DE1481529B2 - Flugregler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flugregler mit zwei im Abstand zueinander auf der Flugkörperlängsachse angeordneten Beschleunigungsmessern zur Dämpfung von Drehbewegungen des Flugkörpers um eine Hauptachse mittels einer an eine Stellvorrichtung angeschlossenen Steuerfläche.

Bisherige Flugregler arbeiten meist in Kombination mit Richtkreiselgeräten und/oder in Abhängigkeit von Meßwerten, die von äußeren Einflüssen wie Mach-Zahl, Luftgeschwindigkeit, Luftdichte, dynamischem Luftdruck usw. geliefert werden.

Für 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 im Abstand des Flugkörperschwerpunktes vom Leitstrahl entsprechendes proportionales Signal erzeugt, ist beispielsweise vorgeschlagen worden, einen als Beschleunigungsmesser ausgebildeten Dämpfungssignalgeber zu verwenden, 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 niedrige Frequenzen proportional der Querbeschleunigung ist (DT-AS 12 39 200).

Hierdruch sollen ein als Kreuzflügler ausgebildeter Flugkörper ohne Pendeln auf einem bewegten Leitstrahl gehalten und Bahnschwingungen gedämpft werden.

Abgesehen davon, daß das Stellsignal für die Steuerflächen die angegebenen Bedingungen unter unterschiedlichsten Flugbahn- und Klimaeinflüssen erfüllen muß, wozu zusätzliche Vorkehrungen zu treffen wären, wird bei der Lenkung in einer Vertikalebene zwar ein in Richtung der Hochachse messender Dämpfungssignalgeber mit einer trägen Masse M verwendet, hierbei

ίο muß jedoch die Komponente — g · cosy der Schwerebeschleunigung kompensiert werden. Diese Kompensation geschieht mit Hilfe eines Signalgebers, der von einem Horizontalkreisel oder einem anderen, die Längsneigung δ messenden Gerät betätigt wird.

Mit Kreiseln arbeitende Flugregler weisen Nachteile auf. Sie sind teuer, nicht immer betriebssicher, sehr kompliziert in ihrer Funktion und empfindlich gegenüber Lagereigenschaften und Einflüssen der durchflogenen Atmosphäre.

Hinzu kommt, daß eine beträchtliche Zeit erforderlich ist, bis die Kreisel vor dem Start die notwendige Drehzahl erreichen.

In einem bekanntgewordenen Flugregler werden zur Dämpfung der Nickbewegung zwei im Abstand voneinander auf der Flugzeuglängsachse angeordnete Beschleunigungsmesser benutzt (GB-PS 8 54 732).

Diese messen die Winkelbeschleunigung, die in ein Signal umgewandelt wird, welches in eine proportionale Winkelgeschwindigkeit der Steuerfläche umgewandelt wird.

Bei einem solchen Flugregler ist die regulierte Größe, also die Winkelgeschwindigkeit der Steuerflächen und die Beschleunigung des Flugkörperschwerpunktes hat keinen Einfluß auf die Regelung. Deswegen ist er trotz der Tatsache, daß er zur Dämpfung der Nickbewegung von bemannten Flugzeugen geeignet ist, bei unbemannten Flugkörpern nicht ganz zufriedenstellend.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugründe, einen Flugregler zur Dämpfung der Drehbewegungen eines Flugkörpers um eine Hauptachse zu schaffen, der mit zwei Beschleunigungsmessern arbeitet und ohne Kreisel auskommt. Dabei sollte die Winkelbeschleunigung des Flugkörpers um die Hauptachse weitgehend unabhängig von aerodynamischen Einflüssen wie Mach-Zahl, Luftgeschwindigkeit, Luftdichte usw. werden, die Beschleunigung des Schwerpunktes des Flugkörpers jedoch berücksichtigen.

Es wurde gefunden, daß sich dieses in einfacher Weise dadurch erreichen läßt, daß die Beschleunigungsmesser an den Übertragungsweg der Steuersignale für die Stellvorrichtung als Bestandteile eines Gegenkopplungskreises angeschlossen sind, der ein erstes Additionsglied zur Ermittlung eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen der Beschleunigungsmesser, ein zweites Additionsglied zur Ermittlung eines Gesamtsignals aus dem Differenzsignal und dem Ausgangssignal eines Beschleunigungsmessers und ein drittes Additionsglied enthält, welches das Gesamtsignal des Gegenkopplungskreises mit dem Steuersignal für die Stellvorrichtung zu einem Stellsignal für die Steuerfläche kombiniert.

Man erhält hierdurch einen Flugregler, bei dem die verstellte Steuerfläche jeweils eine Stellung einnimmt, die proportional zu einem Gesamtsignal ist, welches elektronisch aus der Winkelbeschleunigung und der Beschleunigung des Schwerpunktes ermittelt wird. Von besonderem Vorteil dabei ist, daß besondere Meßwerte

äußerer Einflüsse wie Mach-Zahl, Luftgeschwindigkeit, Luftdichte usw. nicht benötigt werden, da der direkte Einfluß dieser Größen auf die ermittelten Beschleunigungen automatisch schon berücksichtigt ist.

