미사일 유도

Missile guidance
이 항목에 대한 자세한 내용은 안내 시스템을 참조하십시오.
유도폭탄이 연습목표물을 타격합니다.

미사일 유도는 미사일 또는 유도폭탄을 목표물로 유도하는 다양한 방법을 말합니다.그 미사일의 목표 정확도는 그 효과에 결정적인 요소입니다.유도 시스템은 유도 확률(Pg)을 향상시킴으로써 미사일 정확도를 향상시킵니다.[1]

이러한 안내 기술은 일반적으로 여러 범주로 나눌 수 있으며, 가장 넓은 범주는 "능동적", "수동적" 및 "사전 설정" 안내입니다.미사일과 유도탄은 일반적으로 유사한 유형의 유도 시스템을 사용하는데, 유도탄은 발사체의 속도와 높이에 따라 추진력이 좌우되는 반면, 두 가지 차이점은 미사일이 탑재된 엔진에 의해 구동된다는 것입니다.

역사

무인 유도의 개념은 Archibald Low (The Father of Radio Guidance)가 개발한 최초의 동력 드론을 위해 개발된 시스템과 같은 목표물로 비행기 폭탄을 원격으로 유도한다는 아이디어로 적어도 제1차 세계 대전 초기에 생겨났습니다.[citation needed]

제2차 세계 대전에서 독일의 V-무기 프로그램의 일환으로 유도 미사일이 처음 개발되었습니다.[2]피죤 프로젝트는 미국의 행동주의자 B.F. 비둘기 유도 폭탄을 개발하려는 스키너의 시도.

매우 정확한 관성유도 시스템을 갖춘 최초의 미국 탄도미사일은 단거리 PGM-11 레드스톤이었습니다.[3]

안내 시스템의 범주

유도 시스템은 고정된 목표물을 공격하도록 설계되었는지 또는 이동하는 목표물을 공격하도록 설계되었는지에 따라 다른 범주로 나뉩니다.무기는 GOT(Go-to-target)와 GOLIS(Go-to-location-in-space) 유도 시스템으로 크게 나눌 수 있습니다.[3]GOT 미사일은 이동 또는 고정 목표물을 목표로 할 수 있는 반면 GOLIS 무기는 정지 또는 거의 정지된 목표물을 목표로 제한됩니다.미사일이 움직이는 목표물을 공격할 때의 궤적은 목표물의 움직임에 따라 달라집니다.이동하는 목표물은 미사일 발사대에 즉각적인 위협이 될 수 있습니다.발사대를 보존하기 위해서는 대상을 신속히 제거해야 합니다.GOLIS 시스템에서는 타겟이 움직이지 않기 때문에 문제가 더 간단합니다.

GOT 시스템

모든 대상 시스템에는 다음과 같은 세 가지 서브시스템이 있습니다.

  • 표적추적기
  • 미사일 추적기
  • 안내 컴퓨터

이 세 가지 서브시스템이 미사일과 발사대 사이에 분산되는 방식은 다음과 같은 두 가지 다른 범주로 이어집니다.

  • 리모컨 안내:안내 컴퓨터가 발사대에 있습니다.타겟 트래커도 발사대에 배치됩니다.
  • 귀소 안내:유도 컴퓨터는 미사일과 표적 추적기에 있습니다

리모컨 안내

이러한 유도 시스템은 일반적으로 레이더와 제어 지점과 미사일 사이의 무선 또는 유선 링크를 사용해야 합니다. 즉, 궤도는 무선 또는 유선을 통해 전송되는 정보로 제어됩니다(무선 유도 미사일 참조).이러한 시스템에는 다음이 포함됩니다.

