DE10132184A1

DE10132184A1 - Vorrichtung und Verfahren für eine autarke und damit sicherere Abgangslenkung von Flugkörpern aus unterschiedlichen Situationen, wie z.B. Behängungssituationen an Flugzeugen

Info

Publication number: DE10132184A1
Application number: DE2001132184
Authority: DE
Inventors: Peter Zahner; Michael Grabmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: DE10132184B4

Abstract

Je nach Plazierung der Flugkörper am Träger, den benachbarten festen und sich während dem Einsatz auch verändernden Einrichtungen und je nach Abgangsverhalten des Flugkörpers, sind mehr oder weniger unterschiedliche und aufwendige Abgangsfunktionen vom Flugkörper für eine sichere Separierung vom Träger auszuführen, um eine Gefährdung des Trägers durch den abgehenden Flugkörper auszuschließen. DOLLAR A Die Verfolgung der Abgangssituationen und die davon abhängige Entscheidung für die richtige Abgangsfunktion durch den Träger kann z. B. bei komplexen Behängungssituationen an Flugzeugen zu Fehlerfällen und damit zu unzulässigen Gefährdungen des Trägerflugzeuges führen. Insbesondere der für bestimmte Bedrohungsfälle des Trägers verlangte Notabwurf eines oder mehrerer Flugkörper (...bis zur gesamten Bewaffnung) kann durch Fehlerfälle insgesamt gefährdet, da dann zu gefährlich, sein. Für einen solchen Notabwurf-Fall ersatzweise empfohlene Manöver des Trägers können wiederum verhindern, der äußeren Bedrohung zu entkommen. DOLLAR A Durch Sensoren im Flugkörper soll der Flugkörper autark die entsprechend seiner Sensierung der Abgangssituation richtige Abgangsfunktion des Flugkörpers auswählen, starten und unterstützen können. DOLLAR A Im Flugkörper sind Sensoren vorgesehen, die den Ort am Träger/im Startbehälter und den Abgang beeinflussende benachbarte variable Einrichtungen sensieren. DOLLAR A Werden statt schaltender Sensoren, messende Abstandssensoren eingesetzt, können diese im Verlauf der ...

Description

Vorrichtung und Verfahren für eine autarke und damit sicherere Abgangslenkung von Flugkörpern aus unterschiedlichen Situationen, wie z. B. Behängungssituationen an Flugzeugen.
Es ist bekannt, daß in Flugkörpern Anpassungen der Abgangslenkung an die Ausgangssituation vorgenommen werden (z. B. Voreinstellung von Lenkflächen des Flugkörpers abhängig von mittiger, linker oder rechter Plazierung an Flugzeugen).
Mehrere unterschiedliche Anpassungen in einem Flugkörper können notwendig sein

- wegen der unterschiedlichen Strukturen vorgesehener Träger (Flugzeuge, Fahrzeuge, Schiffe, etc),
- wegen unterschiedlich möglicher Plazierung am Träger (mehrere Befestigungsorte und -arten für den Flugkörper in Startbehältern oder/und des Startbehälters am Träger),
- aber auch wegen der am Träger für den Einsatz benachbart angeordneten und sich im Verlauf eines Einsatzes auch verändernden Ausrüstungen (Bestückung mit mehreren gleichen und/oder anderen Flugkörper, Waffen, Tanks, Pots, etc).

So wird z. B. in der Schnittstelle Träger/Flugkörper im MIL-STD-1760 zwischen "antriebslosen Abwurf des Flugkörpers" und "motorgetriebenen Start des Flugkörpers aus Führungsschienen" unterschieden, ebenso wird über Adreßleitungen die Schnittstelle und damit die Plazierung dem Flugkörper per HW, und davon abhängig per Kommando, mitgeteilt.
Außerdem sind zu Sicherheitseinrichtungen des Flugkörpers gehörende gefederte Schalter bekannt, die bei Befestigung des Flugkörpers vom Träger gedrückt werden und bei Trennung vom Träger freigegeben werden, ohne jedoch dem Flugkörper eine Aussage zum Befestigungsort zu liefern.
Der Flugkörper hat bisher mangels Sensorik keine Möglichkeit, die vom Träger kommenden und sehr sicherheitskritischen Informationen (= Im Fehlerfall Gefährdung von Mensch und Material) mit der tatsächlich vorliegenden Abgangssituation zu vergleichen und diesbezüglich auf Fehler zu reagieren.
Weiters ist für den Notabwurf aerodynamisch instabiler Flugkörpern, wenn eine spezielle Abgangslenkung seitens des Trägers nicht mehr kommandiert werden kann, bekannt, daß spezielle Manöver dem Träger vorgeschrieben sind, um die Gefährdung des Trägers durch den Flugkörper zu vermindern. Diese Manöver erhöhen aber meist ihrerseits wiederum die Verletzbarkeit durch feindliche Bedrohung.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, seitens des Flugkörpers

- dem Träger Differenzen zu einer vom Träger mitgeteilten Abgangssituation mitteilen,
- nicht der Abgangssituation entsprechende (= Fehler des Trägers) Kommandos verweigern
- und bei einem Notabwurf eigenständig die für die Abgangssituation vorgesehene Abgangsfunktion wählen

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 angeführte Sensierung der Abgangssituation durch den Flugkörper gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,

- daß sich der Träger über die momentane Abgangssituation der einzelnen Flugkörper durch Abfrage der flugkörpereigenen Sensierung, gegebenenfalls redundant zum Nachbarflugkörper mit hoher Sicherheit informieren kann,
- daß nicht der Abgangssituation entsprechende Kommandos des Trägers vom Flugkörper zurückgewiesen und damit Gefahr für Mensch und Material vermieden werden können,
- daß im Falle eines Notabwurfes durch einen defekten Träger der Flugkörper autark die für die Abgangssituation vorgesehene Abgangsfunktion durchführen kann.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben:

- Durch die funktionale Isolierung der sicherheitskritischen Abgangsfunktionen von anderen, idR nicht sicherheitskritischen Funktionen, können sowohl Ausfallsicherheit und Störsicherheit der Abgangsfunktionen erhöht werden.
- Abstandsmessende Sensoren können im besonders kritischen Nahbereich noch direkt in die Abgangsfunktion einbezogen werden (Patentanspruch 6).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt (Abkürzungen gemäß MIL-STD-12D):
Im SEPCONTA (SEPartion CONTrol Assembly) sind alle für die Funktionalität einer z. B. MSL (MisSiLe) zusammengefaßt und können über die S&A (Save & Arm)-Einrichtung mittels PLGR (PLunGeR) von den restlichen MSLCONTA (MisSiLe CONTrol Assemblies) für die Dauer des SEPTMR (SEParation TiMeRs) diskret getrennt werden. In der S&A wurden hiefür im dargestellten Beispiel zwei Schalter belegt.
Für die Gefechtskopfsicherheit eines Flugkörpers, insbesondere die unterschiedliche Versorgung des Flugkörpers und seiner pyrotechnischen Einrichtungen während der Wartung, am Träger, während des Abgangs, im Flug und im Auftreffpunkt sind weitere Ausgestaltungen der S&A-Einrichtung erforderlich, die nicht Gegenstand der Erfindung sind und daher nicht dargestellt wurden. SEPCONTA kann im gezeigten Beispiel in SEPCTRL (= SW, Separationsprogramm) so ausgelegt sein, daß sie auch bei durch den PLGR nicht geöffneter Verbindung (= Fehlerfall) zu MSLCONTA funktioniert (. . . sofern durch MSLCONTA während eines SW-SEPTMR keine Störungen (= zusätzlicher Fehler) eingebracht werden) und bei Notabwurf die Abgangsfnktion alleine durch SENS1 bis SENSn gestartet (= Ersatzfunktion bei Ausfall der PLGR-Funktion) wird.
Fig. 1 zeigt schematisch als Träger von vorne gesehen ein Flugzeug, unter dessen rechter Tragfläche zwei Flugkörper (MSL1 und MSL2) hängen.
Die im Beispiel skizzierten Flugkörper haben jeder beispielhaft identisch drei Sensoren (SENS1-3), mit denen der Abstand zur Tragfläche, zum Rumpf und zum benachbarten Flugkörper autark von jedem Flugkörper gemessen werden können. Je nach möglicher Behängung (z. B. längs versetzt bei z. B. pfeilfürmigen Tragflächen, am Rumpf angehängt, in Schienen geführt, etc) und unterschiedlichen Strukturen der und anderen Träger(n), können für eine autarke Abgangslenkung mehr und auch längs des Flugkörpers verteilte Sensoren erforderlich sein (in Fig. 1 nicht dargestellt), damit bezüglich der möglichen Behängung keinerlei Information vom Träger benötigt wird und sichergestellt ist, daß im Falle eines trägerbedingten Notabwurfes der Flugkörper ohne jede Information vom Träger die vorgesehene sichere Abgangslenkung durchführen kann.
Fig. 2 zeigt die Einbindung der Sensoren in eine derartig autarke und damit sicherere Abgangslenkung eines Flugkörpers:

- Mit SENS1-n sensiert der Flugkörper (MSL) im für ihn vorgesehenen Einsatzspektrum alle für den Abgang relevanten benachbarten Strukturen, von denen er sich während seines Abgangs ohne Berührung sicher entfernen muß.
- Im Abgangsrechner SEPCTRL befinden sich alle für den sicheren Abgang möglicherweise erforderlichen Abgangslenkungsprogramme:
- Über den Buscontroler BUSMSTR holt sich der Abgangsrechner SEPCTRL die von der Signalaufereitung SIGCOND mittels SENS1-n ermittelte flugkörper- und trägerindividuelle momentane Abgangssituation
- und wählt autark aus den vorbereiteten Abgangsprogrammen das zur individuellen momentanen Abgangssituation zugehörige Abgangsprogramm

Völlige Autarkie und damit Unbeeinflußbarkeit und Absicherung von der restlichen, während des Abgangs nicht benötigten Steuerung des Flugkörpers (Restliche MSLCONTA), kann ab dem Ausklinken des Flugkörpers durch den Träger dadurch erreicht werden, daß, wie in Fig. 2 beispielhaft dargestellt, mittels des Plungers (PLGR) der Save & Arm Unit (S&A) die Busverbindung aufgetrennt wird und diese z. B. über eine Zeitverzögerung (SEPTMR), nach erfolgter sicherer Separierung des Flugkörpers vom Träger, wieder geschlossen wird.
Diese Ausführung hat den Vorteil, daß via die Schnittstelle Träger/Flugkörper (z. B. MIL-STD-1760) einerseits der komplette Zustand des Flugkörpers incl. aller Elemente der Abgangslenkung (SEPCONTA) bis zum Ausklinken abgefragt werden kann, unabhängig davon aber andererseits die Abgangslenkung durch die restlichen Flugkörpersteuerungselemente (Restliche MSLCONTA) während des sicherheitskritischen Abgangs nicht gestört werden kann, somit für den restlichen, größeren und komplexeren Flugkörpersteuerungsanteil nur wesentlich niedrigere Sicherheitsanforderungen erfüllt werden müssen.
Je nach Umfang der für den Abgang erforderlichen Funktionalität, sind mehr oder weniger Komponenten der Abgangslenkung zuzuordnen: Ist z. B. für den Abgang der Flugkörperantrieb erforderlich, ist dieser SEPCONTA zuzuordnen (in Fig. 2 nicht dargestellt).

Claims

1. Sensierung der jeweiligen Abgangssituation von Flugkörpern durch, gegenüber
möglichen Strukturen von Trägern (Flugzeuge, Fahrzeuge, Schiffe, etc) und
benachbart fest oder variabel anordenbaren Behängungen (Waffen, Tanks, Pots, etc), empfindliche, dem Flugkörper zugeordnete Sensoren.

2. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 1, derart in die Funktionalität des Flugkörpers eingebunden, daß aus den im Flugkörper für alle möglichen Abgangssituationen vorgesehenen Abgangsfunktionen für die Separierung des Flugkörpers vom Träger, - möglichst ohne weitere Informationen vom Träger -, die zur Abgangssituation passende Abgangsfunktion vom Flugkörper autark ausgewählt werden kann.

3. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 1, derart in die Funktionalität des Flugkörpers eingebunden, daß die sicherheitskritischen Abgangsfunktionen während der Separierung des Flugkörpers vom Träger, von anderen, insbesondere anderen stör- und fehleranfälligen Funktionen, getrennt, oder möglichst wenig beeinflußt werden können.

4. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 1, derart in die Funktionalität des Flugkörpers eingebunden, daß die volle Funktionalität bis zur Trennung des Flugkörpers vom Träger über die diskreten Schnittstellen zum Träger kommuniziert werden kann (z. B. Fehlererkennung durch Abgleich der Behängung mit dem Träger, Abfrage möglichst aller Fehlermeldungen des Flugkörpers, Abgleich von Lage/Geschwindigkeit/Beschleunigung mit dem Träger zwecks Optimierung der Abgangsfunktion).

5. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 1 durch berührungslose (z. B. induktive, kapazitive, aerodynamische (Luftdruck, Luftgeschwindigkeit), mittels Infrarot, Ultraschall, etc) Abstandsmesser.

6. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 5, derart in die Funktionalität des Flugkörpers eingebunden, daß die der Abgangssituation zugeordnete Lenkfunktion noch während der Separierung durch aktuelle Abstandswerte unterstützt werden kann.

7. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 1 durch Aufnehmer (Kraft, Verformung, etc), die die statische und/oder aerodynamische Auswirkung der Abgangssituation gegenüber der Abstützung des Flugkörpers zur Aufhängung am Träger sensieren.

8. Sensierung der Abgangssituation nach Anspruch 1, derart in die Funktionalität eingebunden und so ausgeführt, daß die einzelnen Sensoren unabhängig vom Träger durch den Bediener getestet werden können.