3. Для перехода на автоматическое сопровождение нажать на пусковой крючок (до положения «РР» — разрешение разарретирования). При этом следящая система разарретируется и начинает работать. Задающим воздействием для следящей системы является сигнал ошибки слежения, а в качестве исполнительного элемента используется свободный гироскоп, на роторе которого и закреплён объектив. Под действием электромагнитного момента внешних сил, создаваемого следящей системой, ротор гироскопа прецессирует в сторону уменьшения ошибки слежения, причем с угловой скоростью, пропорциональной ошибке слежения.
Формирование сигнала управления ракетой по методу пропорционального сближения осуществляет автопилот. Он представляет собой одноканальную систему автоматического регулирования и структурно состоит из формирователя сигнала управления рулями (ФСУР) и рулевой машины (РМ).
Объектом управления автопилота являются рули планера ракеты. С помощью планера изменяется положение ракеты относительно цели (т. е. изменяется положение линии визирования «ракета — цель»).
При управлении полётом по методу пропорционального сближения ракета наводится не на цель, а в некоторую упрежденную точку встречи (УТВ) по условию равенства нулю угловой скорости поворота линии визирования, т. е. наличие угловой скорости линии визирования свидетельствует об ошибке наведения, которую автопилот должен свести к нулю.
Измерителем угловой скорости линии визирования является гироскопический следящий координатор, сопровождающий цель. При этом информация об угловой скорости линии визирования содержится в сигнале ошибки слежения, поэтому он подается на автопилот как сигнал ошибки наведения.
Для решения этих задач ОГС имеет следующую структуру и состав:
I. Следящий координатор цели (СКЦ):
1. Свободный гироскоп:
а) статор:
• катушки вращения (КВ);
• катушки коррекции (КК);
• катушки генератора опорных напряжений (ГОН);
• катушки пеленга (П);
б) ротор:
• карданов подвес;
• постоянный магнит;
• координатор;
• оптическая система (О);
• фотоприёмники основного и вспомогательного каналов (ФПок, ФПвк);
2. Системы автоматического управления:
а) следящая система арретирования и коррекции ротора гироскопа (СС);
б) система стабилизации оборотов ротора гироскопа (ССО).
II. Автопилот:
1. Формирователь сигнала управления рулями (ФСУР).
2. Газовая рулевая машина (и пороховой управляющий двигатель).
УСТРОЙСТВО И РАБОТА ОГС
Оптическая система
Оптическая система предназначена для избирательного приёма инфракрасного излучения поражаемых целей и помех и фокусировки его в фокальных плоскостях основного и вспомогательного спектральных каналов координатора.
В ОГС 9Э410 применена зеркально-линзовая оптическая система, состоящая из следующих элементов:
1) обтекатель;
2) главное зеркало;
3) корригирующая линза;
4) контрзеркало;
5) спектроразделительный фильтр.
Все элементы оптической системы, за исключением обтекателя, размещены на валу ротора гироскопа и образуют объектив, имеющий шесть степеней свободы:
• вращение относительно 3 осей связанной системы координат (начало координат — в точке карданного подвеса ротора):
— вкруговую по крену (относительно оптической оси);
— на углы ±38° по тангажу и рысканию (углы пеленга цели);
• перемещение вместе с ракетой по 3 осям земной системы координат.
Фокусное расстояние (F) такого объектива равно пути оптического потока от зеркала до фоторезистора, расположенного в фокальной плоскости.
Угол зрения объектива (φ) равен отношению диаметра фотосопротивления (d) к фокусному расстоянию:
φ = d/F, град.
Телесный угол поля зрения ω ≈ φ2, стерадиан.
