DE102009036518B4 - Spacecraft and method of performing a landing thereof - Google Patents

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Abstract

Raumfahrt-Flugkörper (1) mit mindestens zwei eine resultierende Schubkraft in Richtung einer Schubachse (7) des Raumfahrt-Flugkörpers erzeugenden Triebwerken (5, 6), wobei der Raumfahrt-Flugkörper (1) einen Treibstoff und einen Oxidator mitführt, wobei a) die Triebwerke (5, 6) verschwenkbar an einem Grundkörper (2) angelenkt sind mit einem Schwenk-Freiheitsgrad zur Veränderung eines Winkels (α) gegenüber der Schubachse (7), b) eine Steuereinheit (16) vorgesehen ist, c) mindestens ein mit der Steuereinheit (16) in Steuerverbindung stehenden Aktuator (3, 3a) vorgesehen ist, der derart mit den Triebwerken (5, 6) gekoppelt ist, dass eine Betätigung des mindestens einen Aktuators (3, 3a) durch die Steuereinheit (16) ca) eine Verschwenkung der Triebwerke (5, 6) mit einer Veränderung der zugeordneten Winkel (α1, α2) und cb) eine Veränderung der resultierenden Schubkraft in Richtung der Schubachse (7) zur Folge hat, und d) ein Sensor (19) vorgesehen ist, der da) den Abstand des Raumfahrt-Flugkörper (1) von einer Landefläche erfasst und db) mit der Steuereinheit (16) gekoppelt ist zur Steuerung der resultierenden Schubkraft durch Verschwenkung der Triebwerke.Spacecraft missile (1) with at least two thrusters (5, 6) producing a resulting thrust force in the direction of a thrust axis (7) of the spacecraft missile, the spacecraft missile (1) carrying a fuel and an oxidizer, with a) the Engines (5, 6) are pivotably articulated on a base body (2) with a degree of freedom of rotation for changing an angle (α) relative to the thrust axis (7), b) a control unit (16) is provided, c) at least one with the Control unit (16) in control connection is provided actuator (3, 3a) which is coupled to the engines (5, 6) such that actuation of the at least one actuator (3, 3a) by the control unit (16) ca) Swiveling the engines (5, 6) with a change in the assigned angles (α1, α2) and cb) results in a change in the resulting thrust force in the direction of the thrust axis (7), and d) a sensor (19) is provided which da) the distance of the space flight Flugk body (1) captured by a landing surface and db) coupled to the control unit (16) for controlling the resulting thrust by pivoting the engines.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft einen Raumfahrt-Flugkörper, der zwei (oder mehr) Triebwerke besitzt, die eine resultierende Schubkraft in Richtung einer Schubachse des Raumfahrt-Flugkörpers erzeugen, wobei der Raumfahrt-Flugkörper sowohl einen Treibstoff als auch einen Oxidator mitführt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Raumfahrt-Flugkörper um eine Rakete. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines Landevorgangs eines Raumfahrt-Flugkörpers auf einer Landefläche, insbesondere einem Himmelskörper oder der Erde.The invention relates to an aerospace missile having two (or more) thrusters that produce a resultant thrust toward a thrust axis of the spacecraft, the spacecraft carrying both a fuel and an oxidizer. For example, the spacecraft is a rocket. Furthermore, the invention relates to a method for performing a landing operation of a spacecraft missile on a landing area, in particular a celestial body or the earth.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Flugkörper, welche sich in der erdnahen Atmosphäre bewegen, führen üblicherweise lediglich Treibstoff mit sich, während ein für die Verbrennung des Treibstoffs und zur Erzeugung der Schubkraft erforderlicher Oxidator der Atmosphäre entnommen werden kann. Hingegen erfordern Raumfahrt-Flugkörper, welche sich auch außerhalb der erdnahen Atmosphäre bewegen können, einen besonderen Aufbau der Triebwerke selbst sowie das Mitführen sowohl des Treibstoffs als auch des Oxidators, da der Oxidator nicht der Atmosphäre entnommen werden kann. Bekannt sind hierfür insbesondere Feststoffraketentriebwerke und Flüssigkeitsraketentriebwerke:

  • – Bei Flüssigkeitsraketentriebwerken werden der Treibstoff und der Oxidator von der Rakete voneinander getrennt mitgeführt und mit (Turbo-)Pumpen oder Druckgas in das Triebwerk befördert. Als Treibstoffe einsetzbar sind insbesondere Kerosin, Hydrazin und seine Derivate oder verflüssigter Wasserstoff, während als Oxidator meistens flüssiger Sauerstoff, bei Hydrazin oder seinen Derivaten als Treibstoff jedoch Stickstofftetroxid verwendet wird. Die energiereichste Mischung für ein Flüssigkeitsraketentriebwerk ist mit flüssigem Wasserstoff als Treibstoff und flüssigem Sauerstoff als Oxidator gebildet. Derartige Flüssigtriebwerke sind ab- und anschaltbar, so dass auch kurze Schubimpulse erzeugt werden können. Eine Regelung der Schubkraft der Flüssigkeitsraketentriebwerke ist begrenzt und unter hohem Aufwand möglich, beispielsweise über eine geeignete Ansteuerung der erforderlichen Turbopumpen zur Förderung von Treibmittel und Oxidator.
  • – Hingegen werden bei einem Feststoffraketentriebwerk sowohl der Treibstoff als auch der Oxidator als feste Stoffe gebunden mitgeführt. Feststoffraketen kommen unter Umständen völlig ohne bewegliche Teile, zusätzliche Vorrichtungen wie Pumpen oder Leitungen und ähnliches aus. Der Treibstoff und Oxidator sind einfacher und sicherer zu handhaben als flüssige oder gasförmige Treibstoffe, da diese nicht entweichen können. Die Schubentwicklung über die Brenndauer kann durch die sogenannte Abbrandcharakteristik a priori vorgegeben werden. Entsprechend kann die Beeinflussung der Brenndauer erfolgen. Eine Schubregelung während des Abbrands hingegen ist nicht möglich.
Missiles that move in the near-earth atmosphere usually carry only fuel, while a required for the combustion of the fuel and for generating the thrust oxidizer can be removed from the atmosphere. On the other hand, aerospace missiles, which may also move outside of the near-Earth atmosphere, require a particular design of the engines themselves, as well as carrying both the fuel and the oxidizer, since the oxidizer can not be removed from the atmosphere. Especially solid rocket engines and liquid rocket engines are known for this:
  • - In liquid rocket engines, the fuel and the oxidizer are carried separately from the rocket and transported with (turbo) pumps or compressed gas into the engine. In particular, kerosene, hydrazine and its derivatives or liquefied hydrogen can be used as propellants, while as oxidizer mostly liquid oxygen, but with hydrazine or its derivatives as fuel, nitrogen tetroxide is used. The most energetic mixture for a liquid rocket engine is formed with liquid hydrogen as fuel and liquid oxygen as oxidizer. Such liquid engines are switched off and on, so that even short thrust pulses can be generated. A regulation of the thrust of the liquid rocket engines is limited and possible with great effort, for example via a suitable control of the required turbopumps to promote blowing agent and oxidizer.
  • - On the other hand, in a solid rocket engine, both the fuel and the oxidizer are bound as solids. Solid rocket may come completely without moving parts, additional devices such as pumps or lines and the like. The fuel and oxidizer are easier and safer to handle than liquid or gaseous fuels because they can not escape. The thrust development over the burning time can be predetermined a priori by the so-called burn-up characteristic. Accordingly, the influencing of the burning time can take place. On the other hand, a thrust control during burning is not possible.

