Кіріспе

Ракетаны бағыттаудың әртүрлі әдістері

Ракетаны немесе басқарылатын бомбаны жоспарланған нысанаға жеткізудің әртүрлі тәсілдерін білдіреді. Ракетаның нысанаға дәлдігі оның тиімділігі үшін өте маңызды фактор болып табылады. Бағыттау жүйелері ракетаның Бағыттау ықтималдығын (Pg) жақсарту арқылы дәлдігін арттырады. Бұл бағыттау технологияларын әдетте бірнеше санатқа бөлуге болады, ең басты санаттар – "белсенді", "бейтарап" және "алдын ала" бағыттау. Ракеталар мен басқарылатын бомбалар көбінесе ұқсас бағыттау жүйелерін қолданады, екеуінің арасындағы айырмашылық ракеталар өз бортындағы қозғалтқышпен қозса, басқарылатын бомбалар ұшыру ұшағының жылдамдығы мен биіктігіне тәуелді.

Тарих

Адамсыз басқару тұжырымы кем дегенде Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде пайда болды, ұшақ бомбасын нысанаға қашықтан басқару идеясымен, мысалы, Арчибальд Лоу (радиобағдарлаудың атасы) алғашқы қуатты ұшқышсыз аппараттар үшін әзірлеген жүйелер. Екінші дүниежүзілік соғыста басқарылатын зымырандар алғаш рет Германияның V қарулары бағдарламасы аясында жасалды. Project Pigeon – американдық мінез-құлық зерттеушісі Б. Ф. Скиннердің көгершінмен басқарылатын бомба жасауға жасаған әрекеті. АҚШ-тың жоғары дәлдігі бар инерциялық басқару жүйесімен жабдықталған алғашқы баллистикалық зымыраны – қысқа қашықтықтағы PGM 11 Redstone болды.

Бағыттауыш жүйелердің санаттары

Бағыттауыш жүйелер нысаналардың қозғалмалы немесе тұрақты болуына қарай әртүрлі категорияларға бөлінеді. Қарулар екі негізгі санатқа жіктеледі: нысанаға тікелей бағыттау (GOT) және белгілі бір нүктеге бағыттау (GOLIS) жүйелері.

Көз қарызынан басқару

CLOS жүйесі зымыран мен нысана арасындағы бұрыштық координаталарды ғана пайдаланып, соқтығысуды қамтамасыз етеді. Зымыран ұшыру құрылғысы мен нысана арасындағы көзге көрінетін бағытта (LOS) орналастырылады, ал зымыранның осы бағыттан кез келген ауытқуы түзетіледі. Көптеген зымыран түрлері осы бағыттау жүйесін қолданғандықтан, олар әдетте төрт топқа бөлінеді: іздеу құрылымы мен ұшақ арасындағы көзге көрінетін бағытта (LOS) қалуға бұйрық берілетін, командалық бағыттау мен навигацияның белгілі бір түрі, көзге көрінетін бағытқа (CLOS) немесе үш нүктелік бағыттау деп аталады. Яғни, зымыранды ұстағаннан кейін, жердегі басқарушыдан зымыранға бағыттау сигналдарын беру арқылы, зымыран LOS бойымен нысанаға мүмкіндігінше жақын болуы үшін басқарылады. Нақтырақ айтқанда, сәуленің үдеуі ескеріліп, сәулемен жүру теңдеулерінен туындаған номиналды үдеуге қосылса, CLOS бағыттауы пайда болады. Осылайша, сәулемен жүру үдеу командасы қосымша шартты қосу үшін өзгертіледі. Жоғарыда сипатталған сәулемен жүру көрсеткіштері сәуленің қозғалысын ескерген арқасында айтарлықтай жақсартуға болады. CLOS бағыттауы көбінесе қысқа қашықтықтағы әуе қорғанысы және танкке қарсы жүйелерде қолданылады.

Көздің қарама-қарсы бағытына қолмен басқару

Нысананы және зымыранды бақылау мен басқару қолмен жүргізіледі. Оператор зымыранның ұшуын қадағалайды және сигнал беру жүйесі арқылы зымыранды оператор мен нысана арасындағы түзу сызыққа ("көз сызығы") қайтаруға бұйрық береді. Бұл әдетте баяу жылдамдықпен қозғалатын нысаналар үшін тиімді, онда үлкен "алдын ала есептеу" қажет болмайды. MCLOS – бұл командалық басқару жүйелерінің бір түрі. Бұл жүйе кемелерге қарсы сырғанап түсетін бомбалар немесе зымырандар, сондай-ақ баяу қозғалатын B-17 Flying Fortress бомбалаушыларына қарсы қолданылған суперүнды Wasserfall зымыраны үшін жұмыс істеді. Бірақ жылдамдық артқан сайын MCLOS көптеген жағдайларда тиімсіз болып қалды.

