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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flugkörper. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Flugkörpers. Schließlich betrifft die Erfindung ein Wirksystem, das einen derartigen Flugkörper umfasst.
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Aus dem Stand der Technik sind Flugkörper sowie Wirksysteme mit Flugkörpern bekannt. Dabei ist die optische Aufschaltweite von Flugkörpern im Wesentlichen eine Kostenfunktion der Chip-Auflösung des Suchkopfs des Flugkörpers sowie der vorgeschalteten Optik. Üblicherweise werden große Aufschaltweiten gefordert, sodass der Suchwinkel des Suchkopfs relativ klein dimensioniert werden muss. Um die Manövrierfähigkeit des Flugkörpers von den kleinen Suchwinkeln abzukoppeln, wird der Suchkopf in einer kardanischen Aufhängung integriert. Diese ist konstruktiv anspruchsvoll und kostenintensiv. So ist insbesondere bei kleinkalibrigen Flugkörpern eine derartige kardanische Aufhängung wirtschaftlich nicht sinnvoll. Wird jedoch der Suchkopf nicht kardanisch gelagert, so begrenzt der Öffnungswinkel des Suchkopfs die maximale Winkelauslenkung des Flugkörpers relativ zu einem Ziel. Dies bedeutet, dass das Flugverhalten des Flugkörpers stark eingeschränkt werden muss. Weitere solcher Flugkörper sind aus den Dokumenten
DE 31 45 374 C2 ,
DE 32 25 474 C2 ,
DE 41 28 313 C2 ,
DE 43 09 295 A1 und
US 2006/0054734 A1 bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Flugkörper bereitzustellen, der bei einfacher und kostengünstiger Herstellung einen sicheren und zuverlässigen Betrieb sowie ein uneingeschränktes Flugverhalten ermöglicht. Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Flugkörpers bereitzustellen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche. Somit erfolgte die Lösung der Aufgabe durch einen Flugkörper, der einen Grundkörper und einen Suchkopf umfasst, wobei der Suchkopf gegenüber dem Grundkörper starr ausgebildet ist. Somit ist insbesondere auf eine kardanische Aufhängung verzichtet. Der Suchkopf ist daher gegenüber dem Grundkörper unbeweglich. Bevorzugt ist eine optische Achse des Suchkopfs parallel zu einer Mittelachse des Grundkörpers orientiert. Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Suchkopf eingerichtet ist, eine Projektion eines Hilfsmusters auf dem Relief zu erkennen. Anhand des Hilfsmusters ist der Suchkopf weiterhin eingerichtet, eine Richtung zu einem Ziel zu bestimmen. Somit benötigt der Flugkörper eine Zieleinweisung durch ein Hilfsmuster. Das Hilfsmuster wird auf dem Relief reflektiert, sodass der Flugkörper, insbesondere der Suchkopf, die Projektion des Hilfsmusters erfassen kann. Unter dem Begriff Relief ist dabei die Erdoberfläche zu verstehen, die durch unterschiedliche Elemente gebildet sein kann. So kann das Hilfsmuster insbesondere von Bergen, Wiesen, Feldern und/oder Wäldern reflektiert werden. Dem Flugkörper, insbesondere dem Suchkopf, ist dabei vorteilhafterweise die Form des Hilfsmusters bekannt, sodass eine Verzerrung zwischen Hilfsmuster und erfasster Projektion bestimmbar und aus der erfassten Projektion eine Richtung zu dem Ziel ermittelbar ist.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Vorzugsweise beträgt ein Öffnungswinkel des Suchkopfs zumindest 10°. Bevorzugt beträgt der Öffnungswinkel zumindest 20°, besonders bevorzugt zumindest 40°, insbesondere zumindest 60°. Somit ist der Öffnungswinkel insbesondere größer als bei kardanisch aufgehängten Suchköpfen. Dies erlaubt eine hohe Manövrierfähigkeit des Flugkörpers, da der große Öffnungswinkel des Suchkopfs auch große Winkel des Flugkörpers relativ zu dem Ziel zulässt. Aufgrund des großen Öffnungswinkels weist der Suchkopf jedoch eine geringe Auflösung auf, so dass es möglich sein kann, dass der Suchkopf das Ziel nicht von Beginn des Flugs des Flugkörpers an erfassen kann. Aus diesem Grund ist der Suchkopf eingerichtet, die Projektion des Hilfsmusters zu erfassen. Dabei wird das Hilfsmuster insbesondere von einem Schützen in vordefinierter Form und mit vordefinierter Wellenlänge auf das Relief projiziert.
