Наведение ракеты — это различные методы наведения ракеты или управляемой бомбы к намеченной цели. Точность цели ракеты является решающим фактором ее эффективности. Системы наведения повышают точность ракеты за счет повышения ее вероятности наведения (Pg). [1]
Эти технологии наведения обычно можно разделить на несколько категорий, причем самыми широкими категориями являются «активное», «пассивное» и «предустановленное» наведение. Ракеты и управляемые бомбы обычно используют схожие типы систем наведения, разница между ними заключается в том, что ракеты приводятся в движение бортовым двигателем, тогда как управляемые бомбы приводятся в движение скоростью и высотой самолета-носителя.
Концепция беспилотного наведения возникла, по крайней мере, еще во время Первой мировой войны, когда была идея дистанционного наведения авиабомбы на цель, например, системы, разработанные для первых дронов с двигателем Арчибальдом Лоу (отцом радионаведения). [ нужна цитата ]
Во время Второй мировой войны управляемые ракеты были впервые разработаны в рамках немецкой программы V-оружия . [2] Проект «Голубь» представлял собой попытку американского бихевиориста Б. Ф. Скиннера разработать бомбу, управляемую голубями.
Первой баллистической ракетой США с высокоточной инерциальной системой наведения стала PGM-11 Redstone малой дальности . [3]
Системы наведения делятся на разные категории в зависимости от того, предназначены ли они для атаки неподвижных или движущихся целей. Оружие можно разделить на две большие категории: системы наведения на цель (GOT) и системы наведения на цель в космосе (ГОЛИС). [3] Ракета ГОТ может поражать как движущуюся, так и неподвижную цель, тогда как оружие ГОЛИС ограничено стационарной или почти неподвижной целью. Траектория, по которой ракета движется при атаке движущейся цели, зависит от движения цели. Движущаяся цель может представлять непосредственную угрозу для ракетной установки. Цель необходимо оперативно ликвидировать, чтобы сохранить пусковую установку. В системах ГОЛИС проблема проще, поскольку цель не движется.
В каждой системе достижения цели есть три подсистемы:
То, как эти три подсистемы распределяются между ракетой и пусковой установкой, приводит к двум различным категориям:
Эти системы наведения обычно требуют использования радаров и радио- или проводной связи между пунктом управления и ракетой; другими словами, траектория управляется с помощью информации, передаваемой по радио или проводу (см. Ракета с проводным наведением ). Эти системы включают в себя:
Система CLOS для обеспечения столкновения использует только угловые координаты ракеты и цели. Ракета выводится на линию визирования между пусковой установкой и целью (ПРС), и любое отклонение ракеты от этой линии корректируется. Поскольку эту систему наведения используют очень многие типы ракет, их обычно подразделяют на четыре группы: Особый тип командного наведения и навигации, при котором ракете всегда приказано находиться на линии визирования (LOS) между блоком слежения и самолетом. известно как управление прямой видимостью (CLOS) или трехточечное наведение. То есть ракета управляется так, чтобы оставаться как можно ближе на ЛВ к цели после захвата ракеты, и используется для передачи сигналов наведения от наземного контроллера к ракете. Точнее, если принять во внимание ускорение луча и добавить его к номинальному ускорению, генерируемому уравнениями наездника луча, то получится наведение CLOS. Таким образом, команда ускорения наездника балки модифицируется и включает в себя дополнительный член. Таким образом, описанные выше характеристики перемещения луча могут быть значительно улучшены за счет учета движения луча. Наведение CLOS используется в основном в системах противовоздушной обороны и противотанковых системах ближнего действия.
Как сопровождение цели, так и сопровождение и управление ракетой осуществляется вручную. Оператор наблюдает за полетом ракеты и использует систему сигнализации, чтобы вернуть ракету на прямую линию между оператором и целью («линия визирования»). Обычно это полезно только для более медленных целей, где не требуется значительного «упреждения». MCLOS — это подтип командно-управляемых систем. В случае планирующих бомб или ракет против кораблей или сверхзвуковых « Вассерфаля» против тихоходных бомбардировщиков B-17 Flying Fortress эта система работала, но по мере увеличения скорости MCLOS быстро становилась бесполезной для большинства задач.
Сопровождение цели осуществляется автоматически, а сопровождение и управление ракетой — ручное.
