Радиоуправление літальними аппаратами

1)Введение…2.

2)Общая характеристика систем управления…3.

3) Загальна характеристика радіоуправління літальними аппаратами…8.

4) Коротка характеристика способів управления полетом… 12.

А роботи з використання коштів радіотехніки керувати на відстані, тобто. роботи з радиоуправлению, почалися ще до його першої світової війни. Проте до Другої світової війни радіокерування практичного застосування, сутнісно, не одержало. Становище різко змінилося, починаючи з 40-х років. Особливо великих успіхів досягнуто у сфері управління безпілотними літальними апаратами. Причиною цього було дві такі обставини: 1) Успешное використання створеного на той час реактивного зброї у часто стало можливим лише з базі широко він радіоуправління. 2) Создание до 40-му років досить ефективних коштів візування (радіолокаторів) керованих об'єктів і целей.

Слід зазначити, що розробка безпілотних літальних апаратів кілька випередила необхідні управління коштів радіолокації. Тому перші керовані на радіо безпілотні літальні апарати, чи наводились на нерухому мета з нерухомого пункту управління, чи керувалися з допомогою оптичних средств.

Застосування радіоуправління пов’язане у випадку з наявністю радіотехнічних коштів візування визначення параметрів руху цілей і снарядів, які найчастіше доповнюються радиотехническими засобами передачі команд з пункту управління на снаряд і часом різних даних із снаряда до пункту управління. управління з радіо то, можливо порушено організацією штучних радиопомех.

Загальна характеристика систем управления.

Радіокеруванням називається управління з допомогою радиосредств будь-якими процесами і об'єктами. За кількістю розв’язуваних завдань управління то, можливо одноцелевым чи багатоцільовим, т. е. які забезпечують рішення не однієї, а двох чи більше завдань. Наприклад, систему управління сукупністю штучних супутників Землі (ШСЗ) може проектуватися одночасно до таких двох целей:

1. Забезпечення руху сукупності ШСЗ по заданим траєкторіям (необхідним, наприклад, реалізації глобальної радиосвязи).

2. Здійснення різних переключень апаратури на борту ШСЗ, необхідні виконання цими ШСЗ певних задач.

За кількістю одночасно керованих об'єктів управління то, можливо однообъектным чи многообъектным. Згадана вище систему управління сукупністю ШСЗ є многообъектной, оскільки має здійснювати управління кількома ИСЗ.

За кількістю пунктів управління (командних пунктів), у тому числі може здійснюватися управління цим об'єктом, це управління може бути однопунктным чи многопунктным. Прикладом многопунктного (двухпунктного) управління управління космічним кораблем, що може здійснюватися як космонавтом (т. е. з бортового пункту управління), і з наземного пункту управления.

Слід також сказати розрізняти звичайне (одноступенчатое) і ієрархічне (багатоступеневе) управління. У ієрархічних (багатоступінчастих) системах управління команди управління можуть формуватися не одним, а кількома особами чи управляючими пристроями до того ж в ієрархічному (стосовно до керованої об'єкту) порядку. Прикладом ієрархічного (багатоступінчастого) управління управління рухом пасажирського літака. У першій (нижчою) щаблі управління рухом літака здійснюється пілотом, другого (вищої) щаблі — командиром екіпажу, цього разу третьої щаблі — диспетчером наземного пункту управління тощо. п. Вочевидь, ієрархічне управління може бути як многопунктным, і однопунктным. Наприклад, якщо систему управління міжпланетним космічним кораблем передбачатиме можливість управління цим кораблем лише з борту цього корабля, але двома особами — космонавтом-пилотом і космонавтомкомандиром корабля, то управління таким кораблем буде однопунктным, але ієрархічним (дворівневим). Очевидно, що многопунктное управління може бути як ієрархічним, і звичайним. Наприклад, якщо старті автоматичної міжпланетної станції управління її рухом буде здійснюватися вже з командного пункту, а під час посадки — з іншого, то таке управління буде многопунктным, але з иерархическим.

Загальна функціональна схема одноцелевой системи управління що містить усього один командний пункт зі звичайним (неиерархическим) управлінням приведено на рис. 1.1 і складається з інформаційновимірювального устрою (ИИУ), управляючого устрою (УУ), командної лінії (КЛ) і керованого об'єкта. Информационно-измерительное устройство.

[pic].

извлекает (збирає) інформацію з зовнішніх джерел И1, И2,.. ., Иn і інформацію про стан керованого об'єкта (за наявності каналу зворотний зв’язок). Котра Управляє пристрій виробляє команди управления.

uk (t) з урахуванням котра надходить з його входи поточної (робочої) информации.

?(t) і початковій (апріорній) інформації ?0(t). Далі команди передаються по командної лінії на керований об'єкт. У результаті виникаючих при этом спотворень, команди u’k (t), вступники на об'єкт, можуть несколько.

