PPK z systemem kierowania MCLOS- tor lotu pocisku

Dziś wpis o przeciwpancernych pociskach kierowanych (PPK), a konkretnie o PPK z systemem kierowania MCLOS (Manual Command to Line Of Sight, czyli po polsku kierowanie ręczne z wykorzystaniem metody trzech punktów). We wpisie poruszona zostanie problematyka toru lotu takiego pocisku. Wpis bazuje na pracy zatytułowanej Szkolenie operatorów przeciwpancernych pocisków kierowanych. Praca ta, wydana w 1967 roku jako dodatek do piątego numeru Przeglądu wojsk lądowych, została napisana przez podpułkownika dyplomowanego magistra Kazimierza Grzeszczaka.

Ujmując to innymi słowami, clou dzisiejszego wpisu to cytat z pracy Szkolenie operatorów przeciwpancernych pocisków kierowanych, przy czym cytat ten tyczy się toru lotu przeciwpancernego pocisku kierowanego, charakteryzującego się systemem kierowania MCLOS. Oto cytat ze wspomnianej pracy, z rozdziału zatytułowanego Charakterystyka optymalnego nawyku śledzenia w kierowaniu pociskiem bojowym:

 

Obserwacja strzelań prowadzonych z grupami eksperymentalnymi i kontrolnymi w większości wypadków potwierdziła założenie, że jeżeli operator miał ukształtowany optymalny nawyk śledzenia na trenażerze i podczas kierowania pociskiem bojowym stosował zasady teorii strzału, to trafiał w cel pierwszymi bojowymi pociskami.

Jednocześnie obserwacja operatorów dopuszczonych do strzelania po raz pierwszy dowiodła, że są oni niezmiernie zaangażowani pod względem emocjonalnym. To emocjonalne zabarwienie czynności śledzenia pocisku bojowego ma negatywny wpływ na większość operatorów, zwłaszcza podczas kierowania pierwszym pociskiem.

Posługując się rysunkiem 10, na którym przedstawiono wykresy optymalnych sposobów śledzenia podczas strzelania pociskiem bojowym, spróbujemy przedstawić psychologiczną analizę czynności śledzenia operatora.

ppk_tor_lotu_m

[aby zobaczyć rysunek w większej rozdzielczości, należy kliknąć tutaj– przypis autora bloga]

Na rysunku 10a pokazano idealny sposób kierowania pociskiem wykluczający wypadek zetknięcia się pocisku z ziemią. Operator w tym wypadku sterowałby pociskiem na wysokości wykluczającej zetknięcie się pocisku z ziemią i obniżałby go do linii celowania tuż przed celem. Wymagałoby to od operatora znajomości odległości pocisku od celu w każdym punkcie toru lotu. A to przekracza jego możliwości. Dlatego takiego sposobu naprowadzenia nie można zastosować.

Na rysunku 10b, c, d przedstawiono najdoskonalsze sposoby naprowadzenia pocisku na różne odległości. Sposoby te polegają na tym, że lot pocisku jest stopniowo obniżany, tak aby na linię celowania mógł wejść w określonym czasie. Od punktu P2 linii celowania pocisk jest naprowadzany metodą trzech punktów (oko-pocisk-cel) na tzw. odcinku bojowym (ataku). Sterując pociskiem na odcinku bojowym operator musi skupić uwagę i spokojnie kierować. Na tym odcinku istnieje największe prawdopodobieństwo zetknięcia się pocisku z ziemią.

Jest zrozumiałe, że z punktu widzenia możliwości psychicznych operatora odcinek naprowadzenia metodą trzech punktów powinien być jak najkrótszy. Ponadto obliczono, że prawdopodobieństwo zetknięcia się pocisku z ziemią zwiększa się wraz z upływem czasu lotu pocisku na linii celowania. Dlatego czas naprowadzania metodą trzech punktów na różnych odległościach strzelania będzie różny, co będzie się łączyło z koniecznością wykonywania przez operatora odpowiednich czynności śledzenia i oceny czasu lotu.

