DE1155032B - Feuerleitanlage - Google Patents

Feuerleitanlage

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DE1155032B
DE1155032B DEN18502A DEN0018502A DE1155032B DE 1155032 B DE1155032 B DE 1155032B DE N18502 A DEN18502 A DE N18502A DE N0018502 A DEN0018502 A DE N0018502A DE 1155032 B DE1155032 B DE 1155032B
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DE
Germany
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target
aircraft
fire control
sighting
radar
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DEN18502A
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English (en)
Inventor
Rulon Gene Shelley
James Cornelius Elms
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North American Aviation Corp
Original Assignee
North American Aviation Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G9/00Systems for controlling missiles or projectiles, not provided for elsewhere
    • F41G9/002Systems for controlling missiles or projectiles, not provided for elsewhere for guiding a craft to a correct firing position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

  • Feuerleitanlage Die Erfindung betrifft eine Feuerleitanlage, bei der ein Radargerät und ein Feuerleitrechengerät verwendet werden, um ein Ziel zu verfolgen und Fehlersignale zu errechnen, die den gewünschten Kurs eines angreifenden Fahrzeugs bestimmen, mit einer Visier- oder Zielvorrichtung, die Direktsicht des Zieles während seiner Verfolgung zuläßt.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Feuerleitanlage der obigen Art, deren Bedienung erleichtert ist und die treffsicherer arbeitet. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch Vorrichtungen zur Positionseinstellung des Merkzeichens der Visiervorrichtung gegenüber dem Sichtbild des Zieles mittels der Kombination von von dem Radargerät stammenden Antennenwinkelsignalen und von dem Feuerleitrechengerät stammenden Fehlersignalen.
  • Die Visiervorrichtung kann ein optisches Visier mit einem projiziert werdenden Fadenkreuzbild als Merkzeichen und dem Visier zugeordnete Abweichungsanzeigevorrichtungen aufweisen, welche Kursabweichungen des angreifenden Flugzeugs von dem gewünschten Kurs messen, um die Abweichungen zu jedem Zeitpunkt mit Bezug auf drei zueinander senkrechte, im Raum festgelegte Achsen sichtbar darzustellen.
  • Für die Einstellung der Position der Visiervorrichtung und damit des Merkzeichens in zwei Koordinaten quer der Visierrichtung zum Sichtbild des Zieles gemäß den aus den gegenwärtigen Positionen mittels des Feuerleitrechengeräts vorausgesagten Positionen des Zieles können verstellende Servosteuervorrich-,ungen vorhanden sein. Bei der praktischen Anwendung der Erfindung steuert der Pilot das Flugzeug so, daß ein den Vorhalt durch seine Lage berücksichtigendes F adenkreuzbild ununterbrochen mit dem Ziel ausgerichtet gehalten wird, das er durch die Windschutzscheibe beobachtet. Die Erfindung kombiniert die überlegene Verfolgungsfähigkeit des Direktionssystems mit der realistischeren Darstellung des optischen Sichtsystems mit gestörter Sichtlinie, um die Vorteile beider Systeme zu erhalten.
  • Bestimmte Arten von in Jagdflugzeugen verwendeten Feuerleitanlagen benutzen optische Zielanordnungen mit »gestörter Sichtlinie«, bei denen das optische Fadenkreuz in den richtigen Vorhaltewinkel von dem Rechner verschoben oder »weggestört« wird, wenn der Pilot das Flugzeug so steuert, daß das Fadenkreuz auf dem Ziel gehalten wird. Diese Arbeitsweise, die eine grundsätzliche Folge des Verfahrens der Errechnung eines Vorhaltewinkels ist, fügt eine bestimmte Phasenna":hzilung in die Rückführungsschleife des Flugzeugpeilrahmens ein, so daß diese erststabilisiert wird.
  • Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich bei Verwendung von Systemen mit gestörter Sichtlinie unter der Beanspruchung des Kampfes im Bord-zu-Bord-Betrieb die Verfolgungsgenauigkeit infolge der grundlegenden Mechanisierung verschlechtert, bei der die Voraussage eine Funktion des Ansprechens des Flugzeugpeilrahmens ist. Im Gegensatz dazu ist die Voraussage mittels Direktionsverfahrens, bei dem alle Berechnungen durch die vorhandenen Augenblickswerte, die von den Meßinstrumenten des angreifenden Flugzeuges verfügbar sind, ausgedrückt werden, allein eine Funktion der Ziellinienbewegung und wird daher weniger von den Bewegungen des Piloten und der Flugzeugkonstruktion beeinflußt.
  • Moderne Feuerleitanlagen des Abwehrjagdtyps bestehen aus einem selbsttätig verfolgenden Radargerät und einem Feuerleitrechner des Direktionstyps. Die Darstellung für den Piloten besteht aus einem Steuerpunkt auf einer Sichtröhre, gemäß dem der Pilot durch Mittel- oder Nullstellung das Flugzeug steuert. Die Dynamik der Voraussage liegt außerhalb des Flugzeugpeilrahmens und beeinflußt daher die Stabilität nicht. Die Fähigkeit der Abwehrjagdanlage zur Verfolgung eines Zieles unter Verwendung eines Direktionsrechners ist theoretisch besser, weil das Voraussageverfahren von der Dynamik des Piloten und der Flugzeugkonstruktion getrennt ist.
  • Jedoch leidet das Direktionssystem unter dem nachteiligen Umstand, daß die Darstellung der Steuerungsinformation weniger realistisch als mit dem optischen Zielgerät ist. Die Wirklichkeitsnähe und die Voraussicht, die durch direkte Sicht des Zieles und eine Steuerung in Übereinstimmung von Ziel und Fadenkreuz geliefert wird, gehen bei den zur Zeit vorhandenen Abwehrjagdsystemen verloren. Daher sind die Steuerungsgenauigkeiten mit Direktionssystemen gegenüber Zielgeräten mit gestörter Sichtlinie nicht so verbessert, wie erwartet werden könnte.
  • Die Erfindung liefert die Vorteile des Direktionssystems bei optischer Sicht, wodurch die realistische Beobachtung des Ziels durch den Piloten ermöglicht wird. Erfindungsgemäß werden Lenk- oder Steuersignale dem Piloten in realistischer Weise optisch mittels eines Sichtsystems dargeboten. Jedoch wird das Sichtsystem nicht einfach durch ein Gyroskop gesteuert, obgleich es kreiselstabilisiert sein kann. Es wird zu dem richtigen Vorhaltewinkel durch Information verschoben, die vollständig außerhalb der Sicht selbst begleitet wird. Das heißt, die Information für die Visiervorrichtung wird von dem Radarsystem hinsichtlich der Visierlinie zu dem Ziel geliefert.
  • Außerdem wird Information hinsichtlich des gewünschten Kurses, wie z. B. des Vorhalteverfolgungskurses, als Fehlersignalausgang des Rechners des Direktionssystems geliefert. Diese beiden Signale, d. h. der Ausgang des Radargerätes und der Ausgang des Rechners werden miteinander kombiniert, und die Differenz wird benutzt, um die gewünschte Winkeleinstellung des Visiergerätes selbst vorzunehmen. Infolgedessen fliegt der Pilot das Flugzeug so wie mit einem in üblicher Weise betätigten Visierkopffadenkreuz, um dem Ziel das Fadenkreuz zu überlagern. Wenn die Überlagerung erreicht ist, ist das Rechnerfehlersignal Null, und das Jagdflugzeug fliegt auf dem richtigen gewünschten Vorhalteverfoiguugskurs.
  • Ein Hauptvorteil der Erfindung liegt in der Kombination der Realisierung einer visuellen Darstellung und der Genauigkeit und Stabilität eines Direktionsrechners. Die Verzögerung des üblichen Visierkopfes wird dadurch beseitigt, daß der Visierkopf in Übereinstimmung mit dem Rechnerausgang gesteuert und gleichzeitig der Mangel an Realität in dem Direktionsrechnersystem beseitigt wird.