відрізнятиметься від переданих команд uk (t). Там, коли котра управляє пристрій лежить у безпосередній наближеності об'єкта, командна лінія отсутствует.

На рис 1.1 ?1(t), ?2(t), ?3(t) — заважає вплив (обурення), з’являються відповідно управляючому устрої, командної лінії керованому об'єкті. Информационно-измерительное пристрій (ИИУ) у випадку складається з пристроїв вилучення й передачі інформації. Устрою вилучення інформації збирають всю поточну інформацію, необхідну забезпечення управління. Наприклад, при наведенні ракети на мета вони надають інформації про поточному становищі цілі й ракети (об'єкта) чи про відхилення ракети від необхідної траєкторії. Якщо устрою вилучення інформації та котра управляє пристрій розташовані на півметровій значному видаленні друг від друга, то информационно-измерительное пристрій містить також відповідні лінії передачі. Інакше ці лінії передачі відсутні, і информационно-измерительное пристрій називається зазвичай вимірювальним пристроєм і становить сукупність кількох чутливих елементів (датчиков).

Якщо команди uk (t) виробляються з урахуванням поточної інформації про стані керованого об'єкта, т. е. існує зворотний зв’язок із виходу об'єкта на вхід управляючого устрою (як і зображено пунктиром на рис. 1.1), то систему управління називається, замкнутої. Якщо така зворотна зв’язок відсутня, то систему управління називається розімкнутої. У подальшому мова йтиме у основному про замкнутих системах управління, так як вказують, зазвичай, отримати високу якість управління і знаходять найбільше застосування. З іншого боку, саме у замкнутих системах управління найсильніше виявляються особливості роботи радиосредств, пов’язані з наявністю взаємодії як між окремими радиосредствами, і з іншими (нерадиотехническими) ланками системи управління. У системах управління радіозасоби знаходять широке застосування як у складі інформаційно-вимірювальних пристроїв, і у ролі командних ліній, названих у цьому випадку командними радиолиниями (КРЛ). У складі інформаційно-вимірювальних пристроїв радіозасоби застосовуються як вилучення інформації (радіолокаційні, телевізійні та інші устрою), так передачі, т. е. як радіоліній передачі данных.

Залежно від рівня участі людини управління то, можливо автоматичним, неавтоматическим чи універсальним. При автоматичному управлінні людина так само особистої участі у процесі управління та її функції зводяться тільки в контролю за справністю апаратури, у разі необхідності, для заміни несправної апаратури чи її ремонту. При неавтоматическом (наприклад, ручному) управлінні людина приймає у процесі управління участь і називається оператором. При універсальному управлінні є можливість як автоматичного, і неавтоматичного управління. При неавтоматическом управлінні різноманітна інформація, необхідна человеку-оператору для управління, зазвичай витягається і попередньо обробляється у низці інформаційно-вимірювальних автоматичних пристроїв. У цьому неавтоматическое управління часто називається автоматизованим управлением.

За рівнем приспосабливаемости до зовнішніх умовам системи управління ділять звичні і адаптивні. У звичайних системах пристосування (адаптація) відсутня чи є лише невеличкий ступеня. У адаптивних системах пристосування грає істотну роль. Зазвичай до адаптивним системам відносять самоприспосабливающиеся, самонастраивающиеся, самообучающиеся і самоорганізуючі системи. Самонастраивающимися системисистеми у яких структура (принципи побудови) системи у процесі управління не змінюється, а змінюються (пристосовуються, настроюється) лише окремі параметри цієї структури (коефіцієнти посилення, смуги пропускання, частоти настроювання й т. п.). Системи вищого класу, в яких оптимізуватися (пристосовуватися) у процесі управління можуть лише параметри системи, але її структура.

За характером перебігу процесів в контурі управління (рис. 1.1) управління то, можливо безперервним, квазинепрерывным, імпульсним і импульснокоригувальним. При безупинному управлінні процеси переважають у всіх ланках контуру управління є безперервними функціями часу. При квазинепрерывном управлінні процеси у деяких ланках (зазвичай, у вимірювальних) мають імпульсний характер, але імпульси йдуть столь часто, що вихідний вектор, ?вых (t) (рис. 1.1) змінюється у часі практично як і, як із безупинному управлінні. Якщо імпульсний характер процесів, що відбуваються окремими ланках контуру управління, необхідно враховувати яри розгляді дії як окремих ланок, а й системи загалом, управління називається імпульсним чи импульсно-корректирующим. У цьому відмінність імпульсного управління від импульсно-корректирующего у тому, що у першому випадку імпульси в різних частинах системи йдуть одночасно й з їх постійним періодом повторення (або кількох, але кратними періодами повторення). У другому разі (при импульсно-корректирующем управлінні) управління зводиться до виробленні і виконання порівняно небагатьох коригувальних імпульсів, і синхронізація прямування імпульсів у різних ланках системи може отсутствовать.