Көздің қарама-қарсы бағыттағы жартылай қолмен басқару

Нысананы іздеу автоматты, ал зымыранды іздеу және басқару қолмен жасалады.

Көздің тікелей бағытына жартылай автоматты команда

Нысананы іздеу қолмен жасалады, бірақ зымыранды іздеу және басқару автоматты түрде жүзеге асырылады. Бұл MCLOS-қа ұқсас, бірақ кейбір автоматты жүйелер зымыранды көру сызығында орналастырады, ал оператор тек нысананы қадағалайды. SACLOS нысананы іздеушіге көрінбейтін күйде зымыранды іске қосуға мүмкіндік береді, сондай-ақ оны пайдалану әлдеқайда ыңғайлы. Бұл танктер және бетонаралар сияқты жердегі нысаналарға қарсы басқарудың ең көп таралған түрі болып табылады.

Көздің тікелей бағытына автоматты түрде басқару

Нысананы іздеу, зымыранды іздеу және басқару автоматты түрде жүзеге асырылады.

Командалық бақылаудан тыс

Бұл бағыттау жүйесі алғашқылардың бірі болып қолданылған және қазірге дейін, негізінен зениттік зымырандарда қызмет етеді. Бұл жүйеде нысананы және зымыранды анықтау құрылғылары әртүрлі бағытта бағытталуы мүмкін. Бағыттау жүйесі оларды кеңістікте орналастыру арқылы зымыранның нысананы жоюын қамтамасыз етеді. Бұл олардың CLOS жүйелеріндегідей бұрыштық координаттарға тәуелді болмайды дегенді білдіреді. Оларға қашықтық сияқты басқа координаттар қажет. Мұны іске асыру үшін нысананы және зымыранды анықтау құрылғыларының екеуі де жұмыс істеуі керек. Олар әрқашан автоматты түрде жұмыс істейді және бұл жүйелерде радар жалғыз сенсор ретінде қолданылады. SM-2MR стандарты орташа қашықтықта инерциялық бағыттаумен басқарылады, бірақ AN/SPY 1 радарымен ұшыру платформасына орнатылған радар байланысы арқылы COLOS жүйесінің көмегімен толықтырылады.

Көзбен шолушы сәулемен жүруді басқару

LOSBR белгілі бір "сәуле" пайдаланады, әдетте радио, радар немесе лазер, ол нысанаға бағытталған, ал зымыранның арт жағындағы детектерлер оны сәуленің ортасында ұстап тұрады. Сәулемен басқарылатын жүйелер көбінесе SACLOS болып табылады, бірақ міндетті түрде олай болуы керек емес; басқа жүйелерде сәуле автоматтандырылған радарлық бақылау жүйесінің бір бөлігі болып табылады. Мысалы, Вьетнамда қолданылған RIM 8 Talos зымыранының кейінгі нұсқаларында радар сәулесі зымыранды жоғары траекториямен ұшыру үшін пайдаланылды, содан кейін нысана ұшағының тік жазықтығына біртіндеп төмендетілді, ал соңғы сәтте нақты соққы үшін SARH басқаруы толығырақ қолданылды. Бұл жау пилотына іздеу радарына қарағанда, оның ұшағы зымыранның басқару радарымен жарықтандырылып жатқаны туралы ең аз ескертуді берді. Бұл маңызды айырмашылық, себебі сигналдың сипаты әртүрлі және ол қашқылау үшін сигнал ретінде қолданылады. LOSBR сәуленің таралуымен қашықтық артқан сайын дәлдіктің төмендеуіне байланысты кемшілікке ұшырайды. Лазерлік сәуле басқару жүйелері осы жағынан дәлірек, бірақ олардың барлығы қысқа қашықтықтағыларға арналған, тіпті лазердің өзі де қолайсыз ауа райынан зардап шегуі мүмкін. Екінші жағынан, SARH нысанаға жақындаған сайын дәлдігі артады, сондықтан екі жүйе бір-бірін толықтырады. Бұл екі нысанның көру сызығының бағыты өзгермесе, олардың соқтығысу курсында екендігіне негізделген. PN зымыранның жылдамдық векторының айналу жылдамдығы, көру сызығының айналу жылдамдығымен (көру сызығының жылдамдығы немесе LOS жылдамдығы) пропорционалды және бір бағытта болуын талап етеді.

