СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТРЕЛЬБОЙ ИЗ ПУШКИ УПРАВЛЯЕМЫМ СНАРЯДОМ
METHOD TO CONTROL CANNON FIRING BY CONTROLLED PROJECTILE

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к способам управления стрельбой ракетно-пушечного вооружения, в частности устанавливаемого в составе комплексов ракетно-пушечного вооружения, как на наземных пусковых установках, так и на различных объектах, таких, например, как танки, боевые машины пехоты, самоходные пусковые установки, боевые катера и др.
Наведение управляемых снарядов в процессе их полета позволяет существенно повысить точностные характеристики комплексов вооружения. Существенно возрастает их огневая мощь за счет дополнения обычного вооружения (артиллерийского или стрелкового) управляемым вооружением. В настоящее время известны различные способы управления вооружением, от огневой мощи которых зависит в целом и эффективность стрельбы.
Известен способ управления комплексами ПТУРС первого поколения, заключающийся в наведении наводчиком (оператором) на цель линии прицеливания, глазомерном измерении (тем же наводчиком) отклонения от нее управляемого снаряда, воздействии на органы управления снарядом в соответствии с этими отклонениями до его совмещения с целью (см., например, А.Н.Латухин. «Противотанковое вооружение», М., Воениздат, 1974, с.192-236). К первому поколению относятся управляемые (противотанковые) снаряды с ручными системами наведения: французские SS-10, SS-11, SS-12, «Энтак», английские «Виджилент», «Малкара», западногерманский «Кобра», шведский «Бантам», швейцарский «Москито-64», отечественные «Шмель», «Фаланга» и др.
ПТУРС первого поколения и способы управления стрельбой с их использованием имеют очевидные недостатки: невысокая скорость движения снаряда, реализуемая в них, а следовательно, и очень большое время полета (20-25 с), наличие непоражаемой зоны перед огневой позицией глубиной 300-600 м, малая скорострельность по сравнению с другими противотанковыми средствами и др. Обучение личного состава правилам стрельбы и практическим навыкам очень дорого и сложно, так как ручное управление требует строгого отбора и тщательного обучения операторов. Низкая скорость полета управляемого снаряда, необходимость одновременного слежения наводчиком и за целью, и за управляемым снарядом требуют от него непрерывного напряжения при управлении снарядом на всей траектории. Поэтому к наводчикам (операторам) ПТУРС предъявляются строгие требования. Для обучения и периодических тренировок наводчиков ПТУРС с ручной системой наведения требуются сложные электронно-оптические тренажеры. Кроме того, при таком способе управления практически невозможно устранить один из основных недостатков: низкую скорость полета управляемого снаряда, так как работа наводчика сильно усложняется из-за необходимости слежения и за ракетой и за целью. Наводчик физически не успевает своевременно реагировать на изменения направления полета скоростного снаряда. Отсутствует объективная информация о текущем удалении его от цели и моменте достижения им цели, что увеличивает напряженность оператора, особенно при выводе управляемого снаряда на линию прицеливания. Во избежание его врезания в землю вблизи стреляющего объекта пушке придают значительный угол возвышения, в результате чего и образуется (см. выше) необстреливаемая зона, размеры которой в ряде случаев достигают 700 м.
Известен способ управления комплексами ПТУРС второго поколения «Арпон», заключающийся в наведении наводчиком (оператором) на цель линии прицеливания, измерении отклонения от нее управляемого снаряда с помощью ИК-гониометра (прибора для измерения углов), воздействии на органы управления снарядом в соответствии с этими отклонениями до его совмещения с целью (см., например, там же, с.220-221). То есть этот способ от предшествующего отличается тем, что непрерывное слежение за целью (путем совмещения с нею линии прицеливания) ведет наводчик (оператор), а слежение за управляемым снарядом, измерение его отклонения от линии прицеливания, выработка и передача команд на борт снаряда, а затем сигналов на его органы управления производятся системой наведения автоматически. Этот способ обеспечивает уменьшение «мертвой зоны» до 75 м и менее от огневой позиции; более высокую эффективность и стабильность результатов стрельбы в разнообразных ситуациях боя; упрощение работы оператора. Вместе тем, в этом способе уменьшаются размеры информационной области управления снарядом (пространство, в котором возможно обнаружение управляемого снаряда, определение его координат и управление им), ограничиваемые полем зрения гониометра. Кроме того, в рассмотренных способах передача команд управления на управляемый снаряд происходит по проводам, что существенно ограничивает его скорость и возможность стрельбы с ходу.