До складу системи радіоуправління крім радиосредств може входити дуже багато інший апаратури — керований об'єкт (апарат), котра управляє пристрій (включаючи виконавчі механізми), різні нерадиотехиические датчики, программно-временные пристрої і т. п. При цьому деяких випадках радіозасоби за своєю вагою, габаритам і вартості можуть становити лише незначну частку всієї системи управління. Але навіть у такі випадки радиоинженерам, який і експлуатує радіозасоби, зазвичай необхідно враховувати у тому чи іншою мірою зв’язку між радиосредствами й іншими частинами системи управління. Ці зв’язку можна підрозділити на функціональні, конструктивні і динамические.

Функціональні зв’язку обумовлені тим, що це устрою, що входять до систему, призначені до виконання спільної справи. У цьому зазвичай виконання цієї спільної справи можна досягнути що за різних варіантах розподілу вимог між окремими пристроями. Наприклад, сама й та ж можливість ураження мети керованим снарядом можна досягти з меншими вимогах точності наведення снаряда, якщо підвищити вимоги до ефективності бойового заряду; часом можна забезпечити таку ж стійкість перед перешкодами системи при меншою потужності радіопередавального устрою, якщо підвищити вимоги до радиоприемному влаштуванню тощо. д.

Конструктивні зв’язку обумовлені тим, які зазвичай в умовах завдання система у цілому або її окремі значні частини повинні представляти в конструктивному відношенні єдине ціле, наприклад розміщатися всередині корпусу керованого снаряда.

Динамічні зв’язку виявляється у тому, що згадані процеси, які у різних частинах системи управління в час її, взаємопов'язані. У розімкнутих системах управління, ці зв’язку виявляється у тому, що вихідна реакція кожного попереднього блоку є вхідним впливом для наступного; ще, найчастіше доводиться враховувати вхідний опір наступного блоку. У замкнутих системах управління, ще, неодмінно є залежність процесів на вході системи від реальних процесів їхньому выходе.

Загальна характеристика радіоуправління літальними аппаратами.

З усього розмаїття літальних апаратів ми виділимо лише такі їх види, найхарактерніші з погляду застосовуваних методів і коштів управления:

1) Реактивні снаряди (ракети) близької дії — ракети «Земля — Повітря» (зенітні), «Повітря — Повітря», «Повітря — Земля» (чи Воздух—Море) і «Земля — Земля».

2) Балістичні ракети дальньої дії і ракети-носії космічних аппаратов.

3) Космічні апарати (КА) — штучні супутники Землі (ШСЗ), космічні кораблі, міжпланетні автоматичні станції тощо. д.

4) Літаки й вертолеты.

Ракети (реактивні снаряди) близької дії є засобами поразки цілей. У цьому процес радіоуправління складається з з трьох основних етапів: 1. Управління пуском ракети. 2. Управління польотом ракети. 3. Управління підривом бойового заряду ракеты.

Управління пуском має забезпечити пуск ракети в найвигідніший момент часу. Якщо пуск ракети здійснюється з поворотного похилого лафета, то управління пуском має забезпечити і необхідну орієнтацію лафета. Управління пуском складає КП (командному пункті) з допомогою радіолокаційних пристроїв, розташованих на КП, і попередні дані про координатах цілі й параметрах її руху, вступників лініями через відкликання центру обробки даних радіолокаційного поля (т. е. сукупності радіолокаційних коштів деякого району). Управління польотом забезпечує наведення ракети на мета з точністю, достатньої для надійного поразки мети. Воно відбувається звичайно з допомогою радиосредств, розташованих як у КП, і на борту ракети, і включає радіолокаційні пристрої і радіолінії передачі з КП на ракету і (чи) з ракети на КП. Управління підривом бойового заряду ракети має забезпечити підрив в найвигідніший час здійснюється зазвичай радиовзрывателем, розташованим на борту ракеты.

Балістичні ракети дальньої дії (БР) призначені для поразки нерухомих цілей, віддалених від КП кілька тисяч чи більше кілометрів. При управлінні такими ракетами момент пуску звичайно грає істотного значення, зате дуже важливо забезпечити вимикання двигуна ракети в останній момент, який би потрапляння до цель.

