Применение и принципы радиоуправления (стр. 1 из 3)
Содержание
Введение
1. Виды управления
2. Телеуправление
3. Самонаведение
4. Радиовзрыватель
Заключение
Список литературы
Введение
Радиоуправление - наука, изучающая принципы действия, математическое описание, методы анализа качества работы и синтез систем управления объектами при помощи радиоволн.
В системах радиоуправления при передаче команды от оператора (диспетчера) к объекту код команды, набранной оператором на пульте управления, преобразуется в последовательность электрических импульсов, а затем при помощи модуляции (фазовой, амплитудной, частотной модуляции и т.д.) — в радиосигнал. Для повышения надёжности радиоуправления применяют различные помехоустойчивые коды, в том числе корректирующие коды, а также контроль по методу обратного канала, когда от объекта к пункту управления передаются сигналы, подтверждающие приём и исполнение (либо только приём, либо только исполнение) команды. В некоторых системах (например, в системах управления полётом ракет, беспилотных летательных аппаратов) управление производится непрерывно при помощи автоматически получаемого сигнала рассогласования между заданным и истинным (текущим) положениями объекта управления.
1. Виды управления
К концу второй мировой войны
Германия намного опережала все другие страны в создании управляемых снарядов. Немцы первыми применили снабженные реактивными двигателями, управляемые по радио планирующие авиабомбы против сил флота западных союзников. Первой такой бомбой была снабженная реактивным двигателем авиабомба Хеншель-293 (Hs-293) класса “воздух – земля”. По существу этот управляемый снаряд являлся обычной авиабомбой, вмонтированной в фюзеляж небольшого самолета, который был снабжен подвесным реактивным двигателем. Впервые планирующая авиабомба была применена в 1943 г. в Бискайском заливе и в Средиземном море против десантных судов, обеспечивавших высадку войск союзников. Вследствие небольших размеров и высокой скорости полета снаряд почти не поддавался перехвату. Поскольку пилот самолета-носителя мог осуществлять управление снарядом на всем протяжении его полета, эффективность действия снаряда была очень высокой.Западные союзники не замедлили начать разработку управляемых авиабомб, и уже с февраля 1944 г. Великобритания и США начали применять подобное оружие.
В СССР была создана неуправляемая ракетная авиабомба, обладавшая высокой точностью попадания и способная уничтожать бронемашины и танки противника. Она была использована во время Сталинградской битвы и, по утверждению зарубежных специалистов, сыграла не последнюю роль в разгроме немцев. Ракетные авиабомбы подвешивались под крыльями истребителя-штурмовика ИЛ-2 по две на каждом самолете. Их эффективность определялась высокой скоростью при подлете к цели.
К концу второй мировой войны в Германии велась разработка целой серии управляемых снарядов, однако большинство из них остались не запущенными в производство. Некоторые снаряды управлялись по проводам, другие имели автономное гироскопическое управление и даже телевизионные средства (Hs-296). Радиоуправляемый снаряд Hs-298 класса “воздух – воздух” был спроектирован в начале 1944 г., и, хотя массовое производство его было запланировано на 1945 г., немцы не успели к концу войны ни завершить его разработку, ни провести испытания.
В те же годы были отработаны и основные методы управления летательными аппаратами.
Рассмотрим возможные методы управления.
В процессе управления задействованы три объекта: пункт управления, находящийся вне управляемого объекта, и поэтому названный внешним; управляемый объект – снаряд (летательный аппарат) и цель. В зависимости от взаимодействия между ними во время полета снаряда возможны три вида управления: автономное управление, телеуправление и самонаведение.
 |
радиоуправление телеуправление самонаведение радиовзрыватель
Автономное управление используется при наведении на неподвижные цели. В течение всего времени полета снаряда никакой связи между внешним пунктом управления (местом старта снаряда), управляемым объектом (снарядом) и целью нет. На самом управляемом объекте имеются все средства, необходимые для поддержания его на заданной траектории. Исходя из расположения цели и места старта, задается программа полета, и в соответствии с ней осуществляется движение управляемого объекта.
Первые системы автономного управления были инерциальными. Например, в самолете-снаряде Фау-1 (V-1) использовалась простая и остроумная система управления. В течение этапов старта и сближения самолет-снаряд Фау-1 управлялся от магнитного компаса по курсу и от барометрического высотомера по высоте. Компас устанавливался вручную на желаемый курс и удерживал ось свободного курсового гироскопа вдоль курса. В дополнение к направлению на цель снаряд должен “знать” расстояние до цели. В Фау-1 пройденное расстояние определялось при помощи воздушного лага, который состоял из пропеллера с червячной передачей на счетчик. Счетчик имел электрические контакты, которые выставлялись вручную на заранее заданное расстояние до цели. Система управления была грубая, но зато несложная в производстве.