  • Ein merklicher Vorteil, der aus der Verwendung der Visierlinien- oder Antennenwinkelsignale von dem Radargerät resultiert, umfaßt die Verschiebung der Nullsteuermarke von der Waffenbezugslinie zu dem Ziel. In dem Direktionssystem ist die Nullsteuermarke die Waffenbezugslinie, d. h. eine Linie, die in fester Beziehung zu dem Flugzrug steht. Bei dem System nach der Erfindung ist die Nullsteuermarke, d. h. die Bezugslinie, von der aus der Fehler gemessen wird, selbst die Visierlinie zu dem Ziel. Weiterhin wird in dem System nach der Erfindung der Kreisel des Visierkopfes nicht benutzt, um das Ziel zu verfolgen, sondern der Visierkopf selbst wird von Informationen gesteuert, die vollständig von außen abgeleitet sind.
  • Eine Anzahl unerwarteter Vorteile und Verbesserungen ergeben sich aus der Anwendung dieser Kombination des Rechnerfehlersignals und des Antennenwinkelsignals im Zusammenhang mit der Orientierungssteuerung des Visierkopfes. Diese Vorteile umfassen: 1. Die Genauigkeit der optischen Direktionsvorrichtung (z. B. der Visiervorrichtung, wie sie bei der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage gesteuert wird) ist unabhängig von den Antennenwinkelfehlern und ist nur abhängig von der Bestimmung solcher Faktoren wie Vorlaufbereich und Munitionsgeschwindigkeit, die in dem Rechner berechnet werden.
  • 2. Die Einflüsse der Antennenwinkelschwankungen oder kleinen Änderungen, die als sogenanntes Rauschen bei dem Direktionsverfahren auftreten, werden durch die optische Direktionsvorrichtung beseitigt, was eine rauschfreie Darstellung ergibt, die dem Piloten ermöglicht, das Flugzeug genauer zu steuern.
  • 3. Der Visierfadenkreuzwinkel zu der Bezugslinie stellt den tatsächlich erforderlichen Vorhaltewinkel dar und ist von Steuerungsfehlern unabhängig.
  • Zusätzliche Vorteile ergeben sich auf Grund der Tatsache, daß bei der erfindungsgemäßen Feuerleitanlage der Vorhaltewinkel mit einem Rechner des Direktionstyps errechnet wird und infolgedessen von der Bewegung des Jagdflugzeuges unabhängig ist, d. h., das Rechenproblem wird kontinuierlich gelöst, und das Steuerungsproblem ist von dieser Lösung unabhängig. Somit ist das Problem vollständig gelöst, sobald die Fehlersignale den Wert Null erhalten. Andererseits wird bei einem Störliniensystem das Problem vollständig nur dann gelöst, wenn die Steuerungssignale beim Einsteuern des Kurses lange genug den Wert Null gehabt haben.
  • Diese Einsteuerungsperiode liegt in typischen Situationen normalerweise in dem Bereich zwischen 2 und 10 Sekunden. Ein weiterer Vorteil ist dadurch bedingt, daß die Steuerungsfadenkreuzdarstellung und die Tätigkeit des Piloten den Gegebenheiten bei den üblichen Systemen mit Störlinie entsprechen, so daß nur wenig Zeitaufwand zur umstellenden Ausbildung erforderlich ist. Trotzdem wird die Genauigkeit der Darstellung durch dieses optische Fadenkreuz wesentlich durch die Verwendung der Kombination von Antennenwinkelsignalen und Rechnerfehlersignalen zur Einstellung dieses optischen Visierkopfes verbessert.
  • Die Erfindung ist im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 eine Darstellung, wie das Sichtbild des Zieles von dem nach vorn durch die Windschutzscheibe des Verfolgungsflugzeuges blickenden Piloten zusammen mit dem auf die Windschutzscheibe von dem Visierkopf projizierten Bild des Fadenkreuzes gesehen wird, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild der Erfindung, Fig. 3 ein Diagramm, das in vereinfachter Form die Beziehungen zwischen einem Verfolgungsflugzeug und seinen Ziel zeigt, Fig. 4 ein Diagramm, das die Achsen der Flugzeug-und Radarkoordinatensysteme zeigt, und Fig. 5 ein schematisches Schaltbild, das in deutlicherer Weise die Beziehungen zwischen den Elementen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
  • In Fig. 1 ist veranschaulicht, wie es dem Piloten erscheint, wenn er ein Ziel bei Annäherung seines Flugzeuges an das Ziel (gemäß Fig. 3) optisch verfolgt, wobei er das Ziel 1 durch seine Windschutzscheibe 2 sieht. Ein Bild 4 wird auf die Windschutzscheibe von dem Visierkopffadenkreuz (in der Figur nicht gezeigt) projiziert, und der Pilot steuert das Flugzeug 5 so, daß sich das Bild 4 mit dem Ziel deckt. Wenn dies der Fall ist, weiß der Pilot, daß er den genauen Vorhalteverfolgungskurs fliegt und daß er zu beliebiger Zeit abfeuern kann, wobei er die Sicherheit hat, das Ziel 1 zu treffen, falls es im Bereich seiner Waffen liegt.
