Orientação de mísseis - Missile guidance
A orientação de mísseis refere-se a uma variedade de métodos para guiar um míssil ou uma bomba guiada até o alvo pretendido. A precisão do alvo do míssil é um fator crítico para sua eficácia. Os sistemas de orientação melhoram a precisão do míssil, melhorando sua probabilidade de orientação (Pg).
Essas tecnologias de orientação geralmente podem ser divididas em várias categorias, sendo as categorias mais amplas a orientação "ativa", "passiva" e "predefinida". Mísseis e bombas guiadas geralmente usam tipos semelhantes de sistema de orientação, a diferença entre os dois é que os mísseis são movidos por um motor a bordo, enquanto as bombas guiadas dependem da velocidade e da altura da aeronave de lançamento para propulsão.
História
O conceito de orientação de mísseis surgiu pelo menos já na Primeira Guerra Mundial, com a ideia de guiar remotamente uma bomba de avião sobre um alvo.
Na Segunda Guerra Mundial, mísseis guiados foram inicialmente desenvolvidos, como parte do alemão V-armas programa. O Projeto Pigeon foi a tentativa do behaviorista americano BF Skinner de desenvolver um míssil guiado por pombo.
O primeiro míssil balístico dos Estados Unidos com um sistema de orientação inercial altamente preciso foi o Redstone de curto alcance.
Categorias de sistemas de orientação
Os sistemas de orientação são divididos em diferentes categorias, dependendo de serem projetados para atacar alvos fixos ou móveis. As armas podem ser divididas em duas categorias amplas: sistemas de orientação Go- on -target (GOT) e Go- on -location-in-space (GOLIS). Um míssil GOT pode ter como alvo um alvo móvel ou fixo, enquanto uma arma GOLIS é limitada a um alvo estacionário ou quase estacionário. A trajetória que um míssil faz enquanto ataca um alvo em movimento depende do movimento do alvo. Além disso, um alvo em movimento pode ser uma ameaça imediata para o remetente do míssil. O alvo precisa ser eliminado em tempo hábil para preservar a integridade do remetente. Nos sistemas GOLIS, o problema é mais simples porque o alvo não está se movendo.
Sistemas GOT
Em cada sistema ir para o alvo, existem três subsistemas:
- Rastreador de alvo
- Rastreador de mísseis
- Computador de orientação
A forma como esses três subsistemas são distribuídos entre o míssil e o lançador resulta em duas categorias diferentes:
- Orientação por controle remoto : O computador de orientação está no iniciador. O rastreador de alvo também é colocado na plataforma de lançamento.
- Orientação de homing : Os computadores de orientação estão no míssil e no rastreador de alvo.
Orientação de controle remoto
Esses sistemas de orientação geralmente precisam do uso de radares e um rádio ou link com fio entre o ponto de controle e o míssil; em outras palavras, a trajetória é controlada com as informações transmitidas por rádio ou fio (ver Míssil guiado por fio ). Esses sistemas incluem:
-
- Orientação de comando - O rastreador de mísseis está na plataforma de lançamento. Esses mísseis são totalmente controlados pela plataforma de lançamento que envia todas as ordens de controle ao míssil. As duas variantes são
- Comando para linha de visão ' (CLOS)
- Comando fora da linha de visão ' (COLOS)
- Orientação de direção do feixe de visão (LOSBR) - O rastreador de alvo está a bordo do míssil. O míssil já tem alguma capacidade de orientação para voar dentro do feixe que a plataforma de lançamento está usando para iluminar o alvo. Pode ser manual ou automático.
