IID 11 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования 2 «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Факультет «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА» (РЛ) Кафедра «РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА» (РЛ-1) Отчет по лабораторной работе по курсу «Основы теории и техники радиосистем и комплексов управления» Лабораторная работа №1 Методы наведения Выполнил: студент группы РЛ1-102 Исаев И.Д. Вариант №4 МОСКВА, 2019 IID 11 Цель работы – ознакомление с наиболее широко распространенными кинематическими методами наведения летательных аппаратов на воздушную цель: наблюдение траекторий и зависимостей параметров наведения от времени (дальности до цели, поперечного ускорения объекта управления, промаха). 2 Теоретическая справка Движение объектов рассматривается в горизонтальной плоскости. Скорости наводимого самолета и цели постоянны. Управление осуществляется через поперечное ускорение. Геометрия взаимного расположения цели и объекта управления (ОУ) представлена на рисунке: – прямоугольная система координат в горизонтальной плоскости; V1 , V2 – векторы скоростей ОУ и цели; 1 , 2 – курсы; 1 , 2 – бортовые пеленги; j1 , j2 – векторы поперечных ускорений; D – дальность между объектами; – угловая скорость вращения линии визирования (ЛВ). Метод прямого наведения Суть метода прямого наведения (метода погони) состоит в том, что продольная ось самолета в процессе движения должна совмещаться с направлением на цель. 2 IID При этом методе требуемое значение бортового пеленга 1т 0 . 11 Поперечное ускорение задается следующим образом: j1 K (1 1т ) , где K – постоянный коэффициент (коэффициент пропорциональности). 2 Метод наведения в упрежденную (наивыгоднейшую) точку встречи Суть метода в том, чтобы двигаться в точку перехвата цели по прямой. Требуемое значение бортового пеленга при данном методе D V1 sin 1 , поперечное ускорение j1 K (1 1т ) . V 1 1т arcsin Метод пропорционального наведения Метод широко используется при самонаведении для ракет «воздух – воздух». При этом методе требуемое поперечное ускорение должно быть пропорционально угловой скорости ЛВ и скорости сближения ракеты с целью. Метод описывается следующим законом: j1т N 0Vсб , где N 0 – постоянный коэффициент (навигационный параметр), принимающий значение в пределах N 0 2 … 3 ; Vсб – скорость сближения ОУ с целью. Метод параллельного сближения Данный метод может быть получен из метода пропорционального наведения j1т N 0Vсб при больших значениях навигационного параметра ( N 0 20 ). При этом траектория становится практически прямолинейной, а линия визирования в процессе движения объектов смещается параллельно. Промах Одним из наиболее важных показателей для систем самонаведения является промах: OЦ 1 Vо OОУ V sin 1 h о , sin 1 D D D 2 h . Vо Здесь Vо – относительная скорость. 3 h IID 11 Эксперимент №1. Объект управления (ОУ) наводится по прямому методу наведения, цель движется прямолинейно. 2 Рисунок 1.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 1.2 – График зависимости дальности до цели от времени 4 11 IID 2 Рисунок 1.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 1.4 – График зависимости величины промаха от времени Данный метод наведения не выполняет требования по минимальному времени наведения, вследствие существенного искривления траектория движения ОУ. Точность наведения снижается вследствие того, что цель не является неподвижной. 5 IID 11 Эксперимент №2. ОУ наводится по методу наведения в упрежденную точку встречи (УТВ), цель движется прямолинейно. 2 Рисунок 2.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 2.2 – График зависимости дальности до цели от времени 6 11 IID 2 Рисунок 2.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 2.4 – График зависимости величины промаха от времени 7 IID 11 При методе наведения в упреждённую точку встречи траектория движения практически прямолинейная. Путь, пройденный ОУ до цели, и затраченное на неё время меньше, чем при методе прямого наведения. О более высокой точности наведения говорит крутое снижение кривой зависимости промаха от времени при приближении ОУ к цели. 2 Эксперимент №3. ОУ наводится по методу пропорционального наведения, цель движется прямолинейно. Рисунок 3.