DE102008021932B4

DE102008021932B4 - Projectile and associated tax procedure

Info

Publication number: DE102008021932B4
Application number: DE102008021932.0A
Authority: DE
Inventors: Volker Fleck; Dr. Berner Claude
Original assignee: Deutsch-Franzosisches Forschungsinstitut Saint-Louis
Current assignee: Deutsch-Franzosisches Forschungsinstitut Saint-Louis
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2028-05-03
Also published as: FR2916268B1; DE102008021932A1; FR2916268A1

Abstract

Projektil (1, 11), das drallstabiliert ist, mit einer symmetrischen Längsachse (X; X') und einer vorderen, für gewöhnlich kegelförmigen Nase und ersten ausklappbaren Flügeln (3; 13), die am hinteren Teil entlang einer Längsachse (Y; Y') angebracht sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die Längsachse (Y; Y') der genannten Flügel (3; 13) mit der Längsachse (X; X') des Projektils (1, 11) einen Winkel α zwischen 2 und 10 Grad bildet, um eine derartige Rotationsgeschwindigkeit ω des Projektils (1, 11) zu erzeugen,
dass eine Präzessionsbewegung mit einer Präzessionsperiode zwischen 100 Millisekunden und 10 Sekunden erzeugt wird,
dass die genannten Flügel (3; 13) derart ausgebildet sind, dass ein Ausklappen der genannten Flügel (3; 13) während des Flugs die Richtung der Präzessionsbewegung umkehrt.Projectile (1,11) which is spin-stabilized, having a symmetrical longitudinal axis (X; X ') and a front, usually conical nose and first deployable wings (3; 13) located along a longitudinal axis (Y; Y ') are mounted, characterized
in that the longitudinal axis (Y; Y ') of said wings (3; 13) forms an angle α between 2 and 10 degrees with the longitudinal axis (X; X') of the projectile (1, 11) at a rotational speed ω of the projectile To produce (1, 11)
precessing movement is generated with a precession period between 100 milliseconds and 10 seconds,
in that the said wings (3; 13) are designed such that unfolding of said wings (3; 13) during flight reverses the direction of the precession movement.

Description

Die Erfindung betrifft den Bereich der Vorrichtungen zur Verbesserung der Steuerung von Projektilen sowie zur Steigerung ihrer Reichweite und insbesondere ein Projektil mit einer vorzugsweise symmetrischen Längsachse und einer vorderen, für gewöhnlich kegelförmigen Nase und ersten ausklappbaren Flügeln, die am hinteren Teil des Projektils in Richtung einer Längsachse angebracht sind, und ein zugehöriges Steuerungsverfahren.The invention relates to the field of devices for improving the control of projectiles and to increase their range and in particular a projectile with a preferably symmetrical longitudinal axis and a front, usually conical nose and first fold-out wings, at the rear of the projectile in the direction of a longitudinal axis appropriate, and an associated control method.

Die Steuerung von Projektilen, die aus einem gezogenen Lauf verschossen werden, ist aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit, die auf das Projektil beim Geschossabgang übertragen wird, nur mit Mühe zu realisieren. Die klassische Methode zur Lösung dieses Problems ist die Ausstattung des Projektils. mit einem hinteren Leitwerk, das sich ausklappt, sobald das Projektil das Abschussrohr verlassen hat. Das Leitwerk bremst die Rotation und gewährleistet gleichzeitig die Flugstabilität. Nach dieser Zwischenphase ähneln die Flugbedingungen für das Projektil denen für Lenkflugkörper, was bedeutet, dass das Projektil nicht länger drall-, sondern aerodynamisch stabilisiert wird. Dies bietet den Vorteil, dass die gleichen Steuerungsverfahren wie bei Lenkflugkörpern angewendet werden können. In diesem Zusammenhang ist die Patentanmeldung US 2003/0 071 166 A1 bekannt, die ein Artilleriegeschoss beschreibt, mit einer Basis, die erste Flügel enthält, welche nach einer festgelegten Flugdauer ausklappbar sind, sowie mit zusätzlichen Vorrichtungen zur Lenkung und Steuerung mit zweiten ausklappbaren Flügeln und Öffnungen für den Ausstoß von Gasen, welche sich im vorderen Teil des Projektils befinden und in regelmäßigem Abstand um das Projektil herum verteilt sind.The control of projectiles fired from a drawn barrel is difficult to realize due to the high rotational speed that is transmitted to the projectile at the bullet exit. The classic way to solve this problem is to equip the projectile. with a rear tail, which folds out as soon as the projectile has left the launcher. The tailstop brakes the rotation while ensuring flight stability. After this intermediate phase, the flight conditions for the projectile are similar to those for guided missiles, which means that the projectile is no longer spinning but aerodynamically stabilized. This offers the advantage that the same control methods can be used as for guided missiles. In this context, the patent application US 2003/0 071 166 A1 is known, which describes an artillery projectile, with a base that contains first wings, which are foldable after a fixed duration of flight, as well as with additional devices for steering and control with second foldable wings and Openings for the discharge of gases, which are located in the front part of the projectile and are distributed at regular intervals around the projectile.

Beim Betrieb wird das Projektil somit aus einer Kanone verschossen, wobei alle Flügel im Innern des Projektils eingeklappt sind. Solange die Flügel nicht ausgeklappt sind, wird das Projektil drallstabilisiert. Sobald die Flügel ausgeklappt sind, verringert sich die Rotationsgeschwindigkeit des Projektils rasch, bis eine Rotationsgeschwindigkeit Null erreicht wird, ab der die aerodynamische Lenkung mittels den zweiten Flügeln und Querausstoß von Gas aus den genannten Öffnungen stattfindet.In operation, the projectile is thus fired from a cannon, with all the wings are collapsed inside the projectile. As long as the wings are not unfolded, the projectile is spin-stabilized. Once the wings are unfolded, the rotational speed of the projectile rapidly decreases until a zero rotation speed is reached at which aerodynamic steering takes place by means of the second wings and transverse ejection of gas from said apertures.

