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La guía de misiles se refiere a una variedad de métodos para guiar un misil o una bomba guiada hacia su objetivo previsto. La precisión del objetivo del misil es un factor crítico para su efectividad. Los sistemas de guía mejoran la precisión de los misiles al mejorar su Probabilidad de orientación (Pg). [1]
Estas tecnologías de orientación generalmente se pueden dividir en varias categorías, siendo las categorías más amplias la orientación "activa", "pasiva" y "preestablecida". Los misiles y las bombas guiadas generalmente usan tipos similares de sistemas de guía, la diferencia entre los dos es que los misiles son impulsados por un motor a bordo, mientras que las bombas guiadas dependen de la velocidad y altura del avión de lanzamiento para su propulsión.
El concepto de guía de misiles se originó al menos ya en la Primera Guerra Mundial, con la idea de guiar de forma remota una bomba de avión hacia un objetivo.
En la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron por primera vez misiles guiados, como parte del programa de armas V alemán . [2] El Proyecto Pigeon fue el intento del conductista estadounidense BF Skinner de desarrollar un misil guiado por palomas.
El primer misil balístico estadounidense con un sistema de guía inercial de alta precisión fue el Redstone de corto alcance. [3]
Los sistemas de guía se dividen en diferentes categorías según estén diseñados para atacar objetivos fijos o móviles. Las armas se pueden dividir en dos categorías amplias: sistemas de guía de ir al objetivo (GOT) y de ir a la ubicación en el espacio (GOLIS). [3]Un misil GOT puede apuntar a un objetivo fijo o en movimiento, mientras que un arma GOLIS se limita a un objetivo estacionario o casi estacionario. La trayectoria que toma un misil mientras ataca a un objetivo en movimiento depende del movimiento del objetivo. Además, un objetivo en movimiento puede ser una amenaza inmediata para el remitente del misil. El objetivo debe eliminarse de manera oportuna para preservar la integridad del remitente. En los sistemas GOLIS, el problema es más simple porque el objetivo no se mueve.
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En cada sistema de destino hay tres subsistemas:
La forma en que estos tres subsistemas se distribuyen entre el misil y el lanzador da como resultado dos categorías diferentes:
Estos sistemas de guía suelen necesitar el uso de radares y un enlace por radio o por cable entre el punto de control y el misil; en otras palabras, la trayectoria se controla con la información transmitida por radio o cable (ver Misil guiado por cable ). Estos sistemas incluyen:
El sistema CLOS usa solo las coordenadas angulares entre el misil y el objetivo para asegurar la colisión. Se hace que el misil esté en la línea de visión entre el lanzador y el objetivo (LOS), y se corrige cualquier desviación del misil de esta línea. Dado que muchos tipos de misiles utilizan este sistema de guía, por lo general se subdividen en cuatro grupos: Un tipo particular de guía de comando y navegación donde siempre se ordena al misil que se encuentre en la línea de visión (LOS) entre la unidad de seguimiento y la aeronave. se conoce como comando a la línea de visión (CLOS) o guía de tres puntos. Es decir, el misil se controla para permanecer lo más cerca posible en la LOS del objetivo después de que se utiliza la captura del misil para transmitir señales de guía desde un controlador de tierra al misil. Más específicamente,si se tiene en cuenta la aceleración del haz y se suma a la aceleración nominal generada por las ecuaciones del haz-piloto, se obtiene la guía CLOS. Por lo tanto, el comando de aceleración del conductor de la viga se modifica para incluir un término adicional. Por tanto, el rendimiento de conducción de la viga descrito anteriormente se puede mejorar significativamente teniendo en cuenta el movimiento de la viga. La guía CLOS se utiliza principalmente en sistemas antitanques y de defensa aérea de corto alcance.
Tanto el seguimiento de objetivos como el seguimiento y control de misiles se realizan manualmente. El operador observa el vuelo del misil y usa un sistema de señalización para ordenar que el misil vuelva a la línea recta entre el operador y el objetivo (la "línea de visión"). Por lo general, esto es útil solo para objetivos más lentos, donde no se requiere una "ventaja" significativa. MCLOS es un subtipo de sistemas guiados por comandos. En el caso de las bombas de planeo o misiles contra barcos o el Wasserfall supersónico contra los bombarderos B-17 Flying Fortress de movimiento lento , este sistema funcionó, pero a medida que aumentaban las velocidades, MCLOS se volvió rápidamente inútil para la mayoría de los roles.
