RU2280232C1 - Method for missile control - Google Patents

Method for missile control Download PDF

Info

Publication number
RU2280232C1
RU2280232C1 RU2004133632/02A RU2004133632A RU2280232C1 RU 2280232 C1 RU2280232 C1 RU 2280232C1 RU 2004133632/02 A RU2004133632/02 A RU 2004133632/02A RU 2004133632 A RU2004133632 A RU 2004133632A RU 2280232 C1 RU2280232 C1 RU 2280232C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rocket
angle
control
missile
wind
Prior art date
Application number
RU2004133632/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004133632A (en
Inventor
Владимир Иванович Образумов (RU)
Владимир Иванович Образумов
Владимир Васильевич Петрушин (RU)
Владимир Васильевич Петрушин
Владимир Иванович Морозов (RU)
Владимир Иванович Морозов
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority to RU2004133632/02A priority Critical patent/RU2280232C1/en
Publication of RU2004133632A publication Critical patent/RU2004133632A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2280232C1 publication Critical patent/RU2280232C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: rocketry, applicable in armament complexes of telecontrolled missiles.
SUBSTANCE: the method includes a missile launch at angle to the target sighting line, acceleration of the missile with the aid of the booster engine and formation of a program control command for ejection of the missile to the target sighting line. The novelty in the control method is in the fact that the direction of the missile launching angle in the direction of the cross-stream component of wind is formed, and the value of launching angle φ0 is determined from the first mathematic expression, and from the launching moment the missile in the boost trajectory is turned in the direction of the cross-stream component of wind with the aid of the missile control surfaces, their deflection angle is formed proportionally to the program command determined according to the second mathematic expression.
EFFECT: reduced missile dispersion and enhanced accuracy of its injection to the target sighting line at a cross wind.
2 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в комплексах вооружения телеуправляемых ракет.The invention relates to rocket technology and can be used in weapon systems of remote-controlled missiles.

Известен способ управления ракетой, включающий запуск ракеты под углом к линии наведения, разгон ракеты с помощью стартового двигателя, определение отклонения ракеты от расчетной траектории полета, формирование команды управления, пропорциональной отклонению ракеты от требуемой траектории, и передачу команды управления на ракету для наведения ее на цель ([1] A.A.Лебедев, В.А.Карабанов. Динамика систем управления беспилотными летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1965, стр.327-330), в котором при формировании управления не учитывается воздействие на движение ракеты поперечного (относительно заданного направления стрельбы) ветра.There is a known method of controlling a rocket, including launching a rocket at an angle to the guidance line, accelerating the rocket using the starting engine, determining the deviation of the rocket from the calculated flight path, generating a control command proportional to the deviation of the rocket from the desired path, and transmitting the control command to the rocket to aim it at target ([1] AA Lebedev, VA Karabanov. Dynamics of control systems for unmanned aerial vehicles. - M.: Mashinostroenie, 1965, pp. 327-330), in which the formation of control does not take into account the effect on the movement of the rocket of the transverse (relative to the specified direction of fire) wind.

Неучет при формировании управления ракетой поперечной составляющей скорости ветра в условиях стрельбы при ветре приводит к недостаткам:Failure to take into account the transverse component of the wind speed in the conditions of firing during the formation of rocket control results in the following disadvantages:

- увеличивается рассеивание и снижается точность встреливания ракеты в поле захвата пеленгатора для последующего измерения координат (пеленгации) ракеты и управления ее по отклонению от линии наведения;- the dispersion increases and the accuracy of rocket shooting in the field of direction finder capture decreases for subsequent measurement of the coordinates (direction finding) of the rocket and its control by deviation from the guidance line;

- повышается вероятность выхода ракеты из информационного луча пеленгатора, снижается точность наведения ракеты в ближней зоне поражения и увеличивается мертвая зона комплекса вооружения.- the probability of a missile leaving the information beam of the direction-finding device increases, the accuracy of missile guidance in the near damage zone decreases, and the dead zone of the weapon complex increases.

Особенность движения ракеты при наличии ветра заключается в том ([2] А.А.Дмитриевский. Внешняя баллистика. - М.: Машиностроение, 1979, стр.344-352), что воздействие поперечного (бокового) ветра создает дополнительную аэродинамическую силу, приложенную в центре давления ракеты. Под действием момента от этой силы управляемая ракета (т.к. она статически устойчива) развернется головной частью навстречу ветру так, что ее продольная ось будет совпадать с вектором воздушной скорости (скорости относительно перемещающейся атмосферы). Угол разворота оси ракеты определяется так называемым ветровым углом атаки, величина которого, в установившемся состоянии, равнаA feature of rocket movement in the presence of wind is that (A.A.Dmitrievsky. External ballistics. - M .: Mashinostroenie, 1979, pp. 344-352), that the effect of transverse (side) wind creates additional aerodynamic force, applied in the center of pressure of the rocket. Under the influence of a moment from this force, a guided missile (since it is statically stable) will unfold its head towards the wind so that its longitudinal axis will coincide with the airspeed vector (velocity relative to the moving atmosphere). The angle of rotation of the axis of the rocket is determined by the so-called wind angle of attack, the value of which, in steady state, is equal to

Figure 00000002
Figure 00000002

где w - поперечная составляющая скорости ветра;where w is the transverse component of the wind speed;

V - путевая скорость ракеты.V is the ground speed of the rocket.

