Игорь Акулов - Техническая подготовка командира взвода ПЗРК 9К38 «Игла»

Отразившись от главного зеркала, оптический поток проходит через корригирующую линзу на контрзеркало. Коррекцией устраняются отклонения потока от заданного направления (погрешности изображения — аберрации).

Отразившись от контрзеркала, оптический поток направляется на спектроразделительный фильтр. Благодаря фильтру инфракрасное излучение истинной цели фокусируется в пятно диаметром 1 мм в фокальной плоскости основного спектрального канала, а инфракрасное излучение ложных тепловых целей (ЛТЦ) и помех фокусируется в фокальной плоскости вспомогательного спектрального канала.

Важно, что положение пятна в фокальной плоскости однозначно характеризует направление и величину рассогласования между оптической осью объектива и линией визирования «ракета — цель» (т. е. определяет ошибку слежения).

Фотоприёмник координатора ОГС 9Э410 предназначен для преобразования информации об ошибке слежения, заложенной в положении теплового пятна в фокальной плоскости объектива, в электрический сигнал .

Он представляет собой двухканальный оптический детектор, имеющий:

• основной канал с охлаждаемым фоторезистором для сигналов поражаемых целей;

• вспомогательный канал для сигналов помех.

Каждый канал фотоприемника состоит:

1) из модулятора;

2) фоторезистора (в ОК — с системой охлаждения);

3) предварительного усилителя;

4) схемы автоматической регулировки усиления.

Все элементы фотоприёмника также размещены на валу ротора гироскопа и вращаются с ним относительно статора с частотой f 2= 100 Гц — до пуска и f 2+ f 3= 112–120 Гц — в полёте, обеспечивая стабильную частоту сканирования цели f ск= 100 Гц.

1. Модулятор представляет собой непрозрачную маску с прямоугольным окном, нанесенную на фоточувствительный слой фоторезистора. При такой форме растра модулятора реализуется импульсный метод модуляции теплового потока. Период повторения тепловых импульсов будет равен T = 1/ f ск= 0,01 c, а за начало отсчета периода принимается связанная ось ОгУг (направленная вертикально вверх).

При этом информация об ошибке слежения содержится:

• во временном положении импульса в периоде сканирования ( τ н ) как направление ошибки слежения ( ε );

• в длительности импульса ( τ и ) как величина ошибки слежения ( Δε ). Очевидно, что чем дальше тепловое пятно от центра диска, тем больше линейная скорость пересечения им окна, тем меньше длительность импульса.

τ = S/2πR n× T ск,

где S — ширина окна; R п — расстояние от центра диска до пятна; Т ск — период сканирования.

Рис. 23. Формирование сигнала ошибки слежения в зависимости от положения пятна

Рис. 24. Чувствительность фоторезисторов основного и вспомогательного каналов

Рис. 25. Устройство фоторезистора основного канала

2. Фоторезистор — полупроводник, обладающий свойством фотопроводимости, т. е. способностью генерировать электронно-дырочные пары при поглощении тепловых фотонов. Спектральная чувствительность фоторезистора определяется материалом и температурой полупроводника.

В качестве фоторезистора основного канала используется монокристалл антимонида индия, охлажденный до температуры 77 К (–196 °C) для повышения спектральной чувствительности в области 5 мкм.

Система охлаждения фоторезистора основного канала работает по принципу дросселирования сжатого газообразного азота до перехода его в жидкую фазу с t кип =–196 °C. В качестве источника азота, сжатого до 350 атм, используется баллон наземного источника питания. При нахождении ракеты в пусковой трубе баллон газопроводом соединяется с микрохолодильником «брызгающего» типа.

Жидкий азот с выхода микрохолодильника омывает основание фоторезистора и пропитывает набивку накопителя жидкого азота, обеспечивая требуемую температуру фоторезистора в течение заданного времени.

Под действием тепловых импульсов цели в рабочей цепи фоторезистора будет протекать импульсный ток, т. е. произойдет детектирование модулированного теплового потока — преобразование ошибки слежения в синхронный электрический сигнал.

Рис. 26. Получение импульсов тока в цепи фоторезистора

Во вспомогательном канале используется неохлажденный фоторезистор на основе сернистого свинца, чувствительный к излучению ложных тепловых целей с максимумом 2–3 мкм.

3. Предварительный усилитель представляет собой широкополосный усилитель низкой частоты, позволяющий:

• усилить информационный сигнал до уровня надёжной работы последующих устройств;

• преобразовать сигнал ошибки слежения из импульсной формы (видеосигнал постоянного тока с бесконечным спектром частот) в сигнал переменного тока со значительно сокращенным диапазоном частот.

Выходной сигнал предварительно го усилителя имеет сложную форму и содержит в себе множество гармонических колебаний, в том числе и первую гармонику частоты сканирования, которая в дальнейшем используется в качестве информационного сигнала об ошибке слежения за целью.

Для выделения первой гармоники и применяют последовательное сокращение диапазона частот сигнала ошибки слежения с помощью предварительного усилителя, избирательного усилителя, амплитудного детектора, усилителя коррекции СКЦ.

Рис. 27. Спектральное преобразование сигнала ошибки слежения

4. Схема автоматической регулировки усиления представляет собой отрицательную обратную связь, изменяющую коэффициент усиления предварительных усилителей и тем самым стабилизирующую параметры сигнала ошибки при изменении мощности принимаемого излучения.

Таким образом, тепловое излучение цели и помех, сфокусированное объективом, проецируется в виде пятен малого размера на диски модуляторов соответственно основного и вспомогательного каналов фотоприёмника.

Благодаря тому, что диски модуляторов размещены в фокальных плоскостях объектива и ось их вращения совпадает с его оптической осью, положение пятна на диске однозначно характеризует угловое рассогласование между линией визирования и оптической осью объектива, т. е. ошибку слежения координатора. Благодаря вращению и специальной форме прозрачного окна дисков происходит круговое сканирование положения цели (и ЛТЦ) в пределах поля зрения ОГС и преобразование информации об ошибке слежения из пространственного вида в импульсную модуляцию теплового потока.