لمحة عن توجيه الصواريخ

    شاطر


    تاريخ التسجيل : 31/12/1969

    لمحة عن توجيه الصواريخ

    مُساهمة   في الأربعاء يناير 05, 2011 9:21 am



    لمحة عن توجيه الصواريخ








    العديد
    من الاسئلة تطرح حول كيفية تمكن الصواريخ من تحديد اهدافها والاطباق عليها
    من دون اي مساعدة بشرية ؟؟ لكن ليس هناك من داعي للقلق لان الخطا اذا وقع
    يكون غالبا من خطا برمجي من الانسان الذي اطلقة
    في الحقيقة ان العديد من المبادئ المستخدمة في طرق التوجيه هي مشابهة للتي تستخدمها الطائرات المدنية اثناء تنقلها
    في بداية الموضوع سنحاول اعطاء تعريفات بسيطة حتى تساعدنا في ايصال الفكرة بشكل سليم
    حيث ان تصنيف الصواريخ يمكن ان يتم بطرق مختلفة (مهمة الصاروخ –منصة
    الاطلاق ........الخ) اما في موضوعنا هذا سنقوم بدراسة طرق توجيه الصواريخ
    وانواع البواحث التي تستخدمها هذين المفهومين غالبا مايتم استخدامهما
    للغاية نفسها لكن من المهم معرفة الفرق بينهما

    يمكن تصنيف الصواريخ بشكل عام حسب : - المهمة - الإطلاق - المنصة
    الشيئين الذين نهتم بهما هما : - نمط التوجيه – نمط الحساس


    يعتمد التوجيه عادة على الأوامر التي يتلقى بها الصاروخ ليتحرك على مسار معين حتى يصل إلى هدفه
    وفي بعض الصواريخ يتم توليد هذه الأوامر داخليا ً بواسطة طيار آلي (كمبيوتر ) للصاروخ
    وفي بعضها الآخر يتم نقل الأوامر إلى الصاروخ من مصدر خارجي
    الحساسات المستخدمة حاليا ً هي : - الأشعة تحت الحمراء – الرادار – نظام تحديد المواقع العالمي GPS
    واعتماداً على الموقع النسبي بين الصاروخ والهدف في أي لحظة معينة خلال
    الطيران .. يرسل الطيار الآلي أوامر لسطوح التحكم والتوجيه في الصاروخ
    لتعديل مسار الصاروخ





    ينقسم نظام التوجيه في العديد من الصواريخ إلى 3 مراحل أساسية كما هو مبين بالشكل



    المرحلة الأولى : مرحلة الإقلاع boost : فيها يتم تعطيل نظام التوجيه للسماح للصاروخ بالإقلاع بعيداً عن منصة الانطلاق
    المرحلة الثانية : مرحلة التوجيه منتصف المسار midcourse : فيها يتم أغلب
    تحليق الصاروخ .. ويتم أداء تعديلات طفيفة على مسار الصاروخ ليتم السماح له
    للوصول إلى الهدف
    المرحلة الثالثة : مرحلة التوجيه النهائي terminal : فيها يستخدم الصاروخ
    نظام تتبع عالي الدقة لأداء المناورات السريعة التي تؤدي إلى اعتراض الهدف

    طبعاً في الكثير من الصواريخ .. نظام التوجيه في مرحلة التوجيه النهائي
    يختلف عن نظام التوجيه في مرحلة التوجيه منتصف المسار .. وهو ما سنناقشه
    بعد قليل

    فيما يلي الأنماط الرئيسية من توجيه الصواريخ .. مع أمثلة عن الصواريخ والحساسات التي تقوم بأداء هذا النمط من التوجيه

    1
    -التوجيه باتباع الحزمة Beam Rider Guidance :
    مبدأ التوجيه باتباع الحزمة يعتمد على محطة رادار أرضية أو محمولة عبر سفينة تبث حزمة رادارية باتجاه الهدف
    بعدها يقوم سطح راداري بتتبع الهدف ، ويبث حزمة التوجيه التي تقوم بضبط زاويتها خلال حركة الهدف في السماء



