CC BY
23
Существующие тренажеры ПВО, в том числе ПЗРК, показывают недостаточный объем обучения применениюсредств войсковой ПВОдля противодействия БПЛА в условиях современного боя.
Таким образом, имеется объективная необходимость в создании полевого группового тренажера, создание которого целесообразно вести с использованием математического и алгоритмического обеспечения, применяемого в индивидуальных классных тренажерах, а также с использованием существующей базы типовых задач, рассчитанных на индивидуальное решение одним стрелком-зенитчиком.
Список литературы
1. В. А. Малкин, Ю.Ф. Яцына, А.Н. Пальцев Универсальные электронные тренажеры для подготовки расчётов ПЗРК // Наука и военная безопасность № 1/2006, 2006. С. 50-53.
2. Тренажер стрелка-зенитчика переносного ЗРК «Игла» («Игла-1») [Электронный ресурс] URL: http://simulator.ua/files/tp/igla ru.pdf. (дата обращения: 10.06.2019).
3. Унифицированный классный тренажер 9Ф874 ПЗРК типа "Игла" [Электронный ресурс] URL: http://rbase.new-factoria.ru/gallery/unificirovannyy-klassnyy-trenazher-9f874-pzrk-tipa-igla/. (дата обращения: 10.06.2019).
4. «Конус». Универсальный комплексный тренажер стрелков-зенитчиков ПЗРК типа «Игла» [Электронный ресурс] URL: https://www.kbm.ru/ru/production/exercise-machines/42.html. (дата обращения: 10.06.2019).
5. универсальный комплексный тренажер стрелков-зенитчиков пзрк типа "ИГЛА" - "КОНУС" [Электронный ресурс] URL: http://www.buler.eu/Catalog Full/ru/konus.htm. (дата обращения: 10.06.2019).
6. Тренажеры для обучения расчетов ЗРК и ПЗРК [Электронный ресурс] URL: http:// rusarmy.com/forum/threads/trenazhery-dlj a-obuchenij a-raschetov-zrk-i-pzrk. 8106/ (дата обращения: 10.06.2019).
7. Общее описание боевых беспилотный летательных аппаратов [Электронный ресурс] URL: https://dronewars.net/2019/11/03/a-bloody-month-in-the-drone-wars-7-separate-drone-strikes-kill-dozens-of-civilians-across-4-war-zones/ (дата обращения: 10.06.2019).
8. Drones Operating in Syria and Iraq [Электронный ресурс] URL: https:// dronecenter. bard. edu/drones-operating-in-syria-and-iraq/ (дата обращения: 10.06.2019).
Саулин Антон Александрович, начальник ОГК, auld@mail.ru, АО «Тулаточмаш»
MAN-PORTABLE AIR-DEFENSE SYSTEMS (MANPADS) FIELD SIMULATOR FOR GROUP TRAINING
OF ANTI-AIRCRAFT GUNNERS (THE RATIONALE AND STATEMENT OF THE PROBLEM)
A.A. Saulin
These series of articles are devoted to the creation of a field simulator for group training of antiaircraft gunners for man-portable air-defense systems (MANPADS). In this article, the task of research is stated and a physical model with the underlying the solution to this problem is provided.
Key words: simulator, anti-aircraft gunner, anti-aircraft guided missile, portable anti-aircraft system, training task, target.
Saulin Anton Aleksandrovich, head of the WGC, auld@mail. ru, JSC «Tulatochmash» УДК 623.76
ПОЛЕВОЙ ТРЕНАЖЕР ГРУППОВОЙ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ ПЕРЕНОСНЫХ ЗЕНИТНЫХ РАКЕТНЫХ КОМПЛЕКСОВ (ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ)
А.А. Саулин
Цикл статей посвящен вопросу создания полевого группового тренажера подготовки отделений стрелков-зенитчиков. Данная статья посвященаразработки физической модели, положенной в основу функционирования группового тренажера.
Ключевые слова: тренажер, стрелок-зенитчик, зенитная управляемая ракета, переносной зенитный комплекс, учебно-тренировочная задача, цель.
Существующие в настоящее время модели и алгоритмы функционирования индивидуальных тренажеров подготовки стрелков-зенитчиков целесообразно использовать и в групповом тренажере. Но эти модели и алгоритмы необходимо дополнить моделями, описывающими групповую работу стрелков-зенитчиков при решении ими совместных боевых задач. Причем, указанные модели должны обеспечивать возможность имитации в реальном масштабе времени скоротечных, многофакторных и многозадачных боевых действия при отражении воздушного нападения.
