DE1239200B - Daempfungseinrichtung fuer Flugregelanlagen von unbemannten Flugkoerpern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B64d

Deutsche Kl.: 62 c-29/01

Nummer: 1 239 200

Aktenzeichen: B 75732 XI/62 c

Anmeldetag: 5. März 1964

Auslegetag: 20. April 1967

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung für Flugregelanlagen von unbemannten Flugkörpern, die als Kreuzflügler ausgebildet sind und entlang einem Leitstrahl an das Ziel herangeführt werden, wobei die Steuerkommandos von einer Stabilisierungsvorrichtung abgenommen werden, die ein dem Abstand des Flugkörperschwerpunktes vom Leitstrahl entsprechendes proportionales Signal erzeugt.

Kreuzflügler haben jeweils gleichartige Paare von zueinander senkrechten Steuer- und Tragflächen, wodurch sie i'hre Bahn sowohl in einer Horizontal- als auch in einer Vertikalebene ändern können.

Kreuzflügelartig ausgebildete Flugkörper sind bekannt, sie enthalten zueinander senkrecht stehende gleichartige Paare von Tragflächen und entsprechend gekreuzte Hecksteuerflächen. Zur Stabilisierung verwendet der Kreuzflügel-Flugkörper einen Flugregler mit drei Kreiseln, der bei Abschuß von einem Flugzeug die Rollage gegenüber den Flugzeugachsen im Augenblick des Abschusses konstant hält. Der Flugkörper erhält seine Lenkkommandos von einem Radarstrahl, der vom Flugzeug nach dem Zieldeckungsverfahren ausgerichtet wird.

Bei einer Leitstrahlsteuerung bewirkt das Lenkkommando eine Annäherung des Flugkörpers an den Leitstrahl, führt dann zu einer Überschneidung des Leitstrahls und zu einer Abwanderung des Flugkörpers auf die andere Leitstrahlseite, wodurch ungedämpfte Flugbahnschwingungen um den Leitstrahl auftreten. Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, diese Flugbahnschwingungen zu dämpfen.

Bei einer bekannten Vorrichtung, die ein Flugzeug längs eines Leitstrahls steuern soll, ist eine Vorrichtung zur Stabilisierung der Fluglage vorgesehen, wobei durch drei Paare von gegeneinandergeschalteten Linearbeschleunigungsmessern die Winkelbeschleunigungen um die drei Flugachsen gemessen und durch die erhaltenen Signale lagestabilisierende Bewegungen der Steuerflächen ausgelöst werden. Um den Abstand des Flugzeuges vom Leitstrahl zu halten, erzeugt ein Empfänger Lenkkommandos, die dem Querruderkanal zugeführt werden und einen Kurvenflug zur Achse des Leitstrahles hin bewirken.

Bei diesem Flugmanöver wird der zur Messung der Winkelbeschleunigung um die Flugzeughochachse dienende Linearbeschleunigungsmesser gleichzeitig dafür verwendet, um eine Bahndämpfung zu erreichen. Zu diesem Zweck wird das Querbeschleunigungssignal des im Flugzeugschwerpunkt angeordneten Beschleunigungsmessers bei Leitstrahlsteuerung einem elektrischen Integrator zugeführt, dessen Aus-Dämpfungseinrichtung für Flugregelanlagen
von unbemannten Flugkörpern

Anmelder:

Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co. G. m. b. H.,

Überlingen (Bodensee)

Als Erfinder benannt:
Dr. Hans Hoch f, Moskau

gangssignal, das der Quergeschwindigkeit proportional ist, dem vom Empfänger gelieferten Abstandssignal überlagert wird. Das Geschwindigkeitssignal übt in diesem Fall eine dämpfende Wirkung aus.

Das aperiodische Einpendeln ist bei Funkleitstrahlsteuerungen von Flugzeugen praktisch ohne Bedeutung, weil es sich um einen ruhenden Leitstrahl handelt. Es hat aber eine ausschlaggebendere Bedeutung bei Flugkörpern, die durch einen Leitstrahl auf ein Ziel geführt werden sollen, wobei der Leitstrahl dem Ziel nachgeführt wird.

