Füzelerde Güdümleme Sistemleri
Bir füze fırlatıldıktan sonra hedefe doğru ilerlerken ona bir pilot gibi kılavuzluk eden sisteme güdümleme sistemi denir Güdümleme sistemlerinin temel görevi füzenin hedefini bulabilmesini sağlamaktır. Bu nedenle ana işlev olarak , hem füzenin rotasına karar vermekle hem de bu rotada kalmasını sağlamakla sorumludur. Diğer taraftan gelişen füze sistemlerine karşı, savunma sistemleri de sürekli gelişmektedir . Günümüzde radarlarla hava sahaları her an taranmakta ve bir saldırı aracı fark edildiği anda bunların imhası derhal gerçekleştirilmektedir. Bu nedenle kılavuzluk sistemleri bir füzenin sadece hedefe ulaşmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda rotası üzerinde akıllı hareket ederek radarlardan saklanmasını gerçekleştirir.
Füzeler menzillerine, taşıdıkları silah başlıklarına veya vuracakları hedeflerin özelliklerine göre çeşitlilik gösterir. Kılavuzluk sistemleri de bu özelliklere göre farklılık göstermektedir.
Genellikle füzelerin güdümleme sistemleri hedefi bulmakta kullanılan birden fazla sistemden oluşmaktadır. Örneğin; son on yılda Irak, Bosna, Sudan ve en son Afganistan da kullanılmış olan Tomohawk füzesinde şu dört sistem bir arada bulunmaktadır…
- GPS alıcısı: bu sayede füze, atıldıktan sonra uydularla haberleşerek konumunu kontrol edebilmektedir.
- TERCOM (Terrain Contour Matching) sistemi: Füze, hedefe doğru yol alırken, üzerindeki bir radar ile sürekli yükseklik bilgisi ölçmekte ve kendisine önceden yüklenen sayısal harita bilgisi ile karşılaştırabilmektedir. Bu sayede adeta yüzeyi yalayarak ve araziye uyarak (30 50 m'ye dek alçalarak) kendini savunma radarlarında gizleyebilmektedir.
- TOA (Time of Arrival) Sistemi: Füze hedefe yaklaşık ne kadar süre sonra ulaşacağını kontrol edebilmekte. Böylece hızlı erişimden hassas arama moduna geçerek füzenin hedefe kilitlenebilmesini sağlamaktadır.
- DSMAC (Digital Scene Matching Area Correlation) sistemi: Füze üzerinde hedefe ait yüksek çözünürlüklü uydu fotoğrafı bulunmakta , hedef yakınına geldiğinde füze, kendi kamerasından gördüğü resim ile daha önce yüklenen uydu resmini karşılaştırmakta ve bu iki resim üst üste çakışıncaya kadar hedefi aramaktadır.
Bu kadar akıllı sistemlerle donatılmış füzelerin hedefi vurma yüzdeleri ve doğruluklarının oldukça yüksek olacağı aşikardır.
Güdüm Sistemlerinin Tarihi..;
Askeri amaçla kullanılan ilk “Cruise” füzesi 2. Dünya Savaşı’nda Almanya’nın Londra’yı bombardıman için kullandıkları V-1 uçan bombalardır. V-1’ler karadan, açılı bir platform üzerinden bir roket motoru yardımıyla fırlatılmakta, fırlatma tamamlandıktan sonra V-1 uçuşa geçince ramjet ana motoru devreye girmekte ve roket motoru otomatik olarak düşmekteydi. Bundan sonra V-1 bir uçak gibi hedefine doğru yoluna devam ediyordu. Ancak o zamanki teknoloji bugünün elektronik teknolojisinin çok gerisinde olduğu için bu füzeler, av önleme uçakları tarafından kolayca yakalanıyorlardı.
II. Dünya Savaşı’nın Pasifik Cephesi’nde sona ermesi atom bombasının Amerikan B-29’u “Enola Gay” tarafından Hiroshima’ya ve daha sonra da Nagasaki’ye atılması sonucu mümkün olmuştur. Bu olayın neticesi harbin bütün galipleri dikkatlerini nükleer silahlara ve bunu düşman üzerine gönderebilecek uzun menzilli balistik sistemlere çevirmişlerdir.
O zamanın uzun menzilli bombardıman uçakları ile nükleer bombaların taşınabilme olanağı vardı ve bütün süper güçler bu olanağı zaten kullanıyordu. Ancak bombardıman uçaklarının av-önleme uçakları tarafından havada yakalanabilme ve imha edilebilme olanağı olduğundan nükleer başlıkları daha güvenli bir şekilde, atmosfer dışından parabolik bir yörüngede taşıyabilecek çok kademeli kıtalar arası balistik sistemlere ihtiyaç vardı. Ancak bu talebin 1960’lı yıllardan önce karşılanamayacağı ortadaydı. Bu nedenle tek çıkış yolu bir ara çözüm bulunmasındaydı. Balistik füzeler devreye girene kadar aradaki boşluğun o günün oldukça gelişmiş jet teknolojisini kullanan “Cruise” füzeleri ile kapatılması yoluna gidildi. Amerikalıların geliştirdiği uzun menzilli, satıhtan fırlatılabilen RGM-6 “Regulus”, MGM-13 “Mace” ve MGM-61 “Matador” füzeleri bu uygulamanın en önde gelen örneklerindendir. Bu uygulamanın en büyük mahsuru, bu füzelerin daima devamlı gelişmekte olan hızlı av-önleme uçaklarının tehdidi altında olmalarıydı. Radara kolayca yakalanıyorlardı. Bu nedenlerle balistik kıtalar arası (ICBM) ve orta menzilli (IRBM) füzeler devreye girince bu ikinci kuşak diyebileceğimiz “Cruise” füzeleri devre dışı bırakıldı.
Ancak geçen zaman içinde bir taraftan anti-balistik füze sistemleri geliştirildi. Diğer yandan da nükleer silahların terk edilmesi için uluslar arası antlaşmalar imzalandı ve balistik füzeler imha edilmeye başladı. Kalan füzeler de konvensiyonel silah sistemlerini taşımak için çok pahalı elemanlardı. Bu nedenlerle tekrar “Cruise” füzelerine bir geri dönüş başladı; ancak bu sefer gelişen teknolojinin ışığı altında çok daha akıllı sistemlerle donatılmış yeni nesil füzeler üretildi.
