DE4444635A1 - Einrichtung zur Selbstverteidigung gegen Flugkörper - Google Patents
Einrichtung zur Selbstverteidigung gegen FlugkörperInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Selbstverteidigung
gegen Flugkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Druckschrift "Aviation Week & Space Technology", März 28,
1994, Seite 57 bis 60, ist eine solche Einrichtung bekanntgeworden, die sich
aus einer elektronischen Kontrolleinheit, einem "IR-Jammer-Kopf′ und
einem elektrooptischen Flugkörpersensor zusammensetzt. Der kardanisch
aufgehängte "IR-Jammer-Kopf" ist mit drei Öffnungen versehen, von denen
die größte für eine Xenon-Bogenlampe bestimmt ist, die mittlere Öffnung
enthält die Optikelemente für den Array-Sensor im Flugkörper-Tracker, und
die kleinste Öffnung ist der Laseroptik zugeordnet.
Diese Einrichtung ist gegen Flugkörper ohne optischen Zielsuchkopf nicht,
gegen solche mit modernen Infrarot-Zielsuchköpfen nur beschränkt
einsatzfähig.
Flugkörper mit optischen Zielsuchköpfen können sowohl mit Störlasern als
auch mit Abfangraketen bekämpft werden; der Einsatz von Abfangraketen
ist hier jedoch sehr unwirtschaftlich. Flugkörper ohne optische
Zielsuchköpfe können dagegen praktisch nur mit Abfangraketen bekämpft
werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
der vorgenannten Art zu schaffen, mit der eine zuverlässige, sichere und
wirtschaftlichere Selbstverteidigung gegen Flugkörper aller genannten Arten
gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen
gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen
angegeben, und in der nachfolgenden Beschreibung sind
Ausführungsbeispiele erläutert und in einem Blockdiagramm dargestellt.
Dieses Blockschaltbild zeigt den Aufbau und die Funktion des
beschriebenen Ausführungsbeispiels.
Der allgemeine Erfindungsgedanke sieht eine Kombination von einem
Annäherungssensor für den feindlichen Flugkörper, einer Abfangrakete und
einem gerichteten Lichtstrahl vor, wobei wahlweise der Lichtstrahl allein als
optischer Störer gegen einen optischen Zielsuchkopf des Flugkörpers
eingesetzt oder zusammen mit der Abfangrakete zu deren optischer Lenkung
entweder nach dem semiaktiven oder nach dem Strahlreiter-Lenkverfahren
verwendet wird. Die hierzu erforderlichen Systembaugruppen sind in der
Figur der Zeichnung so klar dargestellt, daß sich detailliertere Angaben für
einen Fachmann erübrigen dürften.
Ein Steuerrechner der Einrichtung entscheidet zunächst, ob der vom
Annäherungssensor detektierte feindliche Flugkörper durch optisches Stören
oder durch eine Abfangrakete bekämpft werden soll. Hierbei werden
Vorinformationen darüber berücksichtigt, mit welcher Wahrscheinlichkeit
der feindliche Flugkörper mit einem optischen Zielsuchkopf versehen ist.
Bei Entscheidung für optisches Stören berechnet der Steuerrechner die
Richtung zur Spitze des Flugkörpers, wo sich dessen optischer Zielsuchkopf
befindet, richtet eine z. B. zweiachsig stabilisierte Richtoptik entsprechend
aus und bestrahlt mit einem bezüglich des optischen Störens optimierten
Lichtstrahl den Zielsuchkopf des feindlichen Flugkörpers. Dadurch verliert
der Flugkörper sein Ziel, so daß in der Regel ein Treffer vermieden wird.