Ein solches Lenkungsverfahren hat insbesondere den Nachteil, dass das Projektil Druckgas enthalten muss, wodurch sein Gewicht erhöht und die Reichweite oder das Volumen für die Nutzlast verringert wird. Die Aktivierung der Gasstrahlen in die richtige Richtung erfordert eine präzise Messung der Rollwinkellage des Projektils. Eine erhebliche Flugbahnkorrektur führt zu einem höheren Gasverbrauch. Was den Gebrauch aerodynamischer Ruder zur Steuerung betrifft, so erfordert dies ebenfalls eine präzise Messung der Rollwinkellage und eine Vorrichtung zur Ausrichtung der Flügel in Abhängigkeit vom Ausmaß der Korrektur. Um den guten Betrieb der Steuerflügel sicherzustellen, ist der Ausrichtwinkel für die Steuerflügel begrenzt. Die Geschwindigkeit, mit der die Steuerflügel ausgerichtet werden können, ist ebenfalls begrenzt, um plötzliche Schwingungen des Projektils zu vermeiden.In particular, such a steering method has the disadvantage that the projectile must contain compressed gas, which increases its weight and reduces the range or the volume for the payload. Activation of the gas jets in the right direction requires precise measurement of the roll angle position of the projectile. A significant trajectory correction leads to a higher gas consumption. As for the use of aerodynamic rudders for steering, this also requires precise measurement of the roll attitude and a device for aligning the wings depending on the extent of the correction. To ensure good operation of the control vanes, the alignment angle for the control vanes is limited. The speed with which the control vanes can be aligned is also limited to avoid sudden vibrations of the projectile.

Die US 2005/0 116 113 A1 und die US 5 582 364 A zeigen jeweils einen steuerbaren, flügelstabilisierten Flugkörper mit ein- und ausfahrbaren Lenkflügeln.The US 2005/0116113 A1 and the US 5 582 364 A each show a controllable, wing-stabilized missile with retractable and extendable wings.

Die WO 2006/028 485 A1 zeigt ein gattungsgemäßes Projektil. Zur Steuerung klappen Lenkflügel während einer einzelnen Rotation ein und aus.The WO 2006/028 485 A1 shows a generic projectile. For control, rockers fold in and out during a single rotation.

US 5 379 968 A zeigt ein weiteres gattungsgemäßes Projektil. Zur Steuerung dient eine rotatorisch antreibbare Schubdüse. US 5,379,968 A shows another generic projectile. To control a rotatably driven exhaust nozzle is used.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein alternatives steuerbare Projektil zu schaffen. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein alternatives, zugehöriges Steuerungsverfahren zu schaffen.The object of the invention is to provide an alternative controllable projectile. Furthermore, the object of the invention is to provide an alternative, associated control method.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Projektil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.The object of the invention is achieved by a projectile having the features of claim 1.

Die Lenkung erfolgt somit durch die Kontrolle der natürlichen Bewegung eines drallstabilisierten Projektils bzw. seiner Präzessionsbewegung.The steering is thus done by the control of the natural movement of a spin-stabilized projectile or its precession movement.

Es ist von Vorteil, wenn ein Projektil gemäß der Erfindung unter anderem mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:

– während des Flugs erzeugt das Ausklappen der Flügel eine Verlagerung des Wirkungszentrums der Kraft, die aus dem aerodynamischen Moment am hinteren Teil des Schwerpunkts des Projektils resultiert; dieses Wirkungszentrum liegt zwischen 0,2 und 0,6 Kaliber hinter dem Schwerpunkt,
– das Projektil enthält zweite ausklappbare Flügel, die am vorderen Teil des Geschosses angebracht sind, wobei die Längsachse dieser genannten zweiten Flügel mit der Längsachse des Projektils einen konstanten Winkel β bildet, der ungleich 0 Grad ist und der vorzugsweise dazu bestimmt ist, die gleiche Rotationsgeschwindigkeit ω wie die ersten, hinteren Flügel, zu erzeugen.

It is advantageous if, among other things, a projectile according to the invention has at least one of the following features:

During flight, the folding out of the wings produces a displacement of the center of action of the force resulting from the aerodynamic moment at the rear of the wing Center of gravity of the projectile results; this center of activity is between 0.2 and 0.6 caliber behind the center of gravity,
- The projectile contains second foldable wings, which are attached to the front part of the projectile, wherein the longitudinal axis of said second wings with the longitudinal axis of the projectile forms a constant angle β, which is not equal to 0 degrees and which is preferably intended to the same rotational speed ω like the first, rear wings, to produce.

Die Rotationsgeschwindigkeit ist gleich ω = V·α/r₁ = V·β/r₂, dabei ist V die Geschwindigkeit des Projektils und r₁ und r₂ sind jeweils die Abstände der Längsachse von den Zentren der ersten bzw. zweiten Flügel. Während des Flugs ermöglicht das Ausklappen der zweiten Flügel, eine Verlagerung des Wirkungszentrums der Kraft, die aus dem aerodynamischen Moment im vorderen Teil des Schwerpunkts des Projektils resultiert; dieses Wirkungszentrum liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,6 Kaliber vor dem Schwerpunkt. Die Winkel α und β bestimmen die Rotationsgeschwindigkeit und somit das Niveau der Kreiseleffekte und genauer, die Präzessionsfrequenz. Diese Ausrichtwinkel sind vorzugsweise konstant. Die Kombination aus Verlagerung des Wirkungszentrums des aerodynamischen Moments und des Ausrichtwinkels der Flügel ermöglicht es, die Zeitdauer der Präzessionsbewegung des Projektils zwischen etwa hundert Millisekunden und einigen Sekunden festzulegen und den Zeitraum dadurch an die Lenkung und an die Leistungen der Stellelemente anzupassen.The rotation speed is equal to ω = V · α / r ₁ = V · β / r ₂ , where V is the velocity of the projectile and r ₁ and r ₂ are respectively the distances of the longitudinal axis from the centers of the first and second wings. During flight, unfolding the second wing allows a displacement of the center of action of the force resulting from the aerodynamic moment in the forward part of the center of gravity of the projectile; this center of action is preferably between 0.2 and 0.6 caliber in front of the center of gravity. The angles α and β determine the rotation speed and thus the level of the gyro effects and more precisely, the precession frequency. These alignment angles are preferably constant. The combination of displacement of the center of action of the aerodynamic moment and the orientation angle of the wings makes it possible to set the duration of the precession movement of the projectile between about a hundred milliseconds and a few seconds and thereby adapt the period to the steering and to the performance of the control elements.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 8 aufweist.The object of the invention is also achieved by a method having the features of claim 8.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren gemäß der Erfindung mindestens eine zusätzliche Phase, in der:

