DE2636062A1 - Zielsuchlenkvorrichtung fuer einen fernlenkbaren flugkoerper - Google Patents

Description

• Zielsuchlenkvorrichtung für einen fernlenkbaren Flugkörper
• Die Erfindung betrifft eine Zielsuchlenkvorrichtung für einen fernlenkbaren Flugkörper mit Einrichtungen zur Bestimmung der Zielablage und der Zielentfernung.
• Eine Zielsuchlenkvorrichtung dieser Art dient dazu, einen Flugkörper, welcher von einer Kommandostelle ferngelenkt in Zielnähe gebracht wurde, selbsttätig ins Ziel zu steuern.
• Die Zielsuchlenkvorrichtung weist dazu im allgemeinen einen Radarsuchkopf mit einer kardanisch bewegbaren Antenne mit ausgeprägter Richtcharakteristik und mit hohem Antennengewinn auf. Mit Hilfe dieser Radarantenne wird das Ziel durch einen Abtastvorgang auf aktive, semiaktive oder passive Weise geortet und durch ständiges Nachführen der Antenne im Auffaßbereich festgehalten. Die Ablage der Empfangsrichtung der auf das Ziel gerichteten Antenne von der Flugkörperlungsachse,bzw. deren Änderung, wird zur Erzeugung eines Lenkbefehls ausgenutzt.
• Bei Suchköpfen mit Radarsystemen wird im allgemeinen auch die Annäherung bzw. Entfernung zwischen dem Flugkörper und dem Ziel durch Messung der Dopplerfrequenzverschiebung bzw.
• der Laufzeit der vom Ziel reflektierten Wellen bestimmt.
• Die Annäherungs- oder Entfernungsangabe wird im allgemeinen zur Zündung des Sprengsatzes verwendet.
• Die Genauigkeit und die Reaktionsfähigkeit derartiger Zielsuchlenkvorrichtungen hängt dabei wesentlich von den Einrichtungen zur Nachführung der Antenne ab. Diese Einrichtungen sind folglich mechanisch und elektronisch hochempfindlich und deshalb entsprechend kostspielig; da sie mit dem Einsatz eines Flugkörpers verlorengehen, spielen die Kosten in diesem Fall eine besonders große Rolle.
• Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Zielsuchlenkvorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich ihrer Genauigkeit den bisherigen Zielsuchlenkvorrichtungen zumindest gleich kommt, jedoch mechanisch weniger empfindlich und billiger ist.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zielsuchlenkvorrichtung eine den Einrichtungen zur Bestimmung der Zielablage und der Zielentfernung gemeinsame, während der Flugphase des Flugkörpers starr angeordnete Sende- und Empfangsantenne mit Weitwinkelcharakteristik aufweist.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Flugkörper aufgrund der in den letzten Jahren stark verbesserten Fernlenkverfahren aus größeren Entfernungen wesentlich näher an ein lediglich auf dem Radarschirm erkennbares Ziel gelenkt werden können, bis die Umschaltung auf die Selbstlenkung des Flugkörpers erfolgen muß. Aus diesem Grund kann ohne besondere Einbuße der Treffgenauigkeit auf die bisher notwendige Bündelung der Antenne und deren hohen Antennengewinn teilweise verzichtet werden. Dafür wird erfindungsgemüß das Antennendiagramm aufgeweitet, so daß die Antenne eine ausgeprägte Weitwinkelcharakteristik erhält. Durch diese Maßnahme kann dann auch auf die Nachführung der Antenne und damit auf die mechanisch empfindliche kardanische Aufhangung und die Stellantriebe verzichtet werden.
• Die Ablage des jeweils erfaßten Zieles kann analog zu -bekannten Monopulsverfahren bestimmt werden. Im Gegensatz zu den bekannten Monopulsverfahren muß jedoch die Nullstelle des Differenzsignals nicht der Zielrichtung nachgeführt werden, sondern sie bleibt in einer bezüglich der Flugkörperkoordinaten festen Orientierung. Die Ablage des erfaßten Ziels ist dann durch das Verhältnis von Differenz- zu Summensignal gegeben, welches nicht wie üblich auf Null heruntergeregelt wird.
• Als besonders vorteilhaft kommt bei der erfindungsgemäßen Zielsuchlenkvorrichtung eine Sende- und Empfangsantenne zur Anwendung, welche als Multimode-Strahler ausgebildet ist, in dessen Apertur sowohl H1O-Wellen als auch H20-Wellen angeregt werden können.
