«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2008 № 01 (20) - Журнал «Наука и Техника» (НиТ)

автоматически подает сигналы, по которым на пусковой позиции измеряется скорость ракеты. При достижении необходимой скорости радиостанция на наземной базе посылает в эфир соответствующий сигнал, и двигатели ракеты прекращают работу. Такая система управления зависит от аппаратуры, находящейся вне БР (обычно на Земле), то есть является неавтономной.

Современные СУ БР, как правило, не используют внешнюю информацию (радиосигналы аппаратуры, расположенной вне ракеты, излучение небесных тел и т. п.), — весь комплекс приборов СУ размещается на борту ракеты. Ракета с такой системой управления не боится внешних помех, а ее пуск не зависит от времени суток и состояния атмосферы. Такие СУ являются (в основном) инерциальными, поскольку принцип работы измерительных устройств СУ основан на законе инерции (второй закон Ньютона). Свойство инерции тел используется для определения отклонений ракеты от заданной траектории полета, вызванных действием различных внешних сил.

Основными элементами гиростабилизированных платформ (ГСП), позволяющими замерять угловые параметры летательного аппарата, являются гироскопы.[4]

СПРАВКА 1

С помощью трех гироскопов ракета обеспечивается инерциальной (невращающейся) системой координату ориентированной в пространстве системой отсчета — создается основной КОМАНДНЫЙ прибор в инерциальных системах управления ракетой — ГИРОСТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ПЛАТФОРМА (ГСП), угловое положение которой относительно заданных направлений в пространстве удерживается неизменным с высокой точностью или изменяется по заданной программе.

ГСП несет на себе АКСЕЛЕРОМЕТРЫ, измеряющие кажущееся ускорение или кажущуюся скорость центра масс (ЦМ) ракеты в строго определенных направлениях.

КАЖУЩЕЕСЯ УСКОРЕНИЕ — часть полного ускорения ракеты (или КА), сообщаемая всеми действующими внешними силами, за исключением сил тяготения.

Кажущееся ускорение измеряется АКСЕЛЕРОМЕТРОМ.

Добавлением к кажущемуся ускорению гравитационного определяется полное ускорение ракеты (или КА).

КАЖУЩАЯСЯ СКОРОСТЬ - скорость ракеты (или КА), определенная по значению кажущегося ускорения.

Кажущаяся скорость измеряется бортовыми приборами — интеграторами линейных ускорений — или вычисляется по кажущемуся ускорению интегрированием.

Если измерить ускорение ЦМ ракеты по трем направлениям: «вперед-назад», «вверх-вниз» и «вправо-влево», то можно вычислить и отклонение ее от заданной траектории во всех плоскостях.

Три акселерометра, установленных на ГСП, и служат для этого.

Значения ускорений в виде электрических напряжений с акселерометров идут на входы интеграторов. Информация на выходе каждого из них пропорциональна скорости.

Если нужно вычислить и путь, пройденный ракетой, добавляется второй интегратор — интегратор скорости: информация с выхода этого интегратора пропорциональна пройденному пути.

Очевидно, нужно иметь точные «часы», которые бы выдавали время в обработанном виде, например, в виде напряжения. Этот отсчет «времени» нужен для вычисления скорости ракеты и ее положения в пространстве.

По-настоящему все началось с А-4, ракеты, в которой победители Германии увидели то, «чего не может быть!»

Ракета после электрических проверок всех ее систем, после испытаний, имитирующих работу автоматики, уходила в полет из вертикального положения.

После отрыва ракеты от пускового стола срабатывал контакт подъема (КП), фиксируя начальный момент ее подъема. Сигнал от него являлся первой бортовой командой, по которой обесточивались электромагниты, удерживающие отрывные штекеры (электрические разъемы); включался в работу интегратор перегрузок; начинал действовать программный токораспределитель (ПТР), который предназначен для подачи управляющих команд в определенной временной последовательности группе приборов, находящихся на борту ракеты.

