Métodos de navegación de misiles de crucero.
Dada la experiencia del uso de combate de misiles de crucero, que abarca seis décadas y media, pueden considerarse una tecnología madura y bien probada. Durante su existencia, ha habido un desarrollo significativo de las tecnologías utilizadas en la creación de misiles de crucero, que cubren el fuselaje, los motores, los medios para superar la defensa aérea y los sistemas de navegación.
Gracias a la tecnología de creación, el fuselaje del cohete se hizo cada vez más compacto. Ahora se pueden colocar en los compartimentos internos y en las perchas externas de la aeronave, en los lanzadores a bordo de tubos o en los tubos de torpedos de submarinos. Motores cambiado desde la simple pulsejet a través de motores de turborreactor y líquido-combustible para cohetes o motores estatorreactores (ramjet) a los motores de combinación turborreactores actuales para subsónicos misiles de crucero tácticos turbofán misiles subsónicos estratégicos de crucero y motores estatorreactores o turborreactor mixto / Diseños de cohetes para misiles de crucero tácticos supersónicos.
Los medios para superar la defensa aérea surgieron en las 1960 cuando el sistema de defensa aérea obtuvo una mayor eficiencia. Esto incluye la baja altitud con el redondeo del terreno o el vuelo en cohete a una altitud extremadamente baja sobre la superficie del mar para esconderse del radar y, cada vez más, una forma que aumenta el sigilo y los materiales absorbentes de radio diseñados para reducir la visibilidad del radar. Algunos misiles de crucero soviéticos también estaban equipados con transmisores de interferencia defensivos diseñados para interrumpir la interceptación de los sistemas de misiles antiaéreos.
Finalmente, durante este período, el sistema de navegación de misiles de crucero se desarrolló y diversificó considerablemente.
Problemas de navegación con misiles de crucero.
La idea principal de todos los misiles de crucero es que оружие puede ser lanzado a un objetivo fuera del alcance de los sistemas de defensa aérea del enemigo, para no someter la plataforma de lanzamiento a un contraataque. Esto crea serios problemas de diseño, el primero de los cuales es forzar al misil de crucero a moverse de manera segura hasta mil kilómetros cerca del objetivo deseado, y tan pronto como se encuentre en la vecindad inmediata del objetivo, proporcione a la cabeza de combate una orientación precisa para producir el planeado. efecto militar
El primer misil de crucero de combate fue el alemán FZG-76 / V-1, más del 8000 del cual se usó, principalmente en objetivos en el Reino Unido. A juzgar por los estándares modernos, su sistema de navegación era bastante primitivo: el piloto automático basado en el giroscopio mantuvo el rumbo y la distancia del anemómetro al objetivo. El cohete se colocó en el rumbo previsto antes del lanzamiento y se estableció la distancia estimada al objetivo, y tan pronto como el odómetro indicó que el cohete estaba por encima del objetivo, el piloto automático lo llevó a una inmersión pronunciada. El cohete tenía una precisión de aproximadamente una milla y eso fue suficiente para bombardear grandes objetivos urbanos como Londres. El principal objetivo de los bombardeos era aterrorizar a la población civil y distraer a las fuerzas británicas de las operaciones ofensivas y enviarlas a realizar tareas de defensa aérea.
En el período inmediato posterior a la guerra, los Estados Unidos y la URSS recrearon el V-1 y comenzaron a desarrollar sus propios programas de misiles de crucero. La primera generación del teatro de operaciones y armas nucleares tácticas condujo a la creación de los misiles de crucero Regulus de la Armada de los EE. UU., La serie Mace / Matador de las fuerzas aéreas de los EE. UU. Y las series soviéticas Comet 1 y Comet 20 y el posterior desarrollo de la tecnología de navegación. Todos estos misiles utilizan inicialmente pilotos automáticos basados en giroscopios precisos, pero también la posibilidad de ajustar la trayectoria del cohete a través de enlaces de radio para que la cabeza nuclear pueda ser entregada con la mayor precisión posible. Un deslizamiento de cientos de metros puede ser suficiente para reducir la sobrepresión producida por una ojiva nuclear que estaba por debajo del umbral letal de los objetivos fortificados. En las 1950, los primeros misiles de crucero tácticos de posguerra convencionales entraron en servicio, principalmente como un arma antiaérea. Mientras se encontraba en la sección de marcha de la trayectoria, se continuó con la orientación sobre la base de un giroscopio, y algunas veces se corrigió mediante comunicaciones de radio, la precisión de la guía en la parte final de la trayectoria fue proporcionada por un buscador con radar de corto alcance, semi-activo en las versiones más tempranas, pero pronto desplazado por radares activos. Los cohetes de esta generación usualmente vuelan a altitudes medias y altas, buceando durante un ataque a un objetivo.
