Система прицеливания вертолета всепогодного и круглосуточного применения

 

Изобретение относится к средствам вооружения вертолетов и самолетов, обеспечивающих прицеливание и применение оружия. Система прицеливания содержит первое, второе и третье визирные устройства, работающие соответственно в диапазонах видимого излучения и инфракрасного излучения, миллиметровых и сантиметровых длин волн. Эти устройства соединены с соответствующими датчиками угла и датчиками угловых скоростей, а электрически - с индикаторами и органами управления вертолета. Блок датчиков исходной информации соединен с вычислителем угловых поправок и устройством сравнения, управляющие сигналы с которого поступают на первый и второй блоки коммутации, обеспечивающие подключение выходов блоков датчиков углов и блоков датчиков угловых скоростей к выходу вычислителя угловых поправок того визирного канала, который в данный момент используется для поиска, обнаружения и идентификации цели или прицеливания. Выход формирователя эталонной дальности соединен с устройством сравнения, а входы - с органами управления вертолета. Повышение эффективности поражения цели обеспечивается за счет оптимального выбора ведущего визирного канала в реальных текущих условиях полета и его синхронного взаимодействия с системой управления оружия. 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения, в частности к прицельным устройствам вертолетов и самолетов.

Известны прицельные системы, обеспечивающие прицельное применение оружия, приведенные в книгах Лазарева Л.П. "Оптико-электронные приборы наведения летательных аппаратов", г. Москва, "Машиностроение", 1984 г. и Гришутина В. Г. "Лекции по авиационным прицельным системам стрельбы", Киев, КВВАИУ, 1980 г.

В качестве прототипа принимается прицельная система, описанная в вышеупомянутой книге В. Г. Гришутина "Лекции по авиационным прицельным системам стрельбы" на стр. 375-398.

Структурная схема данной системы, приведенная на фиг. 1, содержит индикатор (И1) оптическое визирное устройство (ВУ1), блок датчиков углов (БДУ1), блок датчиков угловых скоростей (БДУС1), вычислитель угловых поправок (БУП), дифференциальное устройство (ДФУ), блок датчиков исходной информации (БДИИ), систему управления оружием (СУО). Управление осуществляется летчиком с помощью блока управления (БУ). Пунктиром обозначены кинематические связи.

Работа такой системы осуществляется следующим образом.

Визирное устройство (3) дистанционно управляется летчиком с помощью блока управления (2). Имеется также система управления оружием (9), при этом блоки датчиков (4) и (5) кинематически связаны с механизмом управления визирной линией. Система управления оружием (9) настраивается так, чтобы ось оружия и визирная линия были параллельны.

Дистанционная связь между положением визирной линии и положением оружия производится через дифференциальное устройство (7), с помощью которого задается дополнительный угол отклонения оружия - угловая поправка (Δβ,Δε). Это дополнительное движение дифференциальное устройство получает от вычислителя угловых поправок (6), который обеспечивает вычисление угловых поправок Δβ и Δε по текущим значениям угловых координат цели относительно продольной оси вертолета (β,ε), угловой скорости изменения угловых координат (ω_β,ω_ε) линейной скорости вертолета (V), высоты полета (H), дальности до цели (D) и скорости сближения с целью(Д), получаемые от блока датчиков исходной информации (8).

Алгоритмы вычисления описаны в книге В.Г.Гришутина "Лекции по авиационным прицельным системам стрельбы" на стр. 207-241.

В результате оружие повторяет движение визирной линии, оставаясь отклоненной от нее на угловую поправку, т.е. угловое положение оружия (βʹ,εʹ) будет βʹ = β+Δβ, εʹ = ε+Δε. Летчик осуществляет прицеливание путем управления вертолетом, совмещая на индикаторе (1) подвижную марку с реально видимой целью. Блок управления (2) является набором тумблеров, кнопок, галетных переключателей и т.п., расположенных на ручке управления вертолетом и(или) пультах кабины. Совокупность состояния коммутирующих органов образует режим работы прицела.

Тип прицельного устройства может быть выбран методом сравнения исходя в первую очередь из основных требований, характеризующих эффективность прицельного устройства (см. Л.П.Лазарев "Оптико-электронные приборы наведения летательных аппаратов", с. 13).