– während des Fluges entweder, ausgehend von einer Ausgangsposition, in der die Flügel ausgeklappt sind, diese genannten ersten Flügel zumindest teilweise in das Innere des Projektils eingefahren werden, wobei das Einfahren der Flügel dazu geeignet ist, die Richtung der genannten Präzessionsbewegung im Vergleich zu der der Ausgangsposition entsprechenden Richtung, umzukehren,
– oder während des Fluges, ausgehend von einer Ausgangsposition, in der die Flügel ausgeklappt sind, indem zweite, am vorderen Teil des Projektils angebrachte Flügel, deren Längsachse mit der Längsachse des Projektils einen Winkel β bildet, der ungleich 0 Grad ist, ausgeklappt werden; der Anstellwinkel β ist dazu geeignet, die genannte Rotationsgeschwindigkeit des Projektils aufrecht zu erhalten, wobei das Ausklappen der genannten zweiten Flügel dazu geeignet ist, die Richtung der genannten Präzessionsbewegung umzukehren; der Winkel β kann insbesondere zwischen 2 und 10 Grad liegen.

According to a particular embodiment, a method according to the invention comprises at least one additional phase in which:

During flight, starting either from a starting position in which the wings are folded out, said first wings are at least partially retracted into the interior of the projectile, the retraction of the wings being adapted to reduce the direction of said precessional movement as compared to the starting position corresponding direction to reverse
- or during flight, starting from an initial position in which the wings are unfolded by unfolding second wings attached to the front part of the projectile whose longitudinal axis forms an angle β with the longitudinal axis of the projectile which is not equal to 0 degrees; the angle of attack β is adapted to maintain said rotational speed of the projectile, the unfolding of said second wings being adapted to reverse the direction of said precessional movement; the angle β may in particular be between 2 and 10 degrees.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfasst ein Verfahren gemäß der Erfindung eine zusätzliche Phase, in der im Voraus, während der Konzipierung, der feste Wert des Ausrichtwinkels der genannten zweiten Flügel und/oder der ersten Flügel, bestimmt wird.According to a particular embodiment, a method according to the invention comprises an additional phase in which, in advance, during the design, the fixed value of the alignment angle of said second wings and / or the first wings is determined.

Weitere Vorteile und Besonderheiten sind in der Beschreibung von zwei Ausführungsformen der Erfindung und aus den beigefügten Figuren ersichtlich:Further advantages and particularities can be seen in the description of two embodiments of the invention and in the attached figures:

1 zeigt die schematische Darstellung eines Projektils mit ausklappbaren Flügeln gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, mit ausgeklappten Flügeln, 1 shows the schematic representation of a projectile with fold-out wings according to a first embodiment of the invention, with wings folded out,

2 zeigt Steuerungsvorrichtungen zum Ausklappen der genannten Flügel, 2 shows control devices for unfolding said wings,

3 zeigt die Neigung der Achse der genannten Flügel im Vergleich zur Symmetrieachse des Projektils, 3 shows the inclination of the axis of said wings compared to the axis of symmetry of the projectile,

4 zeigt die Ausrichtung der Projektilnase in Abhängigkeit von der Dauer des Ausklappens der genannten Flügel, 4 shows the orientation of the projectile nose as a function of the duration of the unfolding of said wings,

5 zeigt die schematische Darstellung eines Projektils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit ersten und zweiten ausgeklappten Flügeln, 5 shows the schematic representation of a projectile according to a second embodiment of the invention with first and second unfolded wings,

die 6a und 6b zeigen die jeweiligen Steuerungsvorrichtungen zum Ausklappen der genannten ersten und zweiten Flügel,the 6a and 6b show the respective control devices for unfolding said first and second wings,

die 7a und 7b zeigen die jeweilige Neigung der Achse der genannten ersten und zweiten Flügel im Vergleich zur Symmetrieachse des Projektils,the 7a and 7b show the respective inclination of the axis of said first and second wings compared to the axis of symmetry of the projectile,

8 zeigt die Ausrichtung der Projektilnase in Abhängigkeit von der Dauer des Ausklappens der genannten zweiten Flügel, 8th shows the orientation of the projectile nose as a function of the duration of the unfolding of said second wings,

In 1 wird ein Projektil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieses Projektil 1 hat eine zylindrische Form, dessen eines Ende 2, nämlich der vordere Teil, kegelförmig ist und die Projektilnase bildet. Das Projektil hat eine Symmetrieachse X, die durch seinen Schwerpunkt G läuft, und ausklappbare Flügel 3. Wie in dargestellt, wird das Ausklappen oder Einfahren der ausklappbaren Flügel 3 ins Innere des Projektils von Steuerungsvorrichtungen 4 und Kontrollvorrichtungen, zu denen elektronische Kontroll-/Steuerungsvorrichtungen 5 und ein elektrisches Stellelement 6 gehören, gesteuert. Die Kontrolle der Steuerung des Ausklappens und Einfahrens der Flügel kann vorzugsweise mit Hilfe eines Taktgebers, der allein dazu geeignet ist, die Dauer des Ausklappens der Flügel zu kontrollieren, erfolgen. Bei einem festgelegten Ausrichtwinkel ist die Präzessionsfrequenz bekannt und um die Ausrichtung des Projektils mit ausreichender Präzision zu lokalisieren, reicht eine Messung der Zeit. Der ballistische Flug vor Beginn der Lenkung ermöglicht die Einleitung des Prozesses. Tatsächlich ist die Ausrichtung des Projektils am höchsten Punkt seiner Flugbahn eine Funktion der Kreiseleffekte und eine Größe, die im Voraus bestimmt werden kann. Anders ausgedrückt, besitzt das Projektil aufgrund seiner Rotation Kreiseleigenschaften und somit ein terrestrisches Bezugssystem (hoch-tief, links-rechts). Daher wird kein Sensor benötigt, um einen Bezug zur Erde zu erhalten.In 1 a projectile according to a first embodiment of the invention is shown. This projectile 1 has a cylindrical shape, one end 2 , that is, the front part, is conical and forms the projectile nose. The projectile has an axis of symmetry X, which runs through its center of gravity G, and fold-out wings 3 , As in shown, the folding out or retracting the folding wings 3 inside the projectile of control devices 4 and control devices, including electronic control devices 5 and an electric actuator 6 belong, controlled. The control of the folding and retracting control of the wings may preferably be effected by means of a timer which alone is capable of controlling the duration of the folding of the wings. At a fixed alignment angle, the precession frequency is known, and to locate the projectile with sufficient precision, measuring the time is sufficient. The ballistic flight before the start of the steering allows the initiation of the process. In fact, the orientation of the projectile at the highest point of its trajectory is a function of gyro effects and a magnitude that can be determined in advance. In other words, due to its rotation, the projectile has gyro characteristics and thus a terrestrial frame of reference (high-low, left-right). Therefore No sensor is needed to get a reference to earth.

