Способ самонаведения крылатой ракеты

Авторы патента:

F42B15/01 - средства наведения или управления для них (управление летательными аппаратами B64C; прочие системы наведения, размещенные не только на борту F41G 7/00,F41G 9/00; определение местонахождения цели с помощью радиоволн или других волн G01S; управление летательными аппаратами вообще G05D 1/00; аспекты вычислительных устройств G06)

Владельцы патента RU 2723783:

Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (RU)

Изобретение относится к ракетной технике и может быть применено для разработки программно-аппаратных комплексов управления полетом, обеспечивающих повышение боевой эффективности применения самонаводящихся крылатых ракет различного назначения. Технический результат – повышение боевой эффективности ракеты при самонаведении. По способу применяют крылатую ракету. Ее оснащают головкой самонаведения - ГСН, системой управления с бортовой цифровой вычислительной машиной - БЦВМ, силовой установкой с регулятором подачи жидкого топлива, управляющим положением клапана подачи топлива, аэродинамическими рулями. Включают старт ракеты и обеспечивают ее полет в область расположения цели. Включают ГСН и передают в БЦВМ сигналы о характеристиках целеподобных объектов и дальности до них. Осуществляют расчет с помощью БЦВМ траектории полета к цели и получают от БЦВМ сигналы управления рулями. При этом до старта или при старте крылатой ракеты закладывают в БЦВМ данные о количестве топлива в баке силовой установки. В процессе полета и до включения ГСН не реже 1 раза в секунду регулятором расхода жидкого топлива фиксируют положение клапана подачи топлива и передают данные о нем в БЦВМ для определения расхода жидкого топлива и его текущего количества. После включения ГСН траекторию полета к цели рассчитывают с учетом текущего количества топлива. При достаточном количестве топлива и при одинаковых уровнях сигналов от целеподобных объектов крылатую ракету наводят на одну из дальних целей или на самую крупную цель с максимальной эффективной поверхностью рассеяния независимо от дальности, или формируют противозенитный маневр, или изменяют направление подлета к ближайшей цели. При недостаточном количестве топлива крылатую ракету наводят на ближайшую цель. 1 ил.

Особенностью современных ракет является широкое использование цифровой вычислительной техники. Разработаны различные варианты архитектуры цифровой системы управления. Например, обработка сигналов может проводиться в центральной бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ). При распределенной архитектуре обработка проводится в цифровых вычислителях подсистем ракеты - в головке самонаведения (ГСН), двигательной установке и пр. При смешанной архитектуре совместно функционируют центральная и вычислительные машины подсистем.

Известны запатентованные технические решения по применению системы управления с БЦВМ для повышения эффективности ракетной техники. В патенте №2635757 «Способ управления прямоточным воздушно-реактивным двигателем крылатой ракеты» описаны примеры использования сигналов с датчиков агрегатов силовой (двигательной) установки (в том числе, датчиков температуры и давления топлива в баке) для выработки команд бортовым компьютером КР или электронным блоком управления прямоточным воздушно-реактивным двигателем с целью поддержания заданной высоты полета и скорости полета КР. Недостатком патента является локальное повышение качества управления КР, приводящее к повышению надежности системы управления полетом, но не к повышению эффективности поражения цели при самонаведении.

Ближайшим аналогом является способ управления крылатой ракеты при самонаведении, оснащенной головкой самонаведения (ГСН), системой управления с бортовой цифровой вычислительной машиной, двигательной (далее - силовой) установкой на жидком топливе, аэродинамическими рулями, осуществляющий прием в полете головкой самонаведения сигнала о яркости и дальности до целеподобных объектов, передачу сигнала в БЦВМ, расчет направления полета к цели и выдачу из БЦВМ сигнала управления рулями, реализованный в конструкции крылатой ракеты (см., например, «60 лет самоотверженного труда во имя мира», изд. дом «Оружие и технологии», М.: 2004, с. 77-78; http://militaryarms.ru/boepripasy/rakety/p-700, доступно на 16.07.2019). Внедрение БЦВМ, позволившей обрабатывать больший объем информации, привело к реализации функции обмена между КР в залпе информацией о наблюдаемых целеподобных объектах и, как следствие, к повышению боевой эффективности.