Для освоенных диапазонов длин волн электромагнитных излучений (видимые лучи, инфракрасные лучи, радиоволны миллиметрового и сантиметрового диапазонов) можно оценить сравнительные характеристики (применительно к вертолетам). Данные сведены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что прицельное устройство, работающее только в одном из диапазонов длин волн, малоэффективно, т.к. не может удовлетворить всем требованиям в полной мере. Так, применение одного видимого диапазона (см. прототип) не обеспечивает требований круглосуточности и всепогодности действия, а использование только радиоволн не удовлетворяет требованию скрытности действия и точности измерения угловых координат (до 3 угл.мин). В этом заключается недостаток прототипа.

Технико-экономическим эффектом, достигаемым при использовании предлагаемого технического решения, является обеспечение применения оружия днем и ночью в простых и сложных метеоусловиях и, как следствие этого, повышение эффективности поражения цели.

Достигается это тем, что в систему прицеливания, содержащей первый индикатор, оптическое визирное устройство, блок управления, первый блок датчиков углов, первый блок датчиков угловых скоростей, вычислитель угловых поправок, дифференциальное устройство, блок датчиков исходной информации, систему управления оружием, вход которой подключен к выходу дифференциального устройства, на первый вход которого подключен выход вычислителя угловых поправок, на первый вход которого подключен блок датчиков исходной информации, причем первый блок датчиков углов и первый блок датчиков угловых скоростей, кинематически связанных с оптическим визирным устройством, кинематически связанным с первым индикатором и блоком управления, а на вход оптического визирного устройства подключен первый выход блока управления, дополнительно введены второе визирное устройство, работающее в инфракрасном диапазоне длин волн, второй индикатор, второй блок датчиков углов, второй блок датчиков угловых скоростей, третье визирное устройство, работающее в миллиметровом и сантиметровом диапазоне длин волн, третий индикатор, третий блок датчиков углов, третий блок датчиков угловых скоростей, первый блок коммутации, второй блок коммутации, формирователь эталонной дальности и устройство сравнения, подключенное своими первым и вторым входами соответственно к выходам формирователя эталонной дальности и блоку датчиков исходной информации, устройство сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входу блока коммутации и второго блока коммутации, контактные группы которых имеют нормально-замкнутое положение при нулевых сигналах на входах, причем первый выход блока управления подключен ко входам второго визирного устройства и третьего визирного устройства, кинематически связанных соответственно со вторым блоком датчиков углов, вторым блоком датчиков угловых скоростей, третьим блоком датчиков углов третьим блоком датчиков угловых скоростей, на вход второго индикатора подключен выход второго визирного устройства; на вход третьего индикатора подключен выход третьего визирного устройства, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму входам формирователя эталонной дальности; выходы первого блока датчиков углов второго блока датчиков углов, первого блока датчиков угловых скоростей, второго блока датчиков угловых скоростей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому контактам контактной группы первого блока коммутации, пятый и шестой контакты контактной группы которого подключены соответственно к первому и третьему контактам контактной группы второго блока коммутации, на второй и четвертый контакты контактной группы которого подключены соответственно выходы третьего блока датчиков углов и третьего блока датчиков угловых скоростей, при этом на вторые входы вычислителя угловых поправок и дифференциального устройства подключен пятый контакт контактной группы второго блока коммутации, шестой контакт контактной группы которого подключен к третьему входу вычислителя поправок.

На фиг. 1 представлена блока-схема прототипа, обозначения входящих блоков приведены выше.