Podczas obserwowania strzelań pociskiem bojowym w wielu wypadkach stwierdzono u operatorów brak odporności psychicznej pod wpływem napięcia emocjonalnego w naprowadzeniu pocisku już na odcinku zbliżania do celu. Niektórzy pod wpływem złudzeń psychicznych dążyli do jak najszybszego sprowadzania pocisku na linię celowania (oko-pocisk-cel). Ponadto duże napięcie emocjonalne operatora doprowadziło do tego, że strzelanie takie kończyło się przeważnie uderzeniem pocisku w ziemię.

Operatorzy, którzy poznali technikę kierowania pociskiem bojowym i przestrzegali na odcinku zbliżania się do celu zasad kierowania nim w określonym czasie i na odpowiedniej wysokości, potrafili pocisk odpowiednio wystabilizować i płynnie wprowadzić na odcinek bojowy (ataku).

Jeden z operatorów, który w czasie strzelania trafił pierwszym pociskiem, powiedział:

 

„Pierwszy pocisk zaobserwowałem w środku górnego pola widzenia lunety celowniczej i spostrzegłem, że pocisk miarowo schodził w dół, dałem mu więc lekki sygnał do góry.

Pocisk po ułamku sekundy zareagował i wzniósł się się nieco do góry. Przez kilka sekund prowadziłem pocisk nad celem; był dokładnie zgrany z kierunkiem obserwacji.

Drugi pocisk prowadziłem w identyczny sposób”.

 

Z wypowiedzi tej wynika, że operator stosował dobrą technikę śledzenia pocisku bojowego, zapewniającą właściwe wykonanie zadania.

Reklamy
PPK z systemem kierowania MCLOS- tor lotu pocisku

Przed zwalczaniem czołgów wypij kawę

Jakiś czas temu napisałem wpis o pociskach kierowanych wykorzystujących system kierowania MCLOS. W przypadku systemu kierowania tego typu, operator kieruje pociskiem mniej więcej tak jak samochodem zabawką bądź modelem latającym. Na pocisku znajduje się flara, a operator kieruje pociskiem przy pomocy drążka (joysticka), patrząc na świetlną kropkę generowaną przez flarę. Taki system kierowania wymaga od operatora dużej wprawy. Pożądana jest również dobra kondycja psychofizyczna operatora podczas kierowania pociskiem.

No właśnie, dochodzimy do kondycji psychofizycznej i czynników mających na nią wpływ. Jeden z czynników mogących mieć wpływ na kondycję psychofizyczną to spożycie kofeiny. Czy więc spożycie kofeiny ma wpływ na skuteczność prowadzenia ognia przy pomocy pocisków rakietowych wykorzystujących system kierowania MCLOS? Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, należy zajrzeć do pracy zatytułowanej Szkolenie operatorów przeciwpancernych pocisków kierowanych, która to tyczy się pocisków wykorzystujących system kierowania MCLOS. Ów praca została wydana w 1967 roku, jako dodatek do piątego numeru Przeglądu wojsk lądowych. Autor pracy to podpułkownik dyplomowany magister Kazimierz Grzeszczak. Oto cytat ze wspomnianej pracy:

 

Celem przeprowadzonych eksperymentalnych badań wpływu kofeiny na czynności psychomotoryczne operatora było ustalenie, jaki wpływ kofeina wywiera na podniesienie wskaźników śledzenia i zmniejszenie popełnianych błędów.

Badania przeprowadzono z grupą 10 operatorów. Przebiegały one następująco:

-przed podaniem kofeiny przeprowadzono strzelanie wstępne (zadanie 1s), połączone ze sprawdzeniem koordynacji ruchów za pomocą trenometru;

-każdemu operatorowi podano szklankę mocnej naturalnej kawy o zawartości około 0,2 g kofeiny.

Następnie przeprowadzono strzelania kontrolne (zadanie 1s) po upływie 1 godziny, 2 godzin i 3 godzin od chwili podania operatorom kofeiny.

Badania wykazały, że kofeina ogólnie dodatnio wpływa na czynności psychomotoryczne operatora i zmniejsza liczbę popełnianych błędów. Kofeina sprawa, że na pewien czas poprawia się u operatorów wskaźnik częstotliwości trafiania i polepsza się precyzja ruchu rąk podczas badań prowadzonych za pomocą trenometru. Najbardziej dodatni wpływ kofeiny uwidocznił się w pierwszej i drugiej godzinie od jej podania.

