DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 25.07.2012

Материалы

загрузка...

Разработка методов и оптико-электронной аппаратуры автоюстировки бортовой локационной станции с мощным источником лазерного излучения

Барышников Николай Васильевич, 25.07.2012

 

Серьезным препятствием на пути создания высокоточных ЛЛС является отсутствие в настоящее время системных теоретических исследований и научно обоснованных методик проектирования систем угловой автоюстировки осей их каналов на основе использования методов полунатурного моделирования.

Поэтому разработка научных основ проектирования систем автоюстировки каналов ЛЛС с мощным источником лазерного излучения, функционирующих в условиях механических возмущающих воздействий со стороны носителя, значительных изменений температуры окружающей среды, а также собственных уводов осей диаграмм направленности лазерных излучателей, является актуальной научно-технической задачей.

Цель работы и задачи исследований

Целью работы является разработка методов и оптико-электронной аппаратуры автоюстировки ЛЛС с мощным источником лазерного излучения, базирующихся на использовании методов полунатурного моделирования.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

- обоснованы методологические основы использования полунатурных методов моделирования при проектировании систем автоюстировки современных ЛЛС с мощным источником лазерного излучения;

- разработаны принципы формирования функциональной схемы системы автоюстировки каналов ЛЛС, построенной на основе использования полунатурной модели мощного рабочего лазера – маркерного источника излучения;

- исследовано воздействие излучения мощного рабочего лазера ЛЛС на пространственные характеристики пучка излучения маркерного источника, а также на работу системы автоюстировки в целом;

- разработаны методики проектирования функциональных узлов оптико-электронной системы автоюстировки ЛЛС, обеспечивающей стабилизацию в заданных пределах углового положения оси диаграммы направленности излучения мощного рабочего лазера, сформированной передающим каналом ЛЛС, относительно базового положения оси приемного канала в условиях существующих внешних возмущающих воздействий;

- разработан и испытан комплекс аппаратуры автоюстировки перспективной ЛЛС;

- создана метрологическая база, включающая методы и технические средства контроля точностных характеристик разработанной аппаратуры автоюстировки перспективной ЛЛС.

Объектом исследования является система автоюстировки локационной станции с мощным источником лазерного излучения.

Предметом исследования является научное обоснование технических решений, обеспечивающих создание аппаратуры автоюстировки лазерной локационной станции.

Методы исследований. При решении теоретических и прикладных задач были использованы: теория линейных систем, матричный метод расчета оптических систем, методы теории вероятностей и математической статистики, методы математического моделирования.

Научная новизна исследований

Научная новизна работы заключается в том, что в процессе проведения исследований были получены новые научные результаты теоретического и прикладного характера:

- на базе развития теории оптико-электронных систем разработаны научные и методологические основы проектирования системы автоюстировки лазерной локационной станции, обеспечивающей стабилизацию в заданных пределах взаимного углового положения осей ее каналов в условиях существующих внешних возмущающих воздействий;

- научно обоснованы технические решения, обеспечивающие создание системы автоюстировки лазерной локационной станции на основе использования полунатурной модели мощного рабочего лазера – маркерного источника излучения;

- разработана модифицированная математическая модель дифракции и нелинейной самодефокусировки пучка излучения мощного рабочего лазера в ближней зоне и исследовано его воздействие на пространственные характеристики пучка излучения маркерного источника, а также на работу системы автоюстировки в целом;

- разработаны математическая модель и методика проектирования устройства пространственного сопряжения пучков излучения мощного рабочего лазера и маркерного источника, построенного на основе дифракционных оптических элементов и устойчивого к существующим внешним возмущающим воздействиям;

- разработаны математическая модель и методика проектирования устройства параллельного переноса пучка излучения маркерного источника, обеспечивающего высокоточное измерение углового положения оси переносимого пучка в условиях существующих внешних возмущающих воздействий;

- разработана методика проектирования оптико-электронного координатора устройства союстировки осей пучков излучения мощного рабочего лазера и маркерного источника, обеспечивающего заданную погрешность измерения углового рассогласования осей этих пучков в условиях существующих внешних возмущающих воздействий;

- создана метрологическая база в обеспечение контроля точностных характеристик аппаратуры автоюстировки.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие новые положения и результаты, полученные в диссертационной работе:

- математическая модель системы автоюстировки лазерной локационной станции, описывающая поведение ее узлов в условиях внешних механических возмущающих воздействий, изменений температуры окружающей среды, а также собственных уводов осей диаграмм направленности излучения как мощного рабочего лазера, так и маркерного источника;

- модифицированная математическая модель дифракции и нелинейного взаимодействия со средой пучка излучения мощного рабочего лазера, а также результаты исследования его воздействия на пространственные характеристики пучка излучения маркерного источника и на работу системы автоюстировки в целом;

- совокупность технических решений построения узлов системы автоюстировки, обеспечивающих стабильную работу лазерной локационной станции в условиях существующих внешних возмущающих воздействий;

- методика проектирования устройства пространственного сопряжения пучков излучения мощного рабочего лазера и маркерного источника, построенного на основе дифракционных оптических элементов;

- методика проектирования устройства параллельного переноса пучка излучения маркерного источника, обеспечивающего перенос пучка на заданное расстояние и измерение угловых координатах его оси.

Практическая ценность работы

Практическая ценность работы заключается в разработанных оригинальных функциональных схемах и методиках проектирования узлов системы автоюстировки, которые были использованы при разработке и создании действующих образцов аппаратуры автоюстировки перспективной ЛЛС, в том числе:

- функциональной схемы системы автоюстировки ЛЛС, устройств союстировки мощного рабочего лазера и маркерного источника, а также устройств параллельного переноса пучка излучения маркерного источника.

Разработанные в диссертации методики проектирования основных функциональных узлов САЮ были использованы при проектировании высокоточных лазерных ОЭС различного назначения. К ним относятся следующая аппаратура:

- ИК-интерферометры для контроля формы оптических поверхностей в процессе производства на стадии шлифования;

- аппаратура для экспериментальных исследований световозвращательных характеристик оптико-электронных средств в среднем и длинноволновом ИК диапазонах;

- лазерная оптико-электронная аппаратура дистанционного бесконтактного контроля тепловых уводов элементов механических конструкций космических аппаратов при тепловакуумных испытаниях.

Реализация и внедрение результатов исследований

Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях: ОАО «ГСКБ «Алмаз-Антей», ОАО «ЛЗОС», ФБУ «3 ЦНИИ Минобороны России», ФГУП ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

Реализация результатов работы подтверждается актами о внедрении и использовании.