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Elektrische Transformations-Schaltung in einem lenkbaren Flugkörper
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Transformations-Schaltung in einem lenkbaren Flugkörper, der in zwei zu seiner Längsachse und zueinander rechtwinklig orientierten, raketenbezogenen Koordinatenrichtungen elektrisch gesteuerte Lenkorgane zum Erzeugen von Querbeschleunigungen enthält.
Ferner wird vorausgesetzt, dass der Flugkörper um seine Längsachse freie Roll-Drehbewegungen ausführe, deren momentane Winkelwerte gegenüber der Startorientiertung mittels eines Rollkreiselsystems gemessen werden und dass ausserdem Organe zum Gewinnen von elektrischen Korrekturspannungen als Analogiewerte von durch ein Ortungssystem erzeugten Lagefehler-Komponenten in bezug auf ein in seiner Orientierung unveränderliches Raumkoordinatensystem, sowie Transformationsmittel zum Transformieren der Korrekturspannungen in das raketenbezogene Koordinatensystem entsprechend dem Rollwinkelwert vorhanden sind.
Bei bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art werden sogenannte Transformationsachtpole, d. h. trigonometrische Analogierechner verwendet, die nach dem Rollwinkel verstellt werden und die beiden auf das raumfest Koordinatensystem bezogenen Korrekturspannungen nach den bekannten Transformationsgleichungen in das raketenbezogene Koordinatensystem transformieren.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mit einfacheren Mitteln genauer. Erfindungsgemäss ist vor- gesehen, dass Mittel zum Gewinnen der genannten Korrekturspannungen als entsprechend veränderliche Amplituden von zwei synchronen, zueinander um 900 phasen verschobenen Trägerwechselspannungen, Mittel zum Verschieben der Phasenlage einer trägerfrequenten Bezugswechselspannung in Abhängigkeit vom momentanen Rollwinkelwert, sowie von der phasenverschobenen Bezugswechselspannung gesteuerte Phasendiskriminatoren zur Gewinnung der in das raketenbezogene Koordinatensystem transformierten Korrekturspannungen vorhanden sind.
In Fig. l der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Transformations-Schal- Lung in Form eines Signalfluss-Diagrammes dargestellt, Fig. 2 zeigt das zugehörige Vektordiagramm und Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Phasendiskriminators als Prinzipschema.
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Komponenten ermittelt. Diese Ortungsgrössen x, x, y, y können z. B. in bekannter Weise als analogwertige elektrische Gleichspannungen gewonnen und mit Hilfe eines elektrischen Rechennetzwerkes in Korrekturkomponenten
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ren. In der Schweizer Patentschrift Nr. 325513 sind diese Probleme eingehend erläutert.
Es wird weiterhin vorausgesetzt, dass es sich um einen Flugkörper mit Rollfreiheit handelt, der also
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während des Fluges freie Rolldrehbewegungen um seine Längsachse 0 ausführt. Deshalb enthält er einen kardanisch gelagerten Rollwinkel-Messkreisel RK, der seine Ausgangswelle fortlaufend auf den momentanen Rollwinkelwert # gegenüber einer Startorientierung 00 = 0 einstellt. Demgemäss ist es notwendig, die auf das raumfest orientierte Koordinatensystem x, y bezogenen Korrekturkomponenten Mx, My nach dem folgenden Transformations-Gleichungssystem in auf das raketenbezogene, um den Rollwinkel # verdrehte Koordinatensystem, Y, 7f zu transformieren.
M # = Mx cos 1 + My sin #
M # = My cos # -Mx sin #
In der oben erwähnten älteren Patentschrift ist gezeigt worden, wie eine derartige Koordinaten-Transformation mit Hilfe eines trigonometrischen, einen elektrischen Analogierechner bildenden Transformationsachtpoles vorgenommen werden kann.
Es ist leicht verständlich, dass jede verschiedenartige Beeinflussung der beiden Eingangskomponenten des Transformatiönsachtpoles zu fehlerhaften Verdrehungen des Summenvektors R der beiden Korrektur komponenten führt. Damit würde der Flugkörper nicht zum Sollort, sondern an einen falschen Ort gelenkt.
Auch vergrössert dies wesentlich die Gefahr des Instabilwerdens der Flugbewegung.
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Vorläufig wird vorausgesetzt, dass sie so gewonnene Wechselspannung UR nicht weiter beeinflusst wird,
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die in Fig. 2 als Vektoren eingezeichnet sind.
Diese Spannungen UR1 bzw. UR2 werden je einem Phasendiskriminator PDS bzw. PD 1 zugeführt, die dem an sich bekannten Prinzipschaltbild nach Fig. 3 mit den elektronisch gesteuerten Transistorschaltern Tl, T2 entsprechen. Wenn ein solcher Phasendiskriminator von einer zur Eingangswechselspannung
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gesteuert, die aus einem vom Rollwinkel-Messkreisel RK verstellten Phasenschieber gewonnen werden, dem die Oszillatorwechselspannung uo. sin w t zugeführt wird.
