Navádění raket - Missile guidance

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: „Navádění raket“  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Listopad 2007) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Naváděná bomba zasáhne cvičný cíl

Navádění raket se týká různých metod vedení a střela nebo a naváděná bomba k zamýšlenému cíli. Přesnost cíle střely je rozhodujícím faktorem pro její účinnost. Naváděcí systémy zlepšují přesnost střely zlepšením její pravděpodobnosti navádění (Pg)^[1].

Tyto poradenské technologie lze obecně rozdělit do několika kategorií, přičemž nejširší kategorie jsou „aktivní“, „pasivní“ a „přednastavené“ poradenství. Rakety a naváděné bomby obecně používají podobné typy naváděcích systémů, přičemž rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že rakety jsou poháněny palubním motorem, zatímco naváděné bomby se spoléhají na rychlost a výšku odpalovacího letadla.

Dějiny

Koncept raketového navádění vznikl přinejmenším již v první světové válce s myšlenkou dálkového navádění letecké bomby na cíl.

Ve druhé světové válce byly řízené střely nejprve vyvinuty jako součást Němců V-zbraně program.^[2] Projekt Pigeon byl americký behaviorista B.F. Skinner pokus vyvinout raketu vedenou holubem.

První americkou balistickou střelou s vysoce přesným inerciálním naváděcím systémem byl Redstone krátkého dosahu.^[3]

Kategorie naváděcích systémů

Naváděcí systémy jsou rozděleny do různých kategorií podle toho, zda jsou určeny k útoku na pevné nebo pohyblivé cíle. Zbraně lze rozdělit do dvou širokých kategorií: Přejít na cíl (GOT) a přejít na místo v prostoru Naváděcí systémy (GOLIS).^[3] Raketa GOT může cílit buď na pohyblivý nebo na pevný cíl, zatímco zbraň GOLIS je omezena na stacionární nebo téměř stacionární cíl. Trajektorie, kterou raketa vezme při útoku na pohybující se cíl, závisí na pohybu cíle. Pohyblivý cíl může být bezprostřední hrozbou pro odesílatele střely. Cíl je třeba včas odstranit, aby byla zachována integrita odesílatele. V systémech GOLIS je problém jednodušší, protože cíl se nepohybuje.

GOT systémy

Tato sekce potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. (Prosinec 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

V každém systému go-onto-target jsou tři subsystémy:

• Sledovač cílů
• Sledovač raket
• Naváděcí počítač

Způsob, jakým jsou tyto tři subsystémy rozděleny mezi raketu a odpalovací zařízení, má za následek dvě různé kategorie:

• Dálkové ovládání: Naváděcí počítač je na spouštěči. Sledovač cílů je také umístěn na odpalovací platformě.
• Naváděcí navádění: Naváděcí počítače jsou v raketě a ve sledovači cílů.

Dálkové ovládání

Tyto naváděcí systémy obvykle potřebují použít radary a rádiové nebo kabelové spojení mezi kontrolním bodem a raketou; jinými slovy, trajektorie je řízena informacemi přenášenými rádiem nebo drátem (viz Drátem naváděná střela ). Mezi tyto systémy patří:

• Vedení velení - Sledovač raket je na odpalovací platformě. Tyto střely jsou zcela ovládány odpalovací platformou, která do střely odesílá všechny řídicí příkazy. Tyto dvě varianty jsou

• Příkaz k přímé viditelnosti ' (ZAVŘENO)
• Rozkaz z přímé viditelnosti “ (COLOS)

• Vedení paprsku na přímou viditelnost (LOSBR) - Sledovač cílů je na palubě rakety. Raketa již má určitou schopnost orientace určenou pro let uvnitř paprsku, který odpalovací plošina používá k osvětlení cíle. Může to být manuální nebo automatické.^[4]