Um ein wirksames optisches Stören des Zielsuchkopfes zu gewährleisten,
umfaßt der Lichtstrahl Wellenlängen innerhalb mindestens eines der für
optische Zielsuchköpfe relevanten Wellenlängenbereiches. Als Lichtquelle
dient vorzugsweise ein durch diodengepumpten Festkörperlaser mit
nachgeschaltetem optisch-parametrischem Oszillator gebildeter Laser, der
einen Laserstrahl mit vorzugsweise mehreren Wellenlängen in den
Bereichen 0,7-1,2 µm, 2-3 µm und 3-5 µm ausstrählt.
Weiterhin ist das optische Störsystem mit einem Tracker versehen, der das
vom markierten Flugkörper rückgestreute Licht mit einem Laser-Glint-
Empfänger mißt und analysiert und die sich ergebenden Meßsignale dem
Systemsteuerungs-Rechner eingibt, der seinerseits nun die Richtoptik für
den Laserstrahl so steuert, daß dieser auf die Spitze, d. h. die Stelle des
Flugkörpers gerichtet und dort gehalten wird, an der ein optischer Suchkopf
vermutet wird.
Mit dem Systemsteuerungs-Rechner ist nun ein sogenannter
Bekämpfungserfolgs-Sensor verbunden, der durch Analyse der Signale des
FK-Annäherungssensors, des Trackers und eines dem Luftfahrzeug
zugeordneten Inertialsensors feststellt, ob die Anflugbahn des angreifenden
Flugkörpers ausreichend gestört worden ist. Ist dies in ausreichendem
Sicherheitsabstand der Fall, so kann der Bekämpfungsvorgang abgebrochen
werden.
Ist dies jedoch nicht der Fall, so entscheidet sich der Steuerrechner für die
Bekämpfung des feindlichen Flugkörpers mit einer Abfangrakete, die
entweder durch ein semiaktives Lenkverfahren oder durch ein Strahlreiter-
Lenkverfahren optisch gelenkt wird. Entsprechend berechnet der
Steuerrechner die Richtung entweder zu einer Stelle möglichst hoher
Verwundbarkeit des Flugkörpers oder zum Kollisionspunkt der
Abfangrakete mit dem Flugkörper. Ebenso bestimmt der Steuerrechner, ob
die Wellenlänge und Modulation des Lichtstrahls entweder bezüglich des
semiaktiven Lenkverfahrens oder des Strahlreiter-Lenkverfahrens optimiert
und eingestellt sowie eine entsprechend eingerichtete Abfangrakete
abgefeuert wird. Bei der Optimierung des Lichtstrahls wird vorzugsweise
entweder das vom Festkörperlaser oder das von den Laserdioden erzeugte
Laserlicht verwendet.
Vorzugsweise ist das mit gerichtetem Licht arbeitende Lenkverfähren ein
semiaktives Lenkverfahren, wobei der Lichtstrahl eng gebündelt und durch
den Tracker auf die jeweils günstigste Stelle des angreifenden Flugkörpers
gerichtet und gehalten wird und hierfür die Abwehrrakete mit einem
entsprechenden Suchkopf versehen ist. Der Suchkopf wird vorzugsweise
schon vor dem Abschuß der Abwehrrakete auf den angreifenden Flugkörper
gerichtet. Hat er den von dort rückgestreuten Lichtstrahl entdeckt, so wird
die Abfangrakete abgefeuert.
Das mit gerichtetem Licht arbeitende Lenkverfahren kann auch ein
sogenanntes Strahlreiter-Lenkverfähren sein, wobei der Tracker den
aufgeweiteten Lichtstrahl entsprechend moduliert und auf die hierfür
günstigste Stelle des voraussichtlichen Kollisionspunktes mit dem
angreifenden Flugkörper lenkt. Die Abfangrakete ist daher mit einem im
entsprechenden Wellenlängenbereich arbeitenden Heckempfänger versehen,
dessen Signale mit dem Lenkrechner zur Ausrichtung auf den
Kollisionspunkt mit dem angreifenden Flugkörper ausgewertet werden.
