DE2805903A1

DE2805903A1 - Schussteuerungseinrichtung fuer ein flugzeugabwehr-waffensystem

Info

Publication number: DE2805903A1
Application number: DE19782805903
Authority: DE
Inventors: Pierre M Sprey
Original assignee: Ares Inc
Current assignee: Ares Inc
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1978-02-13
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB1568915A; BE863223A; NL7800980A; US4146780A; FR2415791A1

Description

PATENTANWÄLTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

D1PL.-PHYS. ΛΛ DIPL.-INC.

ARES, Inc. fo-ar-lo

Se/H 1. 2. 1978

Schußsteuerungseinrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem

Die Erfindung liegt auf dem allgemeinen Gebiet der Systeme zur Steuerung von Plugzeugabwehrkanonen und befaßt sich insbesondere mit einem Gerät, mittels dessen der vorraussichliche weitere Flugweg eines Bewegungsänderungen ausführenden, angezielten Flugzeugs festgestellt werden kann.

Typische Flugzeugabwehr-Waffensysteme enthalten eine Entfernungsund Winkel-Verfolgungseinrichtung zum Auffassen des angezielten Flugzeugs und zum Überwachen von dessen Bewegung, ein Schußsteuerungssystem und eine Geschützbewegungs- oder Einstelleinrichtung zum Richten eines Geschützes oder von mehreren Kanonen auf einen im Voraus angenommenen, zu einem Zusammentreffpunkt mit dem angezielten Flugzeug führenden V/eg in Abhängigkeit von Signalen aus dem Schußsteuerungssystem. Üblicherweise umfaßt ein Schußsteuerungssystem einen Rechner zum fortlaufenden Berechnen einer Folge von im Voraus angenommenen Zusammentreffpunkten zwischen dem Flugzeug und dem Geschützgeschoß aus Eingangsdaten, die aus der Winkel- und Entfernungsverfolgungseinrichtung und auch aus anderer einzugebender Information stammen, z. B. ballistischen . Daten der Geschosse. In weiter verfeinerten Schußsteuersystemen können verschiedeneBerichtigungsfaktoren, z. B. die Windgeschwindigkeit oder die Veränderung des ballistischen Wegs des Geschosses mit dem Höhenwinkel, dem Rechner zugeführt und von diesem verarbeitet werden, wenn er die im Voraus anzunehmenden Zusammentreffpunkte berechnet.

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MElNSAME KONTEN:

D-707 SCHWÄBISCH GMÜND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN 70

Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37369 (BLZ 700 70010) Telefon: (0 89) 77 89 56

H. SCHROETER Telegramme: Sdiroepat Schwäbisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: Schroepat

jdugaw49 Telex: 7248 868 pagdd Postscheckkonto München 167941-804 LipowskystnSe 10 Telex: 5 212 248 pawe d

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Herkömmliche Flugzeugabwehrgeschosse des ballistischen Typs haben jedoch endlich lange Flugzeiten vom Geschütz zum Ziel, während derer sie keine Führung vom Boden aus mehr erfahren. Um überhaupt zu ermöglichen, daß ein bewegtes Zeil getroffen wird, müssen deshalb dem Schußsteuerungsrechner Daten zur Verfügung gestellt werden, die eine Annahme darüber machen, was das angezielte Flugzeug während der Zeit machen wird, in der das Geschoss ohne weiter Beeinflussungsmöglichkeit fliegt.

Die meisten bisher bekannten Schußsteuersysteme, wofür die in US-PS 3 8Ί5 276 beschriebene Einrichtung als Beispiel stehen mag, arbeiten auf der Annahme, daß der Flugweg des angezielten Flugzeugs während der Zeit des freien Geschossfluges eine bei gleichbleibender Geschwindigkeit erfolgende lineare Extrapolation von Geschwindigkeit und Flugrichtung im Moment des Abfeuerns des Geschützes ist. Diese Extrapolation wird vom Rechner aus der Information berechnet, die dieser von der Entfernungs- und Winkelverfolgungseinrichtung kurz vor dem Abfeuern erhalten hat.

Solche Systeme, die Extrapolationen unter der Annahme einer geraden Fortsetzung des Wegs vornehmen, haben sich im allgemeinen als genauer erwiesen, als ebenfalls bislang schon bekannte Systeme, bei denen der Versuch gemacht wurde, den im Voraus anzunehmenden Flugweg entlang einer Kurve zu extrapolieren oder diese Kurve den gemessenen Positionen anzupassen. Der Grund hierfür ist einfach darin zu sehen, daß Fehler bei der Positionsmessung einen viel größeren Einfluß auf eine im Voraus angenommene gekrümmte Flugkurve als auf einen verlängerten geradlinigen Flugweg haben. Trotzdem kann mittels geradliniger Extrapolationen konstanter Geschwindigkeit der Flugweg eines Bewegungsänderungen ausführenden, angezielten Flugzeugs nicht genau vorhergesagt werden. Geringe Treff- und Abschußwahrscheinlichkeiten gegen solche Flugzeuge waren deshalb die Regel.

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Unter typischen Einsatzbedingungen nimmt nämlich das angreifende Flugzeug ein Bewegungsverhalten an, daß zunächst auf das Einnehmen der richtigen Lage für das Angreifen von Bodenzielen und hiernach auf das Entkommen aus dem Plugabwehrfeuer gerichtet ist. Wenn deshalb auf ein solches Flugzeug geschossen wird, bringt die Annahme eines geradlinigen Flugs des Flugzeuges mit konstanter Geschwindigkeit eine große Ungenauigkeit in das Schußsteuerungssystem. Während der Rechner die Kanone so richtet, daß sie auf eine geradlinige Extrapolation des Flugzeugangriffswegs feuert, weicht das Flugzeug tatsächlich erheblich von dieser Extrapolation ab, wobei der Abstand zwischen der tatsächlichen Lage des Flugzeugs und der durch den Rechner berechneten Lage, der Verfehlabstand des Geschosses, um so größer ist, je länger die Flugzeit des Geschosses beträgt. Gebräuchliche Schußsteuersysteme können sich deshalb Bewegungsänderungen eines angezielten Flugzeugs nicht anpassen, da sie nur den jüngsten Ablauf der beobachteten Flugzeugposition und Geschwindigkeit der Vorhersage über den zukünftigen Flugweg und der Schußsteuerungsberechnung zugrunde legen.