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Bevorzugt ist der Suchkopf während einer ersten Phase des Flugs deaktiviert. Dies bedeutet, dass der Flugkörper während der ersten Phase in eine zuvor vorgegebene Richtung fliegt, ohne dass ein Ziel oder das Hilfsmuster erfassbar ist. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass während dieser ersten Phase eine Beleuchtung des Ziels nicht notwendig ist, sodass eine Offenbarung der Position eines das Ziel beleuchtenden Schützen, die mit der Zielbeleuchtung zwangsläufig einhergeht, zeitlich so kurz wie möglich gehalten wird. Daher ist die Sicherheit des Schützen größtmöglich gewährleistet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Suchkopf des Flugkörpers eingerichtet, während einer zweiten Phase des Flugs des Flugkörpers ausschließlich die Projektion des Hilfsmusters zu erfassen. Somit ist vorgesehen, dass eine Reichweite des Suchkopfs während der zweiten Phase des Flugs nicht ausreicht, um das Ziel selbst zu erfassen. Der Suchkopf erfasst vielmehr die Projektion des Hilfsmusters, wobei durch geometrische Analyse der Projektion des Hilfsmusters eine Richtung zu dem Ziel errechenbar ist. Vorteilhafterweise erfasst der Suchkopf das Ziel während einer dritten Phase des Flugs des Flugkörpers. Die zweite Phase und die dritte Phase des Flugs des Flugkörpers sind dabei insbesondere ein Endanflug des Flugkörpers auf das Ziel.
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Das Hilfsmuster umfasst insbesondere eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen um das Ziel. Dabei kann das Hilfsmuster statische oder optisch veränderliche Mustergeometrien aufweisen. Insbesondere ist auch vorgesehen, dass das Hilfsmuster dynamisch veränderlich ist, wenn sich eine Entfernung des Flugkörpers zu dem Ziel verringert. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Form und/oder eine Wellenlänge des Hilfsmusters vordefiniert sind, sodass diese dem Flugkörper, insbesondere dem Suchkopf, bekannt sind. Somit ist ein Vergleich zwischen der Projektion des Hilfsmusters und dem Hilfsmuster selbst ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft vorteilhafterweise auch ein Wirksystem, wobei das Wirksystem einen Flugkörper wie zuvor beschrieben umfasst. Weiterhin umfasst das Wirksystem eine Bodenstation, wobei die Bodenstation vorteilhafterweise zur Aussendung des Hilfsmusters ausgebildet ist. Durch eine derartige Aufteilung von Aufgaben kann der Flugkörper selbst sehr einfach und kostengünstig ausgebildet sein. Somit eignet sich der Flugkörper insbesondere als kleinkalibriger Flugkörper, da insbesondere ein einfacher und kostengünstiger Suchkopf verwendet werden kann.
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Das Wirksystem zeichnet sich vorteilhafterweise außerdem dadurch aus, dass die Bodenstation eine Steuervorrichtung umfasst. Die Steuervorrichtung ist eingerichtet, den Flugkörper anzusteuern. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Flugkörper eine Kommunikationseinheit, insbesondere starre COTS-Komponenten, aufweist. Somit lässt sich technisch anspruchsvolle Hardware in die Bodenstation verlagern. Dies bedeutet, dass insbesondere vorgesehen ist, dass der Flugkörper Steuerbefehle von der Bodenstation erhält, sodass der Flugkörper lediglich die empfangenen Steuerbefehle von der Bodenstation ausführt. Somit ist der Flugkörper sehr einfach und kostengünstig herzustellen, da insbesondere keine anspruchsvolle und/oder teure Hardware zu verwenden ist.