• Die Zielsuchlenkvorrichtung ist vorteilhafterweise auf einen Auffaßwinkel von etwa 600 ausgelegt. Ein einmal erfaßtes Ziel bleibt dann ständig im Empfangsbereich der Antenne, da die Flugbahn des Flugkörpers bei Abweichungen von der Zielrichtung entsprechend korrigiert werden kann.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sende- und Empfangsrichtung der Antenne vor dem Abschuß des Flugkörpers verstellbar ist. Dadurch kann eine Art Vorhaltekurs eingestellt werden, mit welchem eine Verkürzung der Flugbahn des Flugkörpers bis zum Treffpunkt mit dem Ziel erreicht wird.
• Bei Flugkörpern, welche eine Rollbewegung ausführen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Scnde- und Empfangsantenne für die Schwingungsebene der magnetischen Feldstärke eine Weitwinkelcharakteristik aufweist, und die Schwingungsebene der elektrischen Feldstärke gebündelt ist. Dadurch entfällt die sonst notwendige Ausbildung der Zielsuchlenkvorrichtung für zwei Ebenen. Die Breitseite des Antennendiagramms dient dann zur Bestimmung der Winkelablage eines Ziels, welche sich als sinusförmige, mit der Rollfrequenz des Flugkörpers alter nierende Größe ergibt, deren Amplitude proportional zur Winkel ablage des Ziels von der Flugkörperlängsachse ist und deren Phase der Richtung des Ziels entspricht. Die Schmalseite des Antennendiagramms kann zur Winkelauflösung des erfaßten Ziels herangfnommen werden. Dadurch wird erreicht, daß der Flugkörper nicht nur den radarmäßigen Schwerpunkt des Zieles anfliegt, sondern bei Vorliegen eines Mehrfachzieles eine Zielselektion vornehmen kann und dann nur noch beispielsweise auf das Ziel mit dem stärksten Zielsignal steuert.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung zur Bestimmung der Zielablage und bzw. oder der Ziel entfernung als Annäherungssensor zur Auslösung einer Zündeinrichtung ausgebildet.
• Die erfindungsgemäße Zielsuchlenkvorrichtung kommt mit Vorteil bei einem Verfahren zur Ziel selektion mit einem von einer Kommandostelle aus lenkbaren Flugkörper zur Anwendung, bei dem die Ergebnisse der Zielablage und der Zielentfernungsmessung zur Identifizierung eines Mehffachzieles vom Flugkörper zur Kommandostelle übertragen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ziel selektion macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, daß die Position eines auf ein Ziel gelenkten Flugkörpers zunehmend günstiger zur Auflösung und Erkennung des Zieles wird. Insbesondere bei großen Entfernungen zwischen der Kommandostelle und dem Ziel ist die Auflösung der leistungsschwächeren Zielsuchlenkvorrichtung des Flugkörpers von einer bestimmten Entfernung zum Ziel besser, als die der leistungsstärkeren Anlage der Kommandostelle.
• Die flugkörpereigene Zielsuchlenkvorrichtung kann dann Mehrfachziele, z.B. einen in Formation fliegenden Flugzeugverband, als solche erkennen, wohingegen die Kommandostelle nur ein einzelnes Ziel sieht und auch nur einen einzigen Flugkörper zur Abwehr einsetzt. Gelangt der Informationsvorsprung des Flugkörpers zur Kommandostelle, so können dann rechtzeitig weitere Abwehrmaßnahmen getroffen werden.
• Die Figur zeigt in einem Blockdiagramm in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zielsuchlenkvorrichtung. Die Spitze 1 eines während des Fluges um die dargestellte z-Achse rollenden Flugkörpers enthalt eine Sende- und Empfangsantenne2. Der in der dargestellten x-y-Ebene liegende Querschnitt 3 des Richtdiagramms der Antenne 2 für das Summensignal ist stark elliptisch, so dan bei der Rollbewegung des Flugkörpers und des sich mitdrehenden Richtdiagramms mit jeder Umdrehung ein Kreiskegel mit dem Öffnungswinkel cc (= Auffaßwinkel) erfaßt wird. Die Antenne wird über einen Summeneingang 2.1 von einem Sender 4 über einen Zirkulator 5 gespeist. Das Empfangssignal wird von dem gleichzeitig als Ausgang dienenden Summeneingang 2.1 und einem Differenzausgang 2.2 abgeleitet und je einem Empfngerverstärker 6.1 für das Summensignal und 6.2 für das Differenzsignal zugeführt. Die verstärkten Summen- und Dif- ferenzsignale werden zur Ermittlung der Winkelablage 2 z des Ziels Z nach bekannten Monopulsverfahren mit einer dafür vorgesehenen Einrichtung 7 ausgewertet; d.h. es wird im wesentlichen der Quotient aus dem Differenz- und dem Summensignal gebildet, dessen Amplitude der Winkelablage entspricht. Da sich der Flugkörper während des Fluges fortlaufend um seine Längsachse (Z-Achse) dreht, ist noch eine Zuordnung des ermittelten Ablagewinkels zur jeweiligen Rollage des Flugkörpers notwendig. Dazu wird das Summensignal in bekannter Weise einer Auswertelogik 8 zugeführt, welche z.B. die Zeit zwischen dem Auftreten eines durch ein Kreiselsystem 9 gegebenen Referenzsignals und des Zielsignals ermittelt. Bei vom Kreiselsystem gegebener Rollfrequenz des Flugkörpers ist diese Zeit dem Rollagewinkely Z proportional.
