DE10313279B4

DE10313279B4 - Vorrichtung für das Absetzen von aerodynamisch instabilen Flugkörpern aus einem Transportflugzeug

Info

Publication number: DE10313279B4
Application number: DE2003113279
Authority: DE
Inventors: Peter Zahner; Michael Grabmeier
Original assignee: Peter Zahner; Michael Grabmeier
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: DE10313279A1

Abstract

Beweglicher Kranarm für ein Transportflugzeug, der benachbart zu einer Ladeluke in einem Frachtraum des Transportflugzeugs (1) dreh- und schwenkbar befestigt ist und an seinen freien Ende zumindest einen Waffen-Pylon (12) aufweist, mit dem wenigstens ein Flugkörper (18), der in zumindest einer Halterung oder zumindest einem Magazin (5) im Frachtraum verstaut ist, aufnehm- und absetzbar ist, wobei jeder Waffen-Pylon (12) und/oder Flugkörper (18) Sensoren umfasst, welche das im Bereich des jeweiligen Flugkörpers (18) herrschende Luftströmungsfeld oder die auf den jeweiligen Flugkörper (18) wirkenden Luftströmungskräfte messen und an eine zentrale Daten- und Informationsverarbeitung (22) weiterleiten, die den Kranarm (4) und den wenigstens einen Waffen-Pylon (12) mit dem aufgenommenen Flugkörper (18) so positionieren, dass auch ein aerodynamisch instabiler Flugkörper ohne Gefährdung des Transportflugzeuges (1) während des Fluges aus der geöffneten Ladeluke abgesetzt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft einen beweglichen Kranarm, der ein militärisches Transportflugzeug (wie z.B. Airbus A400M) in die Lage versetzt als kosteneffiziente Abschußplattform für Luft-Boden/Schiff-Marschflugkörper (MFK, wie z.B. Taurus KEPD 350/150, Storm Shadow, Scalp EG, Apache) benutzt zu werden.
In Ermangelung von taktischen Abstandsflugkörpern bei europäischen Luftwaffen wurde in den 90iger Jahren des 20. Jahrhunderts die Entwicklung von Luft-Boden/Schiff-MFKs (Abstand und Präzision) begonnen, so dass zur Zeit folgende MFK-Typen bei europäischen Luftwaffen zur Einführung anstehen oder schon im Einsatz sind : Taurus KEPD 350/150, Storm Shadow, Scalp EG, Apache. Es sind hierfür Kampfflugzeuge der Typen Tornado, Harrier, Eurofighter Typhoon, Mirage 2000, Rafale, JAS39 Gripen, Viggen, F-18 vorgesehen, die meist 2 MFKs (bis zu 1.5to pro MFK) unter dem Rumpf oder Flügel zur Boden- oder Schiffzielbekämpfung tragen und verschiessen können.
Die Verwendung dieser Kampfflugzeug-Typen als Abschußplattform für MFKs weist folgende Nachteile auf:

a. Kampfflugzeuge dieser Art sind für Höchstleistungen hinsichtlich Schubkraft, Geschwindigkeit, Beschleunigung- und Wendigkeit/Manövrierfähigkeit, Terrain Following im Tiefstflug etc. ausgelegt, die sie äußerst kostenintensiv in Herstellung, Betrieb, Wartung und Logistik machen. Diese Eigenschaften sind aber nicht erforderlich, um in einem stand-off-Szenario (Wegstrecke von Release bis Ziel : 400-500km) einen MFK zur vorgeplanten Release-Position zu tragen und abzusetzen. Ausreichend wäre dagegen eine Transport-Möglichkeit, mit der MFKs in Höhen von 300m bis 5000m bei Geschwindigkeiten von Mach 0.4–0.8 im Geradeausflug angesetzt werden können. Obige Kampfflugzeuge sind im Vergleich zu Transportflugzeugen kein kosteneffizientes Mittel um MFKs zum Einsatz zu bringen;
b. Kampfflugzeuge dieser Art transportieren MFKs als externe Lasten (an den Rumpf- oder an den Flügel-Stationen). Der dadurch entstehende aerodyamische Widerstand reduziert in beträchtlichem Maße die Reichweite und Geschwindigkeit des Trägerflugzeuges, was taktische Nachteile mit sich bringt (z.B. Tankflugzeuge sind notwendig, Abhängigkeit von bestimmten Flugplätzen). Ein MFK an einer Außenstation ist zudem während der gesamten Tragflugphase starken Vibrationen ausgesetzt, die seine Zuverläßigkeit reduzieren und damit den Missionserfolg gefährden können;
c. Kampfflugzeuge dieser Art haben keine on-board Möglichkeit zur komplexen Missionsplanung. Daher muß die Missionsplanung für die MFKs zur Zeit vor dem take-off erfolgen und die Missionsplanungs-Daten noch am Boden in die MFKs geladen werden (eine Übertragung von Missionsplänen vom fliegenden Kampfflugzeug zum releasten MFK durch Data-Link ist nicht störsicher und oftmals aus taktischen Gründen ausgeschlossen (z.B. Funkstille)). Dadurch wird die Zeit zwischen Ziel-Aufklärung und Ziel-Bekämpfung unnötig verlängert, was den Missionserfolg gefährden kann;
d. Kampfflugzeuge (Nutzlast circa 6to) dieser Art können zumeist maximal nur 2 MFKs (bis 3to) tragen und haben mit dieser Beladung ohne Luftbetankung mit zusätzlichen Treibstofftanks maximale Einsatzradien von 1400km bei Hoch-Tief-Hoch-Flugprofilen (bzw. 650km im Tiefflug). Dadurch ergeben sich starke taktische Einsatzbeschränkungen im Vergleich zu Langstreckenbombern wie z.B. B-1 oder B-52;

Damit ist die Benutzung eines militärischen Transportflugzeuges wie A400M als Abschußplattform für abstandsfähige Waffen wie z.B. gelenkte Bomben und Marschflugkörper grundsätzlich hinsichtlich Kosteneinsparung und Nutzungs-Optimierung überlegenswert, wodurch als Nebeneffekt die Entwicklung eines kostspieligen europäischen Langstreckenbombers vermieden werden könnte.
Aus GB 2 197 277 A ist eine Bewaffnungs-Apparatur für Luftschiff-Gondeln bekannt, welche aus einer Waffen-Abschußplattform, einem Teleskop-Rohr zum Ausbringen der Abschußplattform aus einem Waffenschacht unterhalb der Gondel und einer Vorrichtung zum Schwenken der Abschußplattform um die Vertikal-Achse besteht. Diese Apparatur ist wegen der Notwendigkeit eines Waffenschachtes für Transportflugzeuge ungeeignet.
DE 196 02 890 A1 beschreibt eine Vorrichtung, mit der das Absetzen und Wiederaufnehmen einer Drohne von einem Transportflugzeug während des Fluges mit Hilfe eines ausschwenkbaren Kranes mittels Fesselungskopf durchführt werden kann. Der Fesselungskopf ist nicht geeignet um Waffen aufzunehmen, zu versorgen und abzuschießen bzw. abzusetzen.
US 6 056 237 A zeigt ein unbemanntes Fluggerät (UAV), das aus verschiedenen Trägerflugzeug-Typen abgesetzt werden kann.
Aus US 5 229 538 A ist eine Plattform (Bomben-Rack) bekannt, welche an einer Waffenstation eines Kampfflugzeuges hängt und mehrere intelligente Waffen wie JDAM aufnehmen kann. Die Plattform stellt dabei über die Waffenstation die Energieversorgung und die Daten-Kommunikation mit dem Waffenrechner des Kampflugzeuges entsprechend MIL-STD 1553 bzw. MIL-STD 1760 sicher, indem sie als Remote Terminal im Waffenbus des Kampfflugzeuges arbeitet und einen eigenen Sub-Datenbus als Bus-Controller zu den angehängten Waffen betreibt, wodurch der Waffen-rechner des Kampfflugzeuges indirekt mit den an die Plattform angehängten Waffen kommunizieren kann. Dieses Bomben-Rack dient daher als Kommunikations-Umsetzer und ermöglicht den Verschuß von mehreren Waffen von nur einer Kampfflugzeug-Waffenstation.
EP 1 001 242 A1 beschreibt einen Schnittstellen-Adapter, der den Verschuß von Waffen mit unterschiedlichen Schnittstellen-Typen (z.B. MK 82 Daten-Interface, MIL-STD 1760 Interface) von der selben Waffenstation eines Kampfflugzeuges ermöglicht. Dadurch erhöht sich die taktische Einsatzflexibiliät und -kapazität des Kampfflugzeuges, da jede Waffe prinzipiell von jeder Waffenstation verschossen werden kann.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde einen beweglichen Kranarm für ein Transportflugzeug bereitzustellen, der es ermöglicht einen Flugkörper, insbesondere einen Marschflugkörper, aus einem Transportflugzeug während des Fluges an einer vorbestimmten Position sicher abzusetzen, wobei bauliche Änderungen am Flugkörper und an der Flugzeugzelle möglichst vermieden werden sollen.
Dieses technische Problem wird durch die Merkmale des beweglichen Kranarmes gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des beweglichen Kranarms sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Die Erfindung hat mehrere Vorteile:

a. die Kosten eines MFK-Verschuß von einem militärischen Transportflugzeug (30 Cent pro 1to Nutzlast/km) sind geringer als der Verschuß von einem Jagdbomber (25 Euro pro 1to Nutzlast/km);
b. großes Kosten-Einsparungs-Potential ergibt sich durch entsprechende Reduzierung der Anzahl der Jagdbomber einer Luftwaffe. Dies macht Mittel im Überschuß für die Beschaffungs-Kosten der durch die Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtungen (Umrüst-Kit) frei;
c. eine Ausweitung der taktischen Einsatzmöglichkeiten resultiert durch die größere Reichweite, die größere Anzahl der mitgeführten MFKs und durch die on-board Missions-Planungs-Fähigkeit des militärischen Transportflugzeuges als MFK-Abschußplattform;
d. die Zeit zwischen Ziel-Aufklärung und Zielbekämpfung kann wesentlich reduziert werden, weil ein militärisches Transportflugzeug, das als MFK-Abschußplattform benutzt wird, im Release-Gebiet lange Zeit (auch ohne Luft-Betankung) kreisen kann und von aktuellen Aufklärungs-Ergebnissen abgeleitete Bekämpfungsaufträge kurzfristig umsetzen kann. Somit kann die Zeit eingespart werden, die ein Jagdbomber am Boden auf die Fertigstellung des Missions-Planes warten muß und die vergeht, bis der Jagdbomber ins Release-Gebiet geflogen ist. Nach Verschuß von 2 MFKs muß der Jagdbomber wieder zu seinem Stützpunkt zurückkehren, währenddessen das militärische Transportflugzeug im sicherem Release-Gebiet weiter auf Bekämpfungsaufträge warten kann;
e. zur Zeit werden oftmals pro MFK 2 Missionen im einem Missions-Plan (z.B. Taurus KEPD 350) geplant und in den MFK am Boden vor take-off geladen. Erst im Flug wird je nach taktischer Situation durch die Jagdbomber-Besatzung entschieden, welche Mission der MFK durchführen soll. Wenn der Missions-Plan on-board komplett erstellt werden kann, muß nur eine Mission pro MFK geplant werden. Damit ergeben sich größere Speicher-Kapazitäten innerhalb der MFK-Rechner für Geländedatenbanken, Geländemodellen etc.. für diese eine Mission, ebenso eine Verkürzung der Zeitdauer, die für die Erstellung des Missionsplanes notwendig ist.
f. da die durch die Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung als Umrüst-Kit konzipiert ist, kann der z.B. A400M in der Zeit, in welcher er nicht als MFK-Verschuß-Plattform benutzt wird, für andere Verwendungs-Rollen eingesetzt werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Es zeigen:
1 ein funktionales Blockdiagramm der vorgeschlagenen Vorrichtung,
2 ein Datenfluß-Diagramm bzgl. der zentralen Informations- und Datenverarbeitung (ZIDV),
3 ein Zustands-Übergangs-Diagramm, das die Verarbeitungs-Sequenz der Zentralen Informations- und Datenverarbeitung (ZIDV) aufzeigt,
4–9 Querschnitte und Draufsichten auf einen Frachtraum mit installierten Vorrichtungen während Magazinierungs-Aktivitäten
10–12 Seitenansichten eines Frachtraumes mit installierten Vorrichtungen während Magazinierungs-Aktivitäten
13–15 Seitenansichten eines Frachtraumes mit installierten Vorrichtungen während Verschuß-Aktivitäten
In 1 wird in stark vereinfachter Form der Frachtraum eines militärischen Transportflugzeuges gezeigt, in dem die Funktionselemente des bevorzugtem Ausführungsbeispieles der Erfindung untergebracht sind:
In der hinteren Sektion des Frachtraumes:

– MFK-Magazin 5,
– Kranarm 4 mit MFK 18 in Release-Position.

In der vorderen Sektion des Frachtraumes

– Bedienplatz für Missionsplanung und Waffen-Steuerung 6,
– Missions-Planung 23,
– Zentrale Informations- und Datenverarbeitung (ZIDV) 22.

Nach Einbau dieser Funktionselemente (Umrüst-Kit) in den Frachtraum des Transportflugzeuges wird die Laderampe demontiert oder eine modifizierte Laderampe installiert, die nach oben öffnungsfähig ist, so dass der Kranarm 4 bei der MFK-Aufnahme vom MFK-Transport-Container 27 bzw. beim MFK-Release nicht die Laderampen-Länge (6m) überspannen muß. Dadurch ergibt sich eine geringere Baulänge, ein geringeres Gewicht und eine größere Stabilität des Längsträgers 9. Die hintere Sektion 3 des Frachtraumes ist dadurch während des Fluges offen (bei demontierter Laderampe), was die Operatoren 30 (Missions-Planung, Waffensteuerung) nicht beeinträchtigt, da sie in der durch eine Trennwand 21 separierten vorderen Sektion ihre Arbeitsplätze 6 haben. Alternativ können die Operatoren-Arbeitsplätze inklusive Rechner-Infrastruktur auch im einem luftverladbaren Container untergebracht sein, der mit MFK-Magazin 5 und Kranarm 4 verkabelt ist.
Falls die vorhandene nach unten sich öffnende Laderampe erhalten bleiben soll, kann eine Druckausgleichsschleuse in die Bodenstruktur der hinteren Sektion des Frachtraumes eingebaut werden, durch die der Kranarm 4 den Marschflugkörper 18 transportiert, wodurch der Einbau einer Trennwand 21 entfallen könnte.
Die ZIDV koordiniert, steuert und überwacht die Interaktionen zwischen den obigen Funktions-Elementen.
Zu diesem Zweck hat sie Datenschnittstellen zu (2):

– Mensch-Maschine-Interface (MMI),
– Missions-Planung,
– Avionik-System des Transportflugzeuges,
– MFK via Kranarm,
– Kranarm,
– MFK-Magazin.

Mittels dem Mensch-Maschine-Interface ermöglicht die ZIDV dem Operator 30 die Ausführung und Überwachung folgender Aktionen:

a. Anzeige der aktuellen Belegung der Speicher-Positionen des MFK-Magazines mit MFKs (vorhanden/nicht vorhanden/als defekt erkannt/fixiert/nicht fixiert);
b. Aktivieren der automatischen Auswahl und des Aufgreifens eines MFK mittels Kranarm aus dem MFK-Magazin oder vom MFK-Transport-Container;
c. aktivieren eines MFK durch Einschalten der Energie-Versorgung des MFK (power on);
d. überwachen und auswerten des Selbsttest des MFK und prüfen, ob die Software/Hardware-Konfiguration des MFK korrekt ist, und laden eines Missions-Planes in den MFK mit anschließendem Plausibilitäts-Check;
e. Transport eines aufgegriffenen und getesteten MFK mittels Kranarm in den Laderaum und speichern im Magazin;
f. starten und überwachen des Navigations-Alignment des im Magazin aufgegriffenen und getesteten MFK;
g. starten und überwachen der Sequenz zum Positionieren des MFK außerhalb des Transportflugzeuges unterhalb der Laderampen-Kante mittels Kranarm;
h. Auslösung des Releases des unterhalb der Laderampen-Kante positionierten MFK und Überwachung des Releases mittels des Videos, das von der am Pylon montierten Kamera geliefert wird;
i. starten und überwachen der Sequenz zum Einfahren des Kranarms in die Warte-Position 32 im Frachtraum;
j. Notabwurf (Jettision) eines sich in Release-Position 28 befindlichen Marschflugkörpers.

Die in der vorderen Sektion des Frachtraumes installierte Missions-Planung ermöglicht dem Operator via Mensch-Maschine-Interface die Bekämpfungsaufträge, Aufklärungsergebnisse (im Abwurfgebiet, auf der Anflugstrecke und im Zielgebiet) und Wetter-Informationen, die von einem übergeordneten Gefechts- und Befehls-Center empfangen werden, in einen vom Marschflugkörper durchführbaren Missions-Plan umzusetzen. Nach Fertigstellung des Missions-Planes wird dieser von der ZIDV eingelesen und unter Kontrolle des Operator 30 via Kranarm in den energie-versorgten und getesteten Marschflugkörper geladen. Der aktuelle MFK-Vorrat im MFK-Magazin und der Vollzug von Bekämpfungs-Aufträgen werden der Missions-Planung übermittelt, die sie an das übergeordnete Gefechts- und Befehls-Center weitermeldet.
Die ZIDV erhält zyklisch aktuelle Navigations-Daten vom Avionik-System des Transportflugzeuges:

a. Almanac-, Ephemeris-, Kryptokey- und PVT-Daten (position, velocities, time), um den GPS-Receiver des Marschflugkörpers zu initialisieren;
b. Position, Geschwindigkeit, Euler-Winkel, Drehraten, Mach-Nr, Lever-Arms, Figure of Merit und Status-Infos der Transportflugzeug-Navigation, um die Initialisierung (one-shot-alignment) und die zyklische Stützung (periodic alignment) des Navigations-Systemes des Marschflugkörpers vor Release auszuführen.

Die aktuelle Ausfahrstellung des Kranarms (Position von Laufkatze, Längsträger und Hubstange, mit/ohne MFK) und die aktuelle Belegung des MFK-Magazins mit MFKs wird dem Avionik-System des Transportflugzeuges übermittelt, so dass dadurch die wirkenden Scharnier-Momente durch die Flugzustands-Steuerung des Transportflugzeuges kompensiert werden können.
Die ZIDV kommuniziert mit dem Kranarm (direkt (1) oder als Übermittler zum Marschflugkörper (1)), um:

a. die Positionierung von Laufkatze, Längsträger, Hubstange und Pylon des Kranarms zu steuern und zu überwachen,
b. das Aufgreifen und Ablegen eines MFK durch den Pylon des Kranarms zu steuern und zu überwachen,
c. das Positionieren des MFK in Release-Position 28 inklusive der Feinjustierung des Pylons 12 (im Nickwinkel, ev. auch in Gier-und Rollwinkel) zu steuern und zu überwachen,
d. den Einschalttest des vom Kranarm mittels Pylon aufgeriffenen MFKs zu steuern und zu überwachen,
e. in den MFK, der am Kranarm hängt und energie-versorgt wird, den Missions-Plan zu laden,
f. die Konfigurations-Informationen des MFK (Hard-, Software, Missionsplan) auf Plausibilität zu prüfen,
g. dem MFK die für sein Navigations-Alignment notwendigen Initialisierungs- und Stützinformationen (von der Avionik des Transportflugzeuges) zu übermitteln,
h. die für den Release des MFK notwenige Daten/Signal-Interaktionen auszuführen.

Die ZIDV sendet folgenden Daten via Kranarm an den Marschflugkörper (MFK):

a. Missions-Plan mit Gelände-Elevations-Daten, Gelände-Marken-Modellen, Gefechtskopf-Konfigurations-Daten, Cruise/Reattack-Trajektorien, Release/Aimpoint-Point-Informationen, Träger-Identifikation;
b. GPS-Initialisierungs-Daten mit Almanac-, Ephemeris-, Kryptokey- und PVT-Daten;
c. Transportflugzeug-Navigations-Daten mit Position, Geschwindigkeit, Euler-Winkel, Drehraten, Mach-Nr, Lever-Arms, Figure of Merit und Status-Infos;
d. Kommandos, um MFK-Tests auszulösen, GPS-Initialisierungs-Daten zu laden, einen Missions-Plan zu löschen oder zu laden, das Navigations-Alignment des MFK zu initiieren, die Release-Sequenz im MFK zu aktivieren.

Der Marschflugkörper (MFK) meldet folgende Informationen an die ZIDV:

a. BIT-Ergebnis mit detaillierten Testergebnis je LRU,
b. MFK-Konfiguration mit MFK-Typ, Hard/Software-Identifiers, Missions-Plan-Identifiers,
c. MFK-Status mit Running/Go/Nogo-Aussagen bzgl. Tests und Downloads, Missions-Plan-Status (valid, leer, korrupt), Status des Navigations-Alignment,
d. Release-Status mit Bestätigung der Kommandos für Alignment und Release-Sequenz-Interaktion,
e. die durch Sensoren des MFKs gemessenen Luftkräfte, welche auf den MFK einwirken (zur Ermittlung der optimalen MFK-Lage bei Release).

Die ZIDV liest zyklisch vom MFK-Magazin den MFK-Belegungszustand der vorhandenen Speicher-Positionen des MFK-Magazins, um:

a. den aktuellen MFK-Belegungs-Zustandes des Magazines an den Operator 30 via Mensch/Maschine-Interface und an das übergeordnete Gefechts- und Befehls-Center via Missions-Planung periodisch zu melden,
b. den als nächstes von Kranarm aufzugreifenden MFK so auswählen, dass möglichst geringe Quermomente durch die gelagerten MFKs entstehen (MFK-Speicher-Management).

Zudem kann die ZIDV das Öffnen und Schließen der 4 Fixier-Klammern jeder Speicher-Position initiieren und durch entsprechende Status-Rückmeldungen überwachen.
In 3 ist der zeitliche Ablauf der Verarbeitungs-Prozeße der ZIDV in Form eines Zustands-Übergangs-Diagramms mit zugehöriger tabellarischer Kurzbeschreibung dargestellt. Wenn die ZIDV eingeschaltet wird, befindet sie sich im Zustand Bereit. In dieser Einschalt-Situation führt die ZIDV folgende Aktivitäten durch:

1. Auswertung der Einschalttests der Rechner-Hardware, auf der die ZIDV implementiert ist; Aktivierung einer entsprechenden Go/Nogo-Anzeige am Mensch/Maschine-Interface;
2. Ausführen von Kommunikations-Tests (Milbus, Ethernet, RS422 etc..) mit der Avionik des Transportflugzeuges, Missions-Planung, Mensch/Maschine-Interface, MFK-Magazin, Kranarm, MFK; Aktivierung einer entsprechenden Go/Nogo-Anzeige am Mensch/Maschine-Interface;
3. Abfrage und Auswertung von Testergebnissen von Missions-Planung, Mensch/Maschine-Interface etc.; Aktivierung einer entsprechenden Go/Nogo-Anzeige am Mensch/Maschine-Interface.

Falls keine Fehler erkannt werden, werden folgenden Funktionen durchgeführt:

a. periodische Abfrage der Status-Informationen von MFK-Magazin und Kranarm; entsprechende Visualisierung der erhaltenen Status-Infos durch schematische Symbole am Mensch/Maschine-Interface;
b. wenn der Operator 30 via Mensch/Maschine-Interface die Magazinierungs-Funktion anwählt, wird in den Zustand Aufnehmen verzweigt;
c. wenn der Operator 30 via Mensch/Maschine-Interface die Verschuß-Funktion anwählt, wechselt die Zentrale Informations- und Datenverarbeitung in den Zustand Beladen.

Falls aus dem Haupt-Zustand Magazinieren bzw. Verschuß in den Zustand Bereit aufgrund eines Operator-Befehls gewechselt wird, kommandiert die ZIDV den Kranarm in die Warte-Position in Frachtraum, wobei die Haken des Pylon geöffnet und die Abstoß-Stößel des Pylon eingefahren sind.
Falls die ZIDV vom Zustand Bereit in den Zustand Aufnehmen wechselt, steuert und überwacht die ZIDV folgende Sequenz, welche vom Operator via Mensch/Maschine-Interface initiiert und überwacht wird:

1. Kommando an Kranarm über die Laderampen-Kante hinaus auszufahren und den Ausleger so abzusenken, dass der Zentrier-Zapfen (Spigot) und der Umbilical-Stecker des MFK am Pylon passgenau eingefahren werden können,
2. wenn der MFK am Pyplon fixiert und die Umbilical-Steckverbindung geschlossen ist, Kommando an Kranarm die Haken des Pylon zu schließen, so dass der MFK jetzt vom Pylon gehalten wird und die elektrischen Schnittstellen (Milbus, diskrete Steuer-Signale, GPS-Antennen-Signal, Energie-Versorgung 3 × 115V 400Hz + 28VDC, siehe auch MIL-STD-1760) in der Umbilical-Steckverbindung zum Kranarm geschlossen sind,
3. den MFK mit Energie versorgen (3 × 115V 400Hz), Einschalt-Sequenz des MFKs anhand der vom MFK via Kranarm gelieferten Daten MFK-Status und BIT-Ergebnis (siehe 2) überwachen, auswerten und visualisieren,
4. falls sich der MFK als fehlerfrei erweist und der Operator den Transport des MFK in das MFK-Magazin im Frachtraum initiiert, wird in den Zustand Speichern gewechselt,
5. falls der MFK Fehler anzeigt, wird auf Befehl des Operators in den Zustand Freigeben verzweigt.

Zur Steuerung dieser Aktionen kann der Operator ein externes tragbares Bediengerät 31 benutzen, das über ein Kabel mit der ZIDV verbunden ist. Dadurch ist der Operator in der Lage, sich außerhalb des Transportflugzeuges neben der Laderampen-Öffnung zu positionieren und alle Aktionen des MFK-Transport in den Frachtraum zu steuern und zu überwachen.
Im Zustand Freigeben führt die ZIDV folgende Aktions-Sequenz aus:

1. Kommando an Kranarm, die Energie-Versorgung des MFK ausschalten,
2. Kommando an Kranarm, die Haken zu öffnen.

Damit wird auch die Umbilical-Steckverbindung gelöst und der defekte MFK kann mittels Hubwagen wegtransportiert werden, so dass ein anderer MFK aufgegriffen und getestet werden kann.
Wenn die ZIDV vom Zustand Aufnehmen in den Zustand Speichern kommandiert wird, steuert und überwacht sie folgende Kranarm-Aktionen:

1. Energie-Versorgung des MFK ausschalten;
2. Kommandos an Kranarm die Hubstange hochzufahren, den Ausleger des Längsträgers einzufahren, Laufkatze und Langsträger so positionieren, dass der am Pylon der Hubstange hängende MFK an der durch die ZIDV ausgewählen Speicher-Position des Magazines abgelegt werden kann;
3. wenn der MFK zu der angewählten Speicher-Position transportiert ist, Kommando an Kranarm, die Haken des Pylon zu öffnen, so dass der MFK abgelegt wird,
4. Kommando an Speicher-Position des MFK-Magazins, die Fixier-Klammern zu schliessen.

Dabei werden die MFKs zuerst an den hinteren Speicher-Positionen (von Laderrampe aus gesehen) abgelegt und zwar zuerst rechts, dann links und dann mittig. Danach erfolgt die Belegung der vorderen Reihe der Speicher-Positionen in gleicher Reihenfolge (Speicher-Management). Bevor der Operator das Speichern des MFK im Frachtraum initiiert, werden am MFK durch das Bedienpersonal die Safety-Pins (z.B. mechanische Sperre für Plunger) entfernt, wenn er sich noch außerhalb des Frachtraumes befindet.
Die ZIDV führt folgende Steuersequenz aus, wenn aufgrund eines Operator-Befehls in den Zustand Beladen gewechselt wird:

1. automatische Anwahl des MFK im MFK-Magazin, der durch den Kranarm aufgegriffen werden soll (minimale Quermomente);
2. Kommando an Kranarm, die Laufkatze und den Längsträger so zu positionieren, dass sich der Pylon des Kranarms passend über der Deckplatte (mit 2 Aufhängeösen, 2 Fixier-Hebel-Kontakt-Flächen, 2 Ausstoß-Stößel-Kontakt-Flächen, 1 Zentrier-Zapfen) des ausgewählten MFKs befindet;
3. wenn der Pylon entsprechend positioniert ist, Kommando an Kranarm, die Hubstange zu senken, so dass der Umbilical-Stecker (siehe MIL-STD-1760) des Pylon im Gegenstück des MFK einfährt;
4. Kommando an Kranarm, die Haken des Pylon zu schliessen;
5. Kommando an Kranarm, den MFK mit Energie zu versorgen (3 × 115V 400Hz);
6. Einschalt-Sequenz des MFKs anhand der vom MFK via Umbilical gelieferten Daten MFK-Status und BIT-Ergebnis (siehe 2) überwachen und auswerten;
7. wenn sich der MFK als fehlerfrei erweist, Download des durch den Operator ausgewählten Missions-Planes und der GPS-Initialisierungs-Daten via Umbilical des Pylon in den MFK;
8. prüfen, ob der MFK den Missions-Plan korrekt gespeichert hat und ob die GPS-Initialisierungs-Daten korrekt in den GPS-Receiver des MFKs geschrieben wurden (z.B. durch Checksummen-Vergleich); falls nicht, entsprechende Anzeige am Mensch/Maschine-Interface, Anwahl eines anderen vorhandenen MFK, der noch nicht als defekt erkannt ist, Haken des Pylon öffnen, Hubstange in Transport-Stellung fahren, entspr. Nr. 2 weiter;
9. Visualisierung der vom MFK gelieferten MFK-Konfiguration via Mensch/Maschine-Interface; wenn der Operator erkennt, dass der falsche Missions-Plan geladen wurde, kann er die wiederholte Ausführung der Aktion von Nr.7 initiieren;
10. Kommando an MFK via Umbilical, das Navigations-Alignment zu starten, periodische Lieferung von Transportflugzeug-Navigations-Daten an den MFK und zyklische Visualisierung des vom MFK gelieferten MFK-Status via Mensch/Maschine-Schnittstelle (bis zum Release).

Die MFKs werden in folgender Reihenfolge von den Speicher-Positionen aufgegriffen zuerst vordere Reihe Mitte, dann hintere Reihe Mitte, dann hintere Reihe links, dann hintere Reihe rechts, dann vordere Reihe links, dann vordere Reihe rechts (von Laderrampe aus gesehen, siehe 5).
Falls die ZIDV vom Zustand Beladen in den Zustand Positionieren via Operator-Befehl kommandiert wird, steuert und überwacht die ZIDV folgende Aktions-Sequenz:

1. Kommando an Speicher-Position : Fixier-Klammern öffnen,
2. Kommando an Kranarm : Hubstange und Längsträger in Transport-Stellung positionieren, so dass sich der MFK in Mitte des Frachtraumes befindet;
3. Kommando an Kranarm : Laufkatze vor Laderampen-Kante positionieren;
4. Kommando an Kranarm : Ausleger des Längsträgers so ausfahren, dass sich der MFK vollständig außerhalb des Frachtraumes befindet;
5. Kommando an Kranarm : Hubstange so absenken, dass sich der MFK unterhalb der Laderampen-Kante befindet (Release-Position);
6. Kommando an Kranarm : Ausleger des Längsträgers so weit einfahren, dass sich die Hubstange unmittelbar vor der Laderampen-Kante befindet;
7. wenn Operator via Mensch/Maschine-Interface den MFK-Release initiiert (Fire-Kommando), wechselt die ZIDV in den Zustand Release. Ebenso kann der Wechsel in den Zustand Jettision kommandiert werden, wenn sich der MFK in Release-Position befindet.

Im Zustand Positionieren werden die vom Avionik-Systems des Transportflugzeuges empfangenen Daten an den MFK zyklisch weitergeliefert, ebenso werden die vom MFK gelesenen Status-Information periodisch am Mensch/Maschine-Interface visualisiert.
Im Zustand Release werden folgende Aktionen von der ZIDV durchgeführt:

1. Start und Durchführung der Release-Seqeuz im MFK durch Ausführung der notwenigen Daten- und Signal-Interaktionen (siehe MIL-STD-1760);
2. Berechnung des Pylon-Nickwinkels (ev. auch Gier- und Rollwinkel) in Abhängigkeit von den durch die Pylonsensoren bzw. durch die in den Marschflugkörper integrierten Kraftsensoren gemessenen Luftströmungsfeld-Kräften;
3. falls die Release-Sequenz-Interaktion korrekt abläuft und der MFK meldet, dass er alle internen Release-Vorbereitungs-Aktionen (z.B. Start der Thermal-Batterie, Entriegelung und Voreinstellung der Rudermaschinen, Einstellung des Pylon-Nickwinkels (Gier-, Rollwinkel), Aktivierung des Autopiloten etc.) abgeschlossen hat, wird an den Kranarm das Öffnen der Haken des Pylon, um den MFK freizugeben, und das Abstoßen des MFK durch die Abstoß-Stößel des Pylon kommandiert; zudem wird dann die MFK-Energie-Versorgung abgeschaltet (Operator kann mittels TV-Kamera den MFK-Release beobachten);
4. falls die ZIDV die korrekte Ausführung der obigen Aktionen erkennt, werden am Mensch/Maschine-Interface der erfolgreiche MFK-Release symbolisiert und das Einfahren des Ausstoß-Stößel aktiviert; falls nicht erfolgt, die Aktivierung der Hangfire-Anzeige am Mensch-Maschine-Interface;

Falls der Operator einen MFK-Hangfire im Zustand Release erkennt, kann er den Wechsel der ZIDV in den Zustand Jettision aktivieren. In diesem Zustand führt die ZIDV folgende Sequenz aus:

1. Energie-Versorgung des MFK ausschalten;
2. Kommandos an den Kranarm : Öffnen der Haken des Pylon und Abstoßen des MFK durch die Abstoß-Stößel.

Die Durchführung dieser Aktionen wird am Mensch/Maschine-Interface 25 durch geeignete Symbole dargestellt.
4–15 zeigen ein Transportflugzeug 1 mit Frachtraum, der aus der vorderen Sektion 2 und einer hinteren Sektion 3 besteht. In der hinteren Sektion 3 sind der Kranarm 4 und das MFK-Magazin 5 installiert. Die vordere Sektion 3 nimmt die für die ZIDV, Missions-Planung und Mensch/Maschine-Interface notwendige Hardware 6 auf ebenso haben die Operatoren dort ihren Arbeits-Platz. Der Kranarm 4 besteht aus:

a. zwei Längsschienen 7, die an der linken und rechten Seitenwand des Frachtraumes horizontal fest installiert sind;
b. eine Laufkatze 8, die in den Längsschienen lagert und entlang der Längschienen positioniert werden kann;
c. einen Längsträger 9 mit Ausleger 10, der an der Oberseite der Laufkatze beweglich in Richtung der Längschienen installiert ist, und der quer zur Laufrichtung der Laufkatze positionierbar ist;
d. eine Hubstange 11, die am vorderen Ende des Langsträgers montiert ist und die am unteren Ende den Pylon 12 aufnimmt. Die Hubstange kann vertikal positioniert werden;
e. ein Pylon 12, der sich am unteren Ende der Hubstange befindet, mit zwei Haken, zwei Abstoß-Stößel, zwei Fixier-Hebel, einer Umbilical-Steckerverbindung und einer TV-Kamera 17. Der Pylon kann in seiner horizontalen und vertikalen Position feinpositioniert werden, um den MFK passgenau (Zentrier-Zapfen, Aufhängeösen, Umbilical-Stecker) aufgreifen zu können. Zudem ist er im Nickwinkel von 0° bis –10° justierbar, um den MFK vor Release im Luftströmungsfeld (interference flow field) optimal für einen sicheren Abgang zu positionieren. Falls notwendig, ebenso in Gier- und Rollwinkel. Dazu sind am Pylon Kraftsensoren angebracht, die das herrschende Luftstömungsfeld messen und entsprechende Messdaten an die ZIDV übermitteln. Alternativ können auch Sensoren im Marschflugkörper integriert sein, die die auf den Marschflugkörper wirkenden Luftströmungskräfte messen und via Umbilical-Stecker an die ZIDV zur Verarbeitung weitergeben;
f. elektrischen und hydraulischen Antrieben, die die Positionier- und Justierbewegungen von Laufkatze, Längsträger mit Ausleger, Hubstange und Pylon bzw. das Aus/Einfahren der Abstoßstößel durchführen und die von der ZIDV angesteuert werden
g. Sensoren, die Position und Geschwindigkeit der Kranarm-Elemente vermessen und an die ZIDV melden.

Das MFK-Magazin 5 besteht aus sechs MFK-Speicher-Positionen 20, die an der Bodenstruktur des Frachtraumes montiert sind. Eine Speicher-Position hat jeweils vier hydraulische Fixier-Klammern 19, mit denen der auf der Speicher-Position abgelegte MFK festgehalten wird. Zudem hat jede Speicher-Position 20 einen Belegungs-Sensor, der meldet, ob auf der Speicher-Position ein MFK abgelegt ist oder nicht. Die ZIDV steuert das Schließen und Öffnen der Fixier-Klammern bei MFK-Ablage bzw. MFK-Aufnahme und verarbeitet den von den Belegungs-Sensoren gemeldeten Status im Rahmen des MFK-Speicher-Managements.
4, 5, 10 (siehe Zustand Aufnehmen) zeigen eine Magazinierungs-Situation, in der der Kranarm 4 durch den komplett nach hinten ausgefahrenen Längsträger 9 und durch die vollständig nach unten abgesenkte Hubstange 11 einen MFK 18 außerhalb des Frachtraumes mittels Pylon aufgegriffen hat. In 6, 7, 11 (siehe Zustand Speichern) hat die Hubstange den MFK auf Frachtraum-Höhe angehoben und der Ausleger hat den Längsträger maximal in Richtung der vorderen Sektion gezogen, so dass sich der MFK bereits mit seiner Nase im Frachtraum befindet. In 8, 9, 12 sind die Laufkatze und der Längsträger an ihrer vorderen Endstellung positioniert, wobei der Längsträger den MFK seitlich an der linken, hinteren Speicher-Position abgesetzt hat. Die Fixier-Klammern dieser Speicher-Position liegen an den Seitenwänden des MFK an und halten ihn in Position.
13–15 zeigen eine Verschuß-Situation. In 13 (siehe Zustand Beladen) hat der Pylon der Hubstange den mittleren, hinteren MFK in seiner Speicher-Position aufgegriffen, wobei die Fixier-Klammern noch geschlossen sind. In 14 (siehe Zustand Positionieren ist die Laufkatze in ihrer hinteren Endstellung positioniert, der Ausleger hat den Längsträger komplett nach hinten ausgefahren, so dass sich der MFK bereits im vollen Umfang außerhalb des Frachtraumes befindet. 15 zeigt den MFK in Release-Position, so dass die für den Verschuß notwendigen Aktionen durchgeführt werden können (siehe Zustand Release).
Ein System für den Verschuß von Luft-Boden/Schiff-Marschflugkörpern (wie Taurus KEPD 350/150, Storm Shadow, Scalp EG, Apache) aus militärischen Transportflugzeugen (wie z.B. Airbus-Transporter A400M) mit hinterer Laderampe nutzt die hintere Sektion 3 des Frachtraums zur Bevorratung von mehreren Marschflugkörpern (MFK) 18 in einem MFK-Magazin 5 mit Kranarm 4, wobei vor take-off mittels des Kranarms 4 mit positionierbarem Pylon 12 bei demontierter Laderampe die MFKs vom MFK-Transport-Container 27 aufgenommen und in den Frachtraum 3 transportiert und dem MFK-Magazin 5 zur Speicherung übergeben werden.
Zum Verschuß wird ein MFK 18 im MFK-Magazin 5 selektiert, mittels Kranarm 4 dem MFK-Magazin 5 entnommen, getestet und initialisiert und bei Erreichen der vorgeplanten Release-Position aus den hinten offenen Frachtraum transportiert und unterhalb der Laderampen-Kante 29 zum Release im Luftströmungsfeld optimal positioniert und angestellt. Danach wird die 'safe' Release-Sequenz initiiert, in Folge derer der aerodynamisch instabile MFK 18 seine Abgangslenkung aktiviert und der Kranarm 4 den MFK 18 freisetzt und abstößt. Danach führt die Abgangslenkung den MFK 18 vom Transportflugzeug nach unten sicher weg ohne dieses zu gefährden. Nach Verlassen des Sicherheitsbereiches des Transportflugzeuges und nach Abschluß der Vorbereitungen für die Marschphase geht der MFK 18 in die Marschphase über, in der er sich entsprechend dem vorgeplanten Flugweg seinem Ziel nähert.
Nach MFK-Release wird der Kranarm 4 in den Frachtraum 3 für eine nachfolgende MFK-Release-Sequenz eingefahren. In der vorderen Sektion 2 des Frachtraums, durch eine Trennwand 21 abgesondert von der Sektion für MFK-Magazin 5 und Kranarm 4, sind die Waffensystem-Bedienplätze 6 installiert, mit denen die Missions-Planung 23 für den MFK 18 und die Steuerung/Überwachung von MFK 18, MFK-Magazin 5, Kranarm 4 für Beladen und Release-Sequenz durchgeführt werden. Damit kann z.B. der Airbus-Transporter A400M als kostengünstige Abschußplattform für MFKs benutzt werden, wobei die Missions-Planung erst nach take-off entsprechend erteilter Bekämpfungsaufträge zu erfolgen braucht.

Claims

Beweglicher Kranarm für ein Transportflugzeug, der benachbart zu einer Ladeluke in einem Frachtraum des Transportflugzeugs (1) dreh- und schwenkbar befestigt ist und an seinen freien Ende zumindest einen Waffen-Pylon (12) aufweist, mit dem wenigstens ein Flugkörper (18), der in zumindest einer Halterung oder zumindest einem Magazin (5) im Frachtraum verstaut ist, aufnehm- und absetzbar ist, wobei jeder Waffen-Pylon (12) und/oder Flugkörper (18) Sensoren umfasst, welche das im Bereich des jeweiligen Flugkörpers (18) herrschende Luftströmungsfeld oder die auf den jeweiligen Flugkörper (18) wirkenden Luftströmungskräfte messen und an eine zentrale Daten- und Informationsverarbeitung (22) weiterleiten, die den Kranarm (4) und den wenigstens einen Waffen-Pylon (12) mit dem aufgenommenen Flugkörper (18) so positionieren, dass auch ein aerodynamisch instabiler Flugkörper ohne Gefährdung des Transportflugzeuges (1) während des Fluges aus der geöffneten Ladeluke abgesetzt werden kann.
Beweglicher Kranarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranarm (4) aus der Ladeluke eines stehenden Transportflugzeuges (1) heraus von der Rollbahn Flugkörper (18), insbesondere Marschflugkörper, aufgreifen, in das Transportflugzeug (1) transportieren oder aus diesem auf der Rollbahn absetzen kann.
Beweglicher Kranarm nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranarm (4) im Transportflugzeug (1) an einer in mehreren Koordinaten bewegbaren Laufkatze (8) befestigt ist, so daß im Frachtraum Flugkörper (18) in Halterungen oder Magazinen (5) abgesetzt und aus diesen aufgenommen werden können.
Beweglicher Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Waffen-Pylon (12) des Kranarmes (4) dreh- und schwenkbar ist.
Beweglicher Kranarm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren die Position und Geschwindigkeit der Kranarm-Elemente vermessen und an die zentrale Daten- und Informationsverarbeitung (22) melden.
Beweglicher Kranarm nach einem der Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass über den Waffen-Pylon (12) der jeweils angedockte Flugkörper (18) mit der zentralen Daten- und Informationsverarbeitung (22) so verbunden ist, dass dieser mit Daten versorgt und programmiert werden kann.
Beweglicher Kranarm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schnittstellen zwischen zentraler Daten- und Informationsverarbeitung (12)/Kranarm (4)/Waffen-Pylon (12)/Flugkörper (18) geprüft und die vor dem Abwurf erforderlichen Tests des Flugkörpers ausgelöst und abgefragt werden können.
Beweglicher Kranarm nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle des Waffen-Pylons (12) zum Flugkörper (18) nach MIL-STD 1760 ausgeführt ist.