Schließlich sind Hybridraketentriebwerke bekannt, die aus einer Kombination von Flüssigkeitsraketentriebwerken und Feststoffraketentriebwerken bestehen.Finally, hybrid rocket engines are known that consist of a combination of liquid rocket engines and solid rocket engines.

DE 1 153 657 A offenbart eine mehrstufige Trägerrakete, welche ein fest angebundenes Flüssigkeitshaupttriebwerk besitzt sowie zwei um mehr als 10° allseitig verschwenkbare und vom Haupttriebwerk unabhängig arbeitende Flüssigkeitssteuertriebwerke mit geringem Schub. Das Flüssigkeitshaupttriebwerk soll mit kurzer Brennzeit und geringen Gravitationsverlusten in Erdnähe die Antriebsleistung bereitstellen, während die Flüssigkeitssteuertriebwerke eine Rollstabilisierung gewährleisten sowie ein Lagekontrollsystem bilden sollen. Die Flüssigkeitssteuertriebwerke sind kardanisch aufgehängt mit Gestaltung der Verschwenkeinrichtungen derart, dass kleine Schwenk- und Haltekräfte aufzubringen sind. Die Verstelleinrichtung ermöglicht ein stufenloses Verstellen der Flüssigkeitssteuertriebwerke. DE 1 153 657 A discloses a multi-stage launcher which has a fixed main liquid engine and two more than 10 ° pivotable on all sides and independent of the main engine working independently fluid control thrusters with low thrust. The liquid main engine is to provide the drive power with short burning time and low gravitational losses in the vicinity of the earth, while the liquid control thrusters to ensure roll stabilization and to form a position control system. The fluid control thrusters are gimbaled with the design of the pivoting devices such that small pivoting and holding forces are applied. The adjustment allows a continuous adjustment of the liquid control engines.

DE 1 506 133 A offenbart ein Triebwerk für Luft- und Raumfahrzeuge, bei welchen zwei Teiltriebwerke gemeinsam in dieselbe Schwenkrichtung verschwenkt werden können zur Veränderung der Schubrichtung. Die für eine derartige Verschwenkung erforderliche Anzahl von Betätigungsvorrichtungen wird durch eine Kopplung der Schwenkbewegungen über ein Betätigungsgestänge reduziert. DE 1 506 133 A discloses an engine for aircraft and spacecraft, in which two sub-engines can be pivoted together in the same pivoting direction to change the thrust direction. The required for such a pivoting number of actuators is reduced by a coupling of the pivoting movements via an actuating linkage.

US 6,227,494 B1 betrifft ein Raumfahrzeug mit besonderer Landeeinrichtung auf der Erde oder einem Planeten. Dieses verfügt über eine Sensorbaugruppe, die Signale sensiert, die durch einen ”Touch-Down” des Raumfahrzeugs auf der Erde oder dem Planeten hervorgerufen werden. In Abhängigkeit hiervon erfolgt eine Steuerung des Betriebs von zusätzlichen Lande-Schubdüsen. US 6,227,494 B1 concerns a spacecraft with special landing gear on earth or a planet. This has a sensor assembly that senses signals caused by a "touch-down" of the spacecraft on Earth or the planet. In response, control of the operation of additional landing thrusters is provided.

WO 2009/094603 A2 offenbart ein Verfahren zur Durchführung eines Landevorgangs, welches die Steuerung von axial und radial wirkenden Triebwerken erfordert. WO 2009/094603 A2 discloses a method for performing a landing operation that requires control of axially and radially acting engines.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Raumfahrt-Flugkörper sowie ein Verfahren zur Steuerung des Raumfahrt-Flugkörpers vorzuschlagen mit veränderten, vereinfachten und/oder verbesserten Beeinflussungsmöglichkeiten für eine Veränderung einer Schubkraft, die durch die eingesetzten Triebwerke erzeugt wird, insbesondere während eines Landevorgangs des Raumfahrt-Flugkörpers.The present invention has for its object to provide a spacecraft missile and a method for controlling the aerospace missile with altered, simplified and / or improved influencing possibilities for a change in a thrust force by the used engines is generated, in particular during a landing operation of the spacecraft.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit einem Raumfahrt-Flugkörper gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen eines derartigen Raumfahrt-Flugkörpers ergeben sich entsprechend den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 5. Ein Verfahren zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ergibt sich entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6. Weitere Ausgestaltungen eines derartigen Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen 7 und 8 definiert.The object of the invention is achieved with a spacecraft missile according to the features of independent claim 1. Further embodiments of such a spacecraft missile arise in accordance with the dependent claims 2 to 5. A method for solving the problem underlying the invention results according to the features of independent claim 6. Further embodiments of such a method are defined in the dependent claims 7 and 8 ,

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung ist ausgerichtet auf einen besonderen Flugkörper, nämlich einen Flugkörper, welcher auch oder vollständig außerhalb der erdnahen Atmosphäre einsetzbar ist. Somit ist der Flugkörper nicht mit einem ”luftatmenden” Triebwerk ausgestattet. Vielmehr finden in dem erfindungsgemäßen Flugkörper Triebwerke Einsatz, die nicht ”luftatmend” einsetzbar sind. Hierzu führt der Raumfahrt-Flugkörper sowohl einen Treibstoff als auch einen Oxidator mit sich mit. Weiterhin ist in dem Flugkörper nicht lediglich ein Triebwerk eingesetzt. Vielmehr finden mindestens zwei Triebwerke Einsatz, die eine resultierende Schubkraft in Richtung einer Schubachse des Raumfahrt-Flugkörpers erzeugen. Hierbei kann die Schubachse mit der Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers übereinstimmen, gegenüber dieser versetzt sein oder (zumindest in Teilbetriebsbereichen) gegenüber dieser geneigt sein für eine Änderung der Fluglage.The present invention is directed to a particular missile, namely a missile, which is also or completely outside the near-Earth atmosphere can be used. Thus, the missile is not equipped with an "air-breathing" engine. Rather, engines are used in the missile according to the invention, which are not "air breathing" can be used. For this purpose, the aerospace missile carries with it both a fuel and an oxidizer. Furthermore, not only an engine is used in the missile. Rather, find at least two engines use that produce a resultant thrust in the direction of a thrust axis of the spacecraft missile. Here, the thrust axis coincide with the longitudinal axis of the spacecraft missile, be offset against this or (at least in sub-operating areas) with respect to this inclined for a change in attitude.