El seguimiento de objetivos es automático, mientras que el seguimiento y control de misiles es manual.
El seguimiento de objetivos es manual, pero el seguimiento y control de misiles es automático. Es similar a MCLOS, pero algunos sistemas automáticos colocan el misil en la línea de visión mientras el operador simplemente rastrea el objetivo. SACLOS tiene la ventaja de permitir que el misil se inicie en una posición invisible para el usuario, además de ser, en general, considerablemente más fácil de operar. Es la forma más común de guía contra objetivos terrestres como tanques y búnkeres.
El seguimiento de objetivos, el seguimiento y el control de misiles son automáticos.
Este sistema de guía fue uno de los primeros en ser utilizados y aún está en servicio, principalmente en misiles antiaéreos. En este sistema, el rastreador de objetivos y el rastreador de misiles se pueden orientar en diferentes direcciones. El sistema de guía asegura la interceptación del objetivo por el misil al ubicar ambos en el espacio. Esto significa que no dependerán de las coordenadas angulares como en los sistemas CLOS. Necesitarán otra coordenada que es la distancia. Para que sea posible, tanto los rastreadores de objetivos como los de misiles deben estar activos. Siempre son automáticos y el radar se ha utilizado como único sensor en estos sistemas. El estándar SM-2MR es guiado inercialmente durante su fase de curso medio, pero es asistido por un sistema COLOS a través de un enlace de radar provisto por el radar AN / SPY-1 instalado en la plataforma de lanzamiento.
LOSBR usa un "rayo" de algún tipo, típicamente radio , radar o láser , que apunta al objetivo y los detectores en la parte trasera del misil lo mantienen centrado en el rayo. Los sistemas de conducción de vigas suelen ser SACLOS , pero no tienen por qué serlo; en otros sistemas, el haz es parte de un sistema de seguimiento de radar automatizado. Un ejemplo de ello son las versiones posteriores del misil RIM-8 Talos como se usa en Vietnam: el rayo de radar se usó para llevar el misil en un vuelo de alto arco y luego gradualmente hacia abajo en el plano vertical del avión objetivo, cuanto más SARH precisahoming se utiliza en el último momento para la huelga real. Esto le dio al piloto enemigo la menor advertencia posible de que su avión estaba siendo iluminado por un radar de guía de misiles, a diferencia del radar de búsqueda. Ésta es una distinción importante, ya que la naturaleza de la señal es diferente y se utiliza como señal para una acción evasiva.
LOSBR sufre de la debilidad inherente de la inexactitud con el aumento del rango a medida que el haz se extiende. Los usuarios de rayos láser son más precisos en este sentido, pero todos son de corto alcance, e incluso el láser puede degradarse por el mal tiempo. Por otro lado, SARH se vuelve más preciso al disminuir la distancia al objetivo, por lo que los dos sistemas son complementarios. [4]
La navegación proporcional (también conocida como "PN" o "Pro-Nav") es una ley de guía (análoga al control proporcional ) utilizada de una forma u otra por la mayoría de los misiles de objetivos aéreos autoguiados . [5] Se basa en el hecho de que dos objetos están en curso de colisión cuando la dirección de su línea de visión directa no cambia. PN dicta que el vector de velocidad del misil debe rotar a una tasa proporcional a la tasa de rotación de la línea de visión (tasa de línea de visión o tasa de LOS) y en la misma dirección.
La búsqueda activa utiliza un sistema de radar en el misil para proporcionar una señal de guía. Por lo general, los componentes electrónicos del misil mantienen el radar apuntando directamente al objetivo, y el misil luego mira este "ángulo" de su propia línea central para guiarse a sí mismo. La resolución del radar se basa en el tamaño de la antena, por lo que en un misil más pequeño estos sistemas son útiles para atacar solo objetivos grandes, barcos o bombarderos grandes, por ejemplo. Los sistemas de radar activo siguen siendo de uso generalizado en misiles anti-envío y en sistemas de misiles aire-aire de " disparar y olvidar " como el AIM-120 AMRAAM y el R-77 .
