угловой скорости линии визирования с помощью РГСН

В зависимости от местонахождения источника энергии, за счет которой образуется отраженный целью сигнал, различают активные, полуактивные и пассивные системы самонаведения. В системах первого типа РГСН представляет собой активную РЛС, т.е. передатчик находится на борту ракеты. В полуактивных системах передатчик, облучающий цель, находится в пункте управления, а РГСН представляет собой приемную часть РЛС. Пассивные системы самонаведения не содержат источник энергии, они наводятся на радиоизлучение цели. Наибольшей простотой отличаются пассивные системы, однако активные и полуактивные системы более универсальны, так как возможности их использования не ограничиваются наведением на цели, на которых имеется работающая радиоаппаратура.

Сравнивая активные и полуактивные системы самонаведения, следует отметить достоинство активной системы, которое заключается в ее большей автономности. После выстрела ПУ не участвует в наведении ракеты. В то же время передатчик в ПУ полуактивной системы (передатчик подсвета цели) используется вплоть до момента встречи ракеты с целью. Однако активные системы имеют по сравнению с полуактивными больший вес бортовой аппаратуры и значительно меньшую дальность действия, если самонаведение начинается сразу после старта ракеты. Последнее объясняется большим энергетическим потенциалом системы полуактивного самонаведения за счет использования более мощного передатчика и антенны с большим коэффициентом усиления в пункте управления. Отношение дальностей действия при полуактивном и активном самонаведении со старта равно

(4.16)

где , - мощность передатчика подсвета цели и коэффициент усиления передающей антенны в ПУ;

, - аналогичные параметры активной РГСН на ракете.

Параметры, отсутствующие в (4.16), приняты одинаковыми в обеих системах. Для оценки порядка отношения (4.16) воспользуется примером, приведенным в [27], где принято , . В этом случае .

В работе систем самонаведения перечисленных типов (а также в устройстве бортовой аппаратуры, если не считать передатчик активной РГСН) нет существенных различий. Поэтому последующий материал данного параграфа в равной степени может служить для характеристики систем всех типов, хотя приводятся конкретные схемы, относящиеся к устройствам полуактивного самонаведения.

Одна из особенностей РГСН заключается в необходимости измерения угловых скоростей линии визирования цели в неподвижной системе координат, развязанной относительно осей ракеты. Для создания такой системы координат можно с помощью гироскопических устройств стабилизировать положение антенны РГСН в пространстве или при нестабилизированной антенне исключать составляющие угловой скорости вращения ракеты путем их измерения с помощью гиродатчиков и вычитания из выходных данных РГСН. Устройства стабилизации в свою очередь подразделяют на два вида: устройства силовой и косвенной стабилизации. В устройствах первого вида антенна монтируется на гироплатформе; в устройствах второго вида она устанавливается на корпусе ракеты, при этом зеркало антенны с помощью гироскопических датчиков и специальных приводов удерживается в фиксированном положении независимо от эволюций и колебаний ракеты.

Как отмечалось, главная функция РГСН - определение угловой скорости линии визирования - выполняется посредством углового сопровождения цели. Для точного измерения следует по возможности ограничивать попадание помех в канал углового сопровождения. К помехам относятся собственный шум приемника, сигналы от других объектов, организованные помехи. Одной из эффективных мер уменьшения помех является частотная и временная избирательность приемника РГСН. Конкретизируем это положение для двух разновидностей систем самонаведения: с импульсным и непрерывным зондирующим сигналом.

Для реализации максимально возможной временной избирательности в состав РГСН, работающей с импульсным сигналом, включается устройство сопровождения цели по дальности. Эта мера позволяет открывать приемник только на время прохождения импульса цели. Блок-схема устройства, представляющего собой автодальномер с расщепленным стробом, приведена на рис.4.17. Для запуска схемы временной задержки стробирующих импульсов используются импульсы передатчика подсвета, принятые специальным приемником, расположенным в хвостовой части ракеты. Эти импульсы практически всегда опережают сигналы от цели, так как их запаздывание относительно момента излучения t _з1 меньше запаздывания отраженных сигналов

.

Рис.4.14. Функциональная схема импульсной РГСН с устройством сопровождения цели по дальности

Строб-импульс, отпирающий приемник, совпадает с полустробами дальномера.

Высокая степень помехоустойчивости РГСН, работающих с непрерывным излучением, достигается посредством частотной селекции сигналов в приемном устройстве. Для согласования приемника с сигналом цели полоса пропускания тракта должна быть весьма узкой, на один - два порядка меньше диапазона возможных доплеровских сдвигов сигнала цели. Для обеспечения работы узкополосного тракта в этих условиях необходимо сопровождение сигнала цели по доплеровской частоте (по скорости). Устройство сопровождения цели по скорости в РГСН представлено на рис.4.18. Прием сигнала передатчика подсвета позволяет не предъявлять высоких требований к стабильности частоты гетеродина РГСН. Частота сигнала цели в УПЧ1 равна

.

Частота опорного сигнала в УПЧ2

,

где - частота зондирующего сигнала;

- частота гетеродинирующего напряжения;

, , - доплеровские смещения частоты, вызванные соответственно движением цели относительно ПУ, сближением ракеты с целью и движением ракеты относительно ПУ.

Рис.4.15. Блок-схема РГСН с сопровождением цели по частоте Доплера

Частота сигнала после смесителя (СМЗ) равна

.

После прохождения усилителя доплеровских частот (УДЧ) сигнал преобразуется на постоянную частоту, равную частоте настройки узкополосного фильтра. Для этого частота управляемого генератора должна быть равна сумме доплеровского смещения частоты и частоты настройки фильтра. Системы автосопровождения цели по дальности и скорости в РГСН часто называют автоселекторами, подчеркивая этим, что основным назначением устройств является не измерение параметров сигнала, а селекция сигнала на фоне помех.

Дата добавления: 2014-01-07