وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUS) هي العمود الفقري لأنظمة الملاحة في الصواريخ المتتالية. أنها توفر البيانات اللازمة لتوجيه الصاروخ إلى هدفها بدقة عالية. بدون وجود IMU موثوق به ، سيواجه الصاروخ مسار طيران مستقر ، والذي يمكن أن يعرض مهمته للخطر.
وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) هي جهاز يقيس تسارع الكائن وسرعة وتوجيه. دور IMU في التسكع في الصواريخ الضروري لضمان أن الصاروخ يصل إلى هدفه بدقة.

في هذه المقالة ، سأقوم بتفكيك المكونات الحرجة التي تشكل وحدة IMU ، والمقاييس الرئيسية لتتخلف عن تطبيقات الصواريخ ، وأي نوع من IMU هو الأنسب لعمليات المخاطر العالية هذه.
جدول المحتويات
ما هي وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)؟
وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) هي جهاز يقيس تسارع الكائن وسرعة وتوجيه. يعمل دون الحاجة إلى إشارات خارجية. هذا الاستقلال يجعله مثاليًا للاستخدام في البيئات التي قد تكون فيها إشارات GPS غير موثوقة. داخل IMU ، ستجد عادة مقاييس التسارع والجيروسكوب. تعمل هذه المستشعرات معًا لتتبع الحركة والدوران ، مما يضمن أن مسار رحلة الصواريخ يظل دقيقًا.
كمهندس عمل في صناعة الملاحة بالقصور الذاتي لأكثر من 8 سنوات ، يمكنني أن أخبرك أن الدور الرئيسي لـ IMU هو توفير بيانات في الوقت الفعلي حول سرعة الصاروخ ، والزاوية. هذا يسمح لنظام التحكم في الصاروخ بضبط مسار الرحلة بشكل مستمر. هذا المستوى من الدقة أمر حيوي للرحلات الطويلة المدة والضربات المستهدفة .

لماذا تعتمد الصواريخ المترقة على وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)؟
تم تصميم الصواريخ المتساقطة للبقاء في الهواء لفترات طويلة أثناء مراقبة الهدف. لهذا الغرض ، الملاحة الدقيقة ضرورية. تمكن IMU الصاروخ من ضبط مساره بشكل مستمر ، والتعويض عن التغييرات في السرعة أو الرياح أو العوامل البيئية الأخرى. إذا كان الصاروخ يفتقر إلى بيانات موضعية دقيقة ، فقد ينحرف عن المسار. وقد يؤدي ذلك إلى فشل المهمة أو أسوأ من ذلك ، فاشلة على الهدف.
بالنسبة لأنظمة الصواريخ ، فإن البيانات ذات الدقة العالية لا تتعلق فقط بتوجيه الصاروخ إلى موقع عام. يتعلق الأمر بتأكد من أن الصاروخ يمكنه المناورة بدقة وموثوقة على مسافات طويلة. IMU هو مفتاح تحقيق هذا المستوى من الدقة. بدون ذلك ، لن يكون الصاروخ قادرًا على إجراء تصحيحات في الوقت الفعلي. وهذا يعني مخاطر أعلى ، ومزيد من الموارد الضائعة ، والبعثات الأقل فعالية.

المعلمات الرئيسية لتراجع الصواريخ IMUS
عندما يتعلق الأمر بـ IMUS للتسكع في الصواريخ ، الدقة غير قابلة للتفاوض. ومع ذلك ، هناك معلمات حيوية أخرى يجب مراعاتها. استقرار تحيز IMU أمرًا بالغ الأهمية لأن أي انجراف يمكن أن يؤدي إلى أخطاء بمرور الوقت. وبالمثل ، معدل الانجراف مقدار ما يمكن أن ينحرفه النظام قبل طلب إعادة المعايرة. يجب على IMU أيضًا تقديم تحديثات سريعة للبيانات مع الحد الأدنى من الكمون . السرعة أمر بالغ الأهمية للتعديلات في الوقت الفعلي.
المعلمة | وصف | أهمية التسكع الصواريخ |
---|---|---|
دقة | قدرة IMU على قياس الحركة الدقيقة. | ضروري للحفاظ على الصاروخ في المسار خلال الرحلات الطويلة. |
استقرار التحيز | اتساق قراءات المستشعر مع مرور الوقت. | يمنع الانجراف التدريجي الذي يمكن أن يتخلص من مسار الصاروخ. |
معدل الانجراف | المعدل الذي تنحرف به قراءات IMU. | الانجراف المنخفض يضمن دقة مستمرة دون إعادة المعايرة. |
كمون | التأخير بين مدخلات المستشعر والإخراج. | المعالجة السريعة أمر بالغ الأهمية لتصحيح المسار الفوري. |
كشخص لديه سنوات من الخبرة في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي ، رأيت عن كثب مدى انجراف الانجراف ووقت الاستجابة السريعة يمكن أن يحدث فرقًا في مهمة ناجحة. لا يمكن أن يقدم IMUS مع استقرار التحيز السيئ أو ارتفاع معدلات الانجراف الأداء المطلوب ، لا سيما في أنظمة الصواريخ التي تحتاج إلى إجراء تعديلات سريعة ومتكررة.
متطلبات متطلبات دقة IMU الصاروخ
يمكن أن تختلف دقة (استقرار التحيز) لوحدة القياس بالقصور الذاتي لصاروخ التسكع اعتمادًا على تعقيد المهمة والاعتماد على أنظمة الملاحة الخارجية. فيما يلي ملخص لمتطلبات استقرار التحيز لسيناريوهات مختلفة:
1.
- استقرار التحيز : 01 درجة/ساعة إلى 0.1 درجة/ساعة
سبب:
- مطلوب دقة عالية للمشاركة المستهدفة الدقيقة ، خاصة بالنسبة لسيناريوهات المهمة المعقدة التي تنطوي على ضربات دقيقة.
- يحتاج IMU إلى ضمان رحلة مستقرة واستهداف دقيق ، خاصة خلال النهج النهائي.
نوع IMU الموصى به : f iber o ptic g y rosp
نموذج IMU الموصى به GFIMU 400 ، GFIMU 500