Weiterhin beruht die vorliegende Erfindung auf der Beobachtung, dass beispielsweise für eine weiche Landung des Raumfahrt-Flugkörpers auf einer von einer Planeten- oder Trabantenoberfläche gebildeten Landefläche grundsätzlich der Einsatz von Fallschirmen erforderlich ist. Ist eine Bremswirkung infolge des Fallschirmes nicht ausreichend oder der Einsatz eines Fallschirms aus konstruktiven Gründen oder wegen Fehlen einer ausreichend dichten Atmosphäre nicht möglich, so ist es erforderlich, dass eine Schubkraft, insbesondere ein Bremsschub, während des Landevorganges angepasst werden muss. Eine direkte Regelung des Triebwerkes ist für die hier eingesetzten speziellen Triebwerke nicht möglich, technisch sehr aufwändig oder nur innerhalb vorgegebener Grenzen möglich.Furthermore, the present invention is based on the observation that, for example, for a soft landing of the spacecraft on a landing surface formed by a planet or satellite surface, the use of parachutes is required in principle. If a braking effect due to the parachute is insufficient or the use of a parachute is not possible for structural reasons or due to the lack of a sufficiently dense atmosphere, it is necessary that a thrust, in particular a braking thrust, must be adjusted during the landing process. A direct control of the engine is not possible for the special engines used here, technically very complex or possible only within predetermined limits.

Aufbauend auf dieser Beobachtung sind erfindungsgemäß Triebwerke nicht starr an einem Grundkörper des Raumfahrt-Flugkörpers angelenkt. Vielmehr sind diese verschwenkbar angelenkt mit einem Schwenk-Freiheitsgrad, über welchen ein Winkel α gegenüber der Schubachse, insbesondere gegenüber der Längsachse, geändert werden kann. Eine Verschwenkung erfolgt entsprechend einer Steuereinheit, die mit mindestens einem Aktuator in Steuerverbindung steht. Eine Kopplung des mindestens einen Aktuators und der verschwenkbaren Triebwerke ist derart ausgebildet, dass eine Betätigung des Aktuators oder mehrerer Aktuatoren, die durch die Steuereinheit bewirkt wird, eine Verschwenkung der Triebwerke zur Folge hat, die zu einer Veränderung des zugeordneten Winkels α führt. Hierbei ist die Verschwenkung von mindestens zwei Triebwerken derart miteinander korreliert, dass eine Veränderung der resultierenden Schubkraft in Richtung der Schubachse erfolgt.Based on this observation, according to the invention engines are not rigidly articulated to a main body of the spacecraft missile. Rather, these are pivotably articulated with a degree of pivoting freedom, via which an angle α relative to the thrust axis, in particular with respect to the longitudinal axis, can be changed. A pivoting takes place in accordance with a control unit, which is in control connection with at least one actuator. A coupling of the at least one actuator and the pivotable engines is designed such that an actuation of the actuator or a plurality of actuators, which is effected by the control unit, a pivoting of the engines has the consequence, which leads to a change of the associated angle α. Here, the pivoting of at least two engines is correlated with each other such that a change in the resulting thrust force takes place in the direction of the thrust axis.

Einer derartigen Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die resultierende Schubkraft von dem Winkel oder den Winkeln α abhängig ist. Somit kann aber eine Beeinflussung der resultierenden Schubkraft, beispielsweise während eines Landevorgangs, nicht (nur) über die Steuerung oder Vorgabe der Schubkraft der einzelnen Triebwerke erfolgen. Vielmehr ist eine zusätzliche Einflussgröße über die Vorgabe der Winkel α gegeben. Im Extremfall kann für eine Veränderung der resultierenden Schubkraft keine Leistungsanpassung der Schubkraft jedes einzelnen Triebwerks erfolgen und lediglich eine Veränderung der Winkel α erfolgen. Während durchaus möglich ist, dass die Schubachse immer koaxial zur Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers orientiert ist, ist auch denkbar, dass der Winkel der Schubachse zu der Längsachse veränderlich ist, was ebenfalls über eine Veränderung der Winkel α der einzelnen Triebwerke erfolgen kann. Somit kann durch die Vorgabe der Winkel α für eine erweiterte Ausführungsform sowohl eine Beeinflussung der resultierenden Schubkraft als auch des Winkels der Schubachse gegenüber der Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers erfolgen. Die erfindungsgemäße Steuereinheit oder ein im Folgenden als Steuerung oder Steuern beschriebener Vorgang soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Regeleinheit oder eine Regelung oder ein Regeln umfassen.Such an embodiment is based on the finding that the resulting thrust force is dependent on the angle or the angles α. Thus, however, an influence on the resulting thrust, for example during a landing, not (only) via the control or specification of the thrust of the individual engines. Rather, an additional influence over the specification of the angle α is given. In extreme cases, no performance adjustment of the thrust of each engine can be done for a change in the resulting thrust and only a change in the angle α. While it is quite possible that the thrust axis is always oriented coaxially to the longitudinal axis of the spacecraft missile, it is also conceivable that the angle of the thrust axis to the longitudinal axis is variable, which can also be done via a change in the angle α of the individual engines. Thus, by specifying the angle α for an extended embodiment, both the resulting thrust force and the angle of the thrust axis relative to the longitudinal axis of the spacecraft missile can be influenced. In the context of the present invention, the control unit according to the invention or an operation described below as a control or control should also include a control unit or a regulation or a regulation.

