Оружие авиации

Принцип действия системы, измеряющей угловую скорость цели, состоит в следующем. Представим себе, что стрелок, совместив центр сетки прицела с целью, будет удерживать прицел все время в таком положении. Это значит, что центр сетки прицела и весь прицел будут поворачиваться с определенной угловой скоростью, равной угловой скорости цели. Если при этом связать с прицелом какое-либо устройство, способное измерять угловую скорость (например, тахометр), то задача будет решена.

Однако такое решение задачи возможно лишь в том случае, если стрелковая установка подвижна и поворачивается относительно самолета, на котором она находится.

Если же прицел и оружие неподвижны, а на самолетах-истребителях они устанавливаются только неподвижно, то слежение за целью может производиться лишь путем непрерывного разворота самолета. При этом для измерения угловой скорости поворота самолета, которая будет равна угловой скорости цели, нужно иметь какое-нибудь тело, неподвижное относительно самолета. Таким телом может служить только гироскоп.

Рис. 20. Гироскоп

Гироскопом называется быстро вращающееся симметричное тело — массивный круглый диск, ось которого может поворачиваться в пространстве (рис. 20). Ось, на которой вращается диск, называется главной осью гироскопа. Гироскоп обладает замечательными свойствами. Если он приведен во вращение, то его главная ось, во-первых, стремится сохранить неизменным свое первоначальное положение в пространстве и, во-вторых, под действием внешней силы она перемещается в плоскости, перпендикулярной к плоскости, в которой лежит действующая сила. Подобное перемещение главной оси гироскопа под действием внешней силы называют прецессией, а скорость углового перемещения главной оси — угловой скоростью прецессии. Оба эти свойства гироскопа используются в стрелковом авиационном прицеле.

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.