  • 명령 지침 – 미사일 추적기가 발사대 위에 있습니다.이 미사일들은 모든 통제 명령을 미사일에 보내는 발사대에 의해 완전히 통제됩니다.두 가지 변형은
  • CLOS(시야선 명령)
  • COLOS(Command off Sight)
  • LOSBR(Line Of Sight Beam Rideing Guidance) – 표적 추적기가 미사일에 탑재됩니다.미사일은 이미 발사대가 목표물을 비추기 위해 사용하고 있는 빔 내부를 비행하기 위한 일부 방향 능력을 갖추고 있습니다.수동 또는 자동으로 사용할 수 있습니다.[4]

가시거리에 대한 명령

CLOSS 시스템은 충돌을 보장하기 위해 미사일과 목표물 사이의 각도 좌표만을 사용합니다.미사일은 발사대와 목표물(LOS) 사이의 조준선 안에 있도록 만들어졌으며, 이 선에서 미사일의 편차는 수정됩니다.수많은 미사일 유형이 이 유도 시스템을 사용하기 때문에 보통 4가지 그룹으로 세분됩니다.미사일이 추적 장치와 항공기 사이의 LOS(Line Of Sight)에 놓이도록 항상 명령되는 특정 유형의 명령 유도 및 항법을 CLOS(command to line of sight) 또는 3점 유도라고 합니다.즉, 지상 관제사로부터 미사일로 유도 신호를 전송하기 위해 미사일 포착이 사용된 후, 미사일은 LOS에서 목표물에 최대한 가깝게 유지되도록 제어됩니다.보다 구체적으로, 빔 가속이 고려되고 빔-라이더 방정식에 의해 생성된 공칭 가속도에 추가되는 경우, CLOSS 가이던스 결과가 나타납니다.따라서 빔 라이더 가속 명령은 추가 항을 포함하도록 수정됩니다.따라서, 빔 운동을 고려함으로써, 상술한 빔 라이딩 성능이 크게 향상될 수 있습니다.CLOSS 유도는 주로 단거리 방공 및 대전차 시스템에서 사용됩니다.

가시거리에 대한 수동 명령
주요 기사: 시선에 대한 수동 명령

표적 추적과 미사일 추적 및 통제는 모두 수동으로 수행됩니다.오퍼레이터는 미사일 비행을 감시하고 신호 시스템을 사용하여 오퍼레이터와 타겟 사이의 직선("시선")으로 미사일을 다시 명령합니다.이는 일반적으로 상당한 "리드"가 필요하지 않은 느린 타겟에만 유용합니다.MCLOS는 명령 유도 시스템의 하위 유형입니다.선박에 대한 활공 폭탄이나 미사일, 느리게 움직이는 B-17 플라잉 포트리스 폭격기에 대한 초음속 와서폴의 경우 이 시스템은 효과가 있었지만 속도가 증가함에 따라 MCLOS는 대부분의 역할에서 빠르게 쓸모가 없게 되었습니다.

가시선에 대한 반수동 명령

목표 추적은 자동이고 미사일 추적과 통제는 수동입니다.

가시거리에 대한 반자동 명령
주요 기사:시선에 대한 반자동 명령

목표 추적은 수동이지만 미사일 추적과 통제는 자동입니다.그것은 MCLOS와 비슷하지만 일부 자동 시스템은 미사일을 조준선에 배치하는 반면 조작자는 단순히 목표물을 추적합니다.SACLOS는 사용자가 볼 수 없는 위치에서 미사일을 시작할 수 있게 해줄 뿐만 아니라 일반적으로 작동하기가 상당히 쉽다는 장점이 있습니다.탱크나 벙커와 같은 지상 목표물에 대한 가장 일반적인 유도 형태입니다.

가시거리 자동 명령

목표 추적, 미사일 추적 및 통제는 자동입니다.

가시광선 차단 명령

이 유도 시스템은 최초로 사용된 것 중 하나였으며, 주로 대공 미사일에 사용되고 있습니다.이 시스템에서 표적 추적기와 미사일 추적기는 다른 방향으로 배치될 수 있습니다.유도 시스템은 양쪽 공간에 위치함으로써 미사일에 의한 목표물의 요격을 보장합니다.이는 이들이 CLOSS 시스템에서와 같은 각도 좌표에 의존하지 않는다는 것을 의미합니다.그들은 거리라는 또 다른 좌표가 필요할 것입니다.그것을 가능하게 하기 위해서는, 표적 추적기와 미사일 추적기가 모두 활동해야 합니다.그들은 항상 자동이고 레이더는 이러한 시스템에서 유일한 센서로 사용되어 왔습니다.SM-2MR 표준은 중간 과정 단계에서 관성적으로 유도되지만 발사 플랫폼에 설치된 AN/SPY-1 레이더에 의해 제공되는 레이더 링크를 통해 COLOS 시스템의 도움을 받습니다.

