Способ расчета установок стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения в условиях облачности
METHOD OF CALCULATING FIRING SETTINGS OF A GUIDED PROJECTILE WITH A LASER SEMI-ACTIVE HOMING HEAD IN CLOUD CONDITIONS

Предлагаемое изобретение относится к военной технике, в частности к управляемым артиллерийским снарядам (УАС) и управляемым ракетам с лазерными полуактивными головками самонаведения (ГСН).
Изобретение может использоваться в комплексах управляемого вооружения для поражения одиночных и групповых подвижных и неподвижных наземных и надводных малоразмерных целей.
Аналогом предлагаемого изобретения является способ расчета установок стрельбы (патент RU №2359214), заключающийся в том, что перед стрельбой в пульте командира рассчитывают установки для стрельбы и времена задействования бортовых систем УАС по таблице стрельбы в соответствии с введенными в пульт командира координатами цели и орудия, метеоданными и баллистическими поправками, а установку времен задействования бортовых систем УАС (полетное задание) осуществляют путем передачи рассчитанных значений в блок памяти электронной аппаратуры УАС по цифровому каналу связи, установленному между пультом командира и блоком памяти электронной аппаратуры УАС.
Также известен способ расчета установок стрельбы с лазерной полуактивной головкой самонаведения (патент RU №2300726), выбранный нами в качестве прототипа.
Данный способ заключается в вводе в пульт командира координат цели и орудий, а также значений баллистических поправок, замер и последующий ввод в пульт командира атмосферного давления, температуры, скорости и направления ветра, расчет в пульте командира установок стрельбы, определение высоты траектории управляемого снаряда при текущих условиях и рассчитанных установках стрельбы, сравнение высоты траектории полета управляемого снаряда с высотой рельефа местности и корректировку установок стрельбы с учетом данного сравнения.
Недостатком способов расчета установок стрельбы и в аналоге, и в прототипе является то, что при расчете установок стрельбы и полетного задания не учитывается высота облачности, что может неблагоприятно сказаться при стрельбе УАС с лазерной полуактивной головкой самонаведения. В условиях низкой облачности цель может оказаться вне зоны захвата ГСН в момент выхода УАС из облачного слоя вследствие случайных отклонений траектории снаряда, вызванных действующими в процессе автономного полета внешними возмущениями. Данный недостаток является существенным, так как это может привести к потере УАС и невыполнению боевой задачи.
В связи с этим, актуальной является разработка такого способа расчета установок стрельбы, который учитывал бы условия рельефа местности и высоту нижней границы облачности.
Задачей изобретения является увеличение вероятности поражения цели УАС за счет формирования рациональной траектории полета снаряда в зависимости от высоты облачности и особенностей рельефа местности.
Решение указанной задачи достигается за счет того, что в известном способе расчета установок стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной ГСН в условиях облачности включающем ввод в пульт командира координат цели и орудий, а также значений баллистических поправок, замер и последующий ввод в пульт командира атмосферного давления, температуры, скорости и направления ветра, расчет в пульте командира установок стрельбы, определение высоты траектории управляемого снаряда при текущих условиях и рассчитанных установках стрельбы, сравнение высоты траектории полета управляемого снаряда с высотой рельефа местности, корректировку установок стрельбы с учетом данного сравнения, при этом, новым является то, что до начала расчета выполняется замер высоты нижней границы облачности и ввод ее значения в пульт командира, при определении высот траектории полета управляемого снаряда дополнительно определяется высота траектории в расчетный момент захвата цели ГСН снаряда, для заданного рельефа местности сравнивается рассчитанная высота траектории полета управляемого снаряда в расчетный момент захвата цели ГСН с высотой нижней границы облачности, и если она превышает высоту нижней границы облачности из памяти пульта командира выбираются установки стрельбы, отвечающие одновременно следующим требованиям:
- высота траектории полета снаряда в расчетный момент захвата цели ГСН не превышает высоту нижней границы облачности;
- высота траектории полета снаряда превышает высоту рельефа местности на всей траектории полета снаряда;
а в случае невыполнения этих условий, из памяти пульта командира выбираются установки стрельбы с минимальной высотой траектории полета снаряда превышающей высоты рельефа местности, и на экран пульта командира выдается предупреждение о снижении вероятности попадания снаряда из-за низкой облачности.
Данный способ проиллюстрирован на фиг. 1, где представлены траектории полета УАС на заданную дальность в зависимости от выбранных установок стрельбы и параметров полетного задания.
Способ расчета установок стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной ГСН в условиях облачности реализуется следующим образом.
Перед стрельбой определяется высота нижней границы облачности в районе цели. Для этого производится измерение лазерным целеуказателем-дальномером (ЛЦД) дальности до облаков под углом ~30° в направлении на цель и вычисляется высота нижней границы облачности по зависимости:
НГО
ЛЦД
Н=0,5⋅Д,
ЛЦД
где Д - замеренная ЛЦД дальность.
Проводится метеорологическая подготовка в соответствии с Правилами стрельбы и управления огнем артиллерии.
И
Полученные данные, а также координаты и высоты опасных гребней укрытия вводятся в пульт командира. В качестве постоянной информации, в пульте командира хранятся аэродинамические, баллистические, энергетические и инерционно-массовые характеристики боеприпаса, а также зависимости параметров полетного задания от исчисленной дальности стрельбы Д.