Příkaz k přímé viditelnosti

Systém CLOS používá k zajištění srážky pouze úhlové souřadnice mezi střelou a cílem. Raketa je vyrobena tak, aby byla v přímé viditelnosti mezi odpalovacím zařízením a cílem (LOS), a jakákoli odchylka střely od této linie je opravena. Vzhledem k tomu, že tento naváděcí systém používá tolik typů raket, lze je obvykle rozdělit do čtyř skupin: Zvláštní typ navádění a navigace, kde je střele vždy přikázáno ležet na přímce (LOS) mezi sledovací jednotkou a letadlem, je známý jako povel k přímé viditelnosti (CLOS) nebo tříbodové vedení. To znamená, že raketa je řízena tak, aby zůstala co nejblíže LOS k cíli poté, co je zachycení střely použito k přenosu naváděcích signálů z pozemního ovladače do střely. Přesněji řečeno, pokud je zohledněno zrychlení paprsku a přidáno k nominálnímu zrychlení generovanému rovnicemi paprsek-jezdec, bude výsledkem navádění CLOS. Proto je příkaz zrychlení jezdce paprsku upraven tak, aby zahrnoval další termín. Výše popsaný výkon při jízdě paprskem lze tedy významně zlepšit zohledněním pohybu paprsku. Navádění CLOS se používá většinou v systémech protivzdušné obrany a protitankových systémů krátkého dosahu.

Ruční povel k přímé viditelnosti

Sledování cíle i sledování a řízení raket se provádí ručně. Provozovatel sleduje raketový let a pomocí signalizačního systému velí raketě zpět do přímky mezi operátorem a cílem („přímá viditelnost“). To je obvykle užitečné pouze pro pomalejší cíle, kde není vyžadován výrazný „náskok“. MCLOS je podtyp systémů řízených velením. V případě klouzavých bomb nebo raket proti lodím nebo nadzvukových Wasserfall proti pomalému pohybu B-17 Flying Fortress bombardéry tento systém fungoval, ale s rostoucí rychlostí se MCLOS stal pro většinu rolí rychle nepoužitelným.

Polomanuální příkaz k přímé viditelnosti

Sledování cíle je automatické, zatímco sledování a řízení raket je manuální.

Poloautomatický příkaz k přímé viditelnosti

Sledování cíle je manuální, ale sledování a řízení raket je automatické. Je to podobné jako u MCLOS, ale některé automatické systémy umisťují raketu do přímé viditelnosti, zatímco operátor jednoduše sleduje cíl. Výhodou systému SACLOS je umožnění startu střely v poloze neviditelné pro uživatele a obecně podstatně snazší ovládání. Je to nejběžnější forma vedení proti pozemním cílům, jako jsou tanky a bunkry.

Automatický příkaz k přímé viditelnosti

Sledování cíle, sledování raket a kontrola jsou automatické.

Ovládejte přímou viditelnost

Tento naváděcí systém byl používán jako jeden z prvních a stále je v provozu, zejména v protiletadlových raketách. V tomto systému mohou být sledovač cílů a sledovač raket orientovány různými směry. Naváděcí systém zajišťuje zachycení cíle raketou umístěním obou v prostoru. To znamená, že se nebudou spoléhat na úhlové souřadnice jako v systémech CLOS. Budou potřebovat další souřadnici, což je vzdálenost. Aby to bylo možné, musí být aktivní sledovače cílů i raket. Jsou vždy automatické a radar byl použit jako jediný senzor v těchto systémech. Standard SM-2MR je během fáze středního kurzu setrvačně veden, ale pomáhá mu systém COLOS prostřednictvím radarového spojení poskytovaného radarem AN / SPY-1 instalovaným na odpalovací platformě.

Vedení paprsku na přímou viditelnost

LOSBR obvykle používá nějaký paprsek rádio, radar nebo laser, který je namířen na cíl a detektory na zadní straně střely ji udržují ve středu paprsku. Nosníkové systémy jsou často SACLOS, ale nemusí být; v jiných systémech je paprsek součástí automatizovaného radarového sledovacího systému. Příkladem jsou novější verze RIM-8 Talos raketa používaná ve Vietnamu - radarový paprsek byl použit k vynesení rakety na let s vysokým obloukem a poté postupně svržen ve svislé rovině cílového letadla, tím přesnější SARH navádění se používá na poslední chvíli pro skutečnou stávku. To poskytlo nepřátelskému pilotovi nejméně možné varování, že jeho letadlo bylo osvětleno radarem navádění raket, na rozdíl od vyhledávacího radaru. Jedná se o důležitý rozdíl, protože povaha signálu se liší, a používá se jako vodítko pro úhybnou akci.