• Die für den Ablage- und Rollagewinkel des Ziels ermittelten Daten werden einem Bordrechner 10 zugeführt, welcher daraus die erforderlichen Steuerkommandos zur Lenkung des Flugl=orpers berechnet und diese an die Lenkorgane weitergibt (11).
• Zur Ermittlung der vollständigen Zieldaten ist noch die Bestimmung der Zielentfernung erforderlich. Dazu wird analog zu bekannten Verfahren eine Laufzeitmessung an Sendeimpulsen vorgenommen. Die dafür vorgesehenen Sendeimpulse werden von einem Taktgeber 12 erzeugt, welcher den Sender 4 steuert.
• Parallel dazu werden die im Taktgeber 12 erzeugten Impulse in einem mit den Empfängern 6.1 und 6.2 verbundenen Verzögerungsglied 13 der Echolaufzeit automatisch nachgeführt. Von der Verbindungsleitung des Verzögerungsgliedes 13 zu den Empfängern 6.1 und 6.2 ist dann ein der Zielentfernung r proportionales Signal abnehmbar. Dieses Signal wird ebenfalls dem Bordrechner 10 zugeführt, der dann entweder aus einem, zwei oder allen drei Zieltoordinaten S z, az, rZ den Zeitpunkt zur Auslösung eines Zünders 14 für einen Sprengsatz bestimmt.
• Zur Erkennung von Mehrfachzielen, z.B. eines Flugzeugver bandes, werden die von der Zielsuchlenkvorrichtung ermittelten Zieldaten über ein Übertragungssystem 15 an die Kommandostelle weitergegeben. Das Übertragungssystem 15 dient auch zur Weiterleitung von Steuerbefehlen während der kommandogelenkten Flugphase des Flugkörpers.
• Die erfindungsgemäne Zielsuchlenkvorrichtung ist sowohl für aktive als auch für passive Zielortung auslegbar. Bei aktiven Zielortungsverfahren ist es von Vorteil, wenn die Zielsuchlenkvorrichtung auf den Betrieb zum Zielanflug auf einen Störsender umschaltbar ist.
• Patentansprüche: Leerseite

Claims (7)

1. P A T E N T A N S P R U C H E 1. Zielsuchlenkvorrichtung für einen fernlen]baren Flugkörper mit Einrichtungen zur Bestimmung der Zielablage und der Zielentfernung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Zielsuchlenkvorrichtung eine den Einrichtungen zur Bestimmung der Zielablage und der Zielentfernung gemeinsame, während der Flugphase des Flugkörpers starr angeordnete Sende- und Empfangsantenne (2) mit eitinkelcharakteristik aufweist.
2. 2. Zielsuchlenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Sende- und Empfangsantenne (2) als Multimode-Strahler ausgebildet ist, in dessen Apertur sowohl H1O-lJellen als auch H 20-Wellen angeregt werden können.
3. 3. Zielsuchlenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Auffaßwinkel etwa 600 beträgt.
4. 4. Zielsuchlenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Sende-und Empfangseinrichtung der Antenne (2) vor dem Abschuß des Flugkörpers verstellbar ist.
5. 5-. Zielsuchlenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Flugkörpern, welche eine Rollbewegung ausführen, die Sende-und Empfangsantenne (2) für die Schwingungsebene der magnetischen Feldstärke eine eitwinkelcharakteristik aufweist und die Schwingungsebene der elektrischen Feldstärke gebündelt ist.
6. 6. Zielsuchlenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Zielablage und/oder der Ziel entfernung als Annäherungssensor zur Auslösung einer Zündeinrichtung (14) ausgebildet ist.
7. 7. Verfahren zur Zielselektion mit einem von einer Kommandostelle aus lenkbaren Flugkörper mit einer Zielsuchlenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ergebnisse der Zielablage- und der Zielentfernungsmessung zur Identifizierung eines Mehrfachzieles vom Flugkörper zur Kommandostelle übertragen werden.