Грузило-головка Сегодня это приспособление чаще именуют джиг-головкой. Напоминает большую мормышку с крепежным колечком и стопором для приманки. Служат спиннинговые грузила-головки в основном для горизонтальной проводки мягких приманок и могут различаться по массе и

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________________

Кафедра радиоэлектронных устройств

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ

Санкт-Петербург

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЛГС.

2.1 Назначение

Радиолокационная головка самонаведения устанавливается на ракете класса "земля-воздух" для обеспечения на конечном этапе полета ракеты автоматического захвата цели, ее автосопровождения и выдачи сигналов управления на автопилот (АП) и радиовзрыватель (РБ).

2.2 Технические характеристики

РЛГС характеризуется следующими основными тактико-техническими данными:

1. зона поиска по направлению:

По углу места ± 9°

2. время обзора зоны поиска 1,8 - 2,0 сек.

3. время захвата цели по углу 1,5 сек (не более)

4. маμмальные углы отклонения зоны поиска:

По азимуту ± 50° (не менее)

По углу места ± 25° (не менее)

5. маμмальные углы отклонения равносигнальной зоны:

По азимуту ± 60° (не менее)

По углу места ± 35° (не менее)

6. дальность захвата цели типа самолета ИЛ-28 с выдачей сигналов управления на (АП) при вероятности не ниже 0,5 -19 км, а при вероятности не ниже 0,95 -16 км.

7 зона поиска по дальности 10 - 25 км

8. рабочий диапазон частот f ± 2,5%

9. средняя мощность передатчика 68 Вт

10. длительность ВЧ-импульса 0,9 ± 0,1 мксек

11. период следования ВЧ-импульсов Т ± 5%

12. чувствительность приемных каналов - 98дб (не менее)

13.потребдяема мощность от источников питания:

От сети 115 в 400 Гц 3200 Вт

От сети 36 в 400 Гц 500 Вт

От сети 27 600 Вт

14.вес станции – 245 кг.

3. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ И ПОСТРОЕНИЯ РЛГС

3.1 Принцип действия РЛГС

РЛГС представляет собой радиолокационную станцию 3-х сантиметрового диапазона, работающую в режиме импульсного излучения. При самом общем рассмотрении РЛГС может быть разбита на две части: - собственно радиолокационную часть и автоматическую часть, обеспечивающую захват цели, ее автоматическое сопровождение по углу и дальности и выдачу сигналов управления на автопилот и радиовзрыватель.

Радиолокационная часть станции работает обычным образом. Высокочастотные электромагнитные колебания, генерируемые магнетроном в виде очень коротких импульсов, излучаются с помощью остронаправленной антенны, принимаются той же антенной, преобразуются и усиливаются в приемном устройстве, проходят далее в автоматическую часть станции - систему углового сопровождения цели и дальномерное устройство.

Автоматическая часть станции состоит из трех следующих функциональных систем:

1. системы управления антенной, обеспечивающей управление антенной во всех режимах работы РЛГС (в режиме "наведение", в режиме "поиск" и в режиме "самонаведение", который в свою очередь, подразделяется на режимы "захват" и "автосопровождение")

2. дальномерного устройства

3. вычислителя сигналов управления, подаваемых на автопилот и радиовзрыватель ракеты.

Система управления антенной в режиме "автосопровождение" работает по так называемому дифференциальному методу, в связи с чем в станции применена специальная антенна, состоящая из сфероидального зеркала и 4-х излучателей, вынесенных на некоторое расстояние перед зеркалом.

При работе РЛГС на излучение формируется одно-лепестковая диаграмма направленности с маμмумом совпадающим с осью антенной системы. Это достигается за счет разной длины волноводов излучателей - имеется жесткий сдвиг по фазе между колебаниями разных излучателей.

При работе на прием диаграммы направленности излучателей сдвинуты относительно оптической оси зеркала и пересекаются на уровне 0,4.

Связь излучателей с приемопередающим устройством осуществляется через волноводный тракт, в котором имеются два последовательно включенных ферритовых коммутатора:

· коммутатор осей (ФКО), работающий с частотой 125 Гц.

· коммутатор приемников (ФКП), работающий с частотой 62,5 Гц.