Bei einer weiteren bekannten Leitstrahlsteuerung wird ein Signal zur Bahndämpfung durch einen stark gedämpften Querbeschleunigungsmesser gewonnen, wobei das Signal dem Abstandssignal überlagert ist und zusammen mit diesem als Kurvenkommando einer Stabilisierungsvorrichtung zugeführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Kreuzflügler ausgebildete Flugkörper durch einen bewegten Leitstrahl auf ein Ziel zu lenken, ohne Pendelung auf dem Leitstrahl zu halten, und Bahnschwingungen zu dämpfen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Dämpfungssignalgeber gelöst, dessen Signal zusätzlich dem von der Stabilisierungsvorrichtung erzeugten Signal aufgeschaltet wird, wobei das resultierende Signal, das eine Auslenkung des betreffenden Steuerruderpaares bewirkt, im Frequenzbereich der Bahnschwingungen proportional der Quergeschwindigkeit senkrecht zur Ebene eines Steuerruderpaares und für niedrigere Frequenzen proportional der Querbeschleunigung ist.

Bei der Lenkung in einer Vertikalebene wird ein in Richtung der Hochachse messender Dämpfungssignalgeber verwendet, wobei die Komponente — g ■ cos ■& der Schwerbeschleunigung kompensiert werden muß. Diese Kompensation geschieht mit

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Hilfe eines Signalgebers der von einem Horizontalkreisel oder einem anderen, die Längsneigung & messenden Gerät betätigt wird.

Der Dämpfungssignalgeber enthält eine elastisch an eine Ruhelage gefesselte, stark aperiodisch gedämpfte Masse. Die Fesselung und Dämpfung erfolgt elektrisch, wobei das der Auslenkung der Masse aus ihrer Ruhelage proportionale Dämpfungssignal gleichzeitig über einen ohmschen Widerstand und parallel dazu über einen Kondensator sowie über einen Verstärker dem zur Fesselung der Masse dienenden Elektromagneten zugeführt wird, wodurch auf die Masse eine Kraft im Sinne einer stark gedämpften Fesselung ausgeübt wird. Die elektrische Dämpfung und Fesselung gestattet eine besonders bequeme Einstellung, so daß der Dämpfungssignalgeber an verschiedene Flugbedingungen (Bahnschwingungsfrequenzen) angepaßt werden kann. Ein Ausführungsbeispiel der Dämpfungseinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schaubildlich die Steuerung eines Flugkörpers auf einem Leitstrahl,

F i g. 2 Definitionen für die Ableitung der Bewegungsgleichung des Flugkörpers,

F i g. 3 ein Schaltbild des Dämpfungssignalgebers und

F i g. 4 ein Blockschaltbild der Steuerung.

Im Flugkörper 16 (F i g. 1) ist eine Stabilisierungsvorrichtung 17 sowie eine Rechenvorrichtung 19 zur Ermittlung des Abstandes Ά vom Leitstrahl L und ein Dämpfungssignalgeber 15 vorgesehen. Der Flugkörper 16 hat zwei senkrecht zueinander angeordnete Paare von Leitflächen 20 sowie entsprechend gekreuzt angeordnete Steuerflächen 18.

Den rechnerischen Vorgängen wird ein erdfestes (»geodätisches«) Koordinatensystem x_g, y_g, z_g (F i g. 2) zugrunde gelegt, wobei angenommen wird, daß alle Bewegungen sich in einer Horizontalebene z_g=const, abspielen und daß Leitstrahl und Flugbahn angenähert die Richtung der x_g-Achse haben. Das Azimut der Flugkörperlängsachse ist mit ψ und die Flugrichtung mit % bezeichnet.

Im Dämpfungssignalgeber 15 (Fig. 3} ist eine träge Masse M vorgesehen, die nicht mechanisch durch eine Feder, sondern elektrisch durch einen auf die Masse M wirkenden Elektromagneten 10 gefesselt oder gedämpft wird. Die Bewegung der Masse M wird durch ein Potentiometer 11 abgegriffen, dessen Schleifer mit der Masse M verbunden ist. Das Potentiometer 11 liegt mit einem Widerstand 12 mit einer Mittenanzapfung in einer Brückenschaltung. Wenn die Masse M sich in Ruhestellung befindet, steht der Potentiometerabgriff in der Mitte, wobei die an der Brückendiagonale abgenommene Signalspannung Null ist. Wenn die Masse nach der einen oder der anderen Seite ausgelenkt wird, erhält man eine positive oder negative Signalspannung, deren Größe der Größe der Auslenkung proportional ist. Diese Signalspannung wird als Dämpfungssignal aufgeschaltet.

