" Авiацiйнi засоби зв'язку та радiоелектроннi системи управлiння".
Тема 4.1.6. "Радiоелектроннi пристрої систем управлiння"
Заняття 6 "Автономнi та комбiнованi систем управлiння. "
Навчальний потiк - студенти
Час: 90 хвилин
Мiсце ______________
Навчальна та виховна позначка: вивчити особливостi функцiонування
автономних та комбiнованих систем управлiння.
Навчальнi питання й розподiл години:
Вступ -5хв
1.Класифiкацiя автономних систем управлiння -20хв
2. Особливосi побудови автономних систем управлiння -30хв
3. Особливостi функцiонування комбiнованих систем управлiння -30хв
Висновки та вiдповiдi на питання -5хв
Навчально -матерiальне забезпечення 1. Слайди
Навчальна лiтература:
1. М.В. Максимов , И.Г.Горгонов, В.С Чернов, Авиационные системы радиоуправления.
- М.: ВВИА им. Н.Е.Жуковского, 1984, с.308 - 322
Харкiв 20__
Вступ
Автономнi системи радiоуправлiння застосовуються для наведення лiтакiв i керованих ракет класу "повiтря -поверхня" i поверхня-поверхня" на стацiонарнi наземнi цiлi, координати яких заздалегiдь вiдомi.
Властивiсть автономностi забезпечує високу перешкодозахищенiсть таких систем i бiльшу дальнiсть дiї, що обмежується лише лiтними можливостями. Пiсля пуску такої ракети, лiтак - ракетоносець вiльний у виборi маневру. Однак точнiсть автономної системи буває недостатньої для поразки малорозмiрних цiлей.
Розробка комбiнованих систем радiоуправлiння викликана вимогою пiдвищення тактико- технiчних можливостей ракетних i лiтакових комплексiв , а отже, i їхньої ефективностi. Це обумовлено тим, що об'єднання автономних i неавтономних вимiрникiв в iнформацiйнiй пiдсистемi дозволяє в значнiй мiрi усунути недолiки, властивi кожному iз цих вимiрникiв окремо при збереженнi їхнiх позитивних властивостей.
Iз усього рiзноманiття можливих комбiнацiй автономних i неавтономних вимiрювальних пристроїв на практицi знайшло застосування обмежене число найбiльш рацiональних. Їхнiй вид визначається багатьма факторами.
Основними з них є: завдання, розв'язуванi керованим об'єктом, припустимi маса й габарити апаратури, вимоги до точностi, перешкодозахищеностi й т.д.
Комбiнованi системи радiоуправлiння знайшли широке поширення при керуваннi лiтаками й наведеннi ракет рiзних класiв. У зв'язку з вищевикладеним у данiй лекцiї будуть розглянутi найбiльш характернi пiдсистеми автономного й комбiнованого типу.
1. Класифiкацiя автономних та комбiнованих систем управлiння
При автономному управлiннi перед початком наведення задаються координати цiлi й крапка старту керованого об'єкта (Y0) або апорна програмна траєкторiя. У процесi наведення контролюються параметри руху Y0, що дозволяє визначити його положення для кожного моменту часу. Знаючи координати мети й Y0, можна знаходити параметри, що характеризують положення лiнiї керування, тобто лiнiї керований об'єкт - цiль в обранiй системi координат.
Кутовi вiдхилення поздовжньої осi вектори швидкостi руху Y0 вiд цiєї лiнiї можуть служити параметрами керування. Вимiр параметрiв керування дає можливiсть коректувати траєкторiю об'єкта, що наводиться. Якщо опорна траєкторiя заздалегiдь програмується, то її параметри рiвняються з вiдповiдними параметрами руху Y0. У результатi порiвняння виробляються необхiднi команди керування.
Iнформацiйна пiдсистема автономної системи мiстить звичайно комбiнованi вимiрники. Це пов'язане з тим, що не вдається визначити параметри керування для каналiв бiчного й поздовжнього руху об'єкта, що наводиться, вимiрником якого-небудь одного типу.