  • Ebensogut kann er sich dem Ziel mit Hilfe eines gleichwertigen Bildes auf einer üblichen Kathodenstrahlröhre (nicht gezeigt) annähern.
  • Die scheinbaren vertikalen und horizontalen Verschiebungen zwischen dem Fadenkreuzbild 4 und dem optisch beobachteten Ziel l sind Ausdrücken und direkt proportional, wobei M" und My Komponenten längs der z- und y-Achse des Fehlvektors M (Fig. 3) sind und Tf die Flugzeit vom Abschuß bis zur Detonation des verschossenen Geschosses ist. Diese Werte, deren Ableitung später betrachtet wird, werden in dem Rechner gelöst und als Einstellinstruktionen an den servogesteuerten Visierkopf geliefert, der das Fadenkreuzbild 4 auf die Windschutzscheibe projiziert.
  • Unter verschlechterten. Sichtverhältnissen können diese Werte auch als reine Befehlssignale gegeben werden, die den Piloten anweisen, den Steuerkurs des Flugzeuges um die entsprechenden Azimut- und Höhengrade zu ändern.
  • In dem Diagramm nach Fig. 3 .ist das angreifende Flugzeug 5 so dargestellt, daß es längs eines Steuerkurses von A nach D fliegt, wobei es den Punkt A zur Zeit des Abfeuerns erreicht. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Zielflugzeug 1 im Punkt B. Das Zielflugzeug soll annahmegemäß mit konstanter Geschwindigkeit Vt auf einem festen Kurs von B zu einem vorherbestimmbaren Auftreffpunkt C während des Fluges des Geschosses weiterfliegen. Die Entfernung von dem Punkt B bis zu dem Punkt C kann dann als das Produkt von Vt und der Zeit bis zum Auftreffen Tf, d. h. als Vt Tf dargestellt werden.
  • Nach dem Abfeuern seines Geschosses am Punkt A kann das angreifende Flugzeug 5 seinen Kurs beliebig ändern. Es soll angenommen werden, daß der Anfangskurs des Geschosses nicht genau in Richtung des vorher bestimmten Auftreffpunktes C, sondern in Richtung eines tatsächlichen Detonationspunktes D liegt. Das Geschoß bewegt sich auf dem Steuerkurs AD mit der durch seinen eigenen Vortrieb bedingten Geschwindigkeit, die durch eine Komponente vergrößert wird, die durch die Geschwindigkeit des Verfolgungsflugzeuges beim Abfeuern verursacht ist. Wenn man die Gesamtgeschwindigkeit bis zu dem tatsächlichen Detonationspunkt D als Y9 bezeichnet, wobei die Gesamtgeschwindigkeit sich als vektoriell kombinierte Geschwindigkeit des Flugzeuges 5 und des abgefeuerten Geschosses ergibt, kann die Entfernung zu dem Punkt D als das Produkt dieser Größe Vy mit dem gleichen Zeitintervall Tf dargestellt werden, da währenddessen das Ziel zu dem vorherbestimmten Auftreffpunkt C gelangt.
  • Falls, wie angenommen wurde, der tatsächliche Detonationspunkt D nicht genau mit dem vorausgesagten Auftreffpunkt C zusammenfällt, kann die vektorielle Differenz zwischen dem Punkt C und dem tatsächlichen Detonationspunkt D durch den Fehlvektor M dargestellt werden.