가시선 빔 라이딩 가이드

주요 기사:빔 라이딩

LOSBR은 일반적으로 라디오, 레이더 또는 레이저와 같은 일종의 "빔"을 사용합니다. 이 빔은 표적을 겨냥하고 미사일 후방의 탐지기는 빔의 중심을 유지합니다.빔 라이딩 시스템은 종종 SACLOS이지만 반드시 그럴 필요는 없습니다. 다른 시스템에서 빔은 자동화된 레이더 추적 시스템의 일부입니다.대표적인 예가 베트남에서 사용된 RIM-8 탈로스 미사일의 최신 버전입니다. 레이더 빔은 높은 아크 비행으로 미사일을 찍은 후 점차 표적 항공기의 수직면으로 내려가면서 실제 타격을 위해 마지막 순간에 더 정확한 SARH 호밍이 사용됩니다.이로 인해 적 조종사는 탐색 레이더와 달리 자신의 항공기가 미사일 유도 레이더에 의해 조명되고 있다는 최소한의 경고를 받았습니다.이는 신호의 특성이 다르므로 중요한 구분이며 회피 동작을 위한 단서로 사용됩니다.

LOSBR은 빔이 퍼짐에 따라 범위가 증가함에 따라 부정확하다는 고유한 약점을 안고 있습니다.레이저 빔 라이더는 이 점에서 더 정확하지만 모두 단거리이며, 악천후로 인해 레이저조차도 열화될 수 있습니다.반면, SARH는 목표물까지의 거리가 감소함에 따라 더 정확해지므로, 두 시스템은 상호 보완적입니다.[4]

호밍안내

비례항법

주요 기사 : 비례항해

비례항해(Proportional navigation, "PN" 또는 "Pro-Nav"라고도 함)[5]는 대부분의 항공 표적 미사일에 의해 어떤 형태로든 사용되는 유도 원리입니다.그것은 두 물체가 직접적인 시선의 방향이 변하지 않을 때 충돌 경로에 있다는 것을 근거로 합니다.PN은 미사일 속도 벡터가 시선 회전 속도에 비례하는 속도로 그리고 동일한 방향으로 회전해야 한다고 지시합니다.

레이더 호밍

액티브 호밍
주 기사 : 능동형 레이더 호밍

액티브 호밍은 유도 신호를 제공하기 위해 미사일의 레이더 시스템을 사용합니다.일반적으로 미사일의 전자 장치는 레이더가 목표물을 직접 가리키도록 유지하고, 미사일은 자신의 중심선의 이 "각도"를 보고 자신을 유도합니다.레이더 해상도는 안테나의 크기에 따라 결정되므로 작은 미사일에서는 이러한 시스템이 대형 목표물, 선박 또는 대형 폭격기만을 공격하는 데 유용합니다.능동형 레이더 시스템은 대함 미사일과 AIM-120 AMRAAM과 R-77과 같은 "화재 및 망각" 공대공 미사일 시스템에서 널리 사용되고 있습니다.

준능동 호밍
주요 기사:반능동 레이더 호밍

반능동 호밍 시스템은 미사일의 수동형 레이더 수신기와 표적을 "조명"하는 별도의 표적 레이더를 결합합니다.미사일은 일반적으로 강력한 레이더 시스템을 사용하여 표적을 탐지한 후에 발사되기 때문에 동일한 레이더 시스템을 사용하여 표적을 추적함으로써 해상도나 전력 문제를 방지하고 미사일의 무게를 줄이는 것이 타당합니다.준능동 레이더 호밍(SARH)은 지상 및 공중 발사 대공 시스템을 위한 가장 일반적인 "전천후" 유도 솔루션입니다.[6]

레이더와 유도 잠금을 유지하기 위해 발사체가 표적을 향해 계속 이동해야 하는 공중 발사 시스템의 단점이 있습니다.이것은 항공기를 단거리 IR 유도 미사일 시스템의 사정권에 넣을 수 있는 가능성이 있습니다."모든 측면"의 IR 미사일은 유도 미사일 초기에는 널리 사용되지 않았던 것을 정면에서 "킬"할 수 있다는 점은 이제 중요한 고려 사항입니다.선박과 이동식 또는 고정식 지상 기반 시스템의 경우, 발사 플랫폼의 속도(그리고 종종 크기)는 적의 공격을 실패시키기 위해 목표로부터 "도주"하거나 범위를 여는 것을 방해하기 때문에 이와 무관합니다.