Möglich ist, dass über die Steuereinheit eine Synchronisierung mehrerer Aktuatoren derart erfolgt, dass eine synchrone Verschwenkung der Triebwerke erfolgt. Hierbei kann eine Steuerung erfolgen, bei welcher ein Steuersignal der Steuereinheit mit einem Schwenkwinkel des Triebswerks korreliert. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer Regelung, für welche ein Schwenkwinkel des Triebwerks über einen Sensor erfasst wird. Nach Maßgabe eines rückgeführten Signals dieses Sensors kann dann die Regeleinheit einen gewünschten Winkel α durch Beaufschlagung des Aktuators herbeiführen. Für eine Weiterbildung entsprechend der Erfindung ist allerdings eine Kopplungseinrichtung vorgesehen. Diese Kopplungseinrichtung gewährleistet eine synchrone Verschwenkung mehrerer Triebwerke in zueinander entgegengesetzte Schwenkrichtungen. Bei Einsatz einer derartigen Kopplungseinrichtung ist auch bei einer ungenauen Ansteuerung der einzelnen Aktuatoren gewährleistet, dass die Relativlage mehrerer Triebwerke zueinander innerhalb vorbestimmter Grenzen vorgebbar ist. Durchaus denkbar ist auch, dass durch Einsatz der Kopplungseinrichtung lediglich ein Aktuator vorzusehen ist, über welchen mehrere Triebwerke gleichzeitig verschwenkt werden können.It is possible that over the control unit a synchronization of multiple actuators takes place such that a synchronous pivoting of the engines takes place. In this case, a control can take place in which a control signal of the control unit correlates with a swivel angle of the engine. Also possible is the use of a scheme for which a swivel angle of the engine is detected by a sensor. According to a feedback signal of this sensor, the control unit can then bring about a desired angle α by acting on the actuator. For a further development according to the invention, however, is a Coupling device provided. This coupling device ensures a synchronous pivoting of several engines in mutually opposite pivot directions. When using such a coupling device is ensured even with an inaccurate control of the individual actuators that the relative position of multiple engines to each other within predetermined limits can be specified. It is also conceivable that by using the coupling device only one actuator is provided, over which a plurality of engines can be pivoted simultaneously.

Die vorgenannten erfindungsgemäßen Maßnahmen finden Einsatz für einen Landeanflug einer Landefläche. Um einen derartigen Landeanflug verbessern und/oder automatisieren zu können, schlägt die Erfindung vor, dass in dem Raumfahrt-Flugkörper ein Sensor vorgesehen ist. Der Sensor erfasst den Abstand des Raumfahrt-Flugkörpers von einer Landefläche und kann dann mit zunehmender Annäherung an die Landefläche einen Eingriff in die resultierende Schubkraft vornehmen, insbesondere eine Bremsschubkraft erzeugen, so dass ein möglichst sanfter Landevorgang erfolgt. Hierzu ist der Sensor mit der Steuereinheit gekoppelt.The aforementioned measures according to the invention are used for a landing approach of a landing area. In order to be able to improve and / or automate such a landing approach, the invention proposes that a sensor be provided in the spacecraft missile. The sensor detects the distance of the aerospace missile from a landing area and can then make with increasing approach to the landing area an intervention in the resulting thrust, in particular generate a braking thrust force, so that the smoothest landing possible. For this purpose, the sensor is coupled to the control unit.

Durchaus denkbar ist die Verschwenkung des Triebwerks in Stufen, wobei in einem Extremfall lediglich zwei Winkelstellungen für die Triebwerke ermöglicht sind. Es versteht sich, dass für eine Erhöhung der Anpassungsmöglichkeiten für die resultierende Schubkraft die Bereitstellung mehrerer Stufen für die Verschwenkung der Triebwerke vorteilhaft ist. Für eine stufenlose Anpassung der resultierenden Schubkraft schlägt die Erfindung allerdings vor, dass eine stufenlose Verschwenkung der Triebwerke möglich ist. Für eine Ermöglichung einer stufigen oder stufenlosen Verschwenkung der Triebwerke muss ein geeigneter Aktuator eingesetzt werden, der also eine stufenlose oder stufige Betätigung ermöglicht, und/oder die Schwenk-Freiheitsgrade sowie etwaige Verriegelungen oder Rastierungen für die Verschwenkung der Triebwerke müssen stufenlos oder stufig ausgebildet sein.Quite conceivable is the pivoting of the engine in stages, which in an extreme case, only two angular positions are made possible for the engines. It will be appreciated that for an increase in the adaptability of the resultant thrust, it is advantageous to provide multiple stages for engine pivoting. For a stepless adjustment of the resulting thrust, however, the invention proposes that a continuous pivoting of the engines is possible. To enable a gradual or stepless pivoting of the engines, a suitable actuator must be used, which thus allows a stepless or stepped operation, and / or the pivoting degrees of freedom and any latches or detents for the pivoting of the engines must be continuously or gradually formed.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung widmet besondere Aufmerksamkeit den von dem mindestens einen Aktuator aufzubringenden Stell- und/oder Haltekräften. Während grundsätzlich derartige Aktuatoren Stell- und Haltekräfte aufbringen müssen, die von der Schubkraft des zugeordneten Triebwerks abhängig sind, da die Triebwerke ein Moment erzeugen können, welches auf eine unerwünschte Verschwenkung der Triebwerke aus Ihrer Soll-Schwenklage ausgerichtet ist, ist für einen weiteren Vorschlag der Erfindung die Anlenkung der Triebwerke an dem Grundkörper stromaufwärts der Triebwerke angeordnet. Im Idealfall verläuft damit die Schubachse des einzelnen Triebwerks durch die Anlenk- oder Schwenkachse, so dass die erforderlichen Betätigungskräfte des Aktuators für eine Verschwenkung des Triebwerks nicht beeinflusst werden durch die Schubkraft des Triebwerkes. Grund hierfür ist, dass die Schubkraft des Triebwerkes durch den Anlenkort verläuft.A further embodiment of the invention pays particular attention to the actuating and / or holding forces to be applied by the at least one actuator. While in principle such actuators must apply actuating and holding forces, which are dependent on the thrust of the associated engine, since the engines can generate a moment which is aligned to an undesirable pivoting of the engines from their desired pivot position, is for a further proposal of Invention arranged the articulation of the engines to the body upstream of the engines. Ideally, so that the thrust axis of the individual engine passes through the articulation or pivot axis, so that the required actuation forces of the actuator for a pivoting of the engine are not affected by the thrust of the engine. The reason for this is that the thrust of the engine passes through the Anlenkort.