Comando para linha de visão
O sistema CLOS usa apenas as coordenadas angulares entre o míssil e o alvo para garantir a colisão. O míssil é feito para ficar na linha de visão entre o lançador e o alvo (LOS), e qualquer desvio do míssil dessa linha é corrigido. Uma vez que tantos tipos de mísseis usam este sistema de orientação, eles são geralmente subdivididos em quatro grupos: Um tipo particular de orientação de comando e navegação em que o míssil é sempre comandado para ficar na linha de visão (LOS) entre a unidade de rastreamento e a aeronave é conhecido como comando para linha de visão (CLOS) ou orientação de três pontos. Ou seja, o míssil é controlado para ficar o mais próximo possível do alvo no LOS depois que a captura do míssil é usada para transmitir sinais de orientação de um controlador de solo para o míssil. Mais especificamente, se a aceleração do feixe for levada em consideração e adicionada à aceleração nominal gerada pelas equações do piloto do feixe, o resultado da orientação CLOS. Assim, o comando de aceleração do piloto da viga é modificado para incluir um termo extra. O desempenho de condução do feixe descrito acima pode, portanto, ser significativamente melhorado levando-se em consideração o movimento do feixe. A orientação CLOS é usada principalmente em sistemas antitanque e de defesa aérea de curto alcance.
Comando manual para linha de visão
O rastreamento de alvos e o rastreamento e controle de mísseis são executados manualmente. O operador observa o voo do míssil e usa um sistema de sinalização para comandar o míssil de volta à linha reta entre o operador e o alvo (a "linha de visão"). Isso normalmente é útil apenas para alvos mais lentos, onde uma "liderança" significativa não é necessária. MCLOS é um subtipo de sistemas guiados por comando. No caso de bombas planas ou mísseis contra navios ou o Wasserfall supersônico contra bombardeiros B-17 Flying Fortress lentos, este sistema funcionou, mas à medida que as velocidades aumentavam, o MCLOS se tornava rapidamente inútil para a maioria das funções.
Comando semi-manual para linha de visão
O rastreamento do alvo é automático, enquanto o rastreamento e controle de mísseis é manual.
Comando semiautomático para linha de visão
O rastreamento do alvo é manual, mas o rastreamento e controle de mísseis é automático. É semelhante ao MCLOS, mas alguns sistemas automáticos posicionam o míssil na linha de visão enquanto o operador simplesmente rastreia o alvo. O SACLOS tem a vantagem de permitir que o míssil inicie em uma posição invisível para o usuário, além de ser consideravelmente mais fácil de operar. É a forma mais comum de orientação contra alvos terrestres, como tanques e bunkers.
Comando automático para linha de visão
O rastreamento de alvos, rastreamento e controle de mísseis são automáticos.
Comando fora da linha de visão
Esse sistema de orientação foi um dos primeiros a ser usado e ainda está em serviço, principalmente em mísseis antiaéreos. Nesse sistema, o rastreador de alvo e o rastreador de mísseis podem ser orientados em diferentes direções. O sistema de orientação garante a interceptação do alvo pelo míssil, localizando ambos no espaço. Isso significa que eles não dependerão das coordenadas angulares como nos sistemas CLOS. Eles precisarão de outra coordenada que é a distância. Para tornar isso possível, os rastreadores de alvo e mísseis devem estar ativos. Eles são sempre automáticos e o radar tem sido usado como o único sensor nesses sistemas. O SM-2MR Standard é guiado inercialmente durante sua fase intermediária, mas é assistido por um sistema COLOS via link de radar fornecido pelo radar AN / SPY-1 instalado na plataforma de lançamento.
Orientação de condução do feixe de visão
O LOSBR usa um "feixe" de algum tipo, normalmente rádio , radar ou laser , que é apontado para o alvo e detectores na parte traseira do míssil o mantêm centralizado no feixe. Os sistemas de controle de vigas são freqüentemente SACLOS , mas não necessariamente ; em outros sistemas, o feixe faz parte de um sistema automatizado de rastreamento por radar. Um caso em questão são as versões posteriores do míssil RIM-8 Talos , como usado no Vietnã - o feixe de radar foi usado para levar o míssil em um vôo de arco alto e, em seguida, gradualmente baixado no plano vertical da aeronave alvo, quanto mais homing SARH preciso sendo usado no último momento para o ataque real. Isso deu ao piloto inimigo o menor aviso possível de que sua aeronave estava sendo iluminada por um radar de orientação de mísseis, em oposição ao radar de busca. Esta é uma distinção importante, pois a natureza do sinal difere e é usada como uma dica para uma ação evasiva.
