DE1951518C3 - Control device for missiles with homing device - Google Patents

Control device for missiles with homing device

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Flugkörper mit Zielsucheinrichtung mit einem Suchkopf zur Erzeugung eines Steuerkommandos nach Maßgabe der Sichtliniendrehgeschwindigkeit, der eine dem Ziel nachgeführte Antenne enthält und einem von diesem Steuerkommando gesteuerten Stellglied zur Einleitung einer Querbeschleunigung des Flugkörpers.The invention relates to a control device for missiles with a target seeker with a seeker head to generate a control command in accordance with the line of sight rotation speed, one of the target contains tracking antenna and an actuator controlled by this control command for initiation a lateral acceleration of the missile.

Flugkörper mit Zielsucheinrichtungen werden heute fast ausschließlich nach dem Lenkgesetz der Proportionalnavigation gesteuert. Bei dieser Navigationsart wird die Sichtliniendrehgeschwindigkeit σ ermittelt und die Geschwindigkeit γ der Bahnrichtungsänderung des Flugkörpers so gesteuert, daß sie ein bestimmtes Vielfaches der gemessenen Sichtliniendrehgeschwindigkeit beträgt:Missiles with homing devices are now almost exclusively controlled according to the steering law of proportional navigation. With this type of navigation, the speed of rotation of the line of sight σ is determined and the speed γ of the change in orbit direction of the missile is controlled so that it is a certain multiple of the measured speed of rotation of the line of sight:

K1 wird als Navigationskonstante bezeichnet. Die Messung der Sichtliniendrehgeschwindigkeit erfolgt bekanntermaßen dadurch, daß eine nach allen Richtungen frei drehbar im Flugkörper aufgehängte Antenne die vom Ziel ausgehende Strahlung (Radar, Licht im infraroten oder sichtbaren Bereich) erfaßt und dem Ziel laufend nachgeführt wird. Die Nachführgeschwindigkeit dieser Antenne gegenüber einer Bezugsrichtung im Raum entspricht der Sichtlmiendrehgeschwindigkeit »Antenne« im Sinne der Erfindung kann ein Radareimpfänger sein, aber auch ein optisches System mit einem photoelektrischen oder infrarotempfindlichen Empfänger. Es ist bekannt, das der Zielablage relativ zu der Antenne entsprechende Signal einerseits zur Nachführung der Antenne und andererseits als Steuerkommando auszunutzen. K 1 is referred to as the navigation constant. The measurement of the speed of rotation of the line of sight takes place, as is known, in that an antenna suspended freely rotatable in all directions in the missile detects the radiation emanating from the target (radar, light in the infrared or visible range) and continuously tracks the target. The tracking speed of this antenna with respect to a reference direction in space corresponds to the speed of rotation of the line of sight "antenna" in the sense of the invention can be a radar receiver, but also an optical system with a photoelectric or infrared-sensitive receiver. It is known to use the signal corresponding to the target position relative to the antenna on the one hand for tracking the antenna and on the other hand as a control command.

Naturgemäß kann das Lenkgesetz der Proportionalnavigation nur eingehalten werden, solange die Querbeschleunigungsfähigkeit des Flugkörpers zur Erzielung der durch dieses Gesetz vorgeschriebenen Geschwindigkeit der Bahnrichtungsänderung ausreichtNaturally, the steering law of proportional navigation can only be adhered to as long as the The ability of the missile to accelerate transversely to achieve the requirements prescribed by this law The speed of the change in direction is sufficient

Oberschreitet die Sichtliniendrehgeschwindigkeit einen bestimmten Grenzwert öoraa so unterliegt der Flugkörper der im augenblicklichen Flugzustand erreichbaren durch die Festigkeit der Flugkörperzelle, die aerodynamischen Kräfte oder die Leistungsfähigkeit der Steuervorrichtung begrenzten Querbeschleunigung. Je nach der augenblicklichen Sichtliniendrehgeschwindigkeit wird der Flugkörper folglich nach zwei verschiedenen Lenkgesetzen gesteuert:
Unterhalb des erwähnten Grenzwertes der Sichtliniendrehgeschwindigkeit folgt der Flugkörper dem If the rotational speed of the line of sight exceeds a certain limit value öoraa, the missile is subject to the transverse acceleration that can be achieved in the instantaneous flight condition, which is limited by the strength of the missile cell, the aerodynamic forces or the performance of the control device. Depending on the current rate of turn of the line of sight, the missile is controlled according to two different steering laws:
Below the mentioned limit value of the line-of-sight rotation speed, the missile follows the

Gesetz der Proportionalnavigation, wie es obenLaw of Proportional Navigation as it is above

angegeben ist Oberhalb dieses Grenzwertes erfolgt eine Steuerung mit maximaler Querbeschleunigung.is specified Above this limit value, control takes place with maximum lateral acceleration.