  • Der Fehlvektor M kann dann als ein gemeinsames Element sowohl in den die Bewegung des Zieles ausdrückenden Gleichungen als auch in den die Bewegung des Verfolgungsflugzeuges darstellenden Gleichungen verwendet werden, wobei die Eingangsdaten dafür von zwei unabhängigen Systemen erhalten werden. Durch geeignete Servoanordnungen können der Kurs des Verfolgungsflugzeuges und die Richtung, in der die Waffe abgefeuert werden soll, geändert werden, bis der Fehlvektor auf Null gebracht worden ist. Wenn dies erreicht ist, kann der Pilot beliebig abfeuern und die Erzielung direkter Treffer bis zur Bereichsgrenze seiner Bewaffnung erwarten.
  • Die mathematischen Beziehungen, gemäß denen der Wert des Fehlvektors als das gemeinsame Element zwischen von dem Flugzeugradar abgeleiteter Information und der Information von einer anderen Einrichtung verwendet werden kann, wird als nächstes mit Bezug auf Fig. 3 bis 5 erörtert. Es ist zweckmäßig, diese Beziehungen mit Hilfe der Vektorgeometrie darzustellen.
  • Ein Teil der Information wird von dem angreifenden Flugzeug in Flugzeugkoordinaten und ein Teil in den Koordinaten des Antennensystems erhalten, und die zugehörigen Daten müssen von der Anlage von einer Gruppe dieser Koordinaten auf die andere transformiert werden, um eine vollständige Lösung zu erzielen.
  • Das Bezugssystem für das Flugzeug besteht aus der x-, y- und z-Achse, die zueinander senkrecht verlaufen. Die x-Achse wird konventionsgemäß als die aus dem Flugzeugbug nach vorn gerichtet Achse betrachtet, die y-Achse tritt aus dem rechten Flügel hervor, und die z-Achse verläuft nach untern, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die x-Achse kann somit als die Symmetrielängsachse des Flugzeuges betrachtet werden. Der Nullpunkt oder die Nullpunkte der Radarsystemachsen kann bzw. können gegen den Nullpunkt des Flugzeugsystems verschoben sein, und das Radarsystem enthält die zueinander senkrechten Achsen i, j und k, die angenähert den Achsen x, y und z des Flugzeugsystems entsprechen. In dieser Darstellung ist zur Vereinfachung die Annahme gemacht worden, daß die Radarantenne in Richtung der Waffenausgangs- oder -bezugslinie liegt, wobei diese Linie mit der Symmetrielängsachse zusammenfällt. Räumlich fixierte Bezugsvorrichtungen können durch Verwendung gyroskopisch gesteuerter stabiler Plattformen an sich bekannter Bauarten erhalten werden.
  • Bei der Durchführung der Arbeitsvorgänge in den die Voraussage und die Ballistik betreffenden Teilen des Rechners sind solche Konstruktionen und Verfahren angewandt worden, wie in dem USA.-Patent 2 933 980 mit der Bezeichnung »Integrated Aircraft Fire Control Autopilot« beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf dieses Patent ist hier eine Wiederholung der gegebenen Einzelheiten einer als Beispiel beschriebenen Konstruktion nicht erforderlich.
  • Es ist auch möglich, eine »Vektorfilteranlage« gemäß dem USA.-Patent 2805022 zuzufügen, das ein System zum Glätten der Radareingangssignale erläutert.
