DE1756310A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fernlenkung von Flugkoerpern mit pendelnden Rudern - Google Patents

Description

Anmelder: NORD-AVIATION, Societe Nationale de Constructions Aeronautiques, Paris

Verfahren und Vorrichtung zur Fernlenkung von Flugkörpernmit pendelnden Rudern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fernlenkung von Flugkörpern, insbesondere Raketen, mittels pendelnder Ruder.

Unter der Bezeichnung "Spoiler" sind aerodynamische Steuerungen bekannt, die auch zur lenkung von Rateten oder anderen Flugkörpern verwendet werden. Diese "Spoiler" werden zu pendelnden Bewegungen angeregt, deren Mittellage durch Fernsteuerung verändert v/erden kann.

Es sind ferner Vorrichtungen zur lenkung von Raketen oder anderen mit Antriebsdüsen ausgerüsteten Flugkörpern bekannt, die in der Ebene des Gasaustrittes an der Schubdüse mit beweglichen Blechen, sogenannten Strahlablenkern ausgerüstet sind, die entsprechend ihrer Stellung den Gasstrahl in der V/eise ablenken, dai3 eine Kraftkomponente entsteht, die eine Richtungsänderung des Flugkörpers bewirkt.

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an das Deutsche Patentamt München Patentanwalt

Bei Raketen v/erden z.B. die Strahlablenker zu pendelnden Bewegungen mit fester oder veränderlicher Frequenz angeregt, und man kann durch über Draht oder drahtlos übertragene elektrische Ströme die Verweilzeit des Strahlablenker oder dessen mittlere Lage so verändern, dai man die Rakete durch Fernsteuerung lenken kann.

Die zur Lenkung angewandten Mittel sind sehr unterschiedlich., und die Rakete kann entweder dadurch ins Ziel gelenkt werden, daß man in die Steuerkette einen Menschen, der das bewegliche Ziel sieht, einordnet - was eine manuelle Lenkung darstellt -, oder man führt Vorrichtungen zur Infrarot- oder Radarverfolgung des Zieles und der ferngelenkten Rakete ein.

In beiden Fällen begegnet man großen Schwierigkeiten beim Abschuss einer Rakete während des Abhebens von der Abschussrampe, die zu starken Streuungen zu Beginn der Flugbahn führen. Die Geschwindigkeit der Rakete beginnt bei Null, und die Rakete ist während der anfänglichen Beschleunigungsphase wegen der geringen Geschwindigkeit ein sehr inotabiler Körper.

Wenn die Strahlablenker zu pendelnden Bewegungen angeregt werden, lenken sie den Strahl im Mittel abwechselnd entweder nach oben, unten, rechts oder links ab je nach den Befehlen, die sie erhalten. Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß die erste Bev/egung des Strahlablenkers, die bei einer frei, d.h. ballistisch fliegenden Rakete ausgelöst ./ird, von besonderer Wichtigkeit ist· Wenn diese Bev/egung zu stark gewesen ist, folgt daraus eine Streuung der Anfangsflugbahn der Rakete, die bei Handsteuerung den Schützen irritieren oder bei automatischer Steuerung einen Fehlstart hervorrufen kann.

Die Erfindung begegnet diesen Schwierigkeiten mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Lenkung, die alle Abschüsse

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BAD ORIGINAL

Brief vom 5·5·6θ Blatt £ Dlpl^lng. O. Schltota «" das Deutsche Patentamt München Patentanwalt

in gleicher Welse ablaufen lassen, indem sichergestellt wird, daß für die erste Ruderwirkung immer der gleiche Befehl gegeben wird, um damit gleichbleibende Anfangsflugbahnen zu erzielen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß man das pendelnde Ruder während einer Torgegebenen Zeit des freien ballistischen Fluges mit einer Frequenz erregt, die gleich oder höher ist als die Frequenz, welche der doppelten mechanischen Ansprechzeit des ludere entspricht, und danach mit einer tieferen Frequenz, die der normalen Folgefrequenz der Befehlskodierung entspricht.

Entsprechend einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird Ton der höheren auf die tiefere, normale Frequenz einer- ' eeite nach der vorgegebenen Zeit, die mit Bezug auf den Beginn der Lenkung optimal gewühlt ist, und andererseits synchron mit einem bestimmten Moment in der Befehlsperiode übergegangen.