При наличии ветрового угла атаки αw на разгонном участке ракеты появится поперечная (боковая) составляющая силы тяги разгонного двигателя ракеты, направленная против ветра, под действием которой ракета будет также перемещаться против ветра, вызывая линейное (или соответствующее угловое) отклонение ракеты (ее центра масс) и угловой разворот ракеты (ее продольной оси и связанного с ней вектора скорости) относительно заданного направления стрельбы.In the presence of a wind angle of attack α w, the transverse (lateral) component of the thrust force of the rocket’s acceleration engine directed against the wind will appear on the accelerating section of the rocket, under which the rocket will also move against the wind, causing a linear (or corresponding angular) deflection of the rocket (its center of mass ) and the angular rotation of the rocket (its longitudinal axis and the velocity vector associated with it) relative to a given direction of fire.

Под линейным (угловым) отклонением ракеты понимается расстояние (угол) между заданным направлением запуска ракеты и положением центра масс ракеты (касательной к траектории) в плоскости движения на определенной дальности полета ракеты. Под углом разворота ракеты понимается угол между заданным направлением запуска ракеты и продольной осью ракеты в плоскости движения. Линейное (угловое) отклонение и угловой разворот ракеты определяют рассеивание соответственно траектории и вектора скорости ракеты на фиксированной дальности. Величины линейного отклонения и углового разворота для данной ракеты на фиксированной дальности полета определяются значением скорости поперечного ветра и при определенных условиях могут привести даже к срыву управления ракетой.The linear (angular) deviation of the rocket is the distance (angle) between the given direction of launch of the rocket and the position of the center of mass of the rocket (tangent to the trajectory) in the plane of motion at a certain flight range of the rocket. The angle of rotation of the rocket refers to the angle between the given direction of launch of the rocket and the longitudinal axis of the rocket in the plane of motion. The linear (angular) deviation and angular rotation of the rocket determines the dispersion of the trajectory and velocity vector of the rocket, respectively, at a fixed distance. The values of linear deviation and angular rotation for a given missile at a fixed flight range are determined by the value of the transverse wind speed and, under certain conditions, can even lead to a breakdown in missile control.

Известен способ стрельбы неуправляемыми артиллерийскими (нереактивными) снарядами, при котором измеряется скорость ветра и в направление стрельбы вводится поправка на снос снаряда ветром ([3] Л.Н.Преснухин, Л.А.Соломонов и др. Основы теории и проектирования вычислительных приборов и машин управления. - М.: Высшая школа, 1970, стр.240-244). Ветровая поправка формируется пропорционально поперечной составляющей скорости ветра ([2] А.А.Дмитриевский. Внешняя баллистика. - М.: Машиностроение, 1979, стр.356-359). В силу конструктивных особенностей артиллерийских снарядов (отсутствия разгонного двигателя и отсутствия (или малого) оперения по сравнению с управляемыми ракетами) при воздействии поперечного ветра они получают только смещение траектории (центра масс) относительно заданного направления стрельбы в направлении ветра.There is a known method of firing uncontrolled artillery (non-reactive) shells, in which the wind speed is measured and the direction of firing is adjusted for drift of the projectile by the wind ([3] L.N. Presnukhin, L.A. Solomonov and others. Fundamentals of the theory and design of computing devices and control machines. - M.: Higher School, 1970, pp. 240-244). The wind correction is formed in proportion to the transverse component of the wind speed ([2] A. A. Dmitrievsky. External ballistics. - M.: Mashinostroenie, 1979, pp. 356-359). Due to the design features of artillery shells (the absence of an accelerating engine and the absence of (or small) plumage compared to guided missiles) when exposed to a transverse wind, they receive only the displacement of the trajectory (center of mass) relative to a given direction of fire in the direction of the wind.

Такой способ стрельбы за счет введения угловой поправки на упреждающий угол разворота пусковой установки против направления ветра, равныйThis method of firing due to the introduction of an angular correction for the anticipatory turning angle of the launcher against the direction of the wind, equal to

Figure 00000003
Figure 00000003

где

Figure 00000004
- коэффициент чувствительности линейного отклонения снаряда Z к поперечному ветру на фиксированной дальности Д;Where
Figure 00000004
- sensitivity coefficient of the linear deviation of the projectile Z to the transverse wind at a fixed range D;

w - поперечная скорость ветра,w is the transverse wind speed,

позволяет на заданной дальности Д компенсировать линейный снос снаряда Z от заданного направления стрельбы, вызванный воздействием поперечного ветра. Однако такой способ компенсации ветрового воздействия не удовлетворяет требованием управления ракетой, так как, во-первых, упреждающий угловой разворот пусковой установки для запуска управляемой ракеты должен проводиться не против ветра, а в направлении ветра, а, во-вторых, такой способ компенсирует только линейное смещение траектории (центра масс), при этом угловой разворот ракеты, вызываемый ветровым воздействием, сохраняется и тем самым определяется дополнительная составляющая ветрового рассеивания ракеты.allows for a given range D to compensate for the linear drift of the projectile Z from a given direction of fire caused by the influence of a transverse wind. However, this method of compensating for the wind impact does not satisfy the rocket control requirement, since, firstly, the anticipatory angular rotation of the launcher for launching a guided missile should not be carried out against the wind, but in the direction of the wind, and secondly, this method only compensates for the linear the displacement of the trajectory (center of mass), while the angular rotation of the rocket caused by the wind, is preserved and thereby determines the additional component of the wind dispersion of the rocket.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является способ управления ракетой, включающий запуск ракеты под углом к линии визирования цели (ЛВЦ), разгон ракеты с помощью стартового двигателя, пеленгацию ракеты, формирование программной команды управления на участке траектории полета с работающим разгонным двигателем и передачу программной команды управления на ракету для ее вывода на линию визирования цели ([4] Патент РФ №2205360, МПК7 F 42 В 15/01).Closest to the proposed method for the combination of essential features is a missile control method, including launching a rocket at an angle to the line of sight of the target (LCV), accelerating the rocket using the starting engine, direction finding the rocket, forming a control program command on the flight path section with the running accelerating engine and transfer of a control command to a missile for its output to the line of sight of the target ([4] RF Patent No. 2205360, IPC 7 F 42 B 15/01).