Kılavuz Sistemlerinin Temel Esasları..;
Bir platformdan fırlatılan bir araç yolun bir kısmına kadar önceden belirlenmiş rota üzerinde ilerleyebilse de, daha sonra aerodinamik yüklemeler dolayısıyla bu rotada kalamaz hale gelir. Böyle bir aracın düzgün bir şekilde yoluna devam edebilmesi için hem pilotlu hem de kontrol sistemlerine cevap verebilme yeteneğinde olması gerekir. Bu yönüyle kılavuzluk ve kontrol sistemleri uçağın pilotuna benzetilebilir. Kılavuzluk kontrol sistemi araç hedefine ilerlerken ona kılavuzluk eden sistemdir. Bu sistemler bir pilot gibi füzeyi sadece A’dan B’ye belirli bir güzergah üzerinden gidilmesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bu rotada ilerlerken uygun hareketlerde bulunmasını sağlar.
İşlevi;
Kılavuzluk sistemlerinde iki temel amaç vardır. Bunlar, doğru rotaya karar verme ve bu rotada kalmayı devam ettirebilme. Bunları gerçekleştirmek için her füze kılavuzluk sistemi, duruş kontrol ve rota kontrol olmak üzere iki sistem içerir.
Rota kontrol sistemi, füzenin hedefi bulabilmesi için gerekli uçuş yoluna karar vermekle ve duruş kontrol sistemine görevlerini yerine getirebilmesi için gerekli mesajları iletmekle sorumludur.
Duruş kontrol sistemi ise her an füzenin hareketlerini kontrol ederek programlandığı rotada istenilen duruşta kalmasını sağlar. Tıpkı otopilot gibi füzenin rotasını saptırıcı etki yapan yükselip alçalmaları azaltır.
Kılavuzluk ve kontrol sistemleri, geri besleme prensibi temelli çalışırlar. Yani kontrol ünitesi , yol bulmada veya duruşta bir hata fark ettiği zaman füzenin ilgili bölümlerine hata mesajlarını ve doğrultucu bilgileri iletir. Bu mesajları alan birimler de gerekli düzeltmeyi yaparlar.
Sensörler
Bir pilotun, uçağı hedefe yöneltip yere indirmesi gibi, kılavuzluk sistemi de hedefini “görür”; eğer hedef uzakta veya bir şekilde örtülü ise , radyo veya radar sinyalleri ile hedefin yerini tespit ederek füzeyi oraya yönlendirir.
Sensörler kılavuzluk için bilgileri toplarlar. Sensörler füzenin yönetildiği kriterlere uygun olarak seçilirler. Örneğin füzeyi yönetmede elektromağnetik kaynaklar kullanılacaksa sensör olarak bir anten füzeye yerleştirilir. Uygun sensör seçiminde ne tür bilgiye ihtiyaç olduğu, ne oranda doğruluk beklendiği, çalışma koşullarının nasıl olduğu gibi faktörler göz önünde bulundurulur.
Gyroscope ve Accelerometre
Hareket halindeki bir aracın hareketindeki değişimleri saptamaya yardım eden iki ara alet vardır. Bunlar ; jıroskop ve ivme ölçerdir
Gyroscope (Jiroskop): Jiroskop dairesel bir çerçeve içinde hızla dönen bir cisimdir (topaç). Çerçeve uçakla beraber dönerken cisim hep aynı pozisyonda durur ve çerçevenin dönme yönüne ve dönüş miktarına göre füzenin hareketlerinde ki değişiklikler hesaplanabilir.
Accelerometre: Acceloremetre adından da anlaşılacağı gibi ivme ölçen alettir. Jiroskopla hemen hemen aynı görevi yerine getirir. İvme ölçerin bir parçası, sabit bir konumda dururken diğer parçası uçakla beraber hareket eder. Elektrik bu iki parça arasında manyetik alan oluşturur. Uçağın hareketindeki bir değişiklik bu manyetik alanı bozacaktır. Bu değişiklik miktarına göre füzenin ivmesi ölçülebilir.
Acceloremetre füzelerde ve roketlerde kullanılan ataletsel kılavuzluk sistemleri için temel alettir. Öyle ki kalbidir denilebilir.
Kılavuzluk Evreleri..;
..Genel olarak üç evreye ayrılır..;
Boost Evresi :
Bu evreye başlangıç veya gönderilme evresi adı da verilir. Yüzeyden havaya fırlatılan füzelerin uçuş hızına erişmeleri, booster yakıtını bitirinceye kadar sürer. Ayrık booster’lı füzelerde, yakıt bittikten sonra booster füzeden ayrılır. Bu evrenin amacı, füzenin hedefi “göreceği” veya dış kılavuzluk sinyallerini alacağı pozisyona yerleştirmektir.
Midcourse Evresi:
İkinci veya ortanca denilen bu evre, genellikle uzaklık ve zaman açısından en uzun olan evredir. Uçuşun bu parçası süresince füzeyi doğru rotaya getirmek için bir takım değişiklikler yapmak gerekebilir. Genellikle midcourse kılavuzluk sistemi füzenin hedefin yakınında yer alabilmesi ve bundan sonra son evrenin başlaması içindir. Bazen midcourse evresi ikinci ve üçüncü kılavuzluk evrelerini kapsayabilir.
Terminal Evresi:
Füze kılavuzluk sisteminin son evresidir. Füze performansı bu aşamada kritik bir faktördür. Bu evre, yüksek doğruluğun ve hızlı sinyal alımının gerekli olduğu bir evredir.
Kılavuzluk Sistem Çeşitleri
Füze kılavuzluk sistemleri iki temel kategoriye ayrılırlar:
1. İnsan yapımı elektromagnetik aygıtlarla yönetilenler
2. Kendi kendini yönetebilenler
Birinci kategorideki füzeler, radarlarla veya radyo cihazlarıyla kontrol edilirler ve hedefi elektromagnetik radyasyon kaynağı olarak kullanılırlar. Diğer kategorideki füzeler elektromekanik aygıtlar veya yıldızlar gibi doğal kaynaklarla bağlantı kurarak güdümlenirler. (self-contained guidense systems)
İnsan Yapımı Aygıtlarla Yönetilme
İnsan yapımı kaynaklarla elektromagnetik radyasyon bağlantı kuran füzeler iki alt kategoriye ayrılır:
1- Kontrol kılavuzluk sistemi
2- Homing kılavuzluk sistemi
Kontrol kılavuzlu füzelerin temel ilkesi kontrol noktaları ile elekromagnetik bağlantı kurmaya dayanır. Homing kılavuzlu füzeler ise direk hedefle bağlantı kurarak yönetilir.