  • In Fig. 2 ist ein schematisches vereinfachtes Schaltbild der Anlage dargestellt, wobei eine Radarantenne 6 so angeordnet ist, daß sie Echosignale empfängt und diese an das automctisch verfolgende Radargerät 7 liefert, das die Azimut- und Höhenposition der Antenne 6 selbsttätig steuert und auf das Ziel gerichtet hält. Daten von dem Radargerät 7 werden überZuleitungen9 und 10 an einen Feuerleitrechner 11 des Direktionstyps geliefert. Dieses System ist gleichermaßen wie andere Formen von Strahlungsenergieanzeigeanlagen anwendbar, wie z. B. solche Anlagen, die den Infrarot- Bereich des elektromagnetischen Spektrums verwenden. Der Feuerleitrechner liefert mit Hilfe von zusätzlichen Daten, die von irgendeiner Stelle der Anlage, wie später beschrieben wird, erhalten werden, über die Leitungen 12 bzw. 13 Gierungs- bzw. Längsneigungssignale an Summiernetzwerke 14 bzw.15, wo Korrekturen über Leitungen 16 und 17 für die Antennendrehwinkel ?i und @ eingefügt werden; welche die Winkeldifferenzen, die durch die Verschiebung der Radarantenne bedingt sind, von der Symmetrielängsachse des Flugzeuges darstellen. Die Netzwerke 14 und 15 speisen Verstärker 18 bzw. 19, die korrigierte Gierungs- bzw. Längsneigungssignale an die Einstellservoelemente in dem Visierkopf liefern. Die Gierungsservoregler 20 und der Längsneigungsservoregler 21 stellen den Visierkopf 22 kontinuierlich gemäß den Berechnungen des Feuerleitrechners 11 ein.
  • Ein Teil der Servosignale wird über die Gierungsrückführungsleitung 24 und die Längsneigungsrückführungsleitung 25 an die- Summierungsnetzwerke 14 und 15 zurückgeleitet, um glattere Arbeitsweise zu erhalten.
  • Der Visierkopf 22 ist so eingerichtet, daß er mittels üblicher optischer Vorrichtungen (nicht gezeigt) das Fadenkreuzbild 4 auf der Windschutzscheibe 2 projiziert, wie man aus Fig. 1 erkennt. Wie oben erklärt wurde, steuert der Pilot das Flugzeug in einer solchen Weise, daß er das Bild 4 mit dem tatsächlichen Ziel 1 zur Deckung bringt. Wenn dies der Fall ist, weiß er, daß er beliebig abfeuern und Treffer im Ziel erwarten kann, da alle Berechnungen, die zum treffsicheren Ausrichten seiner Waffe notwendig waren, in automatischer Weise von dem Feuerleitrechner 11 berücksichtigt wurden und somit in der projizierten Position 4 des Visierkopffadenkreuzes enthalten sind.
  • In der folgenden Diskussion werden die folgenden Symbole benutzt: Tf ist die Flugzeit des Geschosses zu dem vorherbestimmbaren Auftreffpunkt am Ziel und wird gleich der Flugzeit des Geschosses zu dem tatsächlichen Detonationspunkt angenommen; Yf stellt die Geschwindigkeit des Jagdflugzeuges oder des angreifenden Flugzeuges dar; V, stellt die Geschwindigkeit des Geschosses relativ zu dem Jagdflugzeug dar; ist die Summe der Geschwindigkeitskomponenten in der Abfeuerrichtung, die durch das Geschoß und das angreifende Flugzeug bedingt sind; Yt ist die Geschwindigkeit des Ziels; r, stellt den Radarabstand dar; r bedeutet den Radarabstand in vektorieller Form; T ist die vektorielle Entfernungsgeschwindigkeit und ist gleich Vt - 7f ; c) ist die winkelmäßige Änderungsgeschwindigkeit der Visierlinie zum Ziel; M ist der Fehlvektor; i, j und k sind die Antennenkoordinaten; x, y und z sind die Flugzeugkoordinaten; Va ist der Steuerkurs des angreifenden Flugzeuges zum Abfeuerzeitpunkt; 71 ist der Radarhöhenkardanwinkel; @ ist Bier Radarazimutkardanwinkel; P3 ist der statische Druck der Luft in der Höhe des Jagdflugzeuges; Pso ist der statische guck der Luft auf Meereshöhe; 0 ist der Ungsneigungswinkel des Jagdflugzeuges; ist der Rollwinkel des Jagdflugzeuges, und a ist der Anstellwinkel oder die Differenz zwischen der Richtung der Achse des Flugzeuges und der Richtung, längs welcher der Geschwindigkeitsvektor des Jagdflugzeuges errechnet wird.
