DE2741898A1

DE2741898A1 - Laserstrahlreflektor zur aeusseren anbringung an flugzeugtragwerken

Info

Publication number: DE2741898A1
Application number: DE19772741898
Authority: DE
Inventors: Hans Hansson; Krister Karling
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1976-10-04
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2741898B2; SE7610948L; FR2366587A1; CH620303A5; US4145111A; DE2741898C3; DK150029C; DK150029B; SE416233B; FR2366587B1; GB1570543A; IT1090008B; DK436177A

Description

Läserstrahlreflektor zur äußeren Anbringung an Flugzeugtragwerken

Die Erfindung betrifft einen Laserstrahlreflektor mit einer Mehrzahl von Retro- oder sogenannten Winkel-Reflektorelementen, von denen jedes einzelne so ausgebildet ist, daß eine dort innerhalb eines begrenzten sphärischen Einfallssektors, dessen Scheitelpunkt im Reflektorelement liegt, einfallende Laserstrahlung in Einfallsrichtung zurückgeworfen wird. Speziell betrifft die Erfindung einen Retro-Reflektor, dessen Reflektorelemente so zueinander angeordnet sind, daß sie insgesamt Laserstrahlen zurückwerfen können, die am Reflektor innerhalb eines sphärischen Gesamt-Sektors eintreffen, der wesentlich größer ist, als der vorerwähnte begrenzte sphärische Sektor. Der Heflektor ist zum äußeren Anbau an ein Tragwerksteil eines Plugzeuges vorgesehen. Solche Retro-Reflektoren verwendet man

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an militärischen Zielflugzeugen beim simulierten Übungsschießen von stationären oder fahrbaren Flugzeugabwehrgeschützen mit Laserstrahlen, wobei die Anordnung so getroffen wird, daß mindestens einer der Reflektoren, wenn er von einem auf das Flugzeug gerichteten Laserstrahl getroffen wird, den Laserstrahl zu der V/affe zurücklenkt, von der der Laserstrahl ausging.

Damit solche am Flugzeug montierten Retro-Reflektoren in allen Richtungen, d.h. innerhalb eines sphärischen Gesamt-Sektors von nahezu 360 ansprechen können, hat man vorgeschlagen, alle Retro-Reflektorelemente derart zueinander anzuordnen, daß ihre Einfallssektoren von einer gemeinsamen Mitte nach außen zeigen, so daß die Gesamtreflektoranordnung die Gestalt einer Kugel erhält, an der sich eine sich in radialer Richtung erstreckende Tragstange oder dergleichen befindet. Ein solchermaßen ausgebildeter Reflektor hat jedoch ungünstige

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Einflüsse auf die Flugeigenschaften des den Reflektor tragenden Flugzeuges. Als Beispiel sei erwähnt, daß bei Retro-Reflektoren in üblicher Abmessung der Durchmesser der umhüllenden Kugel mindestens 200 mm beträgt. Wenn eine solche Reflektor-Anordnung außen am Flugzeug befestigt wird, zeigt die Tragstange in Flugzeuglängsrichtung nach vorn, wobei sich ein ganz erheblicher Strömungswiderstand einstellt, der die Stabilität des Flugzeuges erheblich beeinträchtigt. Die bisher vorgeschlagenen Reflektor-Anordnungen für Flugzeuge konnten es auch erforderlich machen, das Flugzeug erneuten Testflügen zu unterwerfen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile auszuschalten und einen Retro-Reflektor vorzuschlagen, der für beliebige Einfallswinkel wirksam ist und die Laserstrahlung zurückwirft, wobei die Stabilität des mit Reflektor versehenen Flugzeuges nicht stärker beeinträchtigt wird als durch übliche äußere Lasten, die die

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Flugzeuge bestimmungsgemäß zu tragen haben, und auch kein größerer Strömungswiderstand auftritt als bei den erwähnten Lasten«

Auch soll der erfindungsgemäße Retro-Reflektor sich auch für die Anbringung an den Tragflächen eines von Laserstrahlen zu treffenden Zielflugzeuges eignen und unabhängig von der Strahleneinfallsrichtung wirksam sein ohne durch die Tragflügel in beliebigen Pluglagen beeinträchtigt zu werden.