Für den Fall, dass mindestens ein Aktuator zumindest zeitweise von Haltekräften zur Sicherung eines einmal erreichten Schwenkwinkels des Triebwerks entlastet werden soll, ist erfindungsgemäß eine Rast- oder Verriegelungseinrichtung vorgesehen. Über die Rast- oder Verriegelungseinrichtung, die vorzugsweise automatisiert durch die Steuereinheit betätigt wird, ist ein Schwenkwinkel eines zugeordneten Triebwerks (oder sind gleichzeitig die Schwenkwinkel mehrerer Triebwerke) festlegbar.In the event that at least one actuator is at least temporarily relieved of holding forces to secure a once achieved pivot angle of the engine, a locking or locking device is provided according to the invention. About the locking or locking device, which is preferably actuated automatically by the control unit, a pivot angle of an associated engine (or at the same time the pivot angle of several engines) can be fixed.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist gegeben durch ein Verfahren zur Durchführung eines Landevorgangs eines Raumfahrt-Flugkörpers. In einem derartigen Verfahren erfolgt zunächst eine Ermittlung einer für die Landung erforderlichen resultierenden Schubkraft. Die resultierende Schubkraft ist zumindest in Teilphasen des Landevorgangs kleiner als die Summe der Beträge der Teil-Schubkräfte der Triebwerke. Alternativ oder kumulativ kann die Ermittlung einer für die Landung erforderlichen resultierenden Querschubkraft erfolgen. Diese resultierende Querschubkraft weicht von der Summe der Beträge der Teil-Schubkräfte der Triebwerke ab. Ist beispielsweise über einen Sensor der Abstand von einer Landefläche bekannt, kann für einen Soll-Landevorgang in der Steuereinheit ein Abstand-Zeit-Sollsignal vorgegeben sein. Die erforderliche resultierende Schubkraft korreliert dann mit der zweiten Ableitung dieses Abstand-Zeit-Sollsignals. Durch erfindungsgemäße Vorgabe einer entsprechenden resultierenden Schubkraft kann somit der genannte Abstand-Zeit-Sollsignalverlauf zumindest approximiert werden. Über die Gestaltung der Querschubkraft kann ein Querversatz des Raumfahrt-Flugkörpers ausgeglichen werden, damit der Raumfahrt-Flugkörper möglichst zentral oder an einem gewünschten Ort der Landefläche aufsetzt. Hierzu ist es von Vorteil, wenn ein Sensor vorgesehen ist, der auch einen derartigen Versatz erfassen kann.Another solution of the problem underlying the invention is given by a method for performing a landing of a spacecraft missile. In such a method, a determination is first made of a resulting thrust force required for the landing. The resulting thrust force is less than the sum of the amounts of engine thrust at least in partial phases of the landing process. Alternatively or cumulatively, the determination of a resulting transverse thrust force required for the landing can take place. This resulting shear force deviates from the sum of the amounts of engine thrust. If, for example, the distance from a landing area is known via a sensor, a distance-time setpoint signal can be predetermined for a desired landing process in the control unit. The required resulting thrust then correlates with the second derivative of this distance-time command signal. By specifying a corresponding resultant thrust force according to the invention, the said distance-time setpoint signal course can thus at least be approximated. About the design of the transverse thrust transverse misalignment of the spacecraft missile can be compensated so that the spacecraft missile sits as central as possible or at a desired location of the landing area. For this purpose, it is advantageous if a sensor is provided which can also detect such an offset.

Im nächsten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Ermittlung veränderter Schwenkwinkel α der Triebwerke. Hierbei werden die veränderten Schwenkwinkel derart ermittelt, dass zumindest eine Annäherung an die ermittelte resultierende Schubkraft und/oder die ermittelte Querschubkraft erfolgt.In the next method step of the method according to the invention, a determination is made of changed pivoting angles α of the engines. In this case, the changed pivoting angles are determined in such a way that at least an approximation to the determined resultant thrust force and / or the determined transverse thrust force takes place.

Sind die veränderten Schwenkwinkel der Triebwerke bekannt, erfolgt durch die Steuereinheit ein Ansteuern des mindestens einen Aktuators derart, dass die Triebwerke zu den ermittelten veränderten Schwenkwinkeln α verschwenkt werden.If the changed swivel angle of the engines is known, the control unit performs a control of the at least one actuator such that the engines are pivoted to the determined changed pivoting angles α.

Durchaus möglich ist aber auch, dass eine Ansteuerung der Aktuatoren entsprechend einem a priori vorgegebenen Steuersignalverlauf erfolgt, so dass – beispielsweise getriggert durch eine Annäherung des Raumfahrt-Flugkörpers mit einem Soll-Abstand an die Landefläche – die Schwenkwinkel α entsprechend einem vorgegebenen Verlauf verändert werden. Ebenfalls möglich ist, dass ein derartiger Verlauf der Schwenkwinkel aus einem Kennfeld, unterschiedlichen Kennlinien oder funktionalen Abhängigkeiten abgeleitet wird in der Steuereinheit, wobei eine Abhängigkeit berücksichtigt sein kann von einer momentanen Geschwindigkeit des Raumfahrt-Flugkörpers, dem Gewicht des Raumfahrt-Flugkörpers, dem Abstand des Raumfahrt-Flugkörpers von der Landefläche und ähnlichem.It is also quite possible, however, for the actuators to be actuated in accordance with a control signal course predefined a priori, so that the swivel angle α is changed in accordance with a predefined course, for example triggered by an approach of the spacecraft with a desired distance to the landing area. It is also possible that such a course of the swivel angle from a map, different characteristics or functional dependencies is derived in the control unit, wherein a dependency can be taken into account by a current speed of the spacecraft, the weight of the spacecraft, the distance of Spacecraft missile from landing area and the like.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Abstand von einer Landefläche ermittelt, unter dessen Berücksichtigung eine Ermittlung der resultierenden Schubkraft und/oder der resultierenden Querschubkraft sowie der veränderten Schwenkwinkel α erfolgt.In a further development of the method according to the invention, a distance from a landing surface is determined, taking into account a determination of the resulting thrust force and / or the resulting transverse thrust force and the changed pivot angle α.

Während durchaus möglich ist, dass zusätzlich zu einer Veränderung der Schwenkwinkel α eine Beeinflussung der Leistungsabgabe erfolgt, ist ein besonders einfaches Verfahren zur Beeinflussung der Schubkraft und zur Steuerung eines Landevorgangs gegeben, wenn eine Veränderung der resultierenden Schubkraft und/oder der resultierenden Querschubkraft durch alleinige Veränderung der Schwenkwinkel, aber ohne Beeinflussung der Leistungsabgabe der Triebwerke erfolgt.While it is quite possible that in addition to a change in the swivel angle α influencing the power output, a particularly simple method for influencing the thrust and for controlling a landing process is given if a change in the resultant thrust and / or the resulting shear thrust by sole change the swivel angle, but without affecting the power output of the engines.

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.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung von Komponenten eines Raumfahrt-Flugkörpers mit Schwenkwinkeln von Triebwerken, welche eine maximale resultierende Schubkraft zur Folge haben. 1 shows a schematic representation of components of a spacecraft with pivoting angles of engines, which have a maximum resulting thrust result.

2 zeigt eine schematische Darstellung entsprechend 1 mit vergrößerten Schwenkwinkeln α der Triebwerke, welche zu einer verringerten resultierenden Schubkraft führen. 2 shows a schematic representation accordingly 1 with increased pivot angles α of the engines, which lead to a reduced resulting thrust.

3 zeigt die Kräfteverhältnisse an zwei Triebwerken, die um einen Winkel α gegenüber einer Schubachse oder Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers verschwenkt sind. three shows the balance of power on two engines, which are pivoted by an angle α relative to a thrust axis or longitudinal axis of the spacecraft missile.