Белсенді бағыттау

Реттеу сигналын беру үшін зымырандағы радар жүйесі пайдаланылады. Әдетте, зымыранның электроникасы радарды нысанаға тікелей бағыттайды, ал зымыран өзін-өзі бағыттау үшін өзінің орталық сызығынан бұл "бұрышқа" қарайды. Радардың ажыратымдылығы антеннаның мөлшеріне байланысты, сондықтан кішкентай зымырандарда бұл жүйелер тек ірі нысаналарды – кемелерді немесе үлкен бомбалаушыларды – шабуылдау үшін қолданылады. Белсенді радар жүйелері теңізге қарсы зымырандарда және AIM 120 AMRAAM және R-77 сияқты "атып, ұмыт" әуе-әуе зымыран жүйелерінде кеңінен қолданылады.

Жартылай белсенді бағыттау

Жартылай белсенді бағыттау жүйелері ракетаның пассивті радар қабылдағышын нысананы "жарықтандыратын" жеке радармен үйлестіреді. Ракета көбінесе нысананы күшті радар жүйесімен анықтағаннан кейін ұшырылатындықтан, сол радар жүйесін нысананы қадағалау үшін пайдаланудың мәні бар, бұл ажыратымдылық немесе қуат мәселелерін болдырмай, ракетаның салмағын азайтуға мүмкіндік береді. Жартылай белсенді радиолокациялық бағыттау (SARH) – жерден және әуеден ұшырылатын әуеге қарсы жүйелер үшін ең көп таралған "кез келген ауа райында" бағыттау шешімі. Әуеден ұшырылатын жүйелер үшін оның бір кемшілігі бар: ұшақ радар және бағыттау құлыптауын сақтау үшін нысанаға қарай үздіксіз қозғалуы керек. Бұл ұшақты инфрақызыл басқарылатын, қысқа қашықтықтағы зымыран жүйелерінің қабылдауына түсіру қаупін тудырады. "Тұтас көріністі" инфрақызыл ракеталардың алдынан шабуыл жасап "жоюға" қабілетті болғандықтан, бұл мәселе ерекше маңызға ие, мұндай мүмкіндік бағытталатын ракеталардың алғашқы кезеңінде болған жоқ. Кемелер мен жылжымалы немесе бекітілген жердегі жүйелер үшін бұл маңызды емес, өйткені ұшыру платформасының жылдамдығы (және көбінесе өлшемі) нысанадан "қашып кетуге" немесе жаудың шабуылын сәтсіз аяқтау үшін қашықтықты ұлғайтуға мүмкіндік бермейді. SALH SARH-қа ұқсас, бірақ сигнал ретінде лазерді пайдаланады. Тағы бір айырмашылық – көптеген лазерлік басқарылатын қарулар ұшақтың ұшырудан кейін маневрлеу қабілетін арттыратын мұнараға орнатылған лазерлік белгілеу құралдарын қолданады. Басқару ұшағының қаншалықты маневрлеуі мұнараның көру бұрышына және жүйенің маневр жасаған кезде құлыптауды сақтап тұру қабілетіне байланысты. Көптеген әуеден ұшырылатын лазерлік басқарылатын оқ-дәрілер жердегі нысаналарға қарсы қолданылатындықтан, зымыранды бағыттау үшін белгілеуді ұшақ жасауы міндетті емес; белгілеуді басқа ұшақ немесе мүлдем бөлек көз (көбінесе тиісті лазерлік белгілеу құралымен жабдықталған жердегі әскерлер) қамтамасыз ете алады.

Пассивті бағыттау

Инфрақызыл нысанаға бағыттау – нысанадан шығатын жылуды анықтап, оған ұмтылатын пассивті жүйе. Көбінесе әуе шабуылына қарсы қорғану үшін реактивті қозғалтқыштардың жылуын қадағалауға қолданылады, бірақ кейбір жағдайларда көліктерге қарсы да қолданылған. Бұл бағыттау түрі кейде "жылу іздеу" деп те аталады. 2019 жылы АҚШ Армиясы осыған ұқсас технологияны әзірлеп жатқанын хабарлады.

