DE4210113C1 - Verfahren zum Leiten eines Flugkörpers und Flugkörper - Google Patents
Verfahren zum Leiten eines Flugkörpers und FlugkörperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Leiten eines
langgestreckten Flugkörpers nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 2 sowie einen zur Durchführung dieses
Verfahrens geeigneten Flugkörper.
Es sind aus einem Abschußrohr verschließbare Wurfkörper
und ein Starttriebwerk aufweisende Flugkörper bekannt,
beispielsweise aus der DE 35 16 673 A1 und der DE 33 06
659 A1, die über dem Ziel einen oder mehrere Wirkkörper
ausstoßen, die dann mit durch einen Fallschirm gebremster
Geschwindigkeit nach unten auf das am Erdboden befindliche
Ziel fallen. Diese Wurf- bzw. Flugkörper eignen sich je
doch nur zur Bekämpfung stationärer Ziele, etwa stehender
Panzer. Eine Bekämpfung sich bewegender Ziele, etwa fah
render Panzer oder gar tieffliegender Hubschrauber, ist
damit nicht möglich. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen
worden, Flugkörper zu entwickeln, die an dem vor dem Ziel
gebiet befindlichen Ende ihrer ballistischen Flugbahn
derart in die Vertikale umlenken, daß ihre mit einem
Suchkopf versehene Spitze nach unten zum Erdboden weist.
Ein sich beim Umlenken des Flugkörpers entfaltender Fall
schirm bremst den freien Fall ab, so daß für den Suchkopf
Zeit für ein Aufschalten auf das Ziel bleibt. Sobald dann
der Suchkopf das Ziel erfaßt hat, wird der Fallschirm
abgestoßen und ein im Flugkörper untergebrachtes Marsch
triebwerk wird gezündet, so daß der durch den Suchkopf
geleitete und das Marschtriebwerk angetriebene Flugkörper
in bekannter Weise die Verfolgung des sich bewegenden
Ziels aufnimmt. Bei der Entwicklung eines solchen Flug
körpers haben sich jedoch Schwierigkeiten ergeben, ins
besondere deshalb, weil der Flugkörper für seine auf
Schwerkraftwirkung beruhende Umlenkung aus der balli
stischen Flugbahn in die vertikale Lage eine vergleichs
weise lange Zeitspanne benötigt und weil der Flugkörper
Rollbewegungen und durch das Umlenken bedingte Nick- und
Gierbewegungen durchführt, welche den Aufschaltvorgang des
Suchkopfs beträchtlich stören.
Aus der DE-PS 34 27 227 ist ein Munitionsartikel bekannt,
für dessen seitliche Versetzung nacheinander zündbare
Impulsgeber vorgesehen sind. Ein Orientierungs-Fallschirm
wird verwendet. Die Problematik einer möglichst raschen
Umlenkung eines Flugkörpers aus der ballistischen Flugbahn
in die vertikale Lage ist dort nicht angesprochen. Sinnge
mäß dasselbe gilt für die DE-PS 28 30 859, bei der die
dort vorgesehenen Feststoff-Impulsgeber so wirken, daß
sich eine Drehung um das Gravitationszentrum des Flug
körpers ergibt, die in keinem Zusammenhang mit der
Umlenkung aus der ballistischen Flugbahn in die vertikale
Lage steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren,
der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß es
gelingt, einen derartigen Flugkörper in kürzester Zeit aus
seiner ballistischen Flugbahn in die Vertikale umlenken zu
lassen und dabei den Flugkörper bezüglich Roll-, Nick- und
Gierbewegungen zu stabilisieren. Weiterhin ist Aufgabe der
Erfindung die Schaffung eines entsprechend ausgebildeten
Flugkörpers.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensmäßig durch
die Weiterbildung des gattungsgemäßen Verfahrens ent
sprechend dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst.
Die vorrichtungsmäßige Lösung der Aufgabe ist Gegenstand
des Patentanspruchs 3.
Besondere Ausführungen des Verfahrens sowie des Flug
körpers nach der Erfindung sind Gegenstand der Patentan
sprüche 2 bzw. 4 bis 6.
