-
Strahlangetriebener Flugkörper Die Erfindung bezieht sich auf einen
strahlangetriebenen Flugkörper mit über die Mantelfläche verteilten Strahldüsen,
die in durch die Flugkörperachse gehenden Ebenen angeordnet und zur Flugkörperachse
geneigt sind. Es gibt unter anderem Raketen dieser Art, bei denen die Neigung der
starr eingebauten Düsen den Zweck hat, ein Rotieren um die Raketenachse hervorzurufen.
Die Mittellinien der Düsen liegen dabei gleichsinnig in einer Zylinder-oder Kegelfläche
um die Raketenachse. Diese bekannten Strahldüsen dienen jedoch nicht dazu, die Rakete
zu steuern. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung soll einerseits auf eine wenig
Energie verbrauchende Weise eine hohe Kursstabilität, andererseits eine besondere
Steuerungsmöglichkeit erreicht werden.
-
Wenn ein Flugkörper mit hoher Geschwindigkeit in einer bestimmten
Richtung abgeschossen worden ist, so können innerhalb der Geosphäre Seitenwinde
in Wirkung treten, die auf Grund der Fluggeschwindigkeit und der seitlichen Luftwiderstandswerte
des Flugkörpers berechnet werden können. Wenn der Seitenwiderstandswert eines Flugkörpers
über dessen Länge verschieden groß ist, so tritt eine Änderung der Achsrichtung
des Flugkörpers ein, die in weit höherem Maße als der seitliche Abtrieb ein Abweichen
von der vorgesehenen Bahn bewirkt. Es ist zwar bereits bekannt, Flugkörper insbesondere
durch Anbringung von - gegebenenfalls pfeilförmig ausgebildeten - Leitwerken eine
Form zu geben, die nach kurzer Weiterflugdauer einen Ausgleich des Verschwenkens
der Flugkörperachse bewirkt. Da aber die relative Luftströmung gegenüber dem Flugkörper
als eine Komponente aus der relativen Strömung entgegen Flugrichtung und der Windrichtung
anzusehen ist, stellt sich die Achse des Flugkörpers nicht entsprechend der vorgesehenen
Flugbahn ein, sondern nimmt dieser gegenüber einen gewissen Winkel ein, der zugleich
der Winkel der Änderung der Flugbahn ist. Diese Abweichung von der vorgesehenen
Flugrichtung wird -bei bekannten Flugzeugen entweder von dem Piloten oder von einem
der bekannten automatisch wirkenden Kurssteuergeräte durch entsprechendes Einstellen
der Steuerruder ausgeglichen.
-
Die bekannten Kurssteuergeräte werden von Kreiselgeräten und gegebenenfalls
Staudruckmessern so beeinflu$t, daß sie die erforderlichen Schaltvorgänge vornehmen
und die Einstellung von Rudern oder anderen durch Luftstau bzw. Strömungsänderung
wirkenden Steuerungseinrichtungen regeln. Alle Ruder oder Steuerungseinrichtungen
dieser Art arbeiten mit einem gewissen Leistungsverbrauch, abgesehen davon, daß
die Wirkung von Rudern von einer gewissen Höhe an durch die Verringerung der Luftdichte
vermindert wird.
-
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, einen strahlangetriebenen
Flugkörper zu schaffen, bei dem Kräfte aus dem Strahlantrieb sowohl zur Einhaltung
der vorgesehenen Flugbahn als auch zur Steuerung eingesetzt werden können.
-
Gemäß der Erfindung wird die Steuerung der Rakete dadurch ermöglicht,
daß alle oder ein Teil der Düsen oder Wandteile derselben innerhalb der Ebene durch
die Flugkörperachse verschwenkbar und mit einer Steueranlage vorzugsweise über elektrische
Einrichtungen verbunden sind.
-
Um die Richtung des Düsenstrahles zu ändern, ist es nicht notwendig,
daß die gesamte Düse verschwenkt wird. Es kann auch genügen, daß ein Teil der Wandflächen
der Strahldüsen, vorzugsweise die oberen und seitlichen Flächen, fest und ein anderer
Teil der Wandflächen, vorzugsweise die untere Fläche, verstellbar und an eine Steueranlage
angeschlossen ist. Die verstellbare Wandfläche kann dabei elastisch ausgebildet
sein, so daß gegebenenfalls nur ein Teil dieser Wandfläche eine andere Richtung
erhält und trotzdem bei dem Wechsel der Strahlrichtung die gewünschte Wirkung erreicht
wird.