Известен способ управления стрельбой из пушки управляемым снарядом комплекса управляемого ракетного вооружения «Шилелла» (см. там же, с. 224-225). В этом комплексе передача команд управления происходит через ИК-передатчик и ИК-линию связи, что позволило увеличить скорость снаряда, но информационная область управления осталась ограниченной размерами ИК-луча.
Известен также способ управления стрельбой из пушки управляемым снарядом комплекса управляемого ракетного вооружения 9К112-1 «Кобра» (см., например, «Танк - Т-80Б». ТО и ИЭ. М., Воениздат. 95-127, 1977). Этот способ по технической сути и существенным признакам является наиболее близким к заявляемому и принят за его прототип. Одновременно он является и базовым объектом.
Способ управления стрельбой из пушки управляемым снарядом включает формирование и совмещение с целью независимой стабилизированной линии прицеливания, отклонение ствола пушки от независимой стабилизированной линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от баллистических характеристик выстреливаемых управляемых снарядов и условий стрельбы, производство выстрела, захват управляемого снаряда системой наведения, измерение отклонений управляемого снаряда системой наведения от линии прицеливания в процессе его полета, автоматическое формирование и передачу на него команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы его управления сигналов, соответствующих этим командам.
Этот способ от предшествующего отличается тем, что непрерывное слежение за целью (путем совмещения с нею линии прицеливания) ведет наводчик (оператор), а слежение за управляемым снарядом, измерение его отклонения от линии прицеливания, выработка и передача команд на борт снаряда, а затем сигналов на его органы управления производятся системой наведения автоматически. Поэтому этот способ по сравнению с предшествующим обеспечивает (см. там же): увеличение скорости полета управляемого снаряда до 400-500 м/с; уменьшение времени полета снаряда на предельную дальность; уменьшение «мертвой зоны» до 75 м и менее от огневой позиции; более высокую эффективность и стабильность результатов стрельбы в разнообразных ситуациях боя; более широкие возможности изменения формы и размеров информационной области управления снарядом, упрощение работы оператора (его функции сводятся также лишь к совмещению линии прицеливания с целью), что повышает точность стрельбы и уменьшает влияние на ее результаты индивидуальных данных оператора; облегчение отбора операторов, упрощение процессов и уменьшение стоимости их обучения.
Однако этому способу также свойственны недостатки.
Необходимость относительно продолжительного по времени удержания линии прицеливания на цели, отсутствие объективной информации о моменте подлета к ней управляемого снаряда поддерживают напряженность оператора и опасность потери им управляемого снаряда при появлении в поле зрения оператора световых или пыледымовых помех, при действии на снаряд в полете воздушных потоков.
Особую опасность представляют действия внешних возмущений на начальном, неуправляемом, участке, в частности в зоне захвата управляемого снаряда его системой управления.
Наличие в составе ряда комплексов пушечно-ракетного вооружения датчиков бокового ветра не обеспечивает получение достоверной информации о реальном ветре на траектории и выработку соответствующих поправок, так как плоскость захвата управляемого снаряда для оператора невидима и начало управления снарядом значительно удалено от стреляющего объекта (иногда более чем на 500 м). Наличие местных предметов, лесных массивов, неровностей местности, как правило, существенно изменяет реальные характеристики бокового ветра, а следовательно, и положение управляемого снаряда к моменту его захвата. Несоответствие в этом случае поправки на боковой ветер может привести к выходу снаряда из информационной плоскости захвата (зоны захвата), срыву управления и потере снаряда. Наводчик (оператор), выполняя слежение за целью, не имеет возможности наблюдать за процессом захвата и вносить в него поправки. Из-за невидимости информационной плоскости (зоны) захвата он лишен возможности и достоверного определения действительных причин срыва управления.
Усугубляет положение наличие рассогласования между линией прицеливания и продольной осью канала ствола пушки, вызванное конструктивными особенностями расположения пушки и прицела на объекте (например, танке). Их рассогласование в плоскости захвата может достигать значительной величины (у прототипа около одного метра). Неточность юстировки линии прицеливания и оси информационной области захвата, формируемой в прототипе координатором (аналог гониометр), еще более увеличивает опасность потери управляемого снаряда в процессе его захвата.