O LOSBR sofre da fraqueza inerente da imprecisão com o aumento do alcance à medida que o feixe se espalha. Os pilotos de raio laser são mais precisos nesse aspecto, mas são todos de curto alcance e até mesmo o laser pode ser prejudicado pelo mau tempo. Por outro lado, o SARH se torna mais preciso com a diminuição da distância ao alvo, de modo que os dois sistemas são complementares.
Orientação de homing
A navegação proporcional (também conhecida como "PN" ou "Pro-Nav") é uma lei de orientação (análoga ao controle proporcional ) usada de uma forma ou de outra pela maioria dos mísseis alvos aéreos . Baseia-se no fato de que dois objetos estão em rota de colisão quando a direção de sua linha de visão direta não muda. PN determina que o vetor de velocidade do míssil deve girar a uma taxa proporcional à taxa de rotação da linha de visada (taxa de linha de visada ou taxa LOS) e na mesma direção.
Radar homing
Homing ativo
O homing ativo usa um sistema de radar no míssil para fornecer um sinal de orientação. Normalmente, a eletrônica do míssil mantém o radar apontado diretamente para o alvo, e o míssil olha para este "ângulo" de sua própria linha central para se orientar. A resolução do radar é baseada no tamanho da antena, portanto, em um míssil menor, esses sistemas são úteis para atacar apenas grandes alvos, navios ou grandes bombardeiros, por exemplo. Os sistemas de radar ativos continuam sendo amplamente utilizados em mísseis anti-navegação e em sistemas de mísseis ar-ar " disparar e esquecer ", como o AIM-120 AMRAAM e o R-77 .
Homing semi-ativo
Os sistemas de homing semi-ativos combinam um receptor de radar passivo no míssil com um radar de mira separado que "ilumina" o alvo. Como o míssil é normalmente lançado depois que o alvo foi detectado usando um poderoso sistema de radar, faz sentido usar esse mesmo sistema de radar para rastrear o alvo, evitando problemas de resolução ou potência e reduzindo o peso do míssil. O homing radar semi-ativo (SARH) é de longe a solução de orientação "para todas as condições meteorológicas" mais comum para sistemas antiaéreos, tanto lançados no solo quanto no ar.
Tem a desvantagem de sistemas lançados pelo ar que a aeronave de lançamento deve continuar se movendo em direção ao alvo a fim de manter o radar e o travamento de orientação. Isso tem o potencial de colocar a aeronave dentro do alcance de sistemas de mísseis guiados por infravermelho (guiados por infravermelho) de curto alcance. É uma consideração importante agora que os mísseis IR de "todos os aspectos" são capazes de "matar" de frente, algo que não prevalecia nos primeiros dias dos mísseis guiados. Para navios e sistemas baseados em terra móveis ou fixos, isso é irrelevante, pois a velocidade (e muitas vezes o tamanho) da plataforma de lançamento impede "fugir" do alvo ou abrir o alcance para fazer o ataque inimigo falhar.
O SALH é semelhante ao SARH, mas usa um laser como sinal. Outra diferença é que a maioria das armas guiadas a laser empregam designadores de laser montados na torre, que aumentam a capacidade de manobra da aeronave lançadora após o lançamento. A quantidade de manobras que a aeronave que guia pode fazer depende do campo de visão da torre e da capacidade do sistema de manter o travamento durante a manobra. Como a maioria das munições guiadas a laser lançadas pelo ar são empregadas contra alvos de superfície, o designador que fornece a orientação para o míssil não precisa ser a aeronave de lançamento; a designação pode ser fornecida por outra aeronave ou por uma fonte completamente separada (freqüentemente tropas no solo equipadas com o designador laser apropriado).