    بعدها يتم إطلاق الصاروخ باتجاه حزمة التوجيه ويتبع اتجاهها ومسارها .. حيث
    تقوم أنظمة مسح على متن الصاروخ بالتقاط وجود الحزمة وتحديد مدى اقتراب
    الصاروخ من حواف هذه الحزمة
    وتستخدم هذه المعلومات لإرسال إشارات أوامر لسطوح التحكم عبر الصاروخ لتبقي الصاروخ ضمن مسار الحزمة
    وبهذه الطريقة يتم ضمان اتباع الصاروخ لمسار حزمة الرادار الخارجي باتجاه الهدف

    استخدمت هذه الطريقة من التوجيه في صواريخ أرض – جو القديمة .. لكنها كانت ذات دقة ضعيفة بالنسبة للأهداف بعيدة المدى
    ولذلك انتشار هذه الطريقة هو محدود للغاية ..
    - التوجيه بإعطاء الأوامر Command Guidance :

    مشابه لمبدأ التوجيه باتباع
    الحزمة من حيث أنه يتم تعقب الهدف باستخدام رادار خارجي .. لكن يختلف عنه
    بوجود رادار ثاني يتبع الصاروخ بنفسه
    ويتم إعطاء بيانات كل من الرادارين إلى كمبيوتر موجود على الأرض .. ليتم حساب المسارات لكل من الصاروخ والهدف



    هذا الكمبيوتر يحدد أيضاً الأوامر الواجب إرسالها لسطوح التحكم عبر الصاروخ
    .. لتوجه الصاروخ بحيث يعترض الهدف .. يتم استقبال هذه الأوامر عبر جهاز
    استقبال محمول على الصاروخ ليضبط مساره
    أبرز أنواع الصواريخ التي تستخدم هذا النمط من التوجيه هو صاروخ سام 2 روسي الصنع .. والذي أنهك الطائرات الأمريكية في حرب فييتنام

    أيضاً يستخدم مثل هذا النمط في التوجيه .. باستخدام أنظمة توجيه سلكي (
    وليست رادارية كما في السابق ) .. حيث يتم إرسال الأوامر إلى الصواريخ عبر
    أسلاك تقليدية .. أو كابلات ألياف بصرية والتي تخرج من بكرة محمولة على
    الصاروخ ومتصلة بمحطة الإقلاع
    كمثال على ذلك الصواريخ المضادة للدبابات TOW .. وكذلك عدد من التوربيدات البحرية التي يتم إطلاقها من الغواصات

    - التوجيه بضبط المسار HOMING GUIDANCE
    وهو النمط الأكثر شيوعاً في الصواريخ المضادة للطائرات في يومنا هذا
    وهناك 3 أنماط من التوجيه تقع ضمن هذا النمط من التوجيه
    - توجيه نصف إيجابي semi active
    - توجيه إيجابي active
    - توجيه سلبي passive
    أيضاً هناك شكل أكثر غرابة من التوجيه يسمى التوجيه بضبط المسار عبر إعادة الإرسال .. أو التتبع عبر ضبط مسار الصاروخ



    أ- التوجيه بضبط المسار نصف الإيجابي Semi-Active Homing Guidance
    مشابه لمبدأ التوجيه بإعطاء الأوامر من حيث أن الصاروخ يعتمد على مصدر خارجي ليتعرف على الهدف
    حيث يتم اعتراض الطاقة المنعكسة من الهدف بجهاز استقبال محمول على الصاروخ
    الفرق الجوهري بين التوجيه بإعطاء الأوامر ، والتوجيه بضبط المسار نصف الإيجابي .. بأن الصاروخ يمتلك كمبيوتر محمول على متنه
    حيث يستخدم الكمبيوتر هذه الطاقة المجمعة عبر جهاز الاستقبال الراداري
    لتحديد مسار الهدف النسبي .. وإرسال أوامر التصحيح لسطوح التحكم بحيث يقوم
    الصاروخ باعتراض الهدف



    على سبيل المثال في الشكل المبين .. يوضح طريقة التوجيه في صاروخ جو – جو .. مثل صاروخ Sparrow
    هذا الصاروخ يعتمد على الطاقة الرادارية المنقولة عبر منصة الإقلاع .. لتتبع الهدف وضبط مسار الصاروخ باتجاهه
    أحياناً يشار إلى هذا النظام بالثنائي .. حيث أن موجات الرادار التي تعترض
    الهدف .. وموجات الرادار المنعكسة إلى الصاروخ .. هي ذات زوايا مختلفة