Kontrol Kılavuzluk
Kontrol kılavuzluğu temel olarak, bir kontrol noktası ile füze arasında radar(radar kontrol) ve ya radyo(radio kontrol) bağlantılarının kullanımına dayanır. Radyo veya radar bağlantısı aracılığıyla kontrol noktasından transfer edilen kılavuzluk bilgisinin yardımıyla, füzeler uçuş yollarını bulabilmektedir.
Kontrol kılavuzluk iki metodla gerçekleştirilir:
1. Radar kontrol kılavuzluk
2. Radio (televizyon) kontrol kılavuzluk
Radar Kontrol Kılavuzluk
Radar kontrol kılavuzluğunda iki metod vardır:
1. Kumanda Metodu
2. Beam-Rider Metodu
Kumanda Metodu
Kumanda terimi, tüm kılavuzluk talimatlarını ve ya füzenin dışından gelen komutları tanımlamak için kullanılır. Bu füzelerin kılavuzluk sistemleri, hava taşıtlarından, yer istasyonlarından veya gemilerden talimat alma kabiliyetine sahip alıcıları içerir. Alınan bu talimatlar, füze rota kontrol sistemi tarafından kılavuzluk bilgisine dönüştürülür.
Kumanda kılavuzluk metodunda füzeyi ve hedefi izlemek için bir veya iki radar kullanılır. Radar hedefe kilitlenir kilitlenmez izleme bilgisi bilgisayara yüklenir ve füze boşluğa fırlatılır. Bundan sonra füze hareketi de bir radar tarafından takip edilir. Hedefin ve füzenin yükseklik ve yön bilgileri devamlı olarak izlenerek bilgisayara yüklenir. Bu bilgi analiz edilir ve füzenin yol kesme rotası hesaplanır. Daha sonra uygun rehberlik sinyalleri ile füze alıcısına transfer edilir.
Bu sinyaller füze izleme radar sinyallerinin değişen karakteristikleriyle veya ayrı bir radyo göndericisinin aracılığıyla gönderilebilir. Radar kumanda kılavuzluk metodu, gemi, hava veya yer füze dağıtım sistemlerinde kullanılabilir.
Beam-Rider Metodu
Türkçe’ye sinyal yayma metodu olarak çevirebileceğimiz bu metodun, radar kumanda kılavuzluk metodundan ana farkı, füze takip radar sinyallerinin karakteristiklerinde çeşitlilik olmamasıdır. Füze radar tarama eksenlerine bağlı kalarak, temel olarak kendi pozisyonunun düzeltme sinyalini formüle eder. Füzenin rota kontrol ünitesi, kılavuzluk radarının tarama ekseninden her hangi bir sapmaya karşı duyarlıdır. Ayrıca rota düzeltmesini hesaplama kabiliyetine sahiptir.
Bu tür sistemlerin başlıca avantajı sadece bir radara ihtiyaç duymasıdır. Bu radar hedef takip özelliğinin ve füze rota düzeltme referans ekseninin her ikisini de sağlamalıdır. Bunun için konik tarama özelliğinde olmalıdır. İkinci bir avantajı ise, kendine ait yön kumandasını hesapladığı anda füzenin, oldukça karışık olan çok füzeli kumanda sistemine ihtiyaç duymadan fırlatılabilmesini sağlamasıdır.
Bu sistemin doğruluğu menzil ile azalmaktadır. Çünkü radar ışınları etrafa yayılmaktadır ve füze için merkezde hatırlanması daha zordur. Eğer hedef çok hızlı hareket ediyorsa sürekli değişen yol füze tarafından takip edilmektedir.
Radyo Kontrol Kılavuzluk
Bu kılavuzluk radar kontrol kılavuzluğuna temel olarak benzemektedir. Ondan farkı füzelerin radyo (televizyon) sinyalleri ile yönetilmesidir.
Homing Guidence (Hedefi Bulabilen)
Türkçe’ye hedefi bulabilen kılavuzluk sistemi şeklinde çevirebileceğimiz bu sistem, hedefin bazı ayırt edici özelliklerine reaksiyon gösteren silahlarda, bir cihaza iş yaptırarak rotayı kontrol etmektedir. Hedef bulma cihazları çeşitli enerji formlarına duyarlı yapılabilmektedir. Örneğin radyo dalgaları, kızıl ötesi, yansıtılmış lazer, ses ve görülebilir ışık gibi. Hedefe doğru yönelebilmek için daha önce belirtilen açı izleme yöntemlerinden biri ile hedefin en azından yükseklik ve azimuth’u belirlenmelidir. Ayrıca hedef bulan füzenin ortalama uzaklık bilgisine sahip olmalıdır. İzleme olayı hareketli arayıcı bir anten tarafından gerçekleştirilir.
Yol bulma kılavuzluk metotları 3 türe ayrılabilir:
1. Aktif
2. Yarı Aktif
3. Pasif
Active Homing
Aktif hedef bulma yönteminde silah hem gönderici hem alıcıyı içerir. Arama ve elde etme, herhangi bir izleme alıcısıyla gerçekleştirilir. Transfer edilen enerji ile aynı yolu izleyen hedeflerde, gelen yansımalarla oluşan monostatik geometrinin işlenmesi ile hedef izlenir. Halihazırdaki bir bilgisayar, hedefin yolunu kesmek için bir hareket tarzı hesaplar ve silahın pilotuna güdümleyici komutlar gönderir. Monostatik geometri hedeften enerjinin en uygun olanını yansıtılmasına izin vermektedir.