В известном способе при формировании управления воздействие поперечного ветра на полет ракеты также не учитывается и поэтому на определенной дальности, к моменту захвата ракеты пеленгатором для ее пеленгации для последующего управления по отклонению от ЛВЦ, ракета под воздействием поперечного ветра будет иметь линейное отклонение Z и угловой разворот φ относительно заданного направления стрельбы. Поэтому появится дополнительная составляющая ветрового рассеивания ракеты, что повышает вероятность ее выхода из информационного луча пеленгатора, снижает точность наведения ракеты в ближней зоне поражения и увеличивает мертвую зону комплекса вооружения.In the known method, when forming the control, the effect of the transverse wind on the flight of the rocket is also not taken into account and therefore, at a certain distance, by the time the rocket is gripped by a direction finder for direction finding for subsequent control by deviation from the LC, the rocket will have a linear deviation Z and an angular rotation under the influence of a transverse wind φ relative to a given direction of fire. Therefore, an additional component of the wind dispersal of the missile will appear, which increases the probability of its exit from the information beam of the direction finder, reduces the accuracy of the missile guidance in the near zone of destruction and increases the dead zone of the weapon complex.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение рассеивания, повышение точности встреливания ракеты в поле захвата пеленгатора и повышение точности вывода и наведения ракеты в ближней зоне поражения в условиях ветрового воздействия.The objective of the invention is to reduce dispersion, increase the accuracy of shooting missiles in the field of capture of the direction finder and increase the accuracy of the withdrawal and guidance of the rocket in the near zone of damage in conditions of wind exposure.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе управления ракетой, включающем запуск ракеты под углом к ЛВЦ, разгон ракеты с помощью стартового двигателя, пеленгацию ракеты, формирование программной команды управления на участке траектории полета с работающим разгонным двигателем и передачу программной команды управления на ракету для ее вывода на ЛВЦ, измеряют поперечную составляющую скорости ветра, формируют направление угла запуска ракеты относительно ЛВЦ в направлении поперечной составляющей скорости ветра, а величину угла запуска φ0 определяют из соотношенияThe problem is achieved due to the fact that in the rocket control method, which includes launching the rocket at an angle to the LEC, accelerating the rocket with the help of the starting engine, finding the rocket, forming a control program command on the flight path section with a working accelerating engine and transmitting the control command to the rocket for its output to the LCF, measure the transverse component of the wind speed, form the direction of the angle of launch of the rocket relative to the LCF in the direction of the transverse component of the wind speed, and at start angle φ 0 is determined from the relation

Figure 00000005
Figure 00000005

где k1 - коэффициент чувствительности линейного отклонения ракеты к поперечной составляющей скорости ветра на дальности начала управления ракетой по отклонению от ЛВЦ;where k 1 is the coefficient of sensitivity of the linear deflection of the rocket to the transverse component of the wind speed at the range of the start of rocket control in deviation from the LC;

Figure 00000006
- коэффициент чувствительности углового отклонения ракеты к поперечной составляющей скорости ветра на дальности начала управления ракетой по отклонению от ЛВЦ;
Figure 00000006
- the coefficient of sensitivity of the angular deviation of the rocket to the transverse component of the wind speed at the range of the start of rocket control in deviation from the LC;

k2 - коэффициент чувствительности линейного отклонения ракеты к углу отклонения рулей управления ракеты на дальности начала управления ракетой по отклонению от ЛВЦ;k 2 is the coefficient of sensitivity of the linear deflection of the rocket to the angle of deflection of the rudders of the rocket control at the range of the start of rocket control in deviation from the LC;

Figure 00000007
- коэффициент чувствительность угла вектора скорости ракеты к углу отклонения рулей управления ракеты на дальности начала управления ракетой по отклонению от ЛВЦ;
Figure 00000007
- coefficient sensitivity of the angle of the rocket velocity vector to the angle of deviation of the rudders of the rocket at the range of the start of rocket control by the deviation from the LC;

Д - дальность начала управления ракетой по отклонению от ЛВЦ;D is the range of the start of rocket control by deviation from the LC;

w - поперечная составляющая скорости ветра,w is the transverse component of the wind speed,

и с момента запуска ракету на разгонном участке полета разворачивают в направлении поперечной составляющей скорости ветра с помощью рулей управления ракеты, угол отклонения которых формируют пропорционально программной команде управления δ, определяемой по соотношениюand from the moment of launching the rocket in the upper part of the flight, deploy in the direction of the transverse component of the wind speed using the rocket control rudders, the deflection angle of which is proportional to the control program command δ, determined by the ratio

