Оружие авиации - [16]
Как же строится с помощью гироскопа необходимый угол упреждения? Предположим, что с осью гироскопа связан визир. Пусть летчик, заметив цель, будет совмещать с ней линию визирования, для этого ему придется действовать рулями и разворачивать самолет. Так как летчик следит за целью через визир, связанный с неподвижной в пространстве осью гироскопа, а слежение осуществляет разворотом самолета, ось самолета будет отклонена от оси гироскопа на какой-то угол и будет двигаться впереди цели в направлении ее полета.
Если летчик сумеет в течение некоторого времени удержать цель на линии визирования, то угловая скорость цели и угловая скорость оси гироскопа сравняются. Чтобы это положение сохранялось, летчик должен выдерживать определенную угловую скорость разворота самолета. Какую? Понятно, что эта скорость должна быть равна угловой скорости движения визирной линии, а значит, и угловой скорости цели.
При изменении угловой скорости цели летчик должен изменить угловую скорость разворота оси самолета. В случае уменьшения угловой скорости цели угол между осью самолета и осью гироскопа, с которой связан визир, уменьшится, а в случае увеличения угловой скорости цели увеличится. Это значит, что при точном слежении за целью ось гироскопа будет составлять с осью самолета угол, пропорциональный угловой скорости цели и, следовательно, углу упреждения, а так как оружие на истребителе неподвижно, то его стволы будут направлены в упрежденную точку. Таким образом, основная задача воздушной стрельбы оказывается в принципе решенной.
Но почему «в принципе»? Это объясняется тем, что построенный таким образом угол упреждения будет равен необходимому углу упреждения лишь для какой-то одной, вполне определенной дальности. Для всех других дальностей его нужно увеличить или уменьшить в соответствии с временем полета снаряда на эту дальность. Для этого необходимо иметь устройство, которое увеличивало или уменьшало бы угол между продольной осью самолета и осью гироскопа в зависимости от дальности стрельбы. При наличии такого устройства летчик, удерживая визирный луч на цели, мог бы непрерывно вести огонь, независимо от изменения дальности между своим самолетом и целью. Однако, применяя гироскоп для создания прицела-автомата, нет нужды создавать отдельное устройство для введения поправок на дальность.
Мы уже говорили о свойстве гироскопа прецессировать под действием внешней силы, т. е. отклоняться в направлении, перпендикулярном к действию этой силы. Используя это свойство, можно сразу построить относительный угол упреждения, соответствующий определенному расстоянию до цели. Для этого необходимо, чтобы гироскоп прецессировал вслед за осью самолета, на котором он установлен, с угловой скоростью, равной угловой скорости разворота самолета, но так, чтобы ось гироскопа отставала от оси самолета на угол, равный относительному углу упреждения. В современных автоматических прицелах эта задача решается с помощью электромагнитной системы, создающей внешнюю силу, которая заставляет гироскоп прецессировать так, как это требуется.
Принципиальное устройство гироскопа, который применяют в автоматическом прицеле истребителя, приведено на рис. 21. На одном конце главной оси гироскопа имеется небольшое зеркало, на другом — легкая алюминиевая чашечка. Вся эта система укреплена на карданном подвесе и вращается через зубчатую передачу электромоторчиком с большим числом оборотов. Вращение алюминиевой чашечки гироскопа происходит в магнитном поле, создаваемом четырехполюсным электромагнитом. Возникающие в чашечке вихревые токи взаимодействуют с магнитными потоками каждого из четырех электромагнитов, в результате чего возникают силы, которые в определенных условиях отклоняют чашечку гироскопа от первоначального положения.
Прицел на самолете-истребителе устанавливается так, что ось электромагнита совпадает с осью самолета, поэтому во время прямолинейного полета расстояния от оси чашечки до точек на ее поверхности, находящихся в данный момент в зазоре полюсов электромагнита, равны. Электрический ток, протекающий по катушкам электромагнита, создает магнитный поток, одинаковый на всех четырех полюсах электромагнита. Вследствие этого все четыре тормозные силы равны по величине. Но так как они попарно противоположны одна другой, то действия на чашечку не оказывают. Правда, мотору, вращающему гироскоп, все-таки приходится преодолевать их тормозящее действие, поскольку эти силы приложены не в одной точке.
Если летчик, начавший слежение за целью, развернет самолет на некоторый угол, между осью самолета и главной осью гироскопа, сохраняющего при вращении положение своей главной оси в пространстве неизменным, возникнет некоторый угол. Без магнитной системы этот угол при вращении гироскопа сохранялся бы неизменным довольно долго. Но вследствие действия тормозной системы чашечка гироскопа при развороте самолета окажется смещенной по отношению к полюсам электромагнита, повернувшимся вместе с самолетом. Расстояния от оси чашечки до точек, проходящих над полюсами, изменятся. Тормозные силы будут различны по величине. Равнодействующая сила, получающаяся от сложения четырех тормозных сил, явится той внешней силой, которая вызовет прецессию гироскопа, направленную к оси самолета, и чем быстрее станет разворачиваться самолет, тем больше будет величина внешней силы и тем скорее ось гироскопа будет стремиться совместиться с осью самолета.
