La guía de misiles se refiere a una variedad de métodos para guiar un misil o una bomba guiada hacia su objetivo previsto. La precisión del objetivo del misil es un factor crítico para su eficacia. Los sistemas de guía mejoran la precisión de los misiles al mejorar su probabilidad de guía (Pg). [1]
Estas tecnologías de orientación generalmente se pueden dividir en varias categorías, siendo las categorías más amplias la orientación "activa", "pasiva" y "preestablecida". Los misiles y las bombas guiadas generalmente utilizan tipos similares de sistemas de guía; la diferencia entre los dos es que los misiles funcionan con un motor a bordo, mientras que las bombas guiadas dependen de la velocidad y la altura del avión de lanzamiento para su propulsión.
El concepto de guía no tripulada se originó al menos ya en la Primera Guerra Mundial, con la idea de guiar remotamente una bomba de avión hacia un objetivo, como los sistemas desarrollados para los primeros drones propulsados por Archibald Low (el padre de la guía por radio). [ cita necesaria ]
En la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron por primera vez misiles guiados, como parte del programa alemán de armas V. [2] El Proyecto Pigeon fue el intento del conductista estadounidense BF Skinner de desarrollar una bomba guiada por palomas.
El primer misil balístico estadounidense con un sistema de guía inercial de alta precisión fue el PGM-11 Redstone de corto alcance . [3]
Los sistemas de guiado se dividen en diferentes categorías según estén diseñados para atacar objetivos fijos o móviles. Las armas se pueden dividir en dos categorías amplias: sistemas de guía para ir al objetivo (GOT) y para ir a la ubicación en el espacio (GOLIS). [3] Un misil GOT puede apuntar a un objetivo fijo o en movimiento, mientras que un arma GOLIS se limita a un objetivo estacionario o casi estacionario. La trayectoria que sigue un misil al atacar un objetivo en movimiento depende del movimiento del objetivo. Un objetivo en movimiento puede ser una amenaza inmediata para el lanzador de misiles. El objetivo debe ser eliminado rápidamente para preservar el lanzador. En los sistemas GOLIS, el problema es más sencillo porque el objetivo no se mueve.
En todo sistema de avance al objetivo hay tres subsistemas:
La forma en que se distribuyen estos tres subsistemas entre el misil y el lanzador da como resultado dos categorías diferentes:
Estos sistemas de guía suelen necesitar el uso de radares y un enlace por radio o por cable entre el punto de control y el misil; es decir, la trayectoria se controla con la información transmitida vía radio o cable (ver Misil guiado por cable ). Estos sistemas incluyen:
El sistema CLOS utiliza únicamente las coordenadas angulares entre el misil y el objetivo para garantizar la colisión. El misil está diseñado para estar en la línea de visión entre el lanzador y el objetivo (LOS), y se corrige cualquier desviación del misil de esta línea. Dado que muchos tipos de misiles utilizan este sistema de guía, generalmente se subdividen en cuatro grupos: Un tipo particular de guía y navegación por comando donde siempre se ordena al misil que se encuentre en la línea de visión (LOS) entre la unidad de seguimiento y la aeronave. Se conoce como comando a línea de visión (CLOS) o guía de tres puntos. Es decir, el misil se controla para permanecer lo más cerca posible en la LOS del objetivo después de que se utiliza la captura del misil para transmitir señales de guía desde un controlador terrestre al misil. Más específicamente, si se tiene en cuenta la aceleración del haz y se suma a la aceleración nominal generada por las ecuaciones del conductor del haz, se obtiene la guía CLOS. Por lo tanto, el comando de aceleración del conductor de la viga se modifica para incluir un término adicional. Por lo tanto, el rendimiento de conducción del haz descrito anteriormente se puede mejorar significativamente teniendo en cuenta el movimiento del haz. La guía CLOS se utiliza principalmente en sistemas antitanques y de defensa aérea de corto alcance.
Tanto el seguimiento de objetivos como el seguimiento y control de misiles se realizan manualmente. El operador observa el vuelo del misil y utiliza un sistema de señalización para ordenar al misil que regrese a la línea recta entre el operador y el objetivo (la "línea de visión"). Esto suele ser útil sólo para objetivos más lentos, donde no se requiere una "ventaja" significativa. MCLOS es un subtipo de sistemas guiados por comando. En el caso de bombas planeadoras o misiles contra barcos o el supersónico Wasserfall contra bombarderos B-17 Flying Fortress de lento movimiento , este sistema funcionó, pero a medida que aumentaban las velocidades, MCLOS rápidamente se volvió inútil para la mayoría de las funciones.
