Способ прицеливания при стрельбе из пушки по маневрирующей воздушной цели
Владельцы патента RU 2751437:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" (ФГУП "ГосНИИАС") (RU)
Изобретение относится к области авиационных способов прицеливания и касается способа прицеливания при стрельбе из пушки по воздушной цели. Способ заключается в том, что определяют тип цели и вводят размах ее крыла в вычислитель, вычисляют прогнозируемую трассу снарядов, сигнал которой выводят на индикацию, выполняют захват и автосопровождение визуально видимой цели, измеряют угловые координаты и индицируют визирное кольцо, определяющее направление на сопровождаемую цель. Кроме того, измеряют дальность до воздушной цели и при наличии достоверных замеров дальности отображают метку текущей дальности на инициируемой трассе снарядов, затем маневром самолета совмещают центр визирного кольца с меткой текущей дальности до цели на инициируемой трассе снарядов, выравнивают собственный крен с креном визуально видимой цели и открывают огонь. Технический результат заключается в сокращении времени и повышении точности прицеливания при случайном переключении с «полного приборного обеспечения» на «неполное приборное обеспечение» и обратно. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способам прицеливания при стрельбе из пушки самолета-истребителя по маневрирующей воздушной цели.
Известны способы прицеливания с независимым управлением визирной линией (например, «Прицельно-навигационный комплекс ПрНК-23». Техническое описание под ред. А. К. Ганулича. Издание ВВИА им. Жуковского, 1975).
На современных самолетах используют способ прицеливания с независимым управлением визирной линией «НЕСИНХРОННАЯ СТРЕЛЬБА» (см., например, «Самолет Су-27К». Руководство по летной эксплуатации. Издание ВВИА им. Жуковского, 2004), заключающийся в том, что выполняют захват и автосопровождение визуально видимой цели оптико-локационной станцией (ОЛС), измеряют угловые координаты воздушной цели и дальность до нее, индицируют визирное кольцо, определяющее направление на сопровождаемую цель, рассчитывают углы упреждения и индицируют подвижное перекрестие, определяющее положение цели, потребное для попадания в нее снаряда, маневром самолета совмещают подвижное перекрестие с визирным кольцом, при совмещении подвижного перекрестия с визирным кольцом и достижении эффективной дальности стрельбы открывают огонь.
Данный способ требует углового сопровождения воздушной цели и измерения дальности до нее (так называемое «полное приборное обеспечение»).
Известен способ прицеливания (WO2005052495 (A1)), который заключается в том, что осуществляется визуальное обнаружение воздушной цели пилотом на индикаторе на лобовом стекле (ИЛС), определяется расстояние до цели путем наложения на визуально видимую цель прицельного кольца с диаметром приблизительно равным максимальному размеру, причем указанный диаметр адаптируется пилотом в режиме реального времени к размерам видимой цели, определяется время полета снарядов и положение прогнозируемой точки удара снарядов по цели, рассчитывается положение прицельной метки в системе координат, связанной с летательным аппаратом, а затем в системе координат, связанной с ИЛС, затем пилотом накладывается прицельная метка на видимую воздушную цель и открывается огонь.
Данный способ не предполагает использование радиолокационных или оптико-локационных систем, не позволяет автоматизировать процесс прицеливания, в результате чего процесс прицеливания при стрельбе по маневрирующей воздушной цели становится для пилота сложной задачей, что приводит к существенному снижению точности прицеливания.
При отсутствии замеров дальности (так называемое «неполное приборное обеспечение») можно использовать способ прицеливания по патенту RU 2707325 (C1), который является наиболее близким аналогом к заявленному изобретению и может выступать в качестве прототипа.
Данный способ (далее по тексту «ШАМПУР») заключается в том, что определяют тип цели и вводят размах ее крыла в вычислитель, вычисляют прогнозируемую трассу снарядов, сигнал прогнозируемой трассы снарядов выводят на индикацию, выполняют захват и автосопровождение визуально видимой цели, измеряют угловые координаты воздушной цели и индицируют визирное кольцо, определяющее направление на сопровождаемую цель, причем задают диаметр визирного кольца, равный угловому размеру размаха крыла цели для той дальности, для которой продольная координата индицируемой трассы снарядов равна текущей продольной угловой координате сопровождаемой цели, маневром самолета перемещают видимую цель и визирное кольцо по индицируемой прогнозируемой трассе снарядов, при касании законцовок крыла цели обрамляющего визирного кольца открывают огонь.
В ходе атаки возможна ситуация, когда цель сопровождается ОЛС, но замеры дальности отсутствуют некоторое время, а затем появляются вновь. И так повторяется случайным образом. Это вызывает переходы от способа прицеливания «ШАМПУР» на способ прицеливания «НЕСИНХРОННАЯ СТРЕЛЬБА» и обратно. Поскольку индикация на лобовом стекле (ИЛС) для этих способов существенно отличается, то такие скачки раздражают летчика, которому необходимо дополнительное время, чтобы перестроиться с одного интерфейса на другой, что затрудняет и замедляет процесс прицеливания.