4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild für das Zusammenwirken unterschiedlicher Bauelemente eines erfindungsgemäßen Raumfahrt-Flugkörpers. 4 shows a schematic block diagram for the interaction of different components of a spacecraft missile according to the invention.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt Komponenten eines Raumfahrt-Flugkörpers 1, hier einen Grundkörper 2 mit einem Aktuator 3 sowie einer Kopplungseinrichtung 4 und Triebwerken 5, 6. In 1 ist eine Schubachse 7-7 gekennzeichnet, die koaxial oder versetzt zu der Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers 1 orientiert sein kann oder gegenüber dieser mit einem konstanten oder veränderlichen Winkel orientiert sein kann. Die Triebwerke 5, 6 besitzen Schubachsen 8, 9. Die Triebwerke 5, 6 sind jeweils mit gleichem Abstand zur Schubachse 7 verschwenkbar über Lagereinheiten 10, 11 gelagert, deren Schwenkachsen in 1 vertikal zur Zeichenebene verlaufen. Die Schubachsen 8, 9 verlaufen hierbei durch die Schwenkachsen der Lagereinheiten 10, 11. Die Triebwerke 5, 6 sind jeweils mit Schwenkwinkeln α1, α2 um die Lagereinheiten 10, 11 verschwenkbar. Diese Verschwenkung wird veranlasst über eine Betätigung des Aktuators 3. Für das dargestellte schematische Ausführungsbeispiel erfolgt die Kopplung des Aktuators 3 durch die als Streben 12, 13 ausgebildete Kopplungseinrichtung 4, wobei ein Endbereich der Streben 12, 13 an dem Aktuator 3 angelenkt ist, während ein anderer Endbereich der Streben 12, 13 jeweils an einem Triebwerk 5, 6 angelenkt ist (Anlenkungen in 1 nicht dargestellt). Eine Axialverschiebung der Anlenkpunkte an dem Aktuator 3 entlang der Schubachse 7 führt somit zu einer Zug- oder Druckkraft in den Streben 12, 13, die mit Einleitung in die Triebwerke 5, 6 zu einem Schwenkmoment führt, welches auf die Triebwerke 5, 6 in Richtung einer Verschwenkung um die durch die Lagereinheiten 10, 11 vorgegebenen Schwenkachsen führt. Gemäß 1 sind die Schubachsen 8, 9 parallel zur Schubachse 7 orientiert. Demgemäß ergibt sich die resultierende Schubkraft der Triebwerke 5, 6 aus der Summe der Beträge der Schubkräfte jedes Triebswerks 5, 6. 1 shows components of a spacecraft missile 1 , here is a basic body 2 with an actuator three and a coupling device 4 and engines 5 . 6 , In 1 a thrust axis 7-7 is indicated coaxial with or offset from the longitudinal axis of the spacecraft missile 1 can be oriented or can be oriented with respect to this with a constant or variable angle. The engines 5 . 6 own thrust axles 8th . 9 , The engines 5 . 6 are each at the same distance to the thrust axis 7 swiveling over storage units 10 . 11 stored, whose pivot axes in 1 run vertically to the drawing plane. The push axes 8th . 9 in this case run through the pivot axes of the bearing units 10 . 11 , The engines 5 . 6 are each with swivel angles α 1 , α 2 to the bearing units 10 . 11 pivotable. This pivoting is caused by an actuation of the actuator three , For the illustrated schematic embodiment, the coupling of the actuator takes place three through as striving 12 . 13 trained coupling device 4 , wherein an end portion of the struts 12 . 13 on the actuator three is hinged while another end of the struts 12 . 13 each on an engine 5 . 6 is articulated (linkages in 1 not shown). An axial displacement of the articulation points on the actuator three along the thrust axis 7 thus leads to a tensile or compressive force in the struts 12 . 13 that with introduction into the engines 5 . 6 leads to a swivel moment, which on the engines 5 . 6 in the direction of pivoting about by the bearing units 10 . 11 predetermined pivot axes leads. According to 1 are the push axes 8th . 9 parallel to the thrust axis 7 oriented. Accordingly, the resulting thrust of the engines results 5 . 6 from the sum of the amounts of thrust of each engine 5 . 6 ,

Gemäß 2 ist der Aktuator 3 derart betätigt, dass sich vergrößerte Winkel α1, α2 ergeben. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Kopplungseinrichtung 4 derart ausgebildet, dass die Schwenkwinkel α1, α2 gleich groß sind, so dass diese im Folgenden auch mit dem Winkel α bezeichnet sind. Es ist allerdings darauf hinzuweisen, dass gemäß 2 eine Verschwenkung der Triebwerke 5, 6 um denselben Betrag α, aber mit entgegengesetztem Richtungssinn erfolgt. Beispielsweise beträgt der Winkel α 10°, 15°, 20° oder 25°.According to 2 is the actuator three actuated in such a way that increased angles α 1 , α 2 result. For the illustrated embodiment, the coupling device 4 designed such that the pivoting angles α 1 , α 2 are the same size, so that they are also referred to below with the angle α. It should be noted, however, that according to 2 a pivoting of the engines 5 . 6 by the same amount α, but with opposite sense of direction. For example, the angle α is 10 °, 15 °, 20 ° or 25 °.

Die Verhältnisse der Schubkräfte sind in dem Freikörperbild gemäß 3 dargestellt. Die Triebwerke 5, 6 erzeugen Schubkräfte FS, die auch mit den Bezugszeichen 14, 15 gekennzeichnet sind. Infolge der Verschwenkung der Triebwerke 5, 6 mit den Schwenkwinkeln α gegenüber der Schubachse 7 lassen sich die Schubkräfte FS zerlegen in einen Anteil FS7, welcher parallel zur Schubachse 7 orientiert ist, sowie einen Anteil FSQ, der quer zur Schubachse 7 orientiert ist, wobei die Quer-Schubkräfte FSQ der beiden Schubkräfte 14, 15 entgegengesetzt zueinander orientiert sind. Für die Beträge der Kraftkomponenten gilt folgende Beziehung: FS7 = FS·cosα; FSQ = FS·sinα. The ratios of the thrust forces are in the free body picture according to three shown. The engines 5 . 6 generate shear forces F S , which are also denoted by the reference numerals 14 . 15 Marked are. As a result of the pivoting of the engines 5 . 6 with the swivel angles α with respect to the thrust axis 7 can the shear forces F S decompose into a proportion F S7 , which is parallel to the thrust axis 7 is oriented, as well as a proportion F SQ , which is transverse to the thrust axis 7 oriented, wherein the transverse shear forces F SQ of the two shear forces 14 . 15 are oriented opposite to each other. For the amounts of the force components, the following relationship applies: F S7 = F S · cos α; F SQ = F S · sin α.

