DE1087909B - Steering system for missiles with a combustion chamber for a fixed propellant - Google Patents
Steering system for missiles with a combustion chamber for a fixed propellantInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Steuerung ferngelenkter Flugkörper stellt bekanntlich besondere Probleme hinsichtlich der Ruderwirksamkeit: sowohl im ersten Teil seiner Flugbahn wo der Körper keine ausreichende Geschwindigkeit hat, wie auch in sehr großer Höhe, wo die Luftdichte vernachlässigbax ist, sind aerodynamische Ruder unwirksam. The control of remotely guided missiles is known to pose particular problems with regard to the effectiveness of the rudder: both in the first part of its trajectory where the body does not have sufficient speed As at very high altitudes, where the air density is negligible, aerodynamic rudders are ineffective.
Daher steuert man solche Flugkörper nach dem Rückstoßprinzip. Man lenkt dazu beispielsweise den Treibstrahl des Flugkörpers mittels geeigneter Vorrichtungen ab, jedoch hat dieses Steuerverfahren den Nachteil eines erheblichen Verlustes an Antriebskraft. Therefore, one controls such missiles according to the recoil principle. For example, you steer the Propellant jet from the missile by means of suitable devices, but this control method has the Disadvantage of a considerable loss of drive power.
Man hat auch versucht, die Treibdüse richtbar auszuführen, jedoch ist eine derartige Lösung, insbesondere bei Pulverraketen, sehr schwierig zu verwirklichen. Attempts have also been made to make the propellant nozzle directable, but such a solution is, in particular with powder rockets, very difficult to achieve.
Man könnte sich auch kleine, richtbare, zusätzliche Strahlantriebe vorstellen, doch auch deren. Richtbarkeit erfordert einen erheblichen mechanischen Aufwand. One could also imagine small, adjustable, additional jet propulsion systems, but also theirs. Directability requires considerable mechanical effort.
Durch die Erfindung soll eine Steuervorrichtung für Flugkörper, die mit einer Brennkammer für einen festen Treibsatz und mit einer Treibdüse ausgerüstet sind, geschaffen werden, welche ermöglicht, den Flugkörper auch dann zu lenken, wenn keine aerodynamischen Kräfte zur Verfügung stehen, und welche die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist.The invention is to provide a control device for missiles with a combustion chamber for a fixed propellant and are equipped with a propellant nozzle, which enables the missile to steer even when no aerodynamic forces are available, and which ones does not have the disadvantages described above.
Nach der Erfindung weist die Steuervorrichtung eine Anzahl an die Brennkammer angeschlossener Hilfsdüsen auf, deren Achsen verschwenkt werden können. Die Verschwenkung erfolgt vorzugsweise in Ebenen, die zur Längsachse des Flugkörpers parallel liegen oder so geneigt sind, daß unerwünschte Komponenten der Rudermomente der einzelnen Hilfsdüsen einander kompensieren. Die Achsen der Hilfsdüsen sind grundsätzlich nach hinten gerichtet und sind untereinander bzw. zum Flugkörper so angeordnet, daß bei einer bestimmten Zuordnung der Achsrichtungen (Nullzuordnung) die Resultierende ihrer Schübe mit der Resultierenden des Gesamtschübs zusammenfällt, während das Ausschwenken der Düsenachsen aus dieser Nullage Rudermomente um den Schwerpunkt des Flugkörpers erzeugt.According to the invention, the control device has a number connected to the combustion chamber Auxiliary nozzles whose axes can be pivoted. The pivoting is preferably carried out in Planes that are parallel to the longitudinal axis of the missile or are inclined so that undesirable components of the rudder torques of the individual auxiliary nozzles compensate each other. The axes of the auxiliary nozzles are basically directed backwards and are arranged below each other or to the missile in such a way that that with a certain assignment of the axis directions (zero assignment) the resultant of their Thrust coincides with the resultant of the total thrust while pivoting the nozzle axes generated from this zero position rudder moments around the center of gravity of the missile.
Die einzelne schwenkbare Hilfsdüse besteht nach der Erfindung im wesentlichen aus einem beweglichen Teil, der die eigentliche Düse enthält und einem zum Flugkörper festen Kanal, der diese Düse mit der Brennkammer verbindet, wobei der bewegliche Teil mittels geeigneter Lagerung und Dichtung an den festen Teil angeschlossen ist und mittels geeigneter Vorrichtungen verschwenkt werden kann.According to the invention, the individual pivotable auxiliary nozzle consists essentially of a movable part containing the actual nozzle and a channel fixed to the missile, which connects this nozzle to the combustion chamber, the movable part being connected to the fixed part by means of suitable bearings and seals and can be pivoted by means of suitable devices.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung verschie-Other features and advantages of the invention result from the following description
Ruderanlage für FlugkörperSteering gear for missiles
mit einer Brennkammerwith a combustion chamber
für einen festen Treibsatzfor a fixed propellant charge
Anmelder:Applicant:
Nord Aviation Societe Nationale deNord Aviation Societe Nationale de
Constructions Aeronautiques,Constructions Aeronautiques,
ParisParis
Vertreter: Dipl.-Ing. G. Schliebs, Patentanwalt,
Darmstadt, Büchnerstr. 14Representative: Dipl.-Ing. G. Schliebs, patent attorney,
Darmstadt, Büchnerstr. 14th
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 18. November 1958Claimed priority:
France from November 18, 1958
Jean Becquerelle, Viroflay, Seine-et-OiseJean Becquerelle, Viroflay, Seine-et-Oise
(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden(France),
has been named as the inventor
dener möglicher Ausführungsformen der Erfindung, die in der Zeichnung als Beispiele rein schematisch dargestellt sind.Dener possible embodiments of the invention shown in the drawing as examples purely schematically are shown.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Heck eines Flugkörpers mit Strahlantrieb und einer Ruderanlage entsprechend der Erfindung;Fig. 1 shows a longitudinal section through the stern of a missile with jet propulsion and a rudder system according to the invention;
Fig. 2, 3 und 4 zeigen in Rückansicht verschiedene Möglichkeiten der Anordnung schwenkbarer Hilfsdüsen und deren S teuer wirkung;2, 3 and 4 show, in a rear view, various possibilities for the arrangement of pivotable auxiliary nozzles and their expensive effect;
Fig. 5 zeigt in der Seitenansicht das Heck eines strahlgetriebenen Flugkörpers, der mit einer der Erfindung entsprechenden Ruderanlage ausgerüstet ist, wobei die schwenkbaren Hilfsdüsen mit aerodynamischen Rudern gekuppelt sind, die nach Brennschluß die Steuerung übernehmen (zur besseren Übersicht ist dabei nur eine Ruderebene dargestellt);Fig. 5 shows a side view of the tail of a jet-propelled missile which is equipped with one of the invention appropriate steering gear is equipped, the swiveling auxiliary nozzles with aerodynamic Oars are coupled, which take over the control after the fire has closed (for a better overview only one rudder level is shown);
Fig. 6, 7 und 8 zeigen drei mögliche Ausbildungsformen der Dichtung zwischen Schwenkdüse und dein zur Brennkammer gehenden Versorgungskanal im Längsschnitt.6, 7 and 8 show three possible forms of construction of the seal between the swivel nozzle and your Longitudinal section of the supply channel going to the combustion chamber.
In Fig. 1 ist die Brennkammer für den festen Treibsatz mit 1 bezeichnet. An dieser Brennkammer ist die Haupttreibdüse 2 fest angeschlossen. Die Linie X-X1 ist die Längsachse des Flugkörpers. Vor dem Hals der Treibdüse 2 gehen die gegen Wärme und Erosion geschützten Versorgungskanäle 3 α und 3 b ab.In Fig. 1, the combustion chamber for the solid propellant is denoted by 1. The main propellant nozzle 2 is firmly connected to this combustion chamber. Line XX 1 is the longitudinal axis of the missile. In front of the neck of the propellant nozzle 2, the supply channels 3 α and 3 b , which are protected against heat and erosion, go off.
009 588/43009 588/43
Die hier entnommenen Gase werden gemäß der Erfindung durch die schwenkbaren Hilfsdüsen4a und 4 b nach hinten ausgestoßen. Die Hilfsdüsen werden mittels bekannter und nicht dargestellter Vorrichtungen in den zur Längsachse ,X-X1 parallelen Ebenen F-F1 und Y-Y2 verschwenkt:According to the invention, the gases extracted here are ejected to the rear through the pivotable auxiliary nozzles 4a and 4b. The auxiliary nozzles are pivoted by means of known and not shown devices in the planes FF 1 and YY 2 parallel to the longitudinal axis, XX 1 :
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Gruppen von je zwei Hilfsdüsen vorgesehen, die in zwei zueinander senkrechten, sich in X-X1 schneidenden Ebenen angeordnet sind. Die erste Gruppe umfaßt die bereits genannten Hilfsdüsen 4a und 4&. Von der zweiten Gruppe ist nur die Hilfsdüse 4 c und ihr Versorgungskanal 3 c dargestellt.In the illustrated embodiment, two groups of two auxiliary nozzles each are provided, which are arranged in two mutually perpendicular planes intersecting in XX 1. The first group comprises the already mentioned auxiliary nozzles 4a and 4 &. Of the second group, only the auxiliary nozzle 4 c and its supply channel 3 c are shown.
Die hier gezeigte Anordnung der Hilfsdüsen ist die einfachste. Man kann das gleiche Ergebnis mit einer anderen Anordnung der Hilfsdüsen, selbst mit nur drei Hilfsdüsen, erreichen, vorausgesetzt, man beachtet dabei das Erfindungsmerkmal, nach dem diese Hilfsdüsen in Ebenen verschwenkt werden, die zur Längsachse des Flugkörpers parallel liegen oder so gegen diese geneigt sind, daß sich die unerwünschten Komponenten der Rudermomente der einzelnen Hilfsdüsen kompensieren. Ebenso ist es möglich, den Flugkörper in der Weise mit einer Bugruderanlage zu versehen, daß man die Versorgungskanäle 3 nach vorne führt und die schwenkbaren Hilfsdüsen für Seiten- und Höhensteuerung gegenüber der Heckruderanlage im entgegengesetzen Drehsinn auslenkt.The arrangement of the auxiliary nozzles shown here is the simplest. You can get the same result with a A different arrangement of the auxiliary nozzles, even with only three auxiliary nozzles, provided that one observes while the feature of the invention, according to which these auxiliary nozzles are pivoted in planes that correspond to the longitudinal axis of the missile are parallel or are inclined against this so that the unwanted components compensate the rudder torques of the individual auxiliary nozzles. It is also possible to use the missile to be provided with a bow rudder system in such a way that the supply channels 3 are guided forward and the swiveling auxiliary nozzles for rudder and elevation control opposite the stern rudder system in the opposite direction of rotation deflects.
Im folgenden werden weitere Möglichkeiten gezeigt, wie ein Flugkörper mittels der erfindungsgemäßen Ruderanlage gesteuert werden kann.In the following, further possibilities are shown how a missile by means of the inventive Rudder system can be controlled.
Die Fig. 2 und 3 zeigen den Flugkörper 1 mit der Treibdüse 2 und vier Hilfsdüsen 4, Fig. 4 zeigt ihn mit nur drei schwenkbaren Hilfsdüsen 4.FIGS. 2 and 3 show the missile 1 with the propellant nozzle 2 and four auxiliary nozzles 4, FIG. 4 shows it with only three swiveling auxiliary nozzles 4.
Der Einfachheit halber sind die Schwenkdüsen jede durch zwei Vektoren dargestellt, von denen einer ausgezogen und der andere gestrichtelt ist. Diese Vektoren zeigen die Richtung an, in der die Düsen ausgeschwenkt werden können.For the sake of simplicity, the swivel nozzles are each represented by two vectors, one of which is drawn and the other is dashed. These vectors indicate the direction in which the nozzles swiveled out can be.
In Fig. 2 umfaßt die Ruderanlage:In Fig. 2 the steering gear comprises:
Das Düsenpaar 4 c, 4&, dessen Düsen auf einem Durchmesser des Flugkörpers einander gegenüberliegen und in Ebenen Y-Y1; Y-Y2 ausgeschwenkt werden können, die entweder zur Längsachse des Flugkörpers parallel oder gegen sie so geneigt sind, daß sie sich in der Längsachse des Flugkörpers derart schneiden, daß ihre Schnittlinie senkrecht zur Verbindungslinie 4 a-4 b liegt;The pair of nozzles 4 c, 4 &, whose nozzles are opposite one another on a diameter of the missile and in planes YY 1 ; YY 2 can be swiveled out, which are either parallel to the longitudinal axis of the missile or inclined towards it so that they intersect in the longitudinal axis of the missile in such a way that their line of intersection is perpendicular to the connecting line 4 a-4 b ;
das Düsenpaar 4 c, 4 d, dessen Düsen ebenfalls auf einem Durchmesser, aber senkrecht zum Durchmesser 4 a-4 & einander gegenüberliegen und in den Ebenen Z-Z1; Z-Z2 ausgeschwenkt werden können, die ebenfalls entweder zur Längsachse des Flugkörpers parallel liegen oder so gegen diese geneigt sind, daß sie sich in ihr schneiden, wobei ihre Schnittlinie senkrecht zur Verbindungslinie 4 c-4 d liegt.the pair of nozzles 4 c, 4 d, whose nozzles are also opposite one another on a diameter but perpendicular to the diameter 4 a-4 & and in the planes ZZ 1 ; ZZ 2 can be swung out, the c-4 is also either be parallel to the longitudinal axis of the missile or are inclined towards this that they intersect in it, with its cutting line perpendicular to the line 4 d.
Die in Fig. 3 dargestellte Ruderanlage unterscheidet sich von der unter Fig. 2 gezeigten dadurch, daß die Schwenkebenen nicht senkrecht zu den Durchmessern 4a-4& bzw. 4c-4tZ stehen, so daß es, um unerwünschte Rudermomente zu vermeiden, zweckmäßig ist, die Schwenkebenen parallel zur Flugkörperachse zu legen.The steering system shown in Fig. 3 differs from that shown in Fig. 2 in that the Pivot planes are not perpendicular to the diameters 4a-4 & or 4c-4tZ, so that it is undesirable To avoid rudder moments, it is advisable to place the swivel planes parallel to the missile axis.
Unter den vorstehend gegebenen Voraussetzungen verursacht das Ausschwenken der Hilfsdüsen 4 a und 46 ausschließlich nicht kompensierte Kräfte parallel zu F in der Ebene senkrecht zur Flugkörperachse X-X1, während das Ausschwenken von 4 c und 4 if ausschließlich zu Z parallele, nicht kompensierte Steuerkräfte in der gleichen Ebene hervorruft.Under the conditions given above, the pivoting of the auxiliary nozzles 4 a and 46 only causes uncompensated forces parallel to F in the plane perpendicular to the missile axis XX 1 , while the pivoting of 4 c and 4 if only causes uncompensated control forces parallel to Z in the same Level.
Auf diese Weise kann mittels zweier verschiedener Zuordnungen gesteuert werden, die aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 ersichtlich sind.In this way it is possible to control by means of two different assignments, which are shown in FIG. Fig. 3 can be seen.
Nach Fig. 2 werden die Düsen 4 α, 4 & symmetrisch ausgeschwenkt und wirken als Höhenruder; die Düsen 4 c und 4 d kann man symmetrisch und unsymmetrisch auslenken, so daß sie sowohl als Seiten- als auch als Querruder wirken. Fig. 3 zeigt die andere Zuordnung, bei der die Überlagerung symmetrischer und unsymmetrischer Auslenkung an den Düsen 4 a-4 6 erfolgt, so daß sie als Höhen- und Querruder wirken, während die Düsen 4 c-4 rf nur symmetrisch ausgelenkt werden und so als reines Seitenruder wirken.According to FIG. 2, the nozzles 4 α, 4 & are swiveled out symmetrically and act as elevators; the nozzles 4 c and 4 d can be deflected symmetrically and asymmetrically, so that they act as both rudder and ailerons. Fig. 3 shows the other assignment, in which the superposition of symmetrical and asymmetrical deflection takes place at the nozzles 4 a-4 6, so that they act as elevator and ailerons, while the nozzles 4 c-4 rf are only deflected symmetrically and so act as a pure rudder.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Ruderanlage, die drei Hilfsdüsen 4 a, 4&, 4 c umfaßt. Diese liegen an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks und schwenken in den Ebenen V-V1; V-V2; V-V3, wobei es zwecks Vereinfachung der Steuerung praktisch ist, diese Ebenen parallel zur Flugkörperachse X-X1 zu legen. Die Höhen- und Seitensteuerung sowie die Quersteuerung werden durch geeignete Überlagerung symmetrischer und unsymmetrischer Schwenkung bewirkt.Fig. 4 shows an embodiment of the steering gear which comprises three auxiliary nozzles 4 a, 4 & 4 c. These lie at the tips of an equilateral triangle and pivot in planes VV 1 ; VV 2 ; VV 3 , whereby it is practical, in order to simplify the control, to place these planes parallel to the missile axis XX 1 . The elevation and rudder control as well as the lateral control are effected by suitable superimposition of symmetrical and asymmetrical swiveling.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Nach ihm wird die schwenkbare Hilfsdüse 4a um die'gleiche Achse 6a ausgeschwenkt wie das aerodynamische Ruder (klassisches Ruder oder Spoiler), wobei Strahlruder und aerodynamisches Ruder vorteilhafterweise durch die gleiche Vorrichtung ausgeschwenkt werden. Hierzu ist die Achse 6 a starr mit dem beweglichen Teil der Schwenkdüse 4 a verbunden und richtet mittels der Hebel 7 a den in Ruhelage hinter der Austrittskante einer festen Flosse 9 α liegenden Spoiler 8 a auf.Another feature of the invention is shown in FIG. After him there will be the swiveling auxiliary nozzle 4a swiveled out about the same axis 6a as the aerodynamic rudder (classic rudder or Spoiler), the thruster and aerodynamic rudder advantageously being provided by the same device be swiveled out. For this purpose, the axis 6 a is rigid with the movable part of the swivel nozzle 4 a connected and set up by means of the lever 7 a in the rest position behind the trailing edge of a fixed Fin 9 α lying on spoiler 8 a.
Die Dichtung zwischen der beweglichen Schwenkdüse und dem flugkörperfesten Versorgungskanal übernehmen an sich bekannte, hierzu geeignete Mittel. Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen drei Ausführungsformen. The seal between the movable swivel nozzle and the missile-fixed supply channel take on means that are known per se and are suitable for this purpose. Figures 6, 7 and 8 show three embodiments.
Der Versorgungskanal 3 verbindet jeweils die Schwenkdüse 4 mit der Brennkammer 1, wobei die Schwenkdüse mittels einer geeigneten Lagerung, beispielsweise Kugellager 10, am Ende des Versorgungskanals schwenkbar befestigt ist. The supply channel 3 connects the swivel nozzle 4 with the combustion chamber 1, the Swivel nozzle by means of a suitable bearing, for example ball bearing 10, is pivotally attached to the end of the supply channel.
In Fig. 6 ist ein Schleifring 11 aus wärmefestern Werkstoff auf der Stirnseite 3 e der Mündung des Versorgungskanals 3 befestigt und bildet den Innenteil einer Labyrinthdichtung. Als Gegenstück dient die auf der beweglichen Düse 4 befestigte, mit ringförmigen Entspännungsrinnen versehene Scheibe 13. Leckgase werden durch den Schlitz 14 abgeführt.In Fig. 6, a slip ring 11 made of heat-resistant material is attached to the end face 3 e of the mouth of the supply channel 3 and forms the inner part of a labyrinth seal. The counterpart is the disc 13, which is fastened to the movable nozzle 4 and is provided with annular expansion channels. Leak gases are discharged through the slot 14.
In Fig. 7 ist eine Lippenringdichtung 15 zwischen dem festen Teil 3 und dem beweglichen Teil 4 vorgesehen, wobei der in der Kammer 16 herrschende Überdruck die Lippen gegen den beweglichen Teil andrückt. In Fig. 7 a lip ring seal 15 is provided between the fixed part 3 and the movable part 4, the overpressure prevailing in the chamber 16 presses the lips against the movable part.
In Fig. 8 sitzt ein Schleifring aus wärmef estern Werkstoff fest auf dem Flansch und Stützring des beweglichen Teils 4. Gegen ihn preßt der Innendruck die Stirnseite der am ruhenden Teil 3 befestigten membranartigen Manschette 18.In Fig. 8, a slip ring made of heat-resistant material sits firmly on the flange and support ring of the movable Part 4. Against it, the internal pressure presses the face of the membrane-like attached to the resting part 3 Cuff 18.
Der Erfindungsgegenstand bietet eine Anzahl wichtiger Vorzüge, unter denen hervorzuheben sind:The subject matter of the invention offers a number of important advantages, among which are:
1. Die zum Steuern benutzten Gase werden direkt aus der Brennkammer der Treibanlage entnommen. Daher ist die Ruderanlage gleichzeitig mit dem Einsetzen des Schubes arbeitsfähig.1. The gases used for control are taken directly from the combustion chamber of the propellant system. Therefore, the steering gear is operational at the same time as the thrust starts.
2. Der Schubverlust ist vernachlässigbar; er kann immer kleiner gehalten werden als das Projekt aus 10% des Gesamtschubes und 1-cosa, wobei α den Ausschlagwinkel der Düsen bezeichnet.2. The loss of thrust is negligible; it can always be kept smaller than the project from 10% of the total thrust and 1-cosa, where α denotes Deflection angle of the nozzles.
3. Infolge der Ausführungsform der Schwenkdüseii hat ihr Strahl kein Moment um die Schwenkachse, so daß ihr Ausschwenken nur geringe Leistung benötigt und die Zeitkonstante ihrer Antwort auf einen Befehl des Autopiloten sehr gering ist.3. As a result of the embodiment of the swivel nozzleii its beam has no moment around the swivel axis, so that its swiveling out has little power and the time constant of its response to a command from the autopilot is very small.
4. Die Schwenkbewegung dieser Düsen kann leicht . mit der eines Spoilers gekuppelt werden, der die Steuerung nach Brennschluß fortsetzt.4. These nozzles can pivot easily. be coupled to that of a spoiler that the Control continues after burnout.
Claims (8)
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