Homing passivo
O homing infravermelho é um sistema passivo que se dirige ao calor gerado pelo alvo. Normalmente usado na função antiaérea para rastrear o calor dos motores a jato, também tem sido usado na função antiaérea com algum sucesso. Este meio de orientação às vezes também é conhecido como "busca de calor".
Os pesquisadores de contraste usam uma câmera de televisão , normalmente em preto e branco, para obter a imagem de um campo de visão na frente do míssil, que é apresentado ao operador. Quando lançado, a eletrônica do míssil procura o ponto na imagem onde o contraste muda mais rapidamente, tanto vertical quanto horizontalmente, e então tenta manter esse ponto em um local constante em sua visão. Os buscadores de contraste têm sido usados para mísseis ar-solo, incluindo o AGM-65 Maverick , porque a maioria dos alvos terrestres pode ser distinguida apenas por meios visuais. No entanto, eles dependem de fortes mudanças de contraste para rastrear, e até mesmo a camuflagem tradicional pode torná-los incapazes de "travar".
Homing de retransmissão
Retransmission homing, também chamado de " track-via-missile " ou "TVM", é um híbrido entre orientação de comando , homing radar semi-ativo e homing radar ativo . O míssil capta a radiação emitida pelo radar de rastreamento, que ricocheteia no alvo e a retransmite para a estação de rastreamento, que retransmite comandos de volta ao míssil.
Sistemas GOLIS
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Qualquer que seja o mecanismo usado em um sistema de orientação de localização no espaço, ele deve conter informações predefinidas sobre o alvo. A principal característica desses sistemas é a falta de um rastreador de alvo. O computador de orientação e o rastreador de mísseis estão localizados no míssil. A falta de rastreamento de alvos no GOLIS necessariamente implica orientação de navegação.
A orientação de navegação é qualquer tipo de orientação executada por um sistema sem um rastreador de destino. As outras duas unidades estão a bordo do míssil. Esses sistemas também são conhecidos como sistemas de orientação independentes; no entanto, eles nem sempre são totalmente autônomos devido aos rastreadores de mísseis usados. Eles são subdivididos por sua função de rastreador de mísseis da seguinte forma:
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- Totalmente autônomo - Sistemas onde o rastreador de mísseis não depende de nenhuma fonte de navegação externa, e pode ser dividido em:
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- Orientação inercial
- Orientação predefinida
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- Dependente de fontes naturais - Sistemas de orientação de navegação em que o rastreador de mísseis depende de uma fonte externa natural:
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- Orientação celestial
- Orientação astro-inercial
- Orientação terrestre
- Reconhecimento topográfico (Ex: TERCOM )
- Reconhecimento fotográfico (Ex: DSMAC )
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- Dependente de fontes artificiais - Sistemas de orientação de navegação em que o rastreador de mísseis depende de uma fonte externa artificial:
Orientação predefinida
A orientação predefinida é o tipo mais simples de orientação de mísseis. A partir da distância e direção do alvo, a trajetória da trajetória de vôo é determinada. Antes do disparo, essa informação é programada no sistema de orientação do míssil, que, durante o vôo, manobra o míssil para seguir esse caminho. Todos os componentes de orientação (incluindo sensores como acelerômetros ou giroscópios ) estão contidos no míssil e nenhuma informação externa (como instruções de rádio) é usada. Um exemplo de míssil usando orientação predefinida é o foguete V-2 .
Orientação inercial
A orientação inercial usa dispositivos de medição sensíveis para calcular a localização do míssil devido à aceleração colocada nele depois de deixar uma posição conhecida. Os primeiros sistemas mecânicos não eram muito precisos e exigiam algum tipo de ajuste externo para permitir que atingissem alvos até mesmo do tamanho de uma cidade. Os sistemas modernos usam giroscópios a laser de anel de estado sólido com precisão de metros em alcances de 10.000 km e não requerem mais entradas adicionais. O desenvolvimento do giroscópio culminou no AIRS encontrado no míssil MX, permitindo uma precisão de menos de 100 m em alcances intercontinentais. Muitas aeronaves civis usam orientação inercial usando um giroscópio de laser de anel, que é menos preciso do que os sistemas mecânicos encontrados em ICBMs, mas que fornece um meio barato de obter uma posição bastante precisa (quando a maioria dos aviões como o Boeing 707 e 747 foram projetados , O GPS não era o meio de rastreamento amplamente disponível comercialmente como é hoje). Hoje, as armas guiadas podem usar uma combinação de INS, GPS e mapeamento de terreno por radar para atingir níveis extremamente altos de precisão, como os encontrados em mísseis de cruzeiro modernos.