Залежно вiд виду обмiрюваних значень параметра керування автономнi системи радiоуправлiння можна класифiкувати на:
- барометричнi;
- радiотехнiчнi;
- радiоенерцiйнi.
При використаннi барометричних вимiрникiв параметр керування для каналу поздовжнього руху визначається за допомогою барометричних висотомiрiв. Систему, що виходить при цьому, керування називають барометричною.
При використаннi радiотехнiчних вимiрникiв параметр керування формується за допомогою радiовисотомiров. Але це припустимо при польотi Y0 над рiвною поверхнею (на середнiх i бiльших висотах), тому що в противному випадку його траєкторiя руху у вертикальнiй площинi буде не сприятливою. При польотi на малих висотах необхiдно огинання рельєфу, що вимагає застосування спецiальних радiолокацiйних пристроїв.
При формуваннi параметрiв керування за курсом i дальнiстю як радiотехнiчнi вимiрники можуть бути використанi системи керування по радiоориентирам або доплеровские системи. Функцiонування системи керування по земним радiоориентирам ґрунтується на порiвняннi еталонної карти мiсцевостi, над якою повинен пролiтати Y0, i поточної карти, одержання якої забезпечується радiотехнiчними пристроями. В iнформацiйнiй пiдсистемi доплеровськой системи основними вимiрниками є ДИСС i вимiрник кута курсу. По сигналах цих вимiрникiв можна обчислити вiдхилення Y0 вiд опорної траєкторiї площини бiчного руху й прохiдний їм шлях. У радiоiнецiйной системi параметри керування визначаються в результатi спiльної обробки сигналiв, формованих iнерцiальним i автономним радiотехнiчним вимiрниками. При цьому роль радiотехнiчних вимiрнику можуть грати, наприклад, автономнi радiонавiгацiйнi пристрої. При використаннi, наприклад, автономнi радiонавiгацiйнi пристрої. При використаннi, наприклад, iнерцiального вимiрника й ДIССа виходить iнерцiально-доплеровськая система радiоуправлiння.
Iнерцiальний вимiрник мiстить акселерометри й iнтегратори, що забезпечують визначення прискорень, швидкостей i поступальних перемiщень Y0. Завдяки цьому, є можливiсть одержувати iнформацiю про вiдхилення Y0 вiд заданих напрямкiв польоту в площинах курсу й висоти, а також про вiдстань, прохiднiй Y0. Необхiднiсть комбiнованих систем радiоуправлiння обумовлює:
- вимогою великої дальностi й високої точностi наведення Y0 при умовi автономностi його польоту до виходу в район мети;
- неможливiстю в рядi випадкiв забезпечити полiт Y0 по заданiй опорнiй траєкторiї, використовуючи лише автономнi або неавтономнi вимiрники параметрiв руху;
- прагнення створити систему, що володiє високою перешкодозахищенiстю. Можливе число комбiнованих (автономно-неавтономних) систем
радiоуправлiння дуже багато. Однак характерним для багатьох з них є наявнiсть систем самонаведення, якi працюють на завершальних етапах польоту Y0.
Комбiнованi системи пiдроздiляються на системи:
- паралельного;
- послiдовного;
- змiшаного типу.
Для систем паралельного типу характерним є наведення Y0 протягом кожного з етапiв польоту по сигналiв вимiрникiв з рiзними принципами дiї.
Для систем послiдовного типу характерно те, що змiна етапiв наведення Y0 вимагає переходу з однiєї iнформацiйної пiдсистеми на iншу.
У системах змiшаного типу рiзнi по принципах дiї вимiрники комбiнуються як по етапах, так i усерединi кожного етапу наведення Y0. При одночасно роботi декiлькох вимiрникiв вони можуть бути незалежними друг вiд друга або зв'язаними мiж собою, утворюють єдиний комплексний пристрiй.
2.1. Особливостi побудови й функцiонування автономних систем управлiння.
Автономнi системи управлiння лiтаками й ракетами мають багато однотипних пристроїв, тому функцiонування таких систем можна розглянути на узагальненiй схемi (рис.1).
