DE1141537B - Stabilisierungsanordnung fuer ferngelenkte unbemannte Flugkoerper - Google Patents

Description

• Stabilisierungsanordnung für ferngelenkte unbemannte Flugkörper Bei ferngelenkten Flugkörpern wird eine Einrichtung benötigt, die die Kommandos der Lenkstelle im Flugkörper auf dasselbe Koordinatensystem bezieht, das der Kommandogeber verwendet. Diese Forderung wird bei den meisten bekannten Flugkörpern durch eine Stabilisierungseinrichtung erreicht, die den ganzen Flugkörper durch entsprechende Ausschläge von aerodynamischen Steuerflächen in seiner Lage hält. Bei einem anderen Steuersystem hat der Flugkörper die Möglichkeit, eine Drehbewegung um seine Längsachse auszuführen, wobei die dem Flugkörper zugeführten Steuerkommandos über ein kreiselstabilisiertes System denjenigen Steuerflächen zugeleitet werden, die gerade die zur Ausführung des Kommandos richtige Lage haben.
• Es wurde bereits eine Kombination dieser beiden Steuersysteme vorgeschlagen, die darin besteht, daß ein Flugkörper aus zwei drehbar miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt ist. Der die Steuereinrichtung aufnehmende vorzugsweise hintere Teil eines solchen Flugkörpers, im folgenden kurz Steuerteil genannt, wird durch eine Stabilisierungseinrichtung in einer bestimmten Rollage gehalten, während der vordere Teil des Flugkörpers, in dem das Triebwerk angeordnet ist, im folgenden Triebwerkstel genannt, durch Schrägstellung der Schubdüsen zu einer dauernden Rollbewegung gezwungen wird.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem Flugkörper dieser zweiteiligen Bauart eine Vereinfachung der Steuerung _ und der Stabilisierung zu erreichen.
• Zur Lösung der Aufgabe geht die Stabilisierungsanordnung für ferngelenkte unbemannte Flugkörper davon aus, daß der Flugkörper aus einem rollstabilisierten, die Steuereinrichtung zumindest teilweise aufnehmenden und einem mit diesem drehbar verbundenen, nicht-stabilisierten,das Triebwerk und die Nutzlast aufnehmenden Teil besteht und sich erfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß die Stabilisierung des Steuerteiles mittels Drehmomentüberrtragung auf den Triebwerksteil ,erfolgt.
• Das Drehmoment wird von -einem Stellmotor im Steuerteilerzeugt.Die Stabilisierungskommandos rufen eine Steigerung oder Schwächung des Drehmomentes hervor, je nachdem in welcher Drehrichtung der Steuerteil auszuwandern versucht. Jedes Auswandern wird also sofort als Moment auf den Triebwerksteil übertragen, so däß der Steudrteil seine Rollage beibehält. Dem Triebwerksteil werden dadurch laufend Drehimpulse erteilt, die aber wegen seines relativ großen Trägheitsmomentes nur geringe Wirkung auf dessen Drehzahl haben. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Steuerteil verhältnismäßig einfach ausgeführt werden kann. Eine Überlagerung der Steuerung und der Stabilisierung auf gleiche aerodynamische Steuerorgane oder die Anordnung besonderer Steuerorgane, die allein zur Stabilisierung dienen, sind bei einem mit dieser Anordnung ausgebildeten Flugkörper nicht erforderlich.
• Dem Triebwerkskörper kann durch äußere Kräfte, beispielsweise mit Hilfe von schräggestellten aerodynamischen Flächen eine im wesentlichen konstante Drehbewegung aufgezwungen werden. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Triebwerkskörper zunächst keine Drehung ausführen, wird jedoch infolge Drehmomentübertragung dann in meist wechselnder Drehrichtung zu schwachen Rollbewegungen veranlaßt; bei diesen Flugkörpern sind entweder keine oder in Längsrichtung verlaufende Leitflächen z. B. in Kreuzanordnung vorhanden, Die Lagerung des Steuerteiles am Triebwerksteil kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die axial-schiebende Düse des Marschtriebwerkes im vorderen'nicht-stabilisierten Teil des Flugkörpers als starkwandiges -Mohr ausgebildet. Die Düse reicht durch den Steuerteil hindurch und dient zu seiner Lagerung. Zwei Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt . Fig. 1 einen leitwerksgesteuerten Flugkörper, Fig. 2 einen Flugkörper mit Strahlsteuerung.
• Der Flugkörpervorderteil 10 mit Kreuzflügeln 12 (Fig. 1) ist durch das Kugellager 18 mit dem Steuerteil 11 drehbar verbunden. In dem Steuerteil 11 befindet sich das Stabilisierungs-Kreiselgerät 14, das mit dem Stellmotor 15 durch elektrische Leitungen 22 verbunden ist. Das Zahnrad 16 auf der Welle des Stellmotors 15 greift in die Innenverzahnung 17 des Flugkörpervorderteils 10 ein. Der Vorderteil 10, in dem das Triebwerk angeordnet ist, besitzt zum Ausstoßen der Treibgase eine in den Steuerteil hineinragende, rohrartige Verlängerung 21 mit einer Düse 20 am hinteren Ende.
• Die Kreuzflügel 12 sind in der Zeichnung so eingestellt, daß der Vorderteil 10 bei Vorwärtsflug keine Drehung um die Längsachse ausführt. Zweckmäßigerweise stellt man sie aber leicht gegen die Strömung an, so daß der Flügkörpervordertei110 eine langsame Rollbewegung ausführt. Mit entsprechender übersetzung läuft dann der Stellmotor 15 um, so daß der Steuerteil 11 die Drehbewegung des Vorderteils 10 nicht mitmacht. Sobald der Steuerteil 11 infolge irgendeiner störenden Kraftwirkung eine Drehbewegung um die Längsachse ausführen will, spricht der Stabilisierungskreisel 14 an und erteilt über den Regelkreis 22- dem Stellmotor 15 ein die Drehbewegung beschleunigendes bzw. verzögerndes Drehmoment, welches den Steuerteil 11 sofort wieder in die alte Roll-Lage zurückführt. Während bei der Ausführung mit rotierendem Flugkörpervorderteil10 der Stellmotor 15 immer gleichsinnig umläuft, müßte bei einem der gezeigten Ausführung entsprechender Flugkörper mit nichtrotierenden Vorderteil 10 der Stellmotor 15 ständig die Drehrichtung ändern. Die Steuerung erfolgt in bekannter Weise über das Rudersystem 19 im Kreuzleitwerk 13.
• Der Vorderteil 30 des in Fig. 2 dargestellten Flugkörpers ist mit Kreuzflügeln 32 ausgerüstet. Auf die rückwärtige rohrartige Verlängerung 41 des Vorderteils 30 sind außen die Lager 38 aufgeschoben, mit deren Hilfe der Steuerteil 31 gegenüber dem Vorderteil 30 drehbar ist. An der Verlängerung 41 ist hinten die Schubdüse 40 in allen Richtungen schwenkbar aufgehängt. Diese Schubdüse ist außen durch Arme 43 mit einem Wälzlager 44 verbunden. Der äußere Ring dieses Lagers ist im Steuerteil 31 um eine zur Zeichenebene senkrechte Achse schwenkbar gelagert und wird vom Stellmotor 39 in seiner Lage gehalten. Die Stabilisierungseinrichtung 34 ist über einen Stromkreis 42 mit dem Stellmotor 35 verbunden. Auf der Welle dieses Stellmotors läuft ein Stirnrad 36, das mit der Innenverzahnung 37 des Vorderteils 30 in Eingriff ist. Die Steuerung, die beispielsweise über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Zweidrahtleitung erfolgt, steht sowohl mit dem Steuermotor 39 als auch mit dem Stabilisierungsgerät 34 in Verbindung.
• Die Stabilisierung des Steuerteils 31 erfolgt mit Hilfe des :Stabilisierungsgerätes 34 über den Stellmotor 35.
• Die Steuerung erfolgt hier in Polarkoordinaten durch Lenkung des Düsenstrahles in die jeweilige Richtung. Dies geschieht auf folgende Weise: Soll der Flugkörper eine vorgegebene Flugrichtungsänderung ausführen, so werden von einem Kommandogeber auf den Stabilisierungsstromkreis 42 Steuerimpulse übertragen, die den Steuermotor 35 betätigen, so daß der Steuerteil 31 eine Drehbewegung um die Längsachse ausführt, ohne daß der Kreisel 34 gekippt wird. Der Steuerteil 31 wird um einen solchen Winkel verdreht, daß danach eine Schwenkung der Düse 40 in die beabsichtigte Steuerrichtung möglich ist. In dieser Rollage wird durch einen Steuerimpuls auf den Steuermotor 39 über den Lagerring 44 und den Betätigungsarm 43 der Düse 40 ein entsprechender Ausschlag erteilt, so daß der Strahl in Richtung des Ausschlages abgelenkt wird und der Flugkörper die beabsichtigte Steuerbewegung ausführt.