Gemäß der Erfindung wird also dann, wenn der Flugkörper
vor dem Zielgebiet angelangt ist, ein Bremsfallschirm ent
faltet, womit die Vorwärtsgeschwindigkeit des Flugkörpers
stark abgebremst wird. Zugleich übt ein Quertriebwerk eine
Kraft auf den Flugkörper aus, die sich vektoriell zur Erd
anziehungskraft addiert. Beide Maßnahmen führen dazu, daß
das Umlenken des Flugkörpers aus der ballistischen Flug
bahn in die Vertikale sehr schnell vonstatten geht. Das
Quertriebwerk, das sowohl radiale als auch tangentiale
Kräfte auf dem Flugkörper auszuüben vermag, unter
drückt dabei Roll-, Nick- und Gierbewegungen des Flugkörpers, so
daß dessen Suchkopf ungestört das Ziel aufsuchen und sich auf
dieses aufschalten kann.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Flugkörpers dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Flugkörper vor
dessen Abschuß,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den am Bremsfallschirm
hängenden Flugkörper,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Flugkörper nach
Abstoßung des Bremsfallschirms,
Fig. 4 die wesentlichen Teile eines Quertriebwerks des
Flugkörpers in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4A, 4B
und 4C die wesentlichen Teile des Quertriebwerks von
Fig. 4 in Einzeldarstellung,
Fig. 5 eine Skizze zur Erläuterung des Abkippvorgangs
des Flugkörpers und
Fig. 5A den Flugkörper mit Bremsfallschirm und einem
ausgeklappten Canard
Fig. 5B eine Skizze zur Erläuterung des Abkippvorganges
des Flugkörpers mit einem ausgeklappten Canard,
Fig. 6 eine Skizze zur Erläuterung des Gesamtvorgangs
vom Abschuß des Flugkörpers bis zu dessen Ziel
verfolgung.
Gemäß Fig. 1 steckt der im Ganzen mit 10 bezeichnete Flugkörper
in einem Abschußrohr 11, das mit einer Schulterhalterung 12,
einem Halter 13 mit Abzug 13' und einer Visier-Optik 14 versehen
ist. Der Flugkörper 10 weist ein Starttriebwerk 15, einen
zusammengefalteten Bremsfallschirm 16, ein Marschtriebwerk 17,
ein ausfahrbares Ruder 18, eine Wirkladung 19, ein ausfahrbares
Vorderruder (Entenleitwerk) 20, ein Quertriebwerk 21, eine
Lenkelektronik 22 mit Mikroprozessor, Regler und Batterie sowie
einen Suchkopf 23 auf.
Nach Abschuß des Flugkörpers 10 aus dem Abschußrohr 11 und
erfolgtem Abbrennen des Starttriebwerks 15 wird letzteres
abgeworfen. Der verbleibende Flugkörper ist in Fig. 2 dargestellt
und mit 10' bezeichnet und zwar an dem inzwischen entfalteten
Bremsfallschirm 16 hängend. Der in der Flugkörperspitze unterge
brachte Suchkopf 23 weist dabei vertikal nach unten, also zur
Erdoberfläche hin. Fig. 3 schließlich zeigt den nach Abwurf des
Bremsfallschirms 16 verbleibenden und mit 10'' bezeichneten
Flugkörper, wobei das Ruder 18 durch eine Rudermaschine 18'
ausgefahren ist; ebenso ausgefahren ist das Vorderruder 20.
Fig. 4 zeigt das Quertriebwerk 21. Dieses Triebwerk 21 besteht
aus drei Scheibenkörpern 30, 31 und 32, wobei der Scheibenkörper
30 tangential gegen den Uhrzeigersinn ausmündende Triebwerksdüsen
30a, der mittlere Scheibenkörper 31 radial ausmündende Trieb
werksdüsen 31a und der Scheibenkörper 32 im Uhrzeigersinn
tangential ausmündende Triebwerksdüsen 32a aufweist. Die drei
Scheibenkörper 30, 31 und 32 können gesondert mit unter Druck
stehendem Antriebsgas gespeist werden, der mittlere Scheibenkör
per 31 darüberhinaus in gesonderter Weise bezüglich seiner
Einzel-Düsen 31a oder bezüglich Düsensektoren. Es ist ver
ständlich, daß bei Austritt eines unter Druck stehenden Gases aus
den Tangentialdüsen 30a und 32a auf den Flugkörper einen Kraft
in Richtung einer Drehung um seine Längsachse ausgeübt wird, und
zwar gegen den Uhrzeigersinn bzw. im Uhrzeigersinn. Wird dagegen
Druckgas aus einer der Düsen 31a bzw. einem Düsensektor der Düsen
31a entlassen, dann wird auf den Flugkörper eine Kraft in
Radialrichtung ausgeübt, und zwar entgegengesetzt der Richtung
der aktiven Düse 31a bzw. des aktiven Düsensektors. Durch
geeignete Betätigung des Quertriebwerks 21 kann somit sowohl
Drehbewegungen des Flugkörpers um seine Längsachse (Rollbewegun
gen um die X-Achse) als auch translatorische Bewegungen des
Flugkörpers in einer zu seiner Längsachse senkrechten Ebene
(Nickbewegungen in der Y-Achse, Gierbewegungen in der Z-Achse)
entgegengewirkt werden.
