НАВЕДЕНИЕ БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ

Управление движением ракеты с целью вывода полезной нагрузки (элемента оснащения) на требуемую попадающую траекторию.

Управление движением ракеты – это выполнение в процессе полета нескольких программ изменения параметров движения (углов тангажа, рыскания и вращения, кажущейся скорости и др.) и выполнение в определенные моменты времени т.н. разовых команд (на смену режимов работы двигательных установок, на разделение ступеней ракеты, на выключение двигателей последней ступени, на отделение элемента оснащения и др.).

Различают два принципа наведения: заблаговременное программирование и текущее программирование движения. При наведении по принципу заблаговременного программирования движения в качестве основных управляющих параметров и функций выступают азимут пуска, программы изменения угловых и некоторых линейных параметров, а также моменты выдачи разовых (функциональных) команд. Требуемые значения управляющих параметров рассчитываются в процессе подготовки данных на пуск ракеты. Программы бывают жесткие (временные) ? для ракет с регулируемой тягой реактивных двигателей и гибкие (параметрические) ? для ракет с нерегулируемой тягой. Выполнение программ и разовых команд обеспечивает соблюдение всех заданных ограничений на траектории выведения и требуемые значения начальных условий пассивного движения отделяемых элементов оснащения. Требуемая точность попадания в заданные точки прицеливания обеспечивается за счет правильного выбора моментов отделения элементов оснащения от ракеты-носителя. Момент отделения определяется в процессе расчета полетного задания исходя из учета всех прогнозируемых факторов на движение элемента на пассивном участке траектории: начальных условий, гравитационных и аэродинамических сил, влияния вращения Земли за время полета. Фактический момент отличается от расчетного из-за влияния возмущений на движение ракеты-носителя (ступени разведения). Для учета влияния возмущений на борту ракеты непрерывно рассчитываются текущие значения некоторой функции параметров движения, называемой баллистической функцией, или функционалом управления дальностью, равенство которого расчетному значению (на расчетный момент подачи главной команды) этого функционала определяет функциональную эквивалентность (одинаковую дальность пассивного полета головной части) совокупностей текущих возмущенных и расчетных невозмущенных параметров движения. Отделение от ракеты в момент равенства значений этих функционалов обеспечивает требуемую точность наведения отделяемого элемента. Управление боковым отклонением с помощью соответствующего функционала обеспечивает равенство нулю прогнозируемого бокового отклонения точки падения в течение всего отрезка времени между предварительной и главной командами. Наведение по принципу заблаговременного программирования движения часто называют функциональным наведением. Математические выражения функционалов управления для разных типов ракет различаются по своему виду и полноте компенсации возмущений в зависимости от степени совершенства системы управления ракеты.

Наведение ракет с использованием принципа текущего программирования движения основано на периодическом прогнозировании пассивной траектории полета головной части из текущего состояния на траектории выведения. По величине прогнозируемого промаха определяется время работы двигательной установки, необходимое для доведения скорости до требуемого значения, и вводятся, если нужно, поправки в управления по тангажу и рысканию. По мере приближения к концу участка выведения прогнозируемый промах становится все меньше и меньше. В момент, когда текущая скорость ракеты окажется достаточной, чтобы обеспечить требуемую точность попадания, выдается главная команда на выключение двигательной установки и отделение головной части или очередного отделяемого элемента оснащения. Прогнозирование движения отделяемого элемента и выработка команд управления движением ракеты на оставшейся части активного участка траектории осуществляются в каждом цикле наведения за сотые доли секунды с использованием упрощенных моделей движения, а точность прогноза обеспечивается внесением в результат прогноза корректив на влияние факторов, неучтенных в бортовых алгоритмах, но заблаговременно рассчитанных перед стартом и хранимых в памяти бортовой цифровой вычислительной машины. Для наведения современных ракет используются оба принципа: первые ступени управляются с помощью заблаговременно рассчитанных программ, обеспечивая оптимальный режим полета в плотных слоях атмосферы. Последняя ступень осуществляет наведение головной части по принципу текущего программирования, часто называемого терминальным наведением.