La siguiente etapa importante en la tecnología de navegación con misiles de crucero siguió a la adopción de los misiles de crucero intercontinentales Northrop SM-62 Snark, diseñados para el vuelo autónomo sobre las regiones polares para atacar grandes ojivas nucleares de objetivos en la Unión Soviética. Las distancias intercontinentales presentaron a los diseñadores un nuevo desafío: crear un cohete capaz de golpear objetivos a una distancia de diez veces más de lo que podían hacer los misiles de crucero anteriores. Se instaló en Snark un sistema de navegación inercial adecuado que utiliza una plataforma giroscópica y acelerómetros precisos para medir el movimiento de un cohete en el espacio, así como una computadora analógica utilizada para acumular mediciones y determinar la posición del cohete en el espacio. Sin embargo, pronto surgió un problema, la deriva en el sistema inercial era demasiado grande para el uso operacional del cohete, y los errores del sistema de posicionamiento inercial resultaron ser acumulativos, por lo tanto, el error de posicionamiento se acumuló con cada hora de vuelo.
La solución a este problema fue otro dispositivo diseñado para realizar mediciones de precisión de la posición geográfica del cohete en la trayectoria de vuelo de su vuelo y capaz de corregir o "atar" los errores generados en el sistema inercial. Esta es una idea fundamental y hoy sigue siendo fundamental para el diseño de armas guiadas modernas. Por lo tanto, los errores acumulados del sistema inercial se reducen periódicamente al error del dispositivo de medición posicional.
Para resolver este problema, se usó un sistema de astronavegación o orientación de estrella, un dispositivo óptico automatizado que realiza mediciones angulares de la posición conocida de las estrellas y las utiliza para calcular la posición del cohete en el espacio. El sistema de astronavegación demostró ser muy preciso, pero también bastante caro de fabricar y difícil de mantener. También se requirió que los cohetes equipados con este sistema volaran a gran altura para evitar el efecto de la nubosidad en la línea de visión hacia las estrellas.
Es menos conocido que el éxito de los sistemas de astronavigational generalmente ha desencadenado el desarrollo de sistemas de navegación por satélite como GPS y GLONASS. La navegación por satélite se basa en un concepto similar de astronavegación, pero se usan satélites artificiales de la Tierra en órbitas polares en lugar de estrellas, y se usan señales de microondas artificiales en lugar de luz natural, y se usan mediciones de pseudodistancia en lugar de mediciones angulares. Como resultado, este sistema redujo significativamente los costos y permitió determinar la ubicación a todas las altitudes en todas las condiciones climáticas. A pesar del hecho de que las tecnologías de navegación por satélite se inventaron al comienzo de los 1960-s, solo se pusieron en funcionamiento en los 1980-s.
En 1960-s ha habido mejoras significativas en la precisión de los sistemas inerciales, así como el costo de dichos equipos ha aumentado. Como resultado, esto llevó a requisitos de precisión y costo en conflicto. Como resultado, apareció una nueva tecnología en el campo de la navegación con misiles de crucero basada en un sistema de posicionamiento de cohetes al comparar la visualización de radar del terreno con un programa de mapeo de referencia. Esta tecnología entró en servicio con los misiles de crucero de los EE. UU. En los 1970 y los misiles soviéticos en los 1980. Se utilizó la tecnología TERCOM (sistema de correlación digital con el relieve del terreno de una unidad de guía de misiles de crucero), como el sistema de astronavegación, para restablecer los errores totales del sistema inercial.
