Методы определения характеристик точности авиационных прицельных систем

Для оценки характеристик точности боевого применения АСП используются аналитический метод, метод полунатурного моделирования и экспериментальный метод.

Аналитический метод обеспечивает определение характеристик точности расчетным путем. Для этого составляются математические модели ошибок, учитывающие влияние на ошибки различных факторов.

Метод полунатурного моделирования основан на использовании как математических имитационных моделей отдельных систем КБО, так и реальных изделий, устанавливаемых на борту БАК и воспроизводящих помехи и возмущения, при решении задач прицеливания и применения АСП. При заданных условиях осуществляется ряд независимых реализаций процесса прицеливания, результаты которых обрабатываются статистическими методами для получения характеристик точности.

Экспериментальный метод состоит в проведении реальных сбросов (пусков) АСП для определения характеристик ошибок АПрС, которые осуществляются при проведении летных испытаний БАК. При каждом сбросе (пуске) регистрируются условия применения, ошибки прицеливания экипажа и координаты точек падения АСП относительно наземной цели. Выполненные пуски группируются. В выборку включаются пуски, выполненные в практически одинаковых условиях. Координаты точек попаданий для группы обрабатываются методами статистики.

Так, при проведении математического моделирования решения задачи внешней баллистики НАСП производится оценка бортового ПО баллистического вычислителя. Для заданных условий применения НАСП: высоты H и скорости V сбрасывания, в режиме горизонтального полета (θ = 0) определяются расчетные значения основных баллистических элементов траектории НАСП в точке падения: относа А_расч и времени падения Т_расч.

В качестве эталонных значений указанных величин используются данные, представленные в баллистических таблицах БТ-86. Указанные таблицы составлены на основании численного решения задачи внешней баллистики с малым шагом интегрирования системы дифференциальных уравнений, описывающих движение НАСП, и уточнены в результате проведения натурных баллистических испытаний реальных НАСП.

Рассогласование ΔА эталонных А_эт и расчетных А_расч значений относов НАСП определяется в соответствии со следующей формулой:

ΔА = А_эт – А_расч.

В результате проведения математического моделирования решения задачи внешней баллистики НАСП с использованием бортового ПО баллистического вычислителя должна быть подтверждена высокая точность расчета баллистических элементов траектории НАСП (относительная погрешность, как правило, не должна превышать 10 %), которая в итоге позволит обеспечить выполнение требований, предъявляемым к точности авиационных АПрС современных БАК во всем высотно-скоростном диапазоне допустимых условий применения.

Далее методом полунатурного моделирования проводится оценка влияния характеристик точности реальных датчиков исходной информации, оказывающих влияние на точность применения НАСП.

При проведении натурных (летных) испытаний БАК и оценке характеристик процесса прицеливания и применения НАСП по НЦ производится:

- качественная оценка функционирования АПрС при применении НАСП в режимах прицеливания по НЦ в наземных условиях;

- оценка характеристик точности режимов прицеливания при целевом применении НАСП в натурных работах.

Информация о параметрах прицеливания и движении объекта регистрируется следующими системами:

- системой объективного контроля (СОК);

- системой видеорегистрации (СВР);

- комплексом внешних траекторных измерений;

- комплексом бортовых траекторных измерений.

Обработка информации о параметрах прицеливания и движении объекта производится с помощью следующих наземных средств:

- системы автоматизированной обработки информации;

- системы обработки видеоинформации.

Определение характеристик точности АПрС при решении задач прицеливания и применения НАСП в наземных условиях производится на основе определения методических и инструментальных ошибок алгоритмического и программного обеспечения АПрС БАК.

До начала натурных испытаний проводятся следующие наземные работы:

- юстировка бортовых ОПС, информационно-измерительных средств навигационной системы и видеокамеры СВР;

- решение контрольной задачи применения НАСП на основе имитации режимов прицеливания с использованием информации бортовых ОПС.

Имитация исходной информации производится от наземных средств контрольно-проверочной аппаратуры с регистрацией информации на системах СОК и СВР.

Определение характеристик точности АПрС при решении задач прицеливания и применения НАСП в натурных работах производится на основе определения ошибок прицеливания летчика, а также методических и инструментальных ошибок алгоритмического и программного обеспечения АПрС БАК.

Нормативными характеристиками точности боевого применения НАСП по НЦ являются равновероятное отклонение , и математическое ожидание , величины промаха в продольном и боковом направлениях.

