НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»


Управление снарядами. Локк А. С. — 1958 г.

А. С. Локк

Управление снарядами

*** 1958 ***


DjVu


PEKЛAMA Заказать почтой 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD. Подробности...

Выставлен на продажу домен
mp3-kniga.ru
Обращаться: r01.ru
(аукцион доменов)



 

      ОГЛАВЛЕНИЕ
     
      От переводчика 12
      Таблица перевода мер 15
      Предисловие издателя 16
      Из предисловия автора (список соавторов) 18
     
      ГЛАВА 1
      ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ СНАРЯДАМИ
      1.1. Введение 19
      1.2. Управляемый снаряд 21
      1.3. Артиллерийский комплекс управляемого снаряда 22
      1.4. Система управления 22
      1.5. Классы управляемых снарядов 22
      1.6. Управление снарядами класса поверхность — поверхность 23
      1.7. Управление снарядами класса поверхность — воздух 26
      1.8. Управление снарядами класса воздух — поверхность 28
      1.9. Управление снарядами класса воздух — воздух 30
      1.10. Управляемые снаряды против подводных целей 32
      1.11. Основные требования родов войск 34
      1.12. Различные этапы управления снарядом 36
      1.13. Физические принципы управления снарядами 37
     
      ГЛАВА 2
      НЕКОТОРЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
      2.1. Обычное вооружение 40
      2.2. Управление зенитным огнем 41
      2.3. Управление огнем наземной и морской артиллерии 46
      2.4. Стабилизация корабельных систем управления огнем 46
      2.5. Вычисление параллакса 48
      2.6. Самолетные системы управления огнем 49
      2.7. Системы управления снарядами во второй мировой войне 53
      2.8. Система управления V-1 54
      2.9. Система управления V-2 55
      2.10. Немецкие системы управления, использующие радиокоманды 58
      2.11. Управляемые бомбы 62
      2.12. Послевоенные разработки управляемых снарядов 64
      2.13. Ракета «Viking» 64
      2.14. Воздушная навигация 67
      2.15. Навигация по наблюдению и опознанию 68
      2.16. Навигация по пеленгам 68
      2.17. Навигация с использованием земных или астрономических ориентиров 72
      2.18. Автоматическое управление летящими телами 72
      2.19. Автопилоты для самолетов 73
     
      ГЛАВА 3
      ЗЕМНЫЕ И АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ОРИЕНТИРЫ И СИСТЕМЫ ОТСЧЕТА
      3.1. Картографические проекции 77
      3.2. Меркаторская проекция 79
      3.3. Поперечная меркаторская проекция 81
      3.4. Гномоническая проекция 81
      3.5. Полярные карты 81
      3.6. Равноугольная проекция Ламберта 84
      3.7. Поликоническая проекция 85
      3.8. Движение Земли 85
      3.9. Явления, связанные с вращением Земли 85
      3.10. Форма Земли 85
      3.11. Влияние вращения Земли на силу веса 86
      3.12. Эффект Кориолиса 89
      3.13. Время 92
      3.14. Обращение, прецессия и движение Зшли в пространстве 94
      3.15. Земной магнетизм 95
      3.16. Прочие ориентиры и системы отсчета, связанные с Землей 97
      3.17. Астрономические ориентиры 97
      3.18. Параллактический треугольник 99
      3.19. Морская и воздушная астрономическая навигация 104
      3.20. Астрономическая навигация при помощи автоматических средств 106
      3.21. Навигация в полярных областях 108
     
      ГЛАВА 4 РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
      4.1. Классификация радиочастот 111
      4.2. Атмосфера 113
      4.3. Влияние ионосферы на распространение радиоволн 114
      4.4. Распространение путем многократного отражения 116
      4.5. Влияние показателя преломления воздуха на распространение радиоволн 117
      4.6. Поляризация радиоволн 119
      4.7. Отражение радиоволн 119
      4.8. Случай передачи по двум различным путям 123
      4.9. Выбор типа поляризации 126
      4.10. Диффракция радиоволн 127
      4.11. Типы графиков напряженности поля 128
      4.12. Поглощение радиоволн 129
      4.13. Рассеяние радиоволн 131
      4.14. Ослабление в конденсированной воде и других видах осадков.. 132
      4.15. Факторы, влияющие на выбор частоты 133
      4.16. Обтекатели 134
      4.17. Распространение через лист диэлектрика 136
      4.18. Влияние факела на распространение радиоволн 140
      4.19. Проводимость газообразной среды со свободными зарядами 141
      4.20. Абсорбция в газообразной среде со свободными зарядами 142
      4.21. Отражение от границы между воздухом и газообразной средой со свободными зарядами 143
      4.22. Результаты экспериментальных и теоретических исследований 143
     
      ГЛАВА 5
      ИСПУСКАНИЕ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ПРИЕМ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕЙ
      Обозначения 146
      5.1. Суммарное излучение 148
      5.2. Спектральное распределение излучения 159
      5.3. Упрощенные формы закона излучения 164
      5.4. Приемники теплового излучения 165
      5.5. Прозрачность атмосферы 178
      5.6. Полный выход приемника 188
      5.7. Оптические материалы 191
     
      ГЛАВА 6
      МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ
      Обозначения 199
      6.1. Линейные цепи 200
      6.2. Преобразование Лапласа 203
      6.3. Соответствие между оригиналами и изображениями 204
      6.4. Основные предложения из теории преобразования Лапласа 206
      6.5. Решение простейшего интегро-дифференциального уравнения 209
      6.6. Обратное преобразование Лапласа для дробно-рациональной функции 210
      6.7. Решение некоторых важных интегро-дифференциальных уравнений 212
      6.8. Преобразование Фурье 217
      6.9. Частотная характеристика 218
      6.10. Упрощение путем замены на /со для установившихся состояний 220
      6.11. Переходные характеристики системы 222
      6.12. Корреляционная функция 222
      6.13. Полюсы, нули и аналитические функции 224
      6.14. Устойчивость систем с обратной связью 225
      6.15. Два метода интерполирования 238
      6.16. Краткие сведения из теории вероятностей 248
     
      ГЛАВА 7
      ТЕОРИЯ СЛЕДЯЩИХ СИСТЕМ
      Обозначения 258
      7.1. Проблемы, возникающие при проектировании следящей системы 260
      7.2. Соотношения в замкнутом контуре 263
      7.3. Первый основной тип следящей системы 266
      7.4. Коррекция следящей системы первого основного типа 280
      7.5. Второй основной тип следящей системы 285
      7.6. Техника подбора передаточной функции 293
      7.7. Коррекция характеристик системы 312
      7.8. Место различных теорий при проектировании следящих систем 319
     
      ГЛАВА 8
      ТАКТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ
      8.1. Определение повреждений цели 324
      8.2. Терминология теории ошибок 327
      8.3. Управление снарядами класса поверхность — поверхность 333
      8.4. Управление снарядами класса поверхность — воздух 340
      8.5. Управление снарядами класса воздух — поверхность 348
      8.6. Управление снарядами класса воздух — воздух 352
     
      ГЛАВА 9
      ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ДВИЖЕНИЯ СНАРЯДА
      9.1. Установление опорных систем отсчета 358
      9.2. Гироскоп 359
      9.3. Гировертикаль 362
      9.4. Магнитные компасы 367
      9.5. Механические системы с одной степенью свободы 369
      9.6. Акцелерометр для линейных ускорений 371
      9.7. Акцелерометр для угловых ускорений 379
      9.8. Прецессионные гироскопы 379
      9.9. Применение устройств, измеряющих элементы движения 383
     
