DE2027371B2 - Flugkörper mit Stabilisierungsflügeln und einem Festreibstoff-Triebwerk mit zwei gesonderten Treibsätzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine · Flugkörper mit Stabilisierungsflügeln und einem Festtreibstoff-Triebwerk mit zwei gesonderten Treibsätzen, die mit axialem Abstand voneinander in dem Flugkörper angeordnet sind und deren Verbrennungsgase Strahldüsen zugeführt sind, die in einem im der Nähe des Schwerpunktes angeordneten Ringteil vorgesehen sind, der den äußeren Mantel des Flugkörpers zwischen den beiden Treibsätzen bildet.

Wenn ein Flugkörper einen stabilen Flug haben soll und auch leicht lenkbar sein soll, muß das aerodynamische Druckzentrum hinter dem Schwerpunkt des Flugkörpers und vergleichsweise nahe diesem Schwerpunkt liegen. Das bedeutet, das die Stabilisierungsflügel nahe dem Schwerpunkt des Flugkörpers liegen sollten. Damit sich der Schwerpunkt des Flugkörpers nicht verschiebt, wenn der Treibstoff des Flugkörpers verbraucht wird, sollte auch der Treibstoffvorrat des Triebwerks derart in dem Flugkörper angeordnet sein, daß sein Schwerpunkt nahe dem Gesamtschwerpunkt des Flugkörpers oder mit diesem zusammenfällt. Diese gleichzeitig auftretenden Erfordernisse ergeben, daß die Stabilisierungsflügel des Flugkörpers und die Treibstoffladung des Triebwerks in demselben Teil des Flugkörpers angeordnet sein sollten. Dies verursach!! schwierige Raumprobleme. Der äußere Mantel des Flugkörpers wird gewöhnlich sc< dünn als möglich gemacht, damit man ein geringes Gewicht und einen geringen gesamten Außendurchmesser des Flugkörpers erhält Die an dem Mantel des Flugkörpers angebrachten Stabilisierungsflügel sind erheblichen Kräften ausgesetzt, weshalb die Befestigungseinrichtungen für diese Stabilisierungsflügel und der die Befestigungseinrichtungen tragende Teil des Flugkörpermantels so dimensioniert werden müssen, daß sie erhebliche Stärke besitzen. Wenn die Stabilisierungsflügel an dem Teil des Flugkörpers angebracht werden sollen, wo auch die Treibstoffladung angeordnet ist, müssen die Befestigungseinrichtungen für die Flügel folglich entweder in den Innenraum des Flugkörpers hineinragen, wo der Treibstoff untergebracht werden soll, oder es muß der gesamte äußere Durchmesser des Flugkörpers vergrößert werden, damit ausreichender Platz für die Befestigungse^irichtungen für die Flügel zur Verfugung steht Die letztere Alternative ist höchst unerwünscht, da sie die aerodynamischen Eigenschaften des Flugkörpers stark beeinträchtigt und außerdem zu einer Vergrößerung des äußeren Maximaldurchmessers des Flugkörpers führt, was wiederum zur Folge hat, daß ein Abschußrohr für den Flugkörper einen entsprechend großen Durchmesser haben muß. Der für die Befestigungseinrichtungen für die Stabilisierungsflügel erforderliche radiale Platzbedarf ist besonders groß, wenn wie in den meisten Fällen, die Möglichkeit bestehen soll, die Flügel nahe an die Außenfläche der Flugkörper heranzuklappen, um den für die Lagerung und den Transport der Flugkörper erforderlichen Platzbedarf zu senken und um den

Abschuß des Flugkörpers durch ein Startrohr zu

ermöglichen.