Figure 00000008
Figure 00000008

В предлагаемом способе управления решение поставленной задачи основывается на взаимосвязанных операциях по формированию направления и угла запуска ракеты относительно ЛВЦ и направления и угла разворота ракеты на разгонном участке путем отклонения ее рулей в соответствии с программной командой управления, определяемых в зависимости от одного и того же измеряемого параметра - поперечной скорости ветра, и направленных на компенсацию на определенной дальности полета взаимосвязанных линейного отклонения траектории ракеты и углового разворота ракеты от заданного направления полета, получаемых от воздействия поперечного ветра на ракету, что и обеспечивает повышение точности встреливания и вывода ракеты на ЛВЦ. Линейное отклонение ракеты, вызванное ветром, парируются введением соответствующей поправки на направление стрельбы путем формирования соответствующего угла запуска ракеты φ0 (3), а угловой разворот ракеты на ветровой угол атаки парируется соответствующим разворотом ракеты посредством рулей управления ракеты по команде δ (4) с учетом их взаимосвязанного влияния друг на друга. Взаимосвязанное формирование угла φ0 и команды управления δ обеспечивает наиболее полнуюIn the proposed control method, the solution of the problem is based on interconnected operations to form the direction and angle of launch of the rocket relative to the LCV and the direction and angle of rotation of the rocket in the upper stage by deflecting its rudders in accordance with the control program command, determined depending on the same measured parameter - transverse wind speed, and aimed at compensating for a certain range of flight interrelated linear deviations of the trajectory of the rocket and angular rocket gate from the specified direction of flight, resulting from the impact of cross wind on the rocket that provides increased accuracy and output vstrelivaniya missiles in LVTS. The linear deflection of the rocket caused by the wind is counterbalanced by introducing an appropriate correction to the direction of fire by forming the corresponding angle of launch of the rocket φ 0 (3), and the angular rotation of the rocket by the wind angle of attack is countered by the corresponding rotation of the rocket by means of the rocket control wheels according to command δ (4), taking their interconnected influence on each other. The interconnected formation of the angle φ 0 and the control command δ provides the most complete

компенсацию смещений траектории и углового положения ракеты от заданного направления.compensation for displacements of the trajectory and the angular position of the rocket from a given direction.

Коэффициенты чувствительности

Figure 00000009
, входящие в соотношения (3) и (4), численно определяются как частные производные соответствующей функции по соответствующему аргументу при его фиксированном значении (индекс "0"), т.е.Sensitivity factors
Figure 00000009
entering into relations (3) and (4) are numerically determined as partial derivatives of the corresponding function with respect to the corresponding argument at its fixed value (index “0”), i.e.

Figure 00000010
Figure 00000010

где Z - линейное отклонение ракеты;where Z is the linear deviation of the rocket;

φ - угловое отклонение ракеты;φ is the angular deviation of the rocket;

Θ - угол разворота вектора скорости ракеты (разворот угла наклона касательной к траектории;Θ is the angle of rotation of the rocket velocity vector (the angle of inclination of the tangent to the trajectory;

w - поперечная составляющая скорости ветра;w is the transverse component of the wind speed;

u - угол отклонения рулей ракеты.u is the angle of deviation of the rudders of the rocket.

Например, коэффициент чувствительности k1 определяет зависимость линейного отклонения ракеты от поперечной скорости ветра и может быть равен

Figure 00000011
и т.д.For example, the sensitivity coefficient k 1 determines the dependence of the linear deviation of the rocket on the transverse wind speed and may be equal to
Figure 00000011
etc.

Коэффициенты чувствительности

Figure 00000009
определяются предварительно экспериментальным или расчетным путем, например, в соответствии с методикой, изложенной в ([5] Ф.Р.Гантмахер, Л.М.Левин. Теория полета управляемых ракет. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959, стр.84-86, стр.114-116). Коэффициенты чувствительности могут также определены через передаточные коэффициенты ракеты по отношению к углу отклонения рулей и скорости ветра, например,
Figure 00000012
([1] A.A.Лебедев, В.А.Карабанов. Динамика систем управления беспилотными летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1965, стр.104-105, стр.113).Sensitivity factors
Figure 00000009
are preliminarily determined experimentally or by calculation, for example, in accordance with the methodology described in ([5] F.R. Gantmakher, L.M. Levin. Theory of flight of guided missiles. - M.: State Publishing House of Physics and Mathematics Literature, 1959, p. 84-86, p. 114-116). Sensitivity factors can also be determined through the transmission ratios of the rocket with respect to the angle of deviation of the rudders and wind speed, for example,
Figure 00000012
([1] AA Lebedev, VA Karabanov. Dynamics of control systems for unmanned aerial vehicles. - M.: Mashinostroenie, 1965, pp. 104-105, p. 113).

Таким образом, при действии на ракету поперечного ветра со скоростью w и введения предложенных операций по компенсации его влияния на движение ракеты (формирования угла запуска ракеты φ0 путем разворота пусковой установки с ракетой и разворота ракеты посредством рулей на разгонном участке командой управления δ) получим на заданной дальности Д установившиеся суммарные поперечные (боковые) отклонения ракеты от заданного направления стрельбы (ЛВЦ):Thus, when a transverse wind acts on a rocket at a speed w and the proposed operations are introduced to compensate for its effect on the rocket’s movement (formation of the rocket launch angle φ 0 by turning the launcher with the rocket and the rocket turning by means of rudders in the accelerating section using the control command δ), we obtain of a given range D steady total transverse (lateral) missile deflection from a given direction of fire (LCF):

- линейное отклонение- linear deviation

Figure 00000013
Figure 00000013

- угловое отклонение- angular deviation

Figure 00000014
Figure 00000014

Решая совместно уравнения (5) и (6) при условии обеспечения нулевых значений линейного и углового отклонений (т.е. их компенсации на дальности Д)Solving equations (5) and (6) together, provided that the linear and angular deviations are zero (i.e., their compensation at the distance D)

Figure 00000015
Figure 00000015

получим заявляемые соотношения (3) и (4) для формирования взаимосвязанных угла запуска ракеты (разворота пусковой установки с ракетой) относительно ЛВЦ φ0 и программной команды управления δ для разворота ракеты посредством рулей на необходимый компенсирующий угол при полете на заданную дальность начала управления по измеренным координатам ракеты.we obtain the claimed relations (3) and (4) for the formation of an interconnected angle of launch of the rocket (turn of the launcher with the rocket) relative to the LCF φ 0 and the program control command δ for the rotation of the rocket by means of the rudders at the required compensating angle when flying at a given range of control start from the measured the coordinates of the rocket.

