بخشی از مقاله
چکیده
جدول تیر در موشکهاي بالستیک اصطلاحاً به پارامترهاي روش هدایتی اطلاق میشود که بهوسیله آنها مأموریت موشک براي زدن یک نقطه تعریف میشود و به اصطلاح موشک توجیه میگردد. در این مقاله به روش تهیه جدول تیر براي موشکهاي بالستیک به روش چندنقطهاي پرداخته میشود. در اینجا محاسبه کتابچهاي چهار پارامتر اصلی روش هدایت مذ شامل 3 مؤلفه سرعت باقیماندة اولیه و زمان کل پرواز در دو بخش مقادیر نامی و مقادیر اصلاحی با خطاي زیر 200 متر انجام گرفته است. مبناي محاسبات، مقادیر جدول تیر دانسته در هر برد و در آزیموتها و عرضهاي جغرافیایی منتخبی بوده که از برنامه محاسبات پرتاب یک موشک بالستیک بهدست آمده است. تأثیر ارتفاع نقطه پرتاب و هدف و تغییرات جرمی موشک و سرجنگی بهصورت مقادیر اصلاحی انجام شده است.
مقدمه
در این مقاله موشک بالستیک میانبردي مورد مطالعه قرار خواهد گرفت که تنها در فاز فعال هدایت دارد و پس از خاموشی و جدایش سر، هدایت نمیگردد. منابع خطایی که دقت یک چنین موشک بالستیکی را تهدید مینماید شامل خطاي نشانهروي، خطاي ابزاري، خطاي متدیک، خطاي خاموشی، خطاي ورود به جو و خطاي ژئودزیک است. بهکارگیري یک روش هدایتی خوب میتواند خطاي متدیک را کاهش دهد، اما کاهش سایر انواع خطا از توانایی الگوریتم هدایتی خارج است. البته در مورد خطاي خاموشی میتوان فرامین را در نزدیکی لحظه خاموشی و جدایش سر بهگونهاي تغییر داد که تأثیر منفی جدایش غیر نامی را بر دقت کاهش داد، اما بهتر است خطاي خاموشی به نحو دیگري کاهش یابد.
براي آنکه مأموریت یک موشک بالستیک براي زدن هدف مشخصی، به موشک تفهیم گردد، لازم است تا آزیموت موشک تعیین گردد که به آن نشانهروي گفته میشود و نیز قبل از پرتاب باید بعضی از خطاهاي سنسورهاي شتاب و زاویه شناخته شود تا الگوریتم ناوبري با دقت بالاتري مأموریتش را انجام دهد که به آن تنظیم اولیه گفته میشود. همچنین براي آنکه هدف براي الگوریتم هدایت تعریف گردد لازم است تا پارامترهایی موسوم به جدول تیر به موشک داده شود. این پارامترها که خروجی جدول تیر بهشمار میآیند براي روشهاي هدایتی مختلف متفاوت است. آنچه که در مورد جدول تیر یک موشک مهم است آن است که خروجی جدول تیر وابسته به چه پارامترهایی است. هرچه روش هدایتی دقیقتر باشد، جدول تیر وابستگی کمتري به پارامترهاي سیستم موشک یا محیط خواهد داشت.
لزوم تهیه کتابچه جدول تیر
در حالت عادي پارامترهاي جدول تیر توسط زیربرنامه محاسبات پرتاب از شبیهسازي موشک و در یک حلقه تکرار بهدست میآید. بنابراین براي پرتاب موشک، یک کامپیوتر مجهز به برنامه شبیهسازي موشک نیاز است. کامپیوتر درون موشک توسط پوشش محافظ - shielding - براي شرایط جنگی و در برابر بمبهاي الکترومغناطیسی ایمن میشود. اما کامپیوتر محاسبات پرتاب ممکن است توسط این بمبها از کار بیفتد.
تهیه و بهکارگیري کتابچه جدول تیر براي چنین شرایطی تدبیر شده تا بدون نیاز به کامپیوتر، پارامترهاي جدول تیر براي پرتاب، محاسبه و به کامپیوتر موشک وارد شود. مبناي محاسبات مربوط به این کتابچه همان شبیهسازي موشک است. بهدلیل آنکه حلقه تکرار براي محاسبات کتابچهاي ممکن نیست، دقت آن به اندازه محاسبات کامپیوتري نخواهد بود. اما با محاسبات کتابچهاي میتوان به دقت زیر 200 متر دست یافت. در این مقاله روش چند نقطهاي براي تهیه کتابچه جدول تیر بیان و مورد بررسی قرار میگیرد.
