Tối ưu hóa tham số cho hệ quang ngòi nổ laser

Bài viết trình bày giải pháp tối ưu tham số cho hệ quang ngòi nổ laser gắn trên tên lửa. Dựa vào cấu trúc của hệ quang và điều kiện phù hợp giữa vùng quan sát quang và vùng sát thương đã đưa ra điều kiện góc nghiêng chùm tia laser phát, phụ thuộc các tham số của hệ quang.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu hóa tham số cho hệ quang ngòi nổ laser Nghiên cứu khoa học công nghệ TỐI ƯU HÓA THAM SỐ CHO HỆ QUANG NGÒI NỔ LASER Nguyễn Đức Thi1*, Nguyễn Trường Sơn2, Trần Hoài Linh3, Trần Xuân Tình4 Tóm tắt: Bài báo trình bày giải pháp tối ưu tham số cho hệ quang ngòi nổ laser gắn trên tên lửa. Dựa vào cấu trúc của hệ quang và điều kiện phù hợp giữa vùng quan sát quang và vùng sát thương đã đưa ra điều kiện góc nghiêng chùm tia laser phát, phụ thuộc các tham số của hệ quang. Bằng thủ thuật giảm biến và tối thiểu hóa sai số, các giá trị tham số quang học tối ưu đã được xác định bằng các biểu thức tường minh, phụ thuộc vào điều kiện ban đầu ứng với tham số kỹ chiến thuật của tên lửa mang đầu nổ laser. Quá trình xác định giá trị tối ưu đã được phần mềm hóa áp dụng cho một số loại tên lửa phòng không có góc nghiêng chùm tia laser khác nhau. Kết quả nhận được có thể áp dụng trong tính toán và thiết kế ngòi nổ laser phù hợp với các tên lửa phòng không khác nhau. Từ khóa: Ngòi nổ laser; Hệ quang; Tên lửa phòng không. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Ngòi nổ laser là ngòi nổ lắp trên bom, tên lửa được điều khiển và kích nổ bằng chùm tia laser. Hiện nay, kỹ thuật ngòi nổ laser đã đạt được nhiều thành tựu đáng chú ý như khả năng chống nhiễu, độ chính xác cao [1, 2, 3]... Ngòi nổ laser ngày càng được ứng dụng nhiều trong các hệ thống vũ khí tiên tiến, hiện đại. Chính vì thế, việc nghiên cứu phát triển ngòi nổ cho vũ khí phòng không là một yêu cầu quan trọng trong lĩnh vực đảm bảo an ninh quốc phòng. Trong ngòi nổ laser, hệ thống quang học thu phát laser đóng vai trò quyết định đến khả năng làm việc của hệ thống. Trong quá trình điều khiển ngòi nổ laser, việc xác định vị trí, thời điểm nổ nhằm nâng cao độ sát thương rất quan trọng, điều này thể hiện hiệu quả tác chiến của vũ khí. Một số công trình trước đây đã trình bày về công nghệ ngòi nổ laser và ứng dụng của nó, nhưng bí mật hoàn toàn về phương pháp điều khiển và những tính toán tối ưu các tham số quang cho cho ngòi nổ laser gắn vào các tên lửa khác nhau [3, 4]. Trong tài liệu [6], ảnh hưởng của các tham số quang lên góc nghiêng, vùng quan sát của đầu nổ đã được nghiên cứu. Tuy nhiên, việc lựa chọn bộ tham số quang tối ưu sao cho vùng quan sát phù hợp với vùng sát thương của mỗi loại tên lửa khác nhau là bài toán cần giải quyết khi thiết kế đầu nổ laser, đây là cơ sở cho tính toán thiết kế trong thực tế. Bài báo này sẽ trình bày nguyên lý điều khiển nổ cơ bản, nguyên lý hoạt động và cấu trúc hệ điều khiển laser, trên cơ sở đó, đi sâu vào việc tính toán tham số tối ưu cho hệ quang học của ngòi nổ laser. Trong mục 2, trình bày điều kiện mảnh phần chiến đấu sau khi nổ gặp mục tiêu, tính toán tìm giá trị tối ưu cho tham số quang. Đây là kết quả nghiên cứu mang tính cơ sở, hữu ích cho các nghiên cứu trong công tác cải tiến, thiết kế ngòi nổ laser. 2. TÍNH TOÁN THAM SỐ TỐI ƯU CHO HỆ QUANG HỌC Một trong những nhiệm vụ quan trọng của ngòi nổ laser là phải chọn thời điểm kích nổ thích hợp sao cho xác suất tiêu diệt mục tiêu lớn nhất. Để làm được điều đó, hệ quang học phải được thiết kế sao cho tạo được góc nghiêng kt ph phù hợp để vùng quan sát trùng với vùng sát thương (hình 1). Góc nghiêng này là nghiệm của bài toán gặp của mảnh phần chiến đấu và mục tiêu [4, 5]. Như vậy, vấn đề đặt ra là phải tối ưu hóa các tham số trực tiếp tạo ra góc nghiêng  kt ph sao cho sự chồng lấn của vùng hoạt động của ngòi nổ laser với vùng sát thương của đầu đạn là lớn nhất. Xét bộ phận quang học ngòi nổ laser có cấu trúc căn bản như mô tả trong hình 2 [5]. Các trục quang của hai bộ phát - thu laser đối diện trong ngòi nổ được bố trí cùng nằm Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 68, 8 - 2020 89 Kỹ thuật điều khiển & Điện tử trong một mặt phẳng kinh tuyến (mặt phẳng ngang của tên lửa phòng không). Để thuận tiện cho việc thể hiện nguyên lý làm việc của một cặp phát – thu laser trong mặt phẳng kinh tuyến trên cùng một hình vẽ, các thông số về chiều rộng trong mặt phẳng kinh tuyến tương ứng của các thành phần diện tích bề mặt mục tiêu được biểu diễn theo tỷ lệ giảm nhỏ tương ứng. phát thu Vùng quan sát  ktph rmin kt pt rmax Vùng sát Vùng quan thương ypt sát mục tiêu Hình 1. Hình dạng vùng sát thương và vùng quan sát của ngòi nổ laser. * lktpt Bộ phận phát Bộ phận thu lkt ph1 lkt th1 S ph  Fph1 Sth  Fth1 f ph1 f th1 f ph 2 fth 2 Fph 2 Fth 2 ymc ph ...