Zur näheren Erläuterung wird nachfolgend auf eine beispielsweise zeichnerische und schematische Darstellung eines elektrischen Schaltbildes des automatischen Beschleunigungsreglers Bezug genommen. Der Regler umfaßt eine Leitung 1, die an einen nicht dargestellten Erzeuger eines elektrischen Impulses angeschlossen ist, der die transversale Beschleunigung des Flugkörpers kontrolliert. Diese Leitung steht über ein Additionsglied 2, ein Filter 3 und einen Verstärker 4 mit dem Einlaß einer Stelleinrichtung 5 in Verbindung, die eine Steuerfläche 6 erregt. Die Steuerfläche wirkt auf die Stellung des als Ganzes mit 13 bezeichneten Flugkörpers ein, wobei Geschwindigkeitsveränderungen a) und b) um eine Querachse hervorgerufen werden. Diese Geschwindigkeitsveränderungen a) und b) werden von zwei Beschleunigungsmessern 7 und 8 gefühlt, die über die Längsachse des Flugkörpers verteilt sind. Das Meßgerät 7 ist über ein Filter 9 und ein Additionsglied 10 mit dem Additionsglied 2 verbunden, während das Meßgerät 8 über ein Additionsglied 11 und ein Filter 12 mit dem Additionsglied 10 in Verbindung steht. Der Abgriff des Meßgerätes 7 ist auch mit einem der Anschlüsse des Additionsgliedes 11 verbunden. Die Additionsglieder 2, 10, 11 und die Filter 9, 12 bilden eine Gegenkopplung zwischen den Meßgeräten 7, 8 und der Stelleinrichtung 6.

Das Steuergerät arbeitet wie folgt: Das Stellsignal, das von der Leitung 1 übermittelt wird, ist bestimmt, in dem Flugkörper eine Transversalbeschleunigung proportional dem Stellsignal zu erzeugen. In Abwesenheit einer Gegenkopplung würde aber das elektrische Stellsignal eine proportionale Drehung der aerodynamischen Oberfläche erzeugen, aber solch eine Drehung würde zu einer transversalen Beschleunigung des Flugkörpers führen, die wiederum mit den aerodynamischen Werten (Mach-Zahl, dynamischer Druck) oder mit der Masse des Flugkörpers variiert.

Dieser Nachteil wird mit dem erfindungsgemäßen automatischen Steuergerät vermieden, da die Funktion des Beschleunigungsmeßgerätes 7 und die Gegenkopplung, welch letztere nur mit Filter 9 und den Additionsgliedern 10, 2 erhalten wird, im Flugkörper eine Be- schleunigung erzeugen, die proportional ist der elektrischen Leitkontrolle und unabhängig von den aerodynamischen Größen.

Das automatische Steuergerät mit dieser an sich bekannten Gegenkopplung würde nur den Nachteil haben, daß die Neigung des Flugkörpers nur geringfügig gedämpft wird. Um eine solche Neigung zu dämpfen, wird ein zweiter Beschleunigungsmesser 7 vorgesehen, und zwar in Längsrichtung des Flugkörpers.

Die Transversalbeschleunigung wird in den beiden Beschleunigungsmessern gemessen, um zwei Impulse zu erzeugen, die voneinander in dem Additionsglied 11 abgezogen werden, um ein Differenzsignal zu erzeugen. Nach Filtration im Filter 12 wird das Differenzsignal dem Signal des Beschleunigungsmessers 7 zugefügt und bildet so eine gesamte Gegenkopplung, die die Flugkörperneigung dämpft und das Signal, das vom Additionsglied 10 erzeugt wird, wird vom elektrischen Stellsignal abgezogen im Additionsglied 2.

Das Differenzsignal, das sich am Abgriff des Additionsgliedes 2 ergibt, wird im Filter 3 gefiltert, im Verstärker verstärkt und zur Stelleinrichtung 5 weitergeleitet, die die richtige Drehung der Steuerfläche 6 ausführt. Die beschriebene Einrichtung arbeitet zufriedenstellend, solange wie der Flugkörper nur geringfügig rollt. Das erfindungsgemäße Beschleunigungsmeßgerät ist deshalb besonders geeignet für Flugkörper, die ein System für die Kontrolle des Rollwinkels haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flugregler mit zwei im Abstand zueinander auf der Flugkörperlängsachse angeordneten Beschleunigungsmessern zur Dämpfung von Drehbewegungen des Flugkörpers um eine Hauptachse mittels einer an eine Stellvorrichtung angeschlossenen Steuerfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsmesser (7, 8) an den Übertragungsweg (1) der Steuersignale für die Stellvorrichtung (5) als Bestandteile eines Gegenkopplungskreises angeschlossen sind, der ein erstes Additionsglied (11) zur Ermittlung eines Differenzsignals aus den Ausgangssignalen der Beschleunigungsmesser (7, 8), ein zweites Additionsglied (10) zur Ermittlung eines Gesamtsignals aus dem Differenzsignal und dem Ausgangssignal eines Beschleunigungsmessers (7 bzw. 8) und ein drittes Additionsglied (2) enthält, welches das Gesamtsignal des Gegenkopplungskreises mit dem Steuersignal für die Stellvorrichtung (5) zu einem Stellsignal für die Steuerfläche (6) kombiniert.

2. Flugregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Beschleunigungsmessers (7) an einen ersten Eingang und der Ausgang des zweiten Beschleunigungsmessers (8) an einen zweiten Eingang des ersten Additionsgliedes (11) angeschlossen ist.

3. Flugregler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten und zweiten Additionsglied (11, 10) ein Filter (12) vorgesehen ist.