Gleichzeitig speist die Signalspannung über einen ohmschen Widerstand 13 und parallel dazu über einen Kondensator 14 den Elektromagneten10. Die gesamte vom Elektromagneten 10 auf die Masse M ausgeübte Kraft kann als Summe von zwei Anteilen K_R und K_c aufgefaßt werden, entsprechend den Teilströmen 1% und I_c, die über den Widerstand 13 bzw. den Kondensator 14 fließen. Der Strom I_R ist proportional der Signalspannung also proportional der Auslenkung der Masse M aus ihrer Mittellage relativ zum Gehäuse. Die Kraft ^.,entspricht demnach der elastischen Rückstellkraft einer Feder. Der Strom I_c, der dazu dient, den Kondensator jeweils auf die Signalspannung aufzuladen, ist dagegen proportional der Änderungsgeschwindigkeit der Signalspannung und damit auch zur Relativgeschwindigkeit zwischen Masse und Gehäuse. Diese dabei auftretende Kraft entspricht daher einer Dämpfung, wobei Fesselung

ίο und Dämpfung so bemessen werden können, daß sie die vorliegenden Bedingungen erfüllen.

Im Blockschaltbild der Steuerung (F i g. 4) bezeichnet 15 den Dämpfungssignalgeber und 16 den Flugkörper. Der Flugkörper 16 wird durch die Stabilisierungsvorrichtung 17 in Kurs und Fluglage stabilisiert. Bei einer Störung, die eine Querneigung oder eine Gier- oder Nick-Winkelgeschwindigkeit zur Folge hat, gibt die Stabilisierungsvorrichtung ein Korrektursignal auf den Stellmotor der entsprechen-

zo den Steuerfläche 18, um der Störung entgegenzuwirken.

Aus dem Standort des Flugkörpers, der durch ein Funkmeßverfahren bestimmt wird, und aus der Lage des Leitstrahls ermittelt die Rechenvorrichtung 19 den Abstand des Flugkörpers 16 vom Leitstrahl, der über Funk als Lenkkommando an die Stabilisierungsvorrichtung 17 gegeben wird. Die Vorrichtung zur Abstandsbestimmung kann auch im Flugkörper selbst vorgesehen sein (Fig. 1). Durch den Dämpfungssignalgeber 15 wird aus der Querbeschleunigung des Flugkörpers 16 ein Dämpfungssignal abgeleitet.

Im allgemeinen wird eine Steuerung in zwei Koordinaten erfolgen, wobei in jedem Kanal ein Dämpfungssignalgeber eingeschaltet wird, von denen einer von der Beschleunigung in Richtung der Querachse und der andere von der Beschleunigung in Richtung der Hochachse beaufschlagt ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Dämpfungseinrichtung für Flugregelanlagen von unbemannten Flugkörpern, die als Kreuzflügler ausgebildet sind und entlang einem Leitstrahl an das Ziel herangeführt werden, wobei die Steuerkommandos von einer Stabilisierungsvorrichtung abgenommen werden, die ein dem Abstand des Flugkörperschwerpunktes vom Leitstrahl entsprechendes proportionales Signal erzeugt, gekennzeichnet durch einen Dämpfungssignalgeber (15), dessen Signal zusätzlich dem von der Stabilisierungsvorrichtung (17) erzeugten Signal aufgeschaltet wird, wobei das resultierende Signal, das eine Auslenkung des betreffenden Steuerruderpaares (18) bewirkt, im Frequenzbereich der Bahnschwingungen proportional der Quergeschwindigkeit senkrecht zur Ebene eines Steuerruderpaares (18) und für niedrigere Frequenzen proportional der Querbeschleunigung ist.

2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungssignalgeber (15) eine elastisch an eine Ruhelage gefesselte, stark überaperiodisch gedämpfte Masse enthält.

3. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Auslenkung der Masse aus ihrer Ruhelage proportionale Dämpfungssignal gleichzeitig über einen

Ohm-Widerstand (13) und parallel dazu über einen Kondensator (14) sowie einen Verstärker dem Elektromagneten (10), der zur Fesselung der Masse dient, zugeführt wird, wodurch auf die Masse eine Kraft im Sinne einer stark gedämpften Fesselung ausgeübt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 1082 501; USA.-Patentschriften Nr. 2 811 344, 3 008 668, 010 676;

Zeitschrift THE AERO PLANE, August 1958.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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