Eine Schußsteuerungseinrichtung in einem Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Geschosses abfeuernden Kanone, einer Entfernungs- und Winkelverfolgungseinrichtung für das Zielflugzeug zur Abgabe von Ausgangssignalen entsprechend der Position und Entfernung des Zielflugzeugs, sowie mit einer auf Signale * ansprechenden Einrichtung zum Richten der Kanone schließt ge- ' maß der Erfindung eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung zur Ermöglichung einer wahlweisen Handeingabe zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren bei der Änderung des Bewegungsverhaltens des Zielflugzeugs und eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung zur Ermöglichung wahlweiser Handeingabe zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend geschätzten Rollwinkeln des Zielflugzeugs ein. Zusätzlich eingeschlossen ist ein Schußsteuerungrechner, der so angeschlossen ist, daß er die elektrischen Signale aufnimmt, die der Lage

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und der Entfernung des Zielflugzeugs sowie den elektrischen Signalen entsprechend den geschätzten Lastfaktoren bei der Änderung des Bewegungsverhaltens und geschätzten Rollwinkeln entsprechen. In Abhängigkeit von den elektrischen Signalen berechnet der Schußsteuerungsrechner eine Folge von Zusammentreffpunkten zwischen Zielflugzeug und Geschoss und liefert entsprechend hierzu elektrische Steuersignale an die Kanonenrichteinrichtung.

Insbesondere kann der Schußsteuerungsrechner eine das Bewegungsverhalten berücksichtigende Korrektureinrichtung enthalten, die auf die Entfernungs- und Winkelverfolgungseinrichtung und die elektrischen Signale entsprechend den geschätzten Lastfaktoren bei der Änderung des Bewegungsverhaltens des Zielflugzeugs und den geschätzten Rollwinkeln ansprechen, um eine Berichtigung des vorhergesagten Verlaufs der weiteren Flugzeugposition zu berechnen, einen von Hand betätigbaren Schalter, der der Rollfaktor- und Rollwinkel-Eingabeeinrichtung arbeitsmäßig zugeordnet ist, so daß. durch ihn wahlweise die das Bewegungsverhalten berücksichtigende Korrektureinrichtung zur Wirkung gebracht werden kann, sowie eine Iterationseinrichtung, die dem Schalter, der Einrichtung zur linearen Extrapolation und der das Bewegungsverhalten berücksichtigenden Korrektureinrichtung arbeitsmäßig zugeordnet ist und zur Berechnung einer Folge von berichtigten Zusammentreffpunkten zwischen Flugzeug und Geschoss und zur Abgabe dementsprechender elektrischer Steuersignale an die Kanonenrichteinrichtung dient.

Die Erfindung erzielt eine bedeutende Verbesserung bei der Vorhersage des v/eiteren Flugwegs eines Flugzeugs, indem sie Gebrauch von mehr Eingangsinformation betreffend den wahrscheinlichen weiteren Flugweg des Zielflugzeugs als bisherige Schußsteuerungssysteme macht. Diese zusätzliche Information beinhaltet die Eingabe des Flugzeugrollwinkels und -Lastfaktors (oft mit g-Zahl bezeichnet). Der Rollwinkel wird visuell beobachtet, geschätzt und in den Schußsteuerungsrechner über eine Handeingabeeinrichtung eingegeben. Ähnlich wird der Flugzeuglast-

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faktor visuell beobachtet, geschätzt und in den Schußsteuerungsrechner über eine Handeingabeeinrichtung eingegeben. Diese Eingabewerte stellen eine wesentlich frühere Anzeige des Ansatzes einer Bewegungsänderung des Flugzeugs dar, als es bisher mit Hilfe anderer Systeme, die nur den vergangenen Ablauf des Plugwegs berücksichtigten, möglich war.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie die dadurch erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert sind.Es zeigen

Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Befehlpults mit von Hand betätigbaren Einrichtungen zur Eingabe geschätzter Werte, die sich auf das Bewegungsverhalten des Flugzeugs beziehen,

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des typischen Bewegungsablaufs eines angreifenden Flugzeugs bei der Auslösung von Waffen,
Fig. i|a, ¹Ib und ¹Jc Diagramme zur Veranschaulichung besonderer

Bewegungsabläufe bei einem Flugzeug, Fig. 5 die Aufzeichnung des Verfehlabstands als Funktion der Zeit für eine ein Geschoss gegen ein Bewegungsänderungen ausführendes Flugzeug abschießende Kanone,

Fig. 6 ein Blockdiagramm der automatischen Schußsteuerungsund der Handeingabeeinrichtung,

Fig. 7 eine geometrische Darstellung der Korrektur zur Berücksichtigung der Bewegungsänderung eines Flugzeugs, Fig. 8 ein Blockdiagramm eines schon bisher bekannten Schußsteuerungssystems, in das ein Gerät gemäß der Erfindung eingebaut ist.

Die Fig. 1 zeigt schematisch die hauptsächlichen Teile eines Flugzeugabwehr-Waffensystems Io gemäß der Erfindung. Eine Entfernungs- und Winkelverfolgungs-Einrichtung 12 des Waffensystems Io schließt ein von Hand bedienbares optisches Visier

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I¹J und einen von Hand richtbaren Entfernungsmesser 16 ein. Der Entfernungsmesser 16 kann von einem Laser Gebrauch machen und ist geeignet, die Entfernung zu einem Zielflugzeug 18 viele Male in einer Sekunde zu messen. Sowohl das optische Visier I¹J als auch der Entfernungsmesser 16 stellen elektrische Ausgangssignale zur Verfügung, die der Lage und der Entferung des Zielflugzeugs entsprechen.

Eine Kanone (oder mehrere Kanonen) 2o des Waffensystems sind mit einer Seitenwinkel-Einstelleinrichtung 22 und einer Höhenwinkel-Einstelleinrichtung '2h herkömmlicher Art versehen, die beide (wie unten beschrieben) auf Schußsteuerungs- Ausgangssignale .ansprechen, um die Kanone auf das Zielflugzeug 18 zu richten. Eine übliche Energieversorgungseinrichtung 26 stellt die notwendige Leistung zum Betrieb aller Teile des Systems Io zur Verfügung.

Die zwecks Verbesserung der Treff- und Abschußwahrscheinlichkeit notwendige zusätzliche Information über das Zielflugzeug wird über ein Kommandanten-Pult 28 zur Verfügung gestellt, das in Fig. 2 dargestellt und weiter unten ausführlicher beschrieben ist. Es enthält eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung 3o, mittels der wahlweise eine Handeingabe zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend den geschätzten Lastfaktoren eines Bewegungsänderungen ausführenden Plugzeugs möglich ist, und eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung 32, mittels der wahlweise eine Handeingabe zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend den geschätzten Rollwinkeln eines Zielflugzeugs möglich ist.

Der Lastfaktor oder g-Faktor eines Flugzeugs ist das der insgesamt auf ein Flugzeug ausgeübten Kraft entsprechende Vielfache der Erdbeschleunigung. Er entspricht der Vektorsumme aus der Schwerkraft und der aus der Bewegungsänderung resultierenden Fliehkraft. Die Größe des Lastfaktors ist, wie nachstehend beschrieben, einem Krümmungsradius zugeordnet, der den Flugweg eines Zielflugzeugs bei einer gegebenen Geschwindigkeit

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definiert. Der Rollwinkel eines Flugzeugs ist der Winkel zwischen den Tragflächen des Flugzeugs und einer waagrechten Linie durch den Flugzeugrumpf.