-
Zur besseren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes bringen die Zeichnungen
Ausführungsbeispiele in schematischer Form.
-
Fig. 1 zeigt den Seitenriß eines nach der Erfindung ausgebildeten
Flugkörpers:
Fig. 2 stellt eine Strahldüse im Längsschnitt dar und
Fig. 3 einen Schnitt durch Strahldüsen mit schematisch angedeuteten 3etätigungseinrichtungen.
-
Zur besseren Veranschaulichung ist in den Zeichnungen auf Einhaltung
der genauen Formen und der Maßverhältnisse verzichtet worden. Vor allem sind die
Winkel zwischen der Strahlungsrichtung der Düsen und der Flugkörperachse meist größer
angegeben.
-
Die Fig. 1 zeigt einen Flugkörper, auf dessen Mantelfläche 1 Strahldüsen
2 in gleichen Abständen von dem vorderen Ende des Flugkörpers und in gleichen Winkelabständen
voneinander vorgesehen sind.
-
Die Strahldüsen 2 können im ganzen schwenkbar gelagert sein, können
aber auch in anderer Weise zum Ändern der Strahlungsrichtung eingerichtet sein.
Ein Teil der Düsenwandung kann fest, ein anderer Teil 7 verschwenk- oder verbiegbar
eingebaut sein. Die Strahldüsen können zur Änderung der Strahlrichtung durch eine
Steueranlage 8 betätigt werden, und zwar durch ein möglichst schnell reagierendes
Gerät.
-
Der rückwärtige Teil 3 des Flugkörpers nimmt einen zusätzlichen Treibsatz
auf. Dieser Treibsatz kann aus festem Treibstoff als sogenannter Stirnbrenner für
eine längere Betriebsdauer bestimmt sein, kann aber auch als schlagartig reagierender
Schrrellbrennersatz vorgesehen werden, während dann die Strahldüsen 2 die Rolle
der über einen längeren Zeitraum arbeitenden Antriebsmittel übernehmen.
-
Die Strahldüsen 2 können lediglich zur Erhöhung der Kursstabilität
oder auch zur Steuerung eingesetzt sein. Schon fest eingebaute Strahldüsen wirken
durch eine etwas nach außen gerichtete StrahlrichRung und die sich daraus ergebenden
Kräfte im Sänne der Einhaltung der jeweiligen Flugrichtung. In sehr hohem Maße ist
dies der Fall, wenn die Strahlrichtung der Düsen durch ein Kreiselgerät ständig
gesteuert wird. Wenn der Flugkörper durch irgendeine äußere oder innere Einwirkung
aus seiner Bahn und damit aus seiner Flugrichtung gebracht wird, wirken die durch
die Strahldüsen hervorgerufenen Kräfte an den Seiten des Flugkörpers in relativ
zu dessen Achse verschiedener Richtung. Während die zur Flugkörperachse parallelen
Komponenten der erzeugten Kräfte nur in geringem Maße voneinander abweichen, sind
die Querkomponenten sehr verschieden. Bei entsprechender Anordnung der Strahldüsen
gegenüber dem jeweiligen Schwerpunkt wirkt ein Drehmoment auf den Flugkörper, welcher
diesen in die ursprüngliche Bahn zurückbringt. Bei der Ermittlung der für die Strahldüsen
günstigsten Einsatzstellen ist natürlich zu berücksichtigen, daß sich der Schwerpunkt
des Flugkörpers während des Fluges verschiebt, insbesondere entsprechend dem Verbrauch
des Treibstoffes der Stirnbrenner auf das Vorderende des Flugkörpers zu wandert,
beispielsweise zwischen Sr und %.
-
Ist beabsichtigt, den Flugkörper nach links zu lenken, so wird die
Strahlneigung der Strahldüsen auf der rechten Seite so geändert, daß sie einen größeren
Winkel mit der Flugkörperachse bildet, während auf der linken Seite der Winkel gleichbleibt
oder kleiner wird. Infolgedessen entsteht ein Drehmoment, welches den Flugkörper
um den Schwerpunkt Si bis S3 verschwenkt und damit auch die Flugrichtung ändert.
