ма управления содержит два последовательных многомерных (с несколькими входами и выходами) контура автоматического регулирования. Один из них используется для перемещения РСН, он осуществляет автоматическое сопровождение цели по угловым координатам, а второй - для изменения траектории УО в соответствии с сигналами, поступающими от координатора.

Угломерные устройства н измерители угловой скорости линии визирования в координаторах систем самонаведения

Простейшим угломерным устройством координатора в системе управления, осуществляющей наведение УО по прямому методу, является пеленгатор, равносигнальное направление которого совпадает с направлением продольной оси УО.

Основные принципы построения и характеристики пеленгационных устройств детально рассмотрены в разд. 22, 25. Поэтому здесь отметим лишь их основные особенности с учетом требований, предъявляемых к системам самонаведения.

Прежде всего важно иметь в виду, что динамический диапазон радиоприемника, входящего в состав пеленгатора системы самонаведения, должен быть значительно больше, чем у радиоприемников, используемых в радиолокационных станциях (РЛС). Это объясняется тем, что УО и цель сближаются при самонаведении на значительно меньшие расстояния, чем, например, самолет, снабженный радиолокационной станцией, и цель.

Управляемые летательные аппараты характеризуются сравнительно малыми габаритами, в связи с чем антенные системы пеленгационных устройств имеют довольно широкие диаграммы направленности. Но с увеличением ширины диаграммы направленности возрастают флуктуационные ошибки определения угловых координат цели (Л. 3]. Поэтому в пеленгационных устройствах с коническим сканированием необходимо использовать высокие частоты сканирования Й, поскольку с ростом величины й уменьшается интенсивность амплитудных флуктуации сигналов, поступающих от цели. На малых расстояниях между УО и целью становятся существенно заметными угловые флуктуации (см. разд. 22, 25), роль которых в обычных РЛС невелика.

Важным является также и то, что для автоматической подстройки частоты гетеродина в пеленгационных устройствах систем пассивного и полуактивного самонаведения приходится использовать принимаемые сигналы или сигналы РЛС, облучающей (подсвечивающей) цель.

Для нормальной работы пеленгационного устройства, особенно на больших расстоя-. ниях до цели, когда принимаемый сигнал слаб, важно поддерживать заданный уровень внутренних шумов на выходе радиоприемника, содержащегося в пеленгацион-

ной устройстве. Если уровень выходных шумов радиоприемника мал, что соответствует незначительному коэффициенту передачи усилителя промежуточной частоты (УПЧ), то уменьшится (по сравнению с номинальной) дальность действия координатора. При большом коэффициенте передачи УПЧ его выходные шумы будут значительны, вследствие чего возрастает вероятность ложной тревоги (разд. 25), а следовательно, и вероятность захвата ложной цели координатором.

Постоянство эффективного уровня выходных шумов радиоприемника поддерживается системой автоматической регулировки усиления по шумам (ШАРУ). Эта система, на вход которой подается напряжение шумов с УПЧ, подобно системе АРУ автоматически изменяет усиление УПЧ.

Чтобы выделить шумовой сигнал УПЧ в импульсных радиотехнических устройствах, осуществляется стробировайие радиоприемника так называемым шумовым стробом. Последний вырабатывается в том месте на оси Времени, где не может быть сигнала, поступающего на вход радиоприемника от цели. В системах активного самонаведения шумовые стробы могут формироваться с помощью импульсов, управляющих работой передатчика, а в системах полуактивного самонаведения для этой цели можно использовать выходные сигналы канала синхронизации.

Если радиоприемник координатора должен принимать непрерывные сигналы, то выходное шумовое напряжение можно выделить фильтром, полоса прозрачности которого лежит вне диапазона допплеровских частот полезного сигнала.

Пеленгацйонное устройство, рассматриваемое как преобразователь угла между продольной осью УО и линией визирования, в системах самонаведения, где наиболее узкополосным является управляемый объект, может считаться безынерционным звеном. Уравнение этого звена для вертикальной плоскости при условии, что равносигнальное направление совпадает с продольной осью УО, имеет вид:

ап.у = An.yY- (27-43)

Здесь п.у-напряжение, пропорциональное угловому отклонению у= е-& цели от равносигнального направления и совпадающего с ним направления

ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ УО; Кп.у -

* коэффициент передачи пеленгационного устройства.