Во время проведения летных испытаний натурные работы выполняются с применением всех типов НАСП из состава КАВ данного БАК. Характеристики точности боевого применения НАСП по НЦ оцениваются для НАСП как простой, так и сложной баллистических схем.

По результатам натурных испытаний проводятся обработка и анализ массива информации от БЦВС АПрС, регистрируемого в СОК, и полигонных данных.

Ошибки применения НАСП, вычисленные по полигонным данным, сравнивают со значениями ошибок, вычисленными по нормативной формуле. При проведении анализа полученных результатов оценивается точность выхода на цель, для чего в каждом заходе определяют координаты ЛА j, l, H по информации внешних и бортовых траекторных измерений в момент поступления команды на сброс (пуск) НАСП и сравнивают их с координатами, вычисленными в БЦВС АПрС.

К точности применения НАСП в указанных режимах предъявляются требования обеспечить значения и по независимым осям рассеивания не хуже заданного уровня, который определяется характеристиками точности датчиков входной информации в соответствующих условиях сбрасывания.

В режимах прицеливания при непосредственном наблюдении цели нормативная формула для вычисления вероятного отклонения ошибки промаха в продольном направлении, как правило, имеет вид:

а нормативная формула для вычисления вероятного отклонения ошибки промаха в боковом направлении:

где k_H и k_V – весовые коэффициенты учета высоты и скорости полета ЛА при применении НАСП, соответственно;

k_z < 1 – весовой коэффициент.

В режимах прицеливания при определении местоположения цели методом счисления нормативная формула для вычисления вероятного отклонения ошибки промаха в продольном направлении, как правило, имеет вид:

а нормативная формула для вычисления вероятного отклонения ошибки промаха в боковом направлении:

где и – вероятные отклонения ошибки определения географических координат ЛА при коррекции ИНС от СНС, которые определяются по результатам летных испытаний конкретного БАК.

Следует сделать несколько дополнительных замечаний относительно некоторых режимов применения НАСП по НЦ. Так, при выполнении бомбометания с пространственных маневров ЛА существенное значение имеет отклонение фактических массовых характеристик АБСП, а также времени функционирования ступеней АБСП со сложной баллистической схемой от номинальных значений, на основании которых сформированы БХ, занесенные в баллистический архив АПрС.

Характеристики точности применения НАСП на выходе из пикирования значительно улучшаются при использовании для вычисления времени, оставшегося до сброса (пуска) НАСП, первой производной по времени относа НАСП.

На характеристики точности процесса прицеливания в некоторых режимах полета существенное влияние оказывает упругость конструкции ЛА. В целях повышения точности решения задач внешней баллистики и прицеливания по НЦ при расчете угла тангажа ЛА и ориентации линии визирования ЛД, а также при отображении прицельной символики средствами СОИ ОПС необходимо алгоритмически учитывать динамическую деформацию фюзеляжа ЛА на текущем режиме полета. Для этого необходимо использовать математическую модель упругой деформации фюзеляжа на уровне размещения датчиков навигационных подсистем, ОПС и пусковых установок НАСП.

На основании статических наземных испытаний, а также по результатам аэродинамических наземных испытаний и динамических испытаний на различных режимах в рамках проведения летных испытаний ударных БАК выявлено, что величины деформации горизонтальной части фюзеляжа в так называемой пристрелочной конфигурации и в полете существенно отличаются друг от друга.

Углы поворота Δφ_изг и Δφ сечений горизонтальной части фюзеляжа в местах размещения навигационных и обзорно-прицельных систем на ударных БАК составляют от нескольких единиц до нескольких десятков угловых минут.

При решении задач прицеливания неучет изгиба фюзеляжа ЛА в месте установки дальномеров ОПС относительно места установки измерительных устройств навигационной системы приводит к формированию недостоверных значений положения линии визирования ОПС в пространстве. В результате линия визирования дальномера оказывается не ориентированной на НЦ, что приводит к недостоверному измерению дальности, а следовательно, к ошибочному формированию величины превышения над НЦ. В конечном счете, это ведет к существенному снижению эффективности БАК, выражающемуся в ухудшении характеристик точности применения НАСП по НЦ.