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Die Bodenstation ist außerdem bevorzugt eingerichtet, ein derartiges Hilfsmuster auszusenden, das mit Verringerung eines Abstands des Flugkörpers zum Ziel auf das Ziel zuläuft. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass bei einem solchen Abstand des Flugkörpers zu dem Ziel, bei dem der Suchkopf des Flugkörpers das Ziel selbst erfassen kann, das Hilfsmuster lediglich einen einzigen Punkt auf das Ziel abbildet. Somit ist eine einfache, aber dennoch effektive Zieleinweisung für den Flugkörper realisiert.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben eines Flugkörpers. Der Flugkörper entspricht dabei einem Flugkörper, wie er zuvor beschrieben wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich durch die folgenden Schritte: Zunächst wird ein Flugkörper von einer Bodenstation aus gestartet. Anschließend findet eine Beleuchtung eines Ziels für den Flugkörper von der Bodenstation aus statt. Die Beleuchtung des Ziels erfolgt dabei mit einem Hilfsmuster. Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass der Flugkörper von der Bodenstation aus gesteuert wird. Durch das Beleuchten des Ziels mit dem Hilfsmuster kann die Hardware des Flugkörpers sehr einfach ausgestaltet sein. Insbesondere muss der Flugkörper das Ziel nicht unmittelbar erfassen, da eine Einweisung durch das Hilfsmuster erfolgen kann. Dazu ist insbesondere vorgesehen, dass das Hilfsmuster ein wanderndes Muster ist, das den Flugkörper über seinen gesamten Flug bis zu dem Ziel leitet.
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Alternativ ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass eine Beleuchtung des Ziels mit dem Hilfsmuster nur während eines Endanflugs des Flugkörpers durchgeführt wird. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass der Flugkörper zunächst eine vorbestimmte Richtung und/oder eine vorbestimmte Route fliegt, bis eine Zielbeleuchtung stattfindet, sodass der Suchkopf des Flugkörpers die Projektion des Hilfsmusters auf dem Relief erfassen kann.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
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1 eine schematische Abbildung eines Flugkörpers (1) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine schematische Abbildung eines Hilfsmuster (4) für den Flugkörper aus 1,
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3 eine schematische Abbildung eines Wirksystems mit dem Flugkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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4 eine weitere schematische Abbildung des Flugkörpers gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung während eines Endanflugs.
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1 zeigt einen Flugkörper 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Flugkörper 1 weist einen Grundkörper 2 und ein an dem Grundkörper 2 angebrachtes Triebwerk 9 sowie einen an dem Grundkörper 2 angebrachten Suchkopf 3 auf. Durch das Triebwerk 9 ist der Flugkörper antreibbar.
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Der Suchkopf 3 ist starr gegenüber dem Grundkörper 2 ausgebildet. Dabei ist eine optische Achse des Suchkopfs 3 parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers 2 orientiert. Der Suchkopf 3 weist einen Öffnungswinkel Ω auf, der zumindest 10° beträgt. Der Öffnungswinkel Ω erlaubt einen maximalen Anstellwinkel α des Flugkörpers 1, ohne dass ein Ziel 5, das von dem Suchkopf 3 anvisiert ist, aus dem Öffnungswinkel Ω des Suchkopfs 3 herausverschoben wird. Durch die große Auslegung des Öffnungswinkels Ω sind große maximale Anstellwinkel α ermöglicht, so dass ein Flugverhalten des Flugkörpers 1 kaum eingeschränkt ist.
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Der Suchkopf 3 weist außerdem eine Reichweite x auf. Befindet sich das Ziel 5 in einer Entfernung zu dem Suchkopf 3, die geringer als die Reichweite x ist, so kann der Suchkopf das Ziel 5 selbst erfassen. Aufgrund einer großen Ausgestaltung des Öffnungswinkels Ω weist der Suchkopf 3 nur eine geringe Auflösung auf. Somit kann nur eine geringe Reichweite x realisiert werden. Daher benötigt der Suchkopf 3 des Flugkörpers 1 eine Einweisung in das Ziel 5. Eine solche Einweisung erfolgt mit Hilfe eines Hilfsmusters 4, was in 2 gezeigt ist und nachfolgend erklärt wird.