Die ausklappbaren Flügel 3 sind nicht in Richtung der Achse X des Projektils ausgerichtet, sondern sind alle wie in 3 dargestellt, entlang einer Achse Y geneigt; die Achse Y und die Achse X bilden einen Winkel α, der ungleich Null ist und zwischen 2 und 10 Grad liegt.The fold-out wings 3 are not aligned in the direction of the axis X of the projectile, but are all as in 3 shown inclined along an axis Y; the axis Y and the axis X form an angle α, which is not equal to zero and lies between 2 and 10 degrees.

Das empfohlene Moment für die Steuerung, das aerodynamische Moment, wirkt natürlicherweise auf das gesamte fliegende Projektil in einem Anstellwinkel ein. Das bedeutet, dass während des Flugs die geometrische Achse des Projektils nicht in derselben Richtung verläuft, wie sein Geschwindigkeitsvektor. Dieses Moment wirkt vor dem Schwerpunkt auf jedes drallstabilisierte Projektil. Bei einer positiven Rotation des Projektils löst dieses Moment eine Präzessionsbewegung nach rechts aus.The recommended moment for control, the aerodynamic moment, naturally acts on the entire flying projectile at an angle of attack. This means that during the flight, the geometric axis of the projectile does not run in the same direction as its velocity vector. This moment acts in front of the center of gravity on every spin-stabilized projectile. With a positive rotation of the projectile, this moment triggers a precession movement to the right.

Die Lenkvorrichtung gemäß dieser ersten Ausführungsform der Erfindung hat folgende Funktionsweise:
Das Projektil wird aus einer Kanone mit gezogenem Lauf verschossen und verlässt die Rohrmündung mit einer Rotationsgeschwindigkeit ω = 2·V·tan(α_r)/D, wobei α_r der Drallwinkel, D das Rohrkaliber und V die Abschussgeschwindigkeit des Projektils sind; diese Rotationsgeschwindigkeit stellt die Drallstabilisierung des Projektils sicher. Nach einer vorab festgelegten Flugzeit oder wenn das Projektil den höchsten Punkt seiner Flugbahn erreicht hat, werden die Flügel 3 ausgeklappt.The steering apparatus according to this first embodiment of the invention has the following operation:
The projectile is fired from a cannon with rifled barrel and leaves the muzzle at a rotational speed ω = 2 · V · tan (α _r) / D, where α _{r is} the angle of twist, D the pipe caliber and V are the launch velocity of the projectile; this rotation speed ensures the swirl stabilization of the projectile. After a predetermined flight time or when the projectile has reached the highest point of its trajectory, the wings become 3 collapsed.

Bei einem gewöhnlichen Projektil ohne Leitwerk wirkt die Luftkraft entsprechend der ersten drallstabilisierten Flugphase, 2 bis 3 Kaliber vor dem Schwerpunkt.In a normal projectile without tail, the air force acts according to the first spin-stabilized flight phase, 2 to 3 calibers before the center of gravity.

Dieses Ausklappen der Flügel 3, die in einem Winkel α im Vergleich zur Achse X des Projektils ausgerichtet sind, ermöglicht es einerseits, eine an die Präzessionsfrequenz, die für die Steuerung ausgewählt wurde, angepasste Rotationsgeschwindigkeit auf das Projektil zu übertragen und andererseits, das aerodynamische Moment, das auf das Projektil einwirkt, zu modifizieren. Größe und Anzahl der Flügel 3 werden so ausgelegt, dass das Moment hinter dem Schwerpunkt wirkt und somit einen Vorzeichenwechsel des aerodynamischen Moments bewirkt, sodass die Präzessionsbewegung nach links läuft. Wie bei den klassischen Methoden ist es vorzuziehen, mit Momenten von geringer Intensität zu steuern. Die Größe der Flügel 3 wird vorzugsweise so ausgewählt, dass das Wirkungszentrum der Kraft, die aus dem aerodynamischen Moment resultiert, etwa 0,5 Kaliber hinter dem Schwerpunkt liegt. Dadurch wird das Moment verringert.This unfolding of the wings 3 , which are oriented at an angle α in relation to the axis X of the projectile, on the one hand allows to be adapted to the precession frequency, which has been selected for the control, adapted rotational speed to the projectile and on the other hand, the aerodynamic moment, the projectile acts to modify. Size and number of wings 3 are designed so that the moment acts behind the center of gravity and thus causes a sign change of the aerodynamic moment, so that the precession movement runs to the left. As with classical methods, it is preferable to control with moments of low intensity. The size of the wings 3 is preferably selected so that the center of action of the force resulting from the aerodynamic moment is about 0.5 caliber behind the center of gravity. This reduces the momentum.