Die erfindungsj-emäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrene hat einen Signalgenerator mit ζ/ei Oszillatoren unterschiedlicher Frequenzen und einen Umschalter zum Umschalten von,einer Frequenz auf die andere.

In einer ersten Ausführungsform wird der Umschalter von einer Und-Schaltung ausgelöst, der die Information über die vorgegebene Zeit über einen Taktgeber und eine Information, die den Beginn eines Befehlsimpulses anzeigt, über eine Kodierschaltung eingegeben wird.

In einer zweiten Aueiührungsform wird der Umschalter nur von dem Taktgeber für die vorgegebene Wartezeit aus-

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*ⁿ das Deutsche Patentamt Hünchen

gelÖBt, der außerdem die Kodierschaltung der Befehlsimpulse auf lull zurückstellt und in dem Moment wieder einschaltet, in dem die Umschaltung auf die normale Frequenz der Kodtwung erfolgt.

Die Torteile und weitere Einzelheiten der Erfindung

ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung! in letzterer zeigen:

Fig· 1, Diagramme der Stellungen eines Ruders als 2 und 3 Funktion der Zeit für rersohiedene Befehlsarten bei symmetrischer Kodierungι

Fig· 4 das Diagramm der Stellungen eines Rudere» das

mit der normalen Kodierfrequenz und einem .

Befehl mit der Resultierenden lull erregt wlrd| Fig. 5 Diagramme der Stellungen eines Ruders» das alt dem gleichen Befehl aber höheren Frequenzen

erregt wird)

Fig. 7 gleichartige Blockschaltbilder zweier Aus- und 8 führungsformen der Erfindung.

Die Untersuchung ron Schwingbewegungen, die pendelnden Rudern, wie z.B. Strahlablenker^ aufgezwungen werden» zeigen, da8 diese Ruder genau den Sohwingbewegungen folgen, die ihnen ihre Steuerorgane, wie z.B. Elektromagneten, aufzwingen, solange die Frequenz Yerhältnismäflig niedrig ist. Wegen ihrer Trägheit wechseln sie mit einer Verzögerung (die im folgenden mit t bezeichnet wird) Ton einer Lage in die andere über· Bei Erregung mit einer Frequenz, die höher ist» als dieser Verzögerung t entspricht, haben sie praktisch keine Wirkung z.B. auf den Gasstrahl einer Schubdüse, und sie bewirken auch . keinerlei Ablenkung und damit auch keinen Lenkeffekt· ·

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an das Deutsche Patentamt München Patentanwalt

Im Falle der normalen Kodierfrequenz ist die Wirkung E des Ruders durch die Beziehung

T₁ + T₂ + 2 t

gegeben, wobei T₁ die Eingriffszeit in einer Lage, T₂ die Eingriffszeit in der entgegengesetzten lage und wie bereits erwähnt definiert ist· Für T₁ = T₂ ist die Wirkung des Ruders gleich Full, wenn T₁-*= T₂ oder T₁ ;>· T₂ ist, wird das Ruder in der einen oder anderen seiner beiden symmetrischen Lagen wirksam (z.B. zur Lenkung nach unten oder nach oben), v/ie in den Diagrammen der Fig. 1, 2 und 3 dargestellt ist, in denen auf der Abszisse die Zeit T und auf der Ordinate die Amplitude h der in bezug auf die neutrale (Hull-) Lage symmetrischen Lagen aufgetragen ist.

Der bereits erwähnte Fall, daß die Wirkung des Ruders Null ist, ist in Fig. 4- dargestellt, wobei die Periode L > 2 t ist. Wenn I, = 2 t ist, werden die Zeiten. T₁ und T₂ praktisch zu Null. Ist T,-<. 2 t, werden die Zeiten T₁ und T₂ mit Sicherheit zu Null, und darüber hinaus verringert sich die Amplitude h im Verhältnis h/F, wobei F die Frequenz der Signale ist (vgl. die Diagramme in Fig. 4, 5 und 6 mit der Zeit T als Abszisse, und der Amplitude h bzw. ψ- der in bezug auf die neutrale Lage symmetrischen Ruderlagen als Ordinate). . Speziell das Diagramm in Fig. 6 zeigt deutlich, daß das Ruder praktisch unwirksam ist, wenn die Befehlsfrequenz höher ist als die der mechanischen Ansprechzeit t entsprechenden Frequenz.