Das optische Störsystem kann nun so ausgebildet sein, daß Laser,
Richtoptik und Tracker ein Laser-Doppler-Radar bilden, das die
Geschwindigkeit des angreifenden Flugkörpers mißt und als Ergebnis dem
Bekämpflingserfolgs-Sensor eingibt. Laser, Richtoptik und Tracker können
aber auch einen Laserentfernungsmesser bilden, dessen Meßsignale dem
Bekämpfungserfolgs-Sensor eingeben werden.
Der Bekämpfungssensor vergleicht nun die während der optischen Störung
fortlaufend gemessenen Werte der Radialgeschwindigkeit und der
Entfernung des Flugkörpers sowie der Richtung zum Flugkörper, leitet
daraus die voraussichtliche Flugbahn des Flugkörpers ab und vergleicht
diese mit der zu Beginn der optischen Störung ermittelten Flugbahn.
Weichen diese beiden Flugbahnen ausreichend voneinander ab, so daß es
voraussichtlich nicht zu einem Treffer kommt, so wird dies als
Bekämpfungserfolg gewertet. Jetzt kann ein eventueller weiterer
angreifender Flugkörper bekämpft werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß der vorgeschlagenen Einrichtung zur
Selbstverteidigung eine Ausstoßvorrichtung für optische Täuschkörper
zugeordnet ist, wobei der Systemsteuerrechner nach Maßgabe der durch den
Flugkörper-Annäherungssensor, Tracker und Bekämpfungserfolgs-Sensor
festgestellten Flugbahn des angreifenden Flugkörpers auswählt, ob der
Einsatz von optischem Störsystem, Täuschkörper oder Abfangrakete bzw.
einer Kombination daraus eingesetzt und aktiviert werden soll. Hierbei und
generell ist als Flugkörper-Annäherungssensor ein im
UV-Wellenlängenbereich empfindlicher Sensor einsetzbar.
Diese Art von Sensor erkennt den anfliegenden feindlichen Flugkörper an
der UV-Emission von dessen Abgasstrahl.
Die mit dem semiaktiven Lenkverfahren arbeitende Abfangrakete kann z. B.
mit einem zu ihrer Achse symmetrisch angeordneten Einfach-Suchkopf
ausgerüstet sein, der aus mehreren Detektorelementen und einer
Empfangslinse mit vorgeschaltetem - auf die Laserwellenlänge
abgestimmten - Interferenzfilter besteht. Das vom angreifenden Flugkörper
zurückgestreute Laserlicht wird leicht defokussiert auf die Detektorelemente
abgebildet, wobei die Detektorelektronik die Empfangsintensitäten
analysiert und daraus die Einfallsrichtung des zurückgestreuten Laserlichts
ableitet und dem Lenkrechner eingibt. Dieses semiaktive Lenkverfahren der
Abfangrakete kann z. B. nach dem sogenannten "Hundekurven-Verfahren"
und ohne Inertialsystem, oder auch nach dem sogenannten
"Proportionalnavigations-Verfähren" und mit einem Inertialsystem in der
Abflugrakete arbeiten.