Отклонения ракеты под воздействием поперечного ветра формируются после схода ракеты на так называемом критическом участке траектории ([5] Ф.Р.Гантмахер, Л.М.Левин. Теория полета управляемых ракет. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959, стр.105-106, 257-260), который представляет собой начальный участок полета, т.е. первые десятки метров по дальности полета, когда скорость разгона ракеты еще соизмерима со скоростью ветра (пока ветровой угол атаки (1) существенно отличен от нуля), а величина располагаемой управляющей перегрузки ракеты еще недостаточна для управления по отклонению. В общем случае скорость ветра представляется состоящей из двух составляющих: постоянной и случайной. На промежутке времени, достаточном для схода ракеты с пусковой установки при запуске и движении ее на критическом участке траектории до дальности встреливания в поле захвата пеленгатора и с учетом реального интегрального масштаба турбулентности переменной атмосферы, градиенты скорости ветра по времени и горизонтальному направлению, связанные со случайной составляющей скорости ветра, оказываются несущественными ([2] А.А.Дмитриевский. Внешняя баллистика. - М.: Машиностроение, 1979, стр.344-345). Поэтому практически формирование управления ракетой достаточно проводить по средней составляющей скорости поперечного ветра, измеренной к моменту запуска ракеты.Missile deflections under the influence of transverse wind are formed after the missile descends on the so-called critical section of the trajectory ([5] F.R. Gantmakher, L.M. Levin. Guided missile flight theory. - M.: State Publishing House of Physics and Mathematics, 1959, p. 105-106, 257-260), which is the initial portion of the flight, i.e. the first tens of meters in flight range, when the acceleration rate of the rocket is still commensurate with the wind speed (while the wind angle of attack (1) is significantly different from zero), and the magnitude of the available control overload of the rocket is still insufficient to control the deviation. In the general case, the wind speed appears to consist of two components: constant and random. Over a period of time sufficient for the missile to leave the launcher when starting and moving it at a critical portion of the trajectory to the range of shooting in the direction-of-reference capture field and taking into account the real integral scale of turbulence of the variable atmosphere, the wind velocity gradients in time and horizontal direction associated with the random component wind speeds are insignificant ([2] A.A. Dmitrievsky. External ballistics. - M.: Mashinostroenie, 1979, pp. 344-345). Therefore, practically the formation of rocket control is sufficient to carry out the average component of the transverse wind speed, measured at the time of launch of the rocket.

Способ управления реализуется, например, системой управления, функциональная схема которой представлена на фиг.1. На фиг.1 обозначено:The control method is implemented, for example, by a control system, a functional diagram of which is presented in figure 1. In figure 1 is indicated:

ПЦ - пеленгатор цели;PC - target direction finder;

ПР - пеленгатор ракеты;PR - missile direction finder;

УПК - устройство передачи команд управления на ракету;CPC - a device for transmitting control commands to a rocket;

ПУ - пусковая установка с приводом наведения (и ракетой);PU - launcher with a guidance drive (and a missile);

ДСх - датчик схода ракеты с пусковой установки;DSkh - missile descent sensor from the launcher;

ДВ - датчик ветра;ДВ - wind sensor;

СРП - счетно-решающий прибор;СРП - calculating and solving device;

Р - ракета в полете.R - rocket in flight.

Система управления содержит пеленгатор цели 1, пеленгатор ракеты 2, счетно-решающий прибор 3, устройство передачи команд управления на ракету 4, пусковую установку с приводом наведения (с ракетой) 5, датчик схода ракеты с пусковой установки 6, датчик ветра 7 и ракету 8.The control system comprises a target finder 1, a missile direction finder 2, a computer 3, a control command transmission device for a rocket 4, a launcher with a guidance drive (with a missile) 5, a missile exit sensor from the launcher 6, a wind sensor 7 and a rocket 8 .

Управление ракетой осуществляется следующим образом. Пеленгатор цели 1 сопровождает цель и определяет положение ЛВЦ, координаты которой поступают в счетно-решающий прибор 3 и задают направление стрельбы. Сигнал с датчика ветра 7, пропорциональный измеренной относительно ЛВЦ поперечной составляющей скорости ветра w, также поступает в счетно-решающий прибор 3, где совместным решением соотношений (3) и (4) определяются угол запуска ракеты (угол разворота пусковой установки с ракетой) φ0 и команда управления δ на компенсирующий угол отклонения рулей управления ракеты для ее разворота. Сигнал, пропорциональный углу φ0, поступает на привод наведения пусковой установки, которая вместе с ракетой разворачивается относительно заданного направления ЛВЦ на необходимый угол ветрового упреждения φ0 в направлении ветра. Производится запуск ракеты под углом φ0 к ЛВЦ и после схода ракеты по команде, поступающей с датчика схода ракеты 6, в счетно-решающем приборе 3 формируется команда управления δ, пропорциональная необходимому углу разворота рулей ракеты, которая из счетно-решающего прибора 3 поступает в устройство передачи команд 4 и далее на ракету 8. Ракета, отрабатывая полученную команду управления, на разгонном участке полета отклоняет рули управления на угол, обеспечивающий необходимый разворот продольной оси и вектора скорости ракеты в направлении ветра, и тем самым парирует к заданной дальности начала управления Д свои линейное (угловое) отклонение и угловой разворот от ЛВЦ, вызываемые ветровым воздействием на нее. На дальности Д происходит захват ракеты пеленгатором ракеты 2, измерение ее координат, которые поступают в счетно-решающий прибор 3, где далее формируются команды управления ракетой, пропорциональные отклонению ракеты от ЛВЦ.Rocket control is as follows. The direction finder of target 1 accompanies the target and determines the position of the LCF, the coordinates of which arrive at the computer 3 and set the direction of fire. The signal from the wind sensor 7, which is proportional to the transverse component of the wind speed w measured relative to the LCV, also enters the calculating and solving device 3, where the joint launch of ratios (3) and (4) determines the angle of launch of the rocket (angle of rotation of the launcher with the rocket) φ 0 and the control command δ to the compensating angle of deviation of the rudders for rocket rotation. A signal proportional to the angle φ 0 is fed to the guidance drive of the launcher, which, together with the missile, is deployed relative to the specified LCF direction by the required angle of the wind lead φ 0 in the wind direction. The missile is launched at an angle φ 0 to the LCF, and after the missile leaves the control command δ, which is proportional to the required angle of rotation of the rudder of the rocket, which from the computing and solving device 3 enters a command transmission device 4 and farther on to the missile 8. The missile, fulfilling the received control command, on the accelerating section of the flight deflects the control wheels by an angle that provides the necessary turn of the longitudinal axis and the rocket velocity vector in the direction of tra, and thereby parries to a given range of control start D its linear (angular) deviation and angular reversal from the LCV caused by wind exposure to it. At a distance of D, the missile is captured by the direction finder of missile 2, its coordinates are measured, which enter the calculating-decisive device 3, where rocket control commands are further formed proportional to the deviation of the missile from the LCF.

