СПОСОБ ПРИЦЕЛИВАНИЯ КРЫЛАТЫХ РАКЕТ НАКЛОННОГО СТАРТА
METHOD OF AIMING CRUISE MISSILES OF AN INCLINED START

Изобретение относится к военной технике и может найти применение для прицеливания наклонных пусковых установок крылатых ракет, размещаемых на надводных и подводных носителях.
Необходимым условием выведения крылатой ракеты (далее - КР) в заданный район (расчетную точку) для последующего самонаведения КР на цель является прицеливание КР, т.е. определение начального азимутального положения осей инерциального блока (далее - ИБ) изделия относительно направления истинного меридиана, до начала проведения режима предстартовой подготовки КР.
Погрешность прицеливания КР складывается из целого ряда погрешностей, с которыми изготовлены КР, пусковая установка (далее - ПУ) и др. Например, при установке КР на морском носителе погрешность прицеливания зависит от погрешности положения ИБ относительно внешних узлов КР, стыкуемых с ПУ, погрешности установки ПУ на носителе и погрешности установки навигационного комплекса носителя (далее - НКН).
В настоящее время известны способы измерения угловых рассогласований и ближайшим аналогом является способ прицеливания крылатых ракет, базирующихся на самоходной пусковой установке (патент на изобретение №2549215, заявка №2014103975 от 06.02.2014)
При прицеливании КР наклонного старта проводятся измерения угловых рассогласований между элементами комплекса по всем трем осям (курс, крен, тангаж). По результатам этих измерений рассчитывается курсовой угол между осями ИБ КР и НКН.
Угловые отклонения осей ИБ КР относительно внешних стыковочных узлов на КР, фиксирующих ее положение в ПУ, измеряются на заводе-изготовителе КР, вводятся в бортовой вычислительный комплекс и являются индивидуальными для каждой КР.
Параметры, характеризующие угловое положение посадочного места под КР на ПУ относительно НКН измеряются после установки ПУ на морском носителе и являются постоянными на длительный период эксплуатации.
Очевидно, что вследствие соотношения длины КР к ее диаметру, достигающему 10:1, измерения углового положения посадочного места КР на ПУ по курсу и тангажу относительно НКН проводятся с более высокой точностью, чем измерение углового положения фиксационного узла ПУ по крену.
Например, при линейной погрешности равной ±1 мм, включающей в себя фиксирование контрольных элементов (шкал, рисок, штифты и др.), погрешности имитаторов и методов измерений, угловая погрешность измерения курса и тангажа составляет 30 угл. секунд (для длины КР≅6000 мм), а погрешность измерения крена составит 5 угл. мин (для диаметра КР≅600 мм).
ПУ
Рассмотрим влияние кренового разворота фиксационного узла ПУ, стыкуемого с КР, на курсовое положение ИБ КР относительно НКН. Вывод формулы, описывающий влияние крена ПУ (γ) при фиксированном тангажном угле ПУ (ϑ) на курсовое положение ИБ КР (Δψ) приведен ниже.
ИБ
НКН
НКН
НКН
При отсутствии углового разворота ПУ относительно НКН по крену единичный вектор , связанный с базовой осью 0Х в системе координат 0XYZ (фиг. 1) имеет вид:
ПУ
ПУ
НКН
Наличие углового разворота ПУ, а вместе с ней и ИБ в КР, по крену относительно НКН на угол γ эквивалентно развороту единичного вектора  на угол γ вокруг оси 0Х. В матричном виде данный разворот можно выразить следующим образом:
Тогда дополнительное курсовое рассогласование (угол Δψ) между ИБ КР и НКН будет равен:
Или, ввиду малости углов
Таким образом, при достаточно больших углах тангажа ϑ (на практике эти углы лежат в диапазоне 15°÷45°) между продольной осью КР и НКН разворот по крену вносит существенное влияние на курсовое положение ИБ КР относительно НКН.
Существующие способы измерений крена ПУ имеют ряд недостатков:
- повышенная погрешность измерения крена ПУ вследствие большого количества промежуточных измерений (стыковочный узел - контрольные площадки носителя - посадочное место под НКН - базовые оси НКН),
- требуют применение специальных средств для каждого этапа измерений (имитаторы стыковочного узла ПУ, контрольные площадки, оптические элементы, измерительные средства и др.),
- не учитывают влияние деформации элементов конструкции в точностной цепочке ПУ - НКН.
Технической задачей изобретения является устранение этих недостатков.
ХР
YP
ХКОП
Суть предлагаемого способа заключается в возможности определения крена стыковочного узла ПУ с учетом имеющихся ранее проведенных на заводе-изготовителе результатов измерений ИБ КР относительно внешних элементов КР по крену (параметр α) и курсу (параметр α) (при горизонтальном положении КР) и измерений между ИБ КР и НКН по крену (параметр α) (при положении ПУ по тангажу не равном 0°) с последующим вычислением курсовой поправки к положению ИБ КР относительно НКН.