Ракети-носії космічних апаратів призначені висновку на задану орбіту штучних супутників Землі, космічних кораблів і інших космічних апаратів. Ракети-носії КА, як і балістичні ракети дальньої дії, зазвичай робляться многоступенчатыми (зазвичай двохчи трехступенчатыми). Управління ракетами-носіями КА має багато спільного з міським управлінням балістичні ракети дальньої дії, позаяк у обох випадках основним завданням управління вимикання в найвигідніший час двигуна останнього ступеня ракети. У час вимикання двигуна співвідношення між координатами та складниками вектора швидкості ракети має бути такою, щоб забезпечити потрапляння ракети у ціль (в разі балістичної ракети) або виведення космічного апарату на задану орбіту (у разі запуску КА).

Космічні апарати залежно від рівня видалення їхнього капіталу від Землі ділять на апарати ближнього космосу (навколоземні), «середнього космосу» (місячні) і далекого космосу (міжпланетні). Основними типами навколоземних КА є ШСЗ (зв'язкові, навігаційні, дослідницькі та ін.) і навколоземні космічні корабля. При управлінні деякими видами ШСЗ потрібно дуже висока точність виведення їх у задану орбіту й утримання в цій орбіті протягом багато часу. З іншого боку, як вже уже відзначалося вище, часто потрібно виробляти узгоджене управління сукупністю з кількох супутників. При управлінні космічними кораблями необхідно здійснювати як висновок корабля на орбіту, а й його посадку на Землю. Нерідко потрібно, ще, виробляти автоматичну чи полуавтоматическую стикування на орбіті двох чи більше космічних апаратів і здійснювати різні їх маневры.

Ще складні, і різноманітні завдання управління місячними і міжпланетними КА. Наприклад, під час здійснення польоту космічного корабля на Місяць, і назад може знадобитися послідовне виконання таких основних операцій: запуск корабля з кількома космонавтами на навколоземну орбіту й коригування цієї орбіти; вихід з навколоземній орбіти на орбіту, що забезпечує зближення з Місяцем; перехід із цієї орбіти на навколомісячну орбіту; поділ корабля на два відсіку — місячний і основний; спуск місячного відсіку на поверхню Місяця; зворотний старт місячного відсіку із поверхні відвідин Місяця й стикування його з обертовим на навколомісячній орбіті основним відсіком; вихід космічного корабля з навколомісячній орбіти на орбіту, що забезпечує зближення із Землею; перехід із цієї орбіти на навколоземну орбіту; спуск з навколоземній орбіти і посадка на поверхню Земли.

При управлінні літаками, особливо військового призначення, також доводиться вирішувати ціле пасмо різноманітних завдань — злет, виведення в район мети, пуск проти мети керованого снаряда (ракети) і управління цим снарядом, запобігання сутичок коїться з іншими літаками, повернення на аеродром, посадку та інші. При управлінні літальними апаратами найчастіше доводиться, ще, виконувати завдання радиопротиводействия (створення перешкод радиосредствам противника) і вогневого протидії (наприклад, знищення радіолокаторів противника снарядами з пасивними головками самонаведения).

З наведеного вище стислого огляду слід, що характер завдань радіоуправління значною мірою залежить від виду керованого апарату та її призначення. Приміром, при управлінні апаратами невійськового призначення відпадають завдання радиопротиводействия і підриву бойовій частині; при управлінні снарядами відсутня завдання посадки літального апарату тощо. п. Проте більшість керованих літальних апаратів характерно наявність управління, їх рухом. Це управління загальному разі залежить від управлінні переміщеннями центру мас апарату та її поворотами навколо центру мас, т. е. під управлінням польотом і орієнтуванням. У цьому управління орієнтацією апарату може вимагатись як забезпечення належного управління його польотом, і мати самостійного значення (наприклад, при необхідності забезпечити певне становище корпусу літального апарату щодо Земли).

Радіокерування рухом літальних апаратів і морських судів часто називають також радионавигацией.

Термін навігація виник вперше стосовно морським суднам та під радионавигацией розумілося спочатку водіння з допомогою радиосредств морських судів. З появою літаків терміни «навігація» і «радионавигация» поширено і водіння літаків. У зв’язку з появою космічних кораблів ці терміни поширено і водіння космічних кораблів. Тож у час під радионавигацией розуміють зазвичай водіння з допомогою радиосредств морських, повітряних і космічних кораблів. Всім цих керованих об'єктів характерно наявність на борту об'єкта людини (пілота), який може приймати особисту участь у управлении.

Термін радіокерування, навпаки, почав вперше широко використовуватися лише стосовно управлінню на радіо безпілотними об'єктами — снарядами. Надалі, відповідно до розвитком техніки управління і кібернетики, істотно расширившей поняття «управління», термін радіокерування почав застосовуватися як до беспилотным, до пілотованим аппаратам.

Слід зазначити, що останні роки розвиток техніки управління рухом літальних апаратів призвела до того, що обидві терміна — радіокерування і радионавигация значною мірою втратили чіткий сенс. Справді, порівняно нещодавно всі системи управління і навігації можна було чітко розділити на два класу — такі, в яких радіозасоби не застосовуються керувати, і ті, де ці кошти застосовуються. У цьому, зазвичай, у його системах управління, в яких радіозасоби застосовувалися, вони грали домінуючу роль.