LOSBR trpí inherentní slabostí nepřesnosti s rostoucím dosahem, jak se paprsek rozprostírá. Jezdci laserového paprsku jsou v tomto ohledu přesnější, ale jsou na krátkou vzdálenost a dokonce i laser může být špatným počasím degradován. Na druhou stranu se SARH stává přesnější s klesající vzdáleností k cíli, takže se oba systémy doplňují.^[4]

Naváděcí navádění

Proporcionální navigace

Proporcionální navigace (známá také jako „PN“ nebo „Pro-Nav“) je a poradenský zákon (analogicky k proporcionální řízení ) používaný v nějaké či jiné formě většinou naváděcím leteckým cílem rakety.^[5] Je založen na skutečnosti, že dva objekty jsou na a kolizní kurz když směr jejich přímé přímá viditelnost se nemění. PN diktuje, že vektor rychlosti rakety by se měl otáčet rychlostí úměrnou rychlosti otáčení přímky pohledu (míra přímého vidění nebo rychlost LOS) a ve stejném směru.

Navádění radaru

Aktivní navádění

Aktivní navádění používá radarový systém na střele k poskytování naváděcího signálu. Elektronika v raketě obvykle udržuje radar namířený přímo na cíl a raketa se potom dívá na tento „úhel“ své vlastní středové čáry, aby se sama vedla. Radar rozlišení je založen na velikosti antény, takže v menší raketě jsou tyto systémy užitečné například k útoku na velké cíle, lodě nebo velké bombardéry. Aktivní radarové systémy zůstávají v protiletadlových raketách široce používány aoheň a zapomeň "raketové systémy vzduch-vzduch, jako je AIM-120 AMRAAM a R-77.

Poloaktivní navádění

Poloaktivní systémy navádění kombinují pasivní radarový přijímač na střele se samostatným zaměřovací radar který „osvětluje“ cíl. Vzhledem k tomu, že raketa je obvykle spouštěna poté, co byl cíl detekován pomocí výkonného radarového systému, má smysl použít stejný radarový systém ke sledování cíle, čímž se zabrání problémům s rozlišením nebo silou a sníží se hmotnost střely. Poloaktivní radarové navádění (SARH) je zdaleka nejběžnějším naváděcím řešením „za každého počasí“ pro protiletadlové systémy vypouštěné ze země i ze vzduchu.^[6]

Pro systémy vypouštěné vzduchem má tu nevýhodu, že se nosný letoun musí neustále pohybovat směrem k cíli, aby udržel radar a naváděcí zámek. To má potenciál dostat letadlo do dosahu raketových systémů s kratším dosahem řízených IR (infračerveným vedením). Nyní je důležité zvážit, že „všechny aspekty“ raket IR jsou schopné „zabíjet“ od hlavy, což v počátcích řízených střel nepřevládalo. U lodí a mobilních nebo pevných pozemních systémů je to irelevantní, protože rychlost (a často velikost) odpalovací platformy vylučuje „útěk“ z cíle nebo otevření dosahu, aby nepřátelský útok selhal.

SALH je podobný SARH, ale jako signál používá laser. Dalším rozdílem je, že většina laserem naváděných zbraní využívá laserové značkovače namontované na věži, což zvyšuje schopnost odpalovacího letadla manévrovat po startu. Kolik manévrování může být provedeno naváděcím letadlem, závisí na zorném poli věže a schopnosti systému udržet manévrování při manévrování. Protože většina vzduchem vypouštěných, laserem naváděných střel je používána proti povrchovým cílům, nemusí být označení poskytující vedení rakety odpalovacím letounem; označení může být poskytnuto jiným letadlem nebo zcela samostatným zdrojem (často jednotky na zemi vybavené příslušným laserovým značkovačem).

Pasivní navádění

Infračervené navádění je pasivní systém, který využívá teplo generované cílem. Obvykle se používá v protiletadlový role ke sledování tepla proudových motorů, s určitým úspěchem byla také použita v roli anti-vozidla. Tento způsob vedení se někdy označuje také jako „hledání tepla“.^[6]

Hledači kontrastu použijte a televizní kamera, obvykle černobíle, k zobrazení zorného pole před raketou, které je prezentováno operátorovi. Po spuštění elektronika v raketě hledá místo na obrazu, kde se kontrast mění nejrychleji, a to jak vertikálně, tak horizontálně, a poté se pokouší udržet toto místo na svém stálém místě ve svém pohledu. Hledače kontrastu byly použity pro rakety vzduch-země, včetně AGM-65 Maverick, protože většinu pozemních cílů lze odlišit pouze vizuálními prostředky. Spoléhají se však na to, že při sledování budou výrazné změny kontrastu, a to dokonce tradiční maskovat může způsobit, že se nebudou moci „zafixovat“.

