УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ ВИЗИРНОЙ СИСТЕМЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА НА ЛЕТАТЕЛЬНОМ АППАРАТЕ

Полезная модель «Устройство для юстировки визирной системы оптико-электронного прибора на летательном аппарате» относится к оптической технике, в частности, к оптико-электронному авиационному приборостроению, и может быть использована для юстировки углового положения линии визирования оптико-электронных приборов относительно базовых строительных осей летательных аппаратов различного типа.
Широко известны устройства, применяемые при традиционном способе юстировки визирных систем (ВС) оптико-электронных приборов (ОЭП) на летательных аппаратах (ЛА). Они включают в себя, как правило, громоздкое оборудование (щиты, штанги и т.п.), оптические средства (коллиматоры, трубки холодной пристрелки - ТХП, и т.п.) и угломерные приборы. При этом сам процесс юстировки отличается высокой трудоемкостью, так как требуется нивелировать положение строительных осей ЛА относительно земной системы координат, установить на заданном расстоянии щит и выполнить оптическую привязку его опорной точки к осям ЛА. Выверка положения оптической оси ВС ОЭП производится путем визирования имитатора цели, располагаемого в расчетной реперной точке щита. Углы визирования имитатора определяют погрешность установки ОЭП относительно строительных осей ЛА и, в дальнейшем, тем или иным способом могут быть учтены или скомпенсированы.
Точность юстировки, выполняемой с помощью описанного устройства, невысока из-за накопления погрешностей при взаимной выставке ЛА и юстировочного приспособления. Применение источников коллимированного излучения несколько повышает точность юстировки, но при этом требуется проведение дополнительных операций по выверке направления излучения, что значительно увеличивает общую трудоемкость.
Известно устройство, обеспечивающее способ юстировки, описанный в книге А.Липтон «Выставка инерциальных систем на подвижном основании», М. 1971 г, стр.128-130. Устройство состоит из автоколлиматора и зеркального отражателя, закрепляемого на базовой поверхности юстируемого прибора. Автоколлиматор, выставленный по направлению базовой оси объекта, определяет величину рассогласования прямого и отраженного луча.
Недостатком устройства является сложность выставки автоколлиматора по базовому направлению объекта, т.к. устройство работает только при наличии прямой оптической связи между автоколлиматором и юстируемым прибором. Кроме того, зеркальный отражатель, или, как минимум, детали для его крепления на базовую поверхность должны быть индивидуальны (уникальны) для каждого прибора.
Также известно устройство для юстировки (совмещения) оси прицеливания самолетного вооружения и оптического прицела самолета (патент US №4191471 кл. G01В 11/26; G01С 1/06, публ. 04.03.1980 г), состоящее из коллиматора, источника коллимированного излучения и элементов арматуры крепления устройства на борту самолета. Определение величины рассогласования продольной оси самолета (линии прицеливания) и оси оружия производится по световому пятну на координатной сетке коллиматора от источника коллимированного излучения, установленного на базовой поверхности оружия или контейнера с вооружением. Направление продольной оси самолета определяется взаимным расположением того же источника, устанавливаемого на базовой поверхности самолета, и штанги крепления коллиматора. Марку прицела также выставляют по источнику излучения (в расчетной точке штанги).
Точность юстировки с помощью данного приспособления невелика, а трудоемкость операций, напротив, высокая, что связано с регулировкой положения штанги, неоднократными перестановками коллиматора и источника излучения, при этом сборка и разборка приспособления требуют участия 3-4 операторов в течение нескольких часов.
В качестве прототипа выбрано устройство, обеспечивающее юстировку ОЭП, которое описано в патенте RU №2073197, G01В 11/26; G01С 1/06 публ. 10.02.97, Бюл. №4 «Способ юстировки визирной системы на летательном аппарате». Устройство состоит из источника коллимированного излучения, угломерного визирного устройства и блока обработки информации. В процессе юстировки ОЭП задействованы также бортовая инерциальная курсовертикаль (ИКВ), видеоконтрольное устройство и органы управления юстируемым прибором в кабине ЛА.
Предлагаемый прототип позволяет проводить выверку направления линии визирования ОЭП относительно осей системы координат ЛА, но при условии, что бортовая ИКВ исправна и с высокой точностью установлена по отношению к связанной системе координат. Погрешности юстировки обусловлены субъективными погрешностями, вносимыми операторами. И, наконец, несмотря на наличие в составе устройства стандартного автоколлимационного теодолита, устройство не является универсальным - штатив его не обеспечивает прямую оптическую связь с ОЭП большинства типов самолетов.
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание универсального устройства для юстировки ОЭП ЛА.
Технико-экономическим результатом, достигаемым при создании заявляемой полезной модели, является:
- существенное снижение общей стоимости и трудоемкости операций начальной выставки и юстировки ОЭП;
- повышение точности юстировки ОЭП;
- обеспечение юстировки ОЭП на ЛА различных типов без необходимости привлечения громоздкого нестандартного оборудования и оснастки.