Die erläuterten Konstruktionsprobleme werden wei-

ter kompliziert, wenn, aus irgendeinem Grunde die Strahl- oder Schubdüsen des Triebwerks nicht am hinteren Ende des Flugkörpers vorgesehen werden können. In einem solchen Fall muß das Triebwerk mit einer Vielzahl von Strahldüsen versehen werden, die mit gleichmäßigem Abstand um den Flugkörper verteilt sind, so daß ihre öffnungen in der Umfangsfläche des Flugkörpers befinden und schräg nach hinten im Verhältnis zu der beabsichtigten Flugrichtung des Flugkörpers zeigen. Wenn diese Düsen gleich große Schübe erzeugen, fällt der resultierende Schub mit der Symmetrieachse des Flugkörpers zusammen und verläuft seine Wirkungslinie durch den Schwerpunkt des Flugkörpers, so daß das Triibwenc ».eine Momente erzeugt, die den Flugkörper aus seiner Bahn abzulenken trachten und die von den Lenkeinrichtungen kompensiert werden müssen. Es ist jedoch schwierig zu gewährleisten, daß alle Düsen stets den gleichen Schub erzeugen. Deshalb sollten die Düsen des Flugkörpers vorzugsweise verhältnismäßig nahe dem Schwerpunkt des Flugkörpers liegen, wodurch das auf den Flugkörper ausgeübte, ablenkende Moment vergleichsweise klein wird, falls die Düser nicht gleiche Schübe erzeugen sollten. Gleichzeitig müssen die Düsen so angeordnet sein, daß die von den Düsen ausgestoßenden Verbrennungsgase keine aerodynamisch störenden oder in anderer Weise schädlichen Einflüsse auf den Flugkörper ausüben. Deshalb sollen beispielsweise die Düsenöffnungen nicht vor den Stabilisierungsflügeln angeordnet sein. Diese Erfordernisse bedeuten, daß auch die Düsen des Triebwerks im wesentlichen an derselben Stelle des Flugkörpers angeordnet sein sollten, an der, wie oben ausgeführt, auch noch die Stabilisierungsflügel und die Treibstoffladung des Triebwerks vorgesehen werden sollen. Offensichtlich wird dadurch die Konstruktion des Flugkörpers auf die Unterbringung der Stabilisierungsflügeln, der Treibstoffladung und der Strahldüsen des Triebwerks noch weiter erschwert

Es ist ein ungelenkter Flugkörper mit einem mit Festkörpertreibstoff getriebenen Triebwerk bekannt (FR-PS 8 39 861), bei dem der Treibstoff in zwei Ladungssätze geteilt ist, die mit axialem Abstand angeordnet sind und deren Verbrennungsgase den in einem Ringteil angeordneten Düsen zugeführt sind, der

den äußeren Mantel des Flugkörpers zwischen den beiden Treibsätzen bildet Bei diesem bekannten Flugkörper ist man bestrebt, die Spreng- oder Nutzladung des Flugkörpers so anzuordnen, daß ihr Schwerpunkt nahe dem Gesamtschwerpunkt des Flugkörpers liegt Zu diesem Zweck ist die Nutzladung zwischen den beiden Treibsätzen des Triebwerks angeordnet, so dad sie im wesentlichen das ganze Innere des Flugkörpers zwischen den beiden Treibsätzen füllt Dies hat den großen Nachteil, daß der Strömungsweg der Verbrennungsgase von den Treibsätzen zu den Düsen sehr eng wird und daß nur vergleichsweise kleine Düsen verwendet werden können. Die bekannte Anordnung kann deshalb nicht für Flugkörper mit hohen Geschwindigkeiten benutzt werden. Außerdem strömen iiie heißen Treibgase sehr nahe bei der Nutzladung, die als Folge davon eine unzulässige hohe Temperatur annehmen kann. Aus Platzgründen ist es auch unmöglich, die Stabilisierungsflügel nahe dem Schwerpunkt des Flugkörpsrs anzuordnen; diese müssen vielmehr am hinteren Ende des Flugkörpers angebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegebenenfalls lenkbaren Flugkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sowohl die Flügel als auch die Düsen und der Treibstoff in demselben schwerpunktnahen Bereich angeordnet sind, ohne daß das Gewicht und der Durchmesser des Flugkörpers durch nach außen ragende Befestigungsteile für die Flügel vergrößert und die aerodynamische Wirksamkeit der Flügel durch davor angeordnete Schubdüsen beeinträchtigt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die beiden Treibsätze im Verhältnis zueinander in an sich bekannter Weise eine solche Größe haben und so gelegen sind, daß ihr gemeinsamer Schwerpunkt im wesentlichen mit dem Schwerpunkt des gesamten Flugkörpers zusammenfällt, daß der von dem Ringteil umgebende Teil des Inneren des Flugkörpers ein leerer Raum ist, in den die Verbrennungsgase der beiden Treibstoffladungen gemeinsam geführt sind, und daß die Stabilisierungsflügel an dem Ringteil in Umfangsrichtung zwischen den Düsen angebracht sind.

