Петр Асташенков - Советские ракетные войска. 2-е переработанное и дополненное издание

Поначалу двигатели на твердом топливе применялись лишь на малых ракетах, теперь они получают права гражданства для дальних и даже межконтинентальных ракет.

Что касается сравнительной оценки топлив, то наиболее перспективными считаются такие жидкие горючие, как бороводороды, и в частности пентаборан и декаборан. Среди твердых топлив все большее значение приобретают полиуретаны. С их помощью удалось увеличить время работы двигателя. В США все большим вниманием пользуются и проекты ядерных двигателей, их считают весьма эффективными.

Как осуществляется управление ракетами?Мы уже отмечали, что ракеты не нуждаются в экипаже, ими управляют автоматы. Автоматическое управление ракетным оружием есть логическое развитие систем управления, применявшихся в артиллерии, авиации и других отраслях техники. Еще K. Э. Циолковский указывал, что для управления ракетами полностью применимы общие принципы теории автоматического регулирования.

На ракету, покинувшую стартовое устройство, кроме силы тяги, создаваемой двигателем, действуют аэродинамические силы. Точка приложения равнодействующей этих сил называется центром давления. Расположение центра давления относительно центра масс ракеты сказывается на ее устойчивости в полете. Когда центр давления находится впереди центра масс, ракета оказывается в состоянии неустойчивого равновесия. И тогда случайные возмущения — порывы ветра, нарушение геометрических форм ракеты или симметрии тяги — приводят к отклонению ракеты от траектории.

Как же увеличить устойчивость ракеты в полете, сдвинуть центр давления назад по отношению к центру масс? Решить эту задачу помогает применение стабилизатора в виде хвостового оперения. Однако оно действует эффективно лишь на неуправляемых и сравнительно небольших управляемых ракетах. другой путь обеспечения устойчивости ракеты — придание ей вращательного движения вокруг продольной оси. Но здесь имеются те же ограничения — невозможность применить его для больших управляемых ракет. Самым радикальным способом сдвинуть назад центр давления оказалось применение специальных автоматов. Они выполняют как бы роль оперения и сохраняют устойчивость оси ракеты, несмотря на влияние различных возмущающих воздействий.

В основе структурной схемы системы управления ракеты лежат внешний контур управления и внутренний контур угловой стабилизации. Первый обеспечивает управление положением (стабилизацию) центра масс ракеты относительно расчетной траектории, второй ликвидирует угловые колебания ракеты относительно центра масс.

Возникает вопрос, какие источники информации могут быть использованы на борту летящей ракеты для выдерживания нужной траектории? Это могут быть излучения земных или астрономических ориентиров, естественные поля Земли — магнитное, гравитационное, температуры, давления и т. д. В соответствии с характером источников навигационной информации обычно называются четыре системы управления: автономная, командная, наведения по радиолучу, самонаведения.

Автономная система состоит из находящихся на борту снаряда автоматических устройств. По принципу действия автономные системы бывают гироскопическими, инерциальными, астронавигационными, радиоастрономическими.

В автономных системах для измерения используют естественные поля Земли и излучения звезд. С помощью их измеряют различные величины, характеризующие движение ракеты. Они сравниваются с заданной программой полета. Если обнаруживается расхождение между ними, то бортовые автоматы вырабатывают такие сигналы, которые в конечном счете корректируют направление полета ракеты или положение ее на траектории.

Отличительной чертой автономных систем, особенно основанных на использовании естественных полей Земли, является высокая помехозащищенность. Абсолютно помехоустойчивыми считаются системы, не использующие никакой иной информации извне, кроме доставляемой полем сил тяжести (гравитационным полем) Земли. Такие системы называют инерциальными. Они так названы потому, что в них измеряются ускорения ракеты по отношению к инерциальному пространству, включающему Солнце и звезды.

Что же дает нам измерение ускорения движения ракеты? Ускорение — это приращение скорости в единицу времени. Чтобы узнать по нему скорость, надо проинтегрировать (просуммировать) это приращение скорости. А уж затем по скорости таким же образом можно определить путь, пройденный ракетой. И не только путь, но и величины боковых отклонений ракеты от заданной траектории.

Обычно на борту ракеты располагают три измерителя ускорения — акселерометра. Они устанавливаются на платформе, стабилизированной с помощью гироскопов в инерциальном пространстве. Ускорения измеряются в трех направлениях — по высоте, боковому отклонению от плоскости стрельбы и по направлению к цели (в плоскости стрельбы). По данным об ускорениях получают величину скорости и пути ракеты, а также величины боковых отклонений. Кроме высокой помехозащищенности достоинство автономной системы управления в эффективности наведения на больших расстояниях.

На борту баллистической ракеты автономная система состоит из двух основных частей: автомата стабилизаций, который обеспечивает движение по расчетной траектории, и автомата управления дальностью стрельбы. Автомат стабилизации есть не что иное, как многоканальная система автоматического управления. Он управляет движением ракеты сразу по нескольким параметрам. Для этого каждый канал имеет измерительный элемент, корректирующее устройство, усилитель, рулевые машинки и рули. Автомат управления дальностью стрельбы выключает двигатель в тот момент, когда достигнуты значения параметров, обеспечивающие нужную точность попадания в цель.

Сильнее всего на точности попадания сказывается достижение заданной скорости в конце активного участка траектории. Поэтому для упрощения системы управления дальностью ее «заставляют» контролировать лишь один параметр: скорость.

У крылатых ракет основа системы управления — автопилот. Но в отличие от авиационного ракетный автопилот «сам строит» начало траекторий, когда ракета набирает высоту. Потом он «ведет» ракету горизонтально и «руководит» выходом ее на цель. Также автоматически определяется момент подрыва боевого заряда, исходя из величины пройденного пути, который заранее задан. Поскольку крылатая ракета летит в плотных слоях атмосферы, автоматы еще и устраняют боковой снос.

Итак, автономная система не измеряет положение цели. Командная система, напротив, непрерывно определяет местоположение цели и снаряда, на основе чего вырабатываются сигналы (команды), направляющие снаряд в точку встречи с целью. Из сказанного ясно, что автономная система применима для наведения снарядов на неподвижные цели, а командная — на подвижные. В ряде случаев посредством командного телеуправления осуществляется наведение зенитных ракет на самолеты.