В дальнейшем для прокладывания траектории управляемого объекта стали использоваться навигационные системы, сначала наземные (Декка, Лоран), а затем и спутниковые (GPS, ГЛОНАСС).
В телеуправлении (теленаведении) участвуют все три объекта. Пункт управления получает данные о координатах управляемого объекта и цели, вырабатывает команды наведения управляемого объекта на цель и передает эти команды по линии радиосвязи (командной радиолинии) на управляемый объект. Для определения координат обычно используются радиолокационные станции. Иногда определение местоположения цели осуществляется аппаратурой, расположенной на объекте управления (например, телевизионная аппаратура, предназначавшаяся для наведения немецкой крылатой ракеты Хеншель-296 (Hs-296) класса “воздух – воздух”). Тогда добавляется еще одна линия связи между управляемым объектом и пунктом управления для передачи данных измерения. Такое управление иногда называют телеуправлением через ракету
 |
В США в 1944 г была испытана управляемая бомба GB-4. Для управления ею использовались телевизионная камера и радиопередатчик, установленные внутри бомбы. Бомбардир видел местность так, как она была бы видна с бомбы, и при помощи линии передачи команд на бомбу вручную наводил ее на цель, расположенную на поверхности земли. Бомба была впервые использована в августе 1944 г. по базе подводных лодок в Гавре, а позднее – по отдельным индустриальным целям в Германии.
При самонаведении определение координат цели и выработка управляющей команды производятся на управляемом объекте; никакой связи с внешним пунктом управления нет.
Сравнивая схему самонаведения со схемой телеуправления через ракету, заметим, что они отличаются только местом выработки команды. В последней для выработки команды привлекаются мощные средства обработки результатов измерений и принятия решений, имеющиеся на пункте управления.
Во время второй мировой войны в Германии находилось в стадии разработки значительное количество приборов самонаведения. Но эти проекты до готовых образцов доведены не были (за исключением прибора для торпед ”Цаункениг”, реагирующего на звуковые колебания в воде).
В США метод самонаведения при помощи радиолокационных средств был впервые применен в планирующей бомбе “Bat”. Она представляла собой планер-моноплан, несущий на себе радиолокатор, способный автоматически следить за одиночной целью. Пока бомба еще висит под самолетом, бомбардир осуществляет захват цели при помощи радиолокатора бомбы, а затем сбрасывает ее. Бомба “Bat” была использована против японских кораблей на Тихом океане в незначительных количествах, но с хорошими результатами.
Рассмотрим теперь вопросы реализации методов управления, ограничившись телеуправлением и самонаведением.
2. Телеуправление
Телеуправление может быть реализовано двумя методами: методом командного управления и методом управления по радиолучу.
Метод командного управления был использован в первой предложенной немцами системе управления “Burgund” для снарядов класса “поверхность – воздух”.
Измерение угловых координат цели и снаряда осуществляется с помощью оптических устройств. Слежение за целью и снарядом производится операторами-наводчиками. Они сидят на поворотной платформе. Наводчик на цель старается удержать цель на перекрестии своей оптики ручками управления. Тем самым он поворачивает платформу вместе с оптикой по азимуту, а также отдельно оптику как свою, так и другого наводчика – по углу места. Наводчик снаряда ручкой управления снарядом старается совместить снаряд с перекрестием своего оптического прибора, которое соответствует направлению на цель. Для улучшения видимости снаряда предлагалось устанавливать на нем факелы. Ручка управления снарядом связана с датчиком команд, которые по командной радиолинии (радиопередатчик Kehl – радиоприемник Strassburg) передавались на борт снаряда. Как следует из этого описания, при идеальном управлении снаряд должен все время находиться на линии визирования цели. Такой метод управления называется методом накрытия цели.
Траектория, по которой будет двигаться снаряд, может быть приближенно построена следующим образом. Считаем, что цель движется прямолинейно с постоянной скоростью. Разобьем траекторию цели на ряд малых участков Ц0Ц1, Ц1Ц2, Ц2Ц3 и т.д., которые цель пролетает за малый интервал времени Dt. Длина каждого из участков равна произведению скорости цели VЦ на интервал времени Dt. Ниже показано построение траектории снаряда.