Eine Möglichkeit, erneut eine Präzessionsbewegung nach rechts zu erhalten, besteht darin, die Flügel teilweise einzufahren, damit das Wirkungszentrum der aus dem aerodynamischen Moment resultierenden Kraft etwa 0,5 Kaliber vor dem Schwerpunkt liegt.One way to recession to the right is to partially retract the wings so that the center of action of the aerodynamic moment force is about 0.5 caliber in front of the center of gravity.

Ziel der Steuerung ist somit die Möglichkeit einer deutlichen Modifikation der Flugbahn. Allerdings ist die Präzessionsbewegung eine kreisförmige Bewegung. Während einer Präzessionsumdrehung gleichen sich die Auswirkungen der Luftkraft, die auf das Projektil einwirkt, fast aus und die Auswirkung auf die Flugbahn ist unerheblich. Wie in 4 dargestellt, kann man durch den Wechsel der Präzessionsbewegungen nach rechts und nach links die Flugbahn gezielt modifizieren.The aim of the control is thus the possibility of a significant modification of the trajectory. However, the precession movement is a circular motion. During a precession turn, the effects of the air force acting on the projectile almost equalize and the effect on the trajectory is insignificant. As in 4 By changing the precession movements to the right and to the left, one can selectively modify the trajectory.

Während der ersten drallstabilisierten Flugphase befindet sich die Projektilnase in der Position A und ist nach rechts ausgerichtet. Dies ist die natürliche Position der Projektilnase einige Zeit nach dem Abschuss.During the first spin-stabilized flight phase, the projectile nose is in position A and is oriented to the right. This is the natural position of the projectile nose some time after shooting.

Das Ausklappen der Flügel 3 während einer relativ langen Zeitdauer (Tr_1) leitet eine kreisförmige Präzessionsbewegung nach links ein und die Projektilnase befindet sich in Position B, die auf die Senkrechte bezogen symmetrisch zur Position A ist. Während dieser Bewegung fliegt das Projektil zunächst nach rechts und dann nach links; doch aufgrund der Symmetrie heben sich die beiden Bewegungen gegenseitig auf. Allerdings bleibt im Schnitt eine schwache Vertikalkomponente bestehen und das Projektil wird leicht nach oben ausgelenkt.The unfolding of the wings 3 during a relatively long period of time (Tr_1), circular precession moves to the left and the projectile nose is in position B, which is symmetrical with respect to position A in the vertical direction. During this movement, the projectile flies first to the right and then to the left; but due to the symmetry, the two movements cancel each other out. However, a weak vertical component remains on average and the projectile is deflected slightly upwards.

In der Position B löst das Einklappen der Flügel 3 während einer Zeitdauer (Tl_1 < Tr_1) eine Präzessionsbewegung nach rechts aus und die Projektilnase wird in Position C gebracht. Während dieser Bewegung gleichen sich die Auswirkungen nach rechts und nach links nicht mehr aus. Zudem liegt eine mittlere Vertikalkomponente vor. Das Projektil wird nach links und nach oben ausgelenkt.In position B triggers the folding of the wings 3 during a period of time (Tl_1 <Tr_1), precessing movement to the right and the projectile nose is brought into position C. During this movement, the effects to the right and to the left do not balance anymore. In addition, there is an average vertical component. The projectile is deflected to the left and up.

Ein erneutes Ausklappen der Flügel 3 in der Position C während einer kurzen Zeitdauer (Tr_2 < Tl_1) ermöglicht von neuem den Erhalt der Position D, die auf die Senkrechte bezogen, symmetrisch zur Position C ist. Bei dieser Bewegung ist die Vertikalkomponente groß. Das Projektil wird nach oben ausgelenkt.Another unfolding of the wings 3 in the position C for a short period of time (Tr_2 <Tl_1) again makes it possible to obtain the position D which is perpendicular to the position C symmetrical to the position C. In this movement, the vertical component is large. The projectile is deflected upwards.

Es ist also möglich, durch die Steuerung der Dauer der Flugphasen in der Konfiguration A und B, die Flugbahn eines Projektils so zu modifizieren, dass es mehr oder weniger weit oder nach rechts bzw. links fliegt. Die durchschnittliche Dauer der unterschiedlichen Flugphasen wird von der Präzessions-Winkelgeschwindigkeit, die ihrerseits eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit ist, bestimmt. Der Ausrichtwinkel der Flügel ermöglicht es daher, die durchschnittliche Dauer der unterschiedlichen Flugphasen zu regulieren.It is thus possible, by controlling the duration of the flight phases in the configuration A and B, to modify the trajectory of a projectile so that it flies more or less far or to the right or left. The average duration of the different flight phases is determined by the precession angular velocity, which in turn is a Function of the rotation speed is determined. The orientation angle of the wings therefore makes it possible to regulate the average duration of the different phases of flight.

In 5 wird ein Projektil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieses Projektil 11 hat eine zylindrische Form, dessen eines Ende 12, nämlich der vordere Teil, kegelförmig oder ogivenförmig ist und die Projektilnase bildet. Es enthält eine Symmetrieachse X', die durch den Schwerpunkt G' läuft, und erste ausklappbare Flügel 13 hat, die auf einer Seite des Schwerpunkts G' des Projektils 11, nämlich am hinteren Teil 14 angebracht sind und zweite ausklappbare Flügel 15, die auf der anderen Seite des Schwerpunkts G' des Projektils 11, nämlich am vorderen Teil 16, auf Höhe des Teils der Projektilnase 12 mit dem größten Querschnitt 17 angebracht sind. Wie in den 6a und 6b dargestellt, werden diese ersten und zweiten ausklappbaren Flügel 13 und 15 von den jeweiligen Vorrichtungen 18 und 19 zur Steuerung und zur Kontrolle des Ausklappens dieser Flügel gesteuert; diese Vorrichtungen enthalten elektronische Kontroll-/Steuerungsvorrichtungen 20 und 21 und ein elektrisches Stellelement 22 und 23.In 5 a projectile according to a second embodiment of the invention is shown. This projectile 11 has a cylindrical shape, one end 12 that is, the anterior part, conical or ogive, forming the projectile nose. It contains an axis of symmetry X 'passing through the center of gravity G' and first fold-out wings 13 has, on one side of the center of gravity G 'of the projectile 11 namely at the back 14 attached and second fold-out wings 15 on the other side of the center of gravity G 'of the projectile 11 namely at the front part 16 , at the level of the part of the projectile nose 12 with the largest cross-section 17 are attached. As in the 6a and 6b shown, these are first and second fold-out wings 13 and 15 from the respective devices 18 and 19 controlled to control and control the unfolding of these wings; these devices contain electronic control devices 20 and 21 and an electric actuator 22 and 23 ,