Коректуючi Сигнали Координати цiлi
контролю
сигнали та команди
цiлевказiвок
Кiнематична
ланка
Автономнi
Програмний вимiрювачi
пристрiй
Обчислюва- САУ
тель (СУР) Y0
Iнформа-
параметров
цiйна рассогласо-
подсистема вания
Сигнали
iндикатор летчик
Iнформацiйна контролю
подсистема
Передбачається, що лiтак або ракета, позначенi на схемi як Y0, наводиться на нерухливу мету, координати якої вiдомi й занесенi в програмний пристрiй, що входить в iнформацiйну пiдсистему. Програма в лiтаковiй системi керування може коректуватися членами екiпажа або сигналами, що надходять iз пункту наведення з появою знову виявлених цiлей. Корекцiя програми в ракетнiй системi керування здiйснюється по сигналах цiлевказiвки, по подаванi з лiтака, коли ракета перебуває на пiдвiску. Необхiднiсть такої корекцiї виникає, якщо вiдбувається уточнення координат мети або лiтака.
Параметри власного руху Y0, що характеризують його коливання навколо центра мас i поступальний рух самого центра мас, сприймаються вимiрниками ( датчиками). Координати центра мас Y0 вимiряються, як правило, щодо мети або деякого орiєнтира, певним чином розташованого стосовно мети. Щоб пiдкреслити ця обставина на мал.1. показано кiнематичну ланку. Фiзичний змiст кiнематичної ланки полягає у вiдображеннi кiнематичних рiвнянь зв'язку параметрiв руху мети й Y0.
Програмнi й обмiрюванi параметри руху Y0 подаються на обчислювач параметрiв неузгодженостi. Алгоритми по яких працює обчислювач, визначаться видами використовуваних вимiрникiв i прийнятим методом наведення.
При наведеннi лiтака в режимi ручного або директорного керування обмiрюванi значення параметрiв неузгодженостi вiдображаються на iндикаторi й сприймаються льотчиком . В автоматичному режимi керування лiтаком цi параметри крiм iндикаторiв надходять у САУ, а при наведеннi ракети в СУР.
За допомогою САУ (СУР) вiдбувається керування Y0 таким чином, щоб фактична траєкторiя польоту Y0 збiгалася iз програмної. Програмний пристрiй, комплект вимiрникiв, обчислювач i iндикатор утворять iнформацiйну пiдсистему. На етапi пiдготовки ракети до пуску вiд її iнформацiйної пiдсистеми й СУР на борт лiтака-ракетоносця передаються сигнали контролю про функцiонування й режими роботи апаратури.
Параметри власного руху Y0 вимiряються датчиками САУ (СУР). Результати вимiрiв служать для стабiлiзацiї кутового положення Y0, а також полiпшення його керованостi й стiйкостi.
3. Особливостi побудови й функцiонування комбiнованих систем управлiння
Характерної для комбiнованої системи найбiльш загального (змiшаного) типу є система, що сполучить у собi автономне керування й самонаведення на кiнцевiй дiлянцi траєкторiї . Узагальнена схема комбiнованої системи керування показана на рис.2. Iнформацiйна пiдсистема мiстить програмний пристрiй, автономнi вимiрники (датчики) параметрiв
власного руху Y0, вимiрники неавтономного типу й обчислювач, а в системi керування лiтакiв - ще й iндикатор.
До вимiрникiв неавтономного типу вiдносять БРЛС, якщо Y0 є лiтак, або ГСН при самонаведеннi ракети.
Обчислювач у данiй схемi виконує наступнi функцiї:
- перераховує до єдиної системи координат данi, отриманi вiд рiзних вимiрникiв;
- формує параметри неузгодженостi;
- виробляє сигнали взаємної корекцiї автономних i неавтономних вимiрювальних засобiв.