Na rysunku 12 widać, że grupowy wskaźnik częstotliwości trafienia w stosunku do badań wstępnych był po pierwszej godzinie większy o 15%, po drugiej- o 8% i po trzeciej- o 3%. Stopniowy spadek wskaźnika należy tłumaczyć zmniejszeniem wpływu kofeiny na organizm operatorów i wzrostem zmęczenia…

…Stwierdzono wyraźną poprawę w szybkości reakcji, zwłaszcza podczas strzelania do celów ruchomych na małe odległości, gdy prędkość tych celów była duża.

Na podstawie jednorazowego badania wpływu kofeiny na poprawę czynności śledzenia oraz psychikę operatora nie można wyciągać ogólnych wniosków. Ostateczne wnioski muszę być poparte dodatkowymi badaniami. Można jednak z pewnością stwierdzić, że zarówno w praktyce szkoleniowej, jak i w warunkach bojowych, gdy operator jest bardzo zmęczony, podanie mu kofeiny dodatnio wpłynie na wyniki strzelań.

 

ppk_kofeina_m

Grafika z pracy zatytułowanej „Szkolenie operatorów przeciwpancernych pocisków kierowanych”.

 

Przed zwalczaniem czołgów wypij kawę

Pociski rakietowe- MCLOS

Dziś wpis o kierowanych pociskach rakietowych, przy czym wpis ten tyczyć się będzie systemu kierowania określanego w anglojęzycznej terminologii jako MCLOS (Manual Command to Line Of Sight). Zgodnie z polską terminologią system ten to kierowanie ręczne z wykorzystaniem metody trzech punktów (ów 3 punkty to oko-pocisk-cel). Na czym polega system MCLOS? Cóż, w systemie tym pociskiem rakietowym steruje się mniej więcej tak, jak samochodem zabawką, bądź modelem latającym. Ujmując to inaczej, na pocisku znajduje się flara, operator pocisku widzi ów flarę, a jednocześnie operator, używając drążka sterowniczego (joysticka), stara się tak pokierować pociskiem, aby świetlna kropka generowana przez flarę, znalazła się na tle celu. Patrząc z perspektywy operatora, żołnierz ten kieruje świetlną kropką w sposób niejako bezpośredni. Pisząc o kierowaniu świetlną kropką w sposób bezpośredni, mam na myśli przykładowo rozwiązanie, w którym ruch drążka w lewo powoduje ruch kropki w lewo, a ruch drążka w prawo powoduje ruch kropki w prawo. Podobnie może być rozwiązane sterowanie kropką góra/dół- ruch drążka do siebie powodujący ruch kropki w górę, ruch drążka od siebie generujący ruch kropki w dół. Jeśli świetlna kropka znajduje się na tle celu, wtedy pocisk powinien trafić w cel. Spójrzmy zresztą na poniższą grafikę:

 

mclos_m

Na powyższej grafice widać pulpit sterowniczy, cel (czołg wroga) i świetlną kropkę generowaną przez flarę umieszczoną na pocisku.

 

Istnieją zasadniczo dwa warianty systemu MCLOS. Pierwsze to sterowanie prędkością kropki, drugi to sterowanie jej przyspieszeniem. Poniżej opisałem oba warianty. Ów opisy napisane są z perspektywy operatora- założyłem że kropka i cel to dwuwymiarowe obiekty na dwuwymiarowym tle.

 

-Przy sterowaniu prędkością kropki, wychylenie drążka sterowniczego powoduje ruch kropki. Przykładowo, jeśli przechylamy drążek w prawo, to świetlna kropka też zaczyna poruszać się w prawo. Jednocześnie jeśli drążek pozostaje wychylony pod takim samym kątem, to prędkość świetlnej kropki nie wzrasta (ruch jednostajny prostoliniowy). Mocniejsze wychylenie drążka powoduje wzrost prędkości świetlnej kropki. Ustawienie drążka sterowniczego w pozycję neutralną powoduje że kropka przestaje się przemieszczać. Ujmując to inaczej: przyjmijmy że cel znajduje się na prawo od świetlnej kropki. Czyli operator wychyla drążek w prawo. Kropka przemieszcza się na cel. Jak już kropka znajdzie się na tle celu, to wtedy wystarczy ustawić drążek w pozycję neutralną- kropka przestanie się przemieszczać. Zamieszczona wcześniej grafika przedstawia taką właśnie sytuację. Sterowanie prędkością kropki ułatwia sterowanie pociskiem, lecz komplikuje też układ kierowania (względem sterowania przyspieszeniem kropki).