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2 weist eine schematische Abbildung eines Hilfsmusters 4 auf. Mit dem Hilfsmuster 4 ist ein Ziel 5 beleuchtbar, um den Flugkörper 1 in das Ziel 5 einzuweisen. Somit ist nicht erforderlich, dass der Flugkörper 1 das Ziel 5 erfassen muss, da anhand des Hilfsmusters 4 eine Berechnung einer Richtung zu dem Ziel 5 ermöglicht ist.
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Das Hilfsmuster 4 umfasst bevorzugt eine Vielzahl von konzentrischen Kreisen um das Ziel 5. Somit zeigt jede Normale auf einer der Kreiskonturen in Richtung des Ziels 5. Dem Flugkörper 1 ist die Form des Hilfsmusters 4 bekannt, so dass das Hilfsmuster 4 von dem Flugkörper 1 erkennbar ist und eine Richtung zu dem Ziel 5 bestimmbar ist. Neben der Form des Hilfsmusters 4 ist dem Flugkörper außerdem eine Wellenlänge des Hilfsmusters 4 bekannt, um Verwechselungen oder gezielte Täuschungen zu vermeiden.
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In 2 ist ein starres Hilfsmuster 4 gezeigt. Alternativ kann das Hilfsmuster 4 dynamisch veränderlich sein, so dass insbesondere vorgesehen sein kann, dass mit Verkleinerung eines Abstandes des Flugkörpers 1 zu dem Ziel 5 das Hilfsmuster 4 in das Ziel 5 hineinläuft. Dies bedeutet, dass das Ziel 5 zunächst von einem ausladenden Hilfsmuster 4 beleuchtet wird, wobei das Hilfsmuster 4 allmählich in einen einzigen Zielbeleuchtungspunkt übergeht.
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Damit der Flugkörper 1 das Hilfsmuster 4 erkennen kann, muss dieses reflektiert werden. Ein solcher Fall ist in 3 gezeigt. 3 zeigt ein Wirksystem 7 umfassend den Flugkörper 1 und eine Bodenstation 8. Der Flugkörper 1 ist von der Bodenstation 8 aus startbar, wobei die Bodenstation 8 das Ziel 5 beleuchtet, um den Flugkörper 1 auf das Ziel 5 einzuweisen. Das von der Bodenstation 8 ausgesendete Hilfsmuster 4 wird dabei von dem Relief reflektiert, so dass eine Projektion 6 des Hilfsmusters 4 auf dem Relief vorhanden ist. Diese Projektion 6 ist von dem Flugkörper 1, insbesondere von dem Suchkopf 3, erfassbar.
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Aus 3 ist außerdem ersichtlich, dass aufgrund eines begrenzten Erfassungsbereichs 10 des Suchkopfes 3 das Ziel erst während einer späten Phase des Fluges des Flugkörpers 1 von dem Suchkopf 3 erfassbar ist. Der Erfassungsbereich 10 des Suchkopfes 3 ist, wie mit Bezug auf 1 erklärt, durch den Öffnungswinkel Ω und die Reichweite x begrenzt. Um den Flugkörper 1 dennoch auf das Ziel 5 zu lenken, wird das Hilfsmuster 4 ausgesendet. Somit kann der Suchkopf 3 des Flugkörpers 1 die Projektion 6 des Hilfsmusters 4 auf dem Relief erkennen. Da dem Flugkörper 1 die Form des Hilfsmusters 4 bekannt ist, kann dieser die Verzerrung der Projektion 6 erkennen und korrigieren, sodass eine Bestimmung der Richtung zu dem Ziel 5 ermöglicht ist.
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Unter Relief ist hier insbesondere eine Oberfläche zu verstehen, bevorzugt eine Erdoberfläche. Die Oberfläche kann durch unterschiedliche Landschaftsmerkmale gebildet sein, insbesondere durch Felder, Berge, Wälder oder ähnliches. So ist stets von einer Verzerrung des ausgesendeten Hilfsmusters 4 auszugehen. Da das Hilfsmuster 4 mehrere konzentrische Kreise umfasst, ist insbesondere eine Projektion 6 umfassend konzentrische Ellipsen zu erwarten.
