DE3601095C1

DE3601095C1 - Vertically flying dispenser as a weapon system

Info

Publication number: DE3601095C1
Application number: DE19863601095
Authority: DE
Inventors: Horst Dr-Ing Schneider; Peter Endmann
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-01-16
Filing date: 1986-01-16
Publication date: 1989-11-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Waffensystem gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Solche Systeme sind in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise aus der DE-PS 35 00 163 bekannt. Aus ei nem sich in vertikaler Richtung bewegenden Dispenser wird in lateraler Richtung durch spezielle Energiezufuhr aus einem Druckbehälter oder Gasgenerator, aber auch durch Federkraft Submunition ausgestoßen, deren Längsach se zunächst parallel zur Längsachse des Trägers ver läuft. Letzterer ist steuerbar und vor allem in seiner Roll-Lage fixierbar. Er bewegt sich mit hoher Geschwin digkeit, so daß die ausgestoßene Submunition mit hoher kinetischer Energie ihr Ziel am Boden erreicht. Mit den bekannten Ausführungsformen ist es jedoch nur möglich, die Submunition so geordnet auszustoßen, daß lediglich relativ eng begrenzte Streufelder erzielt werden können. Außerdem ist eine Endphasenkorrektur bezüglich des Auf treffwinkels der Submunition nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Waffensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die aus einem Dispenser ausgestoßene Submunition auf dem Erdboden ein gewähltes großes Streufeld mit gro ßen Ausdehnungsunterschieden erzeugt und in engen Gren zen definierte Auftreffbedingungen einhält, also eine zeitlich einstellbare Endphasenkorrektur erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhaf te Ausgestaltungen angegeben und in der nachfolgenden Be schreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert und in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines mit Submunition ausgerü steten Dispensers, wie er auch aus dem Stand der Technik bekannt ist,

Fig. 1a eine Ansicht "X" in schematischer Darstellung ge mäß Fig. 1,

Fig. 2 eine Skizze bezüglich der geforderten Auftreffbe dingungen der Submunition,

Fig. 3 eine Prinzipskizze eines erzeugbaren Flächenare als mit Treffermuster für die Submunition,

Fig. 4 eine Prinzipskizze bezüglich des Ausstoßes der Submunition mit zusätzlich induzierter Nickge schwindigkeit gemäß dem beschriebenen Ausführungs beispiel,

Fig. 5 eine perspektivische Ansichtsskizze des vorge schlagenen steifen T-Leitwerks mit nur einem Aus schwenkgelenk (Achse G-G),

Fig. 6 eine Prinzipskizze eines Dispensersektors mit zwi schen den Submunitionsschichten eingelegten Ver teilstrukturen (Bulkhead),

Fig. 7 eine Prinzipskizze der vorgeschlagenen Submuni tion mit Einrichtungen zur Endphasenkorrektur,

Fig. 8 eine Prinzipskizze des vorgeschlagenen T-Leitwerks im eingeklappten Zustand,

Fig. 9 eine Prinzipskizze eines ausfahrbaren T-Leitwerks im eingefahrenen Zustand.

Ausgehend von den an das Waffensystem der eingangs genann ten Art gestellten Forderungen, nämlich: Aus dem rollsteu erbaren Wiedereintrittskörper in Form eines Dispensers im vertikalen Zielanflug Submunition bei hoher Geschwin digkeit auszustoßen und hierbei ein geeignetes Streufeld zu erzeugen und weiterhin die Auftreffbedingungen der rollstabil fliegenden Submunition einzuhalten und gegebe nenfalls wieder herzustellen, werden in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel die erforderlichen Maß nahmen angegeben.

In den Fig. 1 und 2 sind die Prinzipskizzen für einen im Großen und Ganzen aus dem Stand der Technik bekannten Dis penser 10 gegeben, in dessen Sektionen - hier vier mul denartige Einbuchtungen - die Submunition 11 lagert, die durch auf sie einwirkende Schubkraft lateral ausgestoßen wird. Dies kann nun durch hydraulische oder Federkraft eines Ausstoßsystems 12 geschehen oder wie im hier be schriebenen Ausführungsbeispiel durch ein aus Gasgenera tor und Austreibbalg (Airbag) gebildetes System.

Um nun ein Eindringen der Submunition 11 in harte Ziele - wie zum Beispiel Startbahnen von Flugzeugen etc. - zu gewährleisten, darf der Bahnwinkel γ nur um maximal 20° von der Vertikalen abweichen und außerdem muß zur Vermei dung der Zerstörung der Submunitionsstruktur im Augen blick des Auftreffens auf dem Boden der Anstellwinkel α ₀ unter 2° liegen. In der Fig. 2 sind diese Bedingungen gra fisch verdeutlicht. Hierbei ist noch zu erwähnen, daß die Auftreffgeschwindigkeit etwa 500 m/s beträgt.