Das fest angebrachte oder bewegliche Pult 28 ist mittels eines Kabels 34..mit einem Schußsteuerungsrechner 36 verbunden. Von diesem Rechner 36 besteht eine zusätzliche Verbindung zur Entfernungs- und Winkelverfolgungseinrichtung 12 zwecks Empfangs von elektrischen Signalen entsprechend der Lage und Entfernung des Zielflugzeugs. Aus den so erhaltenen Signalen berechnet der Rechner 36 eine Folge oder einen Verlauf von Zusammentreffpunkten zwischen dem Zielflugzeug und dem Geschoss und stellt dementsprechend elektrische Steuersignale den Geschützrichtexnrichtungen 22 und 24 zur Zieleinstellung der Kanone 2o zur Verfügung.

Gemäß Fig. 2 enthält die Lastfaktor-Eingabeeinrichtung 3o einen drehbaren Lastfaktor-Einstellgriff 38, der in der Zeichnung den Buchstaben G trägt. Der Einstellknopf steht z. B. mit einem herkömmlichen Einfachumdrehungs-Potentiometer oder einem Mehrpositionsschalter, die beide nicht gezeigt sind, in Verbindung. Dies ermöglicht die Erzeugung eines elektrischen Signals und seine übertragung auf den Schußsteuerungsrechner Das elektrische Signal entspricht der gewählten Stellung des G-Einstellgriffs38 in Bezug auf eine geeichte Skala 4o auf der Pultoberfläche 42. Die übertragung wird bei Betätigung eines Handeingabeschalters 44 wirksam.

Der Handeingabeschalter 44 ist vorzugsweise ein mehrpoliger Schalter, der elektrisch in Reihe mit dem dem G-Einstellgriff 38 zugeordneten Potentiometer oder Schalter liegt. Wenn der Handeingabeschalter 44 gedrückt wird, wird ein Schaltkreis zum Schußsteuerungsrechner 36 geschlossen. Da der erwartete Bereich von Lastfaktoren für Flugzeuge zwischen O und höchstens 9 g liegt, ist die Skala 4o entsprechend geeicht.

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In ähnlicher Weise enthält die Rollwinkel-Eingabeeinrichtung einen drehbaren Rollwinkel-Einstellgriff 46. Er trägt in der Zeichnung die Bezeichnung "Roll". Der Rollwinkel-Einstellgriff 46 steht ebenso vorzugsweise mit einem herkömmlichen Einfachumdrehungspotentiometer oder Mehrlagenschalter (wovon keiner gezeigt ist) so in Verbindung, daß für jede gewählte Lage des Einstellgriffs 46 in Bezug auf eine zugeordnete, geeichte Skala 48 auf der Pultoberfläche 42 ebenfalls ein entsprechendes elektrisches Signal an den Schußsteuerungsrechner 36 übermittelt wird, wenn der Handeingabeschalter 44 gedrückt ist. Zwecks Aufrechterhaltung der Trennung zwischen den genannten elektrischen Signalen entsprechend dem Lastfaktor und dem Rollwinkel des Flugzeugs weist der Handeingabeschalter 44 einen Pol zum Anschluß des mit dem Lastfaktor-Einstellgriff 38 verbundenen Potentiometers an den Schußsteuerungsrechner 36 und einen weiteren Pol für einen ebensolchen Anschluß des dem Rollwinkel-Einstellgriff 46 zugeordneten Potentiometeres auf.

Der erwartete Bereich von Rollwinkeln im Bewegungsablauf eines angreifenden Plugzeugs liegt zwischen minus 9o° und plus 9o . Die Skala 48 ist dementsprechend geeicht. Die geschätzte zukünftige Richtung der Rollbewegung des Flugzeugs wird durch das Plus- oder Minuszeichen des Flugzeugrollwinkels angezeigt.

Schließlich ist auch ein Hauptschalter 5o am Pult 28 vorgesehen, um die Lastfaktor-Eingabeeinrichtung 3o und die Rollwinkel-Eingabeeinrichtung abzuschalten, wenn das Pult nicht in Gebrauch ist.

Mittels des Kommandantenpults 28 wird wahlweise Information über das Bewegungsverhalten des Flugzeugs in den Schußsteuerungsrechner 36 schon bei Beginn einer entsprechenden Bewegungsphase und im weiteren Verlauf danach eingegeben. Diese Information über das Bewegungsverhalten liegt, wie oben bereits erwähnt,

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in Form geschätzter Wert eines Lastfaktors und eines Rollwinkels vor, die mittels der Einrichtungen 3o und 32 in den Schußsteuerungsrechner 36 für jede Phase eines Plugzeugangriffs eingegeben werden, wie unten beschrieben wird.

Die Grundlage für solche Schätzungen des Lastfaktors und Rollwinkels sind die visuelle Beobachtung der Bewegungen des Plugzeugs durch eine Bedienungsperson und die Erfahrung dieser Bedienungsperson bezüglich Angriffstaktiken von Plugzeugen der angezielten Art. Zusätzlich können während eines Einsatzes beobachtete, relative Verfehlabstände von Geschossen mit verfolgbarer Spur Verwendung finden, um die Schätzwerte für den Lastfaktor und den Rollwinkel zu verbessern.

Bereits vorliegende Erfahrungen lehren, daß es einen verhältnismäßig kleinen Bereich möglicher Lastfaktoren und Rollwinkel während jeder von mehreren wohldefinierten Phasen eines Plugzeugangriffs gibt. Als Beispiel hierfür kann ein typischer Sturzflug-Bombenangriff eines Düsenjägers, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, in drei Phasen I, II und III beschrieben werden. Diese besondere Angriffsfolge steht sowohl in Übereinstimmung mit dem Air Force Training Manual AFM 55-¹I (nicht geheimnaltungsbedürftlg) für den F-4-Jäger und dem Air Force Training Manual AFM 55-77 (nicht geheimhaltungsbedürftig) für das A-7-Angriffsflugzeug.

Die Phase I zeigt den Einschwenkvorgang des als Ziel dienenden Flugzeugs 18, das mit einer Marschgeschwindigkeit von etwa 155 bis 230 m/s und in einer Höhe von 1219 m bis 3658 m fliegt, wenn es eben in Höhe eines Bodenziels 5*1 gelangt. Beim Einschwenken der Phase I erfolgt eine Rolle oder Schräglage mit 1 bis 2 g, damit eine Schwenkung um 60 bis 12o ° (Winkel A, Fig. 3) in der Flugrichtung aus einem zunächst vorliegenden Flugweg 56 oder 58 in einen Sturzflugweg 60 eintritt. Das Flugzeug 18 tritt gleichzeitig seinen Sinkflug an, um einen Sturzflugwinkel von etwa 3o bis 45° einzunehmen (Linie 60, Phase II).