Счетно-решающий прибор 3 включает схему формирования сигналов, пропорциональных углу запуска ракеты (углу разворота пусковой установки с ракетой) φ0 и команде управления δ на угол разворота рулей ракеты. Функциональная схема такого блока при аналоговом исполнении представлена на фиг.2. Схема содержит вычитатели 9, 10, 11, усилители 12, 13, 14, 15, 16, блок синуса 17, потенциометр 18, исполнительный двигатель Дв - двигатель постоянного тока 19 и схему запоминания 20. Угол φ0 определяется решением уравнения (3), которое осуществляется следящей системой схемы, реализующей уравнение видаThe computing device 3 includes a signal generation circuit proportional to the angle of launch of the rocket (angle of rotation of the launcher with the rocket) φ 0 and the control command δ to the angle of rotation of the rudders of the rocket. The functional diagram of such a block with analogue performance is presented in figure 2. The circuit contains subtractors 9, 10, 11, amplifiers 12, 13, 14, 15, 16, a sine block 17, a potentiometer 18, an actuator Dv - a DC motor 19 and a memory circuit 20. The angle φ 0 is determined by solving equation (3), which is carried out by a tracking system of a circuit that implements an equation of the form

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
- сигнал, пропорциональный значению корня уравнения (3), равного искомому углу запуска ракеты φ0
Figure 00000018
Where
Figure 00000017
- a signal proportional to the value of the root of equation (3), equal to the desired rocket launch angle φ 0
Figure 00000018

К - коэффициент усиления схемы.K is the gain of the circuit.

Значение коэффициента К усилителя 16 в соотношении (8) задается исходя из требуемой точности определения угла φ0. Погрешность Δφ0 определения угла φ0 равна ([3] Л.Н.Преснухин, Л.А.Соломонов и др. Основы теории и проектирования вычислительных приборов и машин управления. - М.: Высшая школа, 1970, стр.206-207).The value of the coefficient K of the amplifier 16 in the relationship (8) is set based on the required accuracy of determining the angle φ 0 . The error Δφ 0 of determining the angle φ 0 is ([3] L.N. Presnukhin, L.A. Solomonov and others. Fundamentals of the theory and design of computing devices and control machines. - M.: Higher School, 1970, pp. 206-207 )

Figure 00000019
Figure 00000019

и при достаточно большом значении К (больше 100) является пренебрежимо малой.and at a sufficiently large value of K (greater than 100) is negligible.

Коэффициенты передачи усилителей 12, 13, 14, 15 определяются коэффициентами чувствительности

Figure 00000009
данной ракеты, входящими в соотношения (3), (4), численные значения которых определяются предварительно и заносятся в память счетно-решающего прибора 3.The transmission coefficients of the amplifiers 12, 13, 14, 15 are determined by the sensitivity coefficients
Figure 00000009
of this rocket, which are included in the relations (3), (4), the numerical values of which are determined previously and are stored in the memory of the calculating-solving device 3.

До запуска ракеты в соответствии со схемой фиг.2 на элементах 9, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19 реализуется решение уравнения (8) для определения угла разворота пусковой установки с ракетой 5. Если сигнал с выхода потенциометра 18, представляющий собой значение искомого угла отворота φ0, не соответствует решению уравнения (8), то на выходе вычитателя 10 будет сигнал ошибки ε, отличный от нуля, который после усилителя 16 поступает на исполнительный двигатель 19, который перемещает движок потенциометра 18 до тех пор, пока сигнал ошибки ε не придет в нулевое значение. При этом значение сигнала с выхода потенциометра 18 будет соответствовать решению уравнения (8), т.е. сигналу искомому углу отворота φ0. В этом случае значения сигналов угла отворота φ0 и измеренной скорости ветра w с датчика ветра 7 будут связаны коэффициентом передачи схемы от точки "А" до точки "Б", определяемым соотношениемPrior to launching a rocket in accordance with the scheme of FIG. 2, elements 9, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19 implement a solution of equation (8) to determine the angle of rotation of the launcher with rocket 5. If the signal from the output of the potentiometer 18, which is the value of the desired lap angle φ 0 , does not correspond to the solution of equation (8), then the output of the subtractor 10 will have an error signal ε other than zero, which, after the amplifier 16, is fed to the executive motor 19, which moves the slider of the potentiometer 18 to until the error signal ε reaches the zero value e. In this case, the signal value from the output of potentiometer 18 will correspond to the solution of equation (8), i.e. the signal to the desired lapel angle φ 0 . In this case, the values of the flap angle signals φ 0 and the measured wind speed w from the wind sensor 7 will be related by the transfer coefficient of the circuit from point "A" to point "B", determined by the ratio

Figure 00000020
Figure 00000020

где kдв - коэффициент передачи исполнительного двигателя 19.where k dv - gear ratio of the actuating engine 19.