596
Описание процесса взаимодействия стрелков-зенитчиков при решении ими совместных боевых или учебно-тренировочных задач (УТЗ), требует введения абсолютной (общей для всех объектов и субъектов, участвующих в решении данной задачи) системы координат. Пренебрегая кривизной Земли, что вполне допустимо, учитывая как дальности визуального обнаружения целей стрелками зенитчиками в условиях хорошей оптической видимости, так и максимальные дальности полета зенитных ракет переносных зенитных ракетных комплексов (ПЗРК), введем, в качестве абсолютной системы координат, систему OXYZ (рис. 1), направление осей которой выберем таким, как в часто используемой для решения навигационных задач, географической системе координат, то есть: ось X будет направлена на север; ось Y будет направлена вверх; ось Z будет направлена на восток.Положение точки O не имеет принципиального значения, и ее положение может меняться при моделировании различных боевых задач
В общем случае, в решении УТЗ будет участвовать n целей и m стрелков зенитчиков.С каждой j -той целью т. (где j = i...n )связана система координат n.YY.7., начало которой п совпадает
j j j т т т т т
условным (виртуальным) с центром масс цели, а оси направлены следующим образом: ось X совпадает с продольной осью цели и направлена к ее носу;
ось Y направлена вверх, перпендикулярно плоскости O X Z ;
ось ZTj совпадает с поперечной осью цели и направлена вправо.
Тогда, в любой момент времени положение j -той цели т. относительно абсолютной системы
j
координат OXYZ будет определяться:
тремя линейными координатами xTj, yTj, и zTj, характеризующими смещение точки OTj относительно точки O, то есть радиус вектором rOTj;
тремя угловыми координатами yTj- курсом, — - тангажом, и ут.- креном, характеризующими поворот связанной с целью системы координат O X Y Z относительно абсолютной OXYZ .
Соответственно движется относительно абсолютной OXYZ системы координат с некой скоростью , имеющей, в общем случае, шесть составляющих, характеризующих изменения ее линейных и
угловых координат.
Будем считать, что каждая j -тая цель т. может быть постановщиком нескольких ЛТЦ FT..,
J j л
(где f = 1...nf). Так как угловое положение ЛТЦ не является принципиальным, то ее положение относительно абсолютной системы координат OXYZ будет определяться только тремя линейными координатами xFTjf, yFTf, и ZFTg, характеризующими ее смещение относительно точки O (или радиус вектором
rFTjf), а ее скорость относительно этой системы координат будет определяться величиной U^, имеющей, в общем случае, три составляющие, характеризующие изменения линейных координат.
Наблюдение за боевой обстановкой и распределение целей между стрелками-зенитчиками осуществляет командир отделения C , с которым связана система координат OCXCYCZC. В общем случае командир отделения по условиям УТЗ может находиться в движении (например, при отражении налета на движущуюся колонну). В этом случае начало координат OC совпадает условным (виртуальным) с
центром масс транспортного средства на котором перемещается командир отделения, а оси системы координат направлены следующим образом:
ось XC совпадает с продольной осью и направлена к ее переднему капоту;
ось YC направлена вверх, перпендикулярно плоскости OCXCZC;
ось ZC совпадает с поперечной осью транспортного средства и направлена вправо.
Если считать, что перемещения командира относительно транспортного средства исключены, то в любой момент времени положение командира отделения стрелков-зенитчиков относительно абсолютной системы координат OXYZ будет определяться по рисунок.
тремя линейными координатами xC , yC , и zC , характеризующими смещение точки OC относительно точки O, то есть радиус вектором Юс;
тремя угловыми координатами yC , -C, и у , характеризующими поворот оптического прибора, то есть связанной с ним системы координат OCXCYCZC, относительно абсолютной OXYZ системы координат.
Командир отделения стрелков-зенитчиков движется относительно абсолютной OXYZ системы координат с некой скоростью U , имеющей, в общем случае, шесть составляющих, характеризующих изменения его линейных и угловых координат. Если по условиям УТЗ командир отделения не перемещается, то оси, связанной с ним системы координат OCXCYCZC, параллельны осям абсолютной системы координат OXYZ , но смещены относительно ее начала на фиксированные величины xC , yC , и zC .
-"с^' с, С, Физическая модель обобщенной групповой учебно-боевой задачи
Взаимное положение / -той цели т. и командира отделения стрелков-зенитчиков будет определяться вектором гс/, соединяющим начала систем координат ОсХсУс2с и ОТ]ХТ]УТ]2Т] . Отметим, что
именно по этому вектору должны ориентироваться приборы наблюдения (при их наличии) или взгляд командира отделения (при отсутствии приборов), а также ось прицельного устройств ПЗРК, которым располагает командир отделения. Угловое положение этого вектора относительно абсолютной системы координат определяется углами пеленга - аг„. и высоты - Вгг..