Так как Кп.у существенно зависит от уровня сигналов (см § 22-3), образующихся на выходе радиоприемника, то пеленгацйонное устройство должно снабжаться весьма эффективной системой АРУ.

Для нормальной работы системы самонаведения, помимо обычных радиотехнических проверок и регулировок (настройка на заданную волну, установка необходимой мощности передатчика и чувствительности

приемника), важным является поддержание номинального значения Кп-у, а также балансирование и фазирование пеленгационного устройства. Пеленгационное устройство считается сбалансированным, если при отсутствии сигналов на входе радиоприемника выходное напряжение ып,у=0. Когда пеленгационное устройство не сбалансировано, при у-Q напряжение ып.у будет отличаться от нуля. Вследствие этого в условиях сближения УО с целью продольная ось УО будет отклонена от направления на цель для того, чтобы за счет модуляции входных сигналов радиоприемника скомпенсировалось напряжение небаланса. Можно показать, что в этом случае УО, рассматриваемый как геометрическая точка, в случае наведения по прямому методу будет накручиваться на цель по спирали. Для балансировки пеленгационного устройства обычно предусматриваются соответствующие органы регулировки.

Фазирование пеленгационного устройства означает установку вполне определенной- разности фаз между опорным сигналом и сигналом в канале рассогласования при отклонении цели от РСН в заданном направлении. При этом опорный сигнал (см. разд. 22) характеризует закон вращения диаграммы направленности (в пеленгаторах с коническим сканированием) или представляет собой выходное напряжение суммарного канала (в моноимпульсных пеленгаторах).

В процессе фазирования пеленгационного уст-ойства источник радноиз-[учения, имитирующий цель, размещают в одной из плоскостей координатной системы измерителя (например, в вертикальной) и с помощью органов регулировки устанавливают нулевой и максимальный сигналы рассогласования в каналах измерителя для горизонтальной и вертикальной плоскостей соответственно.

Если пеленгационное устройство не сфазировано, то при сравнительно малых углах расфазирования (меньше 10-20°) УО при откло- нении от РСН будет приближаться к РСН по спирали, вследствие чего затягивается время возвращения УО на опорную траекторию. В тех случаях, когда расфазирование значительно, указанная выше спираль становится расходящейся, что приводит к нарушению процесса самонаведения.

Угломерные устройства подвижных координаторов представляют собой автоматические системы регулирования, производящие автоматическое слежение- РСН за целью. Эти системы могут быть статическими или астатическими. Наиболее целесооб-

разными являются, как известно, астатические автоматические системы регулирования, которые формируют сигналы, характеризующие не только входные воздействия, но и скорости их изменения. Простейшая угломерная следящая система может быть построена по схеме на рис.- 27-19, а, из которой видно, что выходной сигнал пеленгатора подается на усилитель мощности, соединенный с двигателем. Последний связан с антенной пеленгатора, которая устанавливается так, чтобы РСН совпадало с линией визирования. Усилитель мощности с двигателем могут быть электрическими, гидравлическими и пневматическими. Однако пневматические устройства требуют большого расхода воздуха, что часто бывает неприемлемым.

В качестве двигателя можно использовать и гироскопические приборы. Но вследствие того что гироскопические приборы не обладают достаточно большой мощностью, они пригодны Лишь для перемещения антенн, имеющих небольшие размеры и вес.

Рассмотрим прежде всего устройства с негироскопическими двигателями. Электрический усилитель мощности (электромашин-, иый, электромагнитный и т. д.) и электродвигатель с достаточно высокой точностью могут рассматриваться как инерционное и интегрирующее динамические звенья соот-

Пеленгационное устройство

Рис. 27-19. Некорректируемое угломерное устройство системы самонаведения.

а - функциональная схема; б- структурная схема.

ветственно с передаточными функциями

Wy (D)

TyD + l

7 (D) =

где Кус и стоянная

-коэффициент передачи и по-

времени

усилителя мощности; Ккъ - коэффициент передачи двигателя.

Такого же вида передаточную функцию имеют усилитель мощности и двигатель

пневматической и гидравлической систем перемещения антенны.

Воспользовавшись схемой на рис. 27-19, а и обозначениями, приведенными на рис. 27-9, можно получить структурную схему (рис. 27-19,6), которая определяет работу рассматриваемого устройства в вертикальной плоскости. Здесь уш - угол между продольной осью УО и РСН в вертикальной плоскости, а Дв - угол между линией визирования и РСН в той же вертикальной плоскости. Угол уи является выходным сигналом угломера и после преобразования с помощью, например, потен-циометрического датчика в виде напряжения подается в исполнительное устройство УО для наведения его по прямому методу.