Wie in den 7a und 7b dargestellt, sind diese ersten und zweiten ausklappbaren Flügel 13 und 15 nicht in Richtung der Achse X' des Projektils ausgerichtet, sondern, wie in 3 dargestellt, in Richtung einer Achse Y geneigt; die Achsen X' und Y' bilden die Winkel α und β, die ungleich Null sind.As in the 7a and 7b Shown are these first and second fold-out wings 13 and 15 not aligned in the direction of the axis X 'of the projectile, but, as in 3 shown inclined in the direction of an axis Y; the axes X 'and Y' form the angles α and β, which are not equal to zero.

Die Lenkvorrichtung gemäß dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung hat folgende Funktionsweise:
Das Projektil wird von einer Kanone mit gezogenem Lauf verschossen und verlässt die Rohrmündung mit einer für seine Stabilisierung notwendigen Rotationsgeschwindigkeit. Nach einer vorab festgelegten Flugzeit oder wenn das Projektil den höchsten Punkt seiner Flugbahn erreicht hat, werden die Flügel 13 wie oben beschrieben, ausgeklappt.The steering apparatus according to this second embodiment of the invention has the following operation:
The projectile is fired by a cannon with a drawn barrel and leaves the muzzle with a rotational speed necessary for its stabilization. After a predetermined flight time or when the projectile has reached the highest point of its trajectory, the wings become 13 as described above, unfolded.

Das Ausklappen der ersten Flügel 13, die in einem Winkel α im Vergleich zur Achse X des Projektils ausgerichtet sind, ermöglicht es einerseits, eine an die Präzessionsfrequenz, die für die Steuerung ausgewählt wurde, angepasste Rotationsgeschwindigkeit auf das Projektil zu übertragen und andererseits, das aerodynamische Moment, das auf das Projektil einwirkt, zu modifizieren. Das Aus- und Einklappen der Flügel 15, die in einem Winkel β ausgerichtet sind, um dieselbe Rotationsgeschwindigkeit, die mit den Flügeln 13 erreicht wurde, beizubehalten, ermöglicht es, die Präzessionsbewegungen nach rechts und nach links abzuwechseln. Bei dieser Steuerungsart werden die Flügel 13 nicht mehr bewegt, nachdem sie ausgeklappt wurden. Die Präzessionsbewegung nach rechts wird durch Ausklappen der Flügel 15 erreicht und die Präzessionsbewegung nach links, durch das Einklappen der Flügel 15. Größe und Anzahl der ersten und zweiten Flügel 13, 15 werden so ausgelegt, dass das Moment hinter dem Schwerpunkt wirkt und somit einen Vorzeichenwechsel des aerodynamischen Moments bewirkt; die Präzessionsbewegung geht also nach links, während lediglich die ersten Flügel 13 ausgeklappt werden und dadurch vor dem Schwerpunkt einen Vorzeichenwechsel des aerodynamischen Moments bewirken; die Präzessionsbewegung geht nach rechts, wenn die zweiten Flügel 15 ebenfalls ausgeklappt werden. Wie bei den klassischen Methoden ist es vorzuziehen, mit Momenten von geringer Intensität zu steuern. Die Größe der ersten und zweiten Flügel 13, 15 wird vorzugsweise so gewählt, dass das Wirkungszentrum der Kraft, die aus dem aerodynamischen Moment resultiert, etwa 0,5 Kaliber hinter dem Schwerpunkt liegt, während die Kraft bei einem herkömmlichen Projektil ohne Leitwerk etwa 2 bis 3 Kaliber vor dem Schwerpunkt wirkt. Das Moment wird also durch das Ausklappen der Flügel verringert.The unfolding of the first wings 13 , which are oriented at an angle α in relation to the axis X of the projectile, on the one hand allows to be adapted to the precession frequency, which has been selected for the control, adapted rotational speed to the projectile and on the other hand, the aerodynamic moment, the projectile acts to modify. The folding and unfolding of the wings 15 , which are aligned at an angle β, by the same rotational speed, with the wings 13 It is possible to alternate the precession movements to the right and to the left. In this type of control, the wings 13 no longer moving after they have been unfolded. The precession movement to the right is made by unfolding the wings 15 achieved and the precession movement to the left, by folding the wings 15 , Size and number of first and second wings 13 . 15 are designed so that the moment acts behind the center of gravity and thus causes a change of sign of the aerodynamic moment; the precession movement thus goes to the left, while only the first wing 13 be unfolded and thereby cause a change of sign of the aerodynamic moment before the center of gravity; the precession movement goes to the right when the second wing 15 also be unfolded. As with classical methods, it is preferable to control with moments of low intensity. The size of the first and second wings 13 . 15 is preferably chosen so that the center of action of the force resulting from the aerodynamic moment is about 0.5 caliber behind the center of gravity, while the force in a conventional projectile without tail works about 2 to 3 caliber before the center of gravity. The moment is thus reduced by the unfolding of the wings.

In diesem Ausführungsbeispiel enthält das Projektil sechs erste und sechs zweite Flügel und in diesem Fall sind die zweiten Flügel von geringerer Größe als die ersten, da sie nur eine Verlagerung des Wirkungszentrums der Luftkraft von 0,5 Kaliber dahinter zu 0,5 Kaliber davor erzeugen dürfen, wohingegen die ersten ausklappbaren Flügel eine Verlagerung des Wirkungsszentrums der Luftkraft von 2 bis 3 Kaliber davor auf 0,5 Kaliber dahinter erzeugen sollen.In this embodiment, the projectile includes six first and six second wings, and in this case the second wings are of smaller size than the first ones, since they are only allowed to produce a displacement of the center of action of 0.5 caliber behind it to 0.5 caliber in front of it whereas the first fold-out wings are supposed to produce a displacement of the center of action of the air force of 2 to 3 caliber in front to 0.5 caliber behind it.