Ferner sollen bei dem in allen Einfallsrichtungen wirksamen Laserstrahl-Reflektor die Reflektorelemente nicht dem unmittelbaren Windangriff ausgesetzt, sondern gegen Regen- und Hagel-Erosion geschützt sein.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Retro-Reflektorelemente in zwei

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getrennte Gruppen an den beiden gegenüberliegenden Enden eines aerodynamisch profilierten schlanken Tragkörpers angeordnet sind, der sich bei Befestigung am Plugzeug im wesentlichen parallel zu dessen Längsachse erstreckt und daß die Retro-Reflektorelemente der beiden Gruppen bis unter die Mantelfläche der Tragkörperenden eingezogen und derart in ümfangsrichtung am Tragkörperende und auch axial dazu verteilt sind, daß innerhalb einer jeden Gruppe die einzelnen sphärischen Einfallssektoren zusammen einen vollständigen sphärischen Gesamt-Einfallssektor mit einem Einfallswinkel von mindestens 100° bilden, wobei die Symmetrieachse dieses Gesamtsektors sich entlang der Längsachse des Reflektor-Tragkörpers erstreckt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausftihrungsfozm eines

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erfindungsgemäßen Reflektors beispielsweise veranschaulicht ist.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schräg von unten gesehene Ansicht eines Plagzeuges, bei dem unter jeder Tragfläche ein Rundum-Laserstrahl-Reflektor gemäß der Erfindung angeordnet

ist,

Pig. 2 eine Seitenansicht eines der Reflektoren in Fig. 1 gemäß einem Schnitt entlang der Linie II-II durch die Tragfläche eines Plugzeuges unmittelbar ausserhalb einer Lastentragschiene, welche den Reflektor trägt,

Pig. 3 eine durchscheinend gemachte Ansicht

des einer. Reflektorendes zur Erläuterung der Reiativ-Lagen der Reflektorelemente

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untereinander und bezüglich der Reflektor-Hauptachse und

Pig. 4 eine Vorderansicht des Reflektors ο

Die Pig. 1 zeigt ein Plugzeug 1 mit zwei Tragflächen 2, an deren Unterseiten sechs Tragschienen 3 für äußereLAsten, beispielsweise Bombenlasten oder dergl. vorgesehen sind. Im vorliegenden Falle dient das Plugzeug als Ziel für simuliertes Schießen mit Laserstrahlen und enthält rundum wirkende Reflektoren 4, die an den mittleren Tragschienen eines jeden Tragflügels befestigt sind. Gemäß einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung hat der Reflektor die Gestalt eines schlanken aerodynamischen Körpers, der ... im dargestellten Beispiel eine zylindrische Stange ist, aber auch irgendeine andere langgestreckte ?oim haben kann, die für einen niedrigen Strömungswiderstand günstig ist. Sofern es sich ua Winkel- oder Retro-Heflektorelemente üblicher Abmessungen bandelt,

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hat der Körper einen Durchmesser von weniger als 120 mm, so daß man diese Körper in den meisten Fällen innerhalb des von einer konventionellen, in der Luft zu startenden Granate oder Rakete einzunehmenden Raumes anbringen kanne Das Reflektorgehäuse besteht aus einem Mittelteil 5, an dem sich zwei Einhängeanschllisse 6, befinden, welche genauso ausgebildet sind, wie übliche Einhängevorrichtungen, mit denen man die vorerwähnten äußeren Lasten an den Tragschienen befestigt. Die Länge des Mittelteils 5 ist mindestens genauso groß gewählt, wie die Länge des dort vorhandenen Tragflügelquerschnittes 2 a. Palls die Einhänge-Vorrichtung über das Tragflächenprofil hinausragt, wie es Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Länge des Mittel-Gehäuseteils 5 mindestens so lang wie der Tragflächenquerschnitt plus Längensumme des nach außen ragenden Teiles der Einhängevorrichtung. An den Gehäusemittelteil 5 schließen sich zwei identisch ausgebildete Endabschnitte 8 an, die

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an den Außenenden 9 geringfügig abgerundet sind. Die tragende Konstruktion des Mittelteils und der Endabschnitte ist konventionell und daher nicht näher in den Zeichnungen dargestellt.