На підвищення якості управління застосовується комбінація (комплексування) радиосредств коїться з іншими, наприклад инерциальными приладами управління. У цьому класи систем, у яких радіозасоби не застосовуються чи, навпаки, домінуючі, поступово звужуються. Особливо це стосується управлінню пилотируемыми апаратами, т. е. до навігації. Тож у час правильніше не про радіонавігації, а й просто про навігації й під радіонавігаційними приладами (засобами) розуміти не прилади для радіонавігації, а радіоприлади для навігації. Відповідно, у загальному разі слід сказати щодо засобах радіоуправління, йдеться про радиосредствах (та інших засобах) управления.

Для управління орієнтацією літальних апаратів радіозасоби застосовують у значно меншою мірою, ніж керувати їх полетом.

Краткая характеристика способів управління полетом.

Принципи рульового управления Управление польотом апарату здійснюється зміною его скорости V т. е. повідомленням апарату прискорення W (рис. 1.4).

[pic].

При цьому зміна модуля швидкості V здійснюється созданием касательного прискорення Wz, а зміна вектора скорости созданием поперечного прискорення Wп. Поперечне прискорення в декартовой системе координат визначається своїми складовими Wx і Wy, а полярной.

системі координат модулем Wп і полярним кутом ?. Управління величиною і напрямом прискорення W здійснюється за допомогою рульових органів. Так как.

W=F / m ,.

де F — результуюча сила, прикладена до апарата, має масу m, то.

управління прискоренням W досягається зміною результуючої сили F.

Изменение сили F здійснюється шляхом зміни сили тяги Т (створюваної реактивним або якимсь іншим двигуном) і (чи) результирующей аэродинамической сили R (створюваної повітряним потоком, обтекающим аппарат). Стернові органи, управляючі силою R, називаються повітряними рулями й дозволяють отримати ефективне керівництво лише за польоті з достатньої швидкістю досить щільних шарах атмосферы.

У окремих випадках управління величиною швидкості апарату на основному ділянці його траєкторії непотрібен здійснюється управління лише напрямом польоту. У цьому достатньо лиш мати стернові органы, управляющие лише поперечним прискоренням Wп.

Кермове управління то, можливо декартовым, полярним чи змішаним. При декартовом управлінні рулюй висоти, повороту і «розгону — гальмування «.

управляют відповідно складовими Wx, Wy і Wz повного прискорення W в декартовой системі координат (рис. 1.4). При полярному керманичі управлінні одне із рульових органів управляє модулем прискорення W (в деяких системах цей стерновий орган може, ще, змінювати напрям вектора.

W на протилежне). Інші стернові органи забезпечують требуемое направление вектора W.

Приклади повітряного рульового керування наведено на рис. 1.5 і 1.7.

[pic].

На рис. 1.5 приведено схема полярного рульового керування. При відхиленні керма глибини РГ вгору (на рис. 1.6 по годинниковий стрілці) набегающий на кермо повітряний потік створює момент Мрг, поворачивающий корпус літального апарату навколо осі yp проти годинниковий стрілки (рис. 1.6).

[pic].

Поворот корпусу навколо осі yp припиняється, коли поводить момент, створюваний повітряним потоком, обтекающим корпус (і діє у цьому разі по годинниковий стрілці), врівноважує поводить момент Мрг, створюваний кермом глибини. У цьому усталене значення кута? a.

между подовжньої віссю ракети і вектором її швидкості Vv (званого кутом атаки) виявляється приблизно пропорційним розі повороту керма? (при невеликих значеннях углов).

Результуючий вектор «аеродинамічна сила R, створювана набегающим на корпус літального апарату повітряним потоком, то, можливо розкладена на составляющие Y і Q. У цьому величина нормальної складової Y, званої піднімальної силою, пропорційна розі ?a (при малих кутках? a).

Підйомна сила Y створює поперечне прискорення Wп, пропорційне цієї силі. Отже, відхилення керма глибини РГ певний кут? создает в що встановилася режимі поперечне прискорення Wп, модуль якого пропорційний розі відхилення керма. Якщо кермо глибини повернеться за показ такої ж кут? , але у протилежному напрямі (т. е. проти годинниковий стрілки), то корпус апарату повернеться й у протилежному напрямі (по часовой стрілці), і підйомна сила Y, отже, і прискорення Wп змінять свій напрям на протилежне. У цьому, якщо вісь кр, жорстко связанная с крилом апарату, горизонтальна, то прискорення Wn завжди буде розміщено в вертикальної плоскости.