SALH는 SARH와 비슷하지만 레이저를 신호로 사용합니다.또 다른 차이점은 대부분의 레이저 유도 무기들이 발사 후에 발사기의 기동 능력을 증가시키는 포탑 장착 레이저 설계기를 사용한다는 것입니다.유도 항공기가 얼마나 많은 기동을 할 수 있는지는 포탑 시야와 기동 중에 잠금을 유지하는 시스템의 능력에 달려 있습니다.대부분의 공중 발사 레이저 유도 군수품이 지상 표적에 대해 사용되기 때문에 미사일에 대한 유도를 제공하는 지정자가 반드시 발사 항공기일 필요는 없습니다. 지정은 다른 항공기에 의해 제공되거나 완전히 별도의 소스(종종 적절한 레이저 지정자가 장착된 지상군)에 의해 제공될 수 있습니다.

패시브 호밍

참고 항목: 패시브 레이더 및 안티 방사선 비산물

적외선 호밍은 표적에서 발생하는 열을 기반으로 하는 수동형 시스템입니다.제트 엔진의 열을 추적하기 위해 일반적으로 대공 역할에 사용되며, 일부 성공적으로 대공 역할에도 사용되었습니다.이러한 안내 수단을 "열 탐색"이라고도 합니다.[6]

대조군을 찾는 사람들은 미사일 앞의 시야를 촬영하기 위해 일반적으로 흑백 비디오 카메라를 사용합니다. 이 카메라는 조작자에게 제공됩니다.발사되면, 미사일의 전자장치는 이미지에서 그 대비가 수직과 수평으로 가장 빠르게 변하는 지점을 찾아내고, 그 지점을 시야에서 일정한 위치에 유지하려고 시도합니다.대조 탐색기는 AGM-65 매버릭을 포함한 공대지 미사일에 사용되어 왔는데, 대부분의 지상 표적은 시각적인 방법으로만 구별할 수 있기 때문입니다.그러나 이들은 강력한 대비 변화를 추적해야 하며, 전통적인 위장술로도 "잠글 수 없다"고 말할 수 있습니다.

재전송 호밍

주요 기사:트랙비아 미사일

재전송 호밍은 "트랙-비아 미사일" 또는 "TVM"이라고도 불리며, 명령 유도, 준활성 레이더 호밍 및 능동 레이더 호밍 사이의 하이브리드입니다.미사일은 추적 레이더에 의해 방송된 방사선을 포착하고 표적에서 튕겨져 나가 추적 스테이션에 중계하고, 추적 스테이션은 미사일에 명령을 다시 전달합니다.

인공지능 지도

주요 기사:인공지능 군비경쟁

2017년 러시아의 무기 제조업체인 전술 미사일 회사는 인공지능을 사용하여 스스로 목표물을 선택할 수 있는 미사일을 개발하고 있다고 발표했습니다.[7]2019년, 미국 육군은 유사한 기술을 개발하고 있다고 발표했습니다.[8]

골리스 시스템

이스라엘의 애로우 3 미사일은 반구 탐지를 위해 짐벌드 탐색기를 사용합니다.차량의 움직임에 대한 탐색자의 시선 전파를 측정함으로써, 그들은 경로를 전환하고 목표물의 비행 경로에 정확히 맞추어 정렬하기 위해 비례항법을 사용합니다.[9]

고투로케이션-인-스페이스 유도 시스템에 사용되는 메커니즘이 무엇이든 간에, 그것은 목표물에 대한 미리 설정된 정보를 포함해야 합니다.이 시스템의 주요 특징은 표적 추적기가 없다는 것입니다.유도 컴퓨터와 미사일 추적기가 미사일 안에 있습니다.GOLIS의 목표 추적이 부족하다는 것은 반드시 항해 안내를 의미합니다.[6]

항법 유도는 표적 추적기 없이 시스템에서 실행되는 모든 유형의 유도입니다.나머지 두 부대는 미사일에 탑승하고 있습니다.이러한 시스템은 자주식 유도 시스템이라고도 하지만, 사용되는 미사일 추적기 때문에 항상 완전히 자율적인 것은 아닙니다.미사일 추적기의 기능에 따라 다음과 같이 세분화됩니다.