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Beim Flugweg 60 der Phase II wird angenommen, daß das Plugzeug ohne Drehung um seine Längsachse bleibt, damit der Sturzwinkel eingestellt und das Ziel 54 im Bombenvisier des Plugzeugs stabilisiert wird, bevor die Bombe am Punkt 62 ausgelöst wird.

Nach der Bombenauslösung am Punkt 62 und während der Phase III des Angriffs zieht das Plugzeug l8 mit 3 bis 5 g aus dem Sturzflug nach oben, wobei es wiederum ohne Schwenkung um seine Längsachse bleibt. Dies ist anzunehmen, bis die Plugzeugnase durch eine horizontale Ebene 64 geht. Das Flugzeug 18 entkommt dann entweder auf einem Weg 66 gleicher Höhe oder fährt fort, nach oben zu ziehen um einen Steigflug 68 einzunehmen. Nach dem Hochziehen zur horizontalen Ebene 64 führt das Flugzeug typischerweise Ausweichmanöver aus, z. B. ein Schwänzeln oder ein Schlagen von Haken bei Lastfaktoren von 2 bis 3 g· Die Lastfaktoren, die während solcher Bewegungsänderungen längs des Abflugwegs durch Ziehen entstehen, sind gewöhnlich geringer als die während des ursprünglichen Hochziehens bis zur waagrechten Ebene 64, damit ein übermäßiger Geschwindigkeitsverlust während des weiteren Hinausfliegens vermieden wird.

Alle durch ein angreifendes Flugzeug durchgeführten Bewegungsänderungen sind im allgemeinen aufeinander abgestimmt, so daß ein die tragende Kraft darstellender Vektor 7o (Fig. 4) stets senkrecht auf einer Ebene 72 steht, die durch die Tragflächen des Flugzeugs l8 definiert ist. Unter diesen Umständen vermittelt der Winkel der Schräglage quer zur Längsachse, daß heißt der Rollwinkel, einen direkten Hinweis auf die in unmittelbarer Zukun/t zu erwartende Richtung, in der das Flugzeug fliegen wird. Die Fig. 4a stellt das Plugzeug 18 dar, wie es im Horizontalflug eine Schräglage einnimmt. Dabei liegt ein Rollwinkel B und ein Tragkraft-Vektor 7o vor, wobei letzterer in die Richtung eines Krümmungsradium R eines kreisförmigen Flugwegs 74 weist. Jedoch wird ein angreifendes Flugzeug selten eine Kurve beim Flug in gleichbleibender Höhe ausführen. In dem häufiger vorkommenden Fall wird das angreifenden Flugzeug entweder fallen oder steigen, während es eine Rolle ausführt. Dies geschieht

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gewöhnlich in Phase I des Angriffs, wie in Fig. *lb dargestellt ist, in der R' der Radius eines resultierenden, gekrümmten Plugwegs 76 ist. Ein Hochziehen bei horizontal gestellten Tragflächen, wie in Fig. 4c gezeigt, wird typischerweise am Ende der Phase II des Angriffs ausgeführt, wobei der Krümmungsradius R^fl eines Flugzeugwegs 78 in einer vertikalen Ebene liegt.

Die Eingabe des Lastfaktors und der Rollwinkel eines Flugzeugs am Anfang einer Bewegungsänderung durch ein angreifendes Flugzeug ist besonders deshalb vorteilhaft, da, wie wohl bekannt, Flugzeuge eine endliche, aerodynamisch veranlaßte Verzögerungszeit zwischen der Haltungsänderung und dem Beginn einer tatsächlichen Änderung des Flugwegs erfahren. Gibt man deshalb Eingabewerte in den Rechner in dem Zeitpunkt ein, in dem eine Haltungsänderung des Flugzeugs beobachtet wird,verschafft man dem Rechner eine Information in Bezug auf den wahrscheinlichen zukünftigen Flugweg des Flugzeugs schon, bevor das Flugzeug tatsächlich die Flugrichtung ändert. Da solche sich auf Bewegungsänderungen beziehende Eingabewerte die tatsächliche Schwenkung des Flugzeugs schon vorwegnehmen, kann sich der Schußsteuerungsrechner 36 dazu eignen, die menschliche Trägheit bei der Betätigung der Handeingabe zu kompensieren.

Die typische Arbeitsweise mit dem Steuerungspult 28 in Verbindung mit dem Schußsteuerungsrechner 36 ist wie folgt. Ein Kanonier zielt mit dem optischen Visier I¹J auf das Zielflugzeug 18, sobald es in seinen Gesichtsbereich kommt, und setzt die Verfolgung des Flugzeugs für die Dauer des Einsatzes fort. Nachdem er das Zielflugzeug 18 aufgefaßt und mit dessen Verfolgung begonnen hat, bringtder Kanonier den Entfernungsmesser 16 zur Wirkung, so daß die Entfernung zum Flugzeug gemessen wird. Gleichzeitig mit diesem Verfolgen von Entfernung und Winkel beobachtet ein zweiter Kanonier oder der Komandant das Flugzeug 18 darauf, ob es Bewegungsänderungen ausführt. Nachdem z. B. eine Veränderung im Rollwinkel des Flugzeugs entdeckt wurde, dreht der Komandant den Rollwinkeleinstellgriff

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46 in die passende Skalenlage entsprechend dem beobachteten Rollwinkel des Zielflugzeugs.

Abweichend hiervon kann der Komandant den Lastfaktor-Einstellgriff 38 und / oder den Rollwinkel-Einstellgriff 46 auf Werte einstellen, von denen im Voraus anzunehmen ist, daß sie charak·?· teristisch für die nächste Angriffsphase sind. Z. B. kann der Komandant vor dem anfänglichen Einschwenken (Fig. 3, Phase I) den Lastfaktor-Einstellgriff 38 auf 1,5 g einstellen, da aus Erfahrung der zu erwartende Lastfaktor zwischen l'und 2 g liegen wird. Ebenso kann der Kommandant, nachdem die anfängliche Einschwenkphase vollständig ausgeführt wurde, den Griff 38 auf etwa 4 g stellen, in der Annahme, daß beim Hochziehen in der Phase III der Lastfaktor zwischen 3 und 4 g liegen wird.

