1. Tổng quan về tên lửa
Một tên lửa là một loại vũ khí được hướng dẫn chính xác, nó dựa vào hệ thống động lực của chính nó và sử dụng một hệ thống hướng dẫn chuyên nghiệp để kiểm soát quỹ đạo bay của nó.định hướng chính xác đầu đạn để tấn công và tiêu diệt mục tiêuVới tầm xa, tốc độ cao, độ chính xác xuất sắc và khả năng tấn công mạnh mẽ, tên lửa là thiết bị cốt lõi của chiến đấu chính xác hiện đại.
Theo chế độ bay và tấn công, tên lửa được chia thành hai loại: tên lửa có cánh tấn công mục tiêu như một cơ thể tích hợp hoàn chỉnh,và tên lửa đạn đạo tách đầu đạn ra khỏi thân tên lửa sau khi đạt đến độ cao và vị trí được đặt trướcVề mặt tải trọng chiến đấu,tên lửa được phân loại là tên lửa thông thường được trang bị chất nổ thông thường và tên lửa hạt nhân mang đầu đạn hạt nhân.
2Nguyên tắc cơ bản của hướng dẫn quán tính
Hướng dẫn quán tính là công nghệ hướng dẫn tự động cơ bản và phổ biến nhất cho tên lửa và tàu phóng.Nó tính toán các tham số chuyển động thời gian thực của người mang thông qua các thiết bị đo quán tính chính xác cao, tạo ra các lệnh hướng dẫn thông qua máy tính trên máy bay, và điều chỉnh cường độ, hướng và thời gian đẩy động cơ để tự động hướng tên lửa đến khu vực mục tiêu đã đặt trước.
Ưu điểm nổi bật nhất của hướng dẫn quán tính làtự chủ hoàn toànToàn bộ quá trình định vị và hướng dẫn không cần tín hiệu bên ngoài hoặc thông tin môi trường, hoàn toàn cô lập khỏi sự can thiệp bên ngoài.Nó có khả năng chống tắc nghẽn tuyệt vời và ẩn cao, làm cho nó trở thành giải pháp hướng dẫn tiêu chuẩn cho các tên lửa chiến thuật mặt đất-đất hiện đại, tên lửa đạn đạo chiến lược và phương tiện phóng không gian.
Một hệ thống hướng dẫn quán tính hoàn chỉnh bao gồm ba bộ phận cốt lõi: đơn vị đo quán tính (IMU), máy tính trên tên lửa và bộ điều khiển servo, tất cả đều được tích hợp hoàn toàn bên trong tàu sân bay tên lửa.
3. Thành phần và cơ chế hoạt động của Inertial Measurement Unit
Đơn vị đo quán tính là thành phần cảm biến cốt lõi của hệ thống hướng dẫn quán tính, chủ yếu bao gồm mộtmáy đo tốc độ ba trụcvà aMáy quay ba trụcNó liên tục đầu ra dữ liệu gia tốc ba trục và tốc độ góc ba trục theo hệ thống tọa độ mang,cung cấp tất cả các dữ liệu cảm biến chuyển động gốc để giải quyết thái độ và tính toán điều hướng.
Thông qua giải quyết dữ liệu và hợp nhất thuật toán, IMU có thể thu thập thông tin hoàn chỉnh về thái độ và chuyển động của tàu sân bay: dữ liệu gia tốc giải quyết các góc lăn và độ cao,với bộ lọc Kalman được áp dụng để loại bỏ tiếng ồn cảm biến và cải thiện độ ổn định; dữ liệu vận tốc góc giải quyết góc nghiêng, được hiệu chỉnh và bù đắp thêm bởi một máy từ đo ba trục.Tốc độ bay thời gian thực và góc quay tích lũy của mỗi trục có thể được thu được bằng cách tích hợp dữ liệu tăng tốc và vận tốc góc tương ứng.
3.1 Nguyên tắc hoạt động của máy tăng tốc ba trục
Cơ chế hoạt động của máy đo tốc độ có thể được hình dung thông qua một mô hình cơ học đơn giản: một quả bóng khối lượng được cố định ở trung tâm của vỏ khối bằng các lò xo đàn hồi.Trong môi trường tĩnh không trọng lượng, quả bóng khối lượng vẫn ở trung tâm với tốc độ bằng không trên cả ba trục.
Khi người mang tạo ra gia tốc tuyến tính, vỏ di chuyển đồng bộ với người mang, trong khi quả bóng khối lượng bên trong vẫn tương đối tĩnh do quán tính,bám vào mặt tương ứng của vỏCảm biến ghi nhận sự dịch chuyển của quả bóng khối lượng và chuyển đổi dịch chuyển cơ học thành tín hiệu điện, giải quyết sự gia tốc tuyến tính của ba trục thẳng đứng của người mang.
3.2 Nguyên tắc hoạt động của máy quay ba trục
Máy quay là các cảm biến cốt lõi để đo vận tốc góc và độ lệch hướng.Máy quay quang sợi (FOG) và máy quay điện cơ vi mô MEMSNguyên tắc vật lý cơ bản của nó là hiệu ứng gyroscopic: dưới vòng quay ban đầu và mô-men xoắn bên ngoài,Động cơ quay cao tốc giữ một hướng trục cố định và tạo ra sự chuyển động xung quanh trục cố định.
Bằng cách nắm bắt trạng thái chéo của rotor, kính gyroscope có thể phát hiện chính xác tốc độ góc và góc quay của sự thay đổi thái độ ba trục của tàu sân bay,thực hiện giám sát thời gian thực của sự lệch hướng bay và xoay vị trí.
4. Phương pháp giải quyết thái độ IMU
Lấy cảm biến thái độ chính xác MPU6050 như một ví dụ,Thiết bị tích hợp một máy đo tốc độ ba trục và một kính quay ba trục để hoàn thành nhận thức thái độ toàn chiều. Khi cảm biến được lắp đặt cố định trùng với hệ thống tọa độ cơ thể tên lửa (đục Z thẳng đứng lên), vector gia tốc a(x, y,z) theo hướng thẳng đứng có thể đạt được trong một trạng thái chuyển động đồng bộ.
Dựa trên vận hành sản phẩm bên trong vector và tính toán hình học, hai góc tư thế cốt lõi của tên lửa có thể được giải quyết chính xác:góc cúilà góc bao gồm giữa vector gia tốc và chiếu của nó trên mặt phẳng yaw;góc lănlà góc bao gồm giữa vector gia tốc và mặt phẳng XOZ. Kết hợp với dữ liệu vận tốc góc gyroscope và thuật toán lọc Kalman, độ chính xác cao,âm thanh thấp và ổn định đầu ra dữ liệu hoàn toàn thái độ cuối cùng được thực hiện.
5. Tóm tắt kỹ thuật
Hành trình định vị quán tính của tên lửa dựa trên khả năng cảm biến tự động của máy đo tốc độ và kính quay.nó nhận ra toàn bộ quy trình tự trị thái độ giải quyết, tính toán quỹ đạo và kiểm soát hướng dẫn vòng kín.chống nhiễu và che giấu cao làm cho hướng dẫn quán tính không thể thay thế trong lĩnh vực vũ khí tấn công chính xác và điều hướng xe không gian.