Es ist zwar bekannt (DE-PS 73 940), die beiden Treibsätze so zum Schwerpunkt anzuordnen, daß der untere Treibsatz dem oberen das Gleichgewicht hält, damit der Flugkörper nicht umkippt Dabei handelt es sich aber um einen gleitflächenlosen Flugkörper, bei dem der hintere, den unteren Treibsatz aufnehmende Flugkörperteil in der Art eines Stabes dünner und länger ausgeführt ist als der vordere Flugkörperteil.

Ferner ist es bekannt (US-PS 30 13 494), einen Düsensatz, der mit einem vorderen Treibstoffvorrat in Verbindung steht, im Bereich der Stabilisierungsflügel anzuordnen, während ein zweiter Treibstoffvorrat auf eine am Ende des Flugkörpers vorgesehene Düse wirkt. Bei dieser Anordnung ist eine aerodynamische Störung der Stabilisierungsflügel nicht ausgeschlossen, und es müssen die Treibgase von dem zweiten Treibstoffvorrat durch eine verhältnismäßig lange Leitung zu der zugeordneten Düse geführt werden.

Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen führt die Erfindung zu einer optimalen Anordnung der beteiligten Komponenten. Da der feste Treibstoff so angeordnet ist, daß sein Schwerpunkt r>it dem Gesamtschwerpunkt des Flugkörpers zusammenfällt, tritt keine Verschiebung des Gesamtschwerpunktes des Flugkörpers während des Fluges a· f. Zwischen den beiden Treibsätzen befindet sich ein leerer Raum, so daß große Strömungsquerschnitte für die Verbrennungsgase auf ihrem Weg von den Treibsätzen zu den Strahldüsen zur Verfügung stehen. Es ist auch möglich, dem Ringteil, der die Düsen enthält, derartige Abmessungen zu geben, daß die Stabilisierungsflügel an diesem Teil ohne Vergrößerung des äußeren Durchmessers des Flugkörpers angebracht werden können.
Im folgenden wird die Erfindung näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flugkörpers zeigt Die Zeichnung zeigt in einem Axialschnitt lediglich denjenigen Teil des Flugkörpers, der das Triebwerk des Flugkörpers, die Stabilisierungsflügel

is und die Strahldüsen des Triebwerks umfaßt Die Axialschnitte in der oberen und der unteren Hälft der Abbildung liegen dabei in derart unterschiedlichen Ebenen, daß die obere Hälfte einen Axialschnitt durch eine Strahldüse des Raketenmotors -jnd die untere Hälfte einen die Stabilisierungsflügel des Flugkörpers umfassenden Axialschnitt zeigen.

Der als Beispiel in der Zeichnung dargestellte Flugkörper hat die durch den Pfeil 1 angedeutete Flugrichtung und besitzt ein Festtreibstoff-Triebwerk, dessen Festtreibstoff aufgeteilt ist in zwei getrennte Treibsätze 2 und 3. Diese zwei Treibsätze sind mit axialem Abstand in dem Flugkörper derart angeordnet, daß sich zwischen ihnen ein Raum 4 befindet der innerhalb des Flugkörpers liegt und von dessen äußerem Mantel umgeben ist Die beiden Treibsätze 2 und 3 geben ihre Verbrennungsgase an diesen Raum ab und haben in bekannter Weise konische Ausnehmungen oder Bohrungen la und 3c, die zu dem Raum 4 hingewendet sind.

Der den leeren Raum 4 umgebende äußere Mantel des Flugkörpers besteht aus einem Ringteil 5. Wie man der Zeichnung ohne weiteres entnehmen kann, können dem Ringteil 5, ohne daß man deshalb in den für die Treibsätze 2 und 3 vorgesehenen Raum eindringen

-to müßte und ohne Vergrößerung des gesamten Außendurchmessers des Flugkörpers, solche Abmessungen und solche Stärke gegeben werden, daß er nicht nur die Strahldüsen 7 des Triebwerks (von denen nur eine in der Zeichnung gezeigt ist) sondern auch die Stabiiisierungsflügel 6 des Flugkörpers (von denen gleichfalls nur einer in der Zeichnung erscheint) halten kann.