Claims (11)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stabilisierungsanordnung für ferngelenkte unbemannte Flugkörper, wobei der Flugkörper aus einem rollstabilisierten, die Steuereinrichtung zumindest teilweise aufnehmenden und einem mit diesem drehbar verbundenen, nicht stabilisierten, das Triebwerk und die Nutzlast aufnehmenden Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung des Steuerteiles (11, 31) mittels Drehmomentübertragung auf den Triebwerksteil (10, 30) erfolgt.
2. 2. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerksteil (10, 30) ein wesentlich größeres Trägheitsmoment um die Längsachse hat als der Steuerteil (11, 31).
3. 3. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment von einem von der Bordbatterie gespeisten Stellmotor (15, 35) erzeugt wird.
4. 4. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Triebwerksteil (10, 30) mit Tragflächen (12, 32) versehen ist.
5. 5. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (12, 32) zur Drallerzeugung des Triebwerksteiles (10, 30) einen Anstellwinkel gegen die Flugkörperlängsachse haben.
6. 6. Stabilisierungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Zapfen (21, 41) am Triebwerksteil (10, 30), der zur Lagerung des Steuerteils (11, 31) dient und innen eine Bohrung zum Durchtritt der Verbrennungsgase aufweist.
7. 7. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (21) innen als Schubdüse (20) ausgebildet ist. B.
8. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zapfen (41) eine Schubdüse (40) allseitig schwenkbar gelagert ist.
9. 9. Stabilisierungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch Schwenken der Schubdüse (40) erfolgt.
10. 10. Stabilisierungsanordnung nach den Ansprüchen 8 und,9, gekennzeichnet durch ein Wälzlager (44); dessen Innenring mit der Schubdüse (40) starr verbunden und dessen Außenring im Steuerteil (31) schwenkbar gelagert ist.
11. 11. Stabilisierungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung in Polarkoordinaten erfolgt.