Raketitõrje ja proportsionaalnavigatsioon
Kuidas tabab tõrjerakett kiiret, risti liikuvat sihtmärki? Mitte seda taga ajades, vaid hoides muutumatut suunda. Vaata juhtimismatemaatikat reaalajas tööd tegemas.
miks „muutumatu suund” tähendab kokkupõrget 🖖
Meremehed on seda teadnud sajandeid: kui teine laev püsib samal kompassisuunal, kuid läheneb, siis te põrkate kokku. Teievaheline sihtjoon ei pöörle kunagi — te mõlemad libisete mööda kahte külge kokkutõmbuvat kolmnurka, mille kuju jääb samaks. Proportsionaalnavigatsioon muudab selle tähelepaneku juhtimisseaduseks. See mõõdab, kui kiiresti sihtjoone nurk pöörleb (λ̇), ja käsib sellega võrdelist külgkiirendust: acmd = N · Vc · λ̇. Vii λ̇ nulli ja suund on külmutatud — tabamine on tagatud, ilma et peaks kunagi ennustama, kus sihtmärk hakkab olema. Navigatsioonisuhe N (tavaliselt 3–5) määrab, kui jõuliselt korrigeeritakse. Puhas jälitus seevastu lihtsalt suunab nina sihtmärgile; mis tahes su teed ristava sihtmärgi vastu sunnib see aina järsemale pöördele ja kaotab võidujooksu. Iga tänapäevane õhk-õhk- ja maa-õhk-rakett lendab proportsionaalnavigatsiooni järgi.
Sihi ette, ära aja taga 🖖
Kutsikas, kes visatud palli taga ajab, jookseb alati otse sinna, kus pall parajasti on, ning jääb nii kõverat rada mööda taha ja hiljaks. Inimene, kes palli püüab, teeb vastupidi: ta liigub nii, et pall püsib ta vaateväljas muutumatu nurga all, ja kohtub sellega seal, kus see alles saab olema. Lülita selles tööriistas puhta jälitamise ja proportsionaalnavigatsiooni vahel – ristuva sihtmärgi vastu tähendab praeguse asukoha sihtimine alati pikemat, järsemat ja kaotavat teed.
Kiilid lahendasid selle esimesena 🖖
Ammu enne juhtimisinsenere lendasid kiilid juba proportsionaalnavigatsiooni järgi. Kiirvõtted näitavad, et jahtiv kiil juhib end nii, et saakloom püsib tausta suhtes muutumatu nurga all – täpselt see püsiva suuna nipp valemi acmd = N · Vc · λ̇ taga – ja teeb seda riisiterast väiksema ajuga, tabades saagi tublisti üle 90% katsetest. Evolutsioon leidis selle kokkupõrkegeomeetria umbes 300 miljonit aastat enne esimest juhitavat raketti.