Ziel der Steuerung ist die Möglichkeit einer deutlichen Modifizierung der Flugbahn. Nun ist aber die Präzessionsbewegung eine kreisförmige Bewegung. Während einer Präzessionsumdrehung gleichen sich die Auswirkungen der Luftkraft, die auf das Projektil einwirkt, fast aus und die Auswirkung auf die Flugbahn ist unerheblich. Wie in 8 dargestellt, erhält man durch den Wechsel von Präzessionsbewegungen nach rechts und nach links gezielte Modifikationen der Flugbahn.The aim of the control is the possibility of a significant modification of the trajectory. Now, however, the precession movement is a circular motion. During a precession turn, the effects of the air force acting on the projectile almost equalize and the effect on the trajectory is insignificant. As in 8th shown by the change of precession movements to the right and to the left targeted modifications of the trajectory.

Nach dem Abschuss befindet sich das Projektil in einer Phase der Drallstabilisierung ohne Leitwerk und seine Projektilnase befindet sich natürlicherweise in der Position A; dies ist in 4 und aus Gründen der Verständlichkeit nicht in 8 dargestellt. Wie bereits in Bezug auf 4 erklärt, löst das Ausklappen der ersten Flügel 13 eine Präzessionsbewegung nach links aus, bis sich die Projektilnase in Position B befindet. Dies ist ihre natürliche Position einige Zeit nach dem Ausklappen der ersten, hinteren Flügel 13.After launch, the projectile is in a spin stabilization phase without tail and its projectile nose is naturally in position A; this is in 4 and for reasons of clarity not in 8th shown. As already in relation to 4 explains unfolding the unfolding of the first wing 13 precess to the left until the projectile nose is in position B. This is their natural position some time after unfolding the first, rear wing 13 ,

Das Ausklappen der zweiten, vorderen Flügel 15 während eines relativ langen Zeitraums (T'r_1) leitet eine kreisförmige Präzessionsbewegung nach rechts ein und die Projektilnase befindet sich in Position C', die auf die Senkrechte bezogen symmetrisch zur Position B ist. Während dieser Bewegung bewegt sich das Projektil zunächst nach links und dann nach rechts; doch aufgrund der Symmetrie heben sich die Bewegungen auf. Allerdings bleibt im Schnitt eine schwache Vertikalkomponente bestehen und das Projektil wird leicht nach oben ausgelenkt.The unfolding of the second, front wing 15 for a relatively long period of time (T'r_1) initiates a circular precession movement to the right and the projectile nose is in position C ', which is symmetrical to the position B with respect to the vertical. During this movement, the projectile moves first to the left and then to the right; but due to the symmetry, the movements cancel each other out. However, a weak vertical component remains on average and the projectile is deflected slightly upwards.

In der Position C' löst das zumindest teilweise Einklappen der vorderen Flügel in das Innere des Projektils, das dazu geeignet ist, die Richtung der Präzessionsbewegung umzukehren während einer Zeitdauer (T'l_1 < T'r_1) eine Präzessionsbewegung nach links aus und die Projektilnase wird in Position D' gebracht. Während dieser Bewegung heben sich die Auswirkungen nach rechts und nach links nicht mehr auf. Zudem liegt eine mittlere Vertikalkomponente vor. Das Projektil wird nach rechts und nach oben ausgelenkt.In the position C ', the at least partial folding of the front wings into the interior of the projectile, which is capable of reversing the direction of the precession movement, causes a precession movement to the left and the projectile nose for a period of time (T'l_1 <T'r_1) placed in position D '. During this movement, the effects to the right and to the left do not cancel each other out. In addition, there is an average vertical component. The projectile is deflected to the right and upwards.

Ein erneutes Ausklappen der vorderen Flügel in Position D' während einer kurzen Zeitdauer (T'r_2 < T'l_1) ermöglicht von neuem den Erhalt der Position E', die auf die Senkrechte bezogen, symmetrisch zur Position D' ist. Bei dieser Bewegung ist die Vertikalkomponente groß. Das Projektil wird nach oben ausgelenkt.Re-unfolding the front wings in position D 'for a short period of time (T'r_2 <T'l_1) again enables the position E', which is perpendicular to the position D ', to be obtained symmetrical with the position D'. In this movement, the vertical component is large. The projectile is deflected upwards.

Es ist also möglich, nur durch Steuerung der Flugphasen in der Konfiguration B und C', die Flugbahn eines Projektils so zu modifizieren, dass es mehr oder weniger weit oder nach rechts bzw. links fliegt. Die durchschnittliche Dauer der unterschiedlichen Flugphasen wird von der Präzessions-Winkelgeschwindigkeit, die ihrerseits eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit ist, bestimmt. Der Ausrichtwinkel der Flügel ermöglicht es daher, die durchschnittliche Dauer der unterschiedlichen Flugphasen zu regulieren.It is thus possible to modify the trajectory of a projectile so that it flies more or less far or to the right or left only by controlling the flight phases in the configuration B and C '. The average duration of the different flight phases is determined by the precession angular velocity, which in turn is a function of the rotational velocity. The orientation angle of the wings therefore makes it possible to regulate the average duration of the different phases of flight.

Realistische Simulationen zeigen, dass mit diesem Verfahren die Reichweite eines 155-mm-Projektils von 30 km auf 50 km erhöht wird. Die Steuerung ermöglicht es, die Reichweite zwischen 40 km und 60 km zu variieren. Seitliche Korrekturen betragen ebenfalls einige Kilometer. Bei einem gegebenen Einschlagpunkt liegt die Abweichung bei unter 10 m. Der Ausrichtwinkel der Flügel wurde so gewählt, dass eine Rotationsgeschwindigkeit von 50 Hz erreicht wurde, die es ermöglicht, die Dauer der verschiedenen Flugphasen zwischen 1 s und 5 s zu variieren.Realistic simulations show that this method increases the range of a 155 mm projectile from 30 km to 50 km. The control makes it possible to vary the range between 40 km and 60 km. Side corrections are also several kilometers. At a given impact point, the deviation is less than 10 m. The orientation angle of the vanes was chosen to achieve a rotation speed of 50 Hz, which allows the duration of the different flight phases to be varied between 1 s and 5 s.