A orientação inercial é mais favorecida para a orientação inicial e veículos de reentrada de mísseis estratégicos , porque não tem sinal externo e não pode ser bloqueada . Além disso, a precisão relativamente baixa desse método de orientação é menos problemática para grandes ogivas nucleares.
Orientação astro-inercial
A orientação astro-inercial é uma fusão de sensores - fusão de informações de orientação inercial e navegação celestial . Geralmente é empregado em mísseis balísticos lançados por submarinos . Ao contrário dos mísseis balísticos intercontinentais baseados em silos , cujo ponto de lançamento não se move e, portanto, pode servir de referência , os SLBMs são lançados de submarinos em movimento, o que complica os cálculos de navegação necessários e aumenta o provável erro circular . Esta orientação inercial estelar é usada para corrigir pequenos erros de posição e velocidade que resultam de incertezas da condição de lançamento devido a erros no sistema de navegação submarino e erros que podem ter se acumulado no sistema de orientação durante o vôo devido à calibração imperfeita do instrumento .
A USAF buscou um sistema de navegação de precisão para manter a precisão da rota e rastreamento de alvos em velocidades muito altas. A Nortronics , divisão de desenvolvimento de eletrônicos da Northrop , desenvolveu um sistema de navegação astro-inercial (ANS) , que poderia corrigir erros de navegação inercial com observações celestes , para o míssil Snark SM-62 , e um sistema separado para o malfadado AGM- 48 míssil Skybolt , este último adaptado para o SR-71 .
Ele usa o posicionamento em estrela para ajustar a precisão do sistema de orientação inercial após o lançamento. Como a precisão de um míssil depende do sistema de orientação saber a posição exata do míssil a qualquer momento durante seu voo, o fato de as estrelas serem um ponto de referência fixo a partir do qual calcular essa posição torna este um meio potencialmente muito eficaz de melhorando a precisão.
No sistema de mísseis Trident, isso foi conseguido por uma única câmera que foi treinada para localizar apenas uma estrela em sua posição esperada (acredita-se que os mísseis dos submarinos soviéticos rastreariam duas estrelas separadas para conseguir isso), se não estivesse totalmente alinhada para onde deveria estar, isso indicaria que o sistema inercial não estava precisamente no alvo e uma correção seria feita.
Orientação terrestre
TERCOM , para "correspondência de contorno de terreno", usa mapas de altitude da faixa de terra do local de lançamento ao alvo, e os compara com informações de um altímetro de radar a bordo. Os sistemas TERCOM mais sofisticados permitem que o míssil voe em uma rota complexa em um mapa 3D completo, em vez de voar diretamente para o alvo. TERCOM é o sistema típico para orientação de mísseis de cruzeiro , mas está sendo suplantado por sistemas GPS e por DSMAC , correlator de área de correspondência de cena digital, que emprega uma câmera para visualizar uma área de terra, digitaliza a visão e a compara com as cenas armazenadas em um computador de bordo para guiar o míssil até seu alvo.
Diz-se que o DSMAC tem tanta falta de robustez que a destruição de edifícios proeminentes marcados no mapa interno do sistema (como por um míssil de cruzeiro anterior) perturba sua navegação.
Veja também
- Detonador de artilharia
- Contramedida
- Guerra eletronica
- Lista de mísseis
- Fuzível de proximidade magnética
- Bombardeio de precisão
- Munição guiada com precisão
- Fusível de proximidade
- Sensor de proximidade
- Orientação do terminal