El término "guiado de misiles" hace referencia 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 guiado mejoran la precisión del misil al mejorar su probabilidad de guiado (Pg). [1]
Estas tecnologías de guía pueden dividirse en varias categorías, siendo las más amplias las de guía "activa", "pasiva" y "predeterminada". Los misiles y las bombas guiadas suelen utilizar tipos de sistemas de guía similares; la diferencia entre ambos es que los misiles están propulsados por 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 de forma remota una bomba de avión hacia un objetivo, como los sistemas desarrollados para los primeros drones motorizados por Archibald Low (el padre de la guía por radio). [ cita requerida ]
En la Segunda Guerra Mundial, se desarrollaron por primera vez los 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 guía se dividen en diferentes categorías según estén diseñados para atacar objetivos fijos o móviles. Las armas se pueden dividir en dos grandes categorías: sistemas de guía de ataque al objetivo (GOT) y de ataque a una 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 eliminarse rápidamente para preservar el lanzador. En los sistemas GOLIS, el problema es más simple porque el objetivo no se mueve.
En cada sistema de orientación al objetivo hay tres subsistemas:
La forma en que se distribuyen estos tres subsistemas entre el misil y el lanzador da lugar a dos categorías diferentes:
Estos sistemas de guiado 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 por radio o por cable (ver Misil guiado por cable ). Estos sistemas incluyen:
El sistema CLOS utiliza únicamente las coordenadas angulares entre el misil y el objetivo para asegurar la colisión. El misil se coloca en la línea de visión entre el lanzador y el objetivo (LOS), y cualquier desviación del misil con respecto a esta línea se corrige. Dado que muchos tipos de misiles utilizan este sistema de guía, normalmente se subdividen en cuatro grupos: Un tipo particular de guía y navegación por comando en el que siempre se ordena al misil que se sitúe 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, se controla el misil para que se mantenga lo más cerca posible de la LOS al objetivo después de que la captura del misil se utilice para transmitir señales de guía desde un controlador de tierra 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 beam-rider, se obtiene la guía CLOS. Por lo tanto, el comando de aceleración del beam-rider se modifica para incluir un término adicional. El rendimiento del beam-riding descrito anteriormente se puede mejorar significativamente teniendo en cuenta el movimiento del haz. La guía CLOS se utiliza principalmente en sistemas antitanque y de defensa aérea de corto alcance.
Tanto el seguimiento del objetivo como el seguimiento y control del misil se realizan manualmente. El operador observa el vuelo del misil y utiliza un sistema de señales para ordenarle que vuelva a la línea recta entre el operador y el objetivo (la "línea de visión"). Esto suele ser útil solo para objetivos más lentos, donde no se requiere una "adelanto" significativo. 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 movimiento lento , este sistema funcionó, pero a medida que aumentaba la velocidad, MCLOS se volvió rápidamente inútil para la mayoría de las funciones.
El seguimiento del objetivo es automático, mientras que el seguimiento y control del misil es manual.
El seguimiento del objetivo es manual, pero el seguimiento y control del misil 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 guía contra objetivos terrestres, como tanques y búnkeres.
El seguimiento de objetivos, el seguimiento de misiles y el control son automáticos.
Este sistema de guiado fue uno de los primeros en emplearse y todavía se encuentra en servicio, principalmente en misiles antiaéreos. En este sistema, el rastreador de objetivos y el rastreador de misiles pueden orientarse en direcciones diferentes. El sistema de guiado asegura la interceptación del objetivo por el misil al ubicar a ambos en el espacio. Esto significa que no dependerán de las coordenadas angulares como en los sistemas CLOS. Necesitarán otra coordenada que es la distancia. Para que esto sea posible, tanto el rastreador de objetivos como el rastreador de misiles deben estar activos. Siempre son automáticos y el radar se ha utilizado como único sensor en estos sistemas. El SM-2MR Standard se guía inercialmente durante su fase de medio recorrido, pero está asistido por un sistema COLOS a través del enlace radar proporcionado por el radar AN/SPY-1 instalado en la plataforma de lanzamiento.
El LOSBR utiliza un "haz" de algún tipo, normalmente de 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 seguimiento de haz suelen ser SACLOS , pero no tienen por qué serlo; en otros sistemas, el haz es parte de un sistema de seguimiento de radar automatizado. Un ejemplo de ello son las versiones posteriores del misil RIM-8 Talos , tal como se utilizó en Vietnam: el haz del radar se utilizó para llevar al misil en un vuelo de arco alto y luego descender gradualmente en el plano vertical del avión objetivo, y el guiado SARH, más preciso , se utilizó 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 una señal para una acción evasiva.
El LOSBR sufre de la debilidad inherente de la imprecisión a medida que aumenta el alcance a medida que se extiende el haz. Los láseres de haz fijo son más precisos en este sentido, pero todos son de corto alcance, e incluso el láser puede verse degradado por el mal tiempo. Por otro lado, el 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 de objetivo aéreo autoguiados . [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.