Якщо потрібно створити прискорення Wn на другий площині, то корпус апарату повертається навколо своєї подовжньої осі zp певний кут, званий кутом крену і створюваний кермом крену РК. (При повороті керма крену набегающий на лопаті PK цього керма повітряний потік створює поводить момент, поворачивающий корпус навколо осі zР.) Наприклад, якщо з допомогою рулів крену встановиться кут крену, рівний 90°, то.

відхилення керма глибини створюватиме прискорення Wп не в вертикальної, а горизонтальній площині. Отже з допомогою рулів глибини і крену то, можливо отримано необхідну значення розміру й направления поперечного прискорення Wп аппарата.

На рис. 1.7 приведено схема симетричного декартового рульового управління. У цьому складові поперечного прискорення в вертикальної и горизонтальной площинах, Wx і Wy, створюються за допомогою керма висоти РМ і керма повороту РП. Принцип дії кожного з цих рулів аналогічний описаного вище принципу дії керма глибини. При відхиленні керма висоти корпус апарату повертається навколо осі yр і складається підйомна сила, отже, і поперечне прискорення в вертикальної площині. Відхилення керма повороту РП викликає поворот корпусу апарату навколо осі xР й створення піднімальної сили та поперечного прискорення в горизонтальній плоскости.

При декартовом управлінні кермо крену виконує лише допоміжну функцию—стабилизацию крену апарату. За появи будь-якого возмущающего моменту, що викликає крен апарату (т. е. поворот його корпусу навколо осі zР), кермо крену створює протилежний момент, возвращающий корпус в початкове положення. Конструктивно кермо крену то, можливо у своїй сполучено з кермом висоти чи кермом поворота.

При змішаному керманичі управлінні, що застосовується, наприклад, в літаках, в створенні поперечного прискорення беруть участь не на два рульових органу, а через три — рулюй висоти, повороту і крена.

За відсутності атмосфери чи малої її щільності (і навіть при малої швидкості польоту) управління польотом здійснюється зміною сили тяги двигуна (двигунів). Застосовувані під час цьому схеми рульового керування дуже різні. Розглянемо коротко найбільш типову їх. У такій схемою модуль W необхідного прискорення створюється одним двигуном, жорстко пов’язаним літального апарату і званим головним чи маршевым двигателем. Осучаснення вектору W необхідного напрями здійснюється шляхом відповідної орієнтації корпусу апарату. При управлінні балістичні ракети дальньої дії і ракетами-носіями космічних апаратів маршовий двигун зазвичай працює у протягом декількох хвилин безупинно, та був вимикається і. Причому у протягом роботи двигуна управління орієнтацією може здійснюватися з допомогою газових рулів. Ці рулюй виготовляються з жароміцних матеріалів і встановлюються в струмені газів, що випливають із сопла маршового двигуна (рис. 1.8).

[pic].

При повороті керма певний кут? , вихід создает газодинамическую силу Yp, поворачивающую корпус ракети навколо її центру масс.

При управлінні космічними апаратами із єдиною метою економії палива управління польотом здійснюється зазвичай шляхом всього кілька порівняно короткочасних включень маршового двигуна. У цьому для спрощення двигуна величина його сили тяги звичайно має плавної регулювання, т. е. двигун може працювати лише у режимі «включено—выключено». І тут управління польотом здійснюється не путем регулирования величини прискорення W, а шляхом (включення і вимикання двигуна на відповідні моменти часу, наприклад, у наступному послідовності. З даних информационно-измерительного устрою ИИУ (див. рис. 1.1) котра управляє пристрій УУ определяет необхідну зміна ?Vтр вектора швидкості апарату. Потім корпус апарату повертається навколо центру мас в такий спосіб, чтобы после включення маршового двигуна сила його тяги Т збігалася по направлению з вектором? Vтр. Потім включається маршовий двигун, створює постійне прискорення W, й відбувається зміна вектора швидкості апарату по закону? V=W t. Коли це й зміна сягає необхідної величини? Vтр, маршовий двигун вимикається. Оскільки розвороти корпусу відбуваються із вимкненим маршовому двигуні, здійснюються з допомогою додаткових малогабаритних двигунів, званих двигунами орієнтації. Як таких двигунів застосовуються малогабаритні реактивні двигуни, вектор тяги яких немає проходить через центр мас апарату, чи маховики (які працюють массы).

Основні види управління полетом.

Розрізняють такі основні види управління полетом:

1)автономное управление.

2) самонаведение.

3)телеуправление.

Розподіл системам управління на автономні і неавтономные можливо з двох ознаками — аппаратурному й першому інформаційному. При розподілі по аппаратурному ознакою автономними вважаються такі, у яких вся апаратура, призначена керувати польотом літального апарату, розташована на борту цього апарату. При розподілі по інформаційному ознакою до автономним ставляться такі, у яких після пуску (старту) літального апарату ніяка додаткову інформацію про положень чи параметри руху мети (пункту призначення) і КП до уваги береться при освіті команд управления.