Wesentlich ist nun, daß sich das Quertriebwerk im Schwerpunkt des
Flugkörpers befindet, und zwar im Schwerpunkt des Flugkörpers
10', also nach Abwurf des Starttriebwerks 15. Damit ist es
nämlich dann möglich das eingangs erwähnte Umlenken des Flugkör
pers nach Beendigung seines ballistischen Fluges in die Vertikale
optimal zu beschleunigen, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist. Wird
nämlich der Flugkörper 10' durch den Bremsfallschirm 16 abge
bremst und tritt die nach oben gerichtete Radialdüse 31a bzw. der
nach oben gerichtete entsprechende Düsensektor in Tätigkeit, wie
dies in Fig. 5 angedeutet ist, dann greift am Schwerpunkt S. P.
des Flugkörpers zusätzlich zur Erdanziehungskraft mg eine Kraft
F an, die sich - vektoriell - zur Erdanziehungskraft addiert, mit
der Folge, daß die Umlenkung des Flugkörpers 10' aus der - im
wesentlichen - Horizontalen um den Mittelpunkt des Bremsfall
schirms 10 in die Vertikale beträchtlich beschleunigt, die Dauer
des Umlenkvorgangs somit beträchtlich verkürzt wird.
Dies kann jedoch auch in der Form durchgeführt werden, daß
einseitig eine oder zwei Flossen (Canards) ausgeklappt werden
(Fig. 5A). Das durch dessen Gewicht erzeugte Rollmoment um den
Schwerpunkt dreht die Endlenkstufe, so daß die Flosse vorerst
nach unten (in Richtung Erdoberfläche) zeigt, jedoch immer in
Richtung des Mittelpunkts der Bahnkrümmung (Fig. 5B). Aktiviert
man nun nur eine Quertriebsdüse des Radialtriebwerkes auf der zur
Flosse gegenüberliegenden Seite, so wird die Bahnumlenkung
entsprechend beschleunigt.
Anhand von Fig. 6 soll nun der gesamte Flugablauf des Flugkörpers
erläutert werden. Der Schütze legt das Abschußrohr 11 auf der
Schulter auf und visiert das Ziel, beispielsweise einen feindli
chen Hubschrauber 40, mittels der Visier-Optik 14 an. Daraufhin
löst er mittels des Auslösers 13' den Schuß aus, d. h., das
Starttriebwerk 13 wird gezündet und der Flugkörper 10 verläßt
unter einem Elevationswinkel α das Abschußrohr 11, wie dies in
Fig. 5 in der mit A bezeichneten Startphase angedeutet ist. Nach
Abbrand des Starttriebwerks und Abwurf desselben gelangt der
Flugkörper 10' in die mit B bezeichnete Phase seines ballisti
schen Flugs. Sobald der Flugkörper 10' das Zielgebiet erreicht
hat, sich über dem Ziel 40 oder unmittelbar vor dieser Stelle
befindet, wird die Phase C ausgelöst, nämlich der Brems- und
Umlenkvorgang. Dabei wird der Bremsfallschirm 16 entfaltet und
zugleich, wie bereits erwähnt, der Scheibenkörper 31 des
Quertriebwerks 21 derart in Tätigkeit gesetzt, daß der Flugkörper
abkippt und in seine mit D bezeichnete Phase des Sinkens und der
Zielidentifizierung gelangt. In dieser Phase D wird der am
Bremsfallschirm 16 absinkende Flugkörper 10' durch das Quer
triebwerk 21 stabilisiert, d. h., die Tangentialdüsen 30a und 32a
unterdrücken eine Rollbewegung, die Radialdüsen 31a Nick- und
Gierbewegungen des Flugkörpers. Durch diese Stabilisierung des
Flugkörpers 10' vermag sein Suchkopf 23 eine schnelle und exakte
Zielidentifizierung vorzunehmen und schaltet auf das Ziel 40 auf.
Damit wird auch das Marschtriebwerk 17 in Tätigkeit gesetzt und
der Bremsfallschirm 16 abgetrennt, und der Flugkörper 10'' nimmt
nun in der Phase E die Zielverfolgung auf.