Поставленная задача решается, а технико-экономический результат достигается тем, что для юстировки визирных систем оптико-электронных приборов на летательном аппарате применяется устройство, содержащее источник коллимированного излучения (ИКИ), блок инерциальных датчиков (БИНД) и пульт управления, при этом источник излучения и блок инерциальных датчиков установлены в едином корпусе, имеющем калиброванную посадочную поверхность, а ось источника коллимированного излучения и одна из трех измерительных осей блока инерциальных датчиков параллельны наружной (посадочной) поверхности корпуса.
Причинно-следственная связь между совокупностью приведенных признаков устройства и достигаемым техническим результатом заключается в том, что объединение коллимированного источника излучения и блока инерциальных датчиков в едином корпусе, имеющем наружную калиброванную посадочную поверхность, и взаимная ориентация указанных средств относительно посадочной поверхности позволяют с высокой точностью, без использования громоздкого оборудования определить положение базовых осей летательного аппарата и откорректировать направление оси коллимированного излучения относительно положения базовых осей для проведения юстировки визирной системы оптико-электронного прибора на летательном аппарате.
Для пояснения сущности заявляемой полезной модели представлены две иллюстрации, на которых изображены:
на фиг.1 - юстировочное устройство, общий вид;
на фиг.2. - схема юстировки визирной системы ОЭП с помощью заявляемого устройства.
1
1
Юстировочное устройство фиг.1 состоит из источника коллимированного излучения 1, блока инерциальных датчиков 2, корпуса 3 с наружной посадочной поверхностью 4 и пульта управления 5, совмещающего в себе функции обработки, индикации и контроля результатов измерений. При этом оптическая ось источника коллимированного излучения 1 и одна из измерительных осей блока инерциальных датчиков 2 строго параллельны наружной посадочной поверхности 4 корпуса 3, а посадочная поверхность 4, в свою очередь, по форме и размерам идентична посадочной поверхности штатного оптического устройства (типа ТХП), применяемого при взаимной выставке ЛА и юстировочного щита при традиционном способе юстировки. Эта структура обеспечивает контроль текущего углового положения устройства и позволяет выставлять поток коллимированного излучения в заданном направлении. На фиг.2 показан корпус (фюзеляж) 6 летательного аппарата, на котором крепится штатное приспособление 7 с посадочным местом для установки ТХП, и оснастка 8 с механизмом 9 для регулирования положения корпуса 3, фиксируемого относительно ОЭП 10, ось визирной системы которого подвергают юстировке. При этом внутренняя посадочная поверхность приспособления 7 параллельна строительной горизонтали фюзеляжа (СГФ) - ось 00, а механизм 9 позволяет направлять коллимированный поток излучения - ось 00 в направлении на вход визирной системы ОЭП 10. Устройство работает следующим образом:
- устройство (заявляемую полезную модель) посредством посадочной поверхности 4 вставляют в приспособление 7 и определяют с помощью блока инерциальных датчиков 2 углы ψ, v и γ ЛА;
1
1
- устройство вынимают и вставляют в механизм (9) оснастки (8); по показаниям на индикаторе пульта управления (5) органами регулировки механизма (9) производят коррекцию положения оси (00) излучателя (1) относительно СГФ (00);
- включают излучатель (1) и ОЭП (10), производят визирование излучателя; полученные углы визирования излучателя (φy, φz и, при необходимости, φх определят величину рассогласования осей юстируемого ОЭП и осей ЛА
При этом истинное значение угла курса ψ принципиальной роли не играет, хотя может быть откорректировано по показаниям бортовой инерциальной системы, но, более того, для упрощения последующих операций показания БИНД можно обнулить.
Источник излучения (1) предназначен для формирования коллимированного потока в направлении продольной оси корпуса (3) устройства юстировки. В процессе практической реализации полезной модели источник коллимированного излучения может быть разработан в виде трансформируемого узла с целью адаптации устройства к различным типам ОЭП ЛА. Путем смены осветителя, замены диафрагм и, возможно, других элементов оптической системы можно имитировать точечный или размерный объект с заданными свойствами.
Блок инерциальных датчиков (2) предназначен для определения текущего углового положения ЛА и последующей выставки потока коллимированного излучения в заданном направлении. Измерительная схема построена на базе микромеханических датчиков (iMEMS). Например, может быть использован датчик ADIS 16355 компании ANALOG DEVICES, включающий в себя три гироскопа - датчик угловых скоростей и три акселерометра, работающие по трем ортогональным измерительным осям. В случае, если точность измерений подобной системы окажется недостаточной для проведения юстировки ОЭП, могут быть использованы прецизионные датчики ADIS 16130 в совокупности с акселерометрами соизмеримой точности. Впрочем, может быть использована и отечественная элементная база (например, датчики ЗАО «Гирооптика»).
Таким образом, заявляемая полезная модель значительно упрощает юстировку визирной системы ОЭП непосредственно на ЛА с помощью этого устройства.
Операция юстировки с предлагаемым техническим решением выполняется в 4 приема двумя операторами за один час, в то время как в прототипе юстировка осуществляется бригадой, состоит как минимум из 5 человек при времени работы от 6 и более часов.