Nun soll die aus dem Dispenser 10 ausgestoßene Submuni tion 11 auf dem Erdboden ein Streufeld - beispielsweise in der in Fig. 3 gezeigten Form - erzeugen, das durch gro ße Längenunterschiede in den Ausdehnungsrichtungen a und b gekennzeichnet ist. Weiterhin wird eine Verdichtung der Auftreffpunkte im Bereich der Enden der großen Halbachse gewünscht. Um nun diese gestellten Bedingungen erfüllen zu können, sieht die vorgeschlagene Konzeption vor, daß dem Submunitionskörper 11 zusätzlich zur lateralen Aus stoßgeschwindigkeit noch eine Nickgeschwindigkeit in ei ner sich von der Dispenserachse 10 a winkelmäßig entfernen den Richtung durch eine vor dem Schwerpunkt S des Submuni tionskörpers 11 angreifende Kraft aufgebracht wird. Diese Kraft kann nun als zusätzliche Einzelkraft durch ein eige nes System erzeugt werden, beispielsweise ein Strahldüsen aggregat, ein hydraulischer Ausstoßkolben oder ein pyro technisches Kartuschengerät. Aufwandsloser und konstruk tiv erheblich einfacher ist jedoch die Aufbringung einer resultierenden Kraft R aus der durch den Austreibbalg des Systems 12 gleichmäßig verteilten Druckkraft, wobei der Druckkraftanteil P 1 aufgrund seines flächenmäßig vor dem Schwerpunkt S liegenden größeren Anteils gegenüber dem Druckkraftanteil P 2 das Nickmoment aufbringt. In der Fig. 4 ist dies grafisch dargestellt.

Der solchermaßen ausgelöste Ausstoß der Submunition 11 bewirkt, daß sich die Spitze dieser Munition vom Träger bzw. Dispenser 10 mit zunehmendem Winkel entfernt. Da nun zum Zeitpunkt der Trennung von Munition und Träger das zur Flug- bzw. Rollstabilisierung an ersterer angeordnete Leitwerk 13 noch nicht entfaltet ist, der Submunitions flugkörper 11 also noch instabil ist, bewirken die im we sentlichen im Nasenbereich der Submunition angreifenden aerodynamischen Auftriebskräfte eine weitere Dreh- und Lateralbeschleunigung des ausgestoßenen Submunitionsflug körpers 11 in der ursprünglich iniziierten Flugrichtung. Durch die mit dem Ausstoß gleichzeitig verbundene Einlei tung der Nickgeschwindigkeit wird durch die vor dem Schwerpunkt wirkende Einzelkraft bzw. der dort wirkenden Resultierenden einer verteilten Kraft P 1 dem Flugkörper seine eigene, aufgabemäßig notwendige Anfangsflugbedin gung vermittelt.

Für den erforderlichen vollstabilen Flug ist aber ein Leitwerk vorzusehen, das im vorgeschlagenen Ausführungs beispiel als T-Leitwerk ausgebildet ist (Fig. 4 und 5). Dieses Leitwerk 13 kann mit Ausnahme des erforderlichen Gelenks 13 d zum Ausschwenken gelenklos ausgebildet wer den, wodurch eine hohe Steifigkeit des Leitwerks 13 er zielt wird. Dadurch entfallen in erster Linie die bei ho her Leitwerksflexibilität auftretenden aeroelastischen Probleme. Die Seitenflosse 13 a und die Höhenflosse 13 b sind biegesteif ausgeführt.

Für die Fälle, in denen der Ausstoß der Submunitionskör per 11 aus dem sich vertikal bewegenden Dispenser 10 nicht in großer Höhe erfolgt - was zu einer erheblichen Vergrößerung des CEP-Wertes (circular error probability) führen würde, dürfte die erzielbare laterale Ausstoßge schwindigkeit der Submunitionskörper nicht ausreichen, diese in Richtung der großen Halbachse a bis an die Gren zen des vorgesehenen Streubereichs zu transportieren. Da her wird die gewünschte laterale Reichweite durch aerody namischen Auftrieb - hier als Lateralkraft wirksam - der Submunition beim Flug mit dem Anstell- bzw. Trimmwinkel α T erzielt.

Da der Trimmwinkel α T größer als der zulässige Anstellwin kel zum Zeitpunkt des Auftreffens α ₀ ist, muß kurz vor dem Auftreffen auf den Submunitionskörper 11 ein Drehmo ment einwirken, um den Trimmwinkel α T unter α ₀ zu drüc ken. Der Vektor dieses Drehmomentes muß dabei senkrecht zur Bahnebene des Submunitionskörpers gerichtet sein. Um dies mit hinreichender Genauigkeit zu erreichen, muß der Submunitionskörper rollstabil fliegen, was das vorbe schriebene Leitwerk 13 gewährleistet.