Определение установок для стрельбы и параметров полетного задания производится в пульте командира при помощи интегрирования дифференциальных уравнений движения снаряда в соответствие с ГОСТ В 24288-80 при фактически сложившихся условиях стрельбы.
Наличие органов управления позволяет, за счет выбора соответствующего полетного задания, формировать при стрельбе по одной и той же цели различные типы траекторий, в зависимости от особенностей решаемой боевой задачи.
Возможность формирования траекторий нужной формы можно использовать для выполнения противоречивых требований: преодоления гребней укрытия (требует увеличения высоты траектории) и максимальной длины участка самонаведения при наличии низкой облачности (требует понижения траектории).
С этой целью, в системе констант алгоритма интегрирования дифференциальных уравнений движения снаряда в пульте командира создается несколько вариантов зависимостей установок для стрельбы и параметров полетного задания от исчисленной дальности полета, которым соответствуют различные высоты определяемых ими траекторий:
прицела
времен задействования бортовых систем (параметров полетного задания)
P
Ktr
Ktr
И
В частности, для УАС с участком планирования может быть задан набор зависимостей t, П(Д).
Набор констант определяется его номером «Ktr», принимающего целые значения от 0 до n, где n - количество хранящихся в памяти пульта командира вариантов. Хранящиеся в пульте командира зависимости позволяют формировать весь возможный набор траекторий УАС от минимальной (Ktr=0) до максимальной (Ktr=n) высоты, что иллюстрируется фиг. 1.
И
И,1
Т
Т
И,S+1
Т
S
И,S
S
И
И,S
Определение установок для стрельбы производится путем построения попадающей траектории с учетом ограничений по высоте облачности и гребням укрытия. В первом приближении рассчитывается траектория при Д=Д=Д и Ktr=n, где Д - топографическая дальность до цели. Затем, при выполнении 2-го и последующих приближений, в (1)-(2), в качестве аргумента, подставляется очередное приближение исчисленной дальности Д=Д-(X-Д), где X результат расчета траектории при Д=Д.
При выполнении условия:
S
Т
|X-Д|<ΔД,
где ΔД - заданная точность решения задачи, процесс построения попадающей траектории заканчивается, иначе производится очередное приближение с номером S+1.
Полученная попадающая траектория анализируется на предмет выполнения ограничений.
1) Ограничение по гребням укрытия:
где X - горизонтальная дальность от орудия,
а(Х) - высота крайней нижней траектории УАС с учетом рассеивания;
b(Х) - высота поверхности по данным электронной карты,
1
a(X)=Y(X)-Δ(X),
Y(X) - высота попадающей траектории,
1
величина Δ(X) задается таблично в системе констант.
2) Ограничение по высоте нижней границы облачности:
З
где а'(Х) - высота крайней верхней траектории УАС с учетом рассеивания, поля зрения головки самонаведения и размера зоны выбираемых промахов при горизонтальной дальности полета Х=Х, соответствующей расчетному моменту захвата цели;
НГО
Н - высота нижней границы облачности,
2
а'(Х)=Y(X)+Δ(X).
2
Отсчет высот производится от базовой поверхности электронной карты. Величина Δ(Х) задается таблично в системе констант.
При одновременном выполнении условий (3) и (4) задача расчета установок стрельбы и полетного задания считается решенной. Выстрел производится при полученных установках для стрельбы и полетном задании.
При невыполнении условия (4) производится уменьшение параметра Ktr на единицу (Ktr=Ktr-1), выбирается соответствующая система констант, принимается S=1 и заново решается задача расчета установок для стрельбы и полетного задания. Если условие (3) и (4) выполнено, задача считается решенной. Если условие (4) по-прежнему не выполнено, но выполнено (3) и Ktr>0, Ktr уменьшается еще на 1 и процесс повторяется, пока не выполнится условие (4) при выполнении (3) или Ktr=0.
ЗАХ
НГО
ПОДХ
ПОДХ
ЗАХ 0
При невозможности одновременного выполнения условий (3) и (4) выбираются установки стрельбы обеспечивающие выполнение условия (3) при наименьшем Ktr, и на экран пульта командира выдается предупреждение о снижении вероятности попадания снаряда из-за низкой облачности. Указывается дальность захвата цели, вычисляемая по формуле: Д=Н/sin(θ), где θ - угол подхода УАС к цели попадающей траектории, и номинальная дальность захвата Д из системы констант, что позволяет руководителю стрельбы оценить степень влияния облачности на возможность выполнения боевой задачи.
Если по завершении рассмотренного процесса оказывается невыполненным условие (3), формируется сообщение «Возможно попадание в гребень укрытия», с указанием координат попадания в гребень.
Для реализации способа могут применяться устройства, приведенные в прототипе.
Данный способ расчета установок стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения (ГСН) в условиях облачности позволяет увеличить вероятность попадания УАС в цель, исключить потерю снаряда на траектории и повысить результативность стрельбы артиллерийскими управляемыми снарядами за счет учета нижней границы облачности и выбора траектории стрельбы, учитывающей как рельеф местности, так и нижнюю границу облачности.