Сопровождение цели осуществляется вручную, а сопровождение и управление ракетой — автоматическим. Он похож на MCLOS, но некоторые автоматические системы позиционируют ракету на линии визирования, а оператор просто отслеживает цель. Преимущество SACLOS заключается в том, что ракета может стартовать из невидимой для пользователя позиции, а также в целом ею значительно проще управлять. Это наиболее распространенная форма наведения против наземных целей, таких как танки и бункеры.
Сопровождение цели, сопровождение ракеты и управление осуществляются в автоматическом режиме.
Эта система наведения была использована одной из первых и до сих пор находится на вооружении, в основном, в зенитных ракетах. В этой системе система сопровождения цели и система сопровождения ракеты могут быть ориентированы в разных направлениях. Система наведения обеспечивает перехват цели ракетой за счет нахождения обеих в пространстве. Это означает, что они не будут полагаться на угловые координаты, как в системах CLOS. Им понадобится еще одна координата — расстояние. Чтобы это стало возможным, должны быть активны как средства слежения за целью, так и за ракетами. Они всегда автоматические, и в качестве единственного датчика в этих системах используется радар. SM-2MR Standard наводится по инерции на полпути, но ему помогает система COLOS через радиолокационную связь, обеспечиваемую радаром AN/SPY-1, установленным на стартовой платформе.
LOSBR использует какой-то «луч», обычно радио , радар или лазер , который направляется на цель, а детекторы на задней части ракеты удерживают его в центре луча. Системы управления лучом часто представляют собой SACLOS , но это не обязательно; в других системах луч является частью автоматизированной системы радиолокационного слежения. В качестве примера можно привести более поздние версии ракеты RIM-8 Talos, использовавшиеся во Вьетнаме: луч радара использовался для того, чтобы вывести ракету на полет по высокой дуге, а затем постепенно снижать ее в вертикальной плоскости самолета-мишени, тем более точное самонаведение SARH используется в последний момент для фактического удара. Это давало пилоту противника минимально возможное предупреждение о том, что его самолет освещается радаром наведения ракет, а не поисковым радаром. Это важное различие, поскольку характер сигнала различается и используется как сигнал для уклонения.
LOSBR страдает от присущей ему слабости, связанной с неточностью с увеличением дальности по мере распространения луча. Наездники с лазерным лучом более точны в этом отношении, но все они ближнего действия, и даже лазер может испортиться из-за плохой погоды. С другой стороны, SARH становится более точным с уменьшением расстояния до цели, поэтому две системы дополняют друг друга. [4]
Пропорциональная навигация (также известная как «ПН» или «Про-Нав») — принцип наведения (аналог пропорционального управления ), используемый в той или иной форме большинством самонаводящихся ракет по воздушной цели . [5] Он основан на том факте, что два объекта находятся на курсе столкновения , когда направление их прямой видимости не меняется. PN требует, чтобы вектор скорости ракеты вращался со скоростью, пропорциональной скорости вращения линии визирования (скорость прямой видимости или скорость LOS) и в том же направлении.
Активное самонаведение использует радиолокационную систему ракеты для подачи сигнала наведения. Обычно электроника ракеты направляет радар прямо на цель, а затем ракета смотрит на этот «угол» своей центральной линии, чтобы направиться. Разрешение радара зависит от размера антенны, поэтому в ракетах меньшего размера эти системы полезны для атаки только крупных целей, например, кораблей или больших бомбардировщиков. Активные радиолокационные системы по-прежнему широко используются в противокорабельных ракетах, а также в ракетных системах класса «воздух-воздух» по принципу « выстрелил и забыл », таких как AIM-120 AMRAAM и R-77 .
Полуактивные системы самонаведения сочетают в себе пассивный радиолокационный приемник на ракете с отдельной РЛС наведения , «подсвечивающей» цель. Поскольку запуск ракеты обычно осуществляется после того, как цель была обнаружена с помощью мощной радиолокационной системы, имеет смысл использовать эту же радиолокационную систему для отслеживания цели, тем самым избегая проблем с разрешением или мощностью, а также уменьшая вес ракеты. Полуактивное радиолокационное самонаведение (SARH) на сегодняшний день является наиболее распространенным «всепогодным» решением наведения для зенитных систем как наземного, так и воздушного базирования. [6]
Для систем воздушного базирования это имеет тот недостаток, что самолет-носитель должен продолжать движение к цели, чтобы поддерживать радар и блокировку наведения. Это потенциально может вывести самолет в зону досягаемости ракетных систем меньшей дальности с ИК-наведением. Сейчас важным соображением является тот факт, что «все аспекты» ИК-ракет способны «убивать» в лоб, чего не было на заре управляемых ракет. Для кораблей и мобильных или стационарных наземных систем это не имеет значения, поскольку скорость (а зачастую и размер) стартовой платформы не позволяет «убежать» от цели или увеличить дальность действия, чтобы не дать возможности атаковать противника.