ХКОП
После установки КР в ПУ носителя проводятся штатные электрические проверки систем ракеты (регламентные проверки). В процессе проведения электрических проверок измеряются углы отклонения чувствительных элементов (акселерометров) ИБ КР и НКН от плоскости горизонта и рассчитывается угловое рассогласование по крену между ИБ КР и НКН. Фактическое значение этого рассогласования по крену (параметр α) документируется, а также вводится в бортовой вычислительный комплекс КР.
ИБ
Выведем формулу, описывающую положение оси 0Z относительно стыковочного узла ПУ, фиксирующего КР по крену после установки КР в ПУ с тангажным углом ϑ.
КР
Стыковочный узел, фиксирующий КР по крену (линия  ), описывается как перпендикуляр, проходящий через центр фиксирующего узла (паз, шпонка и т.д.) и продольную ось 0Х, являющейся базовой осью ракеты по курсу и тангажу (фиг. 2).
КР
Продольная ось 0Х и линия  образуют плоскость, а перпендикуляр  к этой плоскости описывает пространственное положение стыковочного узла ракеты по крену.
ИБ
КР
КР
КР
Положение оси 0Z в проекции на оси 0Х, 0Y, 0Z можно записать в виде:
ХР
YР
ИБ
Учитывая, что отклонения α, α (фиг. 2) лежат в пределах ±1°, положение оси 0Z относительно базовых осей КР можно записать в виде:
ИБ
Проекция курсового положения ПУ относительно НКН измеряется и может быть совмещенной с базовыми осями НКН, а креновое положение ИБ КР является искомым, поэтому найдем положение оси OZ по крену относительно узла фиксации КР в ПУ при установке КР в ПУ с тангажным углом θ относительно базовой горизонтальной плоскости НКН.
НКН
При выводе расчетных формул принимаем, что креновой разворот ПУ относительно НКН отсутствует. Матрица, соответствующая повороту базовых осей КР относительно базовых осей НКН вокруг оси 0Z на угол тангажа θ имеет вид:
ИБ
HКН
Найдем положение оси 0Z (фиг. 3) относительно базовых осей НКН после поворота ПУ на тангажный угол θ вокруг оси 0Z:
ИБ
НКН
НКН
Исходя из соотношений соответствующих проекций 0Z на оси НКН, вычисляем положение ИБ по крену относительно горизонтальной плоскости Z0X и соответственно относительно стыковочного узла ПУ по формуле:
ХР
YР
или с учетом малости углов α и α
ПУ
НКН
ИБ
При наличии разворота стыковочного узла ПУ по крену (γ) вокруг продольной базовой оси 0Х суммарный угол отклонения оси 0Z ИБ КР относительно НКН, который и измеряется при электрических проверках, описывается формулой:
ХКОП
ПУ
ХР
YP
α=γ+(α⋅cosθ-α⋅sinθ), отсюда можно рассчитать крен стыковочного узла ПУ по формуле:
ПУ
где γ - положение стыковочного узла ПУ по крену относительно НКН;
ХКОП
ИБ
α - угловое положение по крену оси 0Z ИБ КР относительно НКН;.
ХР
HБ
α - отклонение оси 0Z ИБ КР относительно стыковочного узла на КР, фиксирующего ее положение в ПУ по крену;
YP
ИБ
α - отклонение оси 0Z ИБ КР относительно стыковочного узла на КР, фиксирующего ее положение в ПУ по курсу;
ϑ - тангажный угол ПУ.
Таким образом, не проводя оптическими средствами измерения ПУ по крену, а используя имеющиеся параметры угловых рассогласований, измеренные на заводе-изготовителе КР и на морском носителе после установки КР в ПУ, можно рассчитать фактическое угловое положение ПУ по крену относительно НКН.
ПУ
Расчет γ по формуле (4) и курсовой поправки Δψ по формуле (1) можно провести как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Результаты расчета вводятся в корабельную автоматическую систему управления (КАСУ) и в режиме предстартовой подготовки используются при вычислении истинного азимута ИБ КР.
Таким образом, можно констатировать, что изобретение позволяет повысить точность прицеливания КР, исключить проведение операций поэтапного контроля, применение специальных средств измерения и при необходимости исключить ошибку, обусловленную деформациями корабля на взаимное положение ИБ КР и НКН, путем проведения повторной электрической проверки.
Представляется, что данный способ найдет применение как во вновь разрабатываемых ракетных комплексах, так и при модернизации существующих комплексов ракетного оружия.