Bei diesen Simulationen setzt die Steuerung erst nach dem höchsten Punkt der Flugbahn ein. Bis das Projektil den höchsten Punkt seiner Flugbahn erreicht, verhält es sich wie ein klassisches drallstabilisiertes Projektil. Dieser verzögerte Beginn der Steuerungsphase bietet zwei Vorteile.In these simulations, the control begins only after the highest point of the trajectory. Until the projectile reaches the highest point of its trajectory, it behaves like a classic spin-stabilized projectile. This delayed start of the control phase offers two advantages.

Zum einen findet der gesteuerte Flug bei einer praktisch konstanten Geschwindigkeit statt, was die Steuerung erleichtert. Zum anderen findet die Einleitung der Präzessionsbewegung von alleine, wie bei jedem anderen drallstabilisierten Projektil statt. Das Projektil stellt sich an, da es dem vertikalen Richtungswechsel aufgrund der Krümmung der Flugbahn, nicht folgen kann. Das Ausklappen der hinteren Flügel verringert das Moment, das auf das Projektil einwirkt und verstärkt die Einleitung der Präzessionsbewegung. Die Einleitung der Präzessionsbewegung erfolgt also ohne zusätzliche Vorrichtung.Firstly, the controlled flight takes place at a virtually constant speed, which facilitates the control. On the other hand, the initiation of the precession movement takes place on its own, as with any other spin-stabilized projectile. The projectile turns on because it can not follow the vertical direction change due to the curvature of the trajectory. The folding out of the rear wings reduces the moment acting on the projectile and enhances the initiation of the precession movement. The introduction of the precession movement thus takes place without additional device.

Claims

Projectile ( 1 . 11 ), which is spin-stabilized, with a symmetrical longitudinal axis (X; X ') and a front, usually cone-shaped nose and first folding wings ( 3 ; 13 ) mounted on the rear part along a longitudinal axis (Y; Y '), characterized in that the longitudinal axis (Y; Y') of said wings (Y) 3 ; 13 ) with the longitudinal axis (X; X ') of the projectile ( 1 . 11 ) forms an angle α between 2 and 10 degrees in order to obtain such a rotational speed ω of the projectile ( 1 . 11 ) to produce a precessional movement with a precession period between 100 milliseconds and 10 seconds that said wings ( 3 ; 13 ) are designed such that an unfolding of said wings ( 3 ; 13 ) reverses the direction of precession during flight.

Projectile ( 1 . 11 ) according to claim 1, characterized in that when the wings ( 3 ; 13 ) the center of action of the force resulting from the aerodynamic moment, behind the center of gravity (G, G ') of the projectile ( 1 . 11 ) is positioned.

Projectile ( 1 . 11 ) according to claim 2, characterized in that when the wings ( 3 ; 13 ) the center of action of the force resulting from the aerodynamic moment between 0.2 and 1 caliber behind the center of gravity (G, G ') of the projectile ( 1 . 11 ) is positioned.

Projectile ( 11 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that it has second fold-out wings ( 15 ) at the front ( 16 ) of the projectile ( 11 ), wherein the longitudinal axis (Y ') of said second wing ( 15 ) with the longitudinal axis (X ') of the projectile ( 11 ) forms an angle β which is not equal to 0 degrees.

Projectile ( 11 ) According to claim 4, characterized in that the longitudinal axis (Y ') of the second wing-mentioned ( 15 ) with the longitudinal axis (X ') of the projectile ( 11 ) forms an angle β which is suitable for a rotational speed ω of the projectile ( 1 . 11 ), which coincides with that of the first wings ( 13 ) is identical.

Projectile ( 11 ) according to one. of claims 4 and 5, characterized in that said angle β is between 2 and 10 degrees.

Projectile ( 1 . 11 ) according to one of claims 1 to 6, with electronic control devices ( 5 ), characterized in that these devices include a clock adapted to reduce the duration of the folding of the wings ( 3 . 15 ) to control.

Method for controlling a projectile ( 1 . 11 ) according to one of claims 1 to 7, having a linear velocity V and a rotational velocity ω not equal to zero and a precession in a first direction, namely right or left, characterized in that it includes a phase in which during flight the first wings ( 3 ; 13 ) at the back of the projectile ( 1 . 11 ), are unfolded so that the longitudinal axis (X; X ') of said wings ( 3 ; 13 ) with the longitudinal axis (Y; Y ') of the projectile ( 1 . 11 ) forms an angle α between 2 and 10 degrees, whereby the said rotational speed of the projectile ( 1 . 11 ), said wings ( 3 ; 13 ) are formed such that the direction of said precession movement is reversed.

Method according to claim 8, characterized in that it comprises at least one additional phase in which, during the flight, starting from a starting position in which the first wings ( 3 ) are unfolded, said first wings ( 3 ) at least partially into the interior of the projectile ( 1 ), whereby this retraction of the wings ( 3 ) is such that the direction of said precession movement is reversed compared to the movement corresponding to the home position.

A method according to claim 8, characterized in that it includes at least one additional phase in which, during the flight, starting from a starting position in which the first wings ( 13 ) are unfolded, second, at the front part ( 16 ) of the projectile ( 11 ) attached wings ( 15 ) whose longitudinal axis (X ') with the longitudinal axis (Y') of the projectile ( 11 ) forms an angle β other than 0 degrees; this angle of attack β is designed in such a way that said rotational speed of the projectile ( 11 ), the unfolding of said second wings ( 15 ) is such that the direction of said precession movement is reversed.

Method according to claim 10, characterized in that it comprises at least one additional phase in which, during the flight, starting from a starting position in which the first wings ( 13 ) and second wing ( 15 ) are unfolded, said second wings ( 15 ) at least partially into the interior of the projectile ( 11 ), wherein this retraction of said second wing ( 15 ) is such that the direction of said precession movement is reversed compared to the movement corresponding to the home position.