      ГЛАВА 10
      ПОЛУЧЕНИЕ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
      Обозначения 386
      10.1. Типовая система связи 387
      10.2. Способы передачи сообщений 388
      10.3. Амплитудная модуляция — несущая частота и две полосы боковых частот 388
      10.4. Амплитудная модуляция — подавленная несущая частота, две полосы боковых частот 389
      10.5. Амплитудная модуляция — одна полоса боковых частот, подавленная несущая частота 389
      10.6. Частотная модуляция 391
      10.7. Поднесущие 393
      10.8. О сущности управляющей информации 395
      10.9. Спектр первоначального переносчика 395
      10.10. Лоран 396
      10.11. Принцип устройства системы Лоран 396
      10.12. Опознавание станций в системе Лоран 399
      10.13. Рабочие области системы Лоран 400
      10.14. Влияние условий распространения 401
      10.15. Точность системы Лоран 403
      10.16. Возможность применения системы Лоран для управления снарядами 406
      10.17. Радиолокатор 407
      10.18. Радиолокатор с частотной модуляцией 409
      10.19. Параметры импульсных радиолокаторов 415
      10.20. Антенны радиолокаторов 416
      10.21. Элементы высокочастотного тракта 421
      10.22. Радиолокационные передатчики 422
      10.23. Импульсные модуляторы 423
      10.24. Сопровождающий радиолокатор 426
      10.25. Радиолокационные приемники 427
      10.26. Смесители и местные гетеродины 428
      10.27. О коэффициенте шумов 429
      10.28. Тракт промежуточной частоты 432
      10.29. Видеоусилители и детекторы 434
      10.30. Автоматическая регулировка усиления 437
      10.31. Автоматическое сопровождение по дальности 444
      10.32. Блоки дальности 448
      10.33. Угловые детекторы 450
      10.34. Источники питания 455
      10.35. Автосопровождение при малых углах места 458
      10.36. Применение корреляционных функций 461
      10.37. Лампа бегущей волны 463
      10.38. О маяках 464
      10.39. Радиус действия маяка 465
      10.40. Маячные приемники 466
      10.41. Маячные модуляторы 468
      10.42. Маячные антенны 470
      10.43. Использование маяков в системах управления снарядами 470
     
      ГЛАВА 11
      О СВОЙСТВАХ ЦЕЛИ
      11.1. Отражение радиоволн 472
      11.2. Самолет или снаряд в качестве цели 473
      11.3. Статистические характеристики воздушной цели 474
      11.4. Определение угловых координат 475
      11.5. Определение дальности 476
      11.6. Определение шумов при сопровождении 477
      11.7. Причины возникновения шума цели 477
      11.8. Анализ цели, состоящей из двух отражающих элементов 478
      11.9. Влияние амплитудных флюктуаций 481
      11.10. Сопровождение больших целей 482
      11.11. Сопровождение целей при малом угле места 482
     
      ГЛАВА 12
      ТРАЕКТОРИЯ ПОЛЕТА СНАРЯДА
      Обозначения 483
      12.1. Сближение по лучу 484
      12.2. Чистое преследование 497
      12.3. Преследование с упреждением 506
      12.4. Параллельное сближение 511
      12.5. Пропорциональное сближение 513
     
      ГЛАВА 13
      ПРЕДСТАРТОВЫЙ ПЕРИОД И СТАРТ
      13.1. Общие соображения о предстартовых операциях 517
      13.2. Предстартовые операции и управляющая аппаратура 519
      13.3. Общие соображения о старте 521
      13.4. Старт снаряда класса поверхность — поверхность 523
      13.5. Старт снаряда -класса поверхность — воздух 524
      13.6. Старт снаряда класса воздух — поверхность 527
      13.7. Старт снаряда класса воздух — воздух 527
     
      ГЛАВА 14
      ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СНАРЯДА
      14.1. Эксплуатационные условия 529
      14.2. Снаряд как звено в контуре управления 531
      14.3. Классические выражения 533
      14.4. Вывод передаточных функций для движения в вертикальной плоскости 535
      14.5. Влияние изменения внешних параметров 546
      14.6. Влияние изменения параметров устойчивости 548
      14.7. Вывод передаточной функции для движения крена 550
      14.8. Экспериментальная проверка частотных характеристик 551
      14.9. Использование характеристик снаряда при проектировании управления 553
     
      ГЛАВА 15
      ЭКОНОМИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ
      15.1. Сравнение экономики мирного и военного времени 555
      15.2. Исследования и опытное строительство в области систем управления снарядами 557
      15.3. Серийное производство внешнего оборудования и снабжение им 563
      15.4. Серийное производство бортового оборудования снаряда и снабжение им 565
      15.5. Содержание корабельной управляющей аппаратуры 569
      15.6. Содержание бортовой управляющей аппаратуры снаряда 569
      15.7. Затраты на вооружение управляемыми снарядами 569
      15.8. Перечень внешних условий 571
      15.9. Исследование аппаратуры во внешних условиях 573
      15.10. Приемочные испытания на внешние условия 574
      15.11. Надежность 574
     
      ГЛАВА 16
      СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СНАРЯДАМИ
      Обозначения 580
      16.1. Соображения о проектировании систем управления 581
      16.2. Системы управления с самонаведением 582
      16.3. Системы управления при помощи команд 605
      16.4. Системы наведения по лучу 618
      16.5. Системы управления с использованием инерции, земных и.астрономических ориентиров ‘ 627
      16.6. Использование радионавигационной техники для управления снарядами 639
      16.7. Управления снарядами при помощи акустических средств 647
      16.8. Комбинации различных систем управления 650
     
      ГЛАВА 17
      О ПОЛОСЕ ПРОПУСКАНИЯ
      Обозначения 654
      17.1. Тактическая задача 655
      17.2. Вычисление дальности действия радиолокатора 658
      17.3. Артиллерийский комплекс управляемого снаряда 659
      17.4. Подсвечивающий радиолокатор и стартовая установка 660
      17.5. Стартовый счетно-решающий прибор 665
      17.6. Стабилизация при качке корабля 665
      17.7. Бортовой радиолокатор снаряда 666
      17.8. Замечание 671
     
      ГЛАВА 18
      ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ БОРТОВОГО КОНТУРА УПРАВЛЕНИЯ СНАРЯДОМ
      18.1. Общие вопросы 672
      18.2. Геометрические соотношения и кинематика 675
      18:3. Автопилотный контур 678
      18.4. Контур системы управления при движении снаряда в вертикальной плоскости 685
      18.5. Переходные процессы при старте 686
      18.6. Управление креном 687
      18.7. Промах, вызываемый ограниченной маневренностью 690
      18.8. Замечания 691
     
      ГЛАВА 19
      МОДЕЛИРОВАНИЕ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ И ТЕЛЕМЕТРИЯ
      19.1. Моделирование 692
      19.2. Автоматизация вычислений 697
      19.3. Основы трехмерного моделирования управления снарядами 709
      19.4. Сравнение машин-аналогов и цифровых машин 713
      19.5. Цифровые машины 715
      19.6. Моделирование снаряда при помощи обыкновенного самолета 722
      19.7. Использование телеметрии при проектировании систем управления снарядами 736
      19.8. Моделирование распространения радиоволн 751
      19.9. Заключение 758
     
      ГЛАВА 20
      СИСТЕМА В ЦЕЛОМ
      20.1. Область исследований 761
      20.2. Человек как элемент системы управления 762
      20.3. Будущее систем управления снарядами 765
      Предметный указатель 766

     