  • 완전 자율 – 미사일 추적기가 외부 항법 소스에 의존하지 않는 시스템으로 다음과 같이 구분할 수 있습니다.
  • 관성유도
  • 사전 설정 안내
  • 자연적 출처에 따라 – 미사일 추적기가 자연적 외부 출처에 따라 달라지는 항법 유도 시스템:
  • 천도
  • 천체 관성 유도
  • 지상파 안내
  • 인공 소스에 따라 – 미사일 추적기가 인공 외부 소스에 의존하는 항법 유도 시스템:
  • 위성항법장치
  • 위성위치확인시스템(GPS)
  • 글로벌 항법 위성 시스템(GLONASS)
  • 쌍곡선 항법

사전 설정 안내

미리 설정된 유도는 가장 간단한 형태의 미사일 유도입니다.목표물의 거리와 방향으로부터 비행 경로의 궤적이 결정됩니다.발사 전에 이 정보는 미사일의 유도 시스템에 프로그램되어 비행 중에 미사일이 그 경로를 따르도록 기동합니다.모든 유도 구성 요소(가속계 또는 자이로스코프와 같은 센서 포함)는 미사일 내에 포함되며, 외부 정보(예: 무선 지시)는 사용되지 않습니다.미리 설정된 유도를 이용한 미사일의 예로는 V-2 로켓이 있습니다.[10]

관성유도

주요 기사:관성유도
MM III 미사일 유도체계 점검

관성 유도는 알려진 위치를 떠난 후 미사일에 가해지는 가속도로 인해 민감한 측정 장치를 사용하여 미사일의 위치를 계산합니다.초기의 기계 시스템은 매우 정확하지 않았고, 도시 크기만 한 목표물을 명중시키기 위해 일종의 외부 조정이 필요했습니다.현대적인 시스템은 10,000km 이상의 범위에서 미터 이내로 정확하고 더 이상 추가적인 입력이 필요 없는 고체 링 레이저 자이로를 사용합니다.자이로스코프 개발은 MX 미사일에서 발견된 AIR로 절정에 이르렀으며, 대륙간 거리에서 100 m 미만의 정확도를 허용합니다.많은 민간 항공기들은 링 레이저 자이로스코프를 이용한 관성 유도를 사용하는데, 이는 ICBM에서 볼 수 있는 기계 시스템보다 정확성이 떨어지지만 위치에 대한 상당히 정확한 고정을 위한 저렴한 방법을 제공합니다. (보잉의 707과 747과 같은 대부분의 항공기가 설계되었을 때)GPS는 오늘날과 같이 상업적으로 널리 이용 가능한 추적 수단이 아니었습니다.오늘날 유도무기는 INS, GPS, 레이더 지형 매핑을 조합하여 현대 순항 미사일과 같은 매우 높은 수준의 정확도를 달성할 수 있습니다.[3]

관성 유도는 외부 신호가 없고 걸 수 없기 때문에 전략 미사일의 초기 유도 및 재진입 차량에 가장 선호됩니다.[2]또한, 이러한 유도 방식의 정밀도가 상대적으로 낮아 대형 핵탄두의 경우에는 문제가 되지 않습니다.

천체 관성 유도

참고 항목:관성항법장치 및 천체항법장치

우주 관성 유도는 관성 유도와 천체 항법의 센서 융합 정보 융합입니다.잠수함발사탄도미사일에 주로 사용됩니다.SLBM은 대륙간탄도미사일(ICBM)로 발사 지점이 이동하지 않아 기준이 되는 사일로 계열과 달리 이동하는 잠수함에서 발사하기 때문에 항행 계산이 복잡해지고 원형 오차가 커질 가능성이 있습니다.이 항성 관성 유도는 잠수함 항법 시스템의 오류로 인한 발사 조건 불확실성과 불완전한 계기 교정으로 인해 비행 중에 유도 시스템에 누적되었을 수 있는 오류로 인해 발생하는 작은 위치 및 속도 오류를 수정하는 데 사용됩니다.