Поэтому имеют место и постоянная напряженность оператора, и значительные ошибки последующего совмещения линии прицеливания с целью, что может привести к промаху или потере снаряда даже в случае его успешного захвата.
Задачей настоящего технического решения является повышение эффективности управления пушечно-ракетным вооружением путем компенсации внешних возмущений, которые вызываются действием внешних возмущений, особенно неточностью их компенсации на начальном участке до начала управления снарядом, а также конструктивными особенностями размещения пушки и прицела (рассогласованием продольных осей прицела и канала ствола в их съюстированном положении, а также линии прицеливания и продольной оси информационной плоскости управления нарядом).
Указанная цель достигается тем, что в способе управления стрельбой из пушки управляемым снарядом, включающем формирование и совмещение с целью независимой стабилизированной линии прицеливания, отклонение ствола пушки от независимой стабилизированной линии прицеливания на углы прицеливания и бокового упреждения, определяемые в зависимости от баллистических характеристик выстреливаемых управляемых снарядов и условий стрельбы, производство выстрела, захват управляемого снаряда системой наведения, измерение отклонений управляемого снаряда системой наведения от линии прицеливания в процессе его полета, автоматическое формирование и передачу на него команд управления, соответствующих этим отклонениям, автоматическую выработку и подачу на органы его управления сигналов, соответствующих этим командам, дополнительно производят выверку нулевой линии прицеливания, формирование и юстировку с линией прицеливания информационной области управления снарядом, измеряют удаление от пушки информационной плоскости захвата управляемого снаряда, измеряют в этой плоскости величины и определяют направления линейных отклонений от независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления снарядом, перемещают на время захвата управляемого снаряда в определенных ранее направлениях в сторону к независимой стабилизированной линии прицеливания продольные оси канала ствола пушки и информационной области управления на углы, тангенсы которых равны отношениям линейных отклонений в плоскости захвата от независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей соответственно канала ствола пушки и информационной области управления к удалению от пушки плоскости захвата управляемого снаряда.
Введение новых существенных признаков обеспечивает при стрельбе управляемым снарядом выработку поправок на линейные отклонения от независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления снарядом, а также обеспечивает их ввод в положение ствола пушки перед выстрелом управляемым снарядом на время его захвата системой наведения.
Реализация предлагаемого способа может быть осуществлена следующим образом. Измеряют удаление от пушки информационной плоскости захвата управляемого снаряда. (Это плоскость, являющаяся поперечным сечением информационной области управления снарядом, перпендикулярным линии прицеливания.) Ее удаление от пушки определяется готовностью элементов системы наведения к функционированию (захвату) и для различных систем может быть различным. Ее форма (круг, прямоугольник, квадрат, эллипс) и размеры определяются формой и размерами информационной области управления снарядом в информационной плоскости захвата и для различных систем наведения также могут быть различными. Для некоторых систем, например лучевых (лазерных), форма и размеры информационной области захвата могут оставаться без изменений на протяжении всего времени управления, т.е. от захвата до попадания в цель, превращаясь в информационное поле управления. Например, комплекс «Бастион», в котором лазерный информационный луч, уменьшая расходимость по мере удаления управляемой ракеты, сохраняет форму и размеры информационной плоскости захвата и превращает ее в информационное поле управления ракетой на протяжении всего времени ее полета. Сведения о форме, размерах информационной плоскости захвата и ее удалении от ствола пушки определяются, как правило, в процессе заводских испытаний и указываются в технической документации системы наведения. При необходимости их значение уточняется во время реальной эксплуатации путем периодических контрольных отстрелов.
Измеряют в информационной плоскости захвата величины и определяют направления линейных отклонений от независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления снарядом. При этом и направление, и величина отклонения оси канала ствола от линии прицеливания определяются в процессе выверки нулевой линии прицеливания (положение линии прицеливания при нулевом значении прицельных шкал) по известной методике (см., например, «Танк - Т-80Б». ТО и ИЭ. М., Воениздат, 1977, 61-63). Величина отклонения от стабилизированной линии прицеливания оси информационной области управления снарядом производится на заводе-изготовителе и заносится в формуляр объекта (системы наведения управляемого снаряда). После измерения дальности до цели и заряжания пушки перемещают на время захвата управляемого снаряда в определенных ранее направлениях в сторону к независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления на углы, тангенсы которых равны отношениям линейных отклонений в плоскости захвата от независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей соответственно канала ствола пушки и информационной области управления к удалению от пушки плоскости захвата управляемого снаряда.