Тем не менее, недостатком системы управления ближайшего аналога является недостаточное использование возможностей цифровой техники для управления ракетой. Формирование залпа не учитывает рациональное управление расходом топлива - для этого ранее стартовавшие ракеты летят по более низкой траектории (с большим скоростным напором и меньшей скоростью) или огибающей траектории, позднее стартовавшие - более высокой или прямой траектории, что в итоге, снижает дальность действия всего залпа ракет; целераспределение на разнесенные по фронту и дальности объекты поражения, выбор направления полета на цель и выдача сигналов управления рулями при самонаведении проводятся без учета остатков топлива в конкретной ракете.

Техническим результатом патента является дальнейшее расширение возможностей цифровой системы управления ракетой, позволяющее, за счет комбинирования ресурсов, установки новых приборов и цифровой обработки их сигналов повысить боевую эффективность ракеты при самонаведении.

Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии со способом самонаведения крылатой ракеты, оснащенной головкой самонаведения, системой управления с бортовой цифровой вычислительной машиной, силовой установкой с регулятором подачи жидкого топлива, управляющим положением клапана подачи топлива, аэродинамическими рулями, включающим старт и полет ракеты в область расположения цели, включение ГСН и передачу в БЦВМ сигналов о характеристиках целеподобных объектов и дальности до них, расчет в БЦВМ траектории полета к цели, выдачу из БЦВМ сигнала управления рулями, до старта или при старте крылатой ракеты закладывают в БЦВМ данные о количестве топлива в баке силовой установки, в процессе полета и до включения ГСН не реже 1 раза в секунду регулятором расхода жидкого топлива фиксируют положение клапана подачи топлива и передают данные о нем в БЦВМ для определения расхода жидкого топлива и его текущего количества, а после включения ГСН траекторию полета к цели рассчитывают с учетом текущего количества топлива.

Варианты схемы реализации способа самонаведения крылатой ракеты приведены на фиг. 1.

Приняты обозначения:

1 - метки характеристик целей, например яркости, пропорциональные эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) цели в диапазоне спектра работы ГСН, габаритам и пр., получаемые ГСН и передаваемые в БЦВМ для дальнейшей обработки и выбора направления полета на цель;

2 - крылатая ракета (направление вектора скорости);

β - направление (курс) полета на цель.

Реализация технического решения осуществляется следующим образом.

При одиночном пуске ракеты, до старта или при старте в БЦВМ закладывают данные о количестве жидкого топлива в баке силовой установки ракеты. После старта, в процессе полета до начала работы ГСН в режиме самонаведения передают в БЦВМ сигнал от регулятора подачи жидкого топлива (например, с частотой не ниже 1 раз в секунду, доступной при современном уровне развития техники). Регистрация положения клапана подачи топлива во времени позволяет постоянно оценивать расход топлива - при максимально открытом клапане расход максимальный, при частично открытом, промежуточный расчетный - и остаток топлива к заданному моменту времени.

При достижении участка обнаружения целей включают ГСН, передают в БЦВМ сигнал о характеристиках и дальности до целеподобных объектов. Наличие сигналов о характеристиках целеподобных объектов, дальности до них и данных о количестве топлива, оставшегося к моменту самонаведения, позволяют реализовать целый набор вариантов выбора направления полета к цели (траектории), например:

- при достаточном количестве топлива и одинаковых уровнях сигналов от целеподобных объектов (одинаковых ЭПР) наводить КР, поз. 2, фиг. 1а. на одну из дальних целей, например, между целями №1 и №3 выбрать цель №3, поз. 1, фиг. 1а;

- при достаточном количестве топлива наводить КР на самую крупную цель (с максимальной ЭПР) независимо от дальности до нее, повысив мощность боевой части за счет энергии топлива, например, цель №2, поз. 1, фиг. 1а;

- при недостаточном количестве топлива наводить на ближайшую цель, вне зависимости от ее характеристик, например, цель №1, фиг. 16;

- при достаточном количестве топлива - сформировать противозенитный маневр или изменить направление подлета к выбранной цели.

После выбора направления на цель (например, курса, угол β фиг. 1а), самонаведение осуществляется одним из известных методов, например, пропорционального наведения.