      Предлагаемая в русском переводе книга Локка является, по-видимому, первой несекретной книгой, в которой подробно и с явным знанием практической стороны дела излагаются основные вопросы, возникающие при проектировании систем управления снарядами.
      Книга будет полезна всем изучающим технику управления снарядами. Однако следует отметить, что в вопросах автоматики мы привыкли к большей строгости изложения и более высокому научному уровню, чем это имеет место в настоящей книге. Заметим также, что к ряду рекомендаций, приведенных в книге, нужно относиться с осторожностью, ничего не принимая на веру. На некоторые прямые ошибки и неточности чисто теоретического характера указано в подстрочных примечаниях. Довольно многочисленные опечатки оригинала исправлены без оговорок.
      Специалисты по отдельным отраслям техники, вероятно, найдут мало интересного для себя в главах, посвященных их специальности. Специалисту по теории цепей или следящим системам будет, по-видимому, совершенно бесполезно читать главы 6 и 7, но если он интересуется управлением снарядами, ему определенно стоит познакомиться с главами 8 и 16; лицу, сведущему в кинематике и динамике снаряда, ничего не даст глава 12, но, возможно, ему будут интересны главы 5 или 10. Короче говоря, эта книга не дает возможности специалистам углубить свои специальные знания, но она может им помочь расширить свой кругозор и лучше понять своих «соседей» по проектированию. В этом бесспорная ценность книги.
      В оригинале далеко не всюду выдержана единая терминология; многочисленные авторы используют различные термины, не давая их точных определений. К этому необходимо добавить, что по ряду вопросов у нас также еще не существует установившейся * терминологии. Переводчик старался на протяжении всей книги ..придерживаться единой терминологии, памятуя правило, что даже плохая терминология лучше ее отсутствия. Следуя тексту книги, во многих случаях термины вводились без прямого их определения; впрочем, смысл этих терминов всегда становится ясным из последующего текста. Поскольку терминология разработана специально для настоящего перевода и не является общепринятой, то во избежание недоразумений ниже приведены пояснения некоторых наиболее часто повторяющихся терминов.
      Артиллерийский комплекс управляемого снаряда (коротко — комплекс управления) — совокупность всех устройств и сооружений, обеспечивающих выполнение снарядом его боевого задания.
      Система управления снарядом — совокупность всех устройств, обеспечивающих встречу снаряда с целью. Сам снаряд является, таким образом, одним из элементов системы управления.
      Управление снарядом — совокупность воздействий на снаряд со стороны всех устройств системы управления.
      Корабль-снарядоносец — корабль, с которого стартует снаряд и на котором сосредоточено оборудование комплекса управления.
      Корабельная аппаратура и корабельное оборудование — часть системы и соответственно комплекса управления, установленная на корабле-снарядоносце.
      Самолет-носитель и самолет-снарядоносец — самолет, на котором подвешены снаряды и (или) установлены другие части комплекса управления.
      Самолетная аппаратура и самолетное оборудование — часть системы управления и соответственно комплекса управления, установленная на самолете-носителе.
      Бортовая аппаратура — часть системы управления, установленная на снаряде.
      Контур системы управления — контур, в образовании которого участвуют все устройства системы управления.
      Бортовой контур — контур, в котором участвуют корпус снаряда и бортовая аппаратура.
      Автопилотный контур — контур, в котором участвуют корпус снаряда и автопилот.
      Рулевой контур или контур рулевого привода — контур, в котором участвуют рулевая машинка и руль с соствстствующей обратной связью.
      Ориентир — любое явление, свойство, предмет или светило, при помощи которого можно привязать снаряд к Земле. Например, радиомаяк, река, звезда, земное магнитное поле и т. п. являются ориентирами. Таким образом, смысл этого термина здесь значительно шире того, который в него обычно вкладывается в морской и воздушной навигации.
      Моделирование — в точном соответствии с американским оригиналом — все средства, при помощи которых можно определить характеристики системы управления, исключая стрельбу действительными снарядами. Поэтому сюда входят все виды вычислительной работы, моделирование в узком смысле этого слова, испытания на обычных самолетах с экипажем и на моделирующих снарядах.
      Обозначения в формулах оставлены такими же, как в оригинале (за исключением тригонометрических функций), хотя они иногда
      существенно отличаются от принятых у нас. Переводчик надеется, что это сильно облегчит работу тех читателей, которые захотели бы изучить в оригиналах многочисленную американскую литературу, на которую в книге имеются ссылки. С той же целью все собственные имена, за исключением самых известных, и наименования книг приведены как в русской, так и в английской транскрипции.
      В оригинале используются как американская, так и метрическая система мер. Почти все численные примеры и большинство графиков сделаны в американских мерах. Так как большинство примеров при переводе в метрические меры в значительной степени утратило бы свою наглядность (например, в главе 8 и других исчезли бы круглые цифры), в тексте все оставлено без изменений, но в интересных случаях, рядом со значением в американских мерах приведено округленное значение в метрических мерах. Кроме того, к книге приложена таблица перевода американских мер в метрические.
      Отметим, что авторы книги иногда бросают реплики этического и философского характера. Эти реплики даны в переводе полностью и без всяких примечаний: в контексте с остальным материалом книги эти реплики служат лучшим к самим себе комментарием. Это особенно видно хотя бы по предисловию издателя, во втором абзаце которого открыто пропагандируется война.
      Перевод книги, охватывающей столь широкий круг различных дисциплин, является нелегким делом. Трудность работы увеличивается чрезвычайной многочисленностью авторской группы (больше 20 человек), так как каждый автор пишет в своем собственном стиле. В особенно затруднительных случаях переводчик с благодарностью пользовался советами проф. Е. И. Манаева, доц. А. А. Абрамова и канд. техн. наук Б. Н. Митяшова.
      1 уставная миля (США) = 1760 ярдов = 1,609 км.
      1 морская миля (США) = 6080,2 фута = 1,853 км.
      1 ярд = 3 футам = 0,9144 м.
      1 фут = 12 дюймам = 0,3048 м.
      1 дюйм = 25,4 мм.
      1 узел = 1 морская миля в час = 1,853 км/час = 0,51 м/сек 1 галлон = 4,546 л.
      1 фунт = 16 унциям = 0,454 кг.
      1 унция = 28,3 г.
      1 фунт на кв. дюйм = 0,070 кг/см2.
      °С = 1 (°F — 32°).
      В управляемом снаряде военная техника достигла своей вершины. Тысячи лет люди поражали других людей и их имущество при помощи снарядов все возрастающей сложности и силы, но после бросания эти снаряды были неуправляемы. Теперь электроника позволяет человеку направлять свое оружие во время полета и тем самым вследствие возросшей точности достигнуть большей смертоносности.
      К несчастью, прогресс человечества в области морали и законности не достаточен для того, чтобы избавиться от войны как главного фактора на нашем жизненном пути; поэтому существование свободного мира зависит частично от мастерства в технике управления снарядами.
      Эта книга есть один из томов серии, носящей общее название «Основы проектирования управляемых снарядов». В серии делается попытка изложить эти основы. Настоящая книга занимается устройствами, предназначенными для управления снарядами, и поэтому озаглавлена «Управление снарядами». Следующие тома будут содержать разделы под названиями «Исследование операций», «Техника управления снарядами», «Конструкция снарядов и практика проектирования», «Аэродинамика», «Силовые установки», «Вооружение», «Старт снарядов», «Испытания».
      Назначение этой серии состоит в том, чтобы дать возможность лицам с университетским образованием, инженерам и офицерам инженерных служб хорошо ознакомиться с техникой управляемых снарядов. Инженер, который усвоит только предлагаемый здесь материал, еще не будет подготовлен для того, чтобы проектировать управляемый снаряд или его части; для этого необходимо еще использование специальной литературы. Однако он будет способен охватить, оценить и использовать эту литературу (которая, конечно, носит секретный характер и вообще не относится к числу учебных пособий), когда и если она окажется в его руках.
      При выполнении этой работы возникли две трудности. Во-первых, стало очевидным, что предмет изложения охватывает столь широкий круг наук, что один автор не может справиться с работой столь же хорошо, как координированная группа специалистов. В соответствии с этим отдельные части книги написаны специалистами в данной области. Во-вторых, авторам необходимо было быть очень осторожными, чтобы не разгласить секретных материалов. Министерство обороны рассматривало этот том и не нашло препятствий для его открытого издания.
      Раздел «Управление снарядами», составляющий содержание этого тома, написан Артуром С. Локком (Arthur S. Locke) и группой его помощников из Морской исследовательской лаборатории (Naval Research Laboratory). Члены этой группы работали практически как консультанты военного ведомства над разрешением различных проблем, связанных с управляемыми снарядами.
      Мы ожидаем критики и конструктивных предложений. С их помощью, учитывая также развитие техники, мы надеемся со временем пересмотреть этот том.
      Считаю приятным долгом принести благодарность всем, кто помогал этой работе, а также Министерству обороны, чье плодотворное сотрудничество позволило написать содержательную книгу без нарушения секретности.
      Мнения и утверждения, содержащиеся в книге, являются частными, принадлежащими их авторам, и не должны рассматриваться как официальные или отражающие взгляды Морского министерства или Морского ведомства в целом.
      Джонсвилл,
      Пенсильвания
      Грейсон Мерилл, издатель.
      (СПИСОК СОАВТОРОВ)
      Глава 1, 2, 3 и 4 (без параграфов 4.18—4.22) — Arthur S. Locke; §§ 4.18—4.22 — William W. Balwanz.
      Глава 5 — Dr. John A. Sanderson.
      Глава 6 — Samuel F. George.
      Глава 7 — Charles F. White.
      Глава 8 и 9 — Arthur S. Locke с использованием советов James W. Titus’a.
      Глава 10 — Laurence F. Gilchrist, Howard Gordon, John P. Kirwan.
      Глава 11 —John E. Meade.
      Глава 12 — S. F. George при участии С. E. Corum и John P. Barry.
      Глава 13 — A. S. Locke.
      Глава 14 —Charles H. Dodge u A. S. Locke на основании прежних работ J. W. Titus’a.
      Глава 15 — A. S. Locke.
      Глава 16 — John С. Ryon, Kelly G. Miles, Ernest W, Petertdn, William C. Hodgson (редактор главы).
      Глава 17 — С. F. White.
      Глава 18 — С. Н. Dodge при участии С. F. White и A. S. Locke.
      Глава 19 — Dr. Louis Bauer, W. A. McCool, D. H. Gridley, Mr. White, Paul T. Stine, Dr. N. L. Walbridge, H. M. Smith, Jr., L. A. Woodward, A. S. Locke (редактор главы).
      Глава 20 — A. S. Locke.
     
      ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ СНАРЯДАМИ
     
      1.1. Введение
      Управляемый снаряд есть наиболее современный представитель ряда различных типов оружия, предназначенных для того, чтобы позволить человеку попасть в цель и поразить ее, оставаясь на относительно безопасном расстоянии. Он является естественным развитием брошенного камня, метательного копья, огнестрельного оружия и ракеты. Если отвлечься от технического прогресса и от оборонительного или наступательного характера оружия, — главная задача всегда была неизменной: поразить цель, оставаясь в безопасности.
      Цели изменяются и будут продолжать изменяться по своему устройству и характеристикам. Но существуют два главных класса целей: подвижные и неподвижные. Исторически это разделение произошло следующим образом. Когда оказалось более важным оборонять некоторый объект или группу людей, чем отдельного человека, стала развиваться специализация оружия. Наступательное оружие должно было стать достаточно мощным, чтобы преодолеть пояс обороны. Поскольку обороняемые объекты сначала были неподвижными, атакующий, естественно, должен был приближаться к ним; средства нападения стали подвижными. Подвижные средства нападения в свою очередь превратились в цели для обороняющегося. Поскольку войны становились всеобщими, подвижность средств нападения развивалась многими путями — на земле, на море и в воздухе. Но при всем разнообразии конструкций целей два главных класса оставались неизменными.
      В случае неподвижной цели данные, необходимые для того, чтобы обстрелять ее, получаются просто из относительного расположения орудия и цели; это расположение должно быть нам известно. Продолжающийся и сейчас рост дальности действия средств обороны требует увеличения дальности действия наступательного оружия. При обычном артиллерийском огне положение цели определяется визуальными средствами; ошибки стрельбы вообще возрастают с увеличением дальности. Когда дальность возрастает до сотен миль,
      даже самое точное прицеливание может дать недопустимо большие ошибки у цели. Когда же речь заходит о межконтинентальных дальностях, снаряд должен быть способен получать из земных или астрономических источников специальную информацию, необходимую для выдерживания направления на цель.
      В случае подвижной цели и обычного оружия необходимая для прицеливания информация получается непосредственно из наблюдения цели и измерения элементов ее движения. Так как снаряд или ракета затрачивает конечное время на полет до цели, необходимо предсказание ее будущего положения; прицеливание и стрельба ведутся в это будущее положение. Если цель движется медленно, а время полета снаряда невелико, можно ожидать достаточной точности. Если же цель движется быстро в том смысле, что она может значительно отклониться от предсказанного положения в течение времени полета снаряда, вероятность поражения становится низкой. Точно так же, если цель трудна для наблюдения и элементы ее движения не могут быть надежно измерены, вероятность поражения падает. Так как воздушные цели продолжают увеличивать свою скорость и становятся все хуже наблюдаемыми, для поражения таких целей снаряд должен быть управляемым в полете в соответствии с изменением движения цели. В случае неуправляемого снаряда вся информация, необходимая для направления его в цель, сосредоточивается в точке выстрела. В случае же управляемого снаряда эта информация или, по крайней мере, ее часть должна быть передана на снаряд.
      Передача на снаряд необходимых для управления сведений сопровождается возникновением ряда вспомогательных задач. Инженерные решения каждой из них, если и не являются порознь новыми, встречаются в комбинациях, ранее не существовавших. Становится необходимым общий язык между специалистами разных профессий и большое значение приобретает выбор наилучшего способа их сотрудничества, так как в работе участвуют в той или иной степени все точные науки. Система управления снарядами есть, так сказать, «сериесное» устройство в том смысле, что в ней неисправность любого элемента вызывает отказ всей системы. Отсюда следует, что не только должна существовать координация между конструкторами отдельных физически разнородных элементов системы, но должен быть также достигнут одинаковый уровень надежности работы каждого из этих элементов.
      Конструктор системы управления снарядами имеет перед собой комплексную задачу компоновки физически разнородных элементов в действующее и пригодное для производства оружие. Например, необходимо, чтобы конструктор давал себе ясный отчет, какую информацию ему может предоставить о себе та или иная цель, как принять эту информацию и как воспользоваться ею. Он должен представлять себе, как влияет силовая установка снаряда на прием
      команд управления и на само управление. Особенно тщательно он должен изучить отклик снаряда на полученную команду и подробно разработать механизмы управления. Должен быть подвергнут анализу каждый элемент системы, чтобы окончательный результат соответствовал заданным точности попадания и вероятности поражения. Конструктор системы управления часто бывает связан технически достижимой степенью совершенства отдельных ее частей. Так, иногда может оказаться невозможным желаемое улучшение какого-нибудь элемента; подобные элементы вынуждают идти на нежелательные компромиссы при проектировании других частей системы.
      Наоборот, может оказаться необходимым отказаться от технически возможного улучшения отдельного элемента только потому, что это улучшение потребует от других частей системы недопустимых компромиссов. Поэтому конструктор отдельного элемента системы должен обратить особое внимание на то, что его элемент важен не только сам по себе, но и как часть работоспособного целого. А конструктор всей системы управления не должен ограничиваться проектированием и анализом одной какой-нибудь системы; всегда существует много возможных решений одной и той же задачи, и нужно обязательно анализировать качество окончательно выбираемой системы сравнительно с другими возможными.
      Задача настоящей книги состоит в следующем:
      а) установить ведущие проблемы, от решения которых зависит возможность осуществления управления снарядами, и сделать обзор соответствующих точных наук;
      б) изложить некоторые тактические и технические соображения, важные для проектирования систем управления и их частей;
      в) иллюстрировать проектирование систем управления и их частей на простых примерах.
      В книге уделяется больше внимания увязке, которая при проектировании систем управления должна существовать между работами в различных отраслях знания, чем подробному изложению этих отдельных отраслей. Опыт проектирования комплексных систем показывает, что недостаток внимания к основным проблемам опаснее, чем недостаток сведений о деталях, относящихся к отдельным отраслям знания.
     
      1.2. Управляемый снаряд
      Управляемый снаряд можно определить как устройство, движущееся в пространстве без экипажа и обладающее средствами управления собственной траекторией.
      К этому краткому определению необходимо дать пояснения. Американская идеология не допускает заранее обдуманного применения самоубийства людей, используемых в качестве аппаратуры управления снарядами; однако такое мнение не является всеобщим,
      как показали снаряды «Бака», примененные японцами *). Далее управляемый снаряд считается действующим только над, а не на и не под поверхностью земли. Самонаводящиеся торпеды, управляемые танки и суда представляют собой также примеры оружия, управляемого на расстоянии, но соответствующие системы управления в настоящей книге не рассматриваются. Слово «снаряд» обычно понимается в смысле обобщенного названия такого оружия, как копье, стрела или пуля. Снаряд обязательно содержит в себе элементы, предназначенные для разрушения чего-либо. Если же в некоторых управляемых снарядах боевая часть отсутствует, она заменяется полезной нагрузкой в виде приборов для исследования верхних слоев атмосферы или других научных исследований. В этом последнем случае система управления должна удовлетворять требованиям безопасности, а снаряд проектируется в варианте, например, ракеты для исследования верхней атмосферы.
     
      1.3. Артиллерийский комплекс управляемого снаряда
      Артиллерийский комплекс управляемого снаряда есть совокупность самого управляемого снаряда и всех прочих устройств, предназначенных для старта снаряда и управления им, а также для проверочных работ и эксплуатации. Комплекс в целом и выполняет задачу поражения цели. Более подробное изложение вопросов, относящихся к комплексам, читатель найдет в одном из последующих томов этой серии.
     
      1.4. Система управления
      Система управления есть совокупность устройств, которые определяют относительное положение снаряда и цели и вводят необходимые поправки в траекторию полета снаряда. Некоторые элементы системы управления могут находиться вне снаряда, на месте старта, по пути к цели, на самой цели. Обычно система управления включает в себя чувствительные элементы, счетно-решающие, управляющие и стабилизирующие устройства.
     