Durch die Lateralkomponente der Anströmgeschwindigkeit ist es jedoch möglich, daß nach dem Ausfahren des Leit werks 13 auf den Submunitionskörper ein Rollmoment wirkt, welches ihn zwar auch in eine stabile Fluglage dreht, die jedoch Auftriebskräfte entgegen der Ausstoßrichtung be wirkt. In diesem Falle würden sich die Flugbahnen von Dis penser und Submunitionskörper 11 bzw. die diametral gegen überliegend ausgestoßenen Submunitionskörper 11 kreuzen und zu unerwünschten Kollisionen führen.

Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Flugkörper bzw. die Submunitionskörper 11 in einer solchen Roll-Lage auszustoßen, daß die Ausstoßkraft parallel zur Ebene der Seitenflossen 13 a wirkt und die Vorderkanten der Höhen flossen 13 b in die Ausstoßrichtung weisen (Fig. 6). Wäh rend der kurzen Ausstoßphase verhindert das axiale Träg heitsmoment des Submunitionskörpers eine zu große Änderung der voreingestellten Roll-Lage. Nach dem Entfalten des T-Leitwerks 13 stabilisiert sich die Munition dann in der richtigen Roll-Lage.

Die Voreinstellung der richtigen Roll-Lage wird nun da durch erreicht und gewährleistet, daß zwischen die ver schiedenen Schichten bzw. Lagen der im Dispenser 10 ver stauten Submunitionskörper 11 balken-, schalen- oder plat tenförmige biegesteife Strukturen 15 gelagert werden. In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Dispensersektors dargestellt. Diese Strukturen 15 bewirken - zumindest an genähert - sowohl eine Gleichverteilung als auch eine Gleichrichtung der auf jeden Submunitionskörper 11 wirken den Ausstoßkräfte. Damit wird nun während des Ausstoßvor ganges kein Rollmoment in die Submunitionskörper einge leitet.

Die Roll-Lage der Seitenflosse 13 a wird nun so einge stellt, daß deren Ebene parallel zur Ausstoßkraft liegt. Eine individuelle Reichweitensteuerung jedes Submunitions körpers wird durch entsprechende Anstellung der Höhenflos se 13 b des T-Leitwerks erreicht. Alle diese Voreinstellun gen werden schon bei der Verladung in den Dispenser vorge nommen, wobei anzuführen ist, daß für diejenigen Dispen ser-Sektoren aus denen in Richtung der kleinen Halbachse des Streufeldes ausgestoßen wird, hierzu keine Maßnahmen erforderlich sind.

Somit ist ein Waffensystem geschaffen, dessen Submuni tionskörper 11 einen rollstabilen Flug mit einem Anstell winkel α T gewährleisten, so daß die gewünschte laterale Reichweite im wesentlichen durch aerodynamische Auftriebs kräfte und zu einem weiteren, geringen Teil durch die laterale Ausstoßgeschwindigkeit V ₀ erzielt wird. Der An stell- bzw. Trimmwinkel α T muß im allgemeinen größer als der beim Auftreffen zulässige Anstellwinkel α ₀ sein.

Durch Erzeugen eines geeigneten Drehmomentes (Momentenvek tor senkrecht zur Bahnebene) wird kurz vor dem Einschla gen der Anstellwinkel α T auf den Wert Null reduziert. Hierbei kann das Drehmoment sowohl durch Ausblasen eines Sekundärstrahls aus einem Speicher für Sekundärmedium 14 a und einer Ausstoßdüse 14 b, als auch durch Entfalten von Vorflügeln - sogenannte Canard-Flügel - 15 erzeugt werden.

Um das Rückstellelement zum geeigneten Zeitpunkt, also kurz vor dem Aufschlag, aufzubauen, wird im Augenblick des Ausstoßes aus dem Dispenser 10 ein Zeitzünder in Be trieb gesetzt (nicht gezeichnet). Dieser aktiviert nach einer vorprogrammierten Zeitdifferenz entweder ein Schalt ventil oder einen Entfaltungsmechanismus (nicht gezeich net). Zur Erzeugung des Sekundärstrahls wird ein Gasgene rator vorgeschlagen, der beispielsweise in den Räumen ne ben dem eingefalteten T-Leitwerk untergebracht sein kann.

Eine gewisse Streuung seitlich zur Ausstoßrichtung ist problemlos durch Voreinstellung eines entsprechenden Gier winkels β an der Seitenflosse 13 a zu erreichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist in Fig. 8 darge stellt. Hier ist gezeigt, daß die Vorderkante der Höhen flosse 13 b in eigeklapptem Zustand über die Hülle des Submunitionskörpers 11 vorsteht. Dadurch übt die Anströ mung durch die Außenluft zu Beginn des Ausstoßvorganges auf den Submunitionskörper 11 ein Nickmoment aus, welches dessen Spitze vom Dispenser wegdreht, also in die für ei nen stabilen Flug in Lateralrichtung gewünschte Drehrich tung wirkt. Falls dieses Moment ausreichend groß sein sollte, so kann die Ausstoßkraft auch im Schwerpunkt S angreifen und es ist keine zusätzliche Maßnahme zur Erzie lung eines Nickmomentes erforderlich.