Naváděcí navádění

Vrácení retransmise, nazývané také „trať-přes-střela „nebo„ TVM “je hybrid mezi velení, poloaktivní radarové navádění a aktivní navádění radaru. Raketa zachytí záření vysílané sledovacím radarem, který se odrazí od cíle, a předá jej sledovací stanici, která vysílá povely zpět do střely.

Systémy GOLIS

Izraelská Šipka 3 rakety používají a kardanový hledající polokulovitý Dosah. Měřením hledajícího šíření přímé viditelnosti vzhledem k pohybu vozidla používají proporcionální navigace odklonit jejich směr a přesně se vyrovnat s letovou dráhou cíle.^[7]

Ať už je mechanismus používaný v naváděcím systému typu go-onto-location-in-space jakýkoli, musí obsahovat přednastavené informace o cíli. Hlavní charakteristikou těchto systémů je absence sledovače cílů. Naváděcí počítač a sledovač raket jsou umístěny v raketě. Nedostatek sledování cílů v GOLISU nutně znamená navigační vedení.^[6]

Navigační navádění je jakýkoli typ navádění prováděného systémem bez sledování cíle. Další dvě jednotky jsou na palubě rakety. Tyto systémy jsou také známé jako samostatné naváděcí systémy; nejsou však vždy zcela autonomní kvůli použitým sledovačům raket. Jsou dále rozděleny podle funkce sledování raket takto:

• Zcela autonomní - systémy, kde sledovač raket nezávisí na žádném externím navigačním zdroji a lze je rozdělit na:

• Inerciální vedení

• S otočná gyrostabilizovaná platforma nebo kapalinou suspendovaná gyrostabilizovaná plošina
• S setrvačné vedení upínáním

• Přednastavené vedení

• Závisí na přírodních zdrojích - navigační naváděcí systémy, kde je sledovač raket závislý na přírodním externím zdroji:

• Nebeské vedení
• Astro-inerciální vedení
• Pozemské vedení

• Topografický průzkum (např .: TERCOM )
• Fotografický průzkum (např .: DSMAC )

• Magnetické vedení

• Závisí na umělých zdrojích - navigační naváděcí systémy, kde je sledovač raket závislý na umělém externím zdroji:

• Satelitní navigace

• Globální Polohovací Systém (GPS )
• Globální navigační satelitní systém (GLONASS )

• Hyperbolická navigace

• DECCA
• LORAN C

Přednastavené vedení

Přednastavené navádění je nejjednodušší typ navádění raket. Ze vzdálenosti a směru cíle je určena trajektorie dráhy letu. Před výstřelem jsou tyto informace naprogramovány do naváděcího systému rakety, který během letu manévruje raketu tak, aby sledovala tuto cestu. Všechny naváděcí komponenty (včetně senzorů jako např akcelerometry nebo gyroskopy ) jsou obsaženy v raketě a nejsou použity žádné vnější informace (například rádiové pokyny). Příkladem rakety využívající přednastavené navádění je V-2 raketa.^[8]

Inerciální vedení

Inspekce naváděcího systému raket MM III

Inerciální navádění používá citlivá měřicí zařízení k výpočtu polohy střely v důsledku zrychlení, které je do ní vloženo po opuštění známé polohy. Rané mechanické systémy nebyly příliš přesné a vyžadovaly určité vnější úpravy, které jim umožňovaly zasáhnout cíle i ve velikosti města. Moderní systémy používají pevné skupenství kruhové laserové gyroskopy které jsou s přesností na několik metrů v rozmezí 10 000 km a již nevyžadují další vstupy. Vývoj gyroskopů vyvrcholil v VZDUCHY nalezené na raketě MX, což umožňuje přesnost menší než 100 m na mezikontinentálních vzdálenostech. Mnoho civilních letadel používá inerciální vedení pomocí prstencového laserového gyroskopu, který je méně přesný než mechanické systémy nalezené v ICBM, ale který poskytuje levný prostředek k dosažení poměrně přesné fixace polohy (když byla navržena většina dopravních letadel jako Boeing 707 a 747) „GPS nebyl běžně komerčně dostupným prostředkem sledování, který je dnes). Dnes mohou naváděné zbraně využívat kombinaci INS, GPS a radarového mapování terénu k dosažení extrémně vysoké úrovně přesnosti, jakou lze najít v moderních řízených střelách.^[3]