      1.5. Классы управляемых снарядов
      Наиболее наглядный с оперативно-тактической точки зрения способ классификации управляемых снарядов состоит в том, чтобы различать их по месту старта и месту цели. Место старта определяет общую обстановку и, до некоторой степени, область применения, тактически наиболее целесообразную для данного класса.
      *) Эти снаряды известны также под названием «камикадзе». (Прим, перво.).
      Место цели определяет ее природу и тактическое назначение снаряда. Более подробные сведения об этом читатель найдет в одном из последующих томов этой серии.
      Управляемые снаряды можно разделить на следующие четыре главных класса:
      а) поверхность — поверхность,
      б) поверхность — воздух,
      в) воздух — поверхность,
      г) воздух — воздух.
      Здесь под «поверхностью» следует понимать поверхность нашей планеты, не делая различия между сушей и морем.
     
      1.6. Управление снарядами класса поверхность — поверхность
      Класс поверхность — поверхность включает в себя любой управляемый снаряд, стартующий с поверхности Земли, задачей которого является поражение цели, находящейся тоже на поверхности Земли. При этом безразлично, происходит ли старт снаряда с корабля или с суши. Безразлично также, подвижна или неподвижна цель. Различия в способах управления, в самих снарядах, их боевых частях и в других подобных свойствах вообще не существенны с точки зрения нашей классификации.
      Рассмотрев особенности целей, находящихся на поверхности Земли, мы сможем сделать некоторые общие выводы относительно требований к системам управления. Такие цели бесконечно разнообразны по размерам, но сравнительно мало — по способности к движению. Возьмем сначала неподвижную цель. Это может быть целый город или некоторая площадь внутри города, такая, как завод, производящий стратегические материалы, или цель столь малая, как отдельное укрепление, мешающее продвижению пехоты. Расстояния от места старта до цели могут быть различны. Если требуется поражение стратегических целей или больших площадей, находящихся на территории вражеского государства, расстояния будут весьма значительны, так как каждая возможная цель должна быть досягаема со стартовых площадок, находящихся на нашей территории или на территории баз, контролируемых нашими вооруженными силами. При поражении целей, представляющих препятствия для продвижения наших войск, расстояния будут меняться от сотен ярдов в случае операций по поддержке пехоты до 50—200 миль в случае обстрела тыловых эшелонов, подвозящих войска, складов снаряжения и т. п. Следует отметить (рис. 1.1), что размер цели вообще растет с расстоянием, или, что то же самое, требуемая абсолютная точность попадания имеет тенденцию к уменьшению с возрастанием расстояния.
      Чтобы направить управляемый снаряд с места старта в цель, необходимо прежде всего знать относительное расположение того
      и другой. Способы добывания надежных сведений об этом весьма различны и зависят от дальности огня. Близкие цели могут быть наблюдаемы визуально или каким-нибудь другим способом непосредственно из точки выстрела. При увеличении дальности огня прямая видимость цели из места старта может отсутствовать; тогда, если цель и место старта оба видимы из какого-нибудь другого места, их относительное положение может быть определено пеленгацией. Если предварительно произведена съемка целой площади, цель может быть определена своим положением на географической сетке. Такое определение места цели позволяет вести огонь, пользуясь не самой целью, а некоторым ориентиром или некоторой системой отсчета.
      Точность любого оружия, использующего какую-либо систему отсчета, связанную с Землей, непосредственно зависит от точности определения координат как цели, так и точки выстрела. Например, представим себе корректировку артиллерийского огня по разрывам. Если имеется ошибка в координатах цели, а разрывы ложатся точно в эту ошибочную точку, промах, очевидно, получается только вследствие ошибки в координатах цели. Но промах получится и в том случае, если в расчет приняты ошибочные координаты орудия. Если дальность стрельбы возрастает до межконтинентальных расстояний, то единственная возможность состоит в использовании такой земной или астрономической системы координат, в которой возможно задать положение как цели, так и места старта. Точность, с которой известно положение обоих, непосредственно влияет на точность стрельбы.
      Система управления должна определять положение снаряда относительно цели и, когда нужно, исправлять траекторию полета. В случае неподвижной цели и небольшой дальности огня это может быть сделано просто путем определения положения снаряда отно-
      сительно линии визирования цели. Если дальность слишком велика для этого, — система управления должна непрерывно определять положение снаряда относительно цели каким-либо другим способом. Если мы видим только снаряд и его положение определяется непрерывно относительно какой-нибудь наземной станции, то можно непрерывно вычислять — на земле или на самом снаряде — его действительную траекторию относительно цели.
      Когда бомбардировщик дальнего действия идет к цели, в его распоряжении имеются различные навигационные методы: визуальная ориентировка по местности, радионавигация, использование магнитного поля Земли при помощи компаса, астрономическая навигация. В конце полета летчик имеет возможность наблюдать цель, так что точность навигационных методов должна быть лишь такова, чтобы привести самолет в район, где возможно наблюдение цели. Все методы навигации, пригодные для самолета с экипажем, можно применять и на снаряде в их автоматическом варианте, но с дополнительным требованием, чтобы точность навигации на снаряде была более высокой, чем на обыкновенном самолете.
      Таким образом, в случае применения управляемых снарядов против неподвижных целей на поверхности Земли мы приходим к следующим выводам:
      а) Размер цели вообще растет вместе с потребной дальностью огня; потребная абсолютная точность системы управления вследствие этого вообще падает с увеличением дальности.
      б) Если определение положения снаряда относительно цели зависит от какой-либо системы координат, то точность определения координат цели непосредственно влияет на точность попадания.
      в) Снарядом можно управлять, определяя его положение или непосредственно относительно линии визирования цели, или применяя любой метод автоматической навигации.
      Обращаясь к подвижным целям, заметим, что на суше это могут быть танки, поезда, грузовики и т. п., а на море — надводные и подводные корабли. Все эти цели сравнительно с управляемым снарядом имеют небольшую скорость, но так как движение все-таки существует, а цели имеют сравнительно малые размеры, необходимо их непосредственное наблюдение, определение положения и измерение элементов движения. Если имеется группа целей, например эшелон грузовиков, цель становится как бы неподвижной, поскольку снаряд можно нацеливать в некоторую неподвижную точку, выбранную на дороге. В случае одиночной цели точность попадания, потребная для поражения, не зависит от дальности стрельбы. Некоторые из целей, такие, как танки или боевые корабли, имеют броню, так что для их разрушения необходимо прямое или близкое к прямому попадание. Потребная точность попадания для уничтожения некоторой определенной цели есть функция разрушительной силы боевой части снаряда; если радиус действия боевой части возрастает,
      то, очевидно, требования к точности попадания снижаются из расчета получить ту же самую вероятность поражения цели.
      Таким образом, в случае применения управляемых снарядов против одиночных подвижных целей мы приходим к следующим выводам:
      а) Необходимо прямое наблюдение за целью и определение элементов ее движения при помощи некоторого элемента системы управления.
      б) Потребная для поражения точность достаточно высока; абсолютная потребная точность не зависит от дальности огня.
      в) Потребная абсолютная точность системы управления уменьшается с возрастанием разрушительной силы боевой части.
     