Während sich für gleiche Winkel α1 = α2 = α die Quer-Schubkräfte FSQ gegenseitig aufheben, ergibt sich eine resultierende Schubkraft FRES, die sich aus der Summe der Beträge der Kraftkomponenten FS7 ergibt, so dass gilt: FRES = 2·FS·cosα While the transverse shear forces F SQ cancel each other out for equal angles α 1 = α 2 = α, a resultant thrust force F RES results, which results from the sum of the magnitudes of the force components F S7 , so that the following applies: F RES = 2 × F S × cos α

Aus obiger Formel für die Ermittlung der resultierenden Schubkraft FRES folgt unmittelbar, dass eine Beeinflussung der resultierenden Schubkraft FRES herbeiführbar ist über eine Beeinflussung der Winkel α1, α2. Erfolgt eine Verschwenkung der Triebwerke 5, 6 nicht um dieselben Winkel α1, α2, sondern um unterschiedliche Winkel, so kann auch eine Veränderung der Ausrichtung der Schubachse 7 gegenüber einer Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers 1 durch die Verschwenkung der Triebwerke 6, 5 veranlasst werden.From the above formula for the determination of the resulting thrust force F RES follows directly that an influence on the resulting thrust force F RES can be brought about by influencing the angle α 1 , α 2 . Is a pivoting of the engines 5 . 6 not at the same angle α 1 , α 2 , but at different angles, so can also change the orientation of the thrust axis 7 opposite a longitudinal axis of the spacecraft missile 1 by the pivoting of the engines 6 . 5 be initiated.

Die Orientierung und Einbaurichtung der Triebwerke gegenüber dem Raumfahrt-Flugkörper 1 kann beliebig sein. Beispielsweise können sich die Triebwerke 5, 6 in den 1 bis 3 nach unten in einem Landeanflug befinden, während die Schubkräfte 14, 15 als Bremskräfte ausgebildet sind, die somit eine resultierende Schubkraft, nämlich eine Bremskraft erzeugen, die in 3 nach oben orientiert ist. Es versteht sich, dass der erfindungsgemäße Grundgedanke nicht auf den Einsatz von zwei verschwenkbaren Triebwerken 5, 6 beschränkt ist. Beispielsweise möglich ist, dass drei, vier, fünf ... Triebwerke gleichförmig in Umfangsrichtung um eine Längsachse des Raumfahrt-Flugkörpers 1 verteilt sind und mit Schwenkwinkeln α auseinander geschwenkt werden können, so dass die zugeordneten Schubachsen der Triebwerke auf der Mantelfläche eines Konus liegen, dessen Öffnungswinkel dem Winkel α entspricht. Beispielsweise für drei eingesetzte Triebwerke ist im Sinne der Erfindung ein ”Verschwenken der Triebwerke in entgegengesetzte Richtungen” derart zu verstehen, dass die Triebwerke von der Schub- oder Längsachse 7 weg verschwenkt werden mit einer Vergrößerung des Öffnungswinkels des Kegels, auf welchem die Schubachsen der Triebwerke liegen.The orientation and installation direction of the engines with respect to the spacecraft missile 1 can be arbitrary. For example, the engines can 5 . 6 in the 1 to three to be located down in a landing approach while the thrust forces 14 . 15 are formed as braking forces, thus generating a resultant thrust, namely a braking force in three oriented upwards. It is understood that the inventive idea is not based on the use of two pivotable engines 5 . 6 is limited. For example, it is possible for three, four, five ... engines to be uniform in the circumferential direction about a longitudinal axis of the spacecraft missile 1 are distributed and can be pivoted apart with swivel angles α, so that the associated thrust axes of the engines lie on the lateral surface of a cone whose opening angle corresponds to the angle α. For example, for three engines used in the context of the invention, a "pivoting of the engines in opposite directions" to be understood such that the engines of the thrust or longitudinal axis 7 be pivoted away with an increase in the opening angle of the cone on which lie the thrust axes of the engines.

Gemäß 4 ist in dem Raumfahrt-Flugkörper 1 eine Steuereinheit 16 vorgesehen, die über geeignete Steuersignale 17, 18 Aktuatoren 3, 3a betätigt, deren Einfluss auf die Schwenkwinkel der zugeordneten Triebwerke 5, 6 über die Kopplungseinrichtung 4 miteinander gekoppelt ist. Der Steuereinheit 16 wird vorzugsweise das Signal eines Sensors 19 zugeführt, der den Abstand des Raumfahrt-Flugkörpers 1 von einer Landefläche erfasst. Weiterhin kann die Steuereinheit 16 Signale einer beliebigen weiteren Einrichtung 20 verarbeiten. Beispielsweise kann in der Einrichtung 20 ein Kennfeld, eine funktionale Abhängigkeit oder ähnliches abgelegt sein, auf welche die Steuereinheit 16 zurückgreift. Ebenfalls möglich ist, dass in der Einrichtung 20 eine Masse des Raumfahrt-Flugkörpers erfasst oder approximiert wird, beispielsweise über die Ermittlung der Flugdauer, die mit der Reduktion des Treibmittels und des Oxidators korreliert. Ebenfalls kann die Einrichtung 20 eine aktuelle Geschwindigkeit des Raumfahrt-Flugkörpers ermitteln und der Steuereinheit 16 zur Verfügung stellen. Eine Berücksichtigung beliebiger anderer Betriebs- oder Umgebungsparameter ist entsprechend möglich.According to 4 is in the spacecraft missile 1 a control unit 16 provided, via suitable control signals 17 . 18 actuators three . 3a actuated, their influence on the tilt angle of the associated engines 5 . 6 via the coupling device 4 coupled together. The control unit 16 is preferably the signal of a sensor 19 supplied, the the distance of the spacecraft missile 1 captured from a landing area. Furthermore, the control unit 16 Signals of any other device 20 to process. For example, in the facility 20 a map, a functional dependency or the like may be stored, to which the control unit 16 recourse. Also possible is that in the facility 20 a mass of the spacecraft is detected or approximated, for example by determining the duration of flight, which correlates with the reduction of the propellant and the oxidizer. Likewise, the facility 20 determine a current speed of the spacecraft missile and the control unit 16 provide. A consideration of any other operating or environmental parameters is possible accordingly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Raumfahrt-FlugkörperSpace Missile
22
Grundkörperbody
33
Aktuatoractuator
44
Kopplungseinrichtungcoupling device
55
Triebwerkengine
66
Triebwerkengine
77
Schubachsethrust axis
88th
Schubachsethrust axis
99
Schubachsethrust axis
1010
Lagereinheitstorage unit
1111
Lagereinheitstorage unit
1212
Strebestrut
1313
Strebestrut
1414
Schubkraftthrust
1515
Schubkraftthrust
1616
Steuereinheitcontrol unit
1717
Steuersignalcontrol signal
1818
Steuersignalcontrol signal
1919
Sensorsensor
2020
EinrichtungFacility