Ферритовые коммутаторы осей переключают волноводный тракт таким образом, что сначала подключают к передатчику все 4 излучателя, формируя одно-лепестковую диаграмму направленности, а затем к двухканальному приемнику, то излучатели, создающие две диаграммы направленности, расположенные в вертикальной плоскости, то излучатели, создающие две диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. С выходов приемников сигналы попадают на схему вычитания, где в зависимости от положения цели относительно равносигнального направления, образованного пересечением диаграмм направленности данной пары излучателей, вырабатывается разностный сигнал, амплитуда и полярность которого определяется положением цели в пространстве (рис. 1.3).

Синхронно с ферритовым коммутатором осей в РЛГС работает схема выделения сигналов управления антенной, с помощью которой вырабатывается сигнал управления антенной по азимуту и по углу места.

Коммутатор приемников переключает входы приемных каналов с частотой 62,5Гц. Коммутация приемных каналов связана с необходимостью усреднения их характеристик, так как дифференциальный метод пеленгации цели требует полной идентичности параметров обоих приемных каналов. Дальномерное устройство РЛГС представляет собой систему с двумя электронными интеграторами. С выхода первого интегратора снимается напряжение, пропорциональное скорости сближения с целью, с выхода второго интегратора - напряжение, пропорциональное дальности до цели. Дальномер осуществляет захват ближайшей цели в диапазоне 10-25км с последующим ее автосопровождением до дальности 300 метров. На дальности 500 метров с дальномера выдается сигнал, служащий для взвода радио-взрывателя (РВ).

Вычислитель РЛГС является счетно-решающим устройством и служит для Формирования сигналов управления, выдаваемых РЛГС на автопилот (АП) и РВ. На АП подаётся сигнал, представляющий проекции вектора абсолютной угловой скорости луча визирования цели на поперечные оси ракеты. Эти сигналы используются для управления ракетой по курсу и тангажу. На РВ с вычислителя поступает сигнал, представляющий проекцию вектора скорости сближения цели с ракетой на полярное направление луча визирования цели.

Отличительными особенностями РЛГС по сравнению с другими аналогичными ей по своим тактико-техническим данным станциями являются:

1. применение в РЛГС длиннофокусной антенны, характеризующейся тем, что Формирование и отклонение луча осуществляется в ней с помощью отклонения одного довольно легкого зеркала, угол отклонения которого вдвое меньше угла отклонения луча. Кроме того, в такой антенне отсутствуют вращающиеся высокочастотные переходы, что упрощает ее конструкцию.

2. использование приемника с линейно-логарифмической амплитудной характеристикой, что обеспечивает расширение динамического диапазона канала до 80 дб и, тем самым, делает возможным пеленгацию источника активной помехи.

3. построение системы углового сопровождения по дифференциальному методу, обеспечивающему высокую помехозащищенность.

4. применение в станции оригинальной двухконтурной замкнутой схемы компенсации рыскания, обеспечивающей высокую степень компенсации колебаний ракеты относительно луча антенны.

5. конструктивное выполнение станции по так называемому контейнерному принципу, характеризующемуся целым рядом преимуществ в отношении снижения общего веса, использовании отведенного объема, уменьшении межблочных связей, возможности применения централизованной системы охлаждения и т. п.

3.2 Отдельные функциональные системы РЛГС

РЛГС может быть разбита на ряд отдельных функциональных систем, каждая из которых решает вполне определенную частную задачу (или несколько более или менее близких между собой частных задач) и каждая из которых в той или иной мере оформлена в виде отдельной технологической и конструктивной единицы. Таких Функциональных систем в РЛГС четыре:

3.2.1 Радиолокационная часть РЛГС

Радиолокационная часть РЛГС состоит из:

· передатчика.

· приемника.

· высоковольтного выпрямителя.

· высокочастотной части антенны.

Радиолокационная часть РЛГС предназначена:

· для генерирования высокочастотной электромагнитной энергии заданной частоты (f±2,5%) и мощности 60 Вт, которая в виде коротких импульсов (0,9 ± 0,1 мксек) излучается в пространство.

· для последующего приема отраженных от цели сигналов, их преобразования в сигналы промежуточной частоты (Fпч=30 МГц), усиления (по 2-м идентичным каналам), детектирования и выдачи на другие системы РЛГС.

3.2.2. Синхронизатор

Синхронизатор состоит из:

· узла манипуляции приема и синхронизации (МПС-2).

· узла коммутации приемников (КП-2).

· узла управления ферритовыми коммутаторами (УФ-2).

· узла селекции и интегрирования (СИ).