      1.7. Управление снарядами класса поверхность — воздух
      Класс поверхность — воздух включает в себя любой управляемый снаряд, стартующий с поверхности Земли, назначением которого является поражение летящей в воздухе цели. При этом не делается разницы между снарядами, стартующими с корабля или. суши; точно так же не принимается во внимание тип воздушной цели. Различия в способах управления, в самих снарядах и их боевых частях также не существенны с точки зрения нашей классификации.
      Изучение возможных воздушных целей с точки зрения применения управляемых снарядов позволяет нам выяснить некоторые общие требования к системам управления класса поверхность — воздух. Воздушными целями могут быть другие управляемые снаряды, а также винтовые или реактивные самолеты. Все эти цели имеют большие скорости и относительно малые размеры. Большая скорость и маневренность цели означают, что некоторый элемент системы управления должен «чувствовать» цель и непрерывно определять положение снаряда относительно цели. Так как размер цели мал, то система управления должна обладать высокой точностью. С некоторыми ограничениями цель может маневрировать в пространстве; поэтому снаряд и система управления должны быть рассчитаны так, чтобы маневр цели не вызывал недопустимого падения точности. В пределах своих характеристик цель не связана определенной высотой полета; она может идти на большой высоте или у самой земли. Система управления должна, по крайней мере, иметь возможность быть настроенной на любую заданную высоту. Цели бывают одиночные или групповые; система управления может быть вынуждена выбрать из группы одиночную цель, подлежащую уничтожению.
      Тактическое назначение воздушных целей состоит в разрушении объекта, который обороняется управляемыми снарядами класса поверхность — воздух. Эти последние должны поразить воздушные цели, прежде чем они смогут использовать свое собственное оружие, как показано на рис. 1.2, иначе их атака окажется успешной. Когда стартовые устройства снарядов класса поверхность — воздух
      располагаются на самом обороняемом объекте или вблизи от него, радиус действия системы управления должен быть больше радиуса действия оружия нападающих самолетов.
      Для того чтобы привести в действие любое оружие, с момента обнаружения подвижной цели должно пройти некоторое время. В наиболее простом случае человек, обнаружив подвижную цель, должен приложить свою винтовку к плечу, мысленно учесть поправку на движение цели и выстрелить. Вообще же, чем сложнее оружие
      Рис. 1.2. Самолет должен быть сбит, прежде чем он сможет применить свое собственное оружие.
      и чем больше скорость цели, тем больше времени требуется для наблюдения цели, вычисления упреждения и собственно выстрела. Если скорость цели велика, то цель может пройти многие мили за промежуток времени между обнаружением и выстрелом. Следовательно, необходимо как можно раньше получить надежные сведения о свойствах и намерениях цели. Точно так же необходимо передать эти сведения куда следует с таким расчетом, чтобы могла быть использована максимальная дальность действия управляемого снаряда.
      Воздушные цели обладают малыми размерами и большими скоростью и маневренностью. Оба эти качества затрудняют обнаружение целей и точное определение элементов их движения после обнаружения. Решение проблем, возникающих в связи с обнаружением, опознанием и точным наблюдением за воздушной целью, несовместимо с большим радиусом действия системы. Вследствие этого
      в разработке таких систем управления возникают серьезные трудности.
      Из всего сказанного для снарядов класса поверхность — воздух можно сделать следующие предварительные выводы:
      а) Вследствие большой скорости и маневренности цели система управления должна иметь элемент, следящий за целью, чтобы непрерывно определять положение снаряда относительно цели.
      б) Малый размер цели вызывает необходимость достаточно точного решения задачи встречи снаряда с целью.
      в) Воздушная цель не привязана к постоянной высоте; система управления должна обладать тем же свойством.
      г) Цель обладает способностью в широких пределах изменять скорость и маневрировать; снаряд и система управления должны быть рассчитаны на это.
      д) Цели могут появляться в большом количестве; система управления должна уметь выбирать для уничтожения некоторую одиночную цель.
      е) Дальность действия системы управления отчасти определяется оружием, которое несет самолет противника, отчасти — заданной тактикой обороны.
      ж) Поскольку скорость цели велика, время, потребное на изготовку системы, должно быть минимальным.
      з) Проблемы обнаружения и точного слежения за целью очень важны для перехвата воздушной цели.
      и) Исключая особые тактические обстоятельства, необходимо, прежде чем привести систему в действие, опознать цель (свой — чужой).
     
      1.8. Управление снарядами класса воздух — поверхность
      Класс воздух — поверхность включает в себя любой управляемый снаряд, стартующий с самолета и атакующий какую угодно цель на поверхности Земли. При этом не учитывается ни тип самолета-носителя, с которого снаряд стартует, ни тип атакуемой цели. Устройство системы управления, боевой части, самого снаряда и т. п. вообще не существенно с точки зрения этой классификации.
      Если мы снова рассмотрим свойства целей на поверхности Земли, но теперь уже с точки зрения тактического применения снарядов, стартующих с самолета, то можно будет опять прийти к некоторым выводам общего характера относительно требований к системам управления для таких снарядов. Цели, находящиеся на поверхности Земли, могут быть как подвижными, так и неподвижными. Самолет, служащий для снаряда стартовой площадкой, всегда находится в быстром движении. Неподвижные цели очень разнообразны по своим размерам, что вызывает подобное же разнообразие в потребной
      точности систем управления. Подвижные цели обладают малой скоростью по сравнению с самолетом-носителем и снарядом; несмотря на это, при не очень малой продолжительности полета снаряда их движением нельзя пренебрегать. В этих условиях главное соображение в пользу применения самолетов-носителей в качестве оружия дальнего действия состоит в том, что цель становится наблюдаемой с самолета (рис. 1.3); это увеличивает точность огня независимо от дальности, покрытой самолетом-носителем. Кроме того, подвижность самолета-носителя позволяет ему самому отыскивать цели, подлежащие уничтожению; в случае подвижных или малых неподвижных целей это иногда затруднительно сделать другими средствами.
      Однако известно, что всегда стараются применить любые способы, чтобы сделать цели плохо наблюдаемыми с воздуха. Неподвижные цели бывают укрыты, подвижные — закамуфлированы. Даже если наблюдение ведется при помощи средств электроники,
      применяются различные контрмеры. Из сказанного дли снарядов класса воздух — поверхность можно сделать следующие главные выводы:
      а) Некоторая часть системы управления должна быть предназначена для наблюдения за целью.
      б) Поскольку используется наблюдение за целью, дальность действия системы управления ограничена дальностью средств наблюдения.
      в) Нужно учитывать, что противником будут использованы все способы, чтобы сделать цель неотличимой от местности, и что им будут применены различные контрмеры, имеющие целью снизить эффективность системы управления.
     
      1.9. Управление снарядами класса воздух — воздух
      Класс воздух — воздух включает в себя любой управляемый снаряд, стартующий с самолета и предназначенный для уничтожения летящих целей. В этой общей классификации безразличен как тип самолета-носителя, так и тип цели. Свойства снаряда и системы управления также не существенны с точки зрения нашей классификации.
      Самолеты используются и как наступательное и как оборонительное оружие. Самолеты обороны используются для перехвата атаки, направленной с воздуха. После обнаружения угрозы перехват должен быть выполнен как можно скорее. Чтобы осуществить перехват, нужно прежде всего вообще знать об угрожающей атаке; желательно также знать детали, относящиеся к типу атакующих самолетов, чтобы перехватчик мог выполнить свои обязанности, находясь на безопасном расстоянии от атакующего противника, который, конечно, будет обороняться. Перехватчик должен быть наведен на противника с точностью, достаточной для того, чтобы он мог обнаружить каким-либо способом свою цель и вступить с нею в бой. Можно ожидать, что точность наведения перехватчика будет играть значительную роль в выборе им позиции, удобной для боя. Тип атакующего самолета противника, в зависимости от тактической обстановки, может быть различным. Для дальней бомбардировки межконтинентального типа, возможно, будут использованы тяжелые самолеты, несущие большую нагрузку горючего, необходимую для обеспечения обратного пути. Строй тяжелых бомбардировщиков представляет собой столь громоздкое сооружение, что выполнение им своей задачи сомнительно. При противнике такого типа перехватчик будет иметь преимущество и в скорости и в маневренности.
      Если бомбометание или другой тип атаки осуществляется с небольшого расстояния, нападающий самолет может быть истребителем, одинаково готовым атаковать цели на поверхности Земли или вести воздушный бой с перехватчиком. Точно так же возможен бой
      между истребителями, если бомбардировщик сопровождается истребителями. В бою истребителя с истребителем преимущество в скорости и маневренности может быть как на одной, так и на другой стороне.
      В воздушном бою применение управляемого снаряда может быть выгодно как со стороны истребителя, так и со стороны бомбардировщика. В случае истребителя управление снарядом не должно мешать маневрам, имеющим целью собственную оборону. Подобным же образом, если бомбардировщик применяет управляемые снаряды для собственной защиты, управление ими не должно мешать выполнению бомбардировщиком его основной задачи. Бомбардировщик должен иметь возможность свободно выбирать способ атаки и, в пределах своих возможностей, по своему усмотрению, лететь высоко или низко, в одиночку или строем — словом, так, как это диктуется тактической обстановкой. Следовательно, истребитель противовоздушной обороны, чтобы уничтожить противника, должен быть в состоянии найти его независимо от применяемой им тактики.
      Таким образом, применение управляемых снарядов истребителем или бомбардировщиком не должно мешать выполнению ими их основной задачи, их тактике или уменьшать их живучесть. Вместе с тем, управляемый снаряд должен быть способен поражать цель, несмотря на самые невыгодные условия.
      Отсюда мы можем сделать следующие общие выводы:
      а) Чтобы перехват мог быть выполнен на возможно большем расстоянии от угрожаемого объекта, существенно иметь предупреждение о нападении с воздуха как можно раньше.
      б) Перехватчику необходимо получить точное направление своего полета, а также все сведения о нападающих самолетах, чтобы иметь возможность найти противника и занять наиболее выгодную позицию для боя.
      в) Некоторый элемент системы управления должен следить за целью, чтобы определять положение снаряда относительно цели.
      г) Так как самолет-носитель снаряда и его воздушная цель способны развить огромную относительную скорость, то время, потребное для пуска снаряда, должно быть сведено к минимуму.
      д) Воздушная цель не обязательно привязана к определенной высоте, скорости или маневру; снаряд должен быть в состоянии поражать цель в любых условиях, которые ему могут быть навязаны свойствами цели.
      е) Цели могут идти в больших количествах; система управления должна иметь возможность выбрать для уничтожения одиночную цель (рис. 1.4).
      ж) Система управления не должна мешать самолету-носителю вести собственную оборону.
     