На фиг. 2 представлена блок-схема предлагаемой системы, содержащей 1 - первый индикатор (И1), 2 - блок управления (БУ), 3 - первое визирное устройство, работающее в видимом диапазоне длин волн - оптическое визирное устройство (ВУ1), 4 - первый блок датчиков углов (БДУ1), 5 - первый блок датчиков угловых скоростей (БДУС1), 6 - вычислитель угловых поправок (БУП), 7 - дифференциальное устройство (ДФУ), 8 - блок датчиков исходной информации (БДИИ), 9 - система управления оружием (СУО), 10 - второй индикатор (И2), 11 - второе визирное устройство, работающее в инфракрасном диапазоне длин волн (ВУ2), 12 - третий индикатор (И3), 13 - третье визирное устройство, работающее в сантиметровом и миллиметровом диапазоне длин волн (ВУЗ), 14 - второй блок датчиков углов (БДУ2), 15 - второй блок датчиков угловых скоростей (БДУС2), 16 - третий блок датчиков углов (БДУ3), 17 - третий блок датчиков угловых скоростей (БДУС3), 18 - первый блок коммутации (БК1), 19 - второй блок коммутации (БК2), 20 - устройство сравнения (УС), 21 - формирователь эталонной дальности (ФЭД).

На фиг. 2 пунктиром обозначены кинематические связи.

На фиг. 3 представлена блок-схема формирователя эталонной дальности (21), содержащего 22 - вторичный источник питания (ВИП), 23 - первое сопротивление (R1), 24 - второе сопротивление (R1), 25 - первое реле с контактными группами (P1), 26 - второе реле с контактными группами (P2).

На фиг. 3 обозначено "Бортсеть" - бортовая сеть электропитания.

Примеры технической реализации блоков коммутации (18), (19) приведены в книге Л.В.Рабиновича "Электроавтоматика авиационных электромеханических установок". - М.: Оборонгиз, 1957, с. 78-86.

Система работает следующим образом. Подлетая к району выполнения боевого задания, летчик включает систему прицеливания в работу для поиска, обнаружения и идентификации цели, устанавливает на блоке управления (2) время суток "день-ночь" и состояние атмосферы "ясно-пасмурно", используя для поиска цели первый (1) или второй (10) или третий (12) индикаторы, электрически связанные соответственно с первым (3), вторым (11) и третьим (13) визирными устройствами. Обнаружив цель по одному из индикаторов, с помощью блока управления (2) дистанционно разворачивает все визирные устройства до совмещения подвижной марки с изображенной на экране выбранного индикатора меткой цели и включает режим автосопротивления цели, выбранное визирное устройство с этого момента является ведущим, а остальные - ведомыми, т.к. повторяют движение ведущего, при этом первое (3), второе (11), третье (13) визирные устройства кинематически связаны соответствии с первым (4), вторым (14), третьим (16) блоками датчиков углов и первым (5), вторым (15), третьим (17) блоками датчиков скорости, а выходы первого (4) и второго (14) блоков датчиков углов связаны соответственно с первым и вторым контактами первого блока коммутации (18), а выход третьего датчика угла (16) электрически связан со вторым контактом второго блока коммутации (19), первый контакт которого связан с пятым контактом первого блока коммутации (18), а шестой - с третьим входом вычислителя угловых поправок (6), выходы первого (5) и второго (15) датчиков угловой скорости связаны соответственно с третьим и четвертым контактами первого блока коммутации (18), а выход третьего датчика угловой скорости (17) связан с четвертым контактом второго блока коммутации (19), первый контакт которого связан с пятым контактом первого блока коммутации (18), а пятый контакт - со вторым входом вычислителя угловых поправок (6) и вторым входом дифференциального устройства (7), первый вход которого связан с выходом вычислителя угловых поправок (6), а выход со входом системы управления оружием (9), выход блока датчиков исходной информации (8) соединен с первым входом вычислителя угловых поправок (6) и вторым входом устройства сравнения (20), при этом подключение ведущего канала, определяющего угловые координаты цели {β,ε} и их угловую скорость {ω_β,ω_ε} к вычислителю угловых поправок (6) и дифференциальному устройству (7) осуществляется через контакты первого и второго блоков коммутации (18, 19), управление которыми осуществляет устройство сравнения (20) через первый и второй выходы соответственно, на второй вход устройства сравнения (20) поступает текущая дальность до цели D, а на первый вход эталонная дальность D_эт от формирователя эталонной дальности (21), на первый и второй вход которого поступают соответственно разовые команды "ДЕНЬ-НОЧЬ" и "ЯСНО-ПАСМУРНО" со второго и третьего выходов блока управления (2), формирователь эталонной дальности (21) формирует три значения эталонной дальности D_эт0, D_эт1, D_эт2 в зависимости от признаков, характеризующих время суток (день-ночь) и состояние атмосферы (ясно-пасмурно) и в соответствии с табл. 2.