Los sistemas de localización semiactiva combinan un receptor de radar pasivo en el misil con un radar de orientación independiente que "ilumina" el objetivo. Dado que el misil generalmente se lanza después de que se detectó el objetivo utilizando un potente sistema de radar, tiene sentido usar ese mismo sistema de radar para rastrear el objetivo, evitando así problemas de resolución o potencia y reduciendo el peso del misil. La localización por radar semiactiva (SARH) es, con mucho, la solución de guía "para todo clima" más común para los sistemas antiaéreos, tanto lanzados desde tierra como desde el aire. [6]
Tiene la desventaja para los sistemas lanzados desde el aire que la aeronave de lanzamiento debe seguir moviéndose hacia el objetivo para mantener el radar y el bloqueo de la guía. Esto tiene el potencial de poner a la aeronave dentro del alcance de los sistemas de misiles guiados por infrarrojos (guiados por infrarrojos) de corto alcance. Es una consideración importante ahora que los misiles IR de "todos los aspectos" son capaces de "matar" de frente, algo que no prevalecía en los primeros días de los misiles guiados. Para barcos y sistemas terrestres móviles o fijos, esto es irrelevante ya que la velocidad (y a menudo el tamaño) de la plataforma de lanzamiento impide "huir" del objetivo o abrir el alcance para hacer que el ataque enemigo falle.
SALH es similar a SARH pero usa un láser como señal. Otra diferencia es que la mayoría de las armas guiadas por láser emplean designadores láser montados en torretas que aumentan la capacidad del avión de lanzamiento para maniobrar después del lanzamiento. La cantidad de maniobras que puede realizar la aeronave que guía depende del campo de visión de la torreta y de la capacidad del sistema para mantener el bloqueo durante las maniobras. Dado que la mayoría de las municiones lanzadas desde el aire y guiadas por láser se emplean contra objetivos de superficie, no es necesario que el designador que orienta al misil sea el avión de lanzamiento; la designación puede ser proporcionada por otra aeronave o por una fuente completamente separada (frecuentemente tropas en tierra equipadas con el designador láser apropiado).
La localización por infrarrojos es un sistema pasivo que se concentra en el calor generado por el objetivo. Usado típicamente en la función antiaérea para rastrear el calor de los motores a reacción, también se ha utilizado en la función antivehículo con cierto éxito. Este medio de orientación a veces también se denomina "búsqueda de calor". [6]
Los buscadores de contraste usan una cámara de televisión , generalmente en blanco y negro, para obtener imágenes de un campo de visión frente al misil, que se presenta al operador. Cuando se lanza, la electrónica del misil busca el punto en la imagen donde el contraste cambia más rápido, tanto vertical como horizontalmente, y luego intenta mantener ese punto en una ubicación constante a su vista. Los buscadores de contraste se han utilizado para misiles aire-tierra, incluido el AGM-65 Maverick , porque la mayoría de los objetivos terrestres solo se pueden distinguir por medios visuales. Sin embargo, dependen de que haya fuertes cambios de contraste para rastrear, e incluso el camuflaje tradicional puede hacer que no puedan "fijarse".
El homing de retransmisión, también llamado " track-via-missile " o "TVM", es un híbrido entre el guiado por comandos , el homing por radar semiactivo y el homing por radar activo . El misil capta la radiación emitida por el radar de seguimiento que rebota en el objetivo y lo transmite a la estación de seguimiento, que transmite los comandos al misil.
Cualquiera que sea el mecanismo utilizado en un sistema de guía de ubicación en el espacio, debe contener información preestablecida sobre el objetivo. La principal característica de estos sistemas es la falta de un rastreador de objetivos. La computadora de guía y el rastreador de misiles están ubicados en el misil. La falta de seguimiento de objetivos en GOLIS implica necesariamente una guía de navegación. [6]
La guía de navegación es cualquier tipo de guía ejecutada por un sistema sin un rastreador de objetivos. Las otras dos unidades están a bordo del misil. Estos sistemas también se conocen como sistemas de guía autónomos; sin embargo, no siempre son completamente autónomos debido a los rastreadores de misiles utilizados. Están subdivididos por la función de su rastreador de misiles de la siguiente manera:
La guía preestablecida es el tipo más simple de guía de misiles. A partir de la distancia y la dirección del objetivo, se determina la trayectoria de la trayectoria de vuelo. Antes de disparar, esta información se programa en el sistema de guía del misil, que, durante el vuelo, maniobra el misil para seguir ese camino. Todos los componentes de guía (incluidos sensores como acelerómetros o giroscopios ) están contenidos dentro del misil y no se utiliza información externa (como instrucciones de radio). Un ejemplo de un misil que utiliza una guía preestablecida es el cohete V-2 . [8]