 

-Przy sterowaniu przyspieszeniem kropki, wychylenie drążka również powoduje ruch kropki. Czyli jak poprzednie, wychylenie drążka w prawo, to ruch kropki w prawo. Jest jednak pewna różnica. Jeśli drążek pozostaje wychylony pod takim samym kątem, to kropka będzie przyspieszać (ruch jednostajny przyspieszony). Jeśli wychylić drążek mocniej, to przyspieszenie kropki wzrośnie. Po ustawieniu drążka w pozycję neutralną, świetlna kropka nadal będzie się przemieszczać, lecz będzie to ruch jednostajny prostoliniowy. Aby kropka przestała się przemieszczać, należy wychylić drążek w kierunku przeciwnym do jej ruchu, a następnie ustawić drążek w pozycję neutralną. Ujmując to inaczej: przyjmijmy że cel znajduje się na prawo od kropki. Operator wychyla drążek w prawo. Kropka zaczyna przemieszczać się ruchem jednostajnym przyspieszonym w prawo. Operator ustawia drążek w pozycję neutralną, kropka nadal przemieszcza się w prawo. Jak już kropka znajdzie się na tle celu, operator wychyla drążek w lewo, a następnie ustawia go w pozycję neutralną- aby zahamować dryf kropki. Sterowanie prędkością kropki upraszcza układ kierowania, lecz jednocześnie utrudnia sterowanie pociskiem (względem sterowania prędkością kropki).

 

Tutaj kilka uwag:

-System MCLOS największą popularność zyskał w przeciwpancernych pociskach kierowanych, choć istniały też pociski innego typu z takim systemem kierowania. Istniał między innymi brytyjski rakietowy zestaw przeciwlotniczy Blowpipe wykorzystujący system MCLOS.

-Zastosowanie systemu MCLOS nie ma związku z tym w jaki sposób informacje przesyłane są od pulpitu operatora do pocisku. Pociski z systemem kierowanie MCLOS mogą być zarówno sterowane poprzez kabel ciągnący się od wyrzutni do pocisku, jak i radiowo.

-Podobno maksymalna prędkość przeciwpancernego pocisku kierowanego z systemem kierowania MCLOS to około 150 metrów na sekundę. Powyżej tej prędkości operator nie jest w stanie skutecznie kierować pociskiem. Choć warto zauważyć że pocisk przeciwlotniczy Blowpipe, też mający system kierowania MCLOS, był pociskiem ponaddźwiękowym (prędkość dźwięku to około 340 metrów na sekundę).

-Spotkałem się z opinią według której przy przeciwpancernym pocisku kierowanym wykorzystującym system MCLOS, największym problemem nie jest kierowanie lewo/prawo, lecz kierowanie góra/dół. Ot, trzeba kierować pociskiem tak aby nie przeleciał nad celem, ale też trzeba uważać aby pocisk nie uderzył w podłoże znajdujące się przed celem.

-Jestem zdanie że w typowej sytuacji, przeciwpancerny pocisk kierowany z systemem kierowania MCLOS, leci po krzywej pogoni, a nie po krzywej wyprzedzenia. Oto cytat z pracy zatytułowanej Szkolenie operatorów przeciwpancernych pocisków kierowanych (praca z 1967 roku, tycząca się operatorów przeciwpancernych pocisków kierowanych z systemem kierowania MCLOS): W czasie obserwacji śledzenia stwierdzono u niektórych operatorów nawrót pewnych typowych błędów (np. wyprzedzanie imitatorem pocisku ruchomego imitatora celu zamiast śledzenia po krzywej pogoni).