С каждым к-тым стрелком-зенитчиком Sk (где к = 1...(т-1)), связана система координат
О^Х^У^^. В общем случае каждый стрелок-зенитчик может находиться в движении. В этом случае
начало координат Ок совпадает условным (виртуальным) с центром масс транспортного средства на
котором перемещается к -тый стрелок-зенитчик Sk, а оси системы координат направлены следующим
образом:
ось Хк совпадает с продольной осью и направлена к ее переднему капоту;
ось ук направлена вверх, перпендикулярно плоскости ОсХс2с;
ось 2кк совпадает с поперечной осью транспортного средства и направлена вправо.
Если считать, что перемещения стрелка-зенитчика относительно транспортного средства исключены, то в любой момент времени его положение относительно абсолютной системы координат ОХУ1 будет определяться:
тремя линейными координатами хБк, ySk, и zSk, характеризующими смещение точки Окк относительно точки О, то есть радиус вектором Юк;
тремя угловыми координатами ук, №к, и , характеризующими поворот прицельного устройства пускового контейнера ПЗРК, то есть связанной с ним системы координат ОкХкУя2к, относительно абсолютной ОХУ2 системы координат.
Соответственно каждый к -тый стрелок-зенитчик Sk движется относительно абсолютной
ОХУ2 системы координат с некой скоростью ик, имеющей, в общем случае, шесть составляющих, характеризующих изменения его линейных и угловых координат. Если по условиям УТЗ к -тый стрелок-зенитчик Sk не перемещается, то оси, связанной с ним системы координат ОкХкУк2к, параллельны осям абсолютной системы координат ОХУ2 , но смещены относительно ее начала на фиксированные величины Х5к, ySk, и zSk.
Взаимное положение ] -той цели Tj и k -того стрелка-зенитчика Sk будет определяться вектором г, соединяющим начала систем координат 0кХкУк2зк и 0Т]ХТ]УТ]2Т] ■ И именно по этому вектору
должна ориентироваться ось прицельного устройств ПЗРК, которым располагает данный стрелок-зенитчик. Угловое положение этого вектора относительно абсолютной системы координат определяется
углами пеленга - аг. и высоты - Яг, ■
к] ' к
Если считать, что в процессе выполнения упражнения каждый стрелок-зенитчик производит выстрел только одной ракетой, то с каждой У -ой зенитной ракетой Мк (где У = 1..т), связана система
координат 0мкхмкумкгмк, начало которой 0Мк совпадает с центром масс ракеты, а оси направлены следующим образом:
ось хмк совпадает с продольной осью ракеты и направлена к ее носу;
ось Умк направлена вверх, перпендикулярно плоскости 0МкХМк2Мк; ось 2Ш совпадает с поперечной осью ракеты и направлена вправо.
Тогда, в любой момент времени положение к -той ракеты Мк относительно абсолютной системы координат 0ХУ1 будет определяться:
тремя линейными координатами хМк, уМк, и 2Мк, характеризующими смещение точки 0Мк
относительно точки О, то есть радиус вектором г0Мк;
тремя угловыми координатами у/Мк, $Мк, и уМк, характеризующими поворот ракеты, то есть связанной с ней системы координат 0МкХМкУМк2Мк, относительно абсолютной 0ХУ2 системы координат.
Соответственно каждая к -тая зенитная ракета Мк движется относительно абсолютной 0ХУ2 системы координат с некой скоростью иш, имеющей, в общем случае, шесть составляющих, характеризующих изменения его линейных и угловых координат.
Взаимное положение ] -той цели т. и к -той ракеты Мк будет определяться вектором р, соединяющим начала систем координат 0МкХМкУМк2Мк и 0Т]ХТ]УТ]2Т]. Угловое положение этого вектора относительно абсолютной системы координат определяется углами пеленга - ар и высоты - Яр .
Взаимное положение ЛТЦ , и к -той ракеты Мк будет определяться вектором q , соединяющим начало систем координат 0МкХМкУМк2Мк с точкой РТ ^. Угловое положение этого вектора относительно абсолютной системы координат определяется углами пеленга - aqw и высоты - .
Отметим, что, как правило, функции командира отделения выполняет один из стрелков-зенитчиков, поэтому, все приведенные рассуждения как по действию Sk стрелка-зенитчика, так и относительно к -той ракеты Мк, выпущенной стрелком-зенитчиком Бк, справедливы и для действий как командира отделения, так и для выпущенной им ракеты, причем будем считать, что для этой ракеты к = т .