Flegkörper, die gegen stark manövrierende ZieleFlegs used against highly maneuvering targets

eingesetzt werden oder aus sehr kurzen Distanzen verschossen werden sollen, müssen ihrerseits hoch manövrierfähig sein, d.h., sie müssen eine hohe Querbeschleunigungsfähigkeit von 20 g und mehr besitzen. Dabei ist es wesentlich, daß die Proportionalitätskonstante des Lenkgesetzes so gewählt ist daß schon bei verhältnismäßig kleinen Sichtliniendrehgeschwindigkeiten der Grenzwert OGm* erreicht und die maximale Querbeschleunigung kommandiert wird. Für so konzipierte Flugkörper gibt es andererseits Abschuß-Positionen zum Ziel, die zu Flugphasen führen, in denen die kommandierte Querbeschlc-unigiwg nachteilig ist weil sehr hohe Auslenkungen der Sucherantenne auftreten. Das hat verschiedene Gründe. Bei einem nach dem Lenkgesetz der Proportionalnavigation gesteuerten Flugkörper ist eine hohe Querbeschleunigung mit einem großen Antennen-Auslenkwinkel verbunden, und zwar unabhängig davon, wie die Querbeschleunigung erzeugt wird. Ist der Flugkörper so ausgelegt, daß zur Erzeugung der Querbeschieunigung große Anstellwinkel des Flugkörpers benötigt werden, dann überlagert sich diesem durch die Bahnkinematik bedingten Anteil des Antenne-Auslenkwinkels noch zusätzlich derare used or are to be fired from very short distances, must in turn be highly maneuverable, that is, they must have a high lateral acceleration capacity of 20 g and more. It is essential that the proportionality constant of the steering law is chosen so that the limit value OGm * is reached even at relatively low line-of-sight rotation speeds and the maximum transverse acceleration is commanded. For missiles designed in this way, on the other hand, there are launch positions to the target which lead to flight phases in which the commanded transverse force is disadvantageous because very high deflections of the seeker antenna occur. There are several reasons for this. In a missile controlled according to the steering law of proportional navigation, a high transverse acceleration is associated with a large antenna deflection angle, regardless of how the transverse acceleration is generated. If the missile is designed in such a way that large angles of attack of the missile are required to generate the transverse acceleration, then this part of the antenna deflection angle caused by the path kinematics is also superimposed

Anstellwinkel des Flugkörpers.Angle of attack of the missile. Die möglichen Auslenkwinkel der Antenne sindThe possible deflection angles of the antenna are

jedoch begrenzt und zwar einerseits aus konstruktiven Gründen und andererseits wegen der Abdeckung der einfallenden Zielstrahlung durch Teile der Flugkörper-Zelle. Wenn also eine bestimmte Sichtliniendrehgeschwindigkeit nach dem Lenkgesetz eine hohe Querbeschleunigung verlangt, dann kann es in bestimmten Flugphasen geschehen, daß die Antenne an den Anschlag fährt und damit das Ziel verlieren würde.but limited, on the one hand for structural reasons and on the other hand because of the coverage of the incident target radiation through parts of the missile cell. So if a certain line of sight turning speed According to the steering law, a high lateral acceleration is required, then it can in certain cases Flight phases happen that the antenna drives to the stop and would thus lose the target.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuervorrichtung der eingangs erwähnten Art zuThe invention is based on the object of providing a control device of the type mentioned at the outset

hi verhindern, daß der Auslenkwinkel der Antenne ein zulässiges Maß überschreitet.hi prevent the deflection angle of the antenna exceeds permissible level.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Aufschaltung des Steuerkommandos auf das StellgliedAccording to the invention this is achieved in that the control command is applied to the actuator

in Abhängigkeit von dem Auslenkwinkel cjer Antenne im Sinne einer Verringerung der Querbeschleunigung bei hohen Auslenkwinkeln veränderbar istdepending on the deflection angle of the antenna can be changed in the sense of a reduction in the transverse acceleration at high deflection angles