2. مهام دقة معتدلة (على سبيل المثال ، ضربات ساحة المعركة العامة)
- استقرار التحيز : 1 درجة/ساعة إلى 0.5 درجة/ساعة
سبب:
- هناك حاجة إلى دقة معتدلة لمهام ساحة المعركة العامة حيث قد يكون الهدف أقل أهمية أو منطقة المشاركة أكثر مرونة.
- يمكن استكمال IMU بأنظمة التوجيه الأخرى ، مثل الأنظمة المرئية أو المستندة إلى GPS ، للحفاظ على الدقة.
نوع IMU الموصى به : MEMS IMU أو FOG IMU (اعتمادًا على متطلبات المهمة)
موصى بها MEMS IMU نموذج: دليل 900

3. مهام منخفضة التكلفة أو أبسط (على سبيل المثال ، مهاجمة الأهداف ذات القيمة المنخفضة أو المتحركة)
- استقرار التحيز : 5 درجة/ساعة إلى 2.5 درجة/ساعة
سبب:
- بالنسبة لصواريخ التسكع منخفضة التكلفة أو الأهداف الأقل أهمية ، يمكن استرخاء دقة IMU ، خاصة عندما يكون وقت الرحلة قصيرًا أو أن تعقيد المهمة منخفض.
- قد تعتمد هذه الأنظمة أكثر على التنقل في المنصة (على سبيل المثال ، طائرة بدون طيار) أو مستشعرات على متن الطائرة البسيطة ، مما يقلل من الحاجة إلى IMUS عالية الدقة.
نوع IMU الموصى به : MEMS IMU
موصى بها MEMS IMU نموذج: دليل 700 ، دليل 688 ب ، دليل 600



4. المهام المعتمدة على المستشعر (على سبيل المثال ، الاعتماد على أجهزة الاستشعار الخارجية للاستهداف)
- استقرار التحيز : 5 درجة/ساعة إلى 5 درجات/ساعة
سبب:
- بالنسبة للبعثات التي تعتمد اعتمادًا كبيرًا على أجهزة الاستشعار الخارجية (على سبيل المثال ، بصرية أو رادار أو GPS) ، يمكن استرخاء دقة IMU لأن الأنظمة الخارجية تؤدي معظم الملاحة والتوجيه.
- يعمل IMU بشكل أساسي كمستشعر تكميلي ، مع الاعتماد الأساسي على البيانات الخارجية لنجاح المهمة.
نوع IMU الموصى به : MEMS IMU
موصى بها MEMS IMU النموذج: دليل 160

مراجع
بالنسبة لأنظمة الصواريخ ، فإن البيانات ذات الدقة العالية لا تتعلق فقط بتوجيه الصاروخ [^1] إلى موقع عام.
[^1]: يوفر استكشاف الميكانيكا وراء توجيه الصاروخ نظرة ثاقبة على تقنيات توجيه الصواريخ المتقدمة وكفاءتها التشغيلية.
المقاييس الرئيسية لتخليص تطبيقات الصواريخ [^2]
[^2]: يمكن أن يوفر فهم المقاييس الرئيسية لتسلق تطبيقات الصواريخ نظرة ثاقبة على فعاليتها التشغيلية والقيمة الاستراتيجية.