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4 verdeutlich den Einweisungsvorgang durch die Projektion 6 des Hilfsmusters 4. Es ist aus 4 ersichtlich, dass das Ziel 5 außerhalb der Reichweite x des Suchkopfs 3 liegt. Somit kann der Suchkopf 3 das Ziel 5 selbst nicht erfassen. Dahingegen ist eine Erfassung der Projektion 6 des in 2 gezeigten Hilfsmuster 4 auf dem Relief durch den Suchkopf 3 erfassbar. Der Suchkopf 3 kann daher anhand der Projektion 6 eine Richtung zu dem Ziel 5 bestimmen. Auf dem Flug zu dem Ziel 5 kann der Flugkörper 1 Anstellwinkel bis zu dem maximalen Anstellwinkel α einnehmen, was den Flugkörper 1 sehr manövrierfähig macht. Sobald der Flugkörper 1 einen Abstand zu dem Ziel 5 aufweist, der geringer ist als die Reichweite x, kann der Suchkopf 3 das Ziel 5 selbst erfassen.
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Die Beleuchtung des Ziels 5 mit dem Hilfsmuster 4 stellt für einen Schützen eine Gefahr dar, da dieser während der Beleuchtung des Ziels 5 seine Stellung verrät. Somit besteht die Gefahr, dass der Schütze selbst zu einem Ziel einer gegnerischen Partei wird. Um ein solches Risiko zu minimieren, ist vorgesehen, dass der Schütze das Ziel 5 nur während eines Endanflugs des Flugkörper 1 beleuchtet. Somit fliegt der Flugkörper 1 zunächst in eine vordefinierte Richtung, bevor der Suchkopf 3 die Projektion 6 erfasst. Dabei ist die vordefinierte Richtung insbesondere die Richtung, in die der Flugkörper 1 gestartet wurde. Somit muss der Schütze lediglich abschätzen, wann das Ziel 5 zu beleuchten ist, d. h. wann der Endanflug des Flugkörpers beginnen soll. Dabei erlaubt die hohe Manövrierfähigkeit des Flugkörpers 1 aufgrund des großen maximalen Anstellwinkels α einen kurzen Endanflug und somit nur eine kurze Dauer der Zielbeleuchtung.
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Bevorzugt weist der Flugkörper 1 eine Kommunikationsvorrichtung auf, über die der Flugkörper 1 mit der Bodenstation 8 kommuniziert. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Bodenstation 8 sämtliche rechenintensiven Aufgaben des Flugkörpers übernimmt, wie insbesondere die Bestimmung einer Richtung zu dem Ziel 5 anhand der Projektion oder die Berechnung von Steuerbefehlen. Somit weist der Flugkörper 1 nur einfache Hardware auf, sodass der Flugkörper 1 einfach und kostengünstig herstellbar ist. Der Flugkörper 1 befolgt demnach lediglich die Steuerinformationen, die er über die Kommunikationsvorrichtung von der Bodenstation 8 erhält. Zur Kommunikation weist der Flugkörper insbesondere COTS-Komponenten auf.
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Es ist ersichtlich, dass der Flugkörper 1 sehr einfach und kostengünstig herzustellen ist, dennoch eine hohe Präzision bei dem Einwirken auf das Ziel 5 aufweist. Somit ist der Flugkörper 1 ideal als kleinkalibriger Flugkörper geeignet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flugkörper
- 2
- Grundkörper
- 3
- Suchkopf
- 4
- Hilfsmuster
- 5
- Ziel
- 6
- Projektion des Hilfsmusters
- 7
- Wirksystem
- 8
- Bodenstation
- 9
- Triebwerk
- 10
- Erfassungsbereich
- α
- maximaler Anstellwinkel
- Ω
- Öffnungswinkel des Suchkopfs
- x
- Reichweite des Suchkopfs