    التوجيه بضبط المسار نصف الإيجابي يستخدم أنماط أخرى من الحساسات بالإضافة
    إلى الرادار .. كالتوجيه باستخدام الليزر مثل سلسلة Paveway وهي قنابل
    موجهة بالليزر .. حيث يتم إصدار الليزر من جهاز استصدار لليزر محمول على
    الطائرة المطلقة .. وقد يتم إصداره من خلال جندي موجود على الأرض باتجاه
    الهدف

    ب- التوجيه بضبط المسار الإيجابي Active Homing Guidance
    مبدأ عمله مشابه تماماً لمبدأ
    التوجيه بضبط المسار نصف الإيجابي .. باستثناء أن طاقة التتبع يتم إصدارها
    واستقبالها من الصاروخ نفسه .. وبالتالي لا حاجة لاستخدام مصدر خارجي
    ولذلك تسمى هذه الصواريخ التي تعتمد هذا النمط من التوجيه بـ " أطلق وانسَ "
    .. حيث أنه لا حاجة لاستخدام الطائرة المطلقة للصاروخ في تعريف الصاروخ
    إلى الهدف بعد إطلاق الصاروخ



    تستخدم الصواريخ التي تعتمد التوجيه بضبط المسار الإيجابي حساسات رادارية
    لتتبع هدفها .. هذه الحساسات تدعى بالأحادية نظراً لأنها بعكس التوجيه بضبط
    المسار نصف الإيجابي تستقبل وتعكس الأمواج بنفس الزاوية بالنسبة لخط البصر
    بين الصاروخ والهدف
    أمثلة على مثل هذه الصواريخ هي صواريخ AMRAAM جو – جو ، وصواريخ Exocet المضادة للسفن

    جـ- التوجيه بضبط المسار السلبي Passive Homing Guidance
    مشابه للإيجابي من حيث أن الصاروخ مستقل عن أي نظام توجيه خارجي
    ومشابه لنصف الإيجابي من حيث أن الصاروخ فقط يستقبل الإشارات ولا يصدرها ..

    الصواريخ ذات التوجيه بضبط المسار السلبي تعتمد على شكل ما من الطاقة يتم إصداره من الهدف .. ويتم تتبعه عبر حساسات الصاروخ



    هذه الطاقة تأخذ أشكالاً عديدة .. مثلاً
    - الحساسات التي تعتمد على الأشعة تحت الحمراء كما في صواريخ Sidewinder تعتمد على الإشارة الحرارية المتولدة من الهدف
    - الصواريخ المضادة للإشعاع مثل صواريخ HARM تتبع الترددات الطاقية للراديو الصادرة عن محطات الرادار الأرضية
    - التوربيدات تعتمد على السونار أو الأمواج الصوتية الناشئة عن محركات السفن لتهاجم أهدافها
    - الحساسات الإلكتروضوئية كالمستخدمة في صواريخ Maverick مثلاً تعتمد على الصور المرئية لتتوجه باتجاه الهدف

    د- التوجيه بضبط المسار بإعادة الإرسال Retransmission Homing Guidance
    الشكل الأكثر غرابة من التوجيه بضبط المسار هو استخدام طريقة إعادة الإرسال
    هذه التقنية تشبه بشكل كبير التوجيه بإعطاء الأوامر .. لكن مع تطور فريد من نوعه
    حيث يتم تعقب الهدف باستخدام رادار خارجي .. لكن يتم استقبال الإشارة
    المنعكسة عبر جهاز استقبال محمول على الصاروخ كما في التوجيه بضبط المسار
    نصف الإيجابي
    لكن لا يوجد على متن الصاروخ كمبيوتر يعالج هذه الإشارات .. وإنما بدلاً من
    ذلك يتم إعادة نقل هذه الإشارات إلى مكان إطلاق الصاروخ لمعالجة الإشارات
    ..
    ثم بعد ذلك يتم إعادة إرسال الأوامر اللازمة إلى الصاروخ ليغير من انحراف سطوح التحكم بحيث يضبط مساره



    تدعى هذه الطريقة بـ " التعقب عبر الصاروخ " .. بالإنكليزية "track via
    missile TVM " .. حيث أن الصاروخ يعمل كقناة لنقل معلومات التتبع من الهدف
    إلى محطة التحكم الأرضية
    ميزة هذا النمط من التوجيه هو أن أجهزة التعقب والمعالجة باهظة الثمن تقع
    ضمن المحطات الأرضية .. وبالتالي يمكن إعادة استخدامها بدلاً من تدميرها ..

