Conceptos básicos sobre guiado de misiles

Cuando nos adentramos en el estudio del guiado de misiles y sus leyes de control encontramos una serie de términos técnicos, como en cualquier jerga especializada, que es preciso entender para saber sobre que estamos hablando. En este artículo trataremos de definir algunos de estos conceptos con precisión. 

Aceleración lateral 

También llamada latax, de la contracción en inglés de "lateral acceleration". Esta es la aceleración que se debe aplicar al misil para lograr una velocidad de giro/maniobra deseada. Se llama aceleración lateral ya que generalmente se aplica en una dirección cercana a la normal (perpendicular) con respecto al eje longitudinal del misil o al vector de velocidad del misil. De hecho, el comando generado por la ley de guiado generalmente se expresa como un término de aceleración lateral. Es lo que se conoce como orden latax o comando latax. Esta orden se envía al piloto automático que guía al misil lateralmente. Dado que el piloto automático es esencialmente un sistema dinámico con un cierto retardo de tiempo, el latax real es una cantidad variable en el tiempo y es diferente del latax ordenado instantáneo en cualquier momento. Esta diferencia también puede ocurrir debido al efecto de saturación, ya que el misil podría no ser capaz de virar tanto como requiere un latax muy alto.

Distancia de línea de visión (LOS o Line-of-sight) 

Cuando se dispara un misil, la línea imaginaria en el espacio que une el misil y el objetivo en un momento dado en el tiempo se denomina "Línea de visión instantánea" o LOS. Esta línea cambia en longitud y orientación a medida que avanza el proceso de seguimiento del misil. El cambio en la orientación angular viene dado por su velocidad angular o velocidad de giro y generalmente se expresa en radianes/seg. Esto se llama variación LOS.

Velocidad de aproximación al blanco (closing rate)

Esta es la velocidad con la que el misil se acerca al objetivo. Obviamente, esto viene dado por la velocidad a la que se reduce la longitud del LOS. Por lo tanto, es el valor de la velocidad de cambio de la longitud de LOS con signo negativo. También es la veloci-dad relativa Doppler del objetivo con respecto al misil a lo largo de la línea de visión. Recuérdese que la velocidad relativa doppler es positiva cuando el objetivo se aproxima y negativa cuando retrocede. 

Distancia mínima al blanco (miss distance)

Esta es la distancia más próxima del misil al objetivo cuando no se produce el impacto directo (closes point of approach o CPA o miss distance). Si resultara que el misil llega a impactar directamente el objetivo entonces el valor de la CPA o distancia más pró-xima sería cero. Pero cuando el misil pasa cerca del objetivo, la distancia más próxima adopta un valor distinto de cero. En este caso, la espoleta de proximidad detona la ojiva y el seguimiento del misil al avión llega a su fin. Obviamente, el objetivo principal de un sistema de guía de misiles es minimizar lo más posible la CPA o distancia más próxima (se calcula para que tienda a cero). 

También hay que tener en cuenta que la distancia CPA es un valor que no puede ser nunca negativo. Consideremos la figura que sigue donde vemos las trayectorias de un misil y un avión. En ella se puede apreciar también la distancia más próxima alcanzada por el misil al objetivo. También se puede apreciar el LOS (comentado más arriba) en el instante en el que el misil se encuentra lo más cerca posible del avión. La longitud de este LOS da la distancia más corta posible o CPA. Ahora veamos algo interesante, ¿qué es lo que distingue a este LOS de todos los demás LOSs? Se puede deducir fácilmente que la velocidad del LOS en ese punto es cero. La velocidad de aproximación LOS antes de este punto es positiva y velocidad LOS después de este punto es negativa.

 

Tiempo hasta el objetivo o Time-to-go

El time-to-go es un importante parámetro de trayectoria que se utiliza para la aplicación de muchas leyes avanzadas de búsqueda del objetivo. Supongamos que registramos los datos de trayectoria de un ataque y encontramos que el lanzamiento del misil finali-za con una intercepción en el momento tf (tiempo final). Aceptemos que ha tenido lugar la intercepción en cualquiera de los casos, cuando el misil impacta directamente en el objetivo o en el momento del CPA. Ahora, en cualquier momento dado en el tiempo t durante todo el seguimiento el misil, el time to go o tiempo hasta el objetivo se define como el tiempo restante hasta la intercep-ción y viene dado por (tf - t). Por lo general se denota como tgo. Este valor es el tiempo real hasta llegar al blanco y se conoce solo después de que finaliza el seguimiento (bien por impacto o por CPA). Pero, para aplicar la ley de guiado y búsqueda, necesitamos estimar el tiempo durante el seguimiento. Hay muchas formas de hacer esto. Una de las formas está basada en la información instantánea disponible. Para ello se puede utilizar la fórmula, 

 

donde, tgo es el tiempo estimado al blanco y R es la longitud del LOS o distancia entre objetivo y misil en ese instante en el tiempo. Este no es un método muy preciso para estimar el Tgo, pero en algunos casos donde no se exija mucha precisión es suficiente. Hay otras formas más precisas, pero también más complicadas de encontrar el tgo.

Zona ciega 

Los misiles BVR, como el AIM-120 AMRAAM pueden llevar a cabo un ataque autónomo, por ese motivo a veces se les conoce con el nombre genérico "Fire and Forget" o dispara y olvida, pero en realidad dependen del avión lanzador. Estos misiles vuelan hacia el objetivo gracias a los datos que provienen del radar de la aeronave lanzadora. Los datos se cargan en el misil y una vez lanzado, el propio misil calcula dónde "debe estar" el objetivo cuando llegue al área cercana al cálculo de posición. Luego vuela en esa área utilizando su propio sistema de navegación inercial. Una vez allí, el pequeño buscador de radar del misil, que tiene mucho menos alcance y capacidad de exploración que el radar del caza que lo disparó, comienza a buscar al objetivo. Si dicho objetivo está dentro del cono de detección del radar del AMRAAM, entonces puede bloquear el blanco y atacar.  

Esta es la fase de guiado hacia el blanco denominada "homing". El buscador debe seguir apuntando hacia el objetivo para seguirlo, esto también se conoce como iluminación del blanco. Sin embargo, durante la última parte de la fase terminal, debido a alguna maniobra, el misil podría estar apuntando en una dirección tal que el buscador no pueda ir más allá del ángulo límite de búsqueda y por ese motivo no pueda mantener al objetivo dentro de su campo de visión. El ángulo del buscador está sujeto a limitaciones me-cánicas y puede suceder que el buscador quede limitado por este. En este caso, el buscador pierde el rastro del objetivo y no puede "verlo". Esto es lo que se conoce como la zona ciega del misil. Se muestra en a continuación. Durante esta fase no hay datos de entrada de información del buscador y el sistema de guía tiene que depender de entradas anteriores.