Es erfolgt somit gemäß der Erfindung eine Beeinflussung des Lenkgesetzes in Abhängigkeit von dem Auslenkwinkel der Antenne, durch welche sichergestellt wird, daß bei großen Auslenkwinkeln der Antenne, welche die Gefahr mit sich bringen, daß die Antenne an den Anschlag fährt, eine geringere Querbeschleunigung eingesteuert wird als dies das normale Lenkgesetz verlangt. Das führt wieder zu kleineren Antennen-Auslenkwinkeln, da einerseits eine Verringerung des Anstellwinkels und außerdem eine im Sinne des Auslenkwinke'is der Antenne günstigere Bahnkinematik erreicht wird.According to the invention, the steering law is thus influenced as a function of the Deflection angle of the antenna, which ensures that with large deflection angles of the antenna, which entail the risk that the antenna will hit the stop, a lower lateral acceleration is controlled as this is required by the normal steering law. This leads to smaller antenna deflection angles, because on the one hand a reduction in the angle of attack and also in the sense of Auslenkwinke'is the antenna more favorable path kinematics is achieved.

Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht werden, daß dem Steuerkommando am Eingang des Stellgliedes ein vom Antennen-Auslenkwinkel und außerdem vom Steuerkoromando selbst abhängiges Gegenkommando entgegengeschaltet istThe invention can be implemented in the manner that the control command at the input of the actuator a from the antenna deflection angle and also from Control coromando self-dependent countercommand is counteracted

Das Gegenkommando kann unterhalb eines zulässigen Antennen-Auslenkwinkels Null sein und für größere Auslenkwinkel anwachsen. Ein Eingriff in die Steuervorrichtung erfolgt also nur dann, wenn der Auslenkwinkel der Antenne ein bestimmtes kritisches Maß überschreitet The counter command can be zero below a permissible antenna deflection angle and for larger ones Increase the deflection angle. The control device is only intervened when the deflection angle the antenna exceeds a certain critical level

Der Eingriff in die Steuervorrichtung wird ferner nur vorgenommen, wenn das Steuerkommando ebenfalls einen gewissen Schwellwert überschreitetFurthermore, the control device is only intervened if the control command is also given exceeds a certain threshold

Das Gegenkommando wird also nur aufgeschaltet wenn sowohl der Antennenauslenkwinkel als auch das Steuerkommando einen bestimmten Schwellwert überschritten haben. Dadurch ist gewährleistet daß in der Endphase des Zielanfluges kein Gegenkommando erfolgt das Lenkgesetz der Proportionalnavigation somit erfüllt istThe counter command is only activated if both the antenna deflection angle and the Control command have exceeded a certain threshold value. This ensures that in the End phase of the target approach no countercommand follows the steering law of proportional navigation thus is fulfilled

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Gegenkommando über einen Schalter aufgeschaltet ist, der das Gegenkommando sperrt, wenn die Antenne nach dem Bahninneren weist In solchen Flugphasen ist es nämlich entscheidend, daß dort die volle mögliche Querbeschleunigung des Flugkörpers zur Verfügung stehtIt has also proven to be advantageous if the counter command is activated via a switch that blocks the opposing command when the antenna points to the inside of the runway. In such flight phases namely, it is crucial that the full possible lateral acceleration of the missile is available there stands

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutertThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings

F i g. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Flugkörper und dient der Darstellung der verwendeten Bezeichnungen;F i g. 1 shows schematically a missile according to the invention and serves to illustrate the used Designations;

Fig.2 zeigt eine Flugbahn und die Fluglage eines Flugkörpers bei hoher Querbeschleunigung, bei welcher die Gefahr gegeben ist. daß die Antenne an den Anschlag gelangt;Fig.2 shows a flight path and the attitude of a Missile at high lateral acceleration, at which the danger is given. that the antenna reaches the stop;