Jeder Endabschnitt b¹ des Gehäuses enthält eine Mehrzahl von gegeneinander versetzt angeordneten untereinander gleichen Retro- oder Winkel-Reflektorelementen 1o bis 16. Solche Reflektorelemente sind den Fachleuten durchaus bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen dargestellt oder beschrieben zu werden. Grundsätzlich bestehen die Reflektorelemente aus einem außen zylindrischen becherförmigen Gehäuse, das in der einen axialen Richtung offen ist und im Inneren Reflektorelemente in solcher Ausrichtung enthält, daß ein einfallender laserstrahl innerhalb eines wirksamen sphärischen Einfallssektors 17, dessen Winkel·^ etwa 65° beträgt und dessen Scheitelpunkt innerhalb des Reflektorelementes liegt, in Einfallsrichtung zurückgeworfen wird. Die zentrale Reflexionsrichtung und die

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Einfallsrichtung der entsprechenden Reflektorelemente ist in den Zeichnungen durch die Buchstaben A "bis G- gekennzeichnet. Im dargestellten Beispiel enthält jeder Endabschnitt 8 eine Gruppe von sieben Reflektorelementen, ein erstes Reflektorelement 16 befindet sich am Außenende 9, so daß zwei Einfallssektoren des Reflektors nach vom und hinten gerichtet sind. Die Zentralrichtung G- der Reflektoren deckt sich vorzugsweise mit der Längsachse 20 des Gehäuses 4. Um eine Erosion an den Reflektorelementen und auch eine Turbulenz zu vermeiden, ist das Reflektorelement 16 durch eine (nicht dargestellte) Glasabdeckung geschützt. Die übrigen sechs Reflektorelemente 1o bis 15 sind an verschiedenen Punkten gleichförmig in axialer und auch in Einfangs richtung am Endabschnitt ö verteilt. An jeder Reflektorelementenposition zeigt der Einfallssektor 17 in der Querschnittsebene des Elementes radial nach außen, wobei noch eine

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Neigung in Richtung zum Außenende 9 hinzukommt, wenn man einen Axialschnitt durch den Anordnungspunkt des Reflektorelementes legt. Zur Lagerung der Reflektorelemente ist an deren Befestigungsstelle eine Ausnehmung vorgesehen, die im Endabschnitt 8 so ausgebildet ist, daß der Mantel des Reflektorelementes ständig innerhalb der zylindrischen Mantelfläche 18 des Endabschnittes liegt und die radial am weitesten nach außen ragenden Randteile des Reflektorelementenmantels bündig zur zylindrischen Mantelfläche 18 zu liegen kommen, oder geringfügig radial nach innen eingezogen sind. Damit die Laserstrahlung auch das Innere der Reflektorelemente einschließlich deren Teile, die den Außenenden 9 am nächsten liegen, erreichen können, ist jede einzelne Ausnehmung mit einer sehaienartigen Höhlung 19 versehen, die - wie Pig. 3 zeigt - den Rand des Reflektorelementenmantels umgibt und sich ausgehend von dem am tiefsten im Endabschnitt ö liegenden

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Teil im wesentlichen in axialer Richtung erstreckt. Durch eine solche Ausbildung der Wandung, bei der kein Teil in den Einfallssektor 17 des Reflektorelementes hineinragt, kann selbst ein Laserstrahl, der schräg von dem Außenende ö und tangential zum Sektor entlang der dem Außeiende benachbarten Seite einfällt, nicht durch die Tragkonstruktion behindert und kann dann empfangen und zurückgeworfen werden. Vorzugsweise sind die Übergangskanten zwischen den Höhlungen 19 und der zylindrischen Mantelfläche 1b geringfügig abgerundet, um den Strömungswiderstand zu vermindern.

