Фронтового истребителя-бомбардировщика Су-24МК

Входит в состав прицельно-навигационной системы двухместного

(год принятия на вооружение: 1974)

Различные модели этой станции устанавливались и на других фронтовых бомбардировщиках - МиГ-23БК, МиГ-27К.

Су-24МК (коммерческий) отличается от Су-24М только аппаратурой государственного опознавания

Задачи ЛТПС «Кайра-24»:

- распознавание наземных подвижных и неподвижных целей;

- лазерный подсвет наземных целей для самонаведения ракет с лазерными головками самонаведения (ГСН);

- автосопровождение наземной цели со стабилизацией линии визирования;

- измерение углов визирования в системе координат (СК), связанной с ЛА;

- выдача целеуказаний на ГСН.

Технические характеристики ЛТПС «Кайра-24»:

- max дальность – 7 км;

- min дальность – 3 км;

- углы наклона линии визирования:

*в вертикальной плоскости - от 0° до минус 160°;

*в горизонтальной плоскости ± 35°;

- максимальная угловая скорость ( ) линии визирования - 40 угл. град/сек;

- максимальнаяошибка сопровождения с коррелятором – 5 угл. мин за время цикла 30 сек;

- длина волны излучения оптического квантового генератора (ОКГ) - 1,06 мкм;

- длительность импульса лазерного излучения по уровню 0,5 – (30¸150) нс;

- расходимость пучка лазерного излучения – не более 5 угл. мин;

- энергия излучения в импульсе – (0,14¸0,3) Дж;

- мощность в импульсе – не более 5 МВт;

- максимальноевремя работы ОКГ 2 мин, при циклической работе с интервалом между импульсами – не менее 15 сек, с числом циклов – не более 8;

- масса прицельной системы – 160 кг.

Состав ЛТПС «Кайра-24»:

- ОКГ;

- телевизионный канал;

- блок визирования;

- блок электроники;

- коррелятор;

- блок связи.

Сборка всех блоков (кроме блока связи) на конструктивной раме называется станцией подсвета.

ЛТПС «Кайра-24» функционирует в следующих функциональных режимах:

- арретирование;

- сканирование;

- программно-корректируемое слежение (ПКС);

- автоматически-корректируемое слежение (АКС);

- автономная коррекция (АК).

Основным средством бесконтактного получения информации о цели (целях) является телевизионный канал, аппаратура которого преобразует оптический сигнал в видимом диапазоне излучения (0,38¸0,78 мкм), получаемый от «пространства предметов» при его естественном освещении (пассивная локация).

К примеру, в головке самонаведения (ГСН) бортовой ракеты информация о цели получается с применением оптико-электронных средств, преобразующих оптический сигнал (в ближнем ИК-диапазоне 1,06 мкм), получаемый от цели при её подсвете излучением оптического квантового генератора (ОКГ), т.е. при использовании принципов активной локации.

В этом случае основными параметрами средства наблюдения и бесконтактного измерения являются угловые размеры поля зрения чувствительного элемента (видикон) телевизионного канала и угловое направление в пространстве оптической оси телевизионного канала или, иначе, угловое направление визирной оси (ВО), характеризующей нулевую точку системы координат (СК) измерителя углового направления на изображение цели (пеленгатора).

В перечисленных выше функциональных режимах технические средства ЛТПС «Кайра-24» соединяются друг с другом в различные структуры, которые направлены на реализацию функций, выполняемых ЛТПС «Кайра-24» при решении всего комплекса задач боевого применения фронтового истребителя-бомбардировщика Су-24МК.

1. Функциональная схема ЛТПС «Кайра-24»

На рис. 1 показана функциональная схема ЛТПС «Кайра-24», где введены следующие обозначения:

, , - сформированные бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ) оценки (заданные значения):

- требуемого положения визирной оси телевизионного канала (ВО_тк), соответствующего направлению, параллельному продольной оси ЛА,

- закона изменения углового положения ВО_тк в режиме поиска цели,

- предполагаемого направления на цель,

при этом оценки формируются в СК, связанной с ЛА;

- сформированная БЦВМ оценка угловой скорости изменения направления на цель в абсолютной (неподвижной) СК;

М_у - момент управляющий угловым положением в абсолютном пространстве гиростабилизированной платформы (ГСП) и создаваемый моментным двигателем (МД);

- угловое положение ГСП в абсолютном пространстве (формируется как композиция двух углов поворота ГСП во взаимно-перепендикулярных плоскостях)

- угловое положение ГСП в СК, связанной с ЛА;

М_вн - момент, приложенный к ГСП и формируемый при угловом движении ЛА с передачей его через опоры осей вращения монтировки ГСП;

М_гир - момент гироскопической реакции;

- угловое положение ЛА в абсолютном пространстве;

- угловое положение выходного вала привода оптических элементов (ПР О) в абсолютном пространстве, причем оно формируется с использованием момента исполнительного двигателя, являющегося функцией измеренного угла рассогласования между углом и угловым положение выходного вала привода ПР О ( ) в СК, связанной с ЛА;