Таким образом, при решении задач прицеливания и применения НАСП по НЦ необходимо производить учет изгиба фюзеляжа ЛА в месте установки дальномеров ОПС относительно места установки измерительных устройств навигационной системы в виде расчета приращения угла тангажа, вызванного упругостью конструкции ЛА, по формуле:

, (28)

где – статический угол изгиба горизонтальной части фюзеляжа в месте установки ОПС относительно места установки ИНС в пристрелочной конфигурации;

– динамическое изменение угла изгиба горизонтальной части фюзеляжа в месте установки ОПС на единицу приращения нормальной перегрузки при фактическом значении скорости полета ЛА в процессе боевого применения АСП.

При расчете составляющих вектора истинной воздушной скорости полета ЛА из связанной в горизонтированную систему координат необходимо также производить учет изгиба фюзеляжа ЛА с использованием (28) в связи с тем, что угол атаки ЛА измеряется датчиком углов атаки и скольжения относительно оси фюзеляжа, как правило, в месте установки дальномеров ОПС.

Список литературы:

1. Демин А.А. Ходынка: взлетная полоса русской авиации. – М.: “Русское авиационное акционерное общество” (РУСАВИА), 2002. – 320 с. + 48 с. на вкладке.

2. Интегрированная интерактивная авиационная прицельная система: Научно-технический отчет о СЧ НИР. Ч. 1 / ВВИА им. Н.Е. Жуковского, каф. прицельных систем и бомбометания; Отв. исполн. Н. Сахаров – М., 1999. – 824 с.

3. Гришин В.С., Попов И.С. Боевое применение и боевая эффективность комплексов авиационного вооружения. – М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1977. – 196 с.: ил.

ГОСТ РВ 50857-96 Комплекс авиационного вооружения. Термины и определения. – М.: Госстандарт России, 1996. – УДК [623.74.094 + 629.7.08]:001.4:006.354.

4. Построение базовой структуры интегрированных комплексов бортового оборудования летательных аппаратов на основе объектно-ориентированного подхода / Г.И. Джанджгава, В.М. Бражник, А.П. Рогалев и др. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2000. – № 9. – С. 53 – 58.

5. Виноградов П.В., Коркишко Ю.Ю. Система экспертной оценки и формирования полетного задания в структуре интегрированного комплекса бортового оборудования навигации, управления и наведения боевого летательного аппарата // Авиакосмическое приборостроение. – 2008. – № 11. – С. 26 – 32.

6. Доступов Б.Г., Мубаракшин Р.В., Шингирий И.П. Теория и системы прицеливания: Конспект лекций. – М.: МАИ, 1976. – 178 с.

7. Виноградов П.В. Управление маневренным летательным аппаратом при решении задачи доставки неуправляемых отделяемых средств целевого назначения на наземные объекты: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01: защищена 03.07.03. – М., 2003. – 258 с.

8. Чечик Д.Л. Вооружение летательных аппаратов: Учебное пособие. – М.: Изд-во МАИ, 2002. – 164 с.: ил.

9. ГОСТ 20058 – 80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 51 с. – УДК 001.4:629.7.015:006.354. Группа Д00. СССР.

10. Гуськов Ю.П., Загайнов Г.И. Управление полетом самолетов: Учебник для авиационных вузов. – М.: Машиностроение, 1980. – 213 с.

11. Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н., Богодистов С.С. Внешняя баллистика: Учебник для студентов втузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1991. – 640 с.

12. Саблин Ю.А., Шингирий И.П., Никифорова Л.С. Методы вычисления баллистических элементов на БЦВМ: Учебное пособие. – М.: МАИ, 1986. – 46 с.

13. Боевая авиационная техника: Авиационное вооружение / Д.И. Гладков, В.М. Балуев, П.А. Семенцов и др.; Под ред. Д.И. Гладкова. – М.: Воениздат, 1987. – 279 с.: ил.

14. Мубаракшин Р.В. Комплексное наведение летательных аппаратов и отделяемых средств. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.

15. ГОСТ 4401 – 81. Атмосфера стандартная. Параметры. – М.: Изд-во стандартов, 1981. – 179 с. – УДК 551.511(083.74). Группа Т27. СССР.

16. Лебедев М.И. Самолетовождение: Учебное пособие для летчиков и штурманов гражданской, военно-транспортной и стратегической авиации. Ч. 1 – Ставрополь, 2003. – 71 с.

17. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд./Пер. с англ. – М.: “Издательство Бином”, СПб.: “Невский диалект”, 1999 г. – 560 с., ил.

18. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2001. – 343 с.: ил.