El seguimiento de objetivos es automático, mientras que el seguimiento y control de misiles es manual.
El seguimiento de objetivos es manual, pero el seguimiento y control de misiles es automático. Es similar al MCLOS, pero algunos sistemas automáticos colocan el misil en la línea de visión mientras el operador simplemente sigue el objetivo. SACLOS tiene la ventaja de permitir que el misil despegue en una posición invisible para el usuario, además de ser, en general, considerablemente más fácil de operar. Es la forma más común de orientación contra objetivos terrestres como tanques y búnkeres.
El seguimiento de objetivos, el seguimiento y el control de misiles son automáticos.
Este sistema de guiado fue uno de los primeros en utilizarse y todavía está en servicio, principalmente en misiles antiaéreos. En este sistema, el rastreador de objetivos y el rastreador de misiles pueden orientarse en diferentes direcciones. El sistema de guía garantiza la interceptación del objetivo por parte del misil localizándolos a ambos en el espacio. Esto significa que no dependerán de las coordenadas angulares como en los sistemas CLOS. Necesitarán otra coordenada que sea la distancia. Para que esto sea posible, tanto los rastreadores de objetivos como los de misiles deben estar activos. Son siempre automáticos y se ha utilizado el radar como único sensor en estos sistemas. El SM-2MR Standard es guiado inercialmente durante su fase intermedia, pero está asistido por un sistema COLOS mediante enlace radar proporcionado por el radar AN/SPY-1 instalado en la plataforma de lanzamiento.
LOSBR utiliza un "haz" de algún tipo, típicamente radio , radar o láser , que apunta al objetivo y los detectores en la parte trasera del misil lo mantienen centrado en el haz. Los sistemas de vigas suelen ser SACLOS , pero no tienen por qué serlo; en otros sistemas, el haz forma parte de un sistema de seguimiento por radar automatizado. Un ejemplo de ello son las versiones posteriores del misil RIM-8 Talos utilizado en Vietnam: el haz de radar se utilizaba para llevar el misil en un vuelo de alto arco y luego descendía gradualmente en el plano vertical del avión objetivo, cuanto más localización precisa de SARH que se utiliza en el último momento para el ataque real. Esto le dio al piloto enemigo la menor advertencia posible de que su avión estaba siendo iluminado por un radar de guía de misiles, a diferencia del radar de búsqueda. Esta es una distinción importante, ya que la naturaleza de la señal difiere y se utiliza como señal para una acción evasiva.
LOSBR adolece de la debilidad inherente de la inexactitud al aumentar el alcance a medida que el haz se extiende. Los usuarios de rayos láser son más precisos a este respecto, pero todos son de corto alcance e incluso el láser puede degradarse con el mal tiempo. Por otro lado, SARH se vuelve más preciso a medida que disminuye la distancia al objetivo, por lo que los dos sistemas son complementarios. [4]
La navegación proporcional (también conocida como "PN" o "Pro-Nav") es un principio de guía (análogo al control proporcional ) utilizado de una forma u otra por la mayoría de los misiles guiados contra objetivos aéreos . [5] Se basa en el hecho de que dos objetos están en curso de colisión cuando la dirección de su línea de visión directa no cambia. La PN dicta que el vector de velocidad del misil debe girar a una velocidad proporcional a la velocidad de rotación de la línea de visión (velocidad de línea de visión o velocidad LOS) y en la misma dirección.
La localización activa utiliza un sistema de radar en el misil para proporcionar una señal de guía. Normalmente, la electrónica del misil mantiene el radar apuntando directamente al objetivo, y luego el misil mira este "ángulo" de su propia línea central para guiarse. La resolución del radar se basa en el tamaño de la antena, por lo que en un misil más pequeño estos sistemas son útiles para atacar sólo objetivos grandes, barcos o bombarderos grandes, por ejemplo. Los sistemas de radar activos siguen teniendo un uso generalizado en misiles antibuque y en sistemas de misiles aire-aire de " disparar y olvidar ", como el AIM-120 AMRAAM y el R-77 .