Da die Reichweitensteuerung der Submunitionskörper durch die Ausstellung des T-Leitwerks 13 bzw. der Höhenflossen 13 b erfolgt, genügt für den Dispenser ein zentraler Aus blasbalg 12. Die Aufbringung eines Nickmomentes kann auch aerodynamisch durch Vorziehen der Höhenflosse 13 b (Fig. 4) aufgebracht werden. Das beispielsweise in Fig. 3 gezeig te Streufeld kann mit einem einzigen Ausstoßvorgang er zielt werden, so daß für den Dispenser 10 nach dem Aus stoß keine weiteren Stabilisierungs- und Steuerungsmaßnah men mehr getroffen werden müssen. Ist, wie in einem Aus führungsbeispiel vorstehend vorgeschlagen, ein Sekundär speicher vorhanden, so können Sekundärstrahlen in radia ler Richtung auch zur dynamischen Stabilisierung des Sub munitionskörpers eingesetzt werden.

In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel eines parallel - ohne Drehbewegung - ausfahrbaren T-Leitwerks 13 gezeigt.

Claims

1. Waffensystem, bestehend aus einem steuerbaren ver tikal fliegenden Dispenser, der in lateraler Richtung mittels einer oder mehrerer Energiequellen Submunition in Form von Flugkörpern, Projektilen etc. ausstößt, da durch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines annähernd elliptischen Streumusters der Auftreff punkte der Submunition auf dem Erdboden

a) zwischen den einzelnen Schichten von Submunitionskör pern (11) balken-, schalen- oder plattenartige Struk turen (15) zur Kraftverteilung und Gleichrichtung an geordnet sind,
b) dem Submunitionskörper (11) zusätzlich zur lateralen Ausstoßgeschwindigkeit noch eine Nickgeschwindigkeit in einer sich von der Dispenserachse (10 a) winkelmä ßig entfernenden Richtung aufgeprägt wird, die zu ei ner Vergrößerung des Winkels zwischen Submunitions körper (11) und Dispenserachse (10 a) führt, wobei ei ne vor dem Schwerpunkt S des Submunitionskörpers (11) angreifende Einzel- oder resultierende Kraft aufge bracht wird,
c) außerdem das T-Leitwerk (13) im eingefahrenen Trans portzustand über diesen (11) in die für einen stabi len Flug in Lateralrichtung gewünschte Drehrichtung vorsteht, wodurch ein Nickmoment induziert wird,
d) der Submunitionskörper (11) mit einem steifen, aus fahrbaren T-Leitwerk (13) versehen ist, dessen Höhen flosse (13 b) einen einstellbaren Anstellwinkel (η) für die gewünschte Reichweite aufweist und so dem Submunitionskörper (11) ein Trimmwinkel (α T) vermit telt wird und
e) im vorderen Bereich der Submunition zur Korrek tur des Anstellwinkels eine Einrichtung (14 a, 14 b bzw. 15) vorgesehen ist, die über einen Zeitzünder aktiviert wird und den Anstellwinkel (Trimmwinkel α T) kurz vor dem Aufschlag auf den Wert Null zurück führt.

2. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kraft des Ausstoßsy stems (12) parallel zur Ebene der Seitenflossen (13 a) des Submunitionskörper (11) wirkt.

3. Waffensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten der Höhenflossen (13 b) des Submunitionskörpers (11) im einge klappten Zustand in Ausstoßrichtung (R) zeigen.

4. Waffensystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkanten der Höhenflossen (13 b) des Submunitionskörpers (11) im einge fahrenen Zustand in Anströmrichtung (A) zeigen.

5. Waffensystem nach einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Kompensierung des Anstellwinkels (Trimmwinkel α T) sich aus einem Speicher (14 a) für das Medium des Sekundärstrahls - beispielsweise ein Gasgene rator - und einer Ausstoßdüse (14 b) zusammensetzt.

6. Waffensystem nach einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Kompensation des Anstellwinkels (Trimmwinkel α T) als Canard-Flügel ausgebildet ist, der durch einen Zeitzünder in einem entsprechenden Anstell winkel aufgeklappt wird.

7. Waffensystem nach einem oder mehreren der Ansprü che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (14 a) für das Medium des Sekundärstrahls im Heck des Submunitionskörpers (11) neben bzw. beiderseits des eingeschwenkten T-Leitwerks (13) angeordnet ist.