С выхода усилителя 14 сигнал, пропорциональный sinφ0, поступает на вход схемы запоминания 20. В момент схода ракеты с пусковой установки по сигналу с датчика схода 6, поступающему на управляющий вход ключа схемы запоминания 20, размыкается его нормально замкнутый контакт и на выходе схемы 20 запоминается сигнал, пропорциональный значению

Figure 00000021
в момент схода ракеты. По этому запомненному сигналу и сигналу, пропорциональному скорости ветра w, поступающему с датчика ветра 7 на вход усилителя 15, в соответствии с соотношением (4), на выходе вычитателя 11 формируется сигнал, пропорциональный требуемой команде управления δ на отклонение рулей управления ракеты для компенсации ветрового воздействия на разгонном участке полета.From the output of the amplifier 14, a signal proportional to sinφ 0 is fed to the input of the memory circuit 20. At the moment the rocket leaves the launcher, the signal from the descent sensor 6 fed to the control input of the key of the memory circuit 20 opens its normally closed contact and the output of circuit 20 the signal proportional to the value is stored
Figure 00000021
at the time of the descent of the rocket. According to this stored signal and a signal proportional to the wind speed w from the wind sensor 7 to the input of the amplifier 15, in accordance with relation (4), a signal proportional to the required control command δ for the deviation of the rocket control wheels to compensate for the wind impacts on the upper part of the flight.

Для современных ракет в условиях стрельбы при ветре величина угла запуска ракеты φ0 для компенсации ветрового сноса, как правило, не превышает 3-5 град. Поэтому с погрешностью, не превышающей 3%, можно считать, что численно sinφ0≈φ0 и тогда соотношение (3) для угла запуска (угла разворота пусковой установки) запишется в видеFor modern rockets in conditions of firing in the wind, the value of the rocket launch angle φ 0 to compensate for wind drift, as a rule, does not exceed 3-5 degrees. Therefore, with an error of not more than 3%, it can be assumed that the numerical sinφ 0 ≈φ 0 then the relation (3) to start angle (angle of rotation launcher) can be written as

Figure 00000022
Figure 00000022

откуда получается соотношение для определения компенсирующего угла разворота пусковой установки в видеwhere does the relation for determining the compensating angle of rotation of the launcher in the form

Figure 00000023
Figure 00000023

где аw - коэффициент, равный

Figure 00000024
.where a w is a coefficient equal to
Figure 00000024
.

Тогда, с учетом (13), соотношение (4) для команды управления на разворот ракеты δ посредством отклонения рулей ракеты примет видThen, taking into account (13), relation (4) for the command to control the rocket’s turn δ by deflecting the rudders of the rocket will take the form

Figure 00000025
Figure 00000025

где Кw - коэффициент, равный

Figure 00000026
.where K w is a coefficient equal to
Figure 00000026
.

Таким образом, управление ракетой с взаимосвязанным формированием угла запуска ракеты φ0 и команды управления δ углом разворота ракеты посредством отклонения ее рулей управления на разгонном участке в зависимости от поперечной скорости ветра обеспечивает компенсацию линейного смещения траектории и углового разворота ракеты от заданного направления стрельбы при воздействии поперечного ветра.Thus, rocket control with the interconnected formation of the rocket launch angle φ 0 and command control δ of the rocket’s rotation angle by deviating its control wheels in the accelerating section depending on the transverse wind speed compensates for linear displacement of the trajectory and angular rotation of the rocket from a given direction of fire when exposed to transverse the wind.

Предлагаемый способ управления ракетой позволяет уменьшить ветровое рассеивание ракеты, повысить точность ее встреливания в поле захвата пеленгатора, повысить точность наведения ракеты в ближней зоне поражения и уменьшить мертвую зону ракетного комплекса вооружения, что выгодно отличает его от известных.The proposed missile control method allows to reduce the wind dispersion of the rocket, to increase the accuracy of its shooting in the field of direction finder capture, to increase the accuracy of the missile guidance in the near strike zone and to reduce the dead zone of the missile weapons complex, which distinguishes it from the known ones.

Источники информацииInformation sources

1. А.А.Лебедев, В.А.Карабанов. Динамика систем управления беспилотными летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1965.1. A.A. Lebedev, V.A. Karabanov. The dynamics of control systems for unmanned aerial vehicles. - M.: Mechanical Engineering, 1965.

2. А.А.Дмитриевский. Внешняя баллистика. - М.: Машиностроение, 1979.2. A.A.Dmitrievsky. External ballistics. - M.: Mechanical Engineering, 1979.

3. Л.Н.Преснухин, Л.А.Соломонов и др. Основы теории и проектирования вычислительных приборов и машин управления. - М.: Высшая школа, 1970.3. LN Presnukhin, L. A. Solomonov and others. Fundamentals of the theory and design of computing devices and control machines. - M .: Higher school, 1970.

4. Патент РФ №2205360, МПК7 F 42 B 15/01.4. RF patent No. 2205360, IPC 7 F 42 B 15/01.