Semiactive Homing
Yarı aktif hedef bulmada hedef, fırlatılacak alandan veya diğer kontrol noktalarından bir izleyici radar tarafından aydınlatılır. Füze bir radar alıcısıyla techizatlandırılır. Ve hedeften gelen radar enerjisinin etkisiyle aktif metodda olduğu gibi kendi düzeltme sinyalini formüle eder. Fakat yarı aktif hedef bulma hedeften gelen bistatik tepkileri kullanır. Bu şu anlama gelmektedir: Aydınlatma platformu ve silah alıcısı aynı yerde bulunmadığı için geri dönen yansıma, hedefe doğru giden enerjiden farklı bir yol izler. Şekline ve kompozisyonuna bağlı olarak hedef, silahın yönünde etkili bir enerji yansıtmaz. Çok uç durumlarda silah hedefi tamamen kaybedebilir ve yanlış bir yol kesmeyi sonuç olarak verebilir. Bu dezavantaj gemi, hava aracı veya yer istasyonunda daha fazla güç ve daha farklı frekanslarda aydınlatıcı araçlar kullanma kabiliyeti ile telafi edilmektedir.
Passive Homing
Pasif hedef bulma enerji izleme kaynağı olarak yalnızca hedefe bağımlıdır. Bu enerji pasif yer bulma torpidosunda bir deniz altı veya gemi tarafından yayılan gürültülü anti radyasyon silahlarda hedefin kendi sensörlerinden gelen radyo dalgaları, bir gemi, hava taşıtı yada bir aracın eksosundan boşalan sıcaklık olabilir. Hatta mikro dalga bölgesinde tüm objelerin yaydığı radyasyon bile olabilir.
Diğer hedef bulma metodlarının aksine kontrol noktasından değil de hedeften aldığı enerjiyi temel alarak füze düzeltme sinyalini üretir.
Hybrid Guidance
Kumanda ve yarı aktif hedef buma kılavuzluğunun birleşiminden oluşan kılavuzluğa hibrid kılavuzluk denir.Her iki siteminde avantajlarını içerir. Gemi veya hava araçları gibi dağıtıcı taşıtların içindeki izleme sensörleri ile uzun menzillere erişebilir ve veriyi füzeye transfer eder.
Kendi Kendine Yeten Kılavuzluk Sistemleri
Bu kategoriye elektro magnetik aygıtlar veya yıldızlar gibi doğal kaynaklarla, ekektromagnetik bağlantı kurmaya dayalı olarak çalışan güdümleme sistemleri girer.
Bunlarda tüm kılavuzluk ve kontrol ekipmanları füzenin üzerindedir. Bu sistemlerde sinyal alıp verme olmadığı için elektriksel engellemeler gerçekleşmez. Bu sistemler daha çok satıhtan satıha fırlatılan füzelere uygulanır. Bu sistemlerin bazıları şunlardır:
Preset Güdümleme (Önceden Kurulmuş Güdümleme)
Bu güdümlemede füze fırlatılmadan önce hedefin yeri ve füzenin takip edeceği yörünge ile ilgili tüm bilgiler önceden hesaplanır ve füzeye yüklenir. Bundan sonra füze güdümleme sistemi yüklendiği değerlere uygun şekilde, hedefe doğru ilerleme , doğru yükseklikte kalabilme , hızını ve uçtuğu süreyi doğru hesaplama, zamanı gelince uçuşunu terminal evresine geçirme ve hedefe dalma işlerinden sorumludur.
Preset güdümleme sistemlerinin ilk örneklerinden biri Alman V-2 füzeleridir. Bu füzelerde hedefin menzili ve yatağı önceden belirlenir ve füze kontrol mekanizması programlanır.
Bu yöntemin avantajı diğer güdümleme sistemlerine göre çok daha basit olmasıdır. Preset güdüm yöntemi sadece büyük kara parçaları ve şehirler gibi durağan hedeflere karşı kullanışlıdır. Daha çok kısa menzilli füzelerde kullanılır. Yönlendirme bilgisi fırlatılmadan önce belirlendiği için bu metod gemiler uçaklar düşman füzeleri veya hareket eden kara hedeflerine karşı kullanmak için uygun değildir.
Navigasyonel Güdümleme Sistemleri
Füzenin vuracağı hedef, fırlatıldığı yerden çok uzaktaysa bir navigasyonel güdümleme kullanılması gerekir. Uzun mesafelerde doğruluk, ancak uçuş rotasının takip edilmesi ve kapsamlı hesaplamalarla elde edilir.
Uzun menzilli füzelerde iki sistem kullanılır:
Ateletsel (Inertial) Güdümleme
Bu güdümlemede temel prensip atalet kanunudur. Bir basketbol topunu potaya nisan alırken topa, kendisini potaya ulaştıracak bir yörünge vermeye çalışılır. Ancak top atıldıktan sonra atıcının topun üstünde hiç bir kontrolü kalmaz. Eğer atıcı yanlış nisan almışsa veya topa başka birisi tarafından dokunulursa top potayı kaçırır. Ancak daha sonra başka birisinin topa dokunarak rotasını değiştirip potaya sokması mümkündür. Bu durumda ikinci oyuncu bir çeşit yönlendirme sağlamıştır. Aynı mantıkla çalışan inertial yönlendirme sistemi füzenin doğru yörüngesine geri dönmesi için gerekli itmeyi sağlar.
Inertial yönlendirme metodu preset metodunun bir arttırılmış seklidir. Ataletle yönlendirilen füzeler fırlatılmadan önce programlanma bilgilerini alırlar. Füze fırlatıldıktan sonra ivme ölçerleri (accelerometer) vasıtasıyla ucum rotasını kontrol ederek, fırlatılan bölge ile füze arasında bir elektromanyatik temas olamamasına rağmen füze şaşırtıcı derecede bir doğrulukta kendi uçuş rotasında düzeltmeler yapmaktadır.
Füze üzerindeki tahmin edilemeyen harici kuvvetler ivme ölçerler vasıtasıyla hissedilir. Üretilen düzeltmeler füzenin sürekli olarak rotasında kalmasını sağlar. Bu sistem dış sinyal veya destekten tam bağımsız olmasından dolayı bugüne kadar geliştirilmiş uzun menzilli yönlendirme metodlarina nazaran çok daha güvenlidir.
Göksel Referans (Celestial Referans)
Bu güdümleme metodunda füze güneş veya diğer sabit yıldızların konumlarını referans olarak belirlenmiş bir rotada ilerlemektedir. Füze sürekli olarak bir teleskopla yıldızları gözlemlemekte ve proğramlandığı bilgi ile karşılaştırmaktadır. Bu karşılaştırma sonucunda hedefe yönelmek için gerekli sinyalleri üretir. Göksel güdümleme şu an ki ICBM sistemlerinde kullanılmaktadır.