SALH похож на SARH, но в качестве сигнала используется лазер. Еще одно отличие состоит в том, что в большинстве вооружений с лазерным наведением используются лазерные целеуказатели, установленные на башне, которые увеличивают способность запускающего самолета маневрировать после запуска. Насколько много маневров может совершить самолет-наводчик, зависит от поля зрения турели и способности системы поддерживать захват во время маневрирования. Поскольку большинство боеприпасов воздушного базирования с лазерным наведением применяются против надводных целей, целеуказатель, обеспечивающий наведение ракеты, не обязательно должен быть самолетом-пускателем; Обозначение может обеспечиваться другим самолетом или совершенно отдельным источником (часто наземные войска, оснащенные соответствующим лазерным целеуказателем).
Инфракрасное самонаведение — это пассивная система, которая улавливает тепло, выделяемое целью. Обычно используется в зенитных целях для отслеживания тепла реактивных двигателей, но с некоторым успехом он также используется в противотранспортных целях. Это средство наведения иногда также называют «тепловым поиском». [6]
Искатели контраста используют видеокамеру , обычно черно-белую, для изображения поля зрения перед ракетой, которое представляется оператору. При запуске электроника ракеты ищет место на изображении, где контраст меняется быстрее всего, как по вертикали, так и по горизонтали, а затем пытается удерживать это место в постоянном месте в поле зрения. Контрастные ГСН использовались для ракет «воздух-земля», включая AGM-65 Maverick , поскольку большинство наземных целей можно различить только визуальными средствами. Однако для отслеживания они полагаются на сильные изменения контраста, и даже традиционный камуфляж может сделать их неспособными «зафиксироваться».
Самонаведение с ретрансляцией, также называемое « путевым ракетным » или «TVM», представляет собой гибрид командного наведения , полуактивного радиолокационного самонаведения и активного радиолокационного самонаведения . Ракета улавливает излучение, передаваемое радаром слежения, которое отражается от цели, и передает его на станцию слежения, которая передает команды обратно на ракету.
В 2017 году российская корпорация «Тактическое ракетное вооружение» объявила, что разрабатывает ракеты, которые будут использовать искусственный интеллект для выбора собственных целей. [7] В 2019 году армия США объявила, что разрабатывает аналогичную технологию. [8]
.jpg/1280px-Arrow-3_Jan-03-2013_(c).jpg){kind=icon}
Каким бы ни был механизм, используемый в системе наведения в пространстве, он должен содержать заданную информацию о цели. Основной особенностью этих систем является отсутствие системы сопровождения целей. В ракете расположены компьютер наведения и система сопровождения ракеты. Отсутствие сопровождения целей в ГОЛИС обязательно подразумевает навигационное наведение. [6]
Навигационное наведение — это любой тип наведения, выполняемый системой без системы сопровождения цели. Остальные два блока находятся на борту ракеты. Эти системы также известны как автономные системы наведения; однако они не всегда полностью автономны из-за используемых систем слежения за ракетами. По функциям системы слежения за ракетами они подразделяются следующим образом:
Заданное наведение — это самый простой тип наведения ракеты. По расстоянию и направлению цели определяется траектория полета. Перед выстрелом эта информация программируется в систему наведения ракеты, которая во время полета маневрирует ракетой по заданному пути. Все компоненты наведения (включая датчики, такие как акселерометры или гироскопы ) содержатся внутри ракеты, и никакая внешняя информация (например, радиоинструкции) не используется. Примером ракеты, использующей предустановленное наведение, является ракета Фау-2 . [10]