La tecnología TERCOM es relativamente simple en diseño, aunque es compleja en detalles. Un misil de crucero mide continuamente la altura del terreno bajo la trayectoria de su vuelo utilizando un altímetro de radar para esto, y compara los resultados de estas mediciones con las lecturas del altímetro barométrico. El sistema de navegación TERCOM también almacena mapas digitales de elevación del terreno sobre el que volará. Luego, utilizando un programa de computadora, el perfil del terreno sobre el que vuela el cohete se compara con el mapa de elevación digital almacenado para determinar su mejor ajuste. Una vez que el perfil coincide con la base de datos, se puede determinar con precisión la posición del cohete en el mapa digital, que se utiliza para corregir los errores acumulativos del sistema inercial.
TERCOM tenía una gran ventaja sobre los sistemas de navegación astronómica: permitía que los misiles de crucero volaran a la altitud extremadamente baja necesaria para superar las defensas aéreas del enemigo, resultó ser relativamente barato en producción y muy preciso (hasta diez metros). Esto es más que suficiente para una ojiva nuclear de kilotón 220 y suficiente para una ojiva de kilogramo convencional 500 utilizada contra muchos tipos de objetivos. Sin embargo, TERCOM no estaba exento de defectos. El cohete que se suponía debía volar sobre un área de rodadura única, fácilmente comparable al perfil de altura de los mapas digitales, tenía una precisión excelente. Sin embargo, TERCOM fue ineficaz sobre la superficie del agua, sobre terreno variable estacionalmente, como las dunas de arena y el terreno con una reflectividad de radar variable, como la tundra siberiana y la taiga, donde las nevadas pueden alterar el terreno u ocultar sus características. La capacidad de memoria limitada de los cohetes a menudo ha dificultado el almacenamiento de suficientes datos de mapas.
Al ser suficiente para la Armada Tomahawk RGM-109A y la Fuerza Aérea AGM-86 ALCM equipada con ojivas nucleares del KR, TERCOM claramente no fue suficiente para destruir edificios o estructuras individuales con una ojiva convencional. En este sentido, la Armada de los EE. UU. Equipó los misiles de crucero TERCOM Tomahawk RGM-109C / D con un sistema adicional basado en la llamada tecnología de correlación de objetos de visualización con su imagen digital de referencia. Esta tecnología se usó en los 1980 en los misiles balísticos Pershing II, en los soviéticos KAB-500 / 1500Kr y en los estadounidenses DAMASK / JDAM de bombas de alta precisión, así como en los últimos sistemas chinos de misiles antiaéreos guiados diseñados para aviones de combate.
Cuando se correlaciona la visualización de un objeto, se usa una cámara para arreglar el terreno frente a un cohete, y luego la información de la cámara se compara con una imagen digital obtenida mediante satélites o reconocimiento aéreo y se almacena en la memoria del cohete. Al medir el ángulo de rotación y desplazamiento requerido para la coincidencia exacta de dos imágenes, el dispositivo puede determinar con gran precisión el error de posición del misil y usarlo para corregir errores de inercia y sistemas de navegación TERCOM. La unidad de correlación digital del sistema de guía de misiles de crucero DSMAC utilizada en varias unidades KR Tomahawk era realmente precisa, pero tenía efectos operativos laterales similares a los de TERCOM, que debían programarse para volar el cohete sobre un terreno fácilmente reconocible, especialmente en las inmediaciones del objetivo. En 1991, durante la operación Tormenta del Desierto, esto llevó a una serie de cruces de carreteras en Bagdad que se utilizaron como tales ataduras, lo que a su vez permitió a las fuerzas de defensa aérea de Saddam desplegar baterías antiaéreas allí y derribar a varios Tomahawks. Al igual que el TERCOM, la unidad de correlación digital del sistema de guía de misiles de crucero es sensible a las variaciones estacionales en el contraste del terreno. Los Tomahawks equipados con DSMAC también llevaron linternas para iluminar el terreno durante la noche.