Автономне управління внаслідок його інформаційної автономності непридатне задля наведення на мети, розташування чи параметри руху яких відомі до пуску апарату недостатньо точно чи можуть після пуску істотно змінитися. Наприклад, автономне управління може забезпечити наведення снаряда на літак противника, але придатне задля наведення балістичної ракети на наземну мета, геоцентрические координати якої до пуску снаряда известны.

Автономне управління то, можливо програмним чи самонастраивающимся. При програмному управлінні літальний апарат повинен іти у програмної (номінальною) траєкторії, т. е. траєкторії, обраної до пуску апарату і зафіксованої відповідним програмним механізмом, встановленим з його борту. У цьому завдання управління зводиться до виміру відхилень апарату номінальної траєкторії та ліквідації цих відхилень. Проте програмне управління загальному разі є оптимальним. Типова функціональна схема системи автономного програмного управління зображено на рис. 1.10.

[pic].

Автопілот, що з усилителя-преобразователя УП, виконавчого механізму (рульових машин) ЇМ і датчиків зворотного зв’язку Д 1 і Д 2,.

вырабатывает необхідні відхилення? рульових органів на основе поступающих на входи усилителя-преобразователя даних u1, u2, u3 і u4 .

Здесь u1 — сукупність даних, які від програмного механізму, і котрі задають необхідний закон руху аппарата.

u2 — сукупність даних, визначальних фактичний закон руху центру мас (координати, швидкість, прискорення) апарату. Пристрій, вырабатывающее ці дані, називається координатором.

u3 — сукупність даних про поворотах корпусу апарату навколо його центру мас (кутках повороту та його похідних). Ці дані виробляються датчиками Д 1 кутових поворотів корпусу аппарата—свободными і прецессионными гироскопами.

u4 —сукупність даних про рух рульових органів (наприклад, про кутках повороту рулів і похідних цих кутів), вироблюваних датчиками Д2.

Нерідко в усилитель-преобразователь вводяться також даних про поточному часу, швидкісному напорі та інших. У усилителе-преобразователе вхідні дані посилюються і перетворюються на команди управління таким чином, щоб забезпечити достатній запас стійкості й високу якість регулювання. Закон перетворення даних може бути досить складним; і вимагати застосування у блоці УП електронної обчислювальної машины.

Залежно від типу координатора автономні системи управління діляться на инерциальные, астронавигационные, радіотехнічні і другие.

У інерціальних системах даних про законі руху центру мас апарату отримують шляхом вимірювання, і інтегрування прискорення W, здійснюваного акселерометрами (вимірювачами прискорень) і інтеграторами ускорений.

Астронавигационные системи засновані на визначенні становища центру мас апарату з допомогою пеленгации випромінювання небесних тіл, здійснюваної спеціальними приборами-секстантами, встановленими на борту аппарата.

Координатори радіотехнічних автономних систем дуже різні і зазвичай засновані на застосуванні радиовысотомеров і допплеровских вимірювачів шляховий швидкості чи прийомі на борту керованого апарату радіовипромінювання різних орієнтирів, розташованих поза КП і цілі (пункту призначення). У цьому орієнтирами можуть бути у принципі будь-які джерела досить інтенсивного радіовипромінювання, ситуацію і параметри руху що у фіксованою системі координат (наприклад, в географічної, геоцентрической чи геліоцентричної) відомі апріорі з достатньої влучністю і можуть тому вводитися в автопілот безпосередньо, т. е. без застосування додаткових вимірників. Зокрема, можна використовувати радіовипромінювання Сонця та деякі «радиозвезд» чи випромінювання радіопередавальних пристроїв, встановлених на ШСЗ чи Землі. У цьому, якщо радиопередающие устрою встановлюються спеціально керувати (навігації), а чи не на вирішення інші завдання, то систему управління, залишаючись автономної в інформаційному відношенні, втрачає свою аппаратурную автономність. На підвищення точності автономних систем часто застосовується комбінування (комплексування) різних типів координаторів. Наприклад, в астроинерциальных системах инерциальные координатори комплексируются з астронавигационными, а радиоинерциальных — з радиотехническими.

Самонаведенням називається наведення апарату на мета (пункт призначення) з урахуванням прийому енергії, випромінюваної чи відбиваної целью.

Залежно від характеру використовуваної енергії самонаведення може бути радіотехнічним, тепловим, світловим, акустичним. Можливе також застосування комбінованих систем самонаведення, використовують, наприклад, комбінацію радіотехнічних і теплових координаторов.