Um die Reflektorelemente einer jeden Gruppe gleichmäßig innerhalb des gesamten sphärischen Einfallssektors der Gruppe zu verteilen, sind gemäß dem dargestellten Beispiel die sechs Reflektorelemente 1o - 15 so angeordnet, daß ihre Mittel-Linien A-P in Umfangsrichtung gleichfömnig um einen Winkel ß = 60° gegeneinander versetzt sind, wenn man den

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Reflektor gemäß Fig» 4 von vorn betrachtet. Hieraus folgt, daß bei dem vorerwähnten Einfallssektoren-Winkel von 65° zwei willkürlich gewählte benachbarte Sektoren, beispielsweise die Sektoren der Reflektorelemente 1o und 14 mit den Mittel-Linien A und E einander geringfügig in tin fangs richtung überdecken. In axialer Richtung ist zwischen den einzelnen Sektoren einschließlich des Sektors für das axial gerichtete Reflektorelement 16 ebenfalls eine Überlappung vorgesehen. Diese Überlappung ergibt sich dadurch, daß jedes der sechs Reflektorelemente mit seiner Mittel-Linie A - P in Richtung zum Außenende 9 um einen konstanten Winkel ir - 60 geneigt ist. Verständlicherweise ergibt sich bei dieser Relation zwischen dem Winkel/'¹'und dem

Sektoreneinfallwinkel von 65° an jedem der Sektoren 10 bis 15 eine etwa vertikale Grenzlinie, (eine der beiden Tangenten, die in einer Ebene liegen, die sich in axialer Richtung durch den Sektor

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erstreckt und am weitesten vom stangenseitigen Ende 9 entfernt ist), die nicht exakt senkrecht zur Achse 20 verläuft _s sondern (bei einer Betrachtung vom Außenende) nach rückwärts geringfügig geneigt ist.

Auf diese Weise bilden die Reflektorelemente einer jeden 3-ruppe zusammen einen durchgehenden sphärischen G-esamt-Einfallssektor _s dessen Zentriwinkel etwas größer als 180° ist, wobei die Symmetrieachse in der Längsrichtung des Reflektorgehäuses 4 und die geometrische Mitte innerhalb des Endabschnittes 8 liegen. Wenn man den Reflektor zusammenbaut, indem iuan zwei identische Endabschnitte δ und den Mittelteil 5 zusammensetzt, wird dieser rundum in einer vollständigen Kugelzone ansprechbar. Es sei noch erwähnt, daß die senkrecht gerichtete Totzone, die theoretisch entlang des Mittelteiles 5 vorhanden ist, nur eine sehr begrenzte Ausdehnung in Richtung vom Flugzeug fort hat, da der sphärische Einfallssektor einer jeden Reflektor-

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eieiaentengruppe etwas größer als 180 ist, so daß die zwei etwa halbkugelförmigen Ansprechbereiche einander in einem Abstand durchdringen, der nur sehr kurz ist im Vergleich zu üblichen Schußentfernungen. Um die Totzonen noch weiter zu vermindern^ werden die zwei Reflektorelementen— gruppen gegeneinander um einen Winkel von A/2 bzw, 30° gedreht, ι
Pig. 2 zeigt.