Коректуючi сигнали та команди цiлевказiвок
Iнформа-цiйна подсистема
Сигналы
корректування вiд БРЛС (ГСН)
Програмний
пристрiй
Сигналы коррекцiї от автономних вимiрювачей
ПДЦ
Кiнематична ланка 2
Координати цiлi
Сигнали
контролю
Кiнематична ланка
Автономнi вимiрювачi
Сигнали
контролю
Обчислюватель САУ (СУР)
Y0
БРЛС (ГСН) Iндикатор летчик
Параметри руху Y0
Параметри руху цiлi вiдносно Y0
На першому етапi керування польотом YО вiдбувається пiд дiєю сигналiв, одержуваних вiд автономних вимiрникiв.
Подекуди вiдстань до мети стане рiвним дальностi переходу на автосопровождення БРЛС або ГСН, YО переходить у режим самонаведення. Параметри вiдносного руху тут формуються кiнематичною ланкою 2. Пiсля виявлення мети автономнi вимiрники не вiдключаються, а служать для корекцiї БРЛС (або ГСН).
Сигнали бортового радiолокатора (або ген) коректують, у свою чергу, автономнi вимiрники. Така взаємна корекцiя дозволяє збiльшити точнiсть визначення параметрiв неузгодженостi й робити лише перiодичне короткочасне включення БРЛС (ГСН), що пiдвищує скритнiсть роботи системи.
Функцiонування iнших елементiв схеми рис. 2 вiдбувається так само, як i в розглядi ранiше автономнiй системi керування.
Зауваження: При автономному й комбiнованому радiоуправлiннi використаються наступнi методи наведення лiтакiв на цiлi або наведення ракет на нерухливi цiлi:
А). Методи наведення лiтакiв i ракет за курсом: - маршрутний метод наведення.
Параметр неузгодженостi при цьому визначається ?м = Zт-Zyо, де Zт i Zуо - необхiдного й фактичне бiчне вiдхилення YО вiд опорної траєкторiї. Звичайно Zт=0, по цьому ?м=-Zyо. При iдеальному наведеннi
?м>0; -iШляховий метод наведення.
При шляховому методi наведення потрiбно направляти вектор шляхової швидкостi Vп на мету;
- Курсовий метод наведення. При цьому на мету направляється поздовжня вiсь УО.
Б). Методи наведення лiтакiв i ракет по висотi. При керуваннi висотою УО широко використаються методи наведення по фiксованих опорних траєкторiях, що вимагає визначення профiлю польоту.
Управлiння неузгодженостi має вигляд: ?н = Нт-Н; де Нт-н-требует i фактична висота польоту УО.
В). Методи наведення лiтакiв i ракет по дальностi. Управлiння неузгодженостi при даннном методi має вигляд: ?д = Дт - Дост, де Дт - необхiдна дальнiсть до мети, а Дост -
дальнiсть, що залишилася, до мети пiсля, наприклад, прольоту певних навiгацiйних крапок. Величина ?д є разовою командою для змiни профiлю польоту. Разовi команди, формованi вимiрниками (канал дальностi в системi керування), видаються доти, поки ?д не стане рiвної
,,О''.
Висновок
У зв'язку з тим, що сучаснi об'єкти рiзного призначення добре захищенi й припускають активне застосування перешкод системам наведення рiзного типу, те очевидним стає необхiднiсть для їхньої поразки використання автономних i комбiнованих систем керування.
Методична розробка
для проведення практичного заняття з навчальної дисциплiни
"Авiацiйнi засоби зв'язку та радiоелектроннi системи управлiння"
Тема 4.1.4: Апаратура запису та вiдповiдi мовних повiдомлень та команд Заняття 1: Апаратура запису i вiдповiдi мовних сигналiв i команд Навчальна група - студенти Час - 90 хвилин.
Мiсце Навчальна та виховна мета: Знати:
- класифiкацiю i принцип роботи бортової апаратури магнiтного запису;
- пристрiй бортового магнiтофона МС-61;
- класифiкацiю i принцип роботи бортових апаратiв вiдтворення мовних повiдомлень i команд;
- характеристику i принцип дiї РИ-65, П-591.
Навчальнi питання i розподiл часу:
Вступ 10 хв
1. Апаратура магнiтного запису мовних сигналiв: 40 хв