Das Einstellen des Lastfaktor-Einstellgriff 38 oder des Rollwinkel-Einstellgriffs 46 veranlaßt von sich aus noch nicht die Eingabe der sich auf die Bewegungsänderungen

. . beziehenden Wertein den Schußsteuerungsrechner 36. Der Beginn einer Bewegungsänderung, definiert als beobachtete Abweichung von einem geradlinigen Flugweg, wird an den Rechner 36 nur dann signalisiert, wenn der Kommandant den Handeingabeschalter 44 drückt. Das Ende eines Manövers, daß heißt der Zeitpunkt, zu dem das Flugzeug wieder beginnt, einen geradlinigen Flugweg einzunehmen, wird signalisiert, wenn der Kommandant den Handeingabeschalter 44 wieder freigibt. Während der Ausführung von Bewegunsänderungen des Flugzeugs können die beobachteten oder geschätzten Rollwinkel und Lastfaktorwerte durch geeignete Einstellung der Griffe 38 und 46 am Pult nachgestellt werden, um beobachtete Änderungen eines Manövers zu berücksichtigen, voreingestellte Schätzwerte zu korrigieren oder die Nachstellung auf der Grundlage von beobachteten Spurgeschossen vorzunehmen.

Eine genaue Vornahme der Korrektur an den im wesentlichen herkömmlichen Extrapolationen auf der Grundlage konstanter Ge-

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schwindigkeit und geraden Plugwegs während der Flugzeit des Geschosses ist wesentlich, besonders auf große Entfernungen, wenn eine hohe Treff- und Abschußwahrscheinlichkeit erzielt werden soll.

Die mangelnde Eignung einer auf der Annahme konstanter Geschwindigkeit beruhenden linearen Extrapolation des Plugwegs von Plugzeugen beim Vorhersagen von Zusammentreffpunkten zwischen Flugzeug und Geschoss geht aus Fig. 5 hervor, in der der Zielverfehlabstand als Funktion der Flugzeit des Geschosses für einen typischen Bereich von Flugphasen entsprechend der Phase I und II aufgetragen ist, wenn nur eine solche lineare Extrapolation verwendet wird. Der Verfehlabstand, wie er hier gebracht wird, ist als der Abstand zwischen der tatsächlichen Position eines Flugzeugs, das ein Manöver ausführt, und der Position des Flugzeugs, wenn es seine Flugrichtung in gerader Linie bei konstanter Geschwindigkeit beibehalten hätte, definiert. Um den Verfehlabstand wird ein abgeschossenes Geschoss ein Bewegungsänderungen ausführendes Flugzeug verfehlen, wenn nur eine lineare Extrapolation auf der Grundlage eines geraden Flugs konstanter Geschwindigkeit ohne Kompensation zur Berücksichtigung der Bewegungsänderungen bei der Berechnung voraussichtlicher Flugwege angewandt wird:

Aus Kurve A der Fig. 5 kann deshalb ersehen werden, daß für den Fall eines relativ hohen g-Manövers, bei dem das Flugzeug mit etwa 2²Io m/s fliegt und eine 8o°-Rolle bei 5,7 g beginnt, wenn das Geschoss abgefeuert wird (Kurve A, Fig. 5), der Verfehlabstand 25o m beträgt, wenn man eine typische Geschossflugzeit von etwa 3 Sekunden (entsprechend einem Zielabstand von 15oo bis 2ooo m) annimmt. Demgegenüber kann aus Kurve B entnommen werden, die nur ein Manöver mit mäßigem g beschreibt, bei dem das Zielflugzeug mit etwa 2¹Io m/s fliegt und mit einem 6o°-Rollwinkel ein 2 g-Manöver ausführt, der Verfehlabstand etwa 78 Meter bei einer Geschossflugzeit von 3 Sekunden beträgt, Das schraffierte Zwischengebiet zwischen den Kurven A und B

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gibt für verschiedene Flugzeiten von Geschossen den annähernd zu erwartenden Bereich von Verfehlabständen für Angriffsmanöver der Phase I und III wieder, wenn nur eine lineare Extrapolation auf der Annahme geradlinigen Flugs mit konstanter Geschwindigkeit angewandt wird. Die grafische Darstellung der Fig. 5 läßt erkennen, daß diese Art von Extrapolation sich als vollständig unzufriedenstellend erweist, wenn es darauf ankommt, Zusammentreffpunkte zwischen Flugzeug und Geschoss vorherzusagen.

In Fig. 6 ist dargestellt, wie der Schußsteuerungsrechner 36 von der Entfernungs- und Winkelverfolgungseinrichtung 12 kontinuierlich Daten über das Zielflugzeug in Form der Entfernung r, SeitenwinkelXund Höhenwinkel "& erhält. Die Winkel stellen Polarkoordinaten dar. Solche Datenpunkte werden zunächst durch den Schußsteuerungsiechner in rechtwinkelige Koordinaten X, Y und Z umgewandelt, und zwar durch einen herkömmlichen Koordinatenwandler 8¹J, wie er beispielsweise in US-PS 3 766 826 beschrieben ist.

Als nächster Schritt geschieht die Glättung und Ausgleichung der X-, Y- und Z-Daten aus dem Koordinatenwandler 8*J, damit Koordinaten Xs, Ys und Zs erhalten werden. Diese werden dazu herangezogen, die Geschwindigkeitskomponenten des Flugzeugs

V,, „V" und V, zu ermitteln. Dies wird durch Filter und χ s y s ζ 3

Geschwindigkeitsgeneratoren 86, 88 und 9o für die X-, Y-und Z-Achse bewirkt. Das Glätten kann durch eine einfache Mittelwertbildung aus einigen der letzten Positionskoordinaten geschehen. Der Geschwindigkeitsgenerator, der ein Integrationsglied enthalten kann, kann von herkömmlicher Art sein, wie er in US-PS 3 766 826 beschrieben ist.

Die^im^ii^e^ünd^eschwindigkeitsgenerator 86, 88 oder 9o benutzt werden, sind folgende:

X₈U) = XpU) + afx(i) - X_p(i)J (D _xv_s(i) = _xv_s(i - l) + bCx(i) - x_p(i)J (2)

XpCi) = X₈Ci) + _XV_S (i) (3)

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Dabei bedeuten

i = die Ordnungszahl des jeweiligen Datensatzes, Δ = das AbtastIntervall,

a, b = Glättungskonstanten,

X«» _VV_O ^{= d}^^e geglättete Position bzw. Geschwindigkeit

in x-Richtung,

X (i)=die vorhergesagte x-Position (ein Intervall im Voraus).

Ensprechende Gleichungen werden für die Y- und Z-Komponenten verwendet.

Die Geschwindigkeits- und Positionsdaten von den Filter- und Geschwindigkeitsgeneratoren 86, 88 und 9o werden einer linearen Extrapolationseinrichtung 92 zugeführt, die eine zukünftige Position des Plugzeugs in X", Y-und Z-Koordinaten berechnet, wobei sie besondere X-, Y- und Z-Achsen-Multiplikationseinrichtungen 94, 96 und 98 sowie Additionseinrichtungen loo, Io2 und Io4 für jede Koordinate verwendet. Dabei kommt folgende Gleichung zur Anwendung

X₁ <i + |> » X₈(D + t _xV_s(i) (4)

Dabei bedeuteniX^die lineaijextrapolierte Position des Ziel

in der X-Koordinate und

t =die Anzahl von Sekunden, über die der zukünftige Weg extrapoliert werden soll.