Выполнение УТЗ начинается в момент времени / = 0, когда все объекты находятся в исходных
положениях: Т „, С о, Si о соответственно, в зависимости от начальных условий УТЗ. При этом:
положение к -той ракеты Мк всегда совпадает с положением к -того стрелка-зенитчика ^ ;
положение любых двух стрелков-зенитчиков может, как совпадать (например, при их движении в одном транспортном средстве), так и быть различным;
положение одного из стрелков-зенитчиков ^ и командира отделения С может, как совпадать
(например, при их движении в одном транспортном средстве, а также в случае когда функции командира отделения выполняет один из стрелков-зенитчиков), так и быть различным;
положение любых двух целей всегда различно, но их пеленги относительно любого к -того стрелка-зенитчика Бк или командира отделения С могут совпадать.
Начиная с момента времени г = 0 +, все объекты, кроме ЛТЦ, движутся с соответствующими скоростями. При этом как командир отделения, так и каждый стрелок-зенитчик ведут наблюдение за отведенными им (либо командиром отделения, либо условиями УТЗ) секторами пространства. Будем считать, что:
в момент времени г = г . происходит обнаружение ] -той цели Т. командиром отделения либо
а _] ^ ]
одним из стрелков зенитчиков;
в момент времени г = гь ^ > га . происходит распределение целей между стрелками-
зенитчиками, то есть ] -тая цель Т. назначается для уничтожения одному или нескольким к -тым стрелкам-зенитчикам Sk. В зависимости от условий поставленной УТЗ, распределение целей между стрелками-зенитчиками происходит либо по команде командира отделения, либо стрелки-зенитчики самостоя-
тельно распределяют цели между собой. Под распределением целей будем понимать передачу им информации о координатах цели, либо в системе координат OXYZ : xTj, yTj, zTj, либо относительно (истинного или предполагаемого) положения j -того стрелка-зенитчика (то есть путем сообщения информации об углах пеленга - ar и высоты - ßr ). Причем, информация о координатах цели может передаваться с ошибками AbXTj, AbyTj, AbzTj, Abarjj, и Abßrjj. Информация о дальности до цели не является
принципиальной, так, как стрелки-зенитчики не имеют дальномеров и осуществляют поиск в заданной области пространства на дальностях позволяющих уверенно визуализировать цели при соответствующих погодных условиях. В общем случае tb k ф tb , то есть назначение (переназначение) j -той цели T}
другому (k +1) -му стрелку-зенитчику £ возможно в любой момент времени до окончания решения
УТЗ. Критерием успешности распределения целей между стрелками-зенитчиками будет одновременное выполнение следующих условий:
AbXTj £ AbxTj, AbyTj £ A'byT], AbzT] £ AbzT или ^ £ Abar4, Aß £ Aß, и1 £ M £ m при m > n ,или M = n при m £ n , где: A* - допустимая погрешность определения и передачи соответствующих координат (определяется
особенностями решаемой УТЗ, и может быть различной для различных типов воздушных целей); M - количество стрелков-зенитчиков (из общего числа m участвующих в решении УТЗ) которым назначены цели.
в момент времени t = tc ц > tb kj происходит визуализация цели стрелком-зенитчиком, ее захват
прицельным устройством пускового контейнера ПЗРК и сопровождение. То есть с момента времени t > tc kj начинаются все процедуры, необходимые для пуска ракеты. Отметим, что при m > n действия по
назначению цели (k + 1) -му стрелку-зенитчику s и визуализация цели k -тым стрелком-зенитчиком Sk связаны между собой опосредовано, то не исключена ситуация, когда tc к] < tb . В общем случае процедура захвата цели выполняется стрелком-зенитчиком с некоторыми ошибками A ar , и A ßr , тогда критерием успешности захвата цели будет одновременное выполнение условий:
Aa £Karkj и Aßrkj £Kßrj! при A j £КрЛ] ,
где: A*ar^ и A*ßr^ - допустимая погрешность захвата j -той цели T., то есть допустимое отклонение
марки цели от продольной оси прицельного устройства пускового контейнера ПЗРК (определяется особенностями решаемой УТЗ, и может быть различной для различных типов воздушных целей); A* jr^ -
допустимый поворот относительно своей продольной оси прицельного устройства пускового контейнера ПЗРК (определяется особенностями конструкции и эксплуатации конкретного типа ПЗРК).
