СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЁТОМ РАКЕТЫ ПРИ ЛЕТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ
METHOD OF CONTROLLING ROCKET FLIGHT DURING FLIGHT TESTS

Изобретение относится к способам управления пространственным положением объекта, а точнее, к способам управления полетом летательного аппарата (ЛА), особенно при испытаниях, и может быть использовано при летных испытаниях таких объектов, как ракеты всех типов и некоторых других ЛА.
Известны способы [ЕР 432902, кл. F41G 7/00,1991 и ЕР 435589, кл. F41G 7/20, 1991], в которых управление полетом ракет производят на пусковых установках (ПУ), с использованием системы, в которую вводится информация о цели, и в зависимости от ее состояния коррелируется траектория полета. Однако в этих способах не учитывается состояние трассы полета, которое может значительно повлиять на изменение траектории полета, и поэтому эти способы не целесообразно использовать при испытаниях ракет.
Известны способы [US 5071087, кл. F41G 7/22, 1991 и DE 3402190, кл. F41G 7/22, 1985], в которых запуск и управление полетом производится в соответствии с программой тактического программного обеспечения, формируемого наземным вычислительным комплексом, который соединен с блоком памяти программ, расположенным в ракете.
Однако в этих способах управление полетом осуществляется по заранее определенной программе, и в системе не предусмотрена возможность изменения летной ситуации в случае нештатного отклонения от заданной траектории, а поэтому этот способ не достаточно эффективен для использования при испытаниях ракет.
Наиболее близким по технической сущности является способ управления полетом ракет при летных испытаниях [RU 2114374, кл. F41G 7/30,1996], включающий определение текущих координат и параметров движения ракеты, расчет вероятной траектории, формирование и передачу на ракету команд на изменение траектории полета, а также постоянную передачу на командный пункт данных о состоянии окружающей среды на трассе летных испытаний, прогноз возможного нештатного изменения траектории полета, приводящее к загрязнению поверхности земли, водоемов и воздуха, передачу на ракету команд либо на продолжение полета к цели, либо на отклонение от траектории и уничтожение ракеты в районе с минимальным ущербом для окружающей среды
Этот способ позволяет в определенной мере обеспечить экологическую безопасность при испытательных полетах ракет, но только при условии, что в прогнозируемом месте ликвидации ракеты не окажутся несанкционированные объекты, например, люди или стадо животные, случайно оказавшиеся в этом месте.
Задачей заявляемого решения является обеспечение безопасности несанкционированных объектов, находящихся в прогнозируемом месте ликвидации ракеты.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе управления полетом ракеты при летных испытаниях, включающем определение текущих координат и параметров движения ракеты, расчет вероятной траектории, формирование и передачу на ракету команд на изменение траектории полета, а также постоянную передачу на командный пункт данных о состоянии окружающей среды на трассе летных испытаний, прогноз возможного нештатного изменения траектории полета, приводящее к загрязнению поверхности земли, водоемов и воздуха, передачу на ракету команд либо на продолжение полета к цели, либо на отклонение от траектории и уничтожение ракеты в районе с минимальным ущербом для окружающей среды, с помощью бортового радиолокационного комплекса дистанционного зондирования Земли(ДЗЗ) штатное и прогнозируемое места уничтожения ракеты в результате возможного нештатного изменения траектории полета постоянно обследуют в течение всего отрезка времени от размещения ракеты в пусковой установке до ее пуска, регистрируют в обоих местах появление объектов, существование которых подвергается опасности при самоликвидации ракеты, фиксируют их, выявляют и идентифицируют те объекты, регистрируют их, одновременно вводят в программируемую систему полета команду отсрочки момента самоликвидации, и далее, если к моменту пуска ракеты несанкционированные объекты все еще будут находиться в одном из мест ликвидации ракеты, включают команду отсрочки самоликвидации ракеты или отвода ее в безопасное место.
Сравнение с известным способом заявленного решения показало, что технология управления полетом ракеты дополнена наблюдениями комплекса ДЗЗ за прогнозируемым местом ликвидации ракеты, а в программируемую систему полета введена команда отсрочки ликвидации ракеты, что позволяет судить о соответствии критерию «новизна».