    سلبية هذا النمط من التوجيه هو أنه يتطلب اتصالات ممتازة وعالية السرعة
    تربط بين الصاروخ ومحطة التحكم .. وهذا ما يحد من فعالية النظام إلى مسافات
    قصيرة
    بستخدم هذا النمط من التوجيه في صواريخ Patriot أرض – جو

    4
    - التوجيه الملاحي NAVIGATION GUIDANCE
    يصنف إلى عدة مجموعات
    فيما يلي سنناقش تقنيات التوجيه الملاحية : - العطالية – النطاقية – السماوية – الجيوفيزيائية

    أ- التوجيه الملاحي العطالي Inertial Navigation Guidance :
    الملاحة العطالية تعتمد على
    أجهزة على متن الصاروخ تقيس سرعته وتسارعه باتجاهات مختلفة .. هذه الأجهزة
    تدعى بالجيروسكوبات وحساسات التسارع ( في الشكل الجيروسكوب الميكانيكي ،
    الجيروسكوب ذو الألياف البصرية ، والجيروسكوب ذو الحلقة الليزرية )



    الغاية من الجيروسكوب هو قياس الدوران الزاوي .. وتوجد هناك عدة طرق لأداء ذلك
    الجيروسكوب الميكانيكي الكلاسيكي يقوم بقياس مدى استقرار كتلة تدور ضمن حامل
    هناك أيضاً الجيروسكوبات ذات الحلقة الليزرية والجيروسكوبات ذات الألياف البصرية والتي تعتمد على التداخل بين الحزم الليزرية ..
    التطور الحالي في الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة سمح بتطوير الجيروسكوبات
    .. بحيث تكون صغيرة جداً وغير باهظة الثمن لتقوم الجيروسكوبات بقياس
    الحركة الزاوية
    في حين تقوم حساسات التسارع بقياس الحركة الخطية .. حيث يتم تحويل
    التسارعات إلى إشارات كهربائية لتتم معالجتها من كمبيوتر الطيار الآلي
    للصاروخ ..
    وعندما يتم دمج الجيروسكوب وحساس التسارع في جهاز واحد .. يدعى هذا الجهاز بوحدة قياس عطالية inertial measurement unit IMU
    أو نظام ملاحة عطالي inertial navigation system INS.



    يستخدم نظام الملاحة العطالي INS جهازين لقياس الحركة بالنسبة لمبدأ الإحداثيات
    تعمل الملاحة العطالية عبر إخبار الصاروخ .. أين هو في لحظة الإطلاق ..
    وكيف يجب أن يتحرك بالاعتماد على المسافة والدوران عبر المسار خلال تحليقه
    يستخدم كمبيوتر الصاروخ الإشارات من نظام الملاحة العطالي INS لقياس هذه
    الحركات .. ولضمان أن الصاروخ يتحرك ضمن مساره الصحيح المبرمج مسبقاً .

    تستعمل أنظمة الملاحة العطالية بشكل واسع في جميع أنواع المركبات الجوية
    والفضائية .. بما في ذلك الأسلحة ، والطائرات العسكرية ، والطائرات المدنية
    ، والمركبات الفضائية
    وتستخدم كثير من الصواريخ الطرق العطالية في التوجيه منتصف المسار .. مثل صواريخ AMRAAM ، Storm Shadow ، Meteor ، Tomahawk

    ب- التوجيه الملاحي النطاقي Ranging Navigation Guidance :
    على عكس الملاحة العطالية والتي تكون محتواة بشكل كامل ضمن ضمن المركبة .. تعتمد الملاحة النطاقية على إشارات خارجية للتوجيه
    الشكل الأقدم لمثل هذا النمط من الملاحة كان استخدام مرسلات الراديو والتي تم تطويرها من أجل خدمة النقل الجوي التجاري
    هذه المرسلات تقوم ببث إشارات الراديو والتي يتم استقبالها من الطائرة خلال الطيران
    اعتماداً على اتجاه وشدة الإشارات .. يمكن للطائرة حساب موقعها بالنسبة لهذه المرسلات .. وأن تنتقل في طريقها عبر هذه الإشارات