Da zwischen der Spannung URi = UR. sin (w t + f-7r/2) und der Spannung
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= uo.gen, und im Vektordiagramm nach Fig. 2 ist gut ersichtlich, dass die auf diese Weise gewonenen Gleichspannungen gleich gross sind, wie die dort eingezeichneten Werte M g und M !). Damit ist bewiesen, dass die bisher beschriebenen Teile der Schaltung nach Fig. l gleich wirken wie ein bekannter, trigonometri-
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Verdrehungen g bzw. 11 der Flugkörperlenkorgane, d. h. der kardanisch gelagerten Strahldüse SD um die # - bzw. #-Achsen des Flugkörpers umgewandelt werden. Damit werden die gewünschten Korrekturkom- ponenten M g bzw.
M# des Flugbahn-Veränderungsvektors R bewirkt, die den Flugkörper gegen den gewünschten Sollort lenken.
Der resultierende Korrekturvektor R der Flugbahn ist dabei derselbe, wie der durch die Korrekturkomponenten Mx und My bestimmte Vektor. Gemäss Fig. l ist vorgesehen, die Spannung UR mittels eines beispielsweise durch einen Programmgeber PG1 gesteuerten Begrenzers BGr auf einen programmatisch vorgesehenen Maximalwert UR*zu begrenzen, um Übersteuerungen der Lenkorgane zu vermeiden. Dabei kann der Programmgeber von einem die Flugkörpergeschwindigkeit gegenüber Luft anzeigenden Steuersignal VK1 gesteuert werden. Damit wird die durch die momentane Flugkörpergeschwindigkeit gegebene aerodynamische Stabilität berücksichtigt. Der Programmgeber PG1 kann auch einen mit konstanter Drehzahl
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laufenden Zeitmotor enthalten, der den Begrenzer nach einem vorgegebenen Zeitprogramm steuert.
In ähnlicher Weise kann mit Hilfe eines von einem Programmgeber PG2 programmatisch gesteuerten Verstärkers V der Verstärkungsfaktor in den Bestimmungsgleichunen für die Korrekturkomponenten Mx und My den momentanen aerodynamischen Stabilitätsverhältnissen bzw. den veränderlichen Transfereigenschaften der Lenkorgane angepasst werden. Mit BP1 und BP2 sind Bandpassfilter bezeichnet.
Lenkbare Flugkörper sind vielfach mit Messkreiseln zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeiten
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g bzw. 81/umtoriell addiert werden. Dann wäre aber unter'Umständen doch noch eine Übersteuerung der Lenkorgane möglich. Deshalb ist gemäss Fig. l vorgesehen, die entsprechenden Modulatoren Mod81j, ModE3g zur Gewinnung dieser Zusatzspannungen mit der phasenverschobenen Steuerwechselspannung uo sin (M.. + ) zu speisen und die gewonnenen Zusatzspannungen Ut bzw. U81/hinter den Modulatoren Mod x bzw.
Mod y vektoriell zu den Spannungen Ux bzw. Uy zu addieren. Diese Zusatzkompol1enten gehen dabei voll in die transformierten Werte Ug bzw. Uil ein, sofern die Vektorsummenspannung Un nicht begrenzt wird.
Auf gleiche Weise ist es möglich, noch weitere Zusatzeinflüsse zu berücksichtigen. Wenn aus einem 8- Kreiselsystem Gleichspannungen gewonnen werden, können sie auch zu den Korrekturspannungen Mx, My addiert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Transformations-Schaltung in einem lenkbaren Flugkörper, der in zwei zu seiner Längsachse und zueinander rechtwinklig orientiertenraketenbezogenen Koordinatenrichtungen verstellbare Lenk- brgane zum Erzeugen von Querbeschleunigungen enthält, wobei der Flugkörper um seine Längsachse freie Roll-Drehbewegungen ausführen kann, deren momentane Winkelwerte gegenüber einer Startorientierung mittels eines Rollkreiselsystemes gemessen werden, wobei ausserdem Organe zum Gewinnen von elektrischen Korrekturspannungen als Analogiewerte von Lagefehler-Komponenten in bezug auf ein in seiner Orientierung unveränderliches Raumkoordinatensystem und Transformationsmittel zum Transformieren der Korrekturspannungen in das raketenbezogene Koordinatensystem entsprechend dem momentanen Rollwinkelwert vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Gewinnen der genannten Korrekturspannungen (Mx. My) als entsprechend veränderliche Amplituden von zwei synchronen, zueinander um 900
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