Рис. 21. Прохождение оптических сигналов цели и помехи в объективе ОГС:
1 — обтекатель; 2 — контрзеркало; 3 — фоторезистор ВК; 4 — фоторезистор ОК; 5 — корригирующая линза; 6 — спектроразделительный фильтр; 7 — главное зеркало-магнит
Рис. 22. Устройство оптической системы ОГС:
1 — обтекатель; 2 — фотоприемник ВК; 3 — контрзеркало; 4 — спектрораздельный фильтр; 5 — фотоприемник ОК; 6 — обойма; 7 — коллектор; 8 — корригирующая линза; 9 — бленда; 10 — главное зеркало; 11 — карданов подвес
1. Обтекатель, как оптический компонент, является слабой отрицательной (рассеивающей) линзой. Он выполнен в виде мениска, ограниченного двумя сферическими поверхностями, из ИК-прозрачного материала с высокой излучательностью, теплопроводностью и теплоёмкостью.
2. Главное зеркало образовано сферической поверхностью торца магнита ротора гироскопа. В качестве отражательного слоя используется пленка серебра.
3. Корригирующая линза — афокальная линза (с фокусом в бесконечность) выполняет функцию коррекции искажений оптического потока (возникающих из-за неточностей изготовления линз и немонохромности потока).
4. Контрзеркало — фокусирующий элемент с отражающей плёнкой серебра.
5. Спектроразделительный фильтр — оптический компонент, выполненный из специального стекла, прозрачного для излучения с λ = 2,6–6,5 мкм и отражающего сигналы с λ = 0,46–4 мкм.
Таким образом, инфракрасное излучение истинных и ложных целей, попавших в узкое поле зрения объектива, слабо рассевается обтекателем, обеспечивая засветку рабочей поверхности главного зеркала при наличии ошибки слежения (при отсутствии ошибки излучение экранируется корпусом бленды объектива).
Отразившись от главного зеркала, оптический поток проходит через корригирующую линзу на контрзеркало. Коррекцией устраняются отклонения потока от заданного направления (погрешности изображения — аберрации).
Отразившись от контрзеркала, оптический поток направляется на спектроразделительный фильтр. Благодаря фильтру инфракрасное излучение истинной цели фокусируется в пятно диаметром 1 мм в фокальной плоскости основного спектрального канала, а инфракрасное излучение ложных тепловых целей (ЛТЦ) и помех фокусируется в фокальной плоскости вспомогательного спектрального канала.
Важно, что положение пятна в фокальной плоскости однозначно характеризует направление и величину рассогласования между оптической осью объектива и линией визирования «ракета — цель» (т. е. определяет ошибку слежения).
Фотоприёмник
Фотоприёмник координатора ОГС 9Э410 предназначен для преобразования информации об ошибке слежения, заложенной в положении теплового пятна в фокальной плоскости объектива, в электрический сигнал.
Он представляет собой двухканальный оптический детектор, имеющий:
• основной канал с охлаждаемым фоторезистором для сигналов поражаемых целей;
• вспомогательный канал для сигналов помех.
Каждый канал фотоприемника состоит:
1) из модулятора;
2) фоторезистора (в ОК — с системой охлаждения);
3) предварительного усилителя;
4) схемы автоматической регулировки усиления.
Все элементы фотоприёмника также размещены на валу ротора гироскопа и вращаются с ним относительно статора с частотой f2 = 100 Гц — до пуска и f2 + f3 = 112–120 Гц — в полёте, обеспечивая стабильную частоту сканирования цели fск = 100 Гц.
1. Модулятор представляет собой непрозрачную маску с прямоугольным окном, нанесенную на фоточувствительный слой фоторезистора. При такой форме растра модулятора реализуется импульсный метод модуляции теплового потока. Период повторения тепловых импульсов будет равен T = 1/fск = 0,01 c, а за начало отсчета периода принимается связанная ось ОгУг (направленная вертикально вверх).
При этом информация об ошибке слежения содержится:
• во временном положении импульса в периоде сканирования (τн) как направление ошибки слежения (ε);
• в длительности импульса (τи) как величина ошибки слежения (Δε). Очевидно, что чем дальше тепловое пятно от центра диска, тем больше линейная скорость пересечения им окна, тем меньше длительность импульса.
τ = S/2πRn × Tск,
где S — ширина окна; Rп — расстояние от центра диска до пятна; Тск — период сканирования.