-
Neben den beschriebenen Wirkungen haben die Strahldüsen einen günstigen
Einfluß gegenüber zu lösenden Grenzschichten. Es ist ferner möglich, die Strahldüsen
derart auf der Mantelfläche der Rakete schräg zur Flugkörperachse anzuordnen, daß
der Flugkörper eine ständige Drehung um seine Achse ausführt.
-
Die Fig.2 zeigt einen Längsschnitt durch aiae Strahldüse, deren obere
Wandung 6 fest ist, während die untere Wandung 7 mit einem Regelgerät so
verbunden ist, daß durch Niederbewegen der Wandung 7 in die gestrichelte Lage die
Strahlrichtung in einen größeren Winkel zur Flugkörperachse gebracht und gleichzeitig
der Düsenquerschnitt vergrößert wird. Neben der Änderung der Strahlrichtung wird
also zugleich eine Vergrößerung der Düsenleistung enriek. Mit einer solchen Düse
kann für die Änderung der Flugrichtung eine hohe Kraft eingesetzt werden, während
nach der Änderung die Düse wieder ihre normale, durch die voll ausgezogenen Striche
dargestellte Form erhält.
-
Statt die gesamte untere Wandung 7 beweglich zu lagern, kann auch
eine Wandung aus elastischem Material vorgesehen werden, die durch eine Steuerungseinrichtung
verformt wird, um die jeweils gewünschte Strahlrichtung zu erzielen. Da bei entsprechender
Bauweise der Strahldüsen an der',ßnteren Wandung 7 zu hohe Temperaturen vermieden
werden, kann ein dem Bereich der auftretenden Temperaturen angepaßter Kunststoff
als elastisches Material verwendet werden.
-
Die Fig. 3 zeigt als Steueranlage ein Kreiselgerät 8
und damit
verbundene Einrichtungen zum Versteilen der Strahldüsen 2 in schematischer Darstellung.
las Kreiselgerät ist in einer bekannten Weise um zwti Horizontalachsen versohwenkbar
gelagert. Es wird von einem zur Kreiselachse senkrechten Ring 9 aufgenommen, der
in einem zweiten, ebenfalls um eine zur Kreiselachse senkrechte Achse verschwenkbaren
Ring 10 mit um 90° versetzten Lagerstellen abgestützt ist. Die in den Lagerstellen
abgestützten Achsbolzen 11 bzw. 12 sind von Potentiometerwiderständen
13 ringförmig umgeben. Die beiden Abgreifsrtellem 14 und 15 für den Strom
verändern bei Verschwenkungen des Kreiselgerätes relativ zum Flugkörper ihren Widerstandswert.
Diese Aaderung kann für Schaltvorgänge ausgenutzt werden, welche beispielsweise
eine schematisch angedeutete Steuerungseinrichtung 16 betätigen, die bei ihrem Verschwenken
in einer der Pfeilrichtungen 17 oder 18 die Strahlrichtung der Düsen ändert.
-
Um eine Programmsteuerung durchzuführen, kön-
nen die ringförmigen
Potentiometerwiderstände 13
bei jeder vorgesehenen Umlenkung in Abhängigkeit
von einem Zeit- oder Wegmeßgerät vorübergehend verstellt werden, so daß eine Umlenkung
durch die Strahldüsen erfolgt. Nach der Umlenkung stellen sich die Potentiometerwiderstände
13 wieder normal ein, so daß die Steueranlage 8 und die Strahldüsen
2
weiterhin wieder normal arbeiten.
-
Außer der in den beschriebenen Beispielen angegebenen Art der Steuerung
bestehen natürlich weitere Ausführungsmöglichkeiten für das Anschließen der Strahldüsen
an ein Kurssteuergerät oder ein Programmsteuergerät.
-
Bei der Anordnung mehrerer Ringreihen Strahldüsen braucht nur eine
Ringreihe Düsen mit Steuereinrichtungen verbunden zu werden, beispielsweise bei
einer mehrstufigen Rakete eine Ringreihe der letzten Stufe. Die Strahldüsen der
anderen, gegebenenfalls im Fluge abwerfbaren Stufen können fest
eingebaut
sein. Die Düsen können von Stufe zu Stufe einen anderen Strahlwinkel haben. Die
Strahldüsen der abwerfbaren Stufen können dabei eine stärkere Grundneigung als die
der letzten Stufe aufweisen.