Ähnliche Gleichungen gelten für Y und Z.

Für die X-, Y-und Z-Achse jeweils gesondert ist ein Umschalter Io6 bzw. Io8 bzw. Ho sowie ein Einschalter 112 bzw. 114 bzw. 116 des Handeingabeschalters 44 vorgesehen. Diese Um- und Einschalter dienen dazu, eine Einrichtung 118 zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen abzuschalten bzw. zu umgehen, wenn der

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Handeingabeschalter nicht gedrückt ist, so daß nur eine lineare Extrapolation auf der Annahme eines geradlinigen. Wegs mit konstanter Geschwindigkeit berechnet und zur Wirkung gebracht wird (die Darstellung der Fig. 6 entspricht dem Fall, in dem der Handeingabeschalter 44 nicht gedrückt ist). Wenn der Handeingabeschalter 44 gedrückt ist, ist die Berichtigungseinrichtung 118 über die Umschalter Io6 bis Ho und die Einschalter 112 bis 116 mit der Extrapolationseinrichtung 92 und einer Iterationseinrichtung 12o in Reihe geschaltet, so daß eine berichtigte Schußsteuerungslösung, daß heißt eine berichtigte Folge von extrapolierten und vorhergesagten Zusammentreffpunkten zwischen Plugzeug und Geschoss durch Hinzufügung eines Bewegungsänderungen berücksichtigenden Korrektionswertes zu dem auf geradlinigem Weg und konstanter Geschwindigkeit beruhendem Annäherungswert berechenbar ist.

Wenn der Haneingabeschalter 44 nicht gedrückt ist, so daß die Berichtigungseinrichtung 118 kein wirksamer Bestandteil des Systems wird, berechnet die Iterationseinrichtung 12o eine Schußsteuerungslösung nur auf der Grundlage einer die geradlinige Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit berücksichtigenden Extrapolation des Plugwegs des Flugzeugs in X₁, Y₁ und Z₁. Dies genügt, wenn das Zielflugzeug 18 keine Bewegungsänderungen ausführt. Eine solche, Bewegunepänderungen nicht berücksichtigende Lösung der Schußsteuerung wird durch Iteration des Werts t berechnet, der der Zeitspanne entspricht, über die der Flugweg des Zielflugzeugs zu extrapolieren ist, bis die Geschossflugzeit t- zur zukünftigen Flugzeugposition (zur Zeit t) gleich t wird. Auf diese Weise wird t einer wiederholten Berechnung unterworfen, bis der folgenden, verallgemeinerten Gleichung genügt ist.

t_frxi (i +1), Y₁ (i +1), Z₁ tf + |)J» t (5)

Die Funktion t_, die für verschiedene Arten von Kanonen und Geschossen unterschiedlich sein kann, wird bestimmt und in

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einem ballistischen Speicherregister 122 gespeichert, so daß sie für die Iterationseinrichtung 12o zur Verfügung steht.

Der Wert von t, der oben genannte Gleichung 5 löst, wird t* genannt, so daß die Koordinaten der Zusammentreffpunkte zwischen Plugzeug und Geschoss sich wie folgt ergeben

X₁ (i + j*), Y₁ (i + I*), Z₁ (i + |*) (6)

Schließlich überträgt ein zweiter Koordinatenwandler 12¹I diese rechtwinkeligen Koordinaten (Gleichung 6) zurück in Polarkoordinaten r , cC _c, 7 , die als Eingabewerte zum Richten der Kanona 2o dienen. Die vom Rechner 36 erzeugten und solchen Polarkoordinaten entsprechenden Signale geben auch die schließliche Überhöhung und den Vorhaltewinkel wieder, die den Einstelleinrichtungen 22 und 2¹I als Befehle zum Richten der Kanone 2o eingegeben werden, so daß die abgefeuerten Geschosse das Zielflugzeug treffen.

Ballistische Korrektionen für die Windgeschwindigkeit, Umgebungstemperatur usw. können durch Abspeicherung von Sätzen unterschiedlicher Punktionen t_f im Register 122 vorgesehen sein, wobei jedes t~ einer unterschiedlichen Wind-^ Temperaturoder anderen Bedingung entspricht.

Wenn deshalb ein Flugzeug verfolgt oder beschossen wird, das keine Bewegungsänderungen ausführt,(wobei der Handeingabeschalter lik offen oder keine Eingabewerte vom Pult 28 vorhanden sind), arbeitet das Waffensystem Io im wesentlichen in herkömmlicher Weise.

Wenn dagegen auf ein Bewegungsänderungen ausführendes Flugzeug geschossen oder dieses verfolgt wird, drückt die Bedienungsperson den Handeingabeschalter l\M am Pult_; um die die Bewegungsänderungen berücksichtigende Berichtigungseinrichtung 118 zur Wirkung zu bringen. Dabei werden Signale eingegeben, die einem geschätzten Lastfaktor entsprechen, was einem gewähl-

■ · ,--..-I VC. ß) CUt-p' ·.

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ten Einstellwert des Griffs 38 ( in Vielfachen von g) entspricht. Ebenso werden Rollwinkelsignale entsprechend einem gewählten Einstellwert des Griffs 46 (in _ß Graden) eingegeben. Dies ergibt eine Korrektion zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen. Diese Korrektion berücksichtigt die Krümmung und wird dem Extrapolationswert, der auf der Grundlage einer geraden Fortsetzung des Wegs mit konstanter Geschwindigkeit beruht, hinzugefügt, damit eine genauere Schußsteuerungslösung erzielt wird.

Wenn deshalb ein Zielflugzeug, das keine Bewegungsänderungen ausführt, verfolgt oder beschossen wird (wobei der Handeingabeschalter 44 offen ist oder keine Eingabewerte vom Pult 28 vorliegen), arbeitet das Waffensystem in im wesentlichen herkömmlicher Weise.

Wenn dagegen ein Bewegungsänderungen ausführendes Flugzeug verfolgt oder beschossen wird, drückt die Bedienungsperson den Handeingabeschalter 44 am Pult, um die Berichtigungseinrichtung 118 zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen und als Eingabewerte ein Signal für einen geschätzten Lastfaktor entsprechend einer gewählten Einstellung des Einstellgriffs 38 (als Vielfache von g) und ein Signal für einen geschätzten Rollwinkel entsprechend einer gewählten Einstellung des Einstellgriffs 46 ( in - 0 ° ) zur Wirkung zu bringen. Dies verursacht eine die Bewegungsänderung berücksichtigende Korrektion, die einer Kurve folgen kann und auf die geradlinige, auf konstanter Geschwindigkeit beruhende Extrapolation des Zielflugzeug-Wegs angewandt wird, damit eine genauere Schußsteuerungslösung erzielt wird.