Конструктивно ПТР представляет собой кулачковый валик, связанный через шестеренчатый редуктор с электродвигателем постоянного тока. При вращении валика кулачки замыкают контакты, что и дает начало соответствующим командам.

Когда скорость ракеты становилась равной заданной, подавалась команда на прекращение работы двигателя. Далее ракета двигалась по баллистической траектории, подчиняясь законам движения свободно брошенного тела.

Программный токораспределителъ ракеты А-4 (Фау-2) без кожуха.

1 — программный валик, 2 — группа контактов, 3 — нижняя плата, 4 — верхняя плата, 5 и 6 — стойки, 7 — зубчатый редуктор, 8 — штекер (электрический разъем), 9 — реле.

Эта схема в общих чертах сохранялась для ракет первого поколения, до появления счетно-решающих приборов и БЦВМ.

Заметим, что идея аналоговой системы управления ракеты А-4 на более совершенной элементной базе получила продолжение в ракетах 8К64 (Р-16), 8К63 (11К63), 8К67. К тому времени вошли в жизнь магнитные усилители, шаговые двигатели, полупроводниковые приборы, сильноточные дистанционные переключатели и слаботочные реле.

Толчок дальнейшему развитию ракетной техники дало рождение атомной бомбы. Чтобы она стала оружием, ей требовалось соединение ракетной техники, радиолокации, автоматики, приборостроения. Потребовались электронные машины для вычислений и управления.

Автономные СУ первых баллистических ракет не удовлетворяли требованиям точности. В связи с этим в их состав вводились радиосистемы.

Наземные станции этих систем на основании данных траекторных измерений при полете ракеты формировали и передавали на борт в виде аналоговых сигналов команды на снижение тяги и выключение двигателей последних ступеней, добиваясь таким образом приемлемой точности стрельбы. Поступала входная информация и для автомата стабилизации, входящего в состав автономной системы управления.

Первой радиосистемой такого рода стала система боковой радиокоррекции (БРК-1) разработки НИИ-885 для ракеты Р-2 конструкции ОКБ С. Королева. Проще говоря, БРК представляла собой радиомаяк, равносигнальная зона которого совмещалась с плоскостью прицеливания (с плоскостью стрельбы).

В 1953 году в стенах того же института была разработана система радиоуправления (РУП-62) для ракеты с дальностью около 1200 километров. С ее помощью определялась реальная скорость ракеты и расстояние до нее, по этим данным назначался момент выдачи команд на выключение двигателя ракеты. После чего система измеряла параметры пассивного участка траектории полета и прогнозировала точку падения головной части.

Но наличие подобных связей с Землей делает ракету уязвимой от влияния извне.

Когда весной 1951 года Днепропетровский автомобильный завод вместо грузовиков приступил к производству первых отечественных баллистических ракет Р-1, Р-2 и Р-5 разработки «фирмы» Сергея Королева, освоение бортовой и наземной аппаратуры СУ ракеты Р-1 было поручено Харьковскому заводу «Электроинструмент». Заводу присвоили наименование «Харьковский союзный завод № 897 МПСС, предприятие почтовый ящик 201» (с 1966 года ему дано открытое название «Коммунар»).

И вскоре завод выпустил первую партию бортовых приборов ракеты Р-1 (8А11): «Коммунар» стал для Харькова началом приобщения к ракетной технике.

Вторым серийным заводом по производству аппаратуры был определен (тоже харьковский) завод имени Т.Г. Шевченко («Предприятие п/я 409»). Сопровождение серийного производства систем бортовой радиокоррекции баллистических ракет средней дальности было основной задачей Специального конструкторского бюро (СКБ) завода.

Новую страницу в истории отечественной ракетной техники открыла баллистическая ракета средней дальности на так называемых высококипящих компонентах топлива, создание которой было узаконено Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 13 августа 1955 года.

Переход на новые компоненты потребовал решения целого ряда проблем, связанных со стойкостью конструкционных материалов к агрессивным средам и сохранением стабильности компонентов топлива при длительном