Terrestrial Güdümleme Metodları
Bu güdümleme metodunda füze üzerinden geçtiği arazi hakkında veriler alarak bu değerlere göre rotasına karar vermektedir. Özetle bu sistemleri şu şekilde anlatabiliriz; füze bir televizyon kamerası ile geçtiği arazini görüntüsünü alır ve istediği uçuş rotasına ait filim görüntüleri ile karşılaştırır.
Bilgisayar devrelerini minyatürizasyonundan önce bu metodlar ses hızından daha yavaş olan (subsonic) füze için birer pozisyon biligisi sağlama açısından çok yavaştır. Fakat güzümüzde güdümleme sistemleri oldukça etkin bir şekilde kullanılmaktadır.
Güdümlenmiş Uçuş Rotaları
Güdümlenmiş bir füze genellikle tüm uçuş boyunca hem doğal hem suni kuvvetlerin etkisi altındadır. Füzenin rotası hemen hemen her şekli alabilir. Güdümlenmiş bir füzenin izleyebileveği rotalar kabaca 2 gruba ayrılır:[4]
1. Preset (önceden ayarlanmış ) rota
2. Variable (değişen) rota
Preset Uçuş Rotaları
Bu yöntemde füze fırlatılmadan önce yörünge bilgisi füzeye yüklenir ve füze daha önceden yüklenmiş olan kontrollerin dışında hiçbir kontrol sinyali almaz. Bu nedenle füze fırlatıldıktan sonra uçuş planı değiştirilmez.
Variable Uçuş Rotaları
Füzelerin uçuş rotaları seyir esnasında karar verme metodları sayesinde değişiklikler gösterebilir. Bir füze hedefine ilerlerken hedefini bulmakta kullandığı parametreleri alır ve yeni rota alana kadar rotasını hedeflerin pozisyonunu değişmeyeceği farz edilerek uçuş rotası belirlenir. Genel olarak dört temel değişken uçuş rotası vardır.; takip, sabit davranış, orantılı navigasyon ve görüş çizgisi
Takip
Güdümlenmiş bir füzenin izleyeceği en basit prosedür her an hedefe kilitli olmasıdır. Füze, füzeden hedefe olan görüş çizgisi boyunca hareket eder.
Sabit Davranış
Takip rotasının tam karşıtıdır. Sabit davranış veya çarpışma rotası da denir. Füze,füzenin ve hedefin aynı anda varacağı noktaya fırlatılır. Eğer hedef ani bir dönüş yapar veya hızı değişirse yeni bir çarpma rotası hesaplanmalı ve füzenin uçuş rotası buna göre değiştirilmelidir.
Orantılı Navigasyon
Daha gelişmiş füzeler bir ceşit orantılı navigation kullanırlar. Füze kılavuzluk alıcısı görüş çizgisindeki değişme hızını ölçer ve bu bilgiyi yönlendirme bilgisayarına iletir. Daha sonra bilgisayar otomatik pilot için yönlendirme komutlarını üretir.
Görüş Çizgisi
Görüş çizgisi, füzenin hedef ile kontrol noktasını birleştiren doğru üzerinde kalacak şekilde yönlendirildiği bir rota olarak kullanılır. Bu metod genellikle “ ışınla hareket “ olarak adlandırılır.
Cruise Füzelerinde Kullanılan Teknolojilerin Ayrıntılı Anlatımı
GPS
Global possitioning system veya kısa adıyla GPS, 1970’li yıllarda ABD Savunma Bakanlığı tarafından geliştirilen bir uydu network sistemidir. Türkçe’ye çevirecek olursak, Dünyadaki konumu algılama sistemi diyebileceğimiz bu sistem dünya yörüngesine yerleştirilmiş uydularla sürekli haberleşerek dünya üzerinde hangi konumda olduğumuzu bildiren sistemdir.
GPS sistemi dünyadan 17000 kilometre yukarıda yörüngeye oturtulan 24 uydudan oluşur. Bu uyduların yörüngesi öyle ayarlanmıştır ki, dünya üzerindeki bir nokta herhangi bir zamanda en az üç uyduyu görebilir. Zaten bir noktanın kesin yerinin belirlenmesi ancak üç uydudan gelen sinyallerin birleştirilmesiyle mümkün olabilmektedir.
GPS sistemi ilk önce askeri alanda kullanılmak üzere dizayn edilmiştir. GPS alıcıları 1980’de sivil kullanıma açılmoştır.
GPS’in Segmentleri:
Uzay Segmenti:
Uzay segmenti 24 uyduyu içerir. Uydular dünya üzerinde “yüksek yörünge” adı verilen bir yörüngede bulunmaktadırlar. Yükseklikte işletilmeleri gönderdikleri sinyallerin daha geniş alanı kapsamasını sağalar. Ayrıca yörüngeleri öyle ayarlanmıştır ki, dünyada ki bir alıcı her an en az 3 tanesini görebilir.
Uydular 12 saatte dünyanın etrafında bir tam dönüş gerçekleştirir. Uydular güneş enerjisi ile çalışmaktadırlar ve eğer enerjide bir kesiklik olması (güneş tutulması vs..) halinde ona güç verecek bataryalara sahiptir. Ayrıca uyduların doğru yörüngede kalmalarını sağlayan küçük itici roketleri vardır.
Her uydu çeşitli frekanslarda düşük güçte radyo sinyalleri yaymaktadır. Sinyaller gözün gördüğü hat boyunca ilerleyebilir. Yani bulutların,camın, plastiğin içinden geçerken binalar, dağlar gibi katı objelerden geçemez.
Kontrol Segmenti:
Herhangi bir uydunun yörüngeden hafifçe kayma ihtimali vardır bu nedenle uyduların yörüngeleri, yükseklikleri, yerleri ve hızları sürekli izlenmektedir Bu işlemi yerine getirmek üzere dünya üzerinde biri master olmak üzere beş kontrol istasyonu vardır. Bu kontrol istasyonlarında uyduların yörünge bilgileri alınmaktadır daha sonra bu bilgiler bir sapma fark edildiği taktirde düzeltme bilgilerinin uydulara gönderildiği master kontrol istasyonuna gönderilir.