в момент времени t = t > t происходит пуск k -тым стрелком-зенитчиком S k -той ракеты
Mk по j -той цели Tj. С этого момента ракета движется к цели в соответствии с заложенном в ней законом наведения и никто из обучающихся (ни стрелки-зенитчики, ни командир отделения) уже не может повлиять на это движение. Критериями поражения цели будет выполнение следующих условий:
\pkj | £ Р* при (t td_kj ) £ t|!-k где: pj - радиус срабатывания радио взрывателя боевой части k -той ракеты Mk, обеспечивающий гарантированное уничтожение j -той цели T (определяется особенностями решаемой УТЗ, и может быть различным для различных типов воздушных целей и используемых ПЗРК); t** - максимально допустимое время функционирования k -той ракеты M после ее пуска (определяется особенностями решаемой УТЗ, и может быть различным для различных ПЗРК);
Любая FT начинает свое движение в момент времени ^ о, который определяется решаемой на
тренажере задачей и ни как не связан с действиями стрелков-зенитчиков, и заканчивает это движение в момент времени t. , который определяется временем функционирования ЛТЦ.Возможны следующие
JJ _e
ситуации, приводящие к промаху ракеты:
захват k -той ракетой Mk ложной цели FTf. Для этого должны произойти два события:
уменьшение угла Sj между векторами p/j и q^ до критической величины SJ, то есть SjJf £ Sj;
захват ГСН ракеты ложной цели, который моделируется групповым тренажером с заданной вероятностью, аналогично тому, как это происходит в индивидуальном тренажере;
захват k -той ракетой Mk факела работающей двигательной установки kl-ой ракеты Mk1 (при
k ф k1). Для этого должны произойти два события:
уменьшение угла вт между векторами pkj и pk1j до критической величины еш, то
есть
ekk1 £ £kk!;
захват ГСН ракеты в качестве ложной цели факела двигательной установки другой ракеты, который моделируется групповым тренажером с заданной вероятностью.
Таким образом, поражение или промах по j -той цели t к -той ракеты Mk, выпущенной к -тым
стрелком-зенитчиком Sk, определяется его действиями и действиями командира отделения в промежутке
времени t = t0...td kj. Однако, учитывая, что при групповом обучении типовой будет являться ситуация,
когда j -тая цель Tj переназначается другому (к + 1) -му стрелку-зенитчику s(t+1) (или команда на пуск
ракеты поступает этому стрелку-зенитчику, в случае если j -тая цель т. им уже захвачена и взята на со-
j
провождение) после очевидного (с субъективной точки зрения командира отделения) промаха к -той ракеты Mk, выпущенной к -тым стрелком-зенитчиком Sk, то в общем случае td к < ^ . Поэтому при
организации процесса обучения, целесообразно обеспечить наблюдение и визуализацию:
движения j -той цели т. до завершения решения УТЗ;
j
полета к -той ракеты Mk до момента времени t = td kJ+1* k.
Приведенная физическая модель достаточно полно отражает взаимодействие между собой всех объектов, задаваемых условиями УТЗ, и может быть положена в основу разработки соответствующих математических моделей.
Список литературы
1. Новиков В.Н., Авхимович Б.М., Вейтин В.Е. Основы устройства и конструирования летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1991. 368 с.
2. Авдонин А.С., Фигуровский В.И. Расчет на прочность летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1985. 439 с.
3. Голубев И.С., Самарин А.В. Проектирование конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1991. 511 с.
4. Лебедев А.А., Чернобровкин Л.С. Динамика полета беспилотных летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1973. 616 с.
5. Соколовский Г. А. Проектирование управляемых ракет класса «воздух-воздух» (теория, конструкция, технология, испытания, экономика, техника безопасности) в 2-х частях: учебное пособие. М.: Изд-во ГосМКБ «Вымпел», 2005.
Саулин Антон Александрович, начальник ОГК, auld@mail. ru, АО «Тулаточмаш»
MAN-PORTABLE AIR-DEFENSE SYSTEMS (MANPADS) FIELD SIMULATOR FOR GROUP TRAINING OF ANTI-AIRCRAFT GUNNERS (THE PHYSICAL MODEL OF FUNCTIONING)
A.A. Saulin
These series of articles are devoted to the creation of a field simulator for group training of antiaircraft gunners for man-portable air-defense systems (MANPADS). This article is devoted to the development of a physical model underlying the functioning of the simulator.
Key words: simulator, anti-aircraft gunner, anti-aircraft guided missile, portable anti-aircraft system, training task target.
Saulin Anton Aleksandrovich, head of the WGC, auld@mail. ru, JSC «Tulatochmash»
