Аберрационный расчет зеркально-линзового теплопеленгатора

9167

знаков

таблиц

изображений

Введение

В настоящее время, в связи с прогрессивными темпами развития ракетной техники, встает вопрос о своевременном обнаружении ракет и военной техники вероятного противника.

Различают три основных метода автоматической пеленгации: активный, полуактивный, пассивный.

Пассивный метод пеленгации основан на приеме собственного излучения цели, которое может быть вызвано:

1) нагревом поверхности цели и окружающей ее среды благодаря работе расположенных в ней энергетических установок (двигателей, турбин, котлов и т.д.);

2) нагревом поверхности цели при ее движении в воздухе (аэродинамический нагрев).

К собственному излучению цели может прибавляться отраженная ею солнечная энергия. В суммарном балансе излучения военных и промышленных объектов (самолетов, ракет, танков, кораблей и т.д.) доля отраженной энергии солнца, как правило, незначительна.

На данный момент большое распространение в пеленгационных средствах имеют радиолокационные станции и системы. Главным достоинством данных систем является их высокая дальность действия. Однако радиолокационные системы имеют ряд существенных недостатков. Существенным недостатком данных средств пеленгации является их активный режим работы. Т.е. работы по отраженному от цели сигналу, выпущенному из станции. Тем самым данные системы незамедлительно обнаруживают себя и могут быть уничтожены вероятным противником, что неприемлемо. Есть и ряд других недостатков. Из-за работы радиолокационных систем в длинноволновом диапазоне длин волн, ухудшается точность определения координат цели , где

-- угловая разрешающая способность системы;

- - рабочая длина волны системы;

- - размер предполагаемой цели.

Для улучшения данного показателя обычно ничего не остается, как увеличивать размер активной антенны, что приводит к увеличению габаритов, массы, а так же увеличению материальных и финансовых затрат.

Наряду с радиолокационными системами в настоящее время так же используются оптические тепловые пеленгационные системы. Данные системы являются наиболее актуальными в настоящее время.

Главным преимуществом таких систем является их пассивный режим работы, т.е. работы по принятому тепловому сигналу от цели. Теплопеленгационные станции не излучают никаких сигналов (за исключением систем с активной подсветкой), что позволяет им оставаться незамеченными при регистрации цели. Еще одним весомым преимуществом является более высокая, по сравнению с радиолокационными, точность пеленгации. Т. к. диапазон длин волн используемый в теплопеленгаторах на несколько порядков меньше радиоволн. А так же данный метод пеленгации обладает высокой помехозащищенностью.

Однако у теплопеленгационных систем есть и существенный недостаток. Их ограниченное применение в сложных метеорологических условиях (дождь, снег, облачность и т. п.) из-за сильного поглощения теплового излучения атмосферой, особенно на больших расстояниях.

Поэтому основной задачей при разработке таких систем является борьба за дальность обнаружения.

Задачи, выполняемые с помощью теплопеленгационных приборов, весьма актуальны в настоящее время. Они с успехом применяется в морской, воздушной и космической навигации, в военном деле для обнаружения самолётов, судов, танков и т. п. объектов по излучению выхлопных газов их двигателей и нагретых частей.

1. Теоретическая часть

1.1 Оптическая схема

Данный прибор имеет возможность работать в узкопольном и широкопольном режимах работы.

При широкопольном режиме работы тепловой поток от цели поступает на сканирующее зеркало, затем на отражающее зеркало ШП и через широкопольный объектив проецируется на ПИ.

Входной зрачок такой системы - ;

угловое увеличение -;

угловое поле обзора -;

фокусное расстояние - ,

где а_э – размер элемента матрицы,

δw – угловой размер элемента матрицы.

При узкопольном режиме работы, поток в виде кольцевой зоны через систему зеркал поступает в узкопольный зеркально-линзовый объектив,обеспечивающий угловое увеличение 3х.

В тепловизионной технике зеркально-линзовая телескопическая система имеет ряд преимуществ по сравнению с линзовой. Линзы сделанные из германия имеют небольшой коэффициент пропускания, а для системы такого класса необходим телескоп минимум из 6 линз. По выходу из такого телескопа тепловой поток будет слишком мал для четкой его регистрации. Так же линзы обладают большими аберрациями по сравнению с зеркалами. При использовании зеркально-линзовой телескопической системы тепловой поток не проходит через стекло зеркал, а отражается от их поверхности, что с одной стороны уменьшает потери на поглощении, но с другой лишает нас одного параметра оптимизации.

Входной зрачок системы в узкопольном режиме - ;