Нови алгоритми вођења ракете земља-ваздух средњег домета

Abstract

У раду су дати нови закони вођења применљиви на ракете земља-ваздух средњег домета, али и на друге типове летелица. Класични закони вођења као, нпр., пропорционална навигација, представљени су на нови начин, тј., изнова одређени и проширени помоћу теорије стабилности нелинеарних система методом Љапунова. Оптимални закони вођења за разне критеријуме оптималности представљени су за случај двостране оптимизације која се анализира теоријом диференцијалних игара (где циљ врши интелигентни - оптимални маневар избегавања ракете). На основу теорије система променљиве структуре одређени су закони вођења методом клизања. Коначна верификација одабраних закона вођења извршена је нумеричком симулацијом комплетног система самоновођене ракете као објекта са шест степени слободе кретања који има изразито нестационарне динамичке карактеристке и нелинеарне аеродинамичке коефицијенте. Ефикасност закона вођења типичне ракете земља-ваздух средњег домета испитана је против маневришућих циљева са различитим стратегијама избегавања ракете. Истражени методи самонавођења ракете успешно су примењени и на тзв. "паметну муницију" чиме је њихова прецизност вишеструко побољшана у односу на невођене пројектиле. Резултати нумеричке симулације су показани на примеру минобацачког пројектила управљаног импулсно-фреквентном модулацијом бочног вектора потиска.

This work presents new guidance laws for surface-to-air medium-range missiles, applicable to other flight vehicles as well. The classical guidance laws such as proportional navigation, are presented in a new way, i.e., re-defined and expanded by using the stability theory of nonlinear systems using the method of Lyapunov. Optimal guidance laws for various criteria of optimality are presented in case of double-sided optimization which was analyzed by the differential games theory (where the target performed intelligent - optimal avoidance maneuver against the missile). Based on the theory of variable structure systems, various sliding-mode guidance laws were determined. Final verification of selected guidance laws was performed by numerical simulation of the complete system for a homing missile as an object with six degrees of freedom, which has highly nonstationary dynamic characteristic and nonlinear aerodynamic coefficients. The efficiency of guidance laws for typical surface- to-air medium-range missile was tested against maneuvering targets with different strategies for avoiding missiles. Explored homing methods were successful applied to the so-called. "smart munitions" for their accuracy improvement compared to unguided projectiles. Results of numerical simulations are shown in the case of mortar missile with a pulse jet control mechanism using the pulse-frequency modulation technique.