-Przynajmniej niektóre pociski z systemem kierowania MCLOS miały duży zasięg minimalny. Przykładowo, radziecki pocisk przeciwpancerny Malutka (AT-3 Sagger) miał zasięg od 500 metrów do 3000 metrów. Ergo, poniżej 500 metrów była martwa strefa nieskuteczności pocisku. Być może zastosowanie systemu MCLOS powoduje wzrost zasięgu minimalnego (czyli zjawisko negatywne). Uważam tak, bowiem przy systemie MCLOS, pewnie musi minąć jakiś czas zanim operator zorientuje się gdzie w przestrzeni znajduje się świetlna kropka generowana przez flarę umieszczoną na pocisku. Jak operator zorientuje się gdzie jest świetlna kropka, to pewnie też mija chwila zanim operator podejmie działanie zmierzające do umieszczenia kropki na celu (odpowiednie wychylenie drążka sterowniczego). Pisząc „jakiś czas” oraz „chwila”, mam na myśli czas liczony w sekundach, ale nawet przez sekundę pocisk rakietowy jest w stanie przebyć zauważalną odległość. Gdyby w śledzeniu kropki i jej umieszczaniu na celu, ludzkiego operatora zastąpić maszyną (kierowanie półautomatyczne goniometryczne, zwane z angielska SACLOS), to najpewniej maszyna szybciej zorientuje się gdzie jest kropka i szybciej podejmie kroki mające za zadanie umieścić kropkę na celu. Z drugiej jednak strony, spotkałem się z opinią według której zastosowanie systemu kierowania MCLOS ma niewielki związek z zasięgiem minimalnym. Niezależnie od systemu kierowania, pocisk rakietowy musi nabrać odpowiedniej prędkości, aby jego powierzchnie aerodynamiczne przeznaczone do kierowania (stery bądź interceptory) zaczęły działać. Ów nabieranie prędkości odbywa się na jakimś dystansie. Dodatkowo pocisk rakietowy może mieć na pokładzie urządzenie które zaczyna poprawnie działać dopiero po jakimś czasie. Przykładowo, może być to żyroskop, który musi się rozkręcić do odpowiedniej prędkości, aby spełniać swoje zadanie.

-Poza prostotą systemu kierowania, jedną z zalet system MCLOS jest możliwość umieszczenia operatora w innym miejscu niż wyrzutnia. Podobno przy kierowaniu ręcznym oddalenie operatora od wyrzutni wręcz ułatwia celne kierowanie pociskiem. Jednocześnie przy operatorze oddalonym od wyrzutni, spadają szanse na to że przeciwnik skutecznie ostrzela stanowisko operatora. Ot, jeśli przeciwnik zauważy start rakiety i namierzy jej wyrzutnię, to celne ostrzelanie wyrzutni nie powinno skończyć się tragicznie dla operatora, jeśli operator znajduje się w innym miejscu niż wyrzutnia.

-Główną wadą systemu MCLOS jest słaba celność. Przykładowo, dane tyczące się radzieckiego przeciwpancernego pocisku kierowanego Malutka, wskazują że w warunkach bojowych, w cel trafiało od 2 do 25 procent wystrzelonych pocisków.

 

Więcej na temat systemu kierowania MCLOS można znaleźć w tej dyskusji na forum strzelecka.net. Polecam też książkę Rakieta- wróg pancerza (autor: Jerzy Grzegorzewski, Wydawnictwo MON, rok wydania: 1970), ewentualnie wcześniejszą wersję tej książki, zatytułowaną Wrogowie pancerza (książka z 1962 roku).

Pociski rakietowe- MCLOS

Rakiety- pogoń kontra wyprzedzenie

rakieta_poscig_1

Powyższy rysunek przedstawia pocisk rakietowy poruszający się po krzywej pogoni. Rysunek pochodzi z książki „Rakiety- broń XX wieku” (autorzy: Tadeusz Burakowski i Aleksander Sala).

 

Dziś wpis o pociskach rakietowych, a konkretnie o tym w jaki sposób porusza się kierowany pocisk rakietowy mający za zadanie trafić w ruchomy cel. Otóż okazuje się że zasadniczo występują dwie metody poruszania się pocisku. Pierwsza to poruszanie się pocisku po krzywej pogoni (inne terminy: krzywa pościgu, psia krzywa, metoda pościgu prostego). Druga metoda to poruszanie się pocisku po krzywej wyprzedzenia (inny termin: metoda stałego namiaru).