Инерциальное наведение использует чувствительные измерительные устройства для расчета местоположения ракеты по приложенному к ней ускорению после выхода из известного положения. Ранние механические системы не были очень точными и требовали какой-то внешней настройки, чтобы позволить им поражать цели даже размером с город. В современных системах используются твердотельные кольцевые лазерные гироскопы , которые имеют точность до нескольких метров на расстоянии до 10 000 км и больше не требуют дополнительных входных данных. Кульминацией разработки гироскопа стала система AIRS , установленная на ракете MX, обеспечивающая точность менее 100 м на межконтинентальных дальностях. Многие гражданские самолеты используют инерциальное наведение с помощью кольцевого лазерного гироскопа, который менее точен, чем механические системы, используемые в межконтинентальных баллистических ракетах, но который обеспечивает недорогие средства достижения довольно точного определения местоположения (когда большинство авиалайнеров, таких как Боинг 707 и 747, были спроектированы GPS не был широко коммерчески доступным средством отслеживания, как сегодня). Сегодня управляемое оружие может использовать комбинацию ИНС, GPS и радиолокационного картографирования местности для достижения чрезвычайно высокого уровня точности, такого как тот, который имеется в современных крылатых ракетах. [3]
Инерциальное наведение наиболее предпочтительно для средств первоначального наведения и боеголовок стратегических ракет , поскольку оно не имеет внешнего сигнала и не может быть подавлено . [2] Кроме того, относительно низкая точность этого метода наведения не является проблемой для крупных ядерных боеголовок.
Астроинерциальное наведение представляет собой сенсорный синтез — информационный синтез инерциального наведения и небесной навигации . Обычно он используется на баллистических ракетах подводных лодок . В отличие от межконтинентальных баллистических ракет шахтного базирования , точка пуска которых не перемещается и таким образом может служить ориентиром , БРПЛ запускаются с движущихся подводных лодок, что усложняет необходимые навигационные расчеты и увеличивает вероятность круговой ошибки . Это звездно-инерциальное наведение используется для коррекции небольших ошибок положения и скорости, возникающих в результате неопределенности условий запуска из-за ошибок в навигационной системе подводной лодки и ошибок, которые могли накопиться в системе наведения во время полета из-за несовершенной калибровки приборов .
ВВС США искали прецизионную навигационную систему для поддержания точности маршрута и отслеживания целей на очень высоких скоростях. [ нужна ссылка ] Nortronics, подразделение Northrop по разработке электроники, разработало астро-инерциальную навигационную систему (ANS), которая могла исправлять ошибки инерциальной навигации с помощью астрономических наблюдений , для ракеты SM-62 Snark , а также отдельную систему для больных - обреченная ракета AGM-48 Skybolt , последняя из которых была адаптирована для SR-71 . [11] [ нужна проверка ]
Он использует звездное позиционирование для точной настройки точности инерциальной системы наведения после запуска. Поскольку точность ракеты зависит от того, знает ли система наведения точное положение ракеты в любой момент ее полета, тот факт, что звезды являются фиксированной точкой отсчета , от которой можно вычислить это положение, делает это потенциально очень эффективным средством улучшение точности.
В ракетном комплексе «Трайдент» это достигалось с помощью единственной камеры, которая была обучена обнаруживать только одну звезду в ее ожидаемом положении (считается [ кто? ] , что ракеты с советских подводных лодок для достижения этой цели должны были отслеживать две отдельные звезды), если не совсем выровнено там, где должно быть, то это будет указывать на то, что инерциальная система не попала точно в цель и будет произведена коррекция. [12]
ТЕРКОМ для «сопоставления контуров местности» использует карты высот полосы суши от места запуска до цели и сравнивает их с информацией бортового радиовысотомера . Более сложные системы TERCOM позволяют ракете лететь по сложному маршруту по полной трехмерной карте вместо того, чтобы лететь прямо к цели. TERCOM является типичной системой наведения крылатых ракет , но ее заменяют системы GPS и DSMAC , цифровой коррелятор площади для сопоставления сцен, который использует камеру для просмотра участка земли, оцифровывает вид и сравнивает его с сохраненными сценами в бортовой компьютер для наведения ракеты на цель.
Считается, что DSMAC настолько ненадежен, что разрушение выдающихся зданий, отмеченных на внутренней карте системы (например, предшествующей крылатой ракетой), нарушает ее навигацию. [3]
СМИ, связанные с наведением ракет, на Викискладе?