      1.10. Управляемые снаряды против подводных целей
      Подводные лодки представляют собой во время войны наибольшую угрозу для морских наций. Традиционный способ действия подводных лодок состоит в попытке помешать плаванию надводных кораблей по обычным океанским путям и тем самым прекратить необходимый подвоз людей, снаряжения и прочих материалов.
      Этот традиционный способ действия теперь дополнился еще тем, что подводные лодки могут служить местом старта управляемых снарядов класса поверхность — поверхность. Так как угроза, создаваемая подводными лодками, весьма серьезна, должны быть изучены все возможные способы защиты от них.
      Одним из таких возможных средств защиты является управляемый снаряд. Вследствие этого мы дополним нашу классификацию двумя подклассами:
      а) поверхность — глубина,
      б) воздух — глубина.
      Их обычно рассматривают как относящиеся к классам поверхность — поверхность и воздух — поверхность.
      Подводная лодка как цель для управляемого снаряда представляет особенность только в погруженном состоянии. В противном случае это просто подвижная цель на поверхности Земли, и тогда общая классификация не требует дополнений.
      Главное средство защиты подводной лодки состоит в том, что в погруженном состоянии она может избежать обнаружения. Несмотря на свою малую скорость, подводная лодка все-таки является подвижной целью, вследствие чего некоторый элемент системы упра-
      вления должен следить за целью с точностью, достаточной для попадания управляемым снарядом. Обычные методы обнаружения подводных лодок в погруженном состоянии заключаются в визуальном наблюдении с воздуха, в применении гидроакустики и измерении местных возмущений земного магнитного поля. Возможность визуального обнаружения погруженной подводкой лодки зависит от многих факторов, таких, как характер волнения, контраст с океанским дном, глубина и т. п. Акустическое обнаружение подводной лодки может быть осуществлено или просто подслушиванием звуков, излучаемых подводной лодкой, или при помощи специального устройства, излучающего звук и слушающего эхо. Обнаружение при помощи магнитометра выполняется по скачкообразному местному изменению элементов магнитного поля Земли. Все вообще мыслимые пока методы обнаружения требуют присутствия человека, натренированного различать явления, демаскирующие подводную лодку, на фоне очень похожих явлений, происходящих от других причин.
      Вследствие этих особенностей возможная дальность обнаружения подводной лодки будет, по-видимому, невелика.
      В борьбе против подводных лодок нельзя дожидаться момента, пока лодка сама себя обнаружит; сущность задачи состоит в том, чтобы обнаружить и обезвредить ее раньше, чем она сможет занять позицию, удобную для проведения своих агрессивных действий. Это требует поиска подводных лодок на больших акваториях, в районе конвоев и в прибрежных водах, вообще во всех местах, где подводные лодки могут быть использованы для старта снарядов класса поверхность — поверхность. Вследствие того, что для обнаружения подводных лодок необходимо просматривать огромные площади, в дополнение к кораблям должны быть использованы и самолеты.
      Если мы предположим, что с воздуха обнаружена подводная лодка, то для дальнейших действий представляется несколько возможностей. Обнаружение может произойти с патрульного самолета, с аппарата легче воздуха, а в районе конвоя, возможно, и с вертолета. Иногда обнаруживший может иметь при себе и управляемый снаряд, хотя это, по-видимому, и невозможно в случае вертолета. Если управляемый снаряд все-таки имеется, атака подводной лодки может быть проведена сразу же обнаружившим ее экипажем. Если снаряда нет, необходимо каким-либо способом доставить его к месту действия. Может быть применен снаряд подкласса воздух — глубина, доставленный самолетом и направляемый обнаружившим подлодку экипажем, или подкласса поверхность — глубина, выпущенный ближайшим надводным кораблем и управляемый с воздуха (рис. 1.5).
      Если же подводная лодка обнаружена с надводного корабля, то, поскольку расстояние между ними в этом случае мало, лучше предоставить обнаружившему кораблю возможность принять против лодки обычные прямые меры, чем пользоваться управляемым снарядом.
      Из этого рассмотрения мы можем для обоих подклассов: поверхность — глубина и воздух — глубина, сделать следующие общие выводы:
      а) Обнаружение подводной лодки и управление снарядом чаще всего будет происходить с воздуха.
      б) Может оказаться необходимым применять управление снарядом с самолета, с которого снаряд не стартует, но который осуществляет управление, начиная с некоторого определенного момента.
      Рис. 1.5. Снаряд может стартовать с надводного корабля, а управление им можно вести с самолета.
      в) Если положение подводной лодки известно с достаточной точностью, то мы имеем дело с частным случаем проблемы цели на поверхности Земли. Однако дополнительно должны быть рассмотрены вход снаряда в воду и его движение под водой.
      г) Если наблюдение за подводной лодкой носит прерывистый характер или определение ее места недостаточно точно, то, вероятно, может потребоваться какая-то форма управления снарядом под водой на конечном участке его движения.
     
      1.11. Основные требования родов войск
      Главная обязанность нашего национального военного ведомства состоит в обороне Соединенных Штатов и их владений от всякого агрессора. Сфера деятельности каждого из родов войск в мирное и военное время определяется распределением их обязанностей и их взаимодействием. Подробности будут приведены в одном из последующих томов этой серии; тем не менее мы здесь вкратце остано-
      вимся на этом, чтобы выяснить разницу в требованиях к управляемым снарядам, предъявляемых различными родами войск.
      Армия (Army) прежде всего заинтересована во всех операциях на суше. Она ответственна за уничтожение сухопутных войск врага, за захват, оккупацию и удержание его территории. Чтобы выполнять эти обязанности, Армии требуются системы управления для снарядов классов поверхность — поверхность и поверхность — воздух; последние — для обороны городов и прочих неподвижных объектов, а также для обороны войск на поле боя. Армия, по необходимости, подвижна и вообще ее оружие должно быть удобно для перевозки. В маневренных операциях не всегда удается выбрать самую удобную позицию; поэтому системы управления для Армии должны возможно меньше зависеть от условий местности.
      Военно-морской флот (Navy) ответственен за завоевание и удержание господства на морях, включая воздушные пространства над ними, и прежде всего заинтересован во всех операциях на море. С целью выполнения этих обязанностей флот будет применять управляемые снаряды класса поверхность — поверхность для того, чтобы увеличить дальность и точность огня по противнику в море, для бомбардировки занятых противником прибрежных городов и для поддержки различных совместных операций с сухопутными войсками. Точно так же флоту будут необходимы системы управления снарядами класса поверхность — воздух для защиты самого себя и конвоев от атак с воздуха, а также для обороны Соединенных Штатов от воздушных атак через их береговую линию. Поскольку для Военно-морского флота весьма существенна поддержка его операций с воздуха, он будет увеличивать боевую мощь своих перехватчиков путем применения управляемых снарядов класса воздух — воздух с целью защитить самого себя и прикрыть совместные операции, а также с целью поддержки своих боевых самолетов над территорией, занятой противником. Ему будут также нужны управляемые снаряды класса воздух — поверхность для поражения кораблей противника и для бомбардировки его береговых сооружений. Кроме того, так как флот ответственен за оборону от подводных лодок и охрану судоходства, он потребует управления подводными снарядами. Военно-морской флот субсидирует Морской корпус Соединенных Штатов (U. S. Marine Corps), который, в сотрудничестве с другими родами войск, отвечает за технику и снаряжение, применяемые сухопутными силами в десантных операциях. Поэтому следует ожидать, что Морской корпус будет сильно заинтересован в базирующихся на сушу подвижных комплексах управления снарядами.
      Военно-воздушные силы (Air Force) ответственны за оборону Соединенных Штатов от атак с воздуха и прежде всего заинтересованы во всех операциях в воздухе. Одна из их главных обязанностей есть стратегическое нападение с воздуха на враждебное
      государство. Для выполнения последней задачи Военно-воздушные силы будут требовать управляемых снарядов типа поверхность — поверхность, имеющих межконтинентальную дальность действия, для усиления и, возможно, замены атак обычных бомбардировщиков. Для выполнения первой задачи воздушные силы будут требовать управляемых снарядов класса поверхность — воздух как средства защиты Соединенных Штатов от вражеских атак с воздуха, усиливая этим операции обычных перехватчиков. Поскольку оборона неподвижных объектов относится к классу поверхность — воздух, а от стратегических снарядов класса поверхность — поверхность требуется предельно большая дальность, наземное оборудование систем управления, принадлежащих Военно-воздушным силам, будет стационарным, что существенно отличает его от других родов войск. Вследствие стационарности позиция для размещения наземного оборудования может быть заранее специально выбрана, что исключает проблему места, существующую в требованиях Армии для того же класса систем управления. Военно-воздушные силы будут также увеличивать огневую мощь своих истребителей путем применения управляемых снарядов класса воздух — воздух. Такие снаряды будут использоваться истребителями и при отражении налетов бомбардировщиков противника и при сопровождении своих, а также использоваться бомбардировщиками для самообороны. Снаряды класса воздух — поверхность будут применяться воздушными силами для поражения особо выбранных целей на поверхности земли в том случае, если потребуется очень точное попадание. Кроме того, одной из второстепенных задач Военно-воздушных сил является ведение операций против подводных лодок и охрана мореходства. Поэтому Военно-воздушные силы будут определенно заинтересованы в усовершенствовании управления подводными снарядами.
     