Der als Beispiel in der Zeichnung dargestellte Flugkörper ist mit vier Stabilisierungsflügeln 6, die mit gleichmäßigem AbsUnd am Umfang des Flugkörpers verteilt sind, und mit vier Strahldüsen 7 für das Triebwerk versehen, die gleichfalls gleichmäßig am Um'ang verteilt sind. Die Stabilisierungsflügel 6 und die Treibdüsen 7 sind abwechselnd in Urnfangsrichiung i>ni den Flugkörper herum vorgesehen.

^r" Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der Ringteil 5, der die Stabilisierungsflügel 6 und die Triebwerksdüsen 7 trägt, vorzugsweise mit Ausnehmungen oder Einbuchtungen 8 ausgeformt, in denen die Triebwerksdüsen 7 und die Halteeinrichtungen 9 für die Stabilisierungsflügel 6 untergebracht sind, so daß kein Teil der Düsen oder der Halteeinrichtungen für die Stabilisierungsflügel über den Außenumfang des Flugkörpers hinausragt Dies ist, wie man sieht, -.elbst dann möglich, wenn — wie in dem dargestellten Beispiel — die Halteeinrichtungen für die Stabilisierungsflügel so ausgebildet sind, daß diese an die Außenfläche des Flugkörpers herangeklappt werden können, und deshalb erheblichen Platzbedarf haben, zumal in radialer Richtung. Der

Mittelteil Aa des Raumes 4, in den die Verbrennungsgase von den Treibsätzen 2 und 3 geführt werden, muß nur ausreichend groß sein, damit ein genügender Strömungsquerschnitt für die Verbrennungsgase von dem Treibsatz 3 zu den Düsen 7 vorhanden ist.

Die Einbuchtungen 8 in dem Ringteil S können aus einer gesonderten Einbuchtung für jede Triebwerksdüse 7 und für jede Fliigelhalterung 9 bestehen; sie können aber auch von einer einheitlichen, sich durchgehend umfänglich um den Teil 5 erstreckenden Einbuchtung gebildet sein, die sämtliche Triebwerksdüsen 7 und Flügelhalterungen 9 aufnimmt. Die Erfindung ermöglicht es, ohne Vergrößerung des größten Außendurchmessers des Flugkörpers sowohl die Stabilisierungsflügel 6 als auch die Triebwerksdüsen 7 in der gewünschten Nähe des Schwerpunkts des Flugkörpers unterzubringen und gleichzeitig den Schwerpunkt des Festtreibstoffs des Triebwerks, d h. den gemeinsamen Schwerpunkt beider Treibsätze 2 und 3, in eine solche Lage zu bringen, daß er mit dem Gesamtschwerpunkt des Flugkörpers zusammenfällt oder ihm sehr nahe liegt. Obwohl die Stabilisierungsflügel 6 und die Triebwerksdüsen 7 sehr nahe beieinander in raumsparender Weise angeordnet sind, können die von den Düsen ausgehenden Gasstrahlen die Stabiiisierungsflügel nicht treffen und folglich diese auch nicht beschädigen oder irgendwelche aerodynamisch störenden Einflüsse auf den Flugkörper ausüben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flugkörper mit Stabilisierungsflügeln und einem Festtreibstoff-Triebwerk mit zwei gesonderten Treibsätzen, die mit axialem Abstand voneinander in dem Flugkörper angeordnet sind und deren Verbrennungsgase Strahldüsen zugeführt sind, die in einem in der Nähe des Schwerpunktes angeordneten RingteU vorgesehen sind, der den äußeren Mantel des Flugkörpers zwischen den beiden Treibsätzen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Treibsätze (2,3) im Verhältnis zueinander in an sich bekannter Weise eine solche Größe haben und so gelegen sind, daß ihr gemeinsamer Schwerpunkt im wesentlichen mit dem Schwerpunkt des gesamten Flugkörpers zusammenfällt, daß der von dem Ringteil (5) umgebende Teil des Inneren des Flugkörpers ein leerer Raum (4) ist, in den die Verbrennungsgase der beiden Treibstoffladungen gemeinsam geführt sind, und daß die Stabilisierungsflügel (6) an dem Ringteil (5) in Umfangsrichtung zwischen den Düsen (7) angebracht sind.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringteil mit Ausnehmungen (8) versehen ist, die in den leeren Re .im (4) zurückspringen, und daß die Düsen (7) und Halteeinrichtungen (9) für die Stabilisierungsflügel (6) in diesen Ausnehmungen angebracht sind.