  • Gemäß Fig. 3 feuert das angreifende Flugzeug, das sich mit durch Y. dargestellter Geschwindigkeit und Richtung bewegt, sein Geschoß - wie schon ausgeführt wurde - an dem Punkt A in einer solchen Richtung ab, daß das Ziel an dem von dem Rechner vorausbestimmbaren Auftreffpunkt C getroffen wird. Zum Abfeuerzeitpunkt befindet sich das Ziel im PunktB,unddieaugenblicklicheEntfernungzudemZiel, die von dem Radargerät des angreifenden Flugzeuges bestimmt wird, wird durch einen Abstandsvektor i' dargestellt, der die angezeigte Größe und Richtung enthält. Es wird angenommen, daß das Ziel bis zum Detonationszeitpunkt mit den von dem Rechner bestimmten Werten der Geschwindigkeit und Richtung oder Vt Tf konstant weiterfliegt. Als weitere Annahme gilt, daß die Flugzeiten Tffür das Ziel und das Geschoß gleich sind, daß aber das Geschoß nicht an dem vorausgesagten Punkt C, sondern am wahren Detonationspunkt D detoniert. Der Abstand zwischen den Punkten C und D wird durch den Fehlvektor M dargestellt. Der Fehlvektor ist gleich der vektoriellen Differenz zwischen der Summe von r und Vt Tf und dem Produkt der durchschnittlichen Geschoßgeschwindigkeit mit der Zeit bis zur Detonation, d. h. V9 Tf. Als Gleichung geschrieben sieht dies so aus: M = r -F Et Tf - Y9Tf- (1) Eine Umformung durch Teilung durch Tf bei der Gleichung (1) ergibt: Da nun Vg = va -f- Yo (3) ist, wobei V, die durchschnittliche Geschoßgeschwindigkeit relativ zu dem Jagdflugzeug und Ya die Geschwindigkeit des Jagdflugzeuges zum Abfeuerzeitpunkt sind, kann die Gleichung (3) in die Gleichung (2) eingesetzt und geschrieben werden: Die Bewegung des Zielflugzeuges kann auch durch seine Vektorgeschwindigkeit Va plus der Entfernungsgeschwindigkeit ausgedrückt werden: yt - Va -E- 11-- (5) Wenn man dies in die Gleichung (4) einsetzt, ergibt sich: Nach Umschreibung der Glieder der Gleichung (6) erhält man: Von dem Radarsystem kann man r und r ableiten. Der Vektor r kann mit Hilfe des Einheitsvektors oder durch die Komponente des Vektors längs einer besonderen Achse ausgedrückt werden. Die Radardaten können vor der Zuführung an den Rechner durch Vektorfiltervorrichtungen geglättet werden, wie sie beispielsweise in dem obererwähnten USA: Patent 2805022 beschrieben sind.
  • Als nächstes wird der Radarabstand betrachtet, der durch seine Komponenten längs den Radarkoordinatenachsen i, j und k und die Winkelgeschwindigkeit co ausgedrückt ist. Unter der Annahme, daß das angreifende Flugzeug richtigen Steuerkars hat, so daß die Komponenten rj und rk oder der Abstand sowie ihre Änderungsgeschwindigkeiten Null sind, ist r = ri 1i , (8) wobei 1 die Komponente des vorhergehenden Faktors längs der von dem Index angegebenenAchsebezeichnet. Wenn man diese Bezeichnung verwendet und rj und rk gleich Null hält, kann man den Ausdruck für die Änderungsgeschwindigkeit von r folgendermaßen schreiben r=rj+äir, die Gleichung (9) kann umgeschrieben werden in Dies wird bei Fortfall der Komponenten rj und rk: Die Gleichung (11) ist gleichbedeutend mit r = ri 1i + £Ok ri 1i - coi ri Tt. (12) Die Werte von cok und coj können direkt von den Antennengyroskopen in dem Radarsystem 7 erhalten werden. Soweit sind die Operationen in Antennenkoordinaten durchgeführt worden.