Claims (11)
1. Einrichtung zur Selbstverteidigung vorzugsweise von Luftfahrzeugen
gegen Flugkörper, mit einem Annäherungssensor für feindliche Flugkörper
und einem davon eingewiesenen Abfangraketensystem mit Steuerrechner,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Einrichtung ein mit einer Lichtquelle und einer Richtoptik ausgestattetes optisches Stör- und Leitsystem aufweist, das vom Annäherungssensor eingewiesen wird und einen Lichtstrahl in eine bestimmte Richtung abstrahlt, wobei diese Richtung von einem Steuerrechner des Stör- und Leitsystems in Abhängigkeit der Flugbahnen des Luftfahrzeugs und des Flugkörpers berechnet wird,
- b) der Steuerrechner entscheidet, ob der Flugkörper durch optisches Stören oder durch eine Abfangrakete bekämpft werden soll, und ob entsprechend diese Richtung entweder die Richtung zur Spitze des Flugkörpers oder zu einer Stelle möglichst hoher Verwundbarkeit des Flugkörpers oder zum Kollisionspunkt der Abfangrakete mit dem Flugkörper ist, und ob die Wellenlänge und Modulation des Lichtstrahls entweder bezüglich der Störbarkeit eines optischen Zielsuchkopfes des Flugkörpers oder eines semiaktiven Lenkverfahrens oder eines Strahlreiter-Lenkverfahrens für die Abfangrakete optimiert ist,
- c) der Steuerrechner entscheidet, ob eine für das semiaktive Lenkverfahren oder für das Strahlreiter-Lenkverfahren eingerichtete Abfangrakete abgefeuert wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Suchkopf der für das semiaktive Lenkverfahren eingerichteten Abfangrakete
schon vor ihrem Abschuß auf den Flugkörper gerichtet wird, und daß der
Abschuß erst erfolgt, wenn der Suchkopf das vom Flugkörper rückgestreute
Licht erfaßt bat.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl Wellenlängen innerhalb mindestens
einen der für optische Zielsuchköpfe relevanten Wellenlängenbereiche
umfaßt.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichtstrahl durch mindestens einen Laser erzeugt wird.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das optische Stör- und Leitsystem einen Tracker aufweist, der das vom
Flugkörper zurückgestreute Licht mit einem Empfänger mißt, analysiert und
dem Steuerrechner zuführt, wobei dieser die Richtoptik derart ansteuert, daß
der Lichtstrahl auf der ausgewählten Stelle des Flugkörpers gehalten wird.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) die Einrichtung einen mit dem Steuerrechner verbundenen Bekämpfungserfolg-Sensor aufweist, der bei optischem Stören des Flugkörpers durch Analyse der Signale des Annäherungssensors, des Trackers und eines dem Luftfahrzeug zugeordneten Inertialsensors feststellt, ob die Anflugbahn des Flugkörpers durch den Lichtstrahl ausreichend gestört wurde,
- b) bei ausbleibendem Bekämpfungserfolg der Steuerrechner von optischem Stören auf Bekämpfung mit Abfangrakete umschaltet.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) die Lichtquelle einen durch diodengepumpten Festkörperlaser mit nachgeschaltetem optisch-parametrischem Oszillator gebildeten Laser aufweist, der einen Laserstrahl mit mindestens einer Wellenlänge in den Bereichen 0,7-1,2 µm, 2-3 µm und 3-5 µm ausstrahlt, und
- b) bei Umschalten auf Bekämpfung mit Abfangrakete der Laser derart modifiziert wird, daß entweder das vom Festkörperlaser oder das von den Laserdioden direkt erzeugte Laserlicht ausgestrahlt wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) das optische Störsystem derart ausgebildet ist, daß Laser, Richtoptik und Tracker gleichzeitig oder wechselweise ein Laser-Doppler-Radar bilden, das die Geschwindigkeit des Flugkörpers mißt, und
- b) die Signale des Doppler-Radars dem Bekämpfungserfolgs-Sensor zugeführt werden.
9. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) das optische Störsystem derart ausgebildet ist, daß Laser, Richtoptik und Tracker gleichzeitig einen Laser-Entfernungsmesser bilden, der die Entfernung des Flugkörpers mißt, und
- b) die Signale des Laser-Entfernungsmessers dem Bekämpfungserfolg- Sensor zugeführt werden.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Einrichtung zur Selbstverteidigung eine Ausstoßvorrichtung für optische Täuschkörper zugeordnet ist,
- b) der Steuerrechner nach Maßgabe der mit Annäherungssensor, Tracker und Bekämpfungserfolgs-Sensor festgestellten Flugbahn des anfliegenden Flugkörpers den Einsatz von optischem Störsystem, Täuschkörpern und Abfangraketen auswählt und optimiert.
11. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Flugkörper-Annäherungssensor ein im UV-Wellenlängen
bereich empfindlicher Sensor ist.
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