La guía inercial utiliza dispositivos de medición sensibles para calcular la ubicación del misil debido a la aceleración que se le aplica después de abandonar una posición conocida. Los primeros sistemas mecánicos no eran muy precisos y requerían algún tipo de ajuste externo para permitirles alcanzar objetivos incluso del tamaño de una ciudad. Los sistemas modernos utilizan giroscopios láser de anillo de estado sólido que tienen una precisión de metros en rangos de 10,000 km y ya no requieren entradas adicionales. El desarrollo del giroscopio ha culminado en AIRSque se encuentra en el misil MX, lo que permite una precisión de menos de 100 m en rangos intercontinentales. Muchas aeronaves civiles utilizan la guía inercial mediante un giroscopio láser de anillo, que es menos preciso que los sistemas mecánicos que se encuentran en los misiles balísticos intercontinentales, pero que proporcionan un medio económico de lograr una posición bastante precisa en la ubicación (cuando la mayoría de los aviones como los Boeing 707 y 747 fueron diseñados , El GPS no era el medio de rastreo ampliamente disponible comercialmente que es hoy). Hoy en día, las armas guiadas pueden usar una combinación de INS, GPS y mapeo del terreno por radar para lograr niveles extremadamente altos de precisión, como los que se encuentran en los misiles de crucero modernos. [3]
La guía inercial es la más favorecida para la guía inicial y los vehículos de reentrada de misiles estratégicos , ya que no tiene señal externa y no puede bloquearse . [2] Además, la precisión relativamente baja de este método de guía es un problema menor para las ojivas nucleares grandes.
Orientación astro-inercial es una fusión de sensores - fusión de la información de dirección de inercia y la navegación astronómica . Por lo general, se emplea en misiles balísticos lanzados desde submarinos . A diferencia de los misiles balísticos intercontinentales basados en silos , cuyo punto de lanzamiento no se mueve y por lo tanto puede servir como referencia , los SLBM se lanzan desde submarinos en movimiento, lo que complica los cálculos de navegación necesarios y aumenta el error circular probable.. Esta guía estelar-inercial se utiliza para corregir pequeños errores de posición y velocidad que resultan de las incertidumbres en las condiciones de lanzamiento debido a errores en el sistema de navegación submarina y errores que pueden haberse acumulado en el sistema de guía durante el vuelo debido a una calibración imperfecta del instrumento .
La USAF buscó un sistema de navegación de precisión para mantener la precisión de la ruta y el seguimiento de objetivos a velocidades muy altas. [ cita requerida ] Nortronics , la división de desarrollo de electrónica de Northrop , había desarrollado un sistema de navegación astro-inercial (ANS) , que podía corregir errores de navegación inercial con observaciones celestes , para el misil SM-62 Snark , y un sistema separado para los enfermos -el misil AGM-48 Skybolt predestinado , el último de los cuales fue adaptado para el SR-71 . [9] [ verificación necesaria ]
Utiliza el posicionamiento en estrella para ajustar la precisión del sistema de guía inercial después del lanzamiento. Como la precisión de un misil depende de que el sistema de guía conozca la posición exacta del misil en un momento dado durante su vuelo, el hecho de que las estrellas sean un punto de referencia fijo desde el cual calcular esa posición hace que este sea un medio potencialmente muy eficaz de mejorando la precisión.
En el sistema de misiles Trident, esto se logró con una sola cámara que fue entrenada para detectar solo una estrella en su posición esperada (se cree [ ¿quién? ] Que los misiles de los submarinos soviéticos rastrearían dos estrellas separadas para lograr esto), si no estaba del todo alineado con donde debería estar, entonces esto indicaría que el sistema inercial no estaba precisamente en el objetivo y se haría una corrección. [10]
TERCOM , para "correspondencia del contorno del terreno", utiliza mapas de altitud de la franja de tierra desde el lugar de lanzamiento hasta el objetivo y los compara con la información de un altímetro de radar a bordo. Los sistemas TERCOM más sofisticados permiten que el misil vuele una ruta compleja sobre un mapa 3D completo, en lugar de volar directamente al objetivo. TERCOM es el sistema típico para la guía de misiles de crucero , pero está siendo reemplazado por sistemas GPS y por DSMAC , correlador de área de coincidencia de escena digital, que emplea una cámara para ver un área de tierra, digitaliza la vista y la compara con escenas almacenadas en una computadora a bordo para guiar el misil hacia su objetivo.
Se dice que el DSMAC es tan poco robusto que la destrucción de edificios prominentes marcados en el mapa interno del sistema (como por un misil de crucero precedente) trastorna su navegación. [3]