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 3.2 – График зависимости дальности до цели от времени 8 11 IID 2 Рисунок 3.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 3.4 – График зависимости величины промаха от времени 9 IID 11 При методе пропорционального наведения траектория движения ОУ близка к траектории движения ОУ при методе наведения в УТВ, но менее прямолинейна; время наведения чуть больше. Зависимость величины промаха спадает с меньшей скоростью. 2 Эксперимент №4. ОУ наводится по методу параллельного сближения, цель движется прямолинейно. Рисунок 4.1 – График траектории движения ОУ от времени Рисунок 4.2 – График зависимости дальности до цели от времени 10 11 IID 2 Рисунок 4.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 4.4 – График зависимости величины промаха от времени Метод параллельного сближения является частным случаем метода пропорционального наведения. Траектория движения ОУ наиболее прямолинейная; время наведения такое же, как и при методе наведения в УТВ. Зависимость величины промаха от времени очень быстро спадает к нулю. 11 IID 11 Эксперимент №5. ОУ наводится по прямому методу наведения, цель движется с постоянным поперечным ускорением. 2 Рисунок 5.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 5.2 – График зависимости дальности до цели от времени 12 11 IID 2 Рисунок 5.3 – График зависимости поперечного ускорения от времени Рисунок 5.4 – График зависимости величины промаха от времени При появлении у цели постоянного поперечного ускорения требуется большее время для наведения. Зависимость величины поперечного ускорения от времени практически повторяет аналогичную зависимость при прямолинейном движении цели, а вероятность промаха увеличивается при сближении с целью. 13 IID 11 Эксперимент №6. ОУ наводится по методу наведения в УТВ, цель движется с постоянным поперечным ускорением. 2 Рисунок 6.1.1 – График траектории движения ОУ и цели при коэффициенте пропорциональности, равном 10 При заданных параметрах Ц и ОУ осуществить наведение не удалось, поэтому пришлось увеличить коэффициент пропорциональности. Рисунок 6.1.2 – График траектории движения ОУ и цели при коэффициенте пропорциональности, равном 20 14 11 IID 2 Рисунок 6.2 – График зависимости дальности до цели от времени Рисунок 6.3 – График зависимости поперечное ускорения ОУ от времени 15 11 IID 2 Рисунок 6.4 – График зависимости величины промаха от времени При заданных параметрах Ц и ОУ осуществить наведение не удалось, поэтому пришлось увеличить коэффициент пропорциональности. Для данного метода характерны меньший путь, пройденный ОУ, и почти прямолинейная траектория движения. 16 IID 11 Эксперимент №7. ОУ наводится по методу пропорционального наведения, цель движется с постоянным поперечным ускорением. 2 Рисунок 7.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 7.2 – График зависимости дальности до цели от времени 17 11 IID 2 Рисунок 7.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 7.4 – График зависимости величины промаха от времени Время наведения данного метода такое же, как и при методе наведения в УТВ, траектория движения имеет более криволинейный характер. Время наведения также увеличено из-за наличия поперечного ускорения цели. 18 IID 11 Эксперимент №8. ОУ наводится по методу параллельного сближения, цель движется с постоянным поперечным ускорением. 2 Рисунок 8.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 8.2 – График зависимости дальности до цели от времени 19 11 IID 2 Рисунок 8.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 8.4 – График зависимости величины промаха от времени 20 IID 11 Траектория движения ОУ почти совпадает с траекторией движения при методе наведения в УТВ. Данный метод показал лучший результат по характеру зависимости величины промаха от времени в случае, когда цель движется с постоянным поперечным ускорением. 2 Эксперимент №9. ОУ наводится по прямому методу наведения, цель движется с поперечным ускорением, изменяющемуся по синусоидальному закону. Рисунок 9.1 – График траектории движения ОУ и цели 21 11 IID 2 Рисунок 9.2 – График зависимости дальности до цели от времени Рисунок 9.