Fig.3 zeigt im Vergleich dazu die entsprechende Flugphase bei einer erfindungsgemäß verminderten Querbeschleunigung mit entsprechend verminderten Antennen- Auslenkwinkeln;In comparison, FIG. 3 shows the corresponding one Flight phase with a transverse acceleration that is reduced according to the invention with correspondingly reduced Antenna deflection angles;

Fig.4 zeigt eine Flugbahn, bei welcher die volle Querbeschleunigung des Flugkörpers benötigt wird; F i g. 5 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung! undFig.4 shows a trajectory in which the full Lateral acceleration of the missile is required; F i g. Figure 5 is a block diagram of one of the present invention Control device! and

F i g. 6 zeigt die Charakteristik eines Gegenkommando-Generators, dh, die Abhängigkeit des erzeugten Gegenkonrnandos von der Antennen-Auslenkung λ,F i g. 6 shows the characteristics of a counter-command generator, that is, the dependence of the generated opposing correlation on the antenna deflection λ,

Von einer Steuerung 10 wird ein Steuerkommando nach Maßgabe der Sichtüniendrehgeschwindigkeit σ geliefert Dieses Steuerkommando wird auf einen Stellmotor 12 geschaltet, der über die Flugkörperaerodynamik 14 eine Querbeschleunigung V des Flugkörpers A control command is issued by a controller 10 in accordance with the sighting line speed σ This control command is switched to a servomotor 12 which, via the missile aerodynamics 14, generates a transverse acceleration V of the missile

ίο hervorruft Von einem Gegenkommando-Generator 16 wird ein Gegenkommando in Abhängigkeit des Antennen-Auslenkwinkels λ erzeugt Dieses Gegenkommando kann in der in F i g. 6 angegebenen Weise von dem Auslenkwinkel A abhängen. Es ist aber auch jeder andere Zusammenhang denkbar, bei dem das Gegenkommando mit λ zunimmt Die Charakteristik des Gegenkommando-Generators wird in geeigneter Weise entsprechend den Eigenschaften und Aufgaben des Flugkörpers gewählt Das Signal des Gegenkommando-Generators 16 wird über einen Schalter 18 geleitet dei nur dann schließt wenn das Steuerkommando den vorgegebenen Schwelle-r.t überschreitet Ein weiterer Schalter 20 leitet das Gegenk,jmmando nur dann weiter, wenn die unten näher erläuterte Kombinationsbedingung für die Vorzeichen des Antennenauslenk-Winkels und des Steuerkommandos erfüllt istίο causes A counter-command generator 16 generates a counter-command as a function of the antenna deflection angle λ . 6 depend on the deflection angle A. However, any other context is also conceivable in which the counter-command increases with λ The characteristics of the counter-command generator is selected in a suitable manner according to the properties and tasks of the missile. The signal from the counter-command generator 16 is passed through a switch 18 only then closes when the control command exceeds the specified threshold. Another switch 20 only forwards the counter command if the combination condition explained in more detail below for the sign of the antenna deflection angle and the control command is met

Die Querbeschleunigung γ des Flugkörpers wird durch die Aufschaltung des Gegenkommandos mit zunehmendem Arotennen-Auslenkwinkel λ verringert Als Folge davon geht die Bahnkurve des Flugkörpers, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist, in die weniger gekrümmte Bahnkurve nach F i g. 3 über. Die Antennen-Auslenkung bleibt jetzt wesentlich kleiner, einmal aufgrund der günstigeren Bahnkinematik, zum anderen weil der Anstell- bzw. Schielbewinkel des Flugkörpers infolge der geringeren kommandierten Querbeschleunigung γ kleiner istThe transverse acceleration γ of the missile is reduced by the activation of the opposing command with increasing arotennen deflection angle λ. As a result, the trajectory of the missile goes as shown in FIG. 2 is shown in the less curved trajectory according to FIG. 3 over. The antenna deflection now remains significantly smaller, on the one hand due to the more favorable path kinematics, on the other hand because the angle of attack or squint of the missile is smaller as a result of the lower commanded transverse acceleration γ