      1.12. Различные этапы управления снарядом
      В полете управляемого снаряда существуют три столь существенно различных этапа, что в некоторых случаях может потребоваться более чем одна система управления для одного и того же снаряда. Рис. 1.6 показывает все три этапа на примере полета снаряда класса поверхность — воздух: старт, сближение, конечный этап. Однако с точки зрения простоты и надежности множественность систем управления нежелательна, и нужно принять все меры, чтобы избежать ее.
      .Управление при старте. Старт есть этап полета между собственно выстрелом и моментом, когда снаряд достигает скорости, на которой он уже нормально слушается своих органов управления. Например, снаряд, стартующий с поверхности Земли, может использовать ускоритель, который является вспомогательным двигателем, отделяющимся от снаряда, после юго как весь импульс
      ускорителя израсходован. После сбрасывания ускорителя снаряд или просто летит, пользуясь приобретенной энергией, или продолжает полет до некоторой назначенной скорости при помощи собственного двигателя. В течение времени, когда снаряд еще связан с ускорителем, летные характеристики системы снаряд — ускоритель существенно отличаются от характеристик одного снаряда без ускорителя. Поэтому, если существует необходимость в большой точности управления еще до того, как снаряд отделился от ускорителя и начал полет со своей нормальной скоростью, то может потребоваться особая система управления снарядом при старте.
      Сближение. Предположим, что в примере, изображенном на рис. 1.6, мы располагаем достаточными сведениями относительно положения цели, полученными из наблюдений с Земли, но эти сведения недостаточно надежны, чтобы привести снаряд к встрече с целью. В то же время снаряд несет на себе очень точную, но обладающую малым радиусом действия бортовую аппаратуру управления. Поэтому после старта снаряд сначала наводится с Земли до тех пор, пока расстояние до цели не станет меньше радиуса действия бортовой аппаратуры, которая с этого момента и примет на себя управление. Таким образом, сближение есть этап управления между концом старта и началом конечного этапа.
      Конечный этап. Конечный этап есть участок между концом сближения и накрытием цели (прямое попадание или разрыв вблизи цели).
     
      1.13. Физические принципы управления снарядами
      Выше было отмечено, что имеются два главных класса целей — подвижные и неподвижные. Из рассмотрения общих свойств различных классов управляемых снарядов и целей для них мы знаем, что все системы управления снарядами, предназначенные для поражения подвижных целей, должны обладать некоторым органом, ощущающим цель или следящим за нею. Мы отмечали также, что место, в котором расположен этот орган, может быть различным — около стартовой площадки или в некоторой точке вдоль траектории полета снаряда. Кроме того, этот орган может быть расположен и на самом снаряде.
      Наблюдать или следить за целью и таким путем узнать ее характеристики и намерения можно многими путями. Цель может быть видима или слышима. Цель, подобная самолету, является источником инфракрасного излучения (двигатели), которое можно принять, используя соответствующую аппаратуру. В этих случаях средства наблюдения называются пассивными: они только воспринимают энергию, излученную самой целью.
      Поскольку цели не подчиняются нашему выбору, обычно мы вынуждены быть более активными. Например, самолет, летящий ночью, при помощи прожектора может быть сделан видимым. Но вообще такой способ недостаточен, так как самолет может скрыться в облаках или тумане или просто оказаться плохо видимым на фоне неба. Однако можно использовать энергию всего спектра электромагнитных колебаний, начиная с рентгеновых лучей и кончая длинными волнами, чтобы наблюдать за целью при помощи отражения этих излучений от нее. С практической точки зрения выбор той части спектра, которой надлежит воспользоваться, определяется прежде всего проницающей способностью излучения в нужной нам среде. Если среда сильно поглощает выбранную нами часть спектра, дальность действия будет невелика; если выбранная нами часть спектра подвержена существенным аномалиям, она может оказаться вообще непригодной; например, если фон, окружающий цель, излучает или отражает ту же самую полосу частот, цель станет неотличимой от фона, и мы не получим о ней никаких полезных сведений.
      После того как мы рассмотрели весь спектр электромагнитных излучений и определили полосу частот, пригодную для использования (включая сюда и анализ поглощения излучения средой и возможные помехи для работы на данной полосе), мы можем выбрать способы излучения энергии и приема отражения от цели. При этом простого приема недостаточно, поскольку нам необходимо знать движение цели; прием должен быть дополнен средствами добывания сведений о движении цели, работающими с достаточной быстротой для того, чтобы управлять снарядом в полете.
      Выше мы указывали также, что возможно использование и других форм энергии, например звуковых волн в воде и воздухе. Обнаружение цели и наблюдение за ней при помощи звука может быть применено как в пассивной, так и в активной форме. Однако этот метод для управления снарядами сравнительно мало пригоден вследствие небольшой скорости распространения звука.
      Когда мы рассматриваем стационарные цели, обнаруживается совсем другой аспект проблемы управления снарядами. Ёсли цель
      находится на малом расстоянии и возможно обычное наблюдение за ней, то надобность в управляемых снарядах неочевидна, поскольку в большинстве случаев для поражения цели можно ограничиться обычным артиллерийским огнем. Правда, в случае некоторых особенных целей, когда траектория обычного снаряда невыгодна, а его разрушительная сила недостаточна, следует ожидать использования управляемых снарядов. Однако вообще использование управляемых снарядов по стационарным целям оправдано только для дальних целей, начиная от предельной дальности артиллерийского огня до межконтинентальных дальностей порядка тысяч миль. При дальности порядка нескольких сот миль для управления снарядом применима радиосвязь или радионавигация, так что здесь играет роль само распространение электромагнитных волн. Когда дальность действия возрастает настолько, что эти методы становятся непригодными, разумно применять или астрономическую навигацию, или какой-либо физический ориентир, связанный с Землей, например магнитное поле Земли, поле тяготения и т. п.
      Таким образом, для снаряда очень большой дальности проблема управления оказывается прежде всего зависящей от небесных светил или от некоторого физического ориентира, связанного с Землей. Но зато такая система дает возможность вычислять элементы движения снаряда и направлять его на цель независимо от какого бы то ни было искусственного излучения.
      Хотя, как мы видим, система управления может быть построена либо при помощи искусственного излучения, либо без него, не исключено, что оба метода окажутся необходимыми в течение одного и того же полета снаряда.
      Введем понятие следящей системы. Следящая система с замкнутым циклом есть система автоматического управления, построенная так, что выход системы повторяет или следит за входной командой. Если мы вспомним определение системы управления (система управления есть совокупность устройств, которые определяют относительное положение снаряда и цели и вводят необходимые поправки в траекторию полета снаряда), то станет очевидным, что система управления снарядом есть в своей основе следящая система, в которой входом является информация, получаемая снарядом о положении цели, а выходом — положение снаряда. Эти два положения сравниваются между собой при помощи вычислений или каким-либо другим способом. Поэтому для исследования систем управления применимы те же математические приемы, что и для следящих систем, и их теория может быть развита в терминах, обычных для последних.


      KOHEЦ ПЕРВОЙ ГЛАВЫ И ФPAГMEHTA КНИГИ

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru