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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft einen Flugkörper
für den Überschallbereich
mit einem sich von einer vorderen Stirnfläche des Flugkörpers erstreckenden
Aero-Spike.
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STAND DER TECHNIK
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Bei
Flugkörpern
für den Überschallbereich werden
im Bereich der vorderen Stirnfläche
so genannte Aero-Spikes eingesetzt, die in Form eines Dornes oder
eines Stabes direkt an einer Nase oder einem Dom des Flugkörpers angebracht
sind und gegen die Strömung
ausgerichtet sind. Eine Ablösung der
Grenzschicht an einer Oberfläche
des Aero-Spikes durch das Einwirken eines Bugstoßes ist dafür verantwortlich, dass der
an sich intensive Bugstoß durch
eine Kombination von wesentlich schwächeren schrägen Verdichtungsstößen ersetzt
wird, vgl. 1. Dies hat zur Folge, dass
Verluste in Folge der Verdichtungsstöße reduziert werden, was einen verringerten
so genannten Wellenwiderstand bedeutet. Bis zu einer gewissen Längserstreckung
des Aero-Spikes im Verhältnis
zu seiner Quererstreckung oder einem Durchmesser des Flugkörpers findet
eine Ablösung
unmittelbar an einer vorderen Stirnseite des Aero-Spikes statt,
so dass eine einfache Verlängerung
des Aero-Spikes zu einer weiteren Reduzierung des Wellenwiderstandes
führen
kann. Allerdings ist festgestellt worden, dass ab einer bestimmten Länge des
Aero-Spikes eine Ablösung
der Grenzschicht erst hinter der vorderen Stirnseite des Aero-Spikes
erfolgt. Die Länge
einer sich bildenden so genannten Ablöseblase stabilisiert sich und
verhält sich
praktisch unabhängig
von der Länge
des Aero-Spikes,
vgl. 2. Der Grund hierfür ist, dass die Größe einer
Ablöseblase
an dem Aero-Spike naturgemäß limitiert
ist, wobei diese Größe insbesondere von
der Form der vorderen Stirnseite und der Form des Aero-Spikes sowie
von Strömungsparametern, wie
beispielsweise dem Zustand der Grenzschicht an dem Aero-Spike, der
Flugmachzahl und ähnlichem, abhängt. Dies kann
dazu führen,
dass die Effizienz einer gewählten
Konfiguration eines Aero-Spikes von den vorherrschenden Flugbedingungen
abhängig
ist, so dass sich die Strömungswirkung
mit verändernden
Flugbedingungen ändern
kann.
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Insbesondere
bei Flug in Bodennähe
können sehr
hohe Staudrücke
wirken, was beispielsweise dazu führen kann, dass sich eine Grenzschicht
an dem Aero-Spike von einem laminaren Zustand zu einem turbulenten
Zustand verändert,
was zur Folge hat, dass eine Ablöseblase
hinsichtlich Ihrer Erstreckung stark verringert wird. Dies bedingt
wiederum eine Reduzierung des effektiven Schlankheitsgrades des
Flugkörpers,
wodurch der Bugwiderstand erhöht wird.
Dieser Effekt kann durch eine einfache Vergrößerung der Länge des
Aero-Spikes nicht zwingend beseitigt werden, da die Längserstreckung
der Ablöseblase
von der Länge
des Aero-Spikes
weitestgehend unabhängig
ist.
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Als
Kompromisslösung
für die
zuvor erwähnte
Problematik ist es bekannt, im Bereich der Stirnseite des Aero-Spikes
einen Stirnkörper
in Form einer Erweiterung, eines Prallkörpers oder einer so genannten
Aero-Disk anzuordnen, wodurch eine gewisse Stabilisierung erfolgen
kann. Hierbei ist allerdings die Konfiguration und die Wahl der
Geometrie des Stirnkörpers
auf die im Flugbetrieb zu erwartenden ungünstigsten Bedingungen auszulegen,
so dass ein letztlich erzielbarer Gewinn suboptimal ist. Die Wirkung
eines Aero-Spikes, der mit einer Aero-Disk ausgestattet ist, ist 4 zu
entnehmen. Mit zunehmender Vergrößerung der
Länge des
Aero-Spikes tritt
allerdings der Effekt ein, dass sich die im Bereich der Stirnseite
des Flugkörpers
sowie im Bereich der Aero-Disk gebildeten Ablöseblasen voneinander trennen,
so dass zwischen diesen zwei Ablöseblasen
ein Teilbereich gebildet ist, in dem sich die Strömung an den
Aero-Spike anlegt, s. 5. Damit ist die eigentlich
gewünschte
Wirkung beseitigt und für
derartige Strömungsbedingungen
ist im Vergleich zu einem herkömmlichen
Aero-Spike gemäß 2 der
sich ergebende Gesamtwiderstand sogar um den durch die Aero-Disk
hervorgerufenen zusätzlichen
Anteil erhöht.
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Der
Wissensstand zur allgemeinen Problematik einer Reduzierung des Wellenwiderstandes unter
Einsatz von Aero-Spikes an stumpfen Körpern kann beispielsweise den
folgenden Veröffentlichungen
entnommen werden.
- Chang, P.K., "Separation of Flow", Pergamon Press, 1970, 777p. [1]
- Fomin V.M., Tretyakov P.K., Taran J.-P. "Flow control using various plasma and
aerodynamic approaches (Short review)", Aerospace Science and Technology, 8,
2004, pp, 411-421. [2]
- Gnemmi P., Srulijes J., Roussel K., Runne K., "Flowfield Around
Spiked-Tipped Bodies for High Attack Angles at Ach 4.5", Journal of Spacecraft
and Rockets, Vol. 40, No. 5, pp. 622-631, Sept.-Oct. 2003. [3]
- Huebner L.D., Mitchell A.M. and Boudreaux E.J. "Experimental Results
an the Feasibility of an Aerospike Hypersonic Missiles," AIAA Paper 95-0737,
Jan. 1995. [4]
- Boudreaux E.J., Krishnamurty V.S., Mitchell A.M. and Shyy W., "Experiments and Analysis
of an Aerospike Flow Environment for Protecting Infrared Missile
Dome," RTO-MP-5,
Proceedings of the RTO-Meeting "Missile
Aerodynamics", Sorrento,
Italy, 11-14 May 1998, NATO RTO, 1998. [5]
- Reding J.P., Guenther R.A., Jecmen D.M., "Scale Effects an Fluctuating Pressures
in Spike-Induced Flow Separation",
Journal of Spacecraft and Rockets, Vol.17, No.2, pp.112-118, March-April
1980. [6]
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Die
DE 199 53 701 A1 offenbart
einen Flugkörper,
dessen Nase einen Aero-Spike trägt,
an dessen vorderem Endbereich ein als Kugel Ellipsoid oder Tropfen
ausgebildeter Stirnkörper
angeordnet ist.
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JP 05254497 AA offenbart
einen Flugkörper, bei
dem ein Aero-Spike mit einem halbkugelförmigen Stirnkörper in
Längsrichtung
des Flugkörpers
aus der Nase nach vorne ausfahrbar ist. Das Ausfahren erfolgt je
nach Flugzustand des Flugkörpers über einen geeigneten
Stellmotor.
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US 3,713,607 A offenbart
einen Flugkörper mit
einem rohrartigen Aero-Spike, der entlang seiner Längsachse
mehrere radiale Bohrungen besitzt. Hierbei können die Bohrungen in mehreren
Querebenen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sein und unterschiedliche
Durchmesser aufweisen derart, dass der Durchmesser der Bohrungen
größer wird mit
zunehmendem Abstand von dem vorderen Endbereich des Aero-Spikes.
Weiterhin ist in
US 3,713,607
A angesprochen, dass eine Befestigung unter Ermöglichung
einer Winkelanpassung an dem die Stirnfläche des Flugkörpers bildenden
Dom, offensichtlich während
der Montage des Aero-Spikes, möglich ist.
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US 3,643,901 A offenbart
einen Flugkörper mit
einem Aero-Spike, der einen mit zwei Abschnitten gebildeten Stirnkörper aufweist,
wobei die Mantelflächen
der Abschnitte auf einer Kegelfläche
liegen, dessen Spitze nach vorne weist. Der vordere Abschnitt besitzt
eine zentrische Durchgangsbohrung mit konstantem Durchmesser, wobei
die vordere Stirnfläche
als spitze umlaufende Kante ausgebildet ist. Der erste und zweite
Abschnitt sind durch einen Spalt voneinander getrennt, in dem die
Abschnitte über
radial außen
liegende, sich in Längsrichtung
erstreckende Streben miteinander verbunden sind. In die Durchgangsbohrung
des ersten Abschnittes eintretende Luft wird von einer Stirnfläche des
zweiten Abschnitts radial nach außen gelenkt und tritt aus dem
Stirnkörper
aus zwischen den Stäben
gebildeten Öffnungen
radial nach außen
aus. In
US 3,643,901 ist
ebenfalls angesprochen, dass eine Vielzahl von Öffnungen oder Durchtrittsbahnen
an dem Stirnkörper
vorgesehen sein können.
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US 6,698,684 B1 offenbart
einen teleskopierbaren Aero-Spike für ein Flugzeug, wobei das Teleskopieren
des Aero-Spikes in Abhängigkeit
der Flugbedingungen erfolgt.
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Die
DE 10 2006 003 638
A1 der Anmelderin offenbart einen quer zu einer Längsachse
des Flugkörpers
verschwenkbaren Aero-Spike. Hierbei kann gemäß einem ersten Vorschlag der
Aero-Spike passiv verschwenkt werden, beispielsweise durch Strömungsflächen oder
Gitterleitwerke, welche den Aero-Spike auch während einer schrägen Anströmung zur
Anströmung
ausrichten können.
Alternativ kann eine aktive Verschwenkung erfolgen, beispielsweise auf
Grundlage eines Messorgans, welches Flugbedingungen wie den Anströmwinkel
erfasst und einer Verschwenkung des Aero-Spikes mittels eines geeigneten
Stellorgans.
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Aus
der weiteren nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
DE 10 2006 025 270.5 der
Anmelderin ist es bekannt, den Aero-Spike selber mit einem porösen Material,
beispielsweise einem Sintermaterial oder einer Keramik, zu bilden,
dessen offene Poren Strömungskanäle bilden.
Hierbei kann der Aero-Spike als Vollquerschnitt ausgebildet sein
oder als stirnseitig offene Längsausnehmung,
in die von der Stirnseite Luft eintreten kann, die dann über die
durch die offenen Porten gebildeten Strömungskanäle zumindest mit radialer Komponente
aus dem Aero-Spike austreten können.
Zusätzlich
können
radiale Ausnehmungen, Bohrungen, Schlitze oder Perforationen an
dem Aero-Spike vorgesehen sein. Weiterhin schlägt die Anmeldung vor, zur Beeinflussung der
Strömungsbedingungen
die Mantelfläche
des Aero-Spikes gezielt mit einer Rauhigkeit in Richtung der Längsachse
zu versehen, beispielsweise mit Rauhigkeiten im Bereich von mehr
als 100 μm,
mehr als 200 oder 300 μm.
In die Mantelfläche
des Aero-Spikes können
darüber
hinaus gezielt Rillen, Riefen, Kerben eingebracht werden oder Beschichtungen
aus Partikeln gleicher oder unterschiedlicher Größe aufgebracht werden.
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Schließlich offenbart
die
DE 10 2006 015
952 A1 der Anmelderin, anstelle eine rohr- oder stangenförmigen zentralen
Aero-Spikes mehrere stangenartige dezentrale Aero-Spikes vorzusehen.
Um ein Sichtfeld für
ein Informationserfassungsorgan wie einen Suchkopf nicht unnötig einzuschränken, sind
die dezentralen Aero-Spikes quer zur Längsachse des Flugkörpers bewegbar,
beispielsweise auf einer Kreisbahn um die Längsachse verdrehbar angeordnet.
Hierbei kann eine Verdrehung nach Maßgabe eines Stellorgans oder
durch passive Maßnahmen,
wie beispielsweise Strömungsflächenelemente
in vorderen Endbereich der Aero-Spikes, erfolgen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flugkörper vorzuschlagen,
für den das
Strömungs-
oder Flugverhalten und der Widerstand, insbesondere durch die Flug-
und Umgebungsbedingungen und/oder bei verhältnismäßig langen Aero-Spikes, verbessert
sind.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs
1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Flugkörpers ergeben sich entsprechend
den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 9.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung geht zunächst
aus von dem Grundgedanken gemäß
DE 10 2006 025 270.5 Diese Patentanmeldung
betraf eine Weiterbildung eines aus [5] bekannten, dort als "Aeroscoop" bezeichneten Ausführungsform,
bei der der Aero-Spike als hohles Rohr ausgebildet ist. In Folge
des Staudruckes im Bereich der vorderen offenen Stirnseite des Aero-Spikes
tritt für
einen derartigen Aeroscoop Luft in das Innere des rohrförmigen Aero-Spikes
ein. Der Aero-Spike gemäß [5] besitzt
mehrere Öffnungen, die
entlang des Aero-Spikes angeordnet sind, durch die die Luft aus
dem Inneren des Aero-Spikes heraus geblasen wird. Die heraus geblasene
Luft führt
dazu, dass eine Außenströmung und
eine Druckwelle von dem Aero-Spike weg gedrückt werden kann. Während eine
Fertigung der erforderlichen Vielzahl diskreter Öffnungen für einen derartigen Aeroscoop
eine aufwändige
Fertigung erfordert und Schwächungen der
Tragstruktur des Aero-Spikes darstellt, schlägt
DE 10 2006 025 270.5 vor, den
Aero-Spike zumindest in Teilbereichen oder vollständig mit
einem porösen
Material zu bilden. In einem derartigen porösen Material können Strömungskanäle durch
offene Poren gebildet sein, durch die gezielt Luft "ausgeblasen" werden kann, um
ein unerwünschtes
Anlegen einer Strömung
im Bereich der Mantelfläche
des Aero-Spikes zu vermeiden. Von Vorteil sollte hierbei sein, dass
die Poren nicht diskret verteilt sind, wie bei einem Aeroscoop und
somit nur lokal auf die Umströmung
des Aero-Spikes einwirken, sondern vielmehr die Strömungskanäle mehr
oder weniger fein über die
Außenfläche des
porösen
Materials verteilt sein können.
Hierdurch kann eine nahezu kontinuierliche Strömungsbeeinflussung erfolgen,
wobei mit der ausströmenden
Luft der Aero-Spike "kissenartig" mit einem Polster
aus ausströmender
Luft umgeben sein kann.
DE
10 2006 025 270 zeigt auch die Anordnung eines Stirnkörpers im
vorderen Endbereich des Aero-Spikes, wobei dieser zwecks Kommunikation
mit dem Inneren des hohlen Aero-Spikes eine in das Innere mündende Bohrung
aufweist. Diese Bohrung stellt wie zuvor bereits angesprochen eine
Schwächung
der Struktur dar. Weiterhin schränkt
die Verwendung eines gebohrten Stirnkörpers die Auslegungsmöglichkeiten
für die
Strömungsbedingungen ein,
da für
einen derartigen offenen inneren Kanal der Druck im Inneren des
Stirnkörpers
und des Aero-Spikes im Wesentlichen dem Staudruck vor dem Stirnkörper entspricht.
Für eine
zur Erzielung einer vorgegebenen Wirkung gewünschte Stirnfläche des Stirnkörpers bedeutet
weite in die Anordnung der zentralen Bohrung des Stirnkörpers gemäß
DE 10 2006 025 270.5 dass
der Stirnkörper
eine größere Erstreckung
quer zur Längsachse
des Flugkörpers
besitzen muss.
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Auf
Grundlage der zuvor aufgeführten
Erkenntnisse schlägt
die Erfindung vor, den Stirnkörper mit
einem porösen
Material zu bilden, dessen offene Poren Strömungskanäle bilden. Durch Vorgabe der Porengröße und Porendichte
kann auf einfache Weise konstruktiv vorgegeben werden, welcher Anteil
einer Strömung
durch den Stirnkörper
hindurch geleitet wird und welcher Anteil an diesem radial außen liegende
vorbeiströmen
muss. Hierbei ist es möglich, dass
die Porosität
in Querrichtung konstant ist oder veränderlich ist. Durch die Ausbildung
von Strömungskanälen mittels
offener Poren kann einerseits im Bereich des Eintrittes der Luft
in die Strömungskanäle je nach
Porengröße und damit
Querschnitt der Strömungskanäle eine
Art Drosselwirkung erzielt werden. Andererseits können die
Ausströmbedingungen
der Luft aus den Strömungskanälen auf
der Rückseite
des Stirnkörpers
durch die Porosität
vorgegeben werden. Hierbei ist vom Gegenstand der Erfindung sowohl
umfasst, dass sich an den Stirnkörper ein
geschlossener Aero-Spike anschließt, als auch dass ein geschlossener
Aero-Spike vorgesehen ist oder ein solcher, der Strömungskanäle, beispielsweise
in Form von (Längs-
und/oder Quer-) Bohrungen, Ausnehmungen oder ebenfalls Poren besitzt,
in die die Strömungskanäle in Folge
der Poren des Stirnkörpers
einmünden
können.
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Eine
Gestaltung der Geometrie der mit den offenen Poren gebildeten Strömungskanäle kann während der
Fertigung des Stirnkörpers
aus dem porösen
Material, u. U. gemeinsam mit dem porösen Aero-Spike, einfach vorgegeben
werden, beispielsweise durch
- – Vorgabe
von Partikelgrößen eines
zu dem porösen
Material umzuwandelnden Rohmaterials,
- – die
Gestaltung von Druckverhältnissen
bei einem Verpressen derartiger Partikel,
- – die
Auswahl geeigneter Zusatzpartikel,
- – einen
Einsatz und eine Dosierung eines Treibmittels oder Porenbildners
und/oder
- – die
Gestaltung der Temperaturverhältnisse
und anderer Fertigungsparameter.
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Erfindungsgemäß kann ausgenutzt
werden, dass in einem porösen
Material unter Umständen nicht
lediglich Poren gleicher Strömungsquerschnitte gebildet
sind, sondern sich beispielsweise ein stochastische Verteilung von
Porengrößen ergeben kann,
so dass unter Umständen
die Strömungsverhältnisse
in den einzelnen Poren unterschiedlich gestaltet werden können. Damit
können
auch die Druckverhältnisse
bei Eintritt und Austritt der Luft aus dem Stirnkörper stochastisch
verteilt werden, wodurch sich eine verbesserte Einwirkung auf die
Umströmung
ergeben kann. Beispielsweise sind die Porengrößen um einen Mittelwert stochastisch
oder mit einer Normalverteilung verteilt. Auch ist eine beliebige
gleiche oder unterschiedliche, u. U. geschlungene Orientierung der
Poren möglich.
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Andererseits
kann für
den Fall, dass ein verhältnismäßig großer Anteil
einer von Austrittsöffnungen überdeckten
Austrittsfläche
für Luft
im Bereich der Mantelfläche
des Stirnkörpers
oder Rückseite des
Stirnkörpers
gegenüber
geschlossenen Teilbereichen derselben Flächen gewünscht ist, die diskrete Anordnung
von Öffnungen,
beispielsweise in Form axialer Bohrungen, nachteilig sein, da hierdurch
der Stirnkörper
geschwächt
werden könnte.
Für eine
Bildung der Ein- und Austrittsöffnungen
und der Strömungskanäle mit einem
porösen
Material kann der Anteil der Ein- und Austrittsfläche gegenüber geschlossenen
Teilbereichen der Fläche
unter Umständen
bis zu einem Verhältnis
von 1:1 vorgegeben werden, wobei gleichzeitig eine große mechanische
Beanspruchbarkeit gewährleistet
werden kann.
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Ein
mögliches
poröses
Material, mit dem zumindest Teilbereiche des Aero-Spikes gebildet
sein können,
kann ein Sintermaterial oder Sintermetall sein. Bei einem derartigen
Sintern werden beispielsweise Hohlraummassen vorgeformt, so dass
sich ein maximaler Zusammenhalt der Pulverpartikel ergibt. Ein derartiges
Zwischenprodukt wird einer Wärmebehandlung
unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstoffes ausgesetzt mit einer
Verdichtung und Aushärtung.
Die Herstellung des Zwischenproduktes kann hierbei durch ein Verpressen
der Pulvermassen und/oder durch Formung und anschließendes Trocknen
erfolgen. Unter ein derartiges erfindungsgemäßes Sintern fällt auch
eine Pulvermetallurgie oder der Einsatz plastikartiger gesinterter
Kunststoffe. Ebenfalls möglich
ist der Einsatz eines Keramikwerkstoffes, der sich durch eine besondere
Versteifsfestigkeit, Härte,
Druckfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, gute Wäremeleitfähigkeit
und/oder elektrische Isolation auszeichnet.
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Während der
Stirnkörper
grundsätzlich
einen beliebigen Längs-
und Querschnitt besitzen kann, beispielsweise eine kugelförmige Geometrie,
eine kegelförmige
Geometrie oder eine beliebig gekrümmte Geometrie, ist der Stirnkörper gemäß einem weiteren
Vorschlag der Erfindung als Aero-Disk ausgebildet, also scheibenförmig mit
Erstreckung quer zur Längsachse
des Flugkörpers.
Die Dicke eines derartigen scheibenartigen Stirnkörpers wird
beispielsweise ausreichend bemessen, damit dieser auch bei Einsatz
des Flugkörpers
im Überschallbereich
eine hinreichende Festigkeit besitzt. Mittels eines scheibenartigen
Stirnkörpers
kann eine große Stirnfläche des
Stirnkörpers,
u. U. mit einer Vielzahl von Strömungskanälen im Bereich
der offenen Poren, bereitgestellt werden. Andererseits ist für einen scheibenartigen
Stirnkörper
ermöglicht,
dass "gedrosselte" Luft auf der Rückseite
des Stirnkörpers über einen
größeren Bereich
unterschiedlicher Radien austreten kann, um beispielsweise das Anlegen einer
Strömung
an einen nachgeschalteten Aero-Spike zu vermeiden.
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Während gemäß
US 3,643,901 A grundsätzlich eine
Stirnfläche
vermieden wird, aber in einen Strömungskanal eintretende Luft
in radialer Richtung umgelenkt werden soll, um die Umströmung und
die Ausbildung einer Grenzschicht zu beeinflussen, nimmt eine weitere
Ausgestaltung der Erfindung gezielt in Kauf, dass der Stirnkörper eine
quer zur Längsachse
des Flugkörpers
orientierte Stirnfläche aufweist.
Hierbei ist es möglich,
dass der Stirnkörper in
Strömungsrichtung
durchlässig
ist, so dass Luft weitestgehend in Strömungsrichtung und in Richtung der
Längsachse
des Flugkörpers
mit einem möglichst
hohen Impulsverlust in Folge der Drosselwirkung durch die Strömungskanäle und Poren
durch den Stirnkörper
hindurchtritt.
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Während beliebige
Tragstrukturen zwischen vorderer Stirnfläche des Flugkörpers und
Stirnkörper möglich sind,
ist für
eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung der Aero-Spike mit einer Stange
gebildet, die den Stirnkörper
trägt.
Hierbei ist es durchaus möglich,
dass der stangenförmige
Aero-Spike entsprechend einer der in
DE 10 2006 025 270.5 dargelegten
Ausführungsformen
ausgestaltet ist mit einem porösen,
Strömungskanäle bildenden Material.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten
Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander
sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter
bevorzugter Ausführungsbeispiele
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
einen schematisch dargestellten Flugkörper entsprechend dem Stand
der Technik in Seitenansicht mit einem verhältnismäßig kurzen Aero-Spike in umströmtem Zustand.
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2 zeigt
einen schematisch dargestellten Flugkörper entsprechend dem Stand
der Technik in Seitenansicht mit einem verhältnismäßig langen Aero-Spike in umströmtem Zustand.
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3 zeigt
aus dem Stand der Technik bekannte Konfigurationen eines Flugkörpers mit
Aero-Spike und unterschiedlichen Endbereichen des Aero-Spikes und
Stirnkörpern
in Seitenansicht.
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4 zeigt
einen schematisch dargestellten Flugkörper entsprechend dem Stand
der Technik in Seitenansicht mit einem eine Aero-Disk aufweisenden,
verhältnismäßig kurzen
Aero-Spike bei Anströmung
in einem Auslegungsbereich.
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5 zeigt
einen schematisch dargestellten Flugkörper entsprechend dem Stand
der Technik in Seitenansicht mit einem eine Aero-Disk aufweisenden,
verhältnismäßig langen
Aero-Spike.
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6 zeigt
einen Flugkörper
gemäß
DE 10 2006 025 270.5 in
schematischer Seitenansicht mit der sich ergebenden verbesserten
Umströmung.
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7 zeigt
einen Aero-Spike mit einem Stirnkörper gemäß
DE 10 2006 025 270.5 mit einer stirnseitig
offenen Längsausnehmung
für einen
Einsatz in einem erfindungsgemäßen Flugkörper in
einem Teillängsschnitt.
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8 zeigt
die Druckverhältnisse über die Längserstreckung
eines Aero-Spikes mit einem Stirnkörper gemäß
DE 10 2006 025 270.5 für eine Umströmung eines
Flugkörpers
entsprechend
5.
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9 zeigt
einen erfindungsgemäßen Flugkörper im
Längsschnitt
mit einem von einem Aero-Spike getragenen porösen, scheibenförmigen Stirnkörper mit
den sich ergebenden Strömungsbedingungen.
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10 zeigt
ein Detail des Aero-Spikes und des Stirnkörpers gemäß 9 in einer
Seitenansicht.
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11 zeigt
den Stirnkörper
gemäß 9 und 10 in
einer Vorderansicht.
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12 zeigt
einen Stirnkörper
mit einer Vielzahl von Längsbohrungen
in einer Seitenansicht.
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13 zeigt
den Stirnkörper
gemäß 12 in
einer Vorderansicht.
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14 zeigt
ein Detail einer Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Flugkörpers, bei
dem durch einen porösen
Stirnkörper
hindurchgeleitete Luft im Übergangsbereich
zum Aero-Spike umgelenkt wird.
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15 zeigt
einen Stirnkörper
mit sich stromabwärts
trichterförmig
erweiterter zentrischer Durchgangsbohrung mit der zugeordneten Umströmung des
nachgeschalteten Aero-Spikes in einer Seitenansicht.
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16 zeigt
den Stirnkörper
gemäß 15 in
einer Vorderansicht.
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17 zeigt
ein Detail eines erfindungsgemäßen Flugkörpers in
Seitenansicht mit einem porösen,
scheibenartigen Stirnkörper,
dem ein sich stromabwärts
erweiternder kegelförmiger
vorderer Endbereich des Aero-Spikes nachgeschaltet ist.
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18 zeigt
die Befestigung des Stirnkörpers über einen
an sich bekannten Aero-Spike an der vordern Stirnfläche des
Flugkörpers
in einer Seitenansicht.
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19 zeigt
eine alternative Ausführungsform
einer Befestigung des Stirnkörpers
an der vorderen Stirnfläche
des Flugkörpers
in einer Seitenansicht.
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20 zeigt
eine im Wesentlichen 19 entsprechende Ausführungsform,
bei der allerdings sowohl Stirnkörper
als auch Aero-Spike mit einem porösen Material gebildet sind.
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21 zeigt
einen Flugkörper
in einer Seitenansicht, bei der der Stirnkörper über außermittig angeordnete Streben
mit der vorderen Stirnfläche des
Flugkörpers
verbunden ist.
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22 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
Flugkörpers
in Seitenansicht, bei der der Stirnkörper durch eine einzige, außermittige
und gekrümmte
Strebe von dem Flugkörper
gehalten ist.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt
einen Flugkörper 1.
Bei einem derartigen Flugkörper
handelt es sich insbesondere um eine Rakete, eine Drohne oder ein
Projektil oder einen Flugkörper,
der wenigstens über
einen Teil seiner Flugbahn durch einen Antrieb selbstangetrieben ist,
beispielsweise durch ein Düsentriebwerk,
welches sowohl den Brennstoff als auch ein Oxidationsmittel dafür trägt. Hierbei
kann es sich um nach dem Start gelenkte oder ungelenkte Flugkörper handeln, die
sich lediglich in der Luft bewegen oder zumindest teilweise im Wasser.
Der Flugkörper
bewegt sich zumindest teilweise in der Luft mit Überschallgeschwindigkeit. Gleichermaßen kann
es sich bei dem Flugkörper
um ein Fluggerät,
Luftfahrzeug oder Kampfflugzeug handeln, welches oder dessen Anbauteile
- – eine
in erster, grober Näherung
zylindrische Form besitzen,
- – eine
stumpfe Nase oder Stirnfläche
besitzen, sich zumindest teilweise mit Überschallgeschwindigkeit bewegen
und
- – mit
einem Aero-Spike ausgestattet sind,
insbesondere Außentanks,
Abwurfmunition, Pylone, Antennen an Flügeln.
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Der
Flugkörper 1 ist
zur Vereinfachung bei Anströmung
in eine axiale Strömungsrichtung 2 dargestellt
ist. Einer Stirnfläche 3,
einem Dom oder einer Nase ist ein Aero-Spike 4 stromaufwärts vorgelagert, wobei
sich der Aero-Spike 4 koaxial zur Längsachse des Flugkörpers 1 erstreckt.
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Weiterhin
ist in 1 die Umströmung
des Flugkörpers 1 dargestellt:
Im Bereich einer vorderen Stirnfläche 5 des Aero-Spikes 4 bildet
sich unter einem Ablösewinkel 7 eine
abgelöste
Grenzschicht 6, die zur Folge hat, dass (anstelle eines
intensiven Bugstoßes
für einen
Flugkörper 1 ohne
Aero-Spike 4) die Grenzschicht 6 im Bereich der
Stirnfläche 3 mit
einem wesentlich schwächeren,
schrägen
Verdichtungsstoß auf
die Stirnfläche 3 des
Flugkörpers
trifft, was zu einer Reduktion des Wellenwiderstandes führt. Innerhalb
der unter dem Ablösewinkel 7 verlaufenden
abgelösten
Grenzschicht 6 bildet sich eine bugseitige Ablöseblase 8 aus,
in der Luft auch gegen die Strömungsrichtung 2 zirkulieren
kann.
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Während gemäß 1 die
Längserstreckung
des Aero-Spikes 4 dem Durchmesser des Flugkörpers 1 entspricht
oder kleiner ist als diese, ist in 2 ein Flugkörper 1 dargestellt
mit einem Aero-Spike 4, dessen Längserstreckung größer ist
als der Durchmesser des Querschnittes des Flugkörpers 1 oder dessen
maximale stirnseitige Quererstreckung, insbesondere ungefähr doppelt
so groß.
In einem derartigen Fall kommt es erst hinter einem Bereich 9,
in dem die Strömung
an die Mantelfläche
des Aero-Spikes 4 angelegt ist, unter dem Ablösewinkel 7 zu
einer abgelösten
Grenzschicht 6. Innerhalb der unter dem Ablösewinkel 7 verlaufenden
abgelösten Grenzschicht 6 bildet
sich eine bugseitige Ablöseblase 8 aus,
in der Luft auch gegen die Strömungsrichtung 2 zirkulieren
kann.
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3 zeigt
beispielhaft. unterschiedliche Ausgestaltungsformen für prinzipielle
Grundkonfigurationen eines Aero-Spikes 4 an einer Stirnfläche 3 eines
Flugkörpers 1,
nämlich:
- – 3a einen Aero-Spike mit konstantem Querschnitt,
der beispielsweise zylinderförmig
ausgebildet ist,
- – 3b einen Aero-Spike mit dreieckförmigem Längsschnitt
oder kegelförmiger
Konfiguration,
- – 3c einen Aero-Spike mit einem durch eine sphärische Verdickung
gebildeten Stirnkörper
an dem distalen Ende,
- – 3d einen Aero-Spike mit einem angespritzten
oder kegelförmigen
Endbereich und einem mittigen Teilbereich konstanten Querschnitts,
- – 3e einen Aero-Spike mit einer durch eine Verdickung
des distalen Endes gebildeten Stirnkörper, die im Längsschnitt
ungefähr
dreieckförmig
mit in Flugrichtung orientierter Spitze ausgebildet ist,
- – 3f einen Aero-Spike mit einem im distalen Endbereich
angeordneten Stirnkörper
in Form einer Scheibe.
-
Möglich ist
ebenfalls der Einsatz eines Aero-Spikes mit einem sogenannten "Jet-Spike" oder einem "Beam-Spike", für den eine
lokalisierte optische, elektrische oder elektromagnetische Erhitzung der
Luft vor dem Bugstoß im
Bereich eines Stirnkörpers
erfolgt.
-
4 zeigt
die Umströmung
eines Flugkörpers 1,
welcher einen mit einer Aero-Disk 10 ausgestatteten Aero-Spike 4 besitzt.
In einem derartigen Fall kommt es nicht ungefähr im Bereich der Längsachse 11-11 im
Bereich der Stirnfläche 5 des
Aero-Spikes entsprechend 1 zur Strömungsablösung, sondern vielmehr im radialen
Randbereich der Aero-Disk 10, so dass die abgelöste Grenzschicht 6 radial
weiter nach außen
verlagert ist. Bei Einsatz einer Aero-Disk 10 bildet sich
naturgemäß hinter
der Aero-Disk eine "heckseitige" Ablöseblase 12 aus,
die für
die gemäß 4 dargestellten
Bedingungen gemeinsam mit der bugseitigen Ablöseblase 8, die der Stirnfläche 3 des
Flugkörpers 1 unmittelbar
vorgelagert ist, zu einer gemeinsamen längeren Ablöseblase verbunden ist. Durch
die Vereinigung der Ablöseblasen 8, 12 kann
eine gemeinsame Ablöseblase
mit einem flacheren Ablösewinkel 7 erzielt
werden, was eine Reduzierung des Bugwiderstandes zur Folge hat.
-
5.
zeigt einen Flugkörper 1 in
veränderten
Flugbedingungen, insbesondere mit einem gegenüber 4 verlängerten
Aero-Spike 4. Für
derartige Bedingungen ist die bugseitige Ablöseblase 8 über einen
Bereich 9 angelegter Strömung getrennt von der heckseitigen
Ablöseblase 12 hinter
der Aero-Disk 10. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
einen derartigen Bereich 9 einer angelegten Strömung zu
vermeiden, so dass die Ablöseblasen 8, 12 ineinander übergehen
zu einer einzigen Ablösebase,
wie dieses in 6 dargestellt ist.
-
Dies
wir erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass aus einer Mantelfläche 13 des Aero-Spikes 4 Luft
in Austrittsrichtungen 14 austritt, die "kissenartig" die Mantelfläche 13 umgibt
und die abgelöste
Grenzschicht 6 von dem Aero-Spike 4 "weg drückt". Hierzu sind in
dem Aero-Spike Strömungskanäle 15 vorgesehen,
die in die Mantelfläche 13 münden, beispielsweise
bei radialer Orientierung. Bei einem derartigen Strömungskanal
kann es sich bspw. um
- – einen Schlitz, insbesondere
einen Längsschlitz oder
Querschlitz,
- – eine
Bohrung,
- – eine
Perforation,
- – beliebige
Ausnehmungen
handeln. Gemäß einem besonderen erfindungsgemäßen Vorschlag
ist der Aero-Spike 4 zumindest teilweise mit einem porösen Material
gebildet, wobei in diesem Fall die Strömungskanäle 15 zumindest teilweise
von Poren des porösen
Materiales gebildet sein.
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Gemäß 7 besitzt
der Aero-Spike 4 einen Stirnkörper 24, der hier
als Aero-Disk 10 ausgebildet ist und eine vordere Stirnfläche 25 und
eine hintere Stirnfläche 26 besitzt.
Von der vorderen Stirnfläche 5 geht
eine in Richtung der Längsachse 11-11 orientierte
Längsausnehmung 16 aus,
die beispielsweise als Sacklochbohrung ausgebildet ist und sich
teilweise in dem Aero-Spike 4 erstreckt. Hinter der Aero-Disk 10 ist
die Längsausnehmung 16 mit
einem hohlzylinderförmigen
porösen
Teilbereich 17 gebildet, bei dem Poren die Strömungskanäle 15 bilden
und die Längsausnehmung 16 mit
der Mantelfläche 13 strömungsdurchlässig verbinden.
Bei bewegtem Flugkörper 1 wirkt
ein Staudruck 18 in der Längsausnehmung 16,
so dass es infolge des Druckgefälles
zwischen dem Staudruck 18 in der Längsausnehmung 16 einerseits
und im Bereich der Mantelfläche 13 andererseits
zu einem Transport von Luft von der Längsausnehmung 16 zu
der Umgebung der Mantelfläche 13 des
Aero-Spikes 4 kommt. Der poröse Teilbereich 17 ist
vorzugsweise stoffschlüssig
an einen endseitigen Teilbereich 19 sowie einem der Stirnfläche 3 zugewandten
Teilbereich 20 angebunden. Der endseitige Teilbereich 19 kann
ein- oder mehrstückig mit
der Aero-Disk 10 ausgebildet sein.
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8 zeigt
schematisch eine im Wesentlichen 5 entsprechende
Umströmung
eines Flugkörpers 1 mit
dem zugeordneten Druckverlauf über die
Längserstreckung
des Aero-Spikes 4. Hierbei ist erfindungsgemäß festgestellt
worden, dass im Bereich der Ablöseblase 12 ein
Druck 21 vorherrscht, der kleiner ist als der Druck 22 im
Bereich 9 angelegter Strömung, wobei der Druck 22 im
Wesentlichen p∞ entspricht. Der Druck 22 im
Bereich 9 der angelegten Strömung ist wiederum kleiner als
der Druck 23 im Bereich der bugseitigen Ablöseblase 8.
-
9 zeigt
eine erfindungsgemäße Ausgestaltung
des Flugkörpers 1,
bei der der Stirnkörper 24 bzw.
eine Aero-Disk 10 mit einem porösen Material ausgebildet ist.
In Folge der Anströmung
in Strömungsrichtung 2 bildet
sich im Bereich der vorderen Stirnfläche 25 ein Staudruck
aus, welcher bewirkt, dass Luft (vorzugsweise in Richtung der Längsachse 11-11)
durch mit den Poren gebildete Strömungskanäle hindurchtritt und aus der
hinteren Stirnfläche 26 unter
hohem Impulsverlust wieder austritt. Diese Luft führt zu einer
Strömung 27 mit
geringer Geschwindigkeit benachbart zu dem Stirnkörper und
im Bereich der vorderen Mantelfläche
des Aero-Spikes, welche bewirkt, dass sich hinter dem Stirnkörper 24 im
Umgebungsbereich des Aero-Spikes 4 eine Art Luftkissen
bildet, die eine heckseitige Ablöseblase 12 verlängern kann
und somit einem Anlegen der Strömung an
den Aero-Spike 5 gemäß 5 entgegenwirkt (vgl.
a. 10).
-
In 10, 11 sind
einzelne Partikel 28 des porösen Materials des Stirnkörpers 24 zu
erkennen mit zwischen benachbarten Partikeln 28 ausgebildeten
Strömungkanälen 29.
In Folge der unregelmäßigen, stochastischen
Anordnung der Partikel 28 ist die Längsachse der Strömungskanäle 29 kurvenförmig um
die Partikel 28 gewunden. Der Querschnitt der Strömungskanäle 29 kann über den
Verlauf desselben variieren. Es versteht sich, dass die Strömungskanäle 29 nicht
zwingend in sich geschlossen sind, sondern vielmehr mit benachbarten
(Teil-)Strömungskanälen verbunden
sein können,
so dass diese verzweigen. Vorzugsweise erfolgt vorrangig eine Durchströmung des
Stirnkörpers 24 ungefähr parallel zur
Längsachse 11-11,
was durch die Ausbildung der Strömungskanäle 29 und
das verwendete Herstellungsverfahren für das poröse Material vorgegeben sein
kann und/oder durch die Druckverhältnisse, nämlich eine starke Druckdifferenz
im Bereich der vorderen Stirnfläche 25 einerseits
und der hinteren Stirnfläche 26 andererseits
begünstigt
sein kann.
-
12, 13 zeigen
eine alternative Ausführungsform,
bei der der Stirnkörper 24 anstelle
der Strömungskanäle in Folge
der Porösität oder zusätzlich zu
diesen Bohrungen 30 besitzt, die parallel zur Längsachse 11-11 orientiert
sind. Die Bohrungen 30 können gleichmäßig sowohl
in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung verteilt sein oder,
wie aus 13 ersichtlich ist, unregelmäßig verteilt
sein.
-
14 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Stirnkörper 24 im Wesentlichen entsprechend
dem in den 10, 11 dargestellten
Stirnkörper
ausgebildet ist. Zwischen einer Stirnfläche 5 des Aero-Spikes
und der rückseitigen
Stirnfläche 26 des
Stirnkörpers 24 ist
ein Zwischenraum 31 gebildet, in den im Bereich der hinteren
Stirnfläche 26 Luft
aus den Strömungskanälen 29 eintritt. Über die
Stirnfläche 5 des
Aero-Spikes 4 wird diese Luft radial nach außen umgelenkt
soweit, dass diese die Mantelfläche
des Aero-Spikes 4 (mit geringer Geschwindigkeit) umströmen kann
und hier, wie bereits zuvor erläutert,
ein "Luftkissen" bilden kann. In 12 ist
ein erforderliches Befestigungselement zwischen dem Aero-Spike 4 sowie
dem Stirnkörper 24 nicht
dargestellt, wobei dieses beliebig ausgebildet sein kann, beispielsweise
geradlinig oder gekrümmt
als sich zwischen den beiden den Zwischenraum begrenzenden Bauelementen
erstreckende Strebe, mehrere derartige Streben oder Ähnliches, wobei über ein
derartiges Befestigungselement ergänzend eine Strömungsberuhigung
und/oder eine Umlenkung der Strömung
erfolgen kann. Ebenfalls möglich
ist, dass ein derartiges Befestigungselement ebenfalls porös ausgebildet
ist.
-
Bei
grundsätzlich 14 entsprechender Ausgestaltung
mit einem Zwischenraum 31 zwischen Aero-Spike 4 und
Stirnkörper 24 besitzt
gemäß 15 der
poröse
oder nicht poröse
Stirnkörper 24 eine
zentrische Durchgangsbohrung 32, die koaxial zur Längsachse 11-11 orientiert
ist. Die Durchgangsbohrung 32 besitzt im Bereich der vorderen
Stirnfläche 25 einen
Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Stirnfläche 5 des
Aero-Spikes 4. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 32 vergrößert sich
in Richtung des Aero-Spikes 4 kontinuierlich in einem Ausmaß derart,
dass der Durchmesser der Durchgangsbohrung 32 im Bereich
der hinteren Stirnfläche 26 größer ist
als der der Stirnfläche 5 des
Aero-Spikes 4. In einem Halblängsschnitt ist die Durchgangsbohrung
beliebig kurvenförmig
ausgebildet, beispielsweise halbkreisförmig oder parabelförmig. Für eine derartige
Gestaltung kann somit die Strömung 27 bereits
in der Durchgangsbohrung 32 eine radial orientierte Komponente
erhalten, während weiterhin
die Stirnfläche 5 des
Aero-Spikes für
eine Umlenkung der Luft radial nach außen in dem Zwischenraum 31 erforderlich
sein kann.
-
Für das in 17 dargestellte
Ausführungsbeispiel
tritt die Luft vorrangig parallel zur Längsachse 11-11 durch
den porösen
Stirnkörper 24 hindurch. In
dem dem Stirnkörper 24 benachbarten
Endbereich 33 ist der Aero-Spike 4 kegelförmig ausgebildet,
was zur Folge hat, dass die Strömung 27 entsprechend dem Öffnungswinkel
des kegelförmigen
Endbereiches 33 mit einer radialen Komponente versehen wird
und sich die Strömung 27 mit
geringer Geschwindigkeit an die weitere Mantelfläche des Aero-Spikes 4 zur
Ausbildung eines "Luftkissens" anlegen kann.
-
18 zeigt
die Befestigung des Stirnkörpers 24 über einen
stangenförmigen
Aero-Spike 4 an einer Stirnfläche 3 des Flugkörpers 1,
wobei der Aero-Spike 4 mit einem konstanten Durchmesser
mit einem Vollprofil oder Hohlprofil aus geschlossenem oder porösem Material
ausgebildet sein kann. Aero-Spike 4 sowie Stirnkörper 24 sind
koaxial zur Längsachse 11-11 angeordnet.
-
Für das in 19 dargestellte
Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Aero-Spike 4 nicht vollständig bis
zu der Stirnfläche 3 des
Flugkörpers 1.
Vielmehr beträgt
die Länge
des Aero-Spikes 4 lediglich ca.
2/3 des Abstands des Stirnkörpers 24 von
der Stirnfläche 3.
Der Aero-Spike 4 ist
in diesem Fall über ein
zusätzliches
Halteelement 34 gehalten, welches in einem Endbereich an
der Stirnfläche 3 angebunden
ist sowie im anderen Endbereich an dem der Stirnfläche 3 zugewandten
Endbereich des verkürzten
Aero-Spikes 4 angebunden ist. Bei dem Halteelement 4 kann
es sich beispielsweise um mehrere über den Umfang verteilte Streben
handeln. Vorzugsweise ist das Halteelement 34 als kegelartiger
Körper
ausgebildet mit in Umfangsrichtung durchgehender Mantelfläche.
-
20 zeigt
eine im Wesentlichen 19 entsprechende Ausgestaltung,
wobei allerdings hier sowohl der Stirnkörper 24 als auch der
Aero-Spike 4 mit oder aus einem porösen Material gebildet sind. Für das in 20 dargestellte
Ausführungsbeispiel besitzt
der Aero-Spike eine koaxial zur Längsachse 11-11 orientierte
Längsausnehmung 16,
die sich als einseitig offene Bohrung von einem Innenraum des Halteelementes 34 bis
zu dem Stirnkörper 24 erstreckt.
-
Für das in 21 dargestellte
Ausführungsbeispiel
ist der Aero-Spike 4 vollständig entfallen, wobei sich
in diesem Fall das Halteelement 34 von der Stirnfläche 3 des
Flugkörpers 1 bis
zu dem Stirnkörper 24 erstreckt.
-
Schließlich zeigt 22 die
Ausbildung des Halteelements 24 als Strebe 35.
Die Strebe ist ungefähr
bündig
an die Mantelfläche
des Flugkörpers
bei anfänglich
paralleler Orientierung zur Längsachse 11-11.
Da für
das dargestellte Ausführungsbeispiel der
Stirnkörper 24 einen
geringeren Durchmesser besitzt als die Stirnfläche 3 des Flugkörpers 1 ist
die Strebe 35 in dem dem Stirnkörper 24 zugewandten Endbereich
in Richtung der Längsachse 11-11 gekrümmt ausgebildet
und in dem in 22 unteren Randbereich an dem
Stirnkörper 24 angebunden.
-
Abweichend
zu der in den 9 bis 22 dargestellten
scheibenförmigen
Ausbildung des Stirnkörpers 24 kann
dieser eine beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise als poröse Kugel,
Halbkugel, Kegel, als rotationssymmetrischer Körper, als Vollmaterial oder
innen hohl oder als Material mit einer porösen äußeren Schale ausgebildet sein.
-
In 15 bildet
die Stirnfläche 5,
in 17 die Mantelfläche des Endbereichs 33,
in 14 die Stirnfläche 5 eine
Umlenkeinrichtung 36, die eine grundsätzlich parallel zur Längsachse 11-11 orientierte
Strömung 27 an
dem Aero-Spike 4 vorbeiführt unter Erzeugung zumindest
einer radial orientierten Komponente der Strömung 27.
-
In
den Figuren sind die Partikel zur Bildung der Poren schematisch
und vergrößert dargestellt. Beispielsweise
können
die Poren für
den Einsatz eines Sintermetalles eine Porengröße von ca. 10 μm bis ca.
0,3 mm besitzen.
-
- 1
- Flugkörper
- 2
- Strömungsrichtung
- 3
- Stirnfläche Flugkörper
- 4
- Aero-Spike
- 5
- Stirnfläche Aero-Spike
- 6
- abgelöste Grenzschicht
- 7
- Ablösewinkel
- 8
- bugseitige
Ablöseblase
- 9
- Bereich
angelegter Strömung
- 10
- Aero-Disk
- 11
- Längsachse
- 12
- heckseitige
Ablöseblase
- 13
- Mantelfläche
- 14
- Austrittsrichtung
- 15
- Strömungskanal
- 16
- Längsausnehmung
- 17
- poröser Teilbereich
- 18
- Staudruck
- 19
- endseitiger
Teilbereich
- 20
- nasenseitiger
Teilbereich
- 21
- Druck
- 22
- Druck
- 23
- Druck
- 24
- Stirnkörper
- 25
- vordere
Stirnfläche
- 26
- hintere
Stirnfläche
- 27
- Strömung
- 28
- Partikel
- 29
- Strömungskanal
- 30
- Bohrung
- 31
- Zwischenraum
- 32
- Durchgangsbohrung
- 33
- Endbereich
- 34
- Halteelement
- 35
- Strebe
- 36
- Umlenkeinrichtung