  • Als nächstes wird von dem Rechner verlangt, den Ausdruck der Gleichung (7) zu lösen. Dieser kann folgendermaßen ausgedrückt werden: Um eine Änderung der obigen in Antennenkoordinaten errechneten Daten auf Werte in Flugzeugkoordinaten zu bewirken, .durch welche die ballistische Information geliefert wird, können auf die Gleichung (13) die Eulerschen Transformationen angewandt werden. Dabei ist Führt man die angegebenen Matrizenmultiplikationen aus, so ergibt sich: Die Werte,0 und @ werden direkt von den Abnehmern an der Antenne des Radarsystems geliefert. Wenn man die Ausdrücke (13) ausmultipliziert, ergibt sich die vollständige Transformation von Antennenauf Flugzeugkoordinaten in den Gleichungen: Vx = cosij cos # Vi -j- cosil sind V3 -[- sinii Vk, (16) VI, = -sin @ Ni + cos @ V I, (17) Vz = -sin 17 cos f Vi -sin,9 sin @ V + cos n Vk . (18) Aus diesen Gleichungen kann man in Flugzeugkoordinaten ausgedrückt folgende Beziehungen ableiten- Geht man auf die Gleichung zurück, so erhält man bei Änderung der vektoriellen Gleichungsform in die Gleichungsform für die Koordinaten längs der x-, y- und z-Achse oder: In den obigen Gleichungen kann man die Geschwindigkeitskomponenten V,." Yay und Tier als Funktionen der folgenden Faktoren darstellen Die zusätzlichen Faktoren, die in den Gleichungen (26), (27) und (28) eingeführt wurden-sie stammen aus dem Flugdatengerät 30 -, werden in dem Rechner 11 zum Lösen der ballistischen Relationen durch bekannte Verfahren benutzt. Durch Einsetzen der Gleichung (26) in die Gleichung (23) erhält man: Wenn man nun M" = 0 macht, kann man eine Lösung für Tf erzielen, da dies die einzige Unbekannte in der Gleichung (29) ist. Wenn man die Gleichung (27) in die Gleichung (21) einsetzt, ergibt sich: In gleicher Weise wird die Gleichung (28) in die Gleichung (22) eingesetzt, wobei man erhält: Die allein auf der linken Seite stehenden Größen in den Gleichungen (30) und (31) werden zum Steuern des Flugzeuges benutzt, indem sie dem optischen Visierkopf als Einstellfaktoren zugeführt werden. , An Stelle optischer Anzeige können die Größen und dem Piloten auch als reine Befehlssignale zugeleitet werden, damit der Pilot danach den Steuerkurs des Flugzeuges um eine bestimmte Anzahl von Azimut- und Höhengraden ändert.
  • Die Anlage nach der Erfindung versorgt somit den Piloten mit genauerer Information, um seine Aufgabe in leichter durchführbarer Form lösen zu können.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Feuerleitanlage, bei der ein Radargerät und ein Feuerleitrechengerät verwendet werden, um ein Ziel zu verfolgen und Fehlersignale zu errechnen, die den gewünschten Kurs eines angreifenden Fahrzeugs bestimmen, mit einer Visier-oder Zielvorrichtung, die Direktsicht des Zieles während seiner Verfolgung zuläßt, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (20, 21) zur Positionseinstellung des Merkzeichens (4) der Visiervorrichtung (22) gegenüber dem Sichtbild (1) des Zieles mittels der Kombination von von dem Radargerät (7) stammenden Antennenwinkelsignalen und von dem Feuerleitrechengerät (11) stammenden Fehlersignalen.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiervorrichtung (22) ein optisches Visier mit einem projiziert werdenden Fadenkreuzbild (4) als Merkzeichen aufweist.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiervorrichtung (22) dem Visier zugeordnete Abweichungsanzeigevorrichtungen (6 bis 21) aufweist, welche Kursabweichungen des angreifenden Flugzeugs (5) von dem gewünschten Kurs messen, um die Abweichungen zu jedem Zeitpunkt mit Bezug auf drei zueinander senkrechte, im Raum festgelegte Achsen sichtbar darzustellen.
  4. 4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung der Position der Visiervorrichtung (22) und damit des Merkzeichens (4) in zwei Koordinaten quer der Visierrichtung zum Sichtbild (1) des Zieles gemäß den aus den gegenwärtigen Positionen mittels des Feuerleitrechengeräts (11) vorausgesagten Positionen des Zieles (1) verstellende Servosteuervorrichtungen (20, 21) vorhanden sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 737 652, 2 878 466, 2933980.
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