Залежно від місця розташування первинного джерела енергії системи самонаведення може бути активними, полуактивными чи пасивними. У активних системах джерело первинної енергії встановлюється на борту літального апарату, а полуактивных — поза борту апарату (наприклад, на КП). У пасивних системах використовується излученная чи відбита енергія природних джерел (Сонця, відвідин Місяця й т. п.) чи енергія джерел, створених людиною, але з задля забезпечення самонаведення, а інших завдань. Тому до пасивним відносять і радіотехнічні голівки самонаведення, встановлювані на снарядах, знищують радіолокатори супротивника і приймаючі випромінювання цих радиолокаторов.

Вочевидь, активні системи самонаведення є у аппаратурном відношенні автономними. Однак у інформаційному відношенні де вони автономні і у цьому полягає їх принципова відмінність од автономних систем управління. Справді, енергія, що йде від України цілі (пункту призначення), використовують у системах самонаведення щоб одержати у процесі польоту інформації про стан і характері руху апарату щодо цілі й обліку цієї інформації при освіті команд управління. Наявність такого інформаційного каналу — каналу контролю мети— самонаведення має проти автономним управлінням як дуже важливе перевагу, і серйозний недолік. Перевагою є можливість наведення апарату на мети, становище чи параметри руху яких апріорі відомі з недостатньою точністю, наприклад на літаки противника. Недолік полягає у можливість створення противником ефективних перешкод, діючих на канал контролю цели.

Функціональна схема активної чи пасивної системи самонаведення приведено на рис. 1.11,а, відповідна їй структурна схема — на рис. 1.11,6.

[pic].

В таку схему РГС — радіотехнічна голівка самонаведення (координатор), измеряющая параметр неузгодженості, що характеризує величину і напрям відхилення апарату (ракети) від правильного польоту на мета Ц.

Таким параметром може бути, наприклад, похідна ?=d?/dt, де? —угол отклонения напрями ракета — мета r в стабилизированной (невращающейся) системі координат x y z. Кинематическое ланка учитывает кинематические співвідношення, котрі пов’язують параметр неузгодженості? с координатами центрів мас Aц (t) і Ap (t) цілі й ракети, а динамічний звено—.

связь координат центру мас апарату (ракети) Ap (t) з відхиленням рулей.

?(t). З малюнка видно, що у системі самонаведення радіозасоби (РГС) грають роль вимірювального елемента (координатора) виходять у складі замкнутого контуру управління у ролі однієї з його ланок, званого радиозвеном.

Телекеруванням називається управління, у якому з командного пункту можна змінити траєкторію керованого аппарата.

Залежно від способу освіти команд розрізняють командне, телеуправління і телеуправління по радиозоне. У першому випадку команди формуються на КП і передаються на борт апарату по радіолінії, званої командної радиолинией. У другий випадок на КП формується відповідної апаратурою спеціальна управляюча радиозона — равносигнальная зона, вздовж якою має летіти керований апарат. У цьому відхилення апарату від равносигнальной зони можна знайти приладами, встановленими на борту цього апарату, і зводиться нанівець шляхом відповідного на його стернові органи. Найчастіше необхідна равносигнальная зона має вид прямій чи площині, т. е. є равносигнальной віссю чи площиною. Там, коли необхідна равно-сигнальная зона має вигляд прямий, радиозону називають радіопроменем, а відповідний вид телекерування — лучевым.

Телеуправління може застосовуватися задля наведення апарату на мета (пункт призначення) чи район мети, виведення апарату на задану орбіту, приведення апарату на КП (чи район КП) із, віддаленого від рівня цього КП, тощо. буд. Що стосується наведення на мета розрізняють, залежно від способу контролю мети, телеуправління першого виду (ТУ-1) і телеуправління другого виду (ТУ-2). При ТУ-1 контролю над метою провадиться безпосередньо з командного пункту, а при ТУ-2 пристрій контролю правильності польоту апарату до мети встановлюється на борту цього апарату, і такі контролю передаються з борту апарату на КП з відповідного радіоканалу. Лінії передачі, що входять до склад систем телекерування, як правило, робляться радиотехническими, а устрою вилучення інформації може бути як радиотехническими, і інших типів (наприклад, телевізійними чи тепловыми).

На підвищення якості управління часто застосовуються й різні комбінації автономного управління, самонаведення і телекерування. Наприклад, при наведенні зенітної ракети на мета першою ділянці траєкторії ракети може застосовуватися автономне инерциальное управління, на другому ділянці — ТУ-1, але в третьому (останньому) — самонаведение.

Литература

Л. С. Гуткин, В. Б. Пестряков, В. Н. Теплугин. Радіокерування. 1970 К. С. Гуткин, Ю. П. Борисов та інших. Радіокерування реактивними снарядами і космічними апаратами. 1968 Дані із сайту internet.