Наводчик комплекса пушечно-ракетного вооружения совмещает линию прицеливания своего прицела с целью, воздействуя на штатные органы управления системой наведения и вооружения, совмещает стабилизированную линию прицеливания с точкой прицеливания. Одновременно с движением линии прицеливания двигается и ствол пушки с размещенным в нем управляемым снарядом. Совместив линию прицеливания с целью, наводчик нажимает на кнопку стрельбы, расположенную на пульте управления наводчика, и подает тем самым сигнал для производства запуска управляемого снаряда. После запуска управляемого снаряда происходит его неуправляемый полет до зоны захвата (700-800 м). На этом участке (неуправляемом) происходит воздействие на него воздушных потоков (бокового ветра) особенно чувствительно, в результате чего он может отклоняться от заданного направления на значительное расстояние, вплоть до выхода из зоны захвата. Однако, благодаря наличию в прототипе датчика ветра, вырабатывается соответствующая поправка и действие воздушных потоков частично компенсируется, а в результате ранее определенных угловых перемещений осей ствола пушки и информационной области захвата на определенные углы к независимой стабилизированной линии прицеливания компенсируются и линейные отклонения от нее продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления снарядом. При этом указанные угловые перемещения определяются в соответствии с выражениями:
п
п
з
β=arctg(L/Д),
и
и
з
β=arctg(L/Д),
п
и
где β и β - угловые перемещения к независимой стабилизированной линии прицеливания продольных осей соответственно канала ствола пушки и информационной области захвата (рад);
п
и
L и L - линейные отклонения в плоскости захвата от независимой линии прицеливания продольных осей соответственно канала ствола пушки и информационной области управления снарядом (м);
з
Д - удаление от пушки плоскости захвата управляемого снаряда (м).
В случае попадания управляемого снаряда в зону захвата (плоскость захвата) он захватывается системой наведения и выводится на линию прицеливания. В момент захвата системой наведения его отклонение от линии прицеливания в предложенном техническом решении значительно меньше, чем в прототипе, а надежность захвата существенно выше. В дальнейшем снаряд выводится на линию прицеливания. Его вывод на линию прицеливания, как правило, производится автономно, по определенной программе, и в выработке дополнительной команды управления на этом участке практической необходимости нет. Захват управляемого снаряда в прототипе осуществляется благодаря установке на нем источника светового излучения. После захвата управляемого снаряда ствол орудия, как и в прототипе, возвращается в определенное согласованное с линией прицеливания положение.
Управляемый снаряд в соответствии с направлением и величиной его отклонений от линии прицеливания под действием выработанных и переданных на его бортовую аппаратуру системой наведения команд управления совмещается с линией прицеливания. При отсутствии внешних возмущений (воздушных потоков, бокового ветра) управляемый снаряд в процессе полета к цели совершает близкие к синусоидальным колебания с небольшой амплитудой (5-15 см) относительно линии прицеливания. Математическое ожидание (МОЖ) отклонения управляемого снаряда от линии прицеливания за время полета к цели близко к нулю.
Пуск управляемого снаряда при скорректированных углах упреждения существенно повышает точность его встреливания в зону захвата, обеспечивая при этом соответствующее повышение надежности его захвата. Применение предлагаемого способа управления стрельбой из пушки управляемым снарядом позволяет практически без изменения его характеристик осуществить возможность компенсации внешних воздушных потоков (бокового ветра), а также компенсировать линейные отклонения от нее продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления снарядом, вызванные особенностями размещения элементов вооружения.
Это позволяет существенно повысить точность стрельбы управляемыми снарядами. Так, например, компенсация действия бокового ветра скоростью 15 км/ч при наличии местных экранирующих предметов, а также линейных отклонений продольных осей канала ствола пушки и информационной области управления снарядом позволяет на 12-15% повысить вероятность встреливания управляемого снаряда в зону его захвата, что повышает точность стрельбы и позволяет сэкономить в танковом полку в процессе армейской операции более 1 млн рублей.