Похожая ситуация возникает при сопровождении цели РЛС, которая с большими ошибками измеряет малые дальности. В этом случае при уменьшении дальности до некоторого порогового значения, например 500 м, приходится переходить с «НЕСИНХРОННОЙ СТРЕЛЬБЫ» на «ШАМПУР».
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении времени прицеливания при повышении точности прицеливания в случае случайного переключения с «полного приборного обеспечения» на «неполное приборное обеспечение» и обратно.
Указанный результат достигается путем гармонизации индикации на ИЛС способов прицеливания «НЕСИНХРОННАЯ СТРЕЛЬБА» и «ШАМПУР».
Для этого предлагается способ прицеливания при стрельбе из пушки по воздушной цели, заключающийся в том, что определяют тип цели и вводят размах ее крыла в вычислитель, вычисляют прогнозируемую трассу снарядов, сигнал которой выводят на индикацию, выполняют захват и автосопровождение визуально видимой цели, измеряют угловые координаты воздушной цели и индицируют визирное кольцо, определяющее направление на сопровождаемую цель, причем задают диаметр визирного кольца, равный угловому размеру размаха крыла цели для той дальности, для которой продольная координата индицируемой трассы снарядов равна текущей продольной угловой координате сопровождаемой цели, отличающийся тем, что, измеряют дальность до воздушной цели и при наличии достоверных замеров дальности отображают метку текущей дальности на инициируемой трассе снарядов, затем маневром самолета совмещают центр визирного кольца с меткой текущей дальности до цели на инициируемой трассе снарядов, выравнивают собственный крен с креном визуально видимой цели и открывают огонь.
В предпочтительном варианте осуществления способа на инициируемой трассе снарядов отображают метки максимальной и минимальной дальности эффективной стрельбы.
В другом предпочтительном варианте осуществления способа формируют продольную ошибку прицеливания в виде отклонения текущей продольной координаты сопровождаемой цели от продольной координаты метки текущей дальности на индицируемой трассе снарядов, формируют сигнал управления самолетом, пропорциональный продольной ошибке прицеливания, и суммируют его с сигналом ручного управления самолетом.
Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана индикация на ИЛС для способа прицеливания «НЕСИНХРОННАЯ СТРЕЛЬБА».
На фиг. 2 показана индикация на ИЛС для способа прицеливания по патенту RU 2707325 (C1).
На фиг. 3 показана индикация на ИЛС для предлагаемого способа прицеливания («ШАМПУР») при наличии достоверных замеров дальности.
На фиг.1, 2, 3 обозначено:
1 - Тенденция изменения скорости;
2 - скорость текущая;
3 - База цели (размах крыла цели в метрах);
4 - Высота барометрическая текущая;
5 - Прогнозируемая трасса снарядов;
6 - Линия тангажа с цифровым счетчиком текущего значения;
7 - Боевой комплект снарядов;
8 - Визуально видимая воздушная цель;
9 - Визирное кольцо;
10 - Подвижное прицельное перекрестие;
11 - Символ цели;
12 - Нулевая отметка шкалы крена;
13 - Индекс ИЗЛ (излучение);
14 - Круговая шкала дальности - располагается вокруг визирной метки;
15 - Разовые команды - ЗПС (задняя полусфера) и А (атака);
16 - Метка текущей дальности до цели на прогнозируемой трассе снарядов;
17 - Метки минимальной и максимальной дальности эффективной стрельбы на прогнозируемой трассе снарядов.
В соответствии с предлагаемым способом прицеливание и стрельба выполняется следующим образом.
При атаке визуально видимой цели (поз. 8 на фиг.2, 3) определяют ее тип и вводят размах ее крыла Б в вычислитель, после чего индицируют его на ИЛС (поз. 3 на фиг. 2, 3).
Вычисляют прогнозируемую трассу снарядов и индицируют ее на ИЛС в виде ломаной линии, состоящей из n отрезков (поз. 5 на фиг. 2, 3). Каждый узел этой ломаной линии определяют продольным и боковым 
потребным пеленгом, нахождение на которых визуально видимой цели обеспечивает попадание в нее снаряда. Эти пеленги вычисляют для дискретного набора дальностей прицельной стрельбы 
:
Функции 
зависят от текущих параметров полета, измеряемых датчиками самолета:
- воздушной скорости носителя V;
- углов атаки и скольжения α, β;
- углов крена и тангажа γ, υ.
Кроме того, функции зависят от баллистики снаряда, а также от скорости и ускорения цели.
Дальность прицельной стрельбы ограничена некоторой величиной, например, 1400…1600м.
На прогнозируемой трассе снарядов индицируют метки минимальной и максимальной дальности эффективной стрельбы, например, 300м и 800м соответственно.
