CC BY
299
УДК 623.4
Д.Н. Автух, асп., (8903) 037-14-75, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
С.С. Максимов, асп., (8953) 440-50-10, б.б. maximov@gmail. сот (Россия, Тула, ТулГУ)
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ СХЕМ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ РС ПОВЫШЕННОЙ ТОЧНОСТИ ДЛЯ РСЗО КАЛИБРА 122-ММ
Проведен анализ возможных схем построения систем управления реактивных снарядов повышенной точности для РСЗО калибра 122-мм. Рассмотрены автономные, неавтономные и комбинированные системы управления.
Ключевые слова: система управления, управляемый реактивный снаряд, среднеквадратичное отклонение, РСЗО.
Существующие в настоящее время системы управления ракетами позволяют целенаправленно и в широком диапазоне воздействовать на траекторию полета реактивного снаряда (РС), тем самым исключать ошибки прицеливания, последствия возмущающего воздействия атмосферы, начальных условий пуска и других факторов, отклоняющих снаряд от цели.
В результате точность стрельбы РС с системой управления может быть существенно повышена, а также увеличена дальность стрельбы за счет подпланирования на пассивном участке траектории (ПУТ) и, как следствие, существенно увеличена эффективность решения различных боевых задач.
Традиционно РС реактивной системы залпового огня как неуправляемый снаряд представляет собой оперенный вращающийся снаряд, статически устойчивый на баллистической траектории полета. Как объект управления такой снаряд является нестационарным объектом. Так, на активном участке траектории (АУТ) его нестационарность обусловлена широким диапазоном скоростей полета (50<У<1000 м/с), а на ПУТ - изменением как скорости, так и высоты полета. Управляемость такого РС обычно невысока из-за высокой - до 6...13 % - статической устойчивости, и требуются значительные управляющие моменты (силы) для реализации эффективного управления.
Оптимальный выбор системы управления (СУ) для снарядов РСЗО малого калибра может быть успешно реализован с учетом как особенностей самих РС, так и с учетом тех боевых задач, которые решает данный вид вооружения.
Основным требованием для управляемых реактивных снарядов (УРС) калибра 122 мм к РСЗО является обеспечение среднеквадратичного отклонения (СКО) на уровне 15...100 м. Требуемые показатели СКО рассматриваемых РС могут быть достигнуты с применением автономных, неавтономных или комбинированных систем управления.
Автономные системы после старта РС с пусковой установки (ПУ) не требуют информационных связей ни с пунктом старта, ни с целью (точкой прицеливания). Чаще всего такие системы строятся как системы автоматической стабилизации параметров полета или программного изменения параметров полета в соответствии с целью наведения.
Аппаратура автономных систем стабилизации полностью расположена на борту РС. Готовность системы высока и определяется временем подготовки гироскопических приборов и выходом на режим источника питания. Время подготовки может составлять от долей секунды до десятков секунд (0Д...60 с). Габаритные размеры блока системы управления, построенного по модульному принципу, определяются в основном временем работы системы, точнее габаритами источников электрического питания, и пороховых аккумуляторов давления (ПАД), необходимых для работы исполнительных органов системы. Точность РС с такими системами, как показывает практика, может быть СКО < 100 м, т. к. система накапливает свои инструментальные ошибки пропорционально времени работы. Габариты системы также возрастают с увеличением времени работы. Система может применяться для повышения точности РС при малых временах работы (до нескольких секунд) и на участке наибольших угловых отклонений РС, каким является первая треть АУТ.
Автономные системы управления с гиростабилизированной платформой или бесплатформенные инерциальные системы обладают высокой точностью, но не могут быть использованы для РС калибра 122 мм, поскольку их приборная часть (без исполнительных элементов) превышает отводимые габаритные размеры блока системы управления. Кроме того, время подготовки указанных систем в точке старта составляет десятки секунд, что соизмеримо со временем полного залпа 122 мм РС. Инерциаль-ные системы, принцип которых базируется на двойном интегрировании вектора ускорения объекта, имеют высокую стоимость и использование их без существенного снижения этой стоимости проблематично.
Развитие микромеханических, микропроцессорных систем и, прежде всего разработка микромеханических гироскопов и акселерометров и комплексирование на их базе систем навигации со спутниковыми (ОРБ) системами навигации позволит в будущем успешно решить задачу создания автономных навигационных систем управления для 122 мм РС с приемлемыми точностными характеристиками.