Eine solche Verringerung des Steuerkommandos in Abhängigkeit von der Antennen-Auslenkung hätte jedoch den Nachteil, daß die Querbeschleunigung γ auch dann herabgesetzt würde, wenn sie z. B. beim Schuß aus geringen Distanzen voll benötigt wird. Wie aus dem in F i g. 4 gezeigten Beispiel hervorgeht ist es ein typisches Merkmal solcher Situationen, daß die Antenne in Richtung der kommandierten Querbeschleunigung γ, also nach dem Bahninneren, weist. Im Gegensatz dazu weist die Antenne in Situationen, in denen die volle Querbeschleunigung γ nicht erwünscht, ja sogar schädlich ist, nach dem Bahnäußeren. Die Vorzeichenkombination der kommandierten Querbeschleunigung γ und des Antennen-Auslenkwinkels λ ist somit ein Kennzeichen dafür, ob eine hohe Querbeschleunigung γ erwünscht ist oder nicht Aus diesem Grunde wird der Schalter 20 vorgesehen, der das Gegenkommando in denje/.igsn Fällen sperrt, in denen die Antenne nach dem Bahninneren weist. Werden die in F i g. 1 dargestellten Winkel in Pfeilrichtung positiv gezählt, so erfolgt die Sperre, wenn das Produkt von σ und λ positiv ist.However, such a reduction in the control command as a function of the antenna deflection would have the disadvantage that the lateral acceleration γ would also be reduced if it were, for. B. is fully required when shooting from short distances. As shown in FIG. 4, it is a typical feature of such situations that the antenna points in the direction of the commanded transverse acceleration γ, that is to say towards the inside of the path. In contrast to this, in situations in which the full transverse acceleration γ is undesirable, even harmful, the antenna points to the outside of the track. The combination of signs of the commanded transverse acceleration γ and the antenna deflection angle λ is thus an indicator of whether a high transverse acceleration γ is desired or not The antenna points to the inside of the train. If the in F i g. 1 counted positive in the direction of the arrow, the lock occurs when the product of σ and λ is positive.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Steuervorrichtung für Flugkörper mit Zielsucheinrichtung mit einem Suchkopf zur Erzeugung eines Steuerkommandos nach Maßgabe der Sichtliniendrehgeschwindigkeit, der eine dem Ziel nachgeführte Antenne enthält, und einem von diesem Steuerkommando gesteuerten Stellglied zur Einleitung einer Querbeschleunigung (j>) des Flugkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschaltung des Steuerkommandos auf das Stellglied (12) in Abhängigkeit von dem Auslenkwinkel (A) der Antenne im Sinne einer Verringerung der Querbeschleunigung (y) bei hohen Auslenkwinkeln (X) veränderbar ist1. Control device for missiles with target seeker with a seeker head for generating a control command according to the line of sight rotation speed, which contains an antenna tracking the target, and an actuator controlled by this control command for initiating a transverse acceleration (j>) of the missile, characterized in that the Activation of the control command on the actuator (12) as a function of the deflection angle (A) of the antenna in the sense of reducing the transverse acceleration (y) at high deflection angles (X) can be changed 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerkommando am Eingang des Stellgliedes ein vom Antennen-Auslenkwinkel (A) und außerdem vom Steuerkommando selbst abhängiges Gegenkommando entgegengeschaltet ist2. Control device according to claim 1, characterized in that the control command on Input of the actuator from the antenna deflection angle (A) and also from the control command self-dependent counter command is counteracted 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Gegenkommando unterhalb eines noch zulässigen Schwellwertes des Steuerkommandos Null ist3. Control device according to claim 2, characterized in that the counter command below a still permissible threshold value of the control command is zero 4. Steuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß das Gegenkommando unterhalb eines noch zulässigen Antennen-Auslenkwinkels (A) Null ist und für größere Auslenkwinkel (A) anwächst4. Control device according to claim 2 or 3, characterized in that the counter command below a still permissible antenna deflection angle (A) is zero and for larger deflection angles (A) increases 5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenkommando über einen Schalter (20) aufges. '.laltet ist, der das Gegenkommando sperrt nenn die Antenne nach dem Bahninneren weist5. Control device according to claim 3 or 4, characterized in that the counter command via a switch (20). '.lold is the that Countercommand blocks the antenna pointing to the inside of the train 6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Schalter (20) eine auf die Vorzeichen von Antennen-Auslenkung (A) und Steuerkommando ansprechende Logikschaltung ist6. Control device according to claim 5, characterized in that the switch (20) has one on the Sign of antenna deflection (A) and control command is responsive logic circuit
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