В случае группового старта нескольких ракет, при достижении участка обнаружения целей у каждой КР включают ГСН, передают в БЦВМ сигналы о яркости найденных целеподобных объектов и дальности до них. Наличие данных об остатке топлива, с учетом обмена информацией в группе, также позволяет реализовать набор стратегий применения группы, например:

- ракеты с минимальным запасом топлива наводят на ближайшие цели, с наибольшим запасом - на отдаленные;

- ракеты с наибольшим запасом топлива наводят на самую крупную цель (с максимальной ЭПР), повысив мощность взрыва за счет энергии топлива.

Применение технического результата позволяет повысить степень учета текущих бортовых ресурсов в полете за счет использования цифровой вычислительной техники, и, как результат, повысить эффективность боевого применения крылатой ракеты.

Способ самонаведения крылатой ракеты, оснащенной головкой самонаведения - ГСН, системой управления с бортовой цифровой вычислительной машиной - БЦВМ, силовой установкой с регулятором подачи жидкого топлива, управляющим положением клапана подачи топлива, аэродинамическими рулями, включающий старт и полет ракеты в область расположения цели, включение ГСН и передачу в БЦВМ сигналов о характеристиках целеподобных объектов и дальности до них, расчет с помощью БЦВМ траектории полета к цели и выдачу из БЦВМ сигнала управления рулями, отличающийся тем, что до старта или при старте крылатой ракеты закладывают в БЦВМ данные о количестве топлива в баке силовой установки, в процессе полета и до включения ГСН не реже 1 раза в секунду регулятором расхода жидкого топлива фиксируют положение клапана подачи топлива и передают данные о нем в БЦВМ для определения расхода жидкого топлива и его текущего количества, а после включения ГСН траекторию полета к цели рассчитывают с учетом текущего количества топлива, при этом при достаточном количестве топлива и при одинаковых уровнях сигналов от целеподобных объектов крылатую ракету наводят на одну из дальних целей или на самую крупную цель с максимальной эффективной поверхностью рассеяния независимо от дальности, или формируют противозенитный маневр, или изменяют направление подлета к ближайшей цели, а при недостаточном количестве топлива крылатую ракету наводят на ближайшую цель.

Похожие патенты:

Система управления ракетой // 2723772

Изобретение относится к области военной техники, а именно к системе управления аэродинамическими рулями ракеты, и может быть использовано при разработке управляемых ракет, противоракет и баллистических ракет.

Способ обнаружения цели с помощью радиовзрывателя ракеты // 2722904

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано при создании помехозащищенных неконтактных датчиков цели различных боеприпасов. Способ обнаружения цели с помощью радиовзрывателя ракеты заключается в том, что с помощью генератора радиовзрывателя через промежутки времени Ti создают в излучающей антенне радиовзрывателя короткие радиоимульсы длительностью τ (τ<<Ti) с частотой заполнения ω0.

Способ идентификации цели с помощью радиовзрывателя ракеты с головкой самонаведения // 2722903

Изобретение относится к военной технике и может быть использовано при создании помехозащищенных неконтактных датчиков цели различных боеприпасов, в том числе ракет с головками самонаведения на цель.

Ракета // 2722329

Изобретение относится к области военной техники, а именно к ракетам с аэродинамической схемой управления, и может быть использовано в управляемых ракетах, противоракетах и баллистических ракетах.

Способ поражения цели управляемым боеприпасом в сложной фоноцелевой обстановке // 2719891