Zu diesem Zweck enthält die zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen vorhandene Berichtigungseinrichtung 118 eine Verarbeitungseinheit 126, die die Größe des Berichtigungswerts für die Bewegungsänderung senkrecht zum Flugzeuggeschwindigkeitsvektor berechnet. Die Fig. 7 veranschaulicht eine Berichtigung

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für die Bewegungsänderung in einem X-, Y-, Z-Koordinatensystem, wobei A (j.) die Position des Zielflugzeugs zu Beginn der Bewegungsänderung ist. A (1+ -g ) wäre die Position des Zielflugzeugs zum Zeitpunkt t, wenn keine Bewegungsänderung ausgeführt würde. B (i + ~ ) ist die Position des Zielflugzeugs, wenn eine Bewegungsänderung ausgeführt wird. Eine die Positionen A (i) und A (i + — ) verbindende Gerade gibt den anfänglichen Flugzeugsgeschwindigkeitsvektor wieder. Die in der Zeichnung mit zwei Pfeilspitzen markierte Abstandsstrecke 13o ist die Größe der Korrektion zur Berücksichtigung der Bewegungsänderung des Flugzeugs.

Die Grundlage für die Berechnungen der Verarbeitungseinheit 126 kann z. B., wie gezeigt, ein angenommener kreisförmiger Flugzeugweg mit einem Radius R senkrecht zum jeweiligen Flugzeuggeschwindigkeitsvektor (Linie 128) in einer Ebene 132 sein, in der sich die Bewegungsänderung vollzieht (Fig. 7). Die mathematische Entsprechung für den Korrektionsvektor ü (t> 0, n) zur Berücksichtigung der Bewegungsänderungen ist folgende:

C (t, 0,n) = 2V² _s Sin² fgn^t"] (7)

Wobei V„ = / V² + V² + v²

s ./ xs y s zs

m \/ η sin 0 +[_n cos0 - lj

Die Ebene 132 der Bewegungsänderung dreht sich um den Flugzeugsgeschwindigkeitsvektor 128. Der Winkel, den diese Ebene mit der Vertikalachse Z einschließt, hat folgenden Wert

Ji..

tan

-1

η COS0 -1 η sin 0

(8)

Darauf wird der Korrektionsvektor C (t, 0 , n) durch die Ver-

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arbeitungseinheit 126 in rechtwinkelige Koordinaten aufgelöst: C_x (t,0,n), C (t,0,n) und C₂Ct,0,η)

Addierer 134, 136, 138 für die X-, bzw. Y-, bzw. Z-Koordinate (Fig. 6) vereinigen (wenn der Handeingabeschalter 44 geschlossen ist) diese Korrektionskomponenten zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen mit den linear extrapolierten Zielpositionen X, Y, Z von den Additionseinrichtungen loo, Io2 und Io4 entsprechend folgender Gleichung

X_m(i + |) = X₁(I + |) + C_x(t,0,n) (9)

Darin ist X die unter Berücksichtigung der Bewegungsänderungen korrigierte Extrapolation der Zielpostion in der X-Koordinate. C (t, 0, n) gibt die X-Komponente der Abweichung von der geradlinigen Bewegung wieder.

Ähnliche Gleichungen gelten für Y und Z .

Diese krummlinig korrigierte Position des Zielflugzeugs geht daraufhin in die Iterationseinrichtung 12o ein, damit die Lösung mittels der folgenden Funktionalgleichung gefunden wird:

|'i ■*

Durch Iteration, wie oben im Zusammenhang mit Gleichung (5) beschrieben wurde, werden die Koordinaten der vorausgesagten Zusamraentreffpunkte zwischen Zielflugzeug und Geschoss, modifi ziert aufgrund der Eingabewerte für die Bewegungsänderung,

Diese Koordinaten aus der Gleichung (11) werden daraufhin durch den Koordinatenwandler 124 in gleichwertige Polarkoordinaten r_Q f . & umgesetzt, von denen £ und & die endgültigen Höhen-und

Ca_-C j C *J C " C

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Seitenwinkel zum Richten der Kanone sind, damit von dieser abgeschossene Geschosse das Zielflugzeug 18 treffen, das Bewegunsänderungen ausführt.

Es ist zu betonen, daß der Schußsteuerungsrechner 36 eine Reihe solcher Zusammentreffpositionen oder Punkte in im wesentlichen kontinuierlicher Weise berechnet, während das die Bewegungsänderungen ausführende Zielflugzeug verfolgt wird. Die Kanone 2o wird in ähnlicher Weise forlaufend durch die Einstelleinrichtungen 22 und 2k weitergeführt, um dem Flugzeug um den vorberechneten Betrag vorzuhalten, so daß zu jeder Zeit, zu der ein Geschoss abgeschossen wird, eine hohe Treff- und Abschußwahrscheinlichkeit besteht.

Bevor eine Abwandlung dieser Ausführungsform betrachtet wird, die insbesondere geeignet ist, in ein schon bestehendes Schußsteuersystem einbezogen zu werden, sollte festgestellt werden, daß bisher bestehende Systeme in der Art des Rechners und der Algorithmen sich unterscheiden können, die dazu benutzt werden, die Zusammentreffpunkte zwischen Zielflugzeug und Gschoss zu berechnen. Deshalb kann es für verschiedene bisher bestehende Systeme notwendig sein, die Korrektion zur Berücksichtigung der Bewegungsänderung (Gleichung 7) an einer anderen Stelle ins Gerät und bei einem unterschiedlichen Schritt in der Datenverarbeitungsfolge einzugeben. Der geeignete Punkt und Schritt zur Einführung des Berichtigungswerts für die Bewegunsänderungen ergibt sich aus dem Aufbau des bereits bestehenden Systems und kann ohne weiteres durch einen Fachmann auf dem Gebiet der Schußsteuerungsrechner bestimmt werden.

Lediglich als Beispiel, ohne jede einschränkende Wirkung oder Absicht, sei das Beispiel der Fig. 8 beschrieben, dabei wird auf US-PS 3 766 826 Bezug genommen. Ein Schußsteuerungssystem I4o berechnet X , Y und Z„ in rechtwinkeligen Koordinaten.

mm m

Kurz gesagt kann unter Verwendung der Symbole und Terminologie des oben genannten Patents das System l4o so beschrieben werden,

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daß es die lineare Bewegung eines Zielflugzeugs durch Berechnung eines Satzes von Zielabweich- Korrektionssignalen X., Y. und Z. anpaßt. Leztere werden zu sonstwie steuernden Signalen X_m, Y_m und Z_m mittels Addierern 142,141,146 für die X-, Y-und die Z-Koordinate hinzugefügt, wenn die Schalterkontakte 148, 15o und 152 geschlossen sind. Die resultierenden Signale X , Y und

IC IC

Z steuern dann tatsächlich die Nachführung einer zugeordneten Kanone oder mehrerer Kanonen (die nicht dargestellt sind).