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an das Deutsche Patentamt München

lach Fig. 7 umfaßt die eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung:

- eine Schaltung 1, die eine Information liefert, die einer vorgegebenen Zeit entspricht, die z.B.

seit Abschuß einer Rakete abgelaufen ist;

- eine Schaltung 2, die den Beginn eines Befehlsimpulses anzeigt, z.B. in Form des Differentialquotienten der ansteigenden Planke des Impulses;

- eine TJnd-Schaltung 3, der die aus den Schaltungen 1 und 2 erhaltenen Signale zugeführt werden;

- einen Umschalter 4» der von der Und-Schaltung 3 gesteuert wird und dazu dient, von einem auf den anderen der beiden mit unterschiedlichen Frequenzen arbeitenden Oszillatoren 5 und 6 umzuschalten, wobei die Frequenz F₁ des Oszillators 5 höher ist als die Frequenz F₂ des Oszillators 6, und

- eine Schaltung 7 zur Kodierung der Befehlesignale, welche die erwähnten Zeiten T₁ und T₂ vorgibt und über eine Rückführung 8 und die Schaltung 2 der

Und-Schaitung 3 Informationen zuführt.

In einer anderen AusfUhrungsform der Vorrichtung nach Fig. 8 bewirkt die Information über die zur Umschaltung der Kodierfrequenz vorgegebene Zeit, die von der Schaltung 1 geliefert vird, mit Hilfe der Rückstellschaltung eine Rückstellung der Kodierschaltung 7 auf Hull und gleichzeitig mit Hilfe der Schaltung 4 die Umschaltung von der Frequenz F₁ des Oszillators 5 auf die Frequenz F_g des Oszillators 6, wobei wieder F₁ "⁵^F₂ ^ist· ^{Die ΡΓβ}~ quenz wird somit im Beginn eines Befehlsimpulses umge schaltet.

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«" das Deutsche Patentamt München Patentanwalt

Schaltungen, welche die den Blöcken der beiden Vorrichtungen zugeordneten Funktionen erfüllen, sind an sich bekannt und deshalb nicht im eineeinen beschrieben.

Xs rersteht sich, daß die Ausfuhrungsbeispiele im Rahmen dtr Erfindung weiter abgewandelt werden können.

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Claims (2)

BrMf vom 3·5.68 Btaft * •n das Deutsche Patentamt München Patentansprüche ■ * ,**' ■ ■'·.. ' '" '

1. Terfehren but Fernlenkung τοη Flugkörpern, Insbesondere —- Raketen, Mittel· pendelnder Suder und eines Signalgeneratore «it fester oder Teränderlicher Folgefrequens und einem -variablen Phasenrerhältnis, das eine Befehlekodierung auslöst, die eine Mittlere Lage des Rudere bewirktψ dadurch gekennzeichnet, daß «an das Ruder während einer Torgegebenen Zeit des freien ballistischen Fluges Mit einer Frequenz erregt, die ' gleich oder höher ist als die Frequenz, welche der doppelten Mechanischen Ansprechzeit des Ruders entspricht, und danach Mit einer tieferen Frequenz, die der nornalen Polgefrequens der Befehlekodierung ent-* spricht.

2. Terfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi der übergang τοη der höheren auf die tiefere, normale Frequenz einerseits nach Ablauf einer Torgegebenen Zeit, die in bezug auf den Beginn der Lenkung optimal gewählt ist, und andererseits synchron Mit einem bestimmten Moment in der Befehleperiode erfolgt.

3· Torrichtung zur Durchführung des Terfahren· nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen Signalgenerator, der aus zwei Oszillatoren (5,6) unterschiedlicher Frequenzen besteht, die τοη einem Umschalter (4) wechselweise mit einer Kodierschaltung (7) Terbunden werden,durch eine Ühd-Schaltung (3), die zusammen Mit einem Taktgeber (1) und einer Schaltung (2) zur Anzeige des Beginnes eines Befehlsimpuls·· den Umschalter (4) steuert, und durch eine Rückführung τοη der Kodierschaltung (7) sur Anzeigenschaltung (2).

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Brief vom 3.5.68 Blatt gT Dipl.-Ing. Q. ScMMm

^an das Deutsche Patentamt München PMmtmwait

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Torrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (1) den Umschalter (4) unmittelbar und außerdem (anstelle der Und-schaltung) eine Rückstellschaltung (9) für die Kodierschaltung (7)
steuert.

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