Изобретение относится к вооружению, в частности к системам огневого поражения объектов управляемыми боеприпасами. Сущность способа поражения цели управляемым боеприпасом в сложной фоноцелевой обстановке заключается в определении пространственных координат района местоположения цели, использовании матрицы геоинформационных параметров изображения района местоположения цели и на ее основе формировании бинарной матрицы геоинформационных параметров изображения района местоположения цели с порогом бинаризации, исключающей из анализа изображения района местоположения цели участки, где цель по своим тактико-физическим свойствам находиться не может, внесении значений бинарной матрицы геоинформационных параметров изображения района местоположения цели в бортовой вычислитель управляемого боеприпаса, осуществлении запуска управляемого боеприпаса и выводе его в район местоположения цели, произведении с борта управляемого боеприпаса съемки участка района местоположения цели, формировании матрицы параметров кадра изображения участка района местоположения цели для j-го момента времени и передачи ее значений в бортовой вычислитель управляемого боеприпаса, где - номер текущего момента времени, N - количество моментов времени, на борту управляемого боеприпаса определении координат его местоположения для j-го момента времени и пространственных параметров съемки участка района местоположения цели для j-го момента времени, передачи их значений в бортовой вычислитель управляемого боеприпаса и формировании элемента бинарной матрицы геоинформационных параметров кадра изображения участка района местоположения для j-го момента времени, формировании матрицы свертки параметров кадра изображения участка района местоположения цели для j-го момента времени путем перемножения значений матрицы кадра изображения участка района местоположения цели для j-го момента времени и элемента бинарной матрицы геоинформационных параметров кадра изображения участка района местоположения цели для j-го момента времени, осуществлении обработки значений матрицы свертки параметров кадра изображения участка района местоположения цели для j-го момента времени и по ее результату выделении параметров цели и корректировке полета управляемого боеприпаса в цель, повторении процедур для j+1-го момента времени от формирования матрицы параметров кадра изображения участка района местоположения цели до осуществления обработки значений матрицы свертки параметров кадра изображения участка района местоположения цели для j+1-го момента времени и по ее результату выделении параметров цели и корректировки полета УБП на цель.

Способ управления пулей и управляемая пуля // 2719802

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в малогабаритных ракетных комплексах и, в том числе, пулях. Технический результат - увеличение точности стрельбы.

Управляемая пуля // 2719801

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано в малогабаритных ракетных комплексах. Технический результат - уменьшение габаритов и массы управляемой пули при увеличении ее надежности.

Способ повышения эффективности поражения целей высокоточным суббоеприпасом // 2714748

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в конструкциях высокоточного оружия, имеющего в своем составе суббоеприпасы. Технический результат - повышение эффективности поражения суббоеприпасом движущейся боевой техники за счет обеспечения автоматизации режима поиска целей в любое время года и суток.

Крылатая ракета с автономным необитаемым подводным аппаратом-миной // 2714274

Изобретение относится к морскому вооружению, конкретно к средствам поражения морских объектов противника и к средствам их доставки в удаленные морские районы. Крылатая ракета, несущая в качестве боевой части автономный необитаемый подводный аппарат-мину, имеет несущее крыло и органы управления, двигательную установку с реактивным двигателем, бортовой источник тока, бортовую систему управления.

Блок управления реактивного снаряда // 2709121

Изобретение относится к области военной техники и, в частности, к управляемым реактивным снарядам. Технический результат - расширение боевых возможностей реактивной артиллерии при стрельбе по малоразмерным целям.

Телеметрический снаряд // 2724066

Изобретение относится к управляемым снарядам с бесконтактым срабатыванием на заданной дистанции полета, задаваемым внешним источником излучения, которые используют для исследовательских целей при отработке новых видов боеприпасов и совершенствовании штатных. Технический результат - повышение надежности работы устройства на всех этапах его функционирования. Телеметрический малокалиберный артиллерийский снаряд оснащен ведущим пояском и головным обтекателем. Он содержит приемное устройство сигналов управления через проницаемый донный канал, печатную плату в составе многоканального микроконтроллера, аналогово-цифрового преобразователя, электрически связанного с резервным источником питания, измерительным датчиком, и исследуемый объект, встроенные в штатную камору корпуса. Все узлы залит отверждающимся электротехническим компаундом. Источник питания размещен в головном обтекателе, который кольцевым пояском базируется по резьбе в упор к открытому торцу корпуса. Источник питания через электроразъем подключен к микроконтроллеру. Он жестко связан с исследуемым объектом в форме донного взрывателя, совмещенного с аналогово-цифровым преобразователем, свинченным с корпусом. При этом в диаметрально расположенных пазах крышки микроконтроллера геометрически замкнуты конгруэнтными выступами торца его оболочки разного профиля. Микроконтроллер имеет электроразъем коммутации со стационарным считывающим устройством. Датчик телеметрического блока в структуре печатной платы представляет собой измеритель механических нагрузок. Донный канал выполнен оптически прозрачным. Крышка с микроконтроллером жестко связаны стопором проворота. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.