La navegación proporcional (también conocida como PN o Pro-Nav ) es una ley de guía (análoga al control proporcional ) utilizada de una forma u otra por la mayoría de los misiles aéreos autoguiados . [1] Se basa en el hecho de que dos vehículos están en curso de colisión cuando su línea de visión directa no cambia de dirección a medida que se cierra el alcance. 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.
¿Dónde está la aceleración perpendicular al vector de velocidad instantánea del misil, es la constante de proporcionalidad que generalmente tiene un valor entero de 3 a 5 (adimensional), es la velocidad de la línea de visión y V es la velocidad de cierre?
Dado que la línea de visión no es, en general, colineal con el vector de velocidad del misil, la aceleración aplicada no preserva necesariamente la energía cinética del misil. En la práctica, en ausencia de capacidad de regulación del motor, este tipo de control puede no ser posible.
La navegación proporcional también se puede lograr utilizando una aceleración normal a la diferencia de velocidad instantánea:
¿Dónde está el vector de rotación de la línea de visión?
y es la velocidad del objetivo en relación con el misil y es la distancia entre el misil y el objetivo. Esta aceleración depende explícitamente del vector de diferencia de velocidad, que puede ser difícil de obtener en la práctica. Por el contrario, en las expresiones que siguen, la dependencia se limita únicamente al cambio de la línea de visión y a la magnitud de la velocidad de cierre. Si se desea una aceleración normal a la línea de visión instantánea (como en la descripción inicial), entonces es válida la siguiente expresión:
Si se requiere un control que conserve la energía (como es el caso cuando solo se utilizan superficies de control), se puede utilizar la siguiente aceleración, que es ortogonal a la velocidad del misil:
Una implementación de hardware bastante simple de esta ley de guía se puede encontrar en los primeros misiles Sidewinder AIM-9 . Estos misiles utilizan un espejo parabólico que gira rápidamente como buscador. Una electrónica simple detecta el error direccional que tiene el buscador con su objetivo (una fuente de infrarrojos ) y aplica un momento a este espejo con cardán para mantenerlo apuntando al objetivo. Dado que el espejo es de hecho un giroscopio, seguirá apuntando en la misma dirección si no se aplica ninguna fuerza o momento externo, independientemente de los movimientos del misil. El voltaje aplicado al espejo mientras se mantiene fijado al objetivo también se utiliza (aunque amplificado) para desviar las superficies de control que dirigen el misil, haciendo así que la rotación del vector de velocidad del misil sea proporcional a la rotación de la línea de visión. Aunque esto no da como resultado una velocidad de rotación que sea siempre exactamente proporcional a la velocidad LOS (lo que requeriría una velocidad aerodinámica constante), esta implementación es igualmente efectiva.
La base de la navegación proporcional se descubrió por primera vez en el mar y fue utilizada por los navegantes de los barcos para evitar colisiones. Comúnmente conocido como rango decreciente de rumbo constante (CBDR), el concepto sigue siendo muy útil para los oficiales de navegación (la persona que tiene el control de la navegación del buque en cualquier momento), porque el CBDR dará lugar a una colisión o a un accidente inminente si uno de los dos buques involucrados no toma medidas. Simplemente alterar el rumbo hasta que se produzca un cambio de rumbo (obtenido mediante la observación de la brújula) proporcionará cierta seguridad de evitar la colisión, obviamente no infalible: el oficial de navegación del buque que haya realizado el cambio de rumbo debe controlar continuamente el rumbo para que el otro buque no haga lo mismo. Es prudente un cambio significativo de rumbo, en lugar de una alteración modesta. Las Regulaciones internacionales para prevenir colisiones en el mar dictan qué buque debe ceder el paso, pero, por supuesto, no ofrecen ninguna garantía de que ese buque tome medidas.