Claims (8)

Raumfahrt-Flugkörper (1) mit mindestens zwei eine resultierende Schubkraft in Richtung einer Schubachse (7) des Raumfahrt-Flugkörpers erzeugenden Triebwerken (5, 6), wobei der Raumfahrt-Flugkörper (1) einen Treibstoff und einen Oxidator mitführt, wobei a) die Triebwerke (5, 6) verschwenkbar an einem Grundkörper (2) angelenkt sind mit einem Schwenk-Freiheitsgrad zur Veränderung eines Winkels (α) gegenüber der Schubachse (7), b) eine Steuereinheit (16) vorgesehen ist, c) mindestens ein mit der Steuereinheit (16) in Steuerverbindung stehenden Aktuator (3, 3a) vorgesehen ist, der derart mit den Triebwerken (5, 6) gekoppelt ist, dass eine Betätigung des mindestens einen Aktuators (3, 3a) durch die Steuereinheit (16) ca) eine Verschwenkung der Triebwerke (5, 6) mit einer Veränderung der zugeordneten Winkel (α1, α2) und cb) eine Veränderung der resultierenden Schubkraft in Richtung der Schubachse (7) zur Folge hat, und d) ein Sensor (19) vorgesehen ist, der da) den Abstand des Raumfahrt-Flugkörper (1) von einer Landefläche erfasst und db) mit der Steuereinheit (16) gekoppelt ist zur Steuerung der resultierenden Schubkraft durch Verschwenkung der Triebwerke.Spacecraft ( 1 ) with at least two a resultant thrust force in the direction of a thrust axis ( 7 ) spacecraft-producing engines ( 5 . 6 ), the spacecraft missile ( 1 ) carries a fuel and an oxidizer, wherein a) the engines ( 5 . 6 ) pivotable on a base body ( 2 ) are articulated with a degree of pivoting freedom for changing an angle (α) relative to the thrust axis ( 7 ), b) a control unit ( 16 ) is provided, c) at least one with the control unit ( 16 ) in control connection actuator ( three . 3a ) provided in such a way with the engines ( 5 . 6 ), that an actuation of the at least one actuator ( three . 3a ) by the control unit ( 16 ) ca) a pivoting of the engines ( 5 . 6 ) with a change in the associated angles (α 1 , α 2 ) and cb) a change in the resultant thrust force in the direction of the thrust axis ( 7 ) and d) a sensor ( 19 ), the da) the distance of the spacecraft missile ( 1 ) from a landing area and db) with the control unit ( 16 ) is coupled to control the resulting thrust by pivoting the engines. Raumfahrt-Flugkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungseinrichtung (4) vorgesehen ist, die eine synchrone Verschwenkung mehrerer Triebwerke (5, 6) in zueinander entgegengesetzte Schwenkrichtungen gewährleistet.Spacecraft ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a coupling device ( 4 ) is provided, the synchronous pivoting of multiple engines ( 5 . 6 ) ensured in mutually opposite directions of pivoting. Raumfahrt-Flugkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschwenkung der Triebwerke (5, 6) stufenlos möglich ist.Spacecraft ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the pivoting of the engines ( 5 . 6 ) is infinitely possible. Raumfahrt-Flugkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkung der Triebwerke (5, 6) an dem Grundkörper (2) stromaufwärts der Triebwerke (5, 6) angeordnet ist.Spacecraft ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the articulation of the engines ( 5 . 6 ) on the base body ( 2 ) upstream of the engines ( 5 . 6 ) is arranged. Raumfahrt-Flugkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rast- oder Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, über die ein Schwenkwinkel eines Triebwerks (5, 6) festlegbar ist.Spacecraft ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a latching or locking device is provided, via which a pivoting angle of an engine ( 5 . 6 ) is determinable. Verfahren zur Durchführung eines Landevorgangs eines Raumfahrt-Flugkörpers (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf einer Landefläche, insbesondere einem Himmelskörper oder der Erde, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Ermitteln aa) einer für die Landung erforderlichen resultierenden Schubkraft, wobei die resultierende Schubkraft abweicht von der Summe der Beträge der Teil-Schubkräfte (14, 15) der Triebwerke (5, 6), und/oder ab) einer für die Landung erforderlichen resultierenden Querschubkraft, wobei die resultierende Querschubkraft abweicht von der Summe der Beträge der Teil-Schubkräfte der Triebwerke; b) Ermittlung veränderter Schwenkwinkel (α) der Triebwerke (5, 6), für welche zumindest eine Annäherung an die ermittelte resultierende Schubkraft und/oder die ermittelte Querschubkraft erfolgt; c) Ansteuern des mindestens einen Aktuators (3, 3a) derart, dass die Triebwerke (5, 6) zu den ermittelten veränderten Schwenkwinkeln (α) verschwenkt werden.Method for performing a landing operation of a spacecraft ( 1 ) according to one of the preceding claims on a landing surface, in particular a celestial body or the earth, characterized by the following method steps: a) determining aa) a resulting thrust force required for the landing, the resulting thrust deviating from the sum of the amounts of the partial thrust forces ( 14 . 15 ) of the engines ( 5 . 6 ), and / or ab) a resulting transverse thrust force required for the landing, the resulting lateral thrust differing from the sum of the magnitudes of the partial thrust forces of the engines; b) Determination of changed pivoting angles (α) of the engines ( 5 . 6 ), for which at least an approximation to the determined resultant thrust force and / or the determined transverse thrust force takes place; c) driving the at least one actuator ( three . 3a ) such that the engines ( 5 . 6 ) are pivoted to the determined changed pivot angles (α). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von einer Landefläche ermittelt wird, unter dessen Berücksichtigung eine Ermittlung der resultierenden Schubkraft und/oder der resultierenden Querschubkraft sowie der veränderten Schwenkwinkel (α) erfolgt.A method according to claim 6, characterized in that a distance from a landing surface is determined, taking into account a determination of the resulting thrust force and / or the resulting transverse thrust force and the changed pivot angle (α). Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Veränderung der resultierenden Schubkraft und/oder der resultierenden Querschubkraft durch alleinige Veränderung der Schwenkwinkel, aber ohne Beeinflussung der Leistungsabgabe der Triebwerke (5, 6) erfolgt.A method according to claim 6 or 7, characterized in that a change in the resulting thrust force and / or the resulting transverse thrust force by solely changing the pivoting angle, but without affecting the power output of the engines ( 5 . 6 ) he follows.
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