Wenn erwähnt worden ist, daß das Quertriebwerk 21 in der Phase
C zur Beschleunigung des Abkippvorgangs und in der Phase D zur
Stabilisierung betätigt wird, so ist daraufhinzuweisen, daß das
Quertriebwerk auch bereits unmittelbar vor Erreichen der Phase
C in Tätigkeit gesetzt werden kann, was dann zweckmäßig ist, wenn
der Flugkörper 10' bereits in seiner ballistischen Phase B eine
Rollbewegung (Drehung um seine Längsachse) durchführt; durch die
Tangentialdüsen 30a, 32a wird dann diese Rollbewegung bereits vor
Entfaltung des Bremsfallschirms 16 unterbunden.
Der Zeitpunkt der Entfaltung und der Abtrennung des Bremsfall
schirms 16 sowie der Zeitpunkt und die Art und Weise der
Betätigung des Quertriebwerks 21 werden durch die Lenkelektronik
22 bestimmt, deren Mikroprozessor eine Verknüpfung und Auswertung
von Werten vornimmt, die ihm von einem Speicher, in welchem
gerätetypische Werte eingespeichert sind, von Lagesensoren,
welche die Lage und Lagebewegungen des Flugkörpers ermitteln, der
Visier-Optik 14 und dem Suchkopf 23 geliefert werden. Selbstver
ständlich erfüllt die Lenkelektronik auch ihre üblichen Aufgaben,
etwa das Auslösen des Marschtriebwerks und die Lenkung des
Flugkörpers 10'' zum Ziel 40. Das Quertriebwerk 21 kann durch
Druckluft betrieben sein, jedoch ist aus Platzgründen ein
pyrotechnischer Antrieb vorzuziehen.
Claims (6)
1. Verfahren zum Leiten eines langgestreckten Flugkörpers
mit Starttriebwerk, Marschtriebwerk, Energiequelle, Lenk
elektronik, Wirkladung und Suchkopf von oben her auf ein
Ziel, etwa einen Hubschrauber, bei dem der Flugkörper nach
einem ballistischen Flug vor dem Zielgebiet durch einen
Bremsfallschirm abgebremst und derart in eine Lage im
wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche über dem Zielgebiet
umgelenkt wird, daß der Suchkopf des am Bremsfallschirm
hängenden Flugkörpers nach unten gerichtet ist, woraufhin
nach Aufschalten des Suchkopfs auf das Ziel der Bremsfall
schirm abgetrennt und der Flugkörper durch das Marschtrieb
werk zum Ziel gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar vor, zum oder unmittelbar nach dem Zeitpunkt der
Entfaltung des Bremsfallschirms ein im Schwerpunkt des
Flugkörpers angeordnetes Quertriebwerk derart eingeschaltet
wird, daß zunächst zum Beschleunigen des Abkippens des
Flugkörpers in die Vertikale eine sich zur Erdanziehungs
kraft vektoriell addierende Kraft erzeugt und alsdann
während der sich an das Abkippen anschließenden Suchphase
Roll- Nick- und Gierbewegungen des Flugkörpers
entgegengewirkt und dieser damit stabilisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Unterdrückung von
während des ballistischen Flugs des Flugkörpers auftretenden
Rollbewegungen das Quertriebwerk unmittelbar vor dem Zeitpunkt
der Entfaltung des Bremsfallschirms in Tätigkeit gesetzt wird.
3. Flugkörper zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1
oder 2, bestehend aus einem Starttriebwerk (15) an seinem
hinteren Ende, einem zusammengefalteten Bremsfallschirm (16),
einem Marschtriebwerk (17), einer Wirkladung (19), einem
Quertriebwerk (21) im Flugkörper-Schwerpunkt (S. P) mit radialen
und tangentialen Triebwerksdüsen (30a, 31a, 32a), einer Lenkelek
tronik (22) mit Mikroprozessor und Ladesensoren und einem
Suchkopf (23).
4. Flugkörper nach Anspruch 3, bei dem das Quertriebwerk (21)
aus drei Scheibenkörpern (30, 31, 32) besteht, wobei eine
Scheibe (31) radiale Triebwerksdüsen (31a), die beiden anderen
Scheibenkörper (30, 32) einander entgegengesetzte tangentiale
Triebwerksdüsen (30a, 32a) aufweisen.
5. Flugkörper nach Anspruch 3 oder 4, mit einem druckluftbe
triebenen oder pyrotechnischen Quertriebwerk (21).
6. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet
durch ein steuerbares Entenleitwerk.
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DE19806066B4 (de) * | 1998-02-13 | 2004-07-08 | Lfk-Lenkflugkörpersysteme Gmbh | Flugkörper gegen Reaktivpanzerung |
Also Published As
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