Inerciální navádění je nejoblíbenější pro počáteční navádění a návrat vozidel z strategické střely, protože nemá žádný externí signál a nemůže být zaseknutý.^[2] Relativně nízká přesnost této naváděcí metody je navíc u velkých jaderných hlavic méně problémem.

Astro-inerciální vedení

Astro-inerciální vedení je a fúze senzorů -fúze informací z setrvačné vedení a nebeská navigace. Obvykle se používá na ponorky odpálené balistické střely. Na rozdíl od sila mezikontinentální balistické střely, jehož startovací bod se nepohybuje a může tedy sloužit jako a odkaz „SLBM jsou vypouštěny z pohybujících se ponorek, což komplikuje nezbytné navigační výpočty a zvyšování pravděpodobná kruhová chyba. Toto hvězdné inerciální navádění se používá k opravě malých chyb polohy a rychlosti, které jsou výsledkem nejistot podmínek startu kvůli chybám v podmořském navigačním systému a chybám, které se mohly během letu nahromadit v naváděcím systému kvůli nedokonalému kalibrace přístroje.

USAF hledaly přesný navigační systém pro udržení přesnosti trasy a sledování cílů při velmi vysokých rychlostech.^{[Citace je zapotřebí ]} Nortronics, Northrop divize vývoje elektroniky vyvinula astro-inerciální navigační systém (ANS), který by mohl opravit inerciální navigace chyby s nebeská pozorování, pro SM-62 Snark raketa a samostatný systém pro nešťastné AGM-48 Skybolt raketa, z nichž druhá byla upravena pro SR-71.^{[9][je nutné ověření ]}

Využívá polohování hvězd k jemnému doladění přesnosti inerciálního naváděcího systému po startu. Protože přesnost střely závisí na tom, zda naváděcí systém zná přesnou polohu střely v daném okamžiku během letu, skutečnost, že hvězdy jsou pevnou referenční bod ze kterého je možné tuto polohu vypočítat, činí z toho potenciálně velmi účinný prostředek ke zlepšení přesnosti.

V Raketový systém Trident toho bylo dosaženo jedinou kamerou, která byla vycvičena, aby v očekávané poloze spatřila jen jednu hvězdu (předpokládá se^{[SZO? ]} že střely ze sovětských ponorek by sledovaly dvě samostatné hvězdy, aby toho dosáhly), pokud by to nebylo zcela vyrovnáno s tím, kde by to mělo být, pak by to znamenalo, že setrvačný systém nebyl přesně na cíli a byla by provedena korekce.^[10]

Pozemské vedení

TERCOM, pro „shodu obrysů terénu“, používá výškové mapy pásu země od místa startu k cíli a porovnává je s informacemi z radarový výškoměr na palubě. Sofistikovanější systémy TERCOM umožňují raketě letět složitou cestou přes celou 3D mapu, místo aby letěl přímo k cíli. TERCOM je typický systém pro řízená střela vedení, ale je nahrazen GPS systémy a DSMAC, digitální korektor oblasti porovnávání scén, který využívá kameru k prohlížení oblasti pevniny, digitalizuje pohled a porovnává jej s uloženými scénami v palubním počítači, aby navedl raketu k jejímu cíli.

DSMAC je pokládaný za natolik nedostatek robustnosti, že zničení významných budov vyznačených na vnitřní mapě systému (například předchozí řízenou střelou) narušuje jeho navigaci.^[3]

Viz také

• Dělostřelecká palba
• Protiopatření
• Elektronická válka
• Seznam raket
• Magnetická blízkost fuze
• Přesné bombardování
• Přesně naváděná munice
• Blízkost fuze
• Senzor přiblížení
• Vedení terminálu

Reference