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени 22 11 IID 2 Рисунок 9.4 – График зависимости величины промаха от времени Реализовать наведение при коэффициенте пропорциональности, равном 10, не удалось. Синусоидальный закон изменения ускорения цели сильно усложняет задачу наведения. При движении цели с поперечным ускорением, изменяющимся по закону синуса, метод прямого наведения является наименее выгодным по всем исследуемым показателям. 23 IID 11 Эксперимент №10. ОУ наводится по методу наведения в УТВ, цель движется с поперечным ускорением, изменяющемуся по синусоидальному закону. 2 Рисунок 10.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 10.2 – График зависимости дальности до цели от времени 24 11 IID 2 Рисунок 10.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 10.4 – График зависимости величины промаха от времени Коэффициент пропорциональности был принят равным 40. По сравнению с методом прямого наведения в данном случае траектория движения ОУ более прямолинейна. Время наведения на цель уменьшилось. Вероятность промаха уменьшается. 25 IID 11 Эксперимент №11. ОУ наводится по методу пропорционального наведения, цель движется с поперечным ускорением, изменяющемуся по синусоидальному закону. 2 Рисунок 11.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 11.2 – График зависимости дальности до цели от времени 26 11 IID 2 Рисунок 11.3 – График зависимости поперечного ускорения от времени По сравнению с методом наведения в УТВ траектория движения ОУ менее криволинейная, время наведения на цель чуть больше. Вероятность промаха увеличивается. 27 IID 11 Эксперимент №12. ОУ наводится по методу параллельного сближения, цель движется с поперечным ускорением, изменяющемуся по синусоидальному закону. 2 Рисунок 12.1 – График траектории движения ОУ и цели Рисунок 12.2 – График зависимости дальности до цели от времени 28 11 IID 2 Рисунок 12.3 – График зависимости поперечного ускорения ОУ от времени Рисунок 12.4 – График зависимости величины промаха от времени 29 IID 11 Результаты схожи с графиками при методе пропорционального наведения, так как метод параллельного сближения является его частным случаем. 2 Выводы: Метод прямого наведения является простейшим из двухточечных методов (двухточечные методы – методы, при которых рассматривается взаимное перемещение двух точек: УО и цели). Основное достоинство этого метода – простота радиотехнической аппаратуры, недостаток – низкая точность наведения из-за больших поперечных перегрузок, испытываемых УО в конце траектории полета даже при наведении на неподвижные цели. Метод наведения в УТВ не зависит от условий применения. Траектория движения ОУ при наведении на неманеврирующую цель почти прямолинейна, следовательно, время наведения минимально. Однако при изменении траектории цели траектория движения ОУ искривляется (в случае синусоидального закона изменения данный метод является наихудшим). Для реализации метода необходимо 4 датчика для измерения бортового пеленга, угловой скорости линии визирования, дальности, скорости ОУ. Реализация данного метода сложнее, чем реализация метода прямого наведения. При методе пропорционального наведения требуется измерять угловую скорость вращения ЛВ в фиксированной СК (например, в земной или гироскопической), вырабатывать нормальное (боковое) ускорение ОУ, пропорциональное угловой скорости ЛВ, выбирать коэффициент пропорциональности (навигационную постоянную) в зависимости от условий применения. Однако навигационный параметр оказывает существенное влияние на вид траектории ОУ, и при помощи его подбора можно добиться оптимального результата. Метод параллельного сближения – частный случай метода пропорционального наведения. В случае неманеврирующей цели траектория движения прямолинейна. В противном случае увеличивается время наведения, изменяется траектория движения. В отличие от метода прямого наведения остальные методы требуют меньшее время наведения. Ситуация изменяется лишь при наличии синусоидального закона изменения поперечного ускорения цели, где метод в УТВ сильно проигрывает даже прямому методу. При появлении поперечного ускорения и дальнейшего изменения закона его изменения, наблюдаются сильные перегрузки, также возрастает значение промаха. 30
