История создания систем управления баллистических ракет

Вс, 05/12/2013 - 11:54

Программный токораспределитель ракеты А-4 (Фау-2) без кожуха.
1 — программный валик,
2 — группа контактов,
3 — нижняя плата,
4 — верхняя плата,
5 и 6 — стойки,
7 — зубчатый редуктор,
8 — штекер (электрический разъем),
9 — реле.

ПТР ракеты 8К64.
1 — зубчатый редуктор; 2 — программный валик; 3 — контактная группа.

О ракетах и самолетах (особенно) рассказывать красиво и завлекательно относительно просто, так как «к авиации, вообще ко всяким летучим устройствам люди относятся с особенным интересом», и это, очевидно, потому, что «летательный аппарат красив наивысшей в технике красотой», потому что он всегда сплав граничных и запредельных способностей человека.

Но может ли радовать глаз та «начинка», которая, максимально игнорируя внешние раздражители, с большой точностью ведет конкретный летательный аппарат до цели, «принуждает» его выполнять возложенную на него задачу, даже при отсутствии на борту человека?

На этот вопрос ответить утвердительно вряд ли возможно.

Если говорить о современной баллистической ракете (БР), то ее система управления (СУ), выполняющая задачу осуществления полета по заданной программе, — это сложный комплекс взаимодействующих приборов и исполнительных органов. Ее приборы — это некоторое количество угловатых, невзрачных на вид ребристых «коробков», заключающих в себе «мозг» ракеты. Он не подчиняется эмоциям, не реагирует на внешние раздражители, ведет ракету к цели по расчетной, программной траектории. Основное его назначение заключается в том, чтобы «указать» ракете нужную скорость под нужным углом наклона ее вектора к горизонту в нужной точке пространства с приемлемой точностью и в нужное время.

Траектория полета может быть определена заранее и введена в программное устройство.

Тогда не потребуется иметь на борту ракеты сложных вычислительных устройств, формирующих программу полета в соответствии с взаимным положением цели и ракеты и с учетом различных ожидаемых возмущений, действующих на нее.

Но фактические условия полета ракеты отличаются от принятых при расчете траектории из-за воздействия на нее различных непредвиденных «возмущающих» факторов. Кроме того, трудно изготовить все ракеты одного типа одинаковыми по своим свойствам: массе, положению центра масс (ЦМ) и многому другому. Поэтому ракета без системы, способной корректировать ее полет, может легко «ошибиться» адресом.

В ракетах могут применяться инерциальные, астроинерциальные системы, программные с использованием ориентиров, связанных с Землей, радионавигационные системы, а также системы управления с подачей команд по радиоканалу и системы самонаведения.

Точность работы СУ во многом определяется точностью ее измерительных устройств. В их качестве могут быть использованы радиосредства или же акселерометры.

При использовании радиосистемы наведения на борту ракеты находится только часть приборов, а другая их часть размещается на Земле. Передатчик радиоустройства, установленного на ракете, автоматически подает сигналы, по которым на пусковой позиции измеряется скорость ракеты. При достижении необходимой скорости радиостанция на наземной базе посылает в эфир соответствующий сигнал, и двигатели ракеты прекращают работу. Такая система управления зависит от аппаратуры, находящейся вне БР (обычно на Земле), то есть является неавтономной.

Современные СУ БР, как правило, не используют внешнюю информацию (радиосигналы аппаратуры, расположенной вне ракеты, излучение небесных тел и т.п.), — весь комплекс приборов СУ размещается на борту ракеты. Ракета с такой системой управления не боится внешних помех, а ее пуск не зависит от времени суток и состояния атмосферы. Такие СУ являются (в основном) инерциальными, поскольку принцип работы измерительных устройств СУ основан на законе инерции (второй закон Ньютона). Свойство инерции тел используется для определения отклонений ракеты от заданной траектории полета, вызванных действием различных внешних сил.

Основными элементами гиростабилизированных платформ (ГСП), позволяющими замерять угловые параметры летательного аппарата, являются гироскопы1.

СПРАВКА 1

С помощью трех гироскопов ракета обеспечивается инерциальной (невращающейся) системой координат, ориентированной в пространстве системой отсчета — создается основной КОМАНДНЫЙ прибор в инерциальных системах управления ракетой — ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ПЛАТФОРМА (ГСП), угловое положение которой относительно заданных направлений в пространстве удерживается неизменным с высокой точностью или изменяется по заданной программе.

ГСП несет на себе АКСЕЛЕРОМЕТРЫ, измеряющие кажущееся ускорение или кажущуюся скорость центра масс (ЦМ) ракеты в строго определенных направлениях.
КАЖУЩЕЕСЯ УСКОРЕНИЕ — часть полного ускорения ракеты (или КА), сообщаемая всеми действующими внешними силами, за исключением сил тяготения.
Кажущееся ускорение измеряется АКСЕЛЕРОМЕТРОМ.

Добавлением к кажущемуся ускорению гравитационного определяется полное ускорение ракеты (или КА).