Способ является промышленно применимым и разработанные технические средства соответствуют критерию изобретательский уровень, так как они явным образом не следуют из уровня техники.
При этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными существенными признаками, известными для достижения указанного технического результата.
Изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 - алгоритм управления полетом ракеты при нештатных ситуациях во время полета ракеты или в месте ликвидации ракеты, а на фиг. 2 - схема реализации способа при прогнозировании нештатной ситуации, изменения траектории полета и прогнозирование возможного изменения места ликвидации ракеты, на фиг. 3-схема реализации способа при появлении в районе ликвидации ракеты несанкционированных объектов.
Сущность изобретения заключается в следующем.
При испытаниях в случае нештатного отклонения от траектории полета ракеты отделяемые части носителя (ступени с остатками токсичных компонентов ракетных топлив, сбрасываемые головные обтекатели могут попасть в такой район, и падение их может нанести непоправимый экологический ущерб окружающей среде. Метеорологические условия в месте подрыва могут оставаться такими, что токсичные вещества, выделяющиеся при полета ракеты, будут распространяться в районы, уязвимые с экологической точки зрения. В известных способах управления полета, предназначенных для управления полетом боевых ракет, учитывать такую ситуацию не нужно, но при испытаниях необходимо, так как в случаях всевозможных нештатных отклонений от траектории возможно значительное загрязнение окружающей среды, которое может быть значительно снижено, если управление испытательным полетом будет осуществляться с учетом состояния окружающей среды на траектории полета и в месте назначения. Введение данных о состоянии окружающей среды на траектории полета и в месте назначения ракет на командный пункт управления полетом и постоянное прогнозирование ситуации на траектории и в месте назначения позволяют изменить траекторию полета ракеты, обеспечивая тем самым экологическую безопасность испытательных полетов путем уничтожения ракеты в районе с минимальным ущербом для окружающей среды.
Однако при изменении места уничтожения ракеты там могут оказаться несанкционированные объекты, например люди, животные и т.п. Возможность наличия таких объектов в месте уничтожения ракеты накладывает достаточно жесткие ограничения на выбор трасс запуска.
Практически любая нештатная ситуация развивается в течение некоторого времени, когда ракета частично сохраняет управляемость и имеется возможность средствами бортовой системы управления в случае необходимости увести точку падения изделия от несанкционированных объектов. В качестве управляющих воздействий в случае нештатной ситуации могут быть приняты в зависимости от текущего положения ракеты расположения несанкционированных объектов и результатов прогноза работоспособности органов управления, величина тяги ДУ, углы пространственной ориентации тяги ДУ относительно связанной системы координат ракеты, а также момент времени аварийного выключения ДУ.
Выявить несанкционированные объекты необходимо до пуска ракеты. Сведения о состоянии мест ликвидации ракеты можно получить с помощью бортового радиолокационного комплекса дистанционного зондирования Земли с летательного аппарата в течение всего отрезка времени от установки ракеты в пусковую установку до ее пуска.
Координаты несанкционированных объектов в местах ликвидации ракеты регистрируют в обоих местах появление несанкционированных объектов, существование которых подвергается опасности при самоликвидации ракеты, фиксируют их, выявляют и идентифицируют эти объекты.
Для обеспечения безопасности при испытаниях ракет предлагается в аварийный контур включить прогноз ситуации на трассе полета и в месте падения ракеты и/или ее ступеней, координаты несанкционированных объектов, координаты движущихся несанкционированных объектов и прогноз координат движущихся несанкционированных объектов
Для реализации этого может быть дополнительно выделена в контуре управления полетом возможность задержки ликвидации ракеты для изменения траектории ее полета и места ликвидации.
Способ осуществляется следующим образом.
Перед началом испытаний с летательного аппарата 1 (фиг. 1) в течение всего периода от размещения ракеты в пусковой установке до ее пуска путем дистанционного зондирования Земли 8 выявляют несанкционированные объекты в прогнозируемом месте падения ракеты 2, в случае нештатного ее поведения или в штатном месте ликвидации, при обнаружении несанкционированных объектов прогнозируются координаты их перемещения 9.