Najpierw przyjrzyjmy się krzywej pogoni. Pocisk poruszający się po krzywej pogoni przedstawiony został na powyższym rysunku. Przy takim rozwiązaniu pocisk porusza się mniej więcej tak jak pies który goni zająca (stąd też termin psia krzywa). Ujmując to inaczej, pocisk cały czas kieruje się bezpośrednio na cel. Stąd też nawet jeśli cel nie wykonuje manewrów i nie zmienia prędkości, to i tak pocisk porusza się nie po linii prostej, lecz wzdłuż krzywej (krzywa pościgu). Im bliżej celu, tym krzywa pościgu jest bardziej zakrzywiona. Stąd też na końcowym odcinku lotu pocisku wzrasta przyspieszenie dośrodkowe (przyspieszenie boczne).

 

rakieta_poscig_2Grafika zamieszczona powyżej przedstawia pociski poruszające się po krzywej pogoni (krzywej pościgu). Grafika pochodzi z książki „Rakiety i pociski kierowane, część II” (autorzy: W. Dichter, R. Odoliński, L. Brzeźny, M. Derentowicz, Z. Krzesiewicz).

 

Przy pocisku poruszającym się po psiej krzywej, prawie zawsze atakuje on cel od tyłu. Widać to zresztą na powyższej grafice. Stąd też aby pocisk trafił w cel, prędkość pocisku musi być wyraźnie większa od prędkości celu. Zaletą pocisków poruszających się po psiej krzywej jest możliwość stosowania dość prostych systemów kierowania. Ze względu na wady metody pościgu prostego (krzywej pogoni), nastąpił spadek popularności tej metody naprowadzania pocisków rakietowych. Informacje sugerujące odchodzenie od metody pościgu prostego można znaleźć między innymi w książce Rakiety- broń XX wieku. Książka ta została wydana w 1963 roku.

 

Skoro omówiona została krzywa pogoni, to teraz czas na krzywą wyprzedzenia (metodę stałego namiaru). Oto odpowiedni rysunek:

rakieta_wyprzedzenie_1

Pocisk rakietowy wykorzystujący metodą stałego namiaru, poruszający się z całkowitym (pełnym) wyprzedzeniem. Rysunek pochodzi z książki „Rakiety- broń XX wieku” (autorzy: Tadeusz Burakowski i Aleksander Sala).

 

Przy pocisku rakietowym poruszającym się przy krzywej (pełnego) wyprzedzenia, pocisk kieruje się nie bezpośrednio na cel, lecz na punkt w którym pocisk powinien spotkać się z celem. Przypomina to nieco strzelanie z dubeltówki do biegnącego zająca (też trzeba celować nie bezpośrednio w zająca, lecz w punkt znajdujący się przed nim). Przy wykorzystaniu metody stałego namiaru, jeśli cel nie wykonuje manewrów i nie zmienia prędkości, to pocisk porusza się po linii prostej (zakładając że pocisk porusza się z pełnym wyprzedzeniem). Jakie są zalety metody stałego namiaru? Zastosowanie tej metody powoduje że pocisk nie musi wykonywać gwałtownych manewrów (zakładając że cel też gwałtownych manewrów nie wykonuje). Dzięki metodzie stałego namiaru pocisk atakuje cel nie od tyłu, lecz od boku, stąd też prędkość pocisku może być mniejsza (niż przy krzywej pogoni). Zastosowanie metody stałego namiaru powoduje że tor lotu pocisku jest krótszy, stąd też czas dolotu do celu również będzie krótszy, zakładając taką samą prędkość pocisku jak przy krzywej pogoni. Ewentualnie stosując krzywą wyprzedzenia można uzyskać taki sam czas dolotu pocisku do celu, przy mniejszej prędkości pocisku (względem pocisku lecącego po krzywej pogoni). Zastosowanie metody stałego namiaru wymaga jednak bardziej zaawansowanego systemu kierowania niż metoda pościgu prostego.

Na koniec dodam że zgodnie z książką Rakiety- broń XX wieku, przy metodzie stałego namiaru, zazwyczaj wykorzystuje się nie całkowite (pełne) wyprzedzenie, lecz wyprzedzenie częściowe.

 

 

 

 

 

Rakiety- pogoń kontra wyprzedzenie