В табл. 2 "+" означает наличие признака при формировании эталонной дальности D_эт0, D_эт1, D_эт2. При этом: D_эт0 = 0, т. к. днем при ясной погоде целесообразно использовать визирный канал, работающий в видимом диапазоне длин волн, как наиболее точный и позволяющий легко идентифицировать цель.

D_эт1 - эквивалентна предельной дальности визирного канала, работающего в инфракрасном диапазоне длин воле в простых метеоусловиях (применительно к техническим характеристикам табл. 1 D_эт1 = 10 км) D_эт2 - эквивалентные предельной дальности визирного канала работающего в инфракрасном диапазоне длин волн в сложных метеоусловиях (применительно к техническим характеристикам табл. 1 D_эт2 = 2 км) Формирователь эталонной дальности (21) реализует данную логику следующим образом (см. фиг. 3), напряжение от подключенного к бортовой сети электропитания вторичного источника питания (22), пропорциональное D_эт1, поступает на одни точки сопротивлений (23) и (24), которые соединены соответственно с третьим и первым контактами первого реле (25), второй контакт которого соединен с первым контактом второго реле (26), напряжение с общей точки сопротивлений (23) и (24), пропорциональное D_эт2, поступает на третий контакт второго реле (26), второй контакт которого соединен с выходом формирователя эталонной дальности, на катушки первого (25) и второго (26) реле через первый и второй входы блока формирователя эталонной дальности (21) поступают разовые команды "ДЕНЬ-НОЧЬ", "ЯСНО-ПАСМУРНО" от блока управления (2), причем потенциалом подаются команды "НОЧЬ" и "ПАСМУРНО", а нулем - "ДЕНЬ", "ЯСНО".

D_эт0 формируется посредством подсоединения общего провода через первые и вторые контакты первого и второго реле на выход формирователя эталонной дальности (21).

Примеры технической реализации вторичного источника питания (22) приведены в книге С.Д. Додик "Полупроводниковые стабилизаторы постоянного тока". - М.: "Советское радио", 1962, с. 79 - 120.

Устройство сравнения (20) обеспечивает управление первым (18) и вторым (19) блоком коммутации по логике, представленной в табл. 3.

Здесь "1" - наличие потенциала на выходе УС, а "0" - его отсутствие. Текущая дальность D поступает на второй вход УС (20) от БДИИ (8), а D_эт - на первый выход УС от ФЭД (21) В этом случае: 1. При D_эт = D_эт1 а) если D_эт1 ≅ D, то второй блок коммутации (19) обеспечивает соединение третьего датчика угла (16) и третьего датчика угловой скорости (17) к вычислителю угловых поправок (6) и дифференциальному устройству (7) за счет соединения контактов 2,3 и 5,6.

б) если D_эт1 > D, то первый блок коммутации (18) обеспечивает соединение второго датчика угла (14) и второго датчика угловой скорости (15) к вычислителю угловых поправок (6) и дифференциальному устройству (7) за счет соединения контактов 2,3 и 5,6, при этом контакты второго блока коммутации (19) находятся в исходном положении.

2. При D_эт = D_эт2
а) если D_эт2 ≅ D, то второй блок коммутации обеспечивает соединение третьего датчика угла (16) и третьего датчика угловой скорости (17) к вычислителю угловых поправок (6) и дифференциальному устройству (7) за счет соединения контактов 2,3 и 5,6.

б) если D_эт2 > D, то первый блок коммутации (18) обеспечивает соединение второго датчика угла (14) и второго датчика угловой скорости (15) к вычислителю угловых поправок (6) и дифференциальному устройству (7) за счет соединения контактов 2,3 и 5,6, при этом контакты второго блока коммутации (19) находятся в исходном положении.

3. При D_эт = D_эт0 - контакты первого и второго блоков коммутации находятся в исходном положении.

Примеры технической реализации устройства сравнения (20) приведены в книге Нестеренко Б.К. "Интегральные операционные усилители". - М.: "Энергоиздат", 1982, с. 76 - 82.