· узла выделения сигнала ошибки (СО)

· ультразвуковой линии задержки (УЛЗ).

· формирование импульсов синхронизации для запуска отдельных схем в РЛГС и импульсов управления приемником, узлом СИ и дальномером (узел МПС-2)

· формирование импульсов управления ферритовым коммутатором осей, ферритовым коммутатором приемных каналов и опорного напряжения (узел УФ-2)

· интегрирование и суммирование принятых сигналов, нормирование напряжения для управления АРУ, преобразование видеоимпульсов цели и АРУ в радиочастотные сигналы (10 МГц) для осуществления задержки их в УЛЗ (узел СИ)

· выделение сигнала ошибки, необходимого для работы системы углового сопровождения (узел СО).

3.2.3. Дальномер

Дальномер состоит из:

· узла временного модулятора (ЕМ).

· узла временного дискриминатора (ВД)

· двух интеграторов.

Назначением этой части РЛГС является:

· поиск, захват и сопровождение цели по дальности с выдачей сигналов дальности до цели и скорости сближения с целью

· выдача сигнала Д-500 м

Самонаведением называется автоматическое наведение ракеты на цель, основанное на использовании энергии, идущей от цели к ракете.

Головка самонаведения ракеты автономно осуществляет сопровождение цели, определяет параметр рассогласования и формирует команды управления ракетой.

По виду энергии, которую излучает или отражает цель, системы самонаведения разделяются на радиолокационные и оптические (инфракрасные или тепловые, световые, лазерные и др.).

В зависимости от места расположения первичного источника энергии системы самонаведения могут быть пассивными, активными и полуактивными.

При пассивном самонаведении энергия, излучаемая или отражаемая целью, создается источниками самой цели или естественным облучателем цели (Солнцем, Луной). Следовательно, информация о координатах и параметрах движения цели может быть получена без специального облучения цели энергией какого-либо вида.

Система активного самонаведения характеризуется тем, что источник энергии, облучающий цель, устанавливается на ракете и для самонаведения ЗУР используется отраженная от цели энергия этого источника.

При полуактивном самонаведении цель облучается первичным источником энергии, расположенным вне цели и ракеты (ЗРК «Хок»).

Радиолокационные системы самонаведения получили широкое распространение в ЗРК из-за их практической независимости действия от метеорологических условий и возможности наведения ракеты на цель любого типа и на различные дальности. Они могут использоваться на всем или только на конечном участке траектории зенитной управляемой ракеты, т. е. в сочетании с другими системами управления (системой телеуправления, программного управления).

В радиолокационных системах применение пассивного способа самонаведения весьма ограничено. Такой способ возможен лишь в частных случаях, например при самонаведении ЗУР на самолет, имеющий на своем борту непрерывно работающий радиопередатчик помех. Поэтому в радиолокационных системах самонаведения применяют специальное облучение («подсвечивание») цели. При самонаведении ракеты на всем участке ее траектории полета к цели, как правило, по энергетическим и стоимостным соотношениям применяются полуактивные системы самонаведения. Первичный источник энергии (радиолокатор подсвета цели) обычно располагается на пункте наведения. В комбинированных системах применяются как полуактивная, так и активная системы самонаведения. Ограничение по дальности активной системы самонаведения происходит за счет максимальной мощности, которую можно получить на ракете с учетом возможных габаритов и массы бортовой аппаратуры, в том числе и антенны головки самонаведения.

Если самонаведение начинается не с момента старта ракеты, то с увеличением дальности стрельбы ракетой энергетические преимущества активного самонаведения по сравнению с полуактивным возрастают.

Для вычисления параметра рассогласования и выработки команд управления следящие системы головки самонаведения должны непрерывно отслеживать цель. При этом формирование команды управления возможно при сопровождении цели только по угловым координатам. Однако такое сопровождение не обеспечивает селекцию цели по дальности и скорости, а также защиту приемника головки самонаведения от побочной информации и помех.

Для автоматического сопровождения цели по угловым координатам используются равносигнальные методы пеленгации. Угол прихода отраженной от цели волны определяется сравнением сигналов, принятых по двум или более несовпадающим диаграммам направленности. Сравнение может осуществляться одновременно или последовательно.

Наибольшее распространение получили пеленгаторы с мгновенным равносигнальным направлением, в которых используется суммарно-разностный способ определения угла отклонения цели. Появление таких пеленгационных устройств обусловлено в первую очередь необходимостью повышения точности систем автоматического сопровождения цели по направлению. Такие пеленгаторы теоретически не чувствительны к амплитудным флюктуациям отраженного от цели сигнала.