- измеряется с помощью синусно-косинусных трансформаторов датчика (СКТ-Д1 – угловое положение ротора соответствует ) и приемника (СКТ-П1 – угловое положение ротора соответствует );

- электрический сигнал, пропорциональный углу ;

Рис. 1. Функциональная схема ЛТПС «Кайра-24»

- угловое положение визирной оси телевизионного канала ВО_тк в СК, связанной с ЛА, отличающееся от на углы поворота оптических элементов (О1), которые в условиях бортовых вибраций могут составлять от десятков угловых секунд вплоть до угловой минуты (напомним, что максимальная угловая ошибка сопровождения цели в режимах АКС и АК не должна превышать 5 угловых минут);

- угловое положение ВО_тк в абсолютном пространстве;

- угловое рассогласование (пеленгация) между угловым положением ВО_тк телевизионного канала и угловым положением направления на цель (линия визирования – ЛВ_тк);

- угол , измеренный коррелятором в СК, связанной с чувствительным элементом телевизионного канала (ТК)

- угловое рассогласование между угловым положением преобразователя координат (ПК), сдвинутого на 45° ( ) с помощью привода ПК (ПР ПК) и углом , которое измеряется с помощью синусно-косинусных трансформаторов датчика (СКТ-Д2 – угловое положение ротора соответствует ) и приемника (СКТ-П2 – угловое положение ротора соответствует );

- угловое рассогласование между угловым положением привода (ПР ГСН) головки самонаведения (ГСН) управляемой ракеты (УР) в СК, связанной с УР, и углом , которое измеряется с помощью синусно-косинусных трансформаторов датчика (СКТ-Д3 – угловое положение ротора соответствует ) и приемника (СКТ-П3 – угловое положение ротора соответствует );

- угловое положение визирной оси канала фотоприемника ГСН ВО_фп в СК, связанной с УР, отличающееся от на углы поворота оптических элементов (О2);

- угловое положение ВО_фп в абсолютном пространстве;

- угловое положение выходного вала привода ПР ГСН в абсолютном пространстве, причем оно формируется моментом исполнительного двигателя, являющегося функцией измеренного угла рассогласования (или );

- угловое рассогласование между угловым положением ВО_фп канала фотоприемника ГСН и угловым положением направления на цель (ЛВ_фп);

- угол , измеренный пеленгатором на основе фотоприемника в СК, связанной с чувствительным элементом канала фотоприемника ГСН;

- угол, на который поворачивает оператор ВО_тк;

ОКГ – оптический квантовый генератор;

ТК – телевизионный канал, состоящий из оптической системы и камеры телевизионной (видикон);

ИТ – индикатор телевизионный.

Основным принципом функционирования ЛТПС «Кайра-24» является формирование отрицательной обратной связи (ООС) по управляемым параметрам: угловому положению отклоняющих оптических элементов ТК или угловому положению ВО_тк.

В первом случае для формирования ООС достаточно измерить угловое положение вала привода (ПР О), а во втором случае - необходимо «наблюдать» цель и измерять угловое рассогласование , что является существенно более сложной технической задачей.

Взаимные соотношения между угловыми координатами ЛТПС «Кайра-24» показаны на рис. 2.

Рис. 2. Угловые координаты ЛТПС «Кайра-24»

В любом случае исследование точностных характеристик функционирования ЛТПС «Кайра-24» следует осуществлять, используя принципы и методики теории следящих систем.

Рассмотренная на рис. 1 схема соответствует замкнутой структуре системы комбинированного управления с переменной структурой (т.е. структуре математической модели ЛТПС «Кайра-24» при реализации функции сопровождения цели), показанной на рис. 3, где приняты обозначения:

- передаточная функция расчетной модели движения цели в абсолютной СК;

- передаточная функция модели движения ЛА в абсолютной СК;

- передаточная функция модели бортовых измерителей;

- передаточная функция модели связи между изменением угловых координат ЛА и моментами, возникающими в опорах ГСП;

- передаточная функция модели дискриминатора ТК;

- передаточная функция модели оператора как звена автоматизированной системы;

- передаточная функция модели коррелятора как измерителя углов рассогласования при сравнении сдвигов изображений цели;

- передаточная функция модели угловых движений ГСП

- передаточная функция модели формирования моментов гироскопической реакции;

- передаточная функция модели привода;

- передаточная функция модели датчика углов поворота;

- передаточная функция регулятора следящей системы в режиме АКС;

- передаточная функция регулятора следящей системы в режиме ПКС;

- угловая скорость переносного движения вследствие воздействий со стороны угловых движений ЛА;

- углы поворота за счет переносного движения вследствие воздействий со стороны угловых движений ЛА;

- угловые возмущения вследствие разъюстировок оптической системы формирования изображения в ТК.

Рис. 3. Структурная схема (математическая модель) ЛТПС «Кайра-24»

В упрощенном виде структура системы сопровождения цели в режиме АКС (следящая система комбинированного управления) показана на рис. 4.

Рис. 4. Следящая система комбинированного управления

Для структуры по рис. 4 можно записать следующие соотношения (в случае линейной модели):

;

;

.

Условие инвариантности: .