Способ формирования траекторий спускаемого аэробаллистического летательного аппарата требуемых конфигураций при наведении в заданную точку земной поверхности
Владельцы патента RU 2296940:
Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого (RU)
Изобретение относится к области управления наведением летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для формирования в процессе наведения спускаемого аэробаллистического ЛА в заданную точку земной поверхности (точку цели) различных траекторий спуска заданной конфигурации. Способ заключается в формировании спиралевидных траекторий спуска различной конфигурации. При этом в процессе управления спуском ЛА осуществляется программное вращение требуемого направления вектора конечной скорости ЛА по образующей прямого кругового конуса с вершиной в точке цели в прямом или в обратном направлении с заданным постоянным или переменным периодом вращения. Технический результат заключается в возможности реализации маневренных возможностей спускаемых аэробаллистических ЛА путем формирования различных траекторий спуска. 3 ил.
Изобретение относится к области управления наведением летательных аппаратов (ЛА) и может быть использовано для формирования в процессе наведения спускаемого аэробаллистического ЛА в заданную точку земной поверхности (точку цели) различных траекторий спуска заданной конфигурации.
Известен способ формирования траекторий спуска аэробаллистического ЛА в заданную точку цели - навесных, настильных, подлетных с заданного направления и др. [1], включающий задание требуемого направления вектора конечной скорости ЛА в точке цели, построение целевой системы координат, связанной с заданным направлением конечной скорости, формирование программ требуемых ускорений ЛА в проекциях на картинную плоскость наведения, нормальную к направлению конечной скорости, нахождение закона изменения параметров управления спускаемым ЛА из динамических уравнений движения ЛА с определением действительных параметров движения ЛА с помощью бортовой навигационно-измерительной системы.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет в полной мере реализовать маневренные возможности спускаемого ЛА и сформировать траектории спуска специального вида - спиралевидные с вращением в прямом (по часовой стрелке) или в обратном направлении, спиралевидные траектории с изменением направления вращения в процессе спуска, спиралевидные навесные или настильные траектории спуска, спиралевидные подлетные траектории с заданного направления и др. при обеспечении высокой точности доставки ЛА в точку цели.
Целью изобретения является реализация маневренных возможностей спускаемых аэробаллистических ЛА путем формирования специальных траекторий спуска - спиралевидных различной конфигурации.
Указанная цель достигается тем, что в процессе управления спуском ЛА осуществляется программное вращение требуемого направления вектора конечной скорости ЛА по образующей прямого кругового конуса с вершиной в точке цели и с заданным углом полураствора в прямом или обратном направлении с заданным периодом вращения при сохранении постоянства угла полураствора конуса и периода вращения или при изменении их по заданной программе.
На фиг.1 показаны плоские траектории спуска ЛА из начальной точки О в точку цели Ц, формируемые в рамках известного способа управления спуском. Пунктиром показана траектория баллистического спуска ЛА без совершения маневра, через Xц и Yц обозначены оси целевой системы координат. Формирование навесной траектории спуска (отмечена цифрой 1) обеспечивается выбором требуемого направления вектора конечной скорости ЛА в точке цели под заданным углом 
к плоскости горизонта в точке цели. Соответственно, формирование настильной траектории (отмечена цифрой 2) обеспечивается выбором требуемого направления вектора скорости 
под меньшим углом 
. Таким образом, формирование плоских траекторий спуска заданной конфигурации осуществляется в известном способе путем фиксации в алгоритмах наведения угла θц. На фиг.2 показана пространственная траектория спуска, формируемого в рамках известного метода путем задания линии пикирования по направлению вектора конечной скорости ЛА в точке цели, ориентированного под углами θц и ψц (угол бросания и курсовой угол) относительно целевой системы координат ЦХцYцZц таким образом, формирование пространственных траекторий спуска, в том числе подлетных с заданного направления, осуществляется в известном способе путем фиксации в алгоритмах наведения двух углов θц и ψц. На фиг.3 показана схема формирования спиралевидных траекторий спуска ЛА путем программного вращения с периодом Т направления вектора конечной скорости 
по образующей прямого кругового конуса с вершиной в точке цели Ц и с углом полураствора μ. Направление осевой линии конуса (вектор 
) задается углами 
как это показано на фиг.2. Таким образом, согласно заявленному способу формирования траекторий спуска постоянные значения углов 
и 
заменяются в алгоритмах наведения их переменными значениями, определяемыми зависимостями
Величины 
, 
, μ, Т в формулах (1) являются свободными параметрами, выбором которых обеспечивается формирование спиралевидных траекторий спуска с заданной амплитудой и с заданным числом витков спирали на интервале спуска, в том числе спиралевидных навесных и настильных траекторий, спиралевидных траекторий, подлетных к цели с заданного направления и др. Изменение параметров , , μ, Т в процессе спуска по заранее выбранным программам позволяет сформировать спиралевидные траектории спуска более сложных конфигураций, в том числе с изменением максимальной амплитуды и числа витков спирали, с изменением направления вращения по спирали и др.
Источники информации
1. Разоренов Г.Н. и др. Системы управления летательными аппаратами (баллистическими ракетами и их головными частями): Учебник для вузов / Г.Н.Разоренов, Э.А.Бахрамов, Ю.Ф.Титов. М.,: Машиностроение, 2003, (с.409, 420).
Способ формирования траекторий спускаемого аэробаллистического летательного аппарата (ЛА) требуемых конфигураций при наведении в заданную точку земной поверхности, включающий задание требуемого направления вектора конечной скорости ЛА в точке цели, построение целевой системы координат, связанной с заданным направлением конечной скорости, формирование программ требуемых ускорений ЛА в проекциях на картинную плоскость наведения, нормальной к направлению конечной скорости, нахождение закона изменения параметров управления спускаемым ЛА из динамических уравнений движения ЛА с помощью бортовой навигационно-измерительной системы, отличающийся тем, что формируют спиралевидные траектории спуска различной конфигурации (навесные, настильные и подлетные траектории с заданного направления) путем осуществления программного вращения требуемого направления конечной скорости ЛА по образующей прямого кругового конуса с вершиной в точке цели и с заданным углом полураствора в прямом или обратном направлении с заданным периодом вращения.