30 gedreht, wie es das Ausführungsbeispiel in

Die Anordnung der Retro-Reflektorelemente in einem Plugzeug-Reflektor in Form von zwei getrennten Gruppen an den Enden eines langgestreckten aerodynamisch schlanken Körpers ist nicht nur günstig bezüglich einer Verminderung dee Strömungswiderstandes, sondern auch bezüglich der optischen Eigenschaften des gesamten Zielsystems. Da die zwei Reflektor-Gruppen axial außerhalb der Plugzeugtragflächen im dargestellten Beispiel an den Tragschienen 3 angeordnet werden können, wird weder der vordere nooh der hintere halbkugelförmige Einfallssektor durch Konstruktions-

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teile an den Vorder- oder Hinterkanten der Tragflügel beschränkt. Somit kann der Reflektor auch dann mit Flugzeugabwehrgeschützen zusammenarbeiten, wenn sich das Plugzeug in Rückenfluglagen befindet. Da weiterhin das für Luftfahrzeuge vorgesehene erfindungsgemäße Reflektoren-System sich leicht derart erweitern läßt, daß es zwei Einheiten, und zwar eine unter jeder Tragfläche enthält, sind stets in allen Fluglagen des Plugzeuges ein oder mehrere Retro-Reflektorelemente in der Lage, die in Richtung zum Plugzeug ausgesandte Laserstrahlung zu reflektieren.

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Claims

Patentansprüche

.) Laserstrahl-Reflektor zur äußeren Anbringung an Flugzeugtragwerken mit einer Mehrzahl von Retro-ReflektoreleLienten, von denen jedes einzelne so ausgebildet ist, daß eine dort innerhalb eines begrenzten sphärischen Einfallssektors, dessen Scheitelpunkt im Reflektorelement liegt, einfallende Laserstrahlung in Einfallsrichtung zurückgeworfen wird, wobei die Reflektorelemente so zueinander angeordnet sind, daß sie insgesamt Laserstrahlen innerhalb eines sphärischen G-esamt-Sektors zurückwerfen können, der wesentlich größer ist als der vorerwähnte begrenzte sphärische Sektor, dadurch gekennzeichnet, daß die Retro-Reflektorelemente (I0-I6) in zwei getrennten Gruppen an den beiden gegenüberliegenden Enden (8) eines aerodynamisch profilierten schlanken Tragkörper_s(4) angeordnet sind, der sich bei Befestigung am Flugzeug (1) im

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wesentlichen parallel zu dessen Längsachse erstreckt, und daß die Retro-Reflektoreleinente (I0-I6) der beiden Gruppen bis unter die Mantelfläche (18) der Tragkörperenden (8) eingezogen und derart in Umfangsrichtung am Tragkörperende (8) und auch axial dazu verteilt sind, daß innerhalb einer jeden Gruppe die einzelnen sphärischen Einfallssektoren (17) zusammen einen vollständigen sphärischen Gesamt-Einfallssektor mit einem EinfallsvcLnkel von mindestens 180° bilden, wobei die Symmetrieachse dieses Gesagt sektors sich entlang der Längsachse (2o) des Reflektor-Tragkörpers (4) erstreckt.

2ο Laserstrahlreflektor nach Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Retro-Reflektorelemente (I0-I5) gleichförmig auf den Außenseiten der Tragkörperenden (8) verteilt und in Umfangsrichtung gegeneinander um einen konstanten Winkel (B) versetzt sind und daß jedes Retro-Reflektorelement (Io-15) bezogen auf eine Querschnittsebene duroh den Einfallesektor (17)

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radial schräg zum Tragkörperende (9) gerichtet ist und mit der Längsachse (2o) des 'iragkörpers (O einen konstanten Winkel (&) bildet.

3. Laserstrahlreflektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) mit einem reflektorlosen Mittelteil (5) versehen ist, an dem sich Einhängevorrichtungen (6,7) befinden, mit denen man den Reflektor mit den üblichen Halterungen für äußere Lasten oder Bewaffnungen des Flugzeuges (1) verbinden kann.

4. Laserstrahlreflektor nach Anspruch 3 für eine Anbringung an der Tragflächenunterseite eines Flugzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (4) längenmäßig so dimensioniert ist, daß alle Retro-Reflektorelemente (1o-16) vor bzw. hinter dem örtlich vorhandenen Tragflächenquerschnitt einschließlich der Tragkörperhalterungen liegenβ

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