Los sistemas de localización semiactivos combinan un receptor de radar pasivo en el misil con un radar de localización independiente que "ilumina" el objetivo. Dado que el misil normalmente se lanza después de que el objetivo haya sido detectado utilizando un potente sistema de radar, tiene sentido utilizar ese mismo sistema de radar para rastrear el objetivo, evitando así problemas con la resolución o la potencia y reduciendo el peso del misil. La orientación por radar semiactivo (SARH) es, con diferencia, la solución de orientación "para todo clima" más común para sistemas antiaéreos, tanto lanzados desde tierra como desde aire. [6]
Tiene la desventaja para los sistemas lanzados desde el aire de que el avión de lanzamiento debe seguir moviéndose hacia el objetivo para mantener el radar y la guía. Esto tiene el potencial de poner la aeronave dentro del alcance de sistemas de misiles guiados por IR (guiados por infrarrojos) de menor alcance. Es una consideración importante ahora que los misiles IR "de todos los aspectos" son capaces de "matar" de frente, algo que no prevalecía en los primeros días de los misiles guiados. Para los barcos y los sistemas terrestres móviles o fijos, esto es irrelevante ya que la velocidad (y a menudo el tamaño) de la plataforma de lanzamiento impide "huir" del objetivo o abrir el alcance para hacer que el ataque enemigo falle.
SALH es similar a SARH pero utiliza un láser como señal. Otra diferencia es que la mayoría de las armas guiadas por láser emplean designadores láser montados en torretas que aumentan la capacidad de maniobra del avión de lanzamiento después del lanzamiento. La cantidad de maniobras que puede realizar el avión guía depende del campo de visión de la torreta y de la capacidad del sistema para mantener un bloqueo mientras maniobra. Como la mayoría de las municiones guiadas por láser lanzadas desde el aire se emplean contra objetivos de superficie, el designador que proporciona la guía al misil no tiene por qué ser el avión de lanzamiento; La designación puede ser proporcionada por otra aeronave o por una fuente completamente separada (frecuentemente tropas en tierra equipadas con el designador láser apropiado).
La localización por infrarrojos es un sistema pasivo que localiza el calor generado por el objetivo. Normalmente se utiliza en la función antiaérea para rastrear el calor de los motores a reacción, pero también se ha utilizado en la función antivehículo con cierto éxito. Este medio de orientación a veces también se denomina "búsqueda de calor". [6]
Los buscadores de contraste utilizan una cámara de vídeo , normalmente en blanco y negro, para obtener imágenes de un campo de visión delante del misil, que se presenta al operador. Cuando se lanza, la electrónica del misil busca el punto de la imagen donde el contraste cambia más rápido, tanto vertical como horizontalmente, y luego intenta mantener ese punto en una ubicación constante en su visión. Se han utilizado buscadores de contraste para misiles aire-tierra, incluido el AGM-65 Maverick , porque la mayoría de los objetivos terrestres sólo pueden distinguirse por medios visuales. Sin embargo, dependen de que haya fuertes cambios de contraste para rastrear, e incluso el camuflaje tradicional puede hacer que no puedan "fijarse".
La localización por retransmisión, también llamada " rastreo mediante misil " o "TVM", es un híbrido entre guía de comando , localización por radar semiactiva y localización por radar activa . El misil capta la radiación transmitida por el radar de seguimiento que rebota en el objetivo y la transmite a la estación de seguimiento, que transmite órdenes al misil.
En 2017, el fabricante ruso de armas Tactical Missiles Corporation anunció que estaba desarrollando misiles que utilizarían inteligencia artificial para elegir sus propios objetivos. [7] En 2019, el ejército de los Estados Unidos anunció que estaba desarrollando una tecnología similar. [8]
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Cualquiera que sea el mecanismo utilizado en un sistema de guía para ir a una ubicación en el espacio, debe contener información preestablecida sobre el objetivo. La principal característica de estos sistemas es la falta de un rastreador de objetivos. En el misil se encuentran el ordenador de guiado y el rastreador de misiles. La falta de seguimiento de objetivos en GOLIS implica necesariamente una guía de navegación. [6]
La guía de navegación es cualquier tipo de guía ejecutada por un sistema sin un rastreador de objetivos. Las otras dos unidades se encuentran a bordo del misil. Estos sistemas también se conocen como sistemas de guía autónomos; sin embargo, no siempre son totalmente autónomos debido a los rastreadores de misiles utilizados. Se subdividen según la función de su rastreador de misiles de la siguiente manera:
La guía preestablecida es el tipo más simple de guía de misiles. A partir de la distancia y dirección del objetivo, se determina la trayectoria de vuelo. Antes de disparar, esta información se programa en el sistema de guía del misil, que, durante el vuelo, maniobra el misil para seguir esa trayectoria. Todos los componentes de guía (incluidos sensores como acelerómetros o giroscopios ) están contenidos dentro del misil y no se utiliza ninguna información externa (como instrucciones de radio). Un ejemplo de misil que utiliza guía preestablecida es el cohete V-2 . [10]
