Как управляемый объект ракета должна обладать определенной аэродинамической устойчивостью и достаточно высокой собственной частотой (около 5 Гц), что предопределяло построение автоматического контура наведения с приемлемыми ошибками отклонения ракеты от линии визирования на цель. В системах, где в контур управления самой ракетой включался оператор-наводчик, это требование могло быть сниженным из-за большей инертности реакций человека.
Главной особенностью ракеты как объекта управления являлись органы управления, аэродинамическая природа** которых диктовала для большинства разрабатываемых комплексов применять систему автоматического регулирования второго порядка (с астатизмом второго порядка), структурно неустойчивых, а после принятия мер, обеспечивающих устойчивость, критичных к коэффициенту усиления контура, как на верхней своей границе, так и на нижней.
От этого теоретически можно было избавиться, например, отстрелом грузиков (получаем непосредственно поперечную скорость), однако такое решение проблематично в технической реализации для длительного полета ракеты. Такой способ корректировки траектории был впервые апробирован В.И. Вишневским применительно к танковому артиллерийскому снаряду на конечном участке подлета к цели, а в последующем — в США для ПТУР небольшой дальности.
На ПТУР конструкторами также решалась масса задач, связанных с поперечными размерами оперения в полете и в боеукладке, с энергопитанием ее систем (например, для ракеты «Дракон» на одном из этапов был использован малогабаритный электрогенератор (3 кВт), работающий от порохового аккумулятора давления, для лампы-фары с осевой силой в один миллион свечей), с размещением трехстепенного гироскопа, приемников сигнала, аппаратуры, местом расположения органов управления и еще многими техническими и технологическими проблемами.
Каждая из систем имела свои специфические проблемы, вызванные особенностями построения, конструктивными решениями или применяемыми материалами.
Так, например, в комплексе «Кобра» старт ракеты из ствола танковой пушки накладывает массу ограничений, связанных с образованием пыледымового облака непосредственно перед прицелом, время рассевания которого может, как правило, превосходить полетное время ракеты до цели. Особенно неприятно это может проявиться в обороне при стрельбе из окопа, когда наиболее вероятна возможность реализации больших дальностей стрельбы, вплоть до максимальных (4 км). В наступательном бою в силу боевого построения для абсолютного большинства танков предельная дальность видения целей не превысит 1,1 км как по условиям рельефа местности, так и по условиям пыледымового задымления и маскирования целей.
Несмотря на то что заданных постановлением правительства тем было много, все они укладывались всего в три принципиально отличных между собой способа построения (рис 2, а, б, в):
- командный: пункт считывания координат центра цели и ракеты находится у наводчика, команда с этого пункта передается на ракету;
- лучевой: считывания положения центра цели на пункте наводчика передается с пространственным кодированием на ракету, которая «находит» место в этом луче;
- с головками самонаведения (ГСН) на ракете.
Рис. 2: 1 — координаты цели; 2 — координаты снаряда; 3 — приемник команд; 4 — программируемый координирующий луч; 5 — луч подсветки цели; 6 — передатчик команд.
Их отличие заключается в разном уровне помехозащищенности, так как при лучевом способе построения считывающее устройство принимает сигнал с пункта наведения, в то время в других — со стороны противника. Особенно важно это для ГСН, для защиты от которых можно использовать различного рода «ловушки». В командных системах помехам со стороны противника могут быть подвергнуты и линия передачи команд при выполнении ее даже в миллиметровом диапазоне из-за значительных боковых и задних лепестков приемной антенны ракеты, а также система считывания координат ракеты, принимающая сигнал со стороны противника (применяемая проводная командная линия на переносных комплексах для подвижных объектов непригодна). Для танковых подразделений в командных системах определенной накладкой является распределение частот и кодов для предотвращения взаимных помех.
Это, конечно, не означает, что конкретные системы не могут быть реализованы как комбинация перечисленных способов по дальности или плоскостям наведения.
С точки зрения описанных способов к командным системам могут быть отнесены «Шмель», «Фаланга», «Дракон», «Малютка», «Овод», «Тайфун», «Кобра» («Гвоздь» — «Кобра»), «Астра», к лучевым — «Лотос».
Тяжело продвигалась лучевая система «Лотос» (ТКБ, г. Тула): из-за отсутствия мощного точечного источника она отрабатывалась на ксеноновой лампе с массивными линзами (диаметром до 25 см) в оптической системе, с программным перемещением некоторых из них, что ставило под вопрос использование ее на подвижных объектах для стрельбы с ходу. Реализация таких систем стала возможной только после освоения лазерных источников излучения.
Вернемся к командным системам ввиду того что, независимо от их технической реализации, между ними имеет место качественное различие, характеризуемое необходимым навыком наводчика для удержания ракеты в габаритах цели. Сейчас принята несколько неудачная терминология (в которой зачастую путаются даже преподаватели), не отражающая сути различий: «ручная» и «полуавтоматическая». В те времена эти понятия также трактовались весьма своеобразно с учетом конкретных интересов конструкторского бюро.
Суть различий заключается в том, что с появлением управляемых ракет, как ранее отмечалось, наводчика вынуждены были включить буквально последовательным «блоком» в контур управления на период полета ракеты. Если при стрельбе из пушки наводчик прицеливался и нажимал спуск в момент, как ему казалось, наиболее удачного совмещения точки прицеливания с целью, а далее оценивал результаты стрельбы, то теперь он должен был осуществлять управление в течение всего периода полета ракеты после выстрела вплоть до ее встречи с целью (от секунды до десятков секунд). Особенностью такого управления должен был стать специально вырабатываемый навык, обуславливаемый поведением ракеты при наблюдении в прицел, когда наводчик должен был пультом отрабатывать команды, не столько зависящие от величины отклонения ракеты от проекции на цель, сколько от ее угловой скорости и углового ускорения.
** Аэродинамические рули могут придать лишь ускорение ракете, а необходимо получить перемещение (ускорение — скорость — перемещение, т.е. двойное интегрирование).