GOLIS жүйелері

Кез келген ғарыш кеңістігіндегі нысанаға бағдарлау жүйесінде қолданылатын механизм қандай болса да, онда нысана туралы алдын ала орнатылған ақпарат міндетті түрде болуы керек. Осы жүйелердің негізгі ерекшелігі – нысананы қадағалау құрылғысының жоқтығы. Бағыттау компьютері және зымыранды қадағалайтын құрылғы зымыранның ішінде орналасқан. GOLIS жүйесінде нысананы қадағалаудың болмауы, навигациялық бағдарламаны міндетті түрде білдіреді.

Инерциялық бағыттау

Инерциялық бағыттау, зымыранға белгілі бір позициядан шыққаннан кейін берілген үдеуге байланысты оның орналасуын есептеу үшін жоғары сезімтал өлшеу құрылғыларын қолданады. Алғашқы механикалық жүйелердің дәлдігі төмен болды және қала сияқты нысанаға тигізу үшін сыртқы түзетулер қажет болды. Қазіргі заманғы жүйелерде қатты күйдегі сақиналық лазерлік гироскоптар қолданылады, олар 10 000 км қашықтықта метрлік дәлдікпен жұмыс істейді және қосымша деректерді қажет етпейді. Гироскопты дамытудың нәтижесінде MX зымыранында қолданылатын AIRS пайда болды, ол континентаралық қашықтықта 100 метрден кем дәлдікке қол жеткізеді. Көптеген азаматтық ұшақтар инерциялық бағыттауды сақиналық лазерлік гироскоптарды пайдалана отырып қолданады, бұл жүйелердегі механикалық жүйелерге қарағанда аз дәл, бірақ орналасуын анықтаудың салыстырмалы түрде арзан тәсілін ұсынады (Боингтің 707 және 747 сияқты көптеген әуе кемелері жасалған кезде GPS бүгінгідей кеңінен қолжетімді емес еді). Бүгінде басқарылатын қарулар INS, GPS және жер бетін сканерлейтін радарды бірге қолдана отырып, қазіргі заманғы крылаты зымырандардағыдай жоғары дәлдікке қол жеткізе алады. Ол ұшырылғаннан кейін инерциялық бағыттау жүйесінің дәлдігін жақсарту үшін жұлдыздық позицияны пайдаланады. Зымыранның дәлдігі оның ұшу кезіндегі кез келген сәттегі нақты орнын білуге байланысты болғандықтан, жұлдыздардың позицияны есептеу үшін тұрақты анықтамалық нүкте болуы оның дәлдігін арттырудың тиімді тәсілі болып табылады. Trident зымыран жүйесінде бұл бір камера арқылы жүзеге асырылды, ол күтілетін орнындағы бір жұлдызды анықтауға бағытталған (советтік теңіз асты зымырандары осы мақсатқа жету үшін екі жұлдызды қадағалаған деп саналады). Егер жұлдыз күтілген орнынан ауытқса, бұл инерциялық жүйенің дәл бағытталмағанын және түзету қажет екенін көрсетеді.

Жер бетіндегі нұсқаулық

TERCOM, «жер бедері контурларын сәйкестендіру» үшін, ұшыру алаңынан нысанаға дейінгі жердің биіктік карталарын пайдаланады және оларды борттағы радиолокациялық биіктік өлшегіштен алынған мәліметтермен салыстырады. TERCOM-ның жетілдірілген жүйелері зымыранға нысанаға тікелей ұшудың орнына, толық 3D карта бойынша күрделі маршрутпен ұшуға мүмкіндік береді. TERCOM зымыранды бағыттаудың стандартты жүйесі болып табылады, бірақ GPS жүйелерімен және DSMAC, цифрлық көрініспен сәйкестендіру аймағын корреляторымен ығыстырылуда, ол жердің аймағын көру үшін камераны қолданады, көріністі цифрлық форматқа түрлендіреді және зымыранды нысанаға бағыттау үшін оны борттағы компьютерде сақталған көріністермен салыстырады. DSMAC-тің сенімділігі жеткіліксіз делінеді, сондықтан жүйенің ішкі картасында белгіленген маңызды ғимараттардың (мысалы, бұрынғы зымыранмен) қиратылуы оның навигациясын бұзуы мүмкін.