미 공군은 경로 정확도와 목표 추적을 매우 빠른 속도로 유지하기 위한 정밀 항법 시스템을 모색했습니다.[citation needed]노스롭의 전자 개발 부서인 Nortronics는 천체 관측으로 관성 항법 오류를 수정할 수 있는 천체 관성 항법 시스템(ANS)[11][verification needed]을 개발했고, SM-62 스나크 미사일과 비운의 AGM-48 스카이볼트 미사일을 위한 별도의 시스템을 개발했습니다.

발사 후 관성 유도 시스템의 정확도를 미세 조정하기 위해 별 위치 조정 기능을 사용합니다.미사일의 정확도는 비행 중에 주어진 순간에 미사일의 정확한 위치를 아는 유도 시스템에 달려 있기 때문에, 별들이 그 위치를 계산하기 위한 고정된 기준점이라는 사실은 이것을 잠재적으로 매우 효과적인 정확도 향상의 수단으로 만듭니다.

트라이던트 미사일 시스템에서 이것은 예상 위치에서 단 하나의 별을 포착하도록 훈련된 단일 카메라에 의해 달성되었습니다(이것을 달성하기 위해 소련 잠수함의 미사일은 두 개의 다른 별을 추적할 것으로 믿어집니다[who?]).위치에 정렬되지 않은 경우 관성 시스템이 정확하게 목표에 도달하지 못했음을 나타내며 수정이 수행됩니다.[12]

지상파 안내

주요 기사 : TERCOM and TERCOM § DSMAC

TERCOM은 "지형 등고선 일치"를 위해 발사장에서 목표물까지의 육지 띠의 고도 지도를 사용하고, 이를 탑재된 레이더 고도계의 정보와 비교합니다.보다 정교한 TERCOM 시스템을 통해 미사일은 목표물로 직접 비행하는 대신 전체 3D 지도를 통해 복잡한 경로를 비행할 수 있습니다.TERCOM은 순항 미사일 유도를 위한 전형적인 시스템이지만 GPS 시스템과 DSMAC에 의해 대체되고 있습니다. DSMAC는 카메라를 사용하여 육지의 한 지역을 보고, 시야를 디지털화하고, 미사일을 목표물로 유도하기 위해 탑재된 컴퓨터에 저장된 장면과 비교합니다.

DSMAC는 견고성이 부족하여 시스템 내부 지도에 표시된 주요 건물의 파괴(예: 이전 순항 미사일)가 항법을 방해하는 것으로 알려져 있습니다.[3]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ Constant, James N. (27 September 1981). Fundamentals of Strategic Weapons: Offense and Defense Systems. ISBN 9024725453.
  2. ^ a b 시우리스, 조지.미사일 유도 및 통제 시스템. 2004
  3. ^ a b c d Zarchan, P. (2012). Tactical and Strategic Missile Guidance (6th ed.). Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics. ISBN 978-1-60086-894-8.
  4. ^ a b [1]Wayback Machine에서 2007년 1월 9일 아카이브됨
  5. ^ 야누셰프스키, 3페이지
  6. ^ a b c "Chapter 15. Guidance and Control". Federation of American Scientists.
  7. ^ Galeon, Dom (2017-07-26). "Russia is building an AI-powered missile that can think for itself". Business Insider. Retrieved 2 August 2022.
  8. ^ Hambling, David (2019-08-14). "The US Army is developing AI missiles that find their own targets". New Scientist. Retrieved 2 August 2022.
  9. ^ Eshel, David (2010-02-12). "Israel upgrades its antimissile plans". Aviation Week & Space Technology. Retrieved 2010-02-13.
  10. ^ 제15장 안내 및 통제
  11. ^ Morrison, Bill, SR-71 기여자, 피드백 칼럼, 항공 주간 및 우주 기술, 2013년 12월 9일, p.10
  12. ^ "Trident II D-5 Fleet Ballistic Missile". Retrieved June 23, 2014.

외부 링크