Kullanıcı Segenti:
Kullanıcı segmenti GPS alıcısını ve onu kullananı içerir.
GPS Hata Kayakları:
Sivil kullanım için olan GPS alıcıları aşağıda sıralanan sebeplerden kaynaklanarak hatalı sonuçlar verebilir.
İyomosfer ve tromosfer geçikmeleri.: Uydu sinyalleri atmosferden geçerken yavaşlarlar, sistem yaklaşık bir gecikme süresini kabul eder. Bu tabi ki kesin değildir.
Çok yoldan gelen sinyaller: Bu sinyallerin GPS’e ulaşmadan önce yüksek binalar veya büyük kayalık alanlara çarpıp oradan yansıyarak gelmesi sebebiyle oluşur. Bu yansıyıp gelen sinyaller hataya sebep olan travel time’ı artırır (Şekil 4).
Alıcının zamanlama hatası: GPS alıcılarında kullanılan saat atomic olmadığı zaman, travel time saptanmasında çok küçük hatalara sebep olur.
Görünen uydu sayısı: Alıcı ne kadar çok sayıda uyduya kilitlenebilirse o kadar sonuç verebilir. Binalar, arazi, elektronik arayıcılar veya bazen sık ağaç yaprakları sinyal alınmasını engelliyebilir. Buda pozisyon hatası bazen de hiç pozisyon vermeme hatası oluşturur. Hava ne kadar çok açık olursa sinyal alımı o kadar açık olur. GPS alıcıları bina içlerinde (typically) , su altında veya yeraltında çalışmaz.
Uyduların geometrisi/shading: Bu uydulara ait herhangi bir zaman da verilen relotif pozisyondan kaynaklanan hatalardır. İdeal olan uydu geometrisi, birbirini geniş açıyla gördükleri zaman oluşan geometridir. Zayıf olan geometrik ise uyduların bir çizgi halinde veya sıkışık bir grup halinde oldukları zamandır.
Intentional degradadion of uydu sistemleri: ABD’nin askeri sinyallerin Intentional degradadion’ı “seçimlik geçerlilik”(selective availability,SA) diye bilinir ve SA askeri yüksek derecede doğruluk sağlayan GPS sinyallerini kullanmasını engellemek amacıyla kurulmuştur. Ve uzaklık bilgisinde birçok hatayı sağlamakla sorumludur.SA 2 mayıs 2000’de kapatılmıştır.Ve halen aktif değildir. Yani bu demek oluyor ki GPS’den 6-15 metre arası doğruluk bekleyebiliriz.
Diğer taraftan GPS alıcısını Differential GPS alıcısı ile birleştirerek doğruluğu arttırmak mümkündür. DPGS alıcısı yukarıda belirtilen hata kaynaklarını azaltmak amacıyla bir çok kaynak tarafından işletilir.
DGPS
Diferansiyel (ayrık) GPS, referans istasyon adı verilen GPS alıcıların belirli yerlere yerleştirilmesiyle çalışırlar. Bu referans istasyonları kendi kesin konumlarını bildikleri için uydu sinyallerindeki gecikmelerini saptayabilirler. Bunu uydudan aldığı sinyallere göre ölçtüğü uzaklık bilgisiyle kendi bildiği pozisyona göre hesapladığı uzaklık bilgisini karşılaştırarak yapar. Bu ölçümle ve hesaplayarak bulduğu uzaklık bilgisi arasındaki fark sonucu “diferansiye düzeltme” elde edilir.Bu diferansiyel düzeltme bilgisi her uydu için hesaplanıp düzeltme mesajı olarak DGPS alıcılarına gönderilir. Bu diferansiyel doğrulama GPS alıcısını hesaplamalarına uygulanır.Böylece birçok yanılgıdan arınarak doğruluk arttırılmış olur.
INS (Inertial Navigation System)
Ataletsel navigasyon sistemi diye tercüme edebileceğimiz bu sistemde, füze fırlatıldığı andan sonra, accelerometre ve gyroscopelar vasıtasıyla sürekli olarak hareketlerindeki değişiklikleri takip ederek, konumunu hesap etmektedir.
Accelerometreler yani ivmeölçerler ve gyroscopelar sayesinde füzenin kontrol birimi, her an ivmesini saptayabilmektedir. Eğer bir füzenin yatay eksendeki ivmesi sabitse, füzenin herhangi bir andaki hızı, bu ivmeyle o zamana kadar geçen zaman çarpılarak hesaplanabilir. (V=a*t ).Ve yine eğer füzenin hızı sabit olsaydı, alınan mesafe hız ile uçuş zamanının çarpılmasıyla hesaplanabilirdi (x=V*t). Fakat ivme ve dolayısıyla hız sürekli değişiklik göstermektedir. Bu durumda hızı ve alınan mesafeyi hesaplamak için integrasyonlar gereklidir.
Ataletsel navigasyon sisteminde füzeler hareket halindeyken, yukarıda verilen eşitlikleri kullanarak konumunu toplaya toplaya hesap etmektedirler. Örneğin füze ilk fırlatıldığı an (0,0,0) konumunda olsun. Bundan sonra yükseklik, enlem ve boylam boyutlarında aldığı mesafeleri toplayarak konumuna karar verir.
INS sisteminin en önemli avantajlarında biri, herhangi bir dış sinyal veya destekten tamamıyla bağısız olmasından dolayı elektronik engellemelerden etkilenmemeleri veya işlerinin yürümesine engel olunamamasıdır.
INS’nin dezavantajı, kendisini doğal yanlışlığıdır. Yani bu konumlama hesaplamalarını yaparken, çok hassas değerler elde edemez. En iyi ataletsel navigasyon sistemi kullanılsa bile bir miktar rastgele sürüklenme oluşmaktadır. Bu onu, bir füzede tek kılavuzluk sistemi olarak kullanılmasını uygunsuz kılmaktadır. Ayrıca bu sapma değeri, toplanarak artan hatalara sebep olur. Füze ne kadar uçarsa hata o kadar büyük olur.
ICBM’ler ataletsel yön bulma sistemleri ile yönetilir.