La guía inercial utiliza dispositivos de medición sensibles para calcular la ubicación del misil debido a la aceleración que se le aplica después de abandonar una posición conocida. Los primeros sistemas mecánicos no eran muy precisos y requerían algún tipo de ajuste externo para permitirles alcanzar objetivos incluso del tamaño de una ciudad. Los sistemas modernos utilizan giroscopios láser de anillo de estado sólido que tienen una precisión de metros en rangos de 10.000 km y ya no requieren entradas adicionales. El desarrollo del giroscopio culminó con el AIRS que se encuentra en el misil MX, lo que permite una precisión de menos de 100 m en rangos intercontinentales. Muchos aviones civiles utilizan guía inercial mediante un giroscopio láser de anillo, que es menos preciso que los sistemas mecánicos que se encuentran en los misiles balísticos intercontinentales, pero que proporcionan un medio económico para lograr una localización bastante precisa en la ubicación (cuando se diseñaron la mayoría de los aviones de pasajeros como el 707 y el 747 de Boeing). , el GPS no era el medio de seguimiento ampliamente disponible comercialmente como lo es hoy). Hoy en día, las armas guiadas pueden utilizar una combinación de INS, GPS y mapeo del terreno por radar para lograr niveles extremadamente altos de precisión, como los que se encuentran en los misiles de crucero modernos. [3]
La guía inercial es la más preferida para la guía inicial y los vehículos de reentrada de misiles estratégicos , porque no tiene señal externa y no puede ser bloqueado . [2] Además, la precisión relativamente baja de este método de orientación es un problema menor para las ojivas nucleares grandes.
La guía astroinercial es una fusión de sensores : fusión de información de guía inercial y navegación celeste . Generalmente se emplea en misiles balísticos lanzados desde submarinos . A diferencia de los misiles balísticos intercontinentales basados en silos , cuyo punto de lanzamiento no se mueve y, por tanto, pueden servir como referencia , los SLBM se lanzan desde submarinos en movimiento, lo que complica los cálculos de navegación necesarios y aumenta la probabilidad de error circular . Esta guía inercial estelar se utiliza para corregir pequeños errores de posición y velocidad que resultan de incertidumbres en las condiciones de lanzamiento debido a errores en el sistema de navegación submarino y errores que pueden haberse acumulado en el sistema de guía durante el vuelo debido a una calibración imperfecta de los instrumentos .
La USAF buscaba un sistema de navegación de precisión para mantener la precisión de la ruta y el seguimiento de objetivos a velocidades muy altas. [ cita necesaria ] Nortronics, la división de desarrollo electrónico de Northrop , había desarrollado un sistema de navegación astroinercial (ANS), que podía corregir errores de navegación inercial con observaciones celestes , para el misil SM-62 Snark , y un sistema separado para los enfermos. El desafortunado misil AGM-48 Skybolt , este último adaptado para el SR-71 . [11] [ se necesita verificación ]
Utiliza el posicionamiento de estrellas para ajustar la precisión del sistema de guía inercial después del lanzamiento. Como la precisión de un misil depende de que el sistema de guía conozca la posición exacta del misil en cualquier momento dado durante su vuelo, el hecho de que las estrellas sean un punto de referencia fijo a partir del cual calcular esa posición hace que este sea un medio potencialmente muy eficaz de mejorando la precisión.
En el sistema de misiles Trident esto se logró mediante una sola cámara que fue entrenada para detectar solo una estrella en su posición esperada (se cree [ ¿ quién? ] que los misiles de los submarinos soviéticos rastrearían dos estrellas separadas para lograr esto), si no estaba del todo alineado con donde debería estar, entonces esto indicaría que el sistema inercial no estaba exactamente en el objetivo y se haría una corrección. [12]
TERCOM , para "coincidencia del contorno del terreno", utiliza mapas de altitud de la franja de tierra desde el lugar de lanzamiento hasta el objetivo y los compara con la información de un altímetro de radar a bordo. Los sistemas TERCOM más sofisticados permiten que el misil vuele una ruta compleja sobre un mapa 3D completo, en lugar de volar directamente al objetivo. TERCOM es el sistema típico para la guía de misiles de crucero , pero está siendo reemplazado por sistemas GPS y por DSMAC , correlador digital de áreas de coincidencia de escenas, que emplea una cámara para observar un área de tierra, digitaliza la vista y la compara con escenas almacenadas en una computadora a bordo para guiar el misil hacia su objetivo.
Se dice que DSMAC carece tanto de robustez que la destrucción de edificios destacados marcados en el mapa interno del sistema (por ejemplo, por un misil de crucero anterior) altera su navegación. [3]
Medios relacionados con la guía de misiles en Wikimedia Commons