Построение СУ высокой точности, СКО которых составляет 15.30 м., является перспективным использованием неавтономных систем управления. К этим системам относится, прежде всего, система командного телеуправления или система с радиокоррекцией. Основной особенность этих систем является то, что команды управления формируются в точке старта ракеты. Это существенно упрощает бортовую аппаратуру СУ.
Формирование алгоритма управления в системе осуществляется вычислителем по данным радиолокатора сопровождения РС. Передача ко-
манд на борт ракеты осуществляется с помощью создания так называемой командной радиолинии управления, связанной с вычислителем прогнозной траектории полета снаряда.
Возможность современных радиолокаторов сопровождать до 40 снарядов в реальном времени, а также возможность современных процессорных систем решать задачи прогнозирования траекторий полета создает реальные предпосылки создания РС повышенной точности с системой радиокоррекции.
Одним из существенных достоинств систем командного радиоуправления, применяемых в неавтономных системах управления, является возможность обеспечения им разнообразных траекторий полета ракеты в процессе сближения с целью при сравнительно простом оборудовании ракеты.
Вместе с тем следует отметить, что эти системы подобно всем радиотехническим системам подвержены влиянию радиопомех.
По оценкам экспертов на дальностях 20.30 км промах ракет с системой радиокоррекции может составлять 40 м.
Точностные характеристики РС 122 мм на уровне СКО 15 м и менее могут быть достигнуты и с применением комплексированной системы спутниковой и инерциальной навигаций. Это позволяет разработать автономную систему управления, которая обеспечивает непрерывность навигации в условиях действия предумышленных помех, а также сильных динамических воздействий, т.е. обеспечить решение вопросов повышения помехоустойчивости аппаратуры управления к различным видам помех.
Следует отметить, что разработка системы управления для РС калибра 122 мм на базе навигационных систем может быть успешно решена только при условии создании микромеханических преобразователей физической величины: линейного ускорения и угловой скорости и создания на их основе систем навигации.
Расширение номенклатуры целей для РС и эффективное решение задач поражения точечных целей бронированной техники (танк) как в районах сосредоточения, так и на марше возможны при СКО боевого элемента не более 0,3. 0,5 м и точности выведения РС с таким боевым элементом в район целей с СКО не более 100.150 м.
Решение таких задач возможно с использованием комбинированной системы управления, включающей автономную систему угловой стабилизации, повышением точности доставки боевых элементов и самонаведением боевых элементов на цель на нисходящей части пассивного участка траектории.
Таким образом, как показывает анализ возможных схем построения системы управления для 122 мм РС систем РСЗО, повышение точностных характеристик снарядов может быть достигнуто применением широкого класса систем управления. При этом возможно обеспечить выполнение
требований тактико-технического задания для РС повышенной точности с СКО от 15 до 100 м.
Основным вариантом автономных систем управления следует считать систему угловой стабилизации (СУС) и спутниковую навигационную систему (СНС).
Но если вариант СУС технически реализуем на существующей элементной базе, то СНС для реализации требует проработки новой базы измерительных элементов (микромеханических) и совершенствования электронной базы, в части цифровых элементов (процессоры, преобразователи сигналов и т.д.), т.е. техническое решение СНС возможно только в перспективе.
Таким образом, все рассмотренные системы управления предназначены в общем случае для целенаправленного изменения траектории РС, в соответствии с информацией о текущей траектории полета и заданной желаемой траекторией.
Создание управляемых РС позволит решать задачи РСЗО на качественно новом уровне при одновременном сокращении материальных ресурсов, используемых при подготовке и выполнении типовых боевых задач.
Список литературы
1. Дудка В.Д., Чуков А.Н., Шмараков А.Н. Высокоточные боеприпасы различного целевого назначения. Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. 292 с.
2. Макаровец Н.А., Устинов Л.А., Авотынь Б.А. Реактивные системы залпового огня и их эффективность. Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. 293 с.
D.N. Avtukh, S.S. Maksimov
ANALYSIS OF POTENTIAL CONSTRUCTION SCHEMES OF EXTRA ACCURACY MISSILE ROCKET CONTROL FOR 122 MM CALIBER MULTIPLE ARTILLERY ROCKET SYSTEM.
Potential construction schemes of extra accuracy missile rocket control for 122 mm caliber multiple artillery rocket system was analyzed. Autonomous, non-autonomous and combined control systems was considered.
Key words: control systems, guided missile, mean square deviation, multiple artillery rocket system.
Получено 17.10.12