В течение этого периода прогнозируется работоспособность органов системы управления полетом 3, прогнозируются далее воздействия нештатного поведения системы управления на траекторию полета 4 и изменение места падения аварийного изделия 5. При испытаниях в случае нештатного отклонения от траектории полета ракеты отделяемые части носителя (ступени с остатками токсичных компонентов ракетных топлив, сбрасываемые головные обтекатели могут попасть в такой район, где их падение может нанести непоправимый экологический ущерб окружающей среде 6. Прогноз метеорологических условий и ввод данных о состоянии окружающей среды на траектории полета и в месте уничтожения ракеты 7 позволяет прогнозировать ситуации на трассе полета и в месте падения ракеты и/или ее ступеней 10 и определить управляющее взаимодействие, например, введение в программируемую систему управления полетом команды отсрочки момента самоликвидации 11, продолжительность которой можно рассчитать по одной из методик, предложенных Джевартером [Джевартер. Аналитическая оценка стратегии предстартовой подготовки. ″Вопросы ракетной техники″ 4 (184) 1970. Издательство ″МИР″].
Если к моменту пуска ракеты несанкционированные объекты все еще будут находиться в одном из мест ликвидации ракеты, включают команду отсрочки самоликвидации ракеты 2 или отвода ее в безопасное место.
Примеры конкретного использования.
Пример в случае нештатной ситуации.
Произошел пуск ракеты из точки О на фиг. 2. Средствами дистанционного зондирование Земли (ДЗЗ) с помощью спутника наблюдают за всей трассой 13 полета ракеты и в зоне отчуждения 14, и в зоне ликвидации 15 за появлением несанкционированных объектов.
На 10-й секунде полета ракеты произошла нештатная ситуация в точке 13, которая привела к отклонению ракеты на 1° к северу. Это привело к изменению траектории движения ракеты.
Прогноз воздействия системы управление (СУ) на траекторию полета ракеты показывает, что изменение траектории средствами СУ не возможен.
Прогноз точки падения аварийного изделия показал новую траекторию полета ракеты 17, которая лежит вне выделенной зоны отчуждении 14.
Принимается решение о ликвидации ракеты с минимальным экологическим риском.
Прогнозируются координаты несанкционированных объектов на новой трассе полета ракеты и определяется место на новой трассе полета, в котором уничтожение ракеты приведет к минимальным экологическим потерям, учитывая статические и движущие координаты несанкционированных объектов.
Оператор, получив прогнозируемую ситуацию, дает команду на ликвидацию ракеты.
Прогноз ситуации ликвидации ракеты в точке 15 выявил возможность нанесения ущерба несанкционированным объектам, находящимся в зоне 16. Определяется продолжительность задержки ликвидации ракеты в 15 с, необходимая для того, чтобы ракета вышла из зоны поражения несанкционированных объектов на новую трассу полета 17 и изменения места ликвидации 18. После этого подается команда на снятие ступеней предохранения контролирующего устройства и осуществляется подрыв ракеты.
Пример в случае появления в месте ликвидации ракеты несанкционированных объектов.
Произошел пуск ракеты из точки О (фиг. 3). Средствами дистанционного зондирование Земли (ДЗЗ) с помощью спутника наблюдают за всей трассой 19 полета ракеты на предмет появления несанкционированных объектов.
На 15-й секунде полета ракеты ДЗЗ показал наличие движущегося несанкционированного объекта 22 в зоне поражения 21.
Прогноз воздействия СУ на траекторию полета ракеты показывает, что изменение траектории возможен средствами аварийной остановки двигателя (АВД).
Прогноз точки падения изделия показал возможную новую зону поражения объекта вне зоны отчуждения 21.
Принимается решение об изменении траектории полета ракеты с помощью АВД.
Прогнозируются координаты несанкционированных объектов на новой трассе 23 полета ракеты и определяется новое место падения ракеты с минимальными экологическими потерями, учитывая статические и движущие координаты несанкционированных объектов.
Оператор, получив прогнозируемую ситуацию, дает команду АВД.
Формируется задержка 10 с выдачи команды АВД ракеты. После этого подается команда на снятие ступеней предохранения контролирующего устройства и осуществляется АВД.
Приведенные выше примеры показывают, что заявленное решение соответствует критерию «промышленная применимость».