En 1980, los primeros receptores GPS se integraron en los misiles de crucero estadounidenses. La tecnología GPS era atractiva porque permitía que el cohete corrigiera constantemente sus errores de inercia independientemente del terreno y las condiciones meteorológicas, y también actuaba de la misma manera tanto sobre el agua como sobre el suelo.
Estas ventajas se vieron negadas por el problema de la falta de inmunidad al ruido del GPS, ya que la señal del GPS es inherentemente muy débil, susceptible al efecto de "reimagen" (cuando la señal del GPS se refleja desde el terreno o los edificios) y los cambios en la precisión en función del número de satélites recibidos. A medida que se distribuyen a través del cielo. En la actualidad, todos los misiles de crucero estadounidenses están equipados con receptores GPS y un paquete de sistema de guía de inercia. A fines del 1980-x y del 1990-s anterior, la tecnología del sistema inercial mecánico fue reemplazada por un sistema de navegación inercial más económico y preciso en los giroscopios con láser de anillo.
Los problemas asociados con la precisión básica del GPS se resuelven gradualmente mediante la introducción de métodos de GPS de banda ancha (GPS de área ancha diferencial) en los que las señales de corrección válidas para una ubicación geográfica determinada se transmiten por aire a un receptor de GPS (en el caso de los misiles estadounidenses, se utiliza la mejora de GPS en el área WAGE). Las principales fuentes de señales de este sistema son las balizas de radio y satélites en órbita geoestacionaria. Las tecnologías más precisas de este tipo, desarrolladas en los EE. UU. En los 1990, pueden corregir errores de GPS de hasta tres pulgadas en tres dimensiones y son lo suficientemente precisas como para que un cohete entre en la escotilla abierta de un vehículo blindado.
Los problemas con la inmunidad al ruido y la "imagen repetida" resultaron ser los más difíciles de resolver. Condujeron a la introducción de la tecnología de las llamadas antenas "inteligentes", generalmente basadas en la "formación de haz digital" en el software. La idea detrás de esta tecnología es simple, pero como de costumbre es difícil en detalle. Una antena de GPS convencional recibe señales de todo el hemisferio superior sobre el cohete, por lo que incluye satélites GPS, así como interferencias del enemigo. Una llamada antena de patrón controlado (Antena de patrón de recepción controlada, CRPA) que utiliza un software sintetiza haces estrechos dirigidos a la ubicación prevista de los satélites GPS, lo que resulta en una antena que es ciega en todas las demás direcciones. Los diseños más avanzados de antenas de este tipo producen los denominados "ceros" en el patrón de antena dirigidos a fuentes de interferencia para suprimir aún más su influencia.
La mayoría de los problemas que fueron ampliamente publicitados al comienzo de la producción de los misiles de crucero AGM-158 JASSM fueron el resultado de problemas con el software del receptor GPS, que hizo que el misil perdiera los satélites GPS y se cayera de su trayectoria.
Los receptores GPS avanzados proporcionan un alto nivel de precisión y una sólida inmunidad al ruido a las fuentes GPS ubicadas en el suelo. Son menos efectivos contra fuentes complejas de interferencia de GPS desplegadas en satélites, vehículos aéreos no tripulados o aerostatos.
La última generación de misiles de crucero estadounidenses utiliza un sistema de guía inercial GPS, que lo complementa con una cámara digital de imagen térmica instalada en la nariz del cohete, destinada a proporcionar capacidades como DSMAC contra objetivos fijos con software apropiado y la capacidad de reconocer automáticamente imágenes y objetivos móviles. Sistemas de cohetes o lanzadores de cohetes. Las líneas de datos, como norma, se originan de la tecnología JTIDS / Link-16, que se está implementando para permitir que el arma se redirija en caso de que un objetivo móvil cambie su ubicación mientras el cohete está en marcha. El uso de esta función depende principalmente de los usuarios con inteligencia y la capacidad de detectar dichos movimientos del objetivo.
Las tendencias a largo plazo en el desarrollo de la navegación con misiles de crucero conducirán a su mayor inteligencia, mayor autonomía, mayor diversidad de sensores, mayor confiabilidad y menor costo.
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