    وكان اختراع نظام تحديد المواقع العالمي global positions system GPS له
    دور في استبدال مرسلات الراديو في كلا المجالين العسكري والمدني ..
    يتألف نظام الـ GPS من 24 قمراً صناعياً بمدارات متواقتة جغرافياً حول الأرض
    وفي حال وجود جهاز استقبال GPS على سطح الأرض .. بإمكانه استقبال الإشارات
    من قبل 4 أقمار على الأقل .. وبالتالي بإمكانه حساب الموقع ثلاثي الأبعاد
    الحقيقي بدقة متناهية ..
    تستفيد صواريخ مثل JSOW وسلاسل قنابل موجهة مثل JDAM من إشارات الـ GPS لتحديد موقعها بالنسبة لمواقع أهدافها
    على مدى مسارها خلال تحليقها ، تستفيد هذه الأسلحة من من المعلومات لترسل الأوامر إلى سطوح التحكم لضبط مسارها

    جـ- التوجيه الملاحي السماوي Celestial Navigation Guidance

    الملاحة السماوية هي واحدة من
    أقدم أشكال الملاحة التي تم توظيفها عبر الإنسان ، والتي كانت أهم
    تطبيقاتها هي في الرحلات الاستكشافية البحرية كما في رحلة كريستوف كولومبس
    وغيره من المستكشفين
    تستخدم الملاحة السماوية مواقع النجوم لتحديد المكان على سطح الأرض وخاصةً خط العرض ..
    هذا النمط من الملاحة يتطلب رؤية جيدة للنجوم ، ولذلك هي فعالة فقط في الليل أو عند ارتفاعات عالية جداً ..
    ولذلك استخدام الملاحة السماوية هو نادر بالنسبة للصواريخ ..
    مع ذلك تم استخدامها في العديد من الصواريخ البالستية .. مثل صاروخ Poseidon
    حيث يقوم الصاروخ بمقارنة مواقع النجوم مع صورة مخزنة في ذاكرته .. لتحديد مسار الطيران

    د- التوجيه الملاحي الجيوفيزيائي Geophysical Navigation Guidance
    لربما هي أقدم من الملاحة السماوية .. حيث تعتمد على قياسات الأرض للحصول على المعلومات الملاحية .
    الطرق التي تندرج ضمن هذه المجموعة تعتمد على قياس الحقل المغناطيسي الأرضي
    بواسطة البوصلة والماغنيتومتر ، وكذلك قياس حقل الجاذبية الأرضي بواسطة
    الغرافيتومتر ..

    لم تجد هذه الطرق أي تطبيق في الصواريخ .. لذا تم استخدام طريقة أكثر فعالية وهي مطابقة التضاريس ..
    حيث تتطلب هذه الطريقة عادة مقياس الارتفاع الراداري والذي يستخدم موجات
    الرادار لتحديد الارتفاع عن سطح الأرض.. و بمقارنة ملامح التضاريس مع
    البيانات المخزنة على متن الصاروخ .. يمكن للصاروخ أن يخط طريقه ضمن مسار
    معين

    وهناك طريقة مرتبطة لكنها أكثر دقة .. هي طريقة مطابقة الصورة الرقمية ..
    من ناحية المبدأ .. طريقة مطابقة الصورة الرقمية .. تختلف قليلاً عن
    استخدام العلامات الأرضية خلال القيادة في السيارة لخط طريقك ضمن مسار مسار
    معين

    تستخدم الصواريخ من هذه التقنية بمطابقة الصورة التي يتم رؤيتها تحت السلاح
    مع صور جوية أو صور ملتقطة عبر الأقمار الصناعية مخزنة في كمبيوتر الصاروخ
    .
    في حال كانت الصور غير متطابقة .. يرسل الكمبيوتر أوامر إلى سطوح التحكم لضبط مسار الصاروخ .. إلى أن يتم تطابق الصور
    تستخدم طريقة مطابقة الصورة الرقمية في صواريخ كروز




























      الوقت/التاريخ الآن هو السبت ديسمبر 03, 2016 2:47 pm