В пеленгаторах с равносигнальным направлением, создаваемым путем периодического изменения диаграммы направленности антенны, и, в частности, со сканирующим лучом, случайное изменение амплитуд отраженного от цели сигнала воспринимается как случайное изменение углового положения цели.

Принцип селекции цели по дальности и скорости зависит от характера излучения, которое может быть импульсным или непрерывным.

При импульсном излучении селекция цели осуществляется, как правило, по дальности с помощью стробирующих импульсов, открывающих приемник головки самонаведения в момент прихода сигналов от цели.

При непрерывном излучении сравнительно просто осуществить селекцию цели по скорости. Для сопровождения цели по скорости используется эффект Доплера. Величина доплеровского смещения частоты сигнала, отраженного от цели, пропорциональна при активном самонаведении относительной скорости сближения ракеты с целью, а при полуактивном самонаведении - радиальной составляющей скорости цели относительно наземного радиолокатора облучения и относительной скорости сближения ракеты с целью. Для выделения доплеровского смещения при полуактивном самонаведении на ракете после захвата цели необходимо произвести сравнение сигналов, принятых радиолокатором облучения и головкой самонаведения. Настроенные фильтры приемника головки самонаведения пропускают в канал изменения угла только те сигналы, которые отразились от цели, движущейся с определенной скоростью относительно ракеты.

Применительно к зенитному ракетному комплексу типа «Хок» она включает радиолокатор облучения (подсвета) цели, полуактивную головку самонаведения, зенитную управляемую ракету и др.

Задачей радиолокатора облучения (подсвета) цели является непрерывное облучение цели электромагнитной энергией. В радиолокационной станции используется направленное излучение электромагнитной энергии, что требует непрерывного сопровождения цели по угловым координатам. Для решения других задач обеспечивается также сопровождение цели по дальности и скорости. Таким образом, наземная часть системы полуактивного самонаведения представляет собой радиолокационную станцию с непрерывным автоматическим сопровождением цели.

Полуактивная головка самонаведения устанавливается на ракете и включает координатор и счетно-решающий прибор. Она обеспечивает захват и сопровождение цели по угловым координатам, дальности или скорости (или по всем четырем координатам), определение параметра рассогласования и выработку команд управления.

На борту зенитной управляемой ракеты устанавливается автопилот, решающий те же задачи, что и в командных системах телеуправления.

В состав зенитного ракетного комплекса, использующего систему самонаведения или комбинированную систему управления, входят также оборудование и аппаратура, обеспечивающие подготовку и пуск ракет, наведение радиолокатора облучения на цель и т. п.

Инфракрасные (тепловые) системы самонаведения зенитных ракет используют диапазон волн, как правило, от 1 до 5 мкм. В этом диапазоне находится максимум теплового излучения большинства воздушных целей. Возможность применения пассивного способа самонаведения - основное преимущество инфракрасных систем. Система делается более простой, а ее действие - скрытым от противника. До пуска ЗУР воздушному противнику труднее обнаружить такую систему, а после пуска ракеты создать ей активную помеху. Приемник инфракрасной системы конструктивно может быть выполнен намного проще приемника радиолокационной ГСН.

Недостаток системы - зависимость дальности действия от метеорологических условий. Тепловые лучи сильно затухают при дожде, в тумане, в облаках. Дальность действия такой системы также зависит от ориентации цели относительно приемника энергии (от направления приема). Лучистый поток из сопла реактивного двигателя самолета значительно превышает лучистый поток его фюзеляжа.

Тепловые головки самонаведения получили широкое распространение в зенитных ракетах ближнего боя и малой дальности.

Световые системы самонаведения основаны на том, что большинство воздушных целей отражает солнечный или лунный свет значительно сильнее, чем окружающий их фон. Это позволяет выделить цель на данном фоне и навести на нее зенитную ракету с помощью ГСН, осуществляющей прием сигнала в диапазоне видимой части спектра электромагнитных волн.

Достоинства данной системы определяются возможностью применения пассивного способа самонаведения. Ее существенный недостаток - сильная зависимость дальности действия от метеорологических условий. При хороших метеорологических условиях световое самонаведение невозможно также в направлениях, где в поле зрения угломера системы попадает свет Солнца и Луны.