Выполняют захват и автосопровождение визуально видимой цели бортовой информационно-измерительной системой, например, ОЛС и измеряют угловые координаты воздушной цели 
и 
. Индицируют на ИЛС визирное кольцо, определяющее направление на сопровождаемую цель. Для этого для дискретного набора дальностей 
находят дальность 
, для которой 
равно :
Задают угловой диаметр визирного кольца d, равный угловому размеру размаха крыла цели для той дальности, для которой продольная угловая координата индицируемой трассы снарядов равна текущей продольной угловой координате сопровождаемой цели:
Измеряют дальность до воздушной цели и при наличии достоверных замеров дальности от лазерного или радиодальномера отображают метку текущей дальности до цели на индицируемой трассе снарядов. Для масштабирования на индицируемой трассе снарядов отображают также метки максимальной и минимальной дальности эффективной стрельбы (например, 800 м и 300 м соответственно).
При этом летчик может наблюдать боковую ошибку прицеливания как отклонение влево или вправо визирного кольца от индицируемой трассы снарядов. При наличии достоверных замеров дальности он может наблюдать продольную ошибку прицеливания в виде отклонения текущей продольной координаты сопровождаемой цели от продольной координаты метки текущей дальности на индицируемой трассе снарядов. Кроме того, если законцовки крыла визуально видимой цели касаются обрамляющего ее визирного кольца, то продольная ошибка прицеливания равна нулю.
Затем маневром самолета совмещают центр визирного кольца с меткой текущей дальности до цели на индицируемой трассе снарядов, выравнивают собственный крен с креном визуально видимой цели и открывают огонь.
При отсутствии достоверных замеров дальности маневром самолета перемещают видимую цель и совпадающее с ней визирное кольцо на индицируемую трассу снарядов. После этого выравнивают собственный крен с креном визуально видимой цели и перемещают ее вдоль индицируемой трассы снарядов, добиваясь касания законцовок крыла цели обрамляющего ее визирного кольца. При касании открывают огонь.
Кроме того, в процессе прицеливания формируют боковую ошибку прицеливания в виде отклонения текущей боковой угловой координаты сопровождаемой цели от прогнозируемой трассы снарядов, формируют сигнал управления самолетом, пропорциональный боковой ошибке прицеливания, и суммируют его с сигналом ручного управления, обеспечивая, таким образом, совмещенное управление самолетом.
При наличии достоверных замеров дальности формируют также продольную ошибку прицеливания в виде отклонения текущей продольной координаты сопровождаемой цели от продольной координаты метки текущей дальности на индицируемой трассе снарядов, формируют сигнал управления самолетом, пропорциональный продольной ошибке прицеливания, и суммируют его с сигналом ручного управления самолетом. Таким образом, обеспечивают совмещенное управление самолетом для облегчения точного прицеливания по интенсивно маневрирующей цели.
Использование предлагаемого способа позволяет сократить время и повысить точность процесса прицеливания при случайном переключении с «полного приборного обеспечения» на «неполное приборное обеспечение» и обратно путем гармонизации индикации на ИЛС способов прицеливания «НЕСИНХРОННАЯ СТРЕЛЬБА» и «ШАМПУР».
Для этого при наличии достоверных замеров дальности прицельное перекрестие способа «НЕСИНХРОННАЯ СТРЕЛЬБА» заменяется прицельным перекрестием, образуемым пересечением прогнозируемой трассы снарядов с меткой текущей дальности до цели. Круговую шкалу дальности заменяют самой прогнозируемой трассой снарядов, на которой для масштабирования индицируют метки максимальной и минимальной дальности эффективной стрельбы, а длину трассы ограничивают дальностью прицельной стрельбы.
При случайном пропадании достоверных замеров дальности не происходит кардинальная смена индикации на ИЛС, исчезает лишь метка текущей дальности, и процесс прицеливания выполняется в соответствии со способом по патенту RU 2707325 (C1). При появлении вновь достоверных замеров дальности кардинальная смена индикации на ИЛС также не происходит, на прогнозируемой трассе снарядов лишь появляется метка текущей дальности до цели.
1. Способ прицеливания при стрельбе из пушки по воздушной цели, заключающийся в том, что определяют тип цели и вводят размах ее крыла в вычислитель, вычисляют прогнозируемую трассу снарядов, сигнал которой выводят на индикацию, выполняют захват и автосопровождение визуально видимой цели, измеряют угловые координаты воздушной цели и индицируют визирное кольцо, определяющее направление на сопровождаемую цель, причем задают диаметр визирного кольца, равный угловому размеру размаха крыла цели для той дальности, для которой продольная координата индицируемой трассы снарядов равна текущей продольной угловой координате сопровождаемой цели, отличающийся тем, что измеряют дальность до воздушной цели и при наличии достоверных замеров дальности отображают метку текущей дальности на инициируемой трассе снарядов, затем маневром самолета совмещают центр визирного кольца с меткой текущей дальности до цели на инициируемой трассе снарядов, выравнивают собственный крен с креном визуально видимой цели и открывают огонь.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на инициируемой трассе снарядов отображают метки максимальной и минимальной дальности эффективной стрельбы.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют продольную ошибку прицеливания в виде отклонения текущей продольной координаты сопровождаемой цели от продольной координаты метки текущей дальности на индицируемой трассе снарядов, формируют сигнал управления самолётом, пропорциональный продольной ошибке прицеливания, и суммируют его с сигналом ручного управления самолётом.