Напряжение иус, действующее на входе интегратора (двигателя), характеризует скорость изменения сигнала, вырабатываемого усилителем мощности.

Рассматривая схему, можно утверждать, что ошибка Дв измерения параметра рассогласования у=е-f>, обусловленная динамическими свойствами рассматриваемого устройства и действующими сигналами в и &, равна:

1+TyD

-(Ё - &). (27-44)

TyD2 + D + Кп.уКусКдв

Из выражения (27-44) следует, что иа величину Двд влияет не только угловая скорость в, обусловленная движением центров масс УО и цели, но и производная #, зависящая от угловых колебаний продольной оси УО относительно его центра масс. Связь Двд с f> свидетельствует о недостаточной развязке движения антенны ПУ и угловых колебаний УО. Для того чтобы Двд не превышала допустимых значений, приходится выбирать большой коэффициент передачи Кп.уКусКдв, что по существу эквивалентно расширению полосы пропускания ПУ. Но при этом возрастают флуктуа-ционные ошибки.

Схема, изображенная на рис. 27-19,6, характеризует астатическую систему первого порядка. Повышение порядка астатизма, связанное со значительными техническими трудностями, не устраняет влияния угловых колебаний УО на Двд, и для уменьшения Двд здесь также требуется расширение полосы пропускания следящей системы. Следовательно, рассматриваемое угломерное устройство может применяться лишь в тех случаях, когда допустимые ошибки измерения угла у не слишком малы.

Для напряжения ус на основе рис. 27-19, б получим следующее выражение:

-iyc

(ё - Щ.

TyD*+D + K .y КусКдв

(27-45)

Из этого выражения следует, что ыус в равной степени зависит и от 8, и от

Поэтому устройство с функциональной схемой (рис. 27-19,6) не может быть использовано в качестве измерителя угловой скорости е линии визирования.

Необходимость уменьшить зависимость между движением антенной системы и угловыми колебаниями ракеты при применении в следящих системах негироскопических двигателей приводит к построению так называемых комбинированных (комплексных) следящих измерителей.

Комбинированные следящие измерители представляют собой совокупность радиотехнических и нерадиотехннческих измерителей координат. В качестве нерадиотехнических измерителей в устройствах, определяющих угловое положение цели относительно продольной оси УО и угловую скорость линии визирования, целесообразными оказываются гироскопические датчики (ги-родатчики). Если в состав гиродатчика, состоящего из гироскопа и потенциометра, входят позиционный (трехстепенный) гироскоп, то получается комбинированный измеритель с позиционной коррекцией. При использовании же скоростного (двухстепенного) гироскопа в гиродатчике образуется комбинированный измеритель со. скоростной коррекцией.

Напомним, что позиционный гироскоп содержит вращающийся ротор и две рамки: внутреннюю и внешнюю. Благодаря гироскопическому эффекту, обусловленному вращением ротора, сохраняются неизменные пространственные положения внутренней и внешней рамок. Если с этими рамками, расположенными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, связать движки потенциометров, корпуса которых жестко скреплены с управляемым объектом, то,. очевидно, имеется возможность получить напряжения, характеризующие угловые колебания УО.

В состав скоростного гироскопа входят ротор и одна рамка, которая может поворачиваться вокруг оси, нормальной оси вращения ротора. Рамка соединяется с У О с помощью пружины. При вращении УО вокруг оси, которая перпендикулярна осям ротора и рамки, последняя поворачивается (прецессирует). При этом угол отклонения рамки оказывается пропорциональным скорости вращения УО. Поэтому, соединив с рамкой движок потенциометра, корпус которого связан с УО, можно легко получить напряжение, характеризующее угловую скорость колебаний УО.

Следящий измеритель с позиционной коррекцией строится по следующей функциональной и структурной схеме для вертикальной плоскости (рис. 27-20). Гиродатчик представляет собой совокупность трехстепенного гироскопа, связанного с движком потенциометра. Потенциометр вырабатывает напряжение К$ #, где К$ - коэффициент передачи гиродатчика. Для того чтобы измеритель был астатическим, в его состав включен интегратор с передаточной функци-