El sistema de orientación 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 el misil observa 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 solo objetivos grandes, barcos o bombarderos grandes, por ejemplo. Los sistemas de radar activo siguen siendo de uso generalizado en misiles antibuque y en sistemas de misiles aire-aire del tipo " disparar y olvidar ", como el AIM-120 AMRAAM y el R-77 .
Los sistemas de rastreo semiactivo combinan un receptor de radar pasivo en el misil con un radar de orientación independiente que "ilumina" el objetivo. Dado que el misil normalmente se lanza después de que se detectó el objetivo utilizando un sistema de radar potente, 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. El rastreo por radar semiactivo (SARH) es, con diferencia, la solución de guía "en cualquier condición meteorológica" más común para los sistemas antiaéreos, tanto lanzados desde tierra como desde el aire. [6]
En el caso de los sistemas lanzados desde el aire, el avión de lanzamiento tiene la desventaja de que debe seguir moviéndose hacia el objetivo para mantener el radar y la guía. Esto tiene el potencial de poner al avión dentro del alcance de los sistemas de misiles guiados por infrarrojos de menor alcance. Es una consideración importante ahora que los misiles infrarrojos "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 "alejarse" del objetivo o abrir el alcance de modo que el ataque enemigo fracase.
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 la torreta que aumentan la capacidad de maniobra del avión de lanzamiento después del lanzamiento. La medida en que puede realizar la aeronave guía depende del campo de visión de la torreta y de la capacidad del sistema para mantener el objetivo 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 (con frecuencia tropas en tierra equipadas con el designador láser apropiado).
El sistema de localización por infrarrojos es un sistema pasivo que se centra en 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 antivehículos con cierto éxito. Este medio de orientación también se conoce a veces como "búsqueda de calor". [6]
Los buscadores de contraste utilizan una cámara de vídeo , normalmente en blanco y negro, para obtener una imagen 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 campo de visión. Los buscadores de contraste se han utilizado para misiles aire-tierra, incluido el AGM-65 Maverick , porque la mayoría de los objetivos terrestres solo se pueden distinguir 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".
El rastreo por retransmisión, también llamado " rastreo por misil " o "TVM", es un híbrido entre la guía de comandos , el rastreo por radar semiactivo y el rastreo por radar activo . El misil capta la radiación emitida por el radar de rastreo que rebota en el objetivo y la retransmite a la estación de rastreo, que retransmite los comandos al misil.
En 2017, el fabricante de armas ruso 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 de localización en el espacio, debe contener información preestablecida sobre el objetivo. La característica principal de estos sistemas es la falta de un rastreador de objetivos. El ordenador de guía y el rastreador del misil están ubicados en el misil. 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 están a bordo del misil. Estos sistemas también se conocen como sistemas de guía autónomos; sin embargo, no siempre son completamente 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 la 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 información externa (como instrucciones de radio). Un ejemplo de un misil que utiliza guía preestablecida es el cohete V-2 . [10]
El guiado inercial utiliza dispositivos de medición sensibles para calcular la posición del misil debido a la aceleración que se le aplica después de dejar 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 ha culminado en el AIRS que se encuentra en el misil MX, que permite una precisión de menos de 100 m en rangos intercontinentales. Muchas aeronaves civiles utilizan el guiado inercial mediante un giroscopio láser de anillo, que es menos preciso que los sistemas mecánicos que se encuentran en los ICBM, pero que proporciona un medio económico de obtener una posición bastante precisa (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 de 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 los vehículos de guía inicial y de reentrada de misiles estratégicos , porque no tiene señal externa y no puede ser bloqueada . [2] Además, la precisión relativamente baja de este método de guía es un problema menor para las grandes ojivas nucleares.
La guía astroinercial , o guía estelar-inercial , es una fusión de sensores e información de la guía inercial y la navegación celestial . Se emplea habitualmente 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 puede servir de referencia , los SLBM se lanzan desde submarinos en movimiento, lo que complica los cálculos de navegación necesarios y aumenta el error circular probable . La guía estelar-inercial 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 del instrumento .
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 requerida ] 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 celestiales , para el misil SM-62 Snark , y un sistema separado para el desafortunado misil AGM-48 Skybolt , el último de los cuales fue adaptado para el SR-71 . [ 11 ] [ verificación necesaria ]
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 para mejorar 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 exactamente alineada con donde debería estar, esto indicaría que el sistema inercial no estaba precisamente en el objetivo y se haría una corrección. [12]
TERCOM , abreviatura de "terrain contour matching", utiliza mapas de altitud de la franja de tierra desde el lugar de lanzamiento hasta el objetivo y los compara con 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 de área de coincidencia de escena digital, que emplea una cámara para ver un área de tierra, digitaliza la vista y la compara con escenas almacenadas en una computadora a bordo para guiar el misil a su objetivo.
Se cree que el DSMAC carece de tanta robustez que la destrucción de edificios importantes marcados en el mapa interno del sistema (por ejemplo, por un misil de crucero precedente) altera su navegación. [3]
Medios relacionados con Guiado de misiles en Wikimedia Commons