5. Ф.Р.Гантмахер, Л.М.Левин. Теория полета управляемых ракет. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959.5. F.R. Gantmakher, L.M. Levin. The theory of flight guided missiles. - M .: State publishing house of physical and mathematical literature, 1959.

Claims (1)

Способ управления ракетой, включающий запуск ракеты под углом к линии визирования цели, разгон ракеты с помощью стартового двигателя, пеленгацию ракеты, формирование программной команды управления на участке траектории полета с работающим разгонным двигателем и передачу программной команды управления на ракету для ее вывода на линию визирования цели, отличающийся тем, что измеряют поперечную составляющую скорости ветра, формируют направление угла запуска ракеты относительно линии визирования цели в направлении поперечной составляющей скорости ветра, а величину угла запуска φ0 определяют из соотношенияA missile control method, including launching a rocket at an angle to the line of sight of the target, accelerating the rocket using the starting engine, direction finding the rocket, generating a control program command on a portion of the flight path with a working accelerating engine and transmitting a control command to the rocket for its output to the target sight line characterized in that they measure the transverse component of the wind speed, form the direction of the angle of launch of the rocket relative to the line of sight of the target in the direction of the transverse component s wind speed, and the angle φ start is determined from the relation 0
Figure 00000027
Figure 00000027
где k1 - коэффициент чувствительности линейного отклонения ракеты к поперечной составляющей скорости ветра на дальности начала управления ракетой по отклонению от линии визирования цели;where k 1 is the coefficient of sensitivity of the linear deflection of the rocket to the transverse component of the wind speed at the range of the start of rocket control by the deviation from the line of sight of the target;
Figure 00000028
- коэффициент чувствительности углового отклонения ракеты к поперечной составляющей скорости ветра на дальности начала управления ракетой по отклонению от линии визирования цели;
Figure 00000028
- the coefficient of sensitivity of the angular deviation of the rocket to the transverse component of the wind speed at the range of the start of rocket control in deviation from the line of sight of the target;
k2 - коэффициент чувствительности линейного отклонения ракеты к углу отклонения рулей управления ракеты на дальности начала управления ракетой по отклонению от линии визирования цели;k 2 is the coefficient of sensitivity of the linear deflection of the rocket to the angle of deflection of the rudders of the rocket at the range of the start of rocket control in deviation from the line of sight of the target;
Figure 00000029
- коэффициент чувствительности угла вектора скорости ракеты к углу отклонения рулей управления ракеты на дальности начала управления ракетой по отклонению от линии визирования цели;
Figure 00000029
- the coefficient of sensitivity of the angle of the rocket velocity vector to the angle of deviation of the rudders of the rocket at the range of the start of rocket control by the deviation from the line of sight of the target;
Д - дальность начала управления ракетой по отклонению от линии визирования цели;D is the range of the start of rocket control by deviation from the line of sight of the target; w - поперечная составляющая скорости ветра,w is the transverse component of the wind speed, и с момента запуска ракету на разгонном участке полета разворачивают в направлении поперечной составляющей скорости ветра с помощью рулей управления ракеты, угол отклонения которых формируют пропорционально программной команде управления δ, определяемой по соотношениюand from the moment of launching the rocket in the upper part of the flight, deploy in the direction of the transverse component of the wind speed using the rocket control rudders, the deflection angle of which is proportional to the control program command δ, determined by the ratio
Figure 00000030
Figure 00000030
RU2004133632/02A 2004-11-17 2004-11-17 Method for missile control RU2280232C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004133632/02A RU2280232C1 (en) 2004-11-17 2004-11-17 Method for missile control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004133632/02A RU2280232C1 (en) 2004-11-17 2004-11-17 Method for missile control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004133632A RU2004133632A (en) 2006-04-20
RU2280232C1 true RU2280232C1 (en) 2006-07-20

Family

ID=36607964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004133632/02A RU2280232C1 (en) 2004-11-17 2004-11-17 Method for missile control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2280232C1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004133632A (en) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Siouris Missile guidance and control systems
US4008869A (en) Predicted - corrected projectile control system
US7513455B1 (en) Ballistic missile interceptor guidance by acceleration relative to line-of-sight
CA2585501C (en) Method of determining a fire guidance solution
Fresconi et al. High maneuverability projectile flight using low cost components
US20200400412A1 (en) Guidance, navigation and control for ballistic projectiles
KR102339273B1 (en) GBIAS for rate-based autopilot
US3905563A (en) System for controlling a missile motion in the homing mode
JPS6239442B2 (en)
RU2429439C2 (en) Highly-accurate weapons automatic control system
Solano-López et al. Strategies for high performance GNSS/IMU Guidance, Navigation and Control of Rocketry
US4530270A (en) Method of directing a close attack missile to a target
RU2280232C1 (en) Method for missile control
RU2331036C2 (en) Method of guided missile control
WO2020086152A2 (en) Reduced noise estimator
US3206143A (en) Controller for guiding a missile carrier on the location curve of ballistic firing positions
RU2583347C1 (en) Method of long-range target capture of zone missile homing head and long missile guidance system
RU2216708C1 (en) Method controlling flight of surface-to-surface ballistic self-guided rocket missile
RU2613016C1 (en) Method of missile placing into track initiation area by homing head and device for its implementation
Alqudsi et al. Intercept algorithm for maneuvering targets based on differential geometry and lyapunov theory
RU2569046C1 (en) Method of combined guidance of small-sized missile with separable propulsion system and guidance system for its implementation
US3249324A (en) Method and system for inertial guidance
Mouada et al. Application of optimal control law to laser guided bomb
Josey et al. Spinning Projectile Navigation and Guidance Using Strapdown Seeker
Nocoń et al. Optimal compensator for anti-ship missile with vectorization of engine thrust

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20161130