پارامترهاي ورودي جدول تیر
هنگام محاسبه جدول تیر فرض میشود که موشک خطاهاي ابزاري، نشانهروي، خاموشی، ورود به جو و ژئودزیک نداشته باشد و از بین منابع خطاي متدیک نیز تنها آن پارامترهایی مورد ارزیابی قرار میگیرد که قابل اندازهگیري باشد. مثلاً همیشه مدل اتمسفر، باد و ضرایب آیرودینامیکی در پرتاب واقعی متفاوت از مدل شبیهسازي است و این تفاوت از منابع خطاي متدیک خواهد بود، اما بهدلیل آنکه این پارامترها قابلیت شناسایی دقیق در پرتاب را ندارد، در محاسبات جدول تیر موردتوجه قرار نمیگیرد و تنها سعی میشود دقیقترین مدل در مورد آنها در شبیهسازي بهکار رود.
روش تهیه کتابچه جدول تیر
روشن است که تهیه جدول تیر کتابچهاي، کاري غیر از اجراي برنامه شبیهسازي براي همه حالتهاي مختلف و ثبت اطلاعات حاصله در یک کتابچه است زیرا نه اجراي این تعداد حلقه تو در تو به لحاظ زمانی میسر است و نه نمایش آنها به صورت چند جدول یا کتاب، ممکن. بنابراین هدف از تهیه جدول تیر، ارائه تئوري و روابطی است که بتواند کار برنامه کامپیوتري را براي هر یک از حالتهاي پرتاب، به روش محاسبات دستی و نه شبیهسازي انجام دهد. و البته این روش، از یک سو محدود به آن است که حجم محاسبات و پیچیدگی آنها به اندازهاي نشود که انجام آن در یک زمان محدود براي کاربر دشوار باشد؛ و از سوي دیگر مشروط به آنکه خطاي حاصل از جایگزینی آن به جاي برنامه کامپیوتري، در حد قابل قبول باشد. روشی که در این مقاله خواهد آمد، بر مبناي مطالعاتی بوده که در مراجع 1]و[2 به انجام رسیده است.
همچنین از کتابچه جدول تیر موشک Scud_E بهرهبرداري شده است. روش تهیه جدول تیر کتابچهاي در این مقاله، اینگونه خواهد بود که ابتدا براي هر یک از پارامترهاي مؤثر بر جدول تیر که پیشتر معرفی گردید یک مقدار نامی درنظر خواهیم گرفت و تنها سه پارامتر برد، آزیموت پرتاب و عرض جغرافیایی نقطه پرتاب را متغیر درنظر میگیریم. جدول تیري که در این حالت بهدست میآید، جدول تیر نامی یا پایه میگوییم. بخش دیگر مربوط به محاسبه مقادیر اصلاحی است که بهوسیله آنها تأثیر اختلاف مقادیر ارتفاع نقطه پرتاب و هدف، جرم سازه خشک موشک و سرجنگی و مجموع جرم سوخت و اکسید نسبت به حالت نامی اعمال میگردد.
طول جغرافیایی نقطه پرتاب، تأثیري ندارد و در نتیجه نیازي به لحاظ کردن آن در جدول تیر نیست. مشخصههاي دیگري همچون باد، دما و فشار محیط و ... نیز درجدول تیر برخی از موشکهاي کوتاه برد منظور میشود ولی در مورد موشکهاي برد متوسط به بالا تأثیر کمی دارند. اساس این انتخاب، ویژگیهاي خاص هر موشک، روش هدایت مورد استفاده و تأثیر عوامل مختلف بر آن است که توسط برنامه پرتاب مشخص میشود.
محاسبه تأثیر چرخش زمین
در بین پارامترهایی که جدول تیر را مشخص میکنند، دو پارامتر آزیموت و عرض جغرافیایی نقطه پرتاب اهمیت ویژهاي دارند، زیرا تئوري تأثیر این دو پارامتر بر جدول تیر پیچیدهتر از بقیه پارامترهاست. چرخش زمین به دور محور قطبیاش سبب میشود تا جدول تیر در آزیموتها و عرض جغرافیاییهاي مختلف مقادیر متفاوتی داشته باشد. در اینجا نیاز به یک سري توابع مثلثاتی داریم که این توابع تأثیر چرخش زمین و هندسه آن را لحاظ مینمایند.
