Тема: Бесплатформенная инерциальная навигационная система ракеты «воздух-поверхность»

Современное техническое развитие в области информационных технологий значительно расширяет тактические и технические возможности подвижных объектов разного назначения. Существенная роль в данном процессе, это решение задач ориентации и навигации объектов на новом уровне. Системы, которые решают эти задачи на борту, объединены в информационно-управляющие системы ориентации и навигации.
Бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС) - это современные комплексы ориентации и навигации. БИНС обладают уникальными информационными возможностями, которые реализованы с высокой степенью помехоустойчивости, скрытности и абсолютной автономности исполнения целевого задания.
БИНС также отличается: простотой конструкции; относительно небольшими габаритами и небольшой массой; относительно короткое время подготовки к запуску, а также широкие возможности для модернизации на уровне программного обеспечения. В то же время стоимость БИНС ниже, чем у платформенных инерциальных навигационных систем, и эксплуатационные расходы также ниже. Вместе с перечисленными выше характеристиками он предопределяет их использование в качестве бортовых информационно¬измерительных систем для ориентации и навигации движущихся объектов различного назначения. Наряду с оптимизацией управляющей части комплексов ориентации и навигации, в последнее время значительным развитием БИНС считается значительное увеличение точности и надежности, определения параметров и усовершенствование информационной части комплексов ориентации и навигации.
Одной из основных задач при разработке БИНС является обеспечение их необходимой точности. Найти решение можно путем получения нужного уровня инструментальных погрешностей инерционных датчиков - акселерометров и гироскопов.
Проектирование БИНС конкретного применения, подразумевает разработку специального программно - математического обеспечение (ПМО), на основе опыта разработчиков систем ориентации и навигации для конкретного типа подвижных объектов. В то же время использование в информационных и технических решениях дает возможность выявить особенность БИНС и приводить к единой форме функциональные алгоритмы и алгоритмическое обеспечение. Это необходимо для обоснования технических требований, которые предъявляются к БИНС.
Таким образом, при использовании программно - математического обеспечения, на начальном этапе проектирования комплексов ориентации и навигации движущегося объекта можно в автоматизированном режиме обосновать характеристики установки БИНС, исходя из требований, предъявляемых к точности и надежности информационного обеспечения. Анализ необходимых характеристик БИНС, например, по точности предстартовой подготовки и допустимому уровню инструментальных погрешностей инерциального измерительного блока БИНС дает возможность в системном подходе значительно снизить сложность этапа его эскизного проектирования.
Инновационные БИНС, как правило, формируются с применением кольцевых лазерных, волоконно-оптических и твердотельных волновых гироскопов. Они позволяют отказаться от движущихся механических частей, что позволяет повысить точность и надежность системы. Твердотельный волновой гироскоп (ТВГ) - это довольно точный, простой и дешевый датчик угловой скорости для навигационных систем.
Успешно решать задачи по повышению точности, виброустойчивости, надежности, ударопрочности, возможности работы в условиях сильного фонового излучения и сильного электромагнитного поля, позволяет использование твердотельно волнового гироскопа (ТВГ). Обладая целым спектром характеристик, недоступных для традиционно используемых устройств - механические, лазерные и волоконно-оптические гироскопы - ТВГ в современных системах управления станут вне конкуренции. ТВГ могут использоваться в различных сферах, как в военных целях, так и гражданских: в промышленности, нефтедобыче, системах контроля качества автомобильных и железных дорог, для построения координат в системе ориентации в робототехнике, для построения систем ориентации. в космонавтике, навигационных системах и системах управления движением водных и воздушных объектов, наземного транспорта [1].
Цель работы: Разработка бесплатформенной инерциальной навигационной системы ракеты "воздух - поверхность".
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- обзор литературы;
- анализ исходных данных;
- исследование чувствительного элемента;
- расчет полётного задания;
- расчет ошибок БИНС;
- моделирование БИНС;
- разработка конструкторской документации.

Купить

Для разработки бесплатформенной инерциальной навигационной системы ракеты "воздух - поверхность" решены следующие задачи:
Представленно теоретическое описание БИНС, выявлены основные достоинства и недостатки. Описаны основные алгоритмы, принципы построения и применения БИНС.
Рассмотренных методы ориентации применяющихся в БИНС. Расчитанна траектория полета стратегической крылатой ракеты Х-55СМ «воздух - поверхность» с изменением высоты и пройденного пути. Высота пуска 6000 [м], дальность полета ракеты составляет 3500 [км] с крейсрской скоростью равной 1008 [км/ч]. Произведено построение модели БИНС. Проанализированы исходные данные, основная задача расчет полетного задания и модели ошибок БИНС.
Полуены и расчитаны уравнения ошибок БИНС, а именно:
- ошибки в случае неточного определения вертикали
Ро = 1,971 • 10 4[рад];
- ошибки, вызванные погрешностями акселерометров
□ ГМ1
6ах = 1,93 • 10-3
- ошибки, вызванные дрейфом гироскопов
о>Др = 6,215 ■ 10“’[рад].
По полученным значениям ошибок, подобраны существующие акселерометры и ТВГ. Выбран стандартный маятниковый акселерометр фирмы ПНННК ДА-9. Публичного акционерного общество «Пермская научно-производственная приборостроительная компания» (ПАО ННННК). И ТВГ-4 РПКБ - один из мировых лидеров и ведущий в России разработчик интегрированных комплексов бортового радиоэлектронного оборудования, систем и приоров для модернизируемых и перспективных самолетов, вертолетов и беспилотных
летательных аппаратов.
Выполнен анализ чувствительного элемента, реализованного конструктивно по патенту RU 2541711. Закрытого акционерного общества "Инерциальные технологии "Технокомплекса" (ЗАО "ИТТ"). Выведены уравнения движения ТВГ, рассмотрено параметрическое и позиционное возбуждение колебаний резонатора.
Конструкторская документация разработана в программном пакете КОМПАС 3Д.
Моделирование БИНС и выполнено в программном пакете Matlab.

Купить