TERCOM(Terrain Countour Matching)
TERCOM (arazi konturlarına uyma) sistemi ile füze aşağı bakan bir radar gibi üzerinde geçtiği arazinin yükseklik bilgisi ölçmekte, buna göre yönlendirilmektedir.
TERCOM kılavuzluk sisteminin altında yatan teknoloji uzun zamandır vardır. TERCOM sistemine sahip bir uçak ilk 1961 de denenmiştir. Fakat bu teknoloji o zamanlar geleceği parlak görülmediği için 1970’lere kadar hemen hemen unutulmuştur. 1970’ler den sonra küçük ve güçlü bilgisayarların gelişmesiyle TERCOM sistemi yeniden kullanılmaya başlanmıştır.
ICBM’ler gibi füzeler de ilk önce ataletsel kılavuzluk sistemleri tarafından rehberlik almaktaydı. Fakat en iyi ataletsel yol bulma sistemi kullanıldığı zaman bile, bir miktar rastgele sürüklenme oluşmaktaydı. Örneğin, Tomahavk füzeleri için ölçülen değerlere göre saatte 900 metrelik bir sürüklenme ölçülmüştür. Bu eğer füze bir saat yol alırsa hedefi 900 metre kaçıracağı anlamına gelir. Bu problem tıpkı balistic füzelerde ki gibi, füzenin subsonic hızda ilerlemesinden dolayı katlanarak artmaktadır. Bu sürüklenme probleminin çözümü TERCOM kılavuzluk sisteminin gelişimiyle olmuştur.
TERCOM için ilk gerekli şey yüksek çözünürlüklü uydu fotoğraflarından elektronik haritalar oluşturmaktır. Bu haritalar uydu fotoğrafları ve keşif uçakları ile, füzenin geçeceği arazi boyunca oluşturulur. Bu haritalarda yükseklik bilgileri sayılarla ifade edilir ve sistemin hafızasında bir matrisin hücrelerinde saklanır. Her hücre zeminin sakladığı parçasına ait ortalama bir yükseklik değerini gösterir. Füzenin geçtiği arazini yüksekliği ile, onboard haritadaki yükseklik bilgisini karşılaştırmak için bir radaraltimetre (yükseklik ölçen araç) ile geçtiği zemini tarayarak, yükseklik bilgisini elde eder. Daha sonra bu iki bilgiyi karşılaştırır. Bu karşılaştırmanın sonucu füzenin pozisyonu hakkında bilgi verir ve buna göre kendi ataletsel navigasyon sisteminde (INS) bir düzeltmenin gerekli olup olmadığı kararına varılır. Bu teknik kullanılarak, TERCOM 30-100 metre doğruluğu başarabilir.
TERCOM sisteminin verdiği sonuçlara göre rotada bir sapma varsa rota düzeltme gerçekleştirilerek füzenin rotasında devam etmesi sağlanır. Bu işlem uçuş güzergahında defalarca tekrar edilerek, füzenin hiçbir zaman düzeltme gerçekleştiremeyeceği bir hata payına ulaşması engellenmiş olur. Sonuç olarak, füzelerin büyük çoğunluğu hedeflerinin 50 metre yakınına iniş yapar. Körfez savaşında Pentagon füzelerin %86 sının hedeflerini vurabildiğini açıklamıştır. Diğer taraftan INS ile güdümlenen ICBM lerde en yüksek doğruluk yaklaşık 30 metredir.
TERCOM sisteminin başka avantajları da vardır. Bu sistemin yüksek doğrulukta sonuçlar vermesi sonucu, füzenin hedefe doğru yol alırken neredeyse yüzeyi sıyırarak ilerleyebilmesi sağlanır. TERCOM sistemi sayesinde füze, suyun üzerinde 10 metreye kadar alçaktan uçabilmektedir. Bu değer, düz arazi üzerinde 30 metre, dağlık arazide 100 metredir. Bu alçaktan uçabilme avantajına füzenin boyutunun küçük olması ve fark edilebilen ışınımlar yapmaması da eklenirse, füzelerin hedeflerinin çok yakınına gelinceye kadar radarlara yakalanamayacağı açıkça ortaya çıkar. Füze hedefin yanına geldikten sonra hedefini vururken tahrip gücünü arttırmak için tekrar yükselince artık radarlara yakalansa da bu an, düşman savunmasının bir şeyler yapabilmesi için çok geç olur.
Son yıllarda, ataletsel yol bulma ve GPS sistemleri de birleştirilerek füzenin hedefini yüksek derecede doğrulukla bulabilmesi mümkün olmuştur. Fakat TERCOM un bu konudaki üstünlüğü, savaş esnasında GPS uydularının kolaylıkla yok edilebilmesi ihtimalinden gelmektedir. GPS uyduları zarar görmesi durumunda füze sadece ataletsel navigasyon sistemine itimat etmek durumunda kalacaktır ki bu sistemin tek başına bir füzenin ihtiyaç duyduğu doğruluğu veremediği yukarıda anlatılmıştır.
Diğer taraftan, en yüksek kapasiteli TERCOM sistemleri bile bir kaç yüz millik uçuş rotası boyunca kontur esleştirmesi yapmak için yeterince belleğe sahip değildir.
Bu nedenle, füze uçuşu boyunca TERCOM yorumları sürekli olarak yapılmamaktadır. Füzeyi bir bölgeden topografyası diğerlerinden farklı başka bir bölgeye daha çok INS sistemi uçurur. “Way point fixes” adı verilen bu bölgelerde TERCOM okumaları yapılarak füzenin konum bilgisinde gerekli düzeltmeler yapılır. Ayrıca bu way point fix’ler, füzenin rotasında önceden tahmin edilemeyen değişiklikler yapılması için de kullanılır.
Her waypoint fix için başka bir haritadan faydalanılmaktadır. Bu haritaların her birinde aynı sayıda hücre bulunmaktadır ve ilk waypoint için tüm araziyi kapsayan bir harita kullanılmaktadır. Bu nedenle, hücresindeki ayrıntı da azdır. Hedefe yaklaştıkça ise, daha alt haritalar kullanıldığından bunlardaki veriler çok daha fazla ayrıntı içerir ve doğruluk gittikçe artar.