В этом случае устройство сравнения выполнено на двух компараторах выходное напряжение которых является соответственно первым и вторым выходами устройства сравнения, при этом в качестве входного напряжения обеих компараторов является текущая дальность D, поступающая на второй вход устройства сравнения, а в качестве опорного напряжения обоих компараторов служит эталонная дальность D_эт, поступающая на первый вход устройства сравнения.

Схемы реализации первого и второго компараторов представлены соответственно на рис. 60 и 62 вышеуказанной книги "Интегральные операционные усилители".

Таким образом, повышение эффективности поражения цели обеспечивается за счет оптимального выбора ведущего визирного канала применительно к текущим условиям полета и его синхронного взаимодействия с вычислителем угловых поправок, дифференциальным устройством и системой управления оружием.

Формула изобретения

1. Система прицеливания вертолета всепогодного и круглосуточного применения, содержащая первый индикатор, оптическое визирное устройство, блок управления, первый блок датчиков углов, первый блок датчиков угловых скоростей, вычислитель угловых поправок, дифференциальное устройство, блок датчиков исходной информации, систему управления оружием, вход которой подключен к выходу дифференциального устройства, на первый вход которого подключен выход вычислителя угловых поправок, на первый вход которого подключен выход блока датчиков исходной информации, причем первый блок датчиков углов и первый блок датчиков угловых скоростей кинематически связаны с оптическим визирным устройством, кинематически связанным с первым индикатором и блоком управления, а на вход оптического визирного устройства подключен первый выход блока управления, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены второе визирное устройство, работающее в инфракрасном диапазоне длин волн, второй индикатор, второй блок датчиков углов, второй блок датчиков угловых скоростей, третье визирное устройство, работающее в миллиметровом и сантиметровом диапазоне длин волн, третий индикатор, третий блок датчиков углов, третий блок датчиков угловых скоростей, первый блок коммутации, второй блок коммутации, формирователь эталонной дальности и устройство сравнения, подключенное своим первым и вторым входами соответственно к выходам формирователя эталонной дальности и блоку датчиков исходной информации, устройство сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно ко входу первого блока коммутации и второго блока коммутации, контактные группы которых имеют нормально замкнутое положение при нулевых сигналах на входах, причем первый выход блока управления подключен ко входам второго визирного устройства и третьего визирного устройства, кинематически связанных соответственно со вторым блоком датчиков углов, вторым блоком датчиков угловых скоростей, третьим блоком датчиков углов, третьим блоком датчиков угловых скоростей, на вход второго индикатора подключен выход второго визирного устройства, на вход третьего индикатора подключен выход третьего визирного устройства, второй и третий выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму входам формирователя эталонной дальности, выходы первого блока датчиков углов, второго блока датчиков углов, первого блока датчиков угловых скоростей, второго блока датчиков угловых скоростей подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому контактам контактной группы первого блока коммутации, пятый и шестой контакты контактной группы которого подключены соответственно к первому и третьему контактам контактной группы второго блока коммутации, на второй и четвертый контакты контактной группы которого подключены соответственно выходы третьего блока датчиков углов и третьего блока датчиков угловых скоростей, при этом на вторые входы вычислителя угловых поправок и дифференциального устройства, подключен пятый контакт контактной группы второго блока коммутации, шестой контакт контактной группы которого подключен к третьему входу вычислителя угловых поправок.

2. Система прицеливания вертолета по п.1, отличающаяся тем, что формирователь эталонной дальности выполнен на вторичном источнике питания, двух сопротивлениях и двух реле с контактными группами, причем первый выход подключенного к клеммам бортовой сети электропитания вторичного источника питания соединен с одной точкой первого сопротивления и третьим контактом первого реле, второй заземленный выход соединен с одной точкой второго сопротивления и первым контактом первого реле, второй контакт которого соединен с первым контактом второго реле, общая точка первого и второго сопротивления соединена с третьим контактом второго реле, а обмотки первого и второго реле соединены соответственно с первым и вторым входами формирователя эталонной дальности, выход которого подключен ко второму контакту второго реле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4