Ayrıca, TERCOM sitemindeki uygulama zorluğu, kendi kılavuzluk sisteminden çok, dijital haritaların oluşturulmasından kaynaklanmaktadır. TERCOM lu cruisse missile’nin etkili olabilmesi için, veri tabanı potansiyel kullanılabilecek her nokta için verileri saklaması gereklidir. Bunun maliyeti ise ABD i tarafından, TERCOM lu bir füzenin donanım maliyetine yaklaştığı hesaplanmıştır. Buna rağmen, ABD, Irak’ın Kuveyt saldırısında,Tamahawk füzelerinde kullanılması için TERCOM sisteminin verilerini hazırlatmak üzere bir crash programı girişiminde bulunmuştur.
DSMAC(Digital Scene Matching Area Correlator)
Sayısal görüntülemedeki ilerlemelerle füzenin doğruluğunu artırmak için yeni sistemler geliştirilmeye devam edilmektedir. Bunlar bir tanesi de “dijital görüntü karşılaştırma ve alan korolater” diye adlandırabileceğimiz DSMAC sistemidir. Bu sistemde füzelerin burnuna bir kamera yerleştirilmiştir. Bu kamera DSMAC adı verilen sisteme bağlıdır ve tespit edilen dijital görüntü ile arazi Korelasyonunu sağlar. Tercom sistemindeki gibi bunda da sistemin hafızasında saklanacak görüntüler önceden elde edilerek sisteme yüklenmiş olmalıdır. TERCOM sistemine benzerliklerinden dolayı onada ki zorluklar bunda da geçerlidir.
Ayrıca DSMAC yöntemi füze hedefe doğru ilerlerken hedef bulmada kullanılan bir yöntemden çok, füzenin terminal evresinde hedefi doğru tespit etmesi için kullandığı bir sistemdir. Tomahawk füzelerinden örnek vermek gerekirse, füze TAO sistemi sayesinde hedefin yakınına geldiğini anlar ve hem hedefi kesin doğrulukla vurmak hem de tahrip gücünü arttırmak için TERCOM sistemini kullanarak alçaktan uçma evresini geride bırakıp, havaya doğru yükselir ve ayrıntılı arama moduna geçer. İşte bu ayrıntılı arama modunda DSMAC sistemini kullanmaktadır. DSMAC ile hedefi bulup kitlenen füze bundan sonra aşağı doğru pike yaparak dalışa geçecektir.
Havadan Havaya Atılan Füzelerde Güdümleme
Havadan havaya füzeler iki ana sınıfta toplanırlar :
1. Isı (infrared) güdümlü füzeler
2. Radar başlıklı füzeler
Radar başlıklı füzeler de iki gruba ayrılır :
2.1. Yarı aktif radar başlıklı füzeler
2.2. Tam aktif radar güdümlü füzeler
Günümüz uçakları jet motoru (turbojet veya turbofan) veya jet-pervane motoru (turboprop) kullanmaktadırlar. Bu motorlar egzostlarından çok yüksek ısıda egzost gazı çıkarırlar. Isı güdümlü füzeler bu temel üzerine geliştirilmişlerdir. Bu füzelerin ucunda bir mercek ve optik okuyucu vardır. Optik okuyucu füzeyi yönlendiren bilgisayara bağlıdır. Jet uçağı önde giden düşman uçağını kendi radarında yakalar ve radar uygun atış durumunu belirliyebilmek için hedefe kilitlenir. Uygun menzile ve açıya gelinince füze fırlatılır. Bu andan itibaren mercek ve optik okuyucu vasıtasıyla sıcak egzostu yakalıyarak uçağın egzostuna yönelirler. Modern uçaklar arkalarındaki uçakların radar kilitlenmelerini algılarlar ve bu durumda ani manevralara yönelirler. Eğer atılan füze ısı güdümlü (infrared guided) ise "chaff" tabir ettikleri yoğun duman bombası atarak ısı kaynağını kamufle etmeye çalışırlar.
Radar başlıklı füzelerde de füzenin fırlatılması aynen yukarıda olduğu gibi uçağın radarına bağlıdır. Yarı aktif füzeler yolun yarısına kadar uçağın radarına bağlı kalır ve uçak radarı onu yönlendirir. Tam aktif radarlı füzelerde ise füzenin radarı fırlatmadan hemen sonra devreye girer. Bu nedenle tam aktif radar başlıklı füzeler "fire-and-forget" yani "at ve unut" tabir edilir (diğerinde ise ana uçağın bir süre daha roketi takip etmesi gerekmektedir). Modern uçaklar arkadaki uçağın radar kilitlemesini algıladığı gibi kendine atılan füzenin cinsini de belirler. Yukarıda belirtildiği gibi eğer füze ısı güdümlü ise "chaff", radar güdümlü ise "flare" fırlatarak kendini korumaya çalışır. "Flare", füze radarını aldatmaya yarayan, folyoya benzeyen parlak metal levhalardır. Isı güdümlü füzeler yüksek irtifalarda hassasiyetlerini kaybederler. Radar güdümlü olanlar ise deniz seviyesine yakın yerlerde daha az hassasdırlar. Bu nedenle her iki sistem birbirinin tamamlayıcısıdır.
Ayrıca şuan günümüzde dördüncü nesil diyebileceğimiz havadan-havaya atılan çok gelişmiş füzeler mevcuttur bu dördüncü nesil füzeler tarayıcı olarak kızılötesi başlık kullanırlar. Bu sayede hedefteki uçağı bir ateş topu olarak değil, tüm hatları ile net bir şekilde ayırt eder. Böylelikle uçaktan atılan saptırıcıları fark edip bunlara yönelmezler. Buna ek olarak, uçağın pilot kabinini bile ayırt ederek uçağı buradan vurmaya çalışır. Çünkü uçak yapımında oldukça mukavim malzemeler kullanılması gittikçe artmıştır ve füzelerin tahrip güçleri bazen uçakları saf dışı etmeye yeterli olmayabilir. Bu durumda amaç en pilot kabininden uçağı vurarak pilotu saf dışı etmek olmuştur. Bu neslin tek temsilcisi İsrail'in Python füzesidir. Bu füze, sahip olduğu “göz ” ile önündeki alanı 180 derece tarayabilmektedir. Buda uçağa kaçış şansı vermemektedir. Ayrıca, resim işlemcisi ile her tür saptırıcıyı ayırdedip, uçağa kilitli kalmayı sürdürebilmektedir.