Das System I4o gemäß US-PS 3 766 826 ( oder ein ähnliches System) kann nun so abgeändert werden, daß es Korrekturwerte zur Berücksichtigung von Bewegunsänderungen liefert. Zu diesem Zweck wird eine Verarbeitungseinheit -126a zur Durchführung von Berichtigungen entsprechend Plugzeug- Beweguagsänderungen ( ähnlich der oben beschriebenen Verarbeitungseinheit 126) und das Pult 28 hinzugefügt. Dies kann durch Verbindung der Geschwindigkeitsausgänge V , V und V der Haltekreise 154, I56 und 158 der X-, Y- und Z-Koordinaten des US-PS 3 766 826 mit der Verarbeitungseinheit 126a über elektrische Leitungen I60, 162 und 164 für die X-, Y- und Z-Achse (Fig. 8) und Verbinden der Verarbeitungseinheit 126a mit den Addierern 142, 144 und 146 der Einrichtung nach US-PS 3 766 826 über elektrische Leitungen I66, 168, 17o sowie die Umschalter I06 , I08 und Ho des Handeingabeschalters 44 geschehen.

Die Verarbeitungseinheit 126a übernimmt Rollwinkel- und Lastfaktorsignale von den Einstellgriffen 38 und 46 des Pults 28, wenn der Handeingabeschalter 44 geschlossen ist, womit die Berechnung einer Korrektion 0_χ, C , C zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen wie oben beschrieben möglich wird. Die Addierer 142, 144 und 146 fassen dann die steuernden Signale X ,Y und Z sowohl mit den Zielabweichkorrektionssignalen

m ' m m

X., Y, und Z. als auch mit den Korrektionssignalen C , C und τ» u ν χ y

C zur Berücksichtigung von Beweguqgsänderungen zusammen, so daß sich neue Werte für die Signale X_k', Y_k.', Z_k' zum Richten der Kanone ergeben.

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Andere vorbekannte Schußsteuerungssysteme können in ähnlicher oder in entsprechender Weise abgeändert werden

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. 2805903

ARES, Inc. fo-ar-lo

Se/H 1. 2. 1978

PATENTANSPRÜCHE

Schußsteuerungseinrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines angezielten Plugzeugs mit elektrischen Ausgangssignalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Plugzeugs, und mit einer signalabhängigem Einrichtung zum Richten der Kanone, gekennzei chnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungsänderungen ausführenden Plugzeugs erzeugbar sind,

b) eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (46), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs erzeugbar sind,

c) einen Schußsteuerungsrechner (36), der zur Übernahme der elektrischen Signale entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs

und der elektrischen Signale entsprechend den geschätzten Lastfaktoren und Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs angeschlossen ist und durch den, in Abhängigkeit hiervon, eine fortlaufende Reihe von Zusammentreffpunkten zwischen angezieltem Flugzeug und Geschoss berechenbar

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D-707 SCHWÄBISCH GMUND GEMEINSAME KONTEN: D-S MÖNCHEN 70

Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37 369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 89

H. SCHROETER Telegramme: Sthrocpat Schwäbisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: Schroepat

Bocksgasse 49 Telex: 7248 868 pagd d Postscheckkonto München 1679 41-804 Lipowskystraße 10 Telex: 5 212 248 piwe d

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und dementsprechende elektrische Steuersignale an die Einrichtung zum Richten der Kanone abgebbar sind.

2. Schußsteuerungseinrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines angezielten Plugzeugs mit elektrischen Ausgangssignalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs, und mit einer signalabhängigen Einrichtung zum Richten der Kanone, gekennzeichnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungsänderungen ausführenden Flugzeugs erzeugbar sind,

b) eine Rollwinkel-Eingabeinrichtung (46), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs erzeugbar sind,

c) einen Schußsteuerungsrechner (36), der zur Übernahme der elektrischen Signale entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs und der elektrischen Signale entsprechend den geschätzten Lastfaktoren und Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs angeschlossen ist und durch den, abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs, eine fortlaufende Reihe von Zusammentreffpunkten zwischen angezieltem Flugzeug und Geschoss berechenbar sowie, außerden abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend den geschätzten Lastfaktoren und Rollwinkelndes angezielten Flugzeugs, eine an der fortlaufenden Reihe von Zusammentreffpunkten anzubringende Korrektur berechenbar sowie elektrische Steuersignale entsprechend der korrigierten fortlaufenden Reihe von Zusammentreff-

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punkten an die Einrichtung zum Richten der Kanone abgebbar sind.

35. Schußsteuerungseinrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines angezielten Flugzeugs mit elektrischen Ausgangssignalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs, und mit einer signalabhängigen Einrichtung zum Richten der Kanone, gekennzeichnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungsänderungen ausführenden Flugzeugs erzeugbar sind,

b) eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (^6), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend gschätzten Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs erzeugbar sind,

c) einen Schußsteuerungsrechner (J>6) bestehend aus

einer Extrapolationseinrichtung (92), durch die, abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs, eine fortlaufende Reihe von zukünftigen Flugzeugpositionen im Voraus bestimmbar ist,

einer Berichtigungseinrichtung (II8) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von der Einrichtung (12) zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln und abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend den geschätzten Lastfaktoren und Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs, eine Korrektur zu der im Voraus bestimmten Reihe zukünftiger Flugzeugpositionen berechenbar ist,

und einer Iterationseinrichtung (12o), durch die in Arbeitsbeziehung zur linearen Extrapolations-

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einrichtung (92) und zur Berichtigungseinrichtung (118), eine fortlaufende Reihe korrigierter Zusammentreffpunkte zwischen angezieltem Flugzeug und Geschoss berechenbar sowie dementsprechende elektrische Steuersignale an die Einrichtung zum Richten der Kanone abgebbar sind.

Einrichtung nach Anspruch J5* dadurch gekennzeichnet, daß in der Berichtigungseinrichtung (118) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen die Annahme eines krummlinigen Flugzeugswegs bei der Berechnung der Korrektur zu der im Voraus bestimmten Reihe zukünftige? Flugzeugpositionen anwendbar ist.

SchuQsteuerungseinrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines angezielten Flugzeugs mit elektrischen Ausgangssignalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs, und mit einer signalabhängigen Einrichtung zum Richten der Kanone, gekennzeichnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungsänderungen ausführenden Flugzeugs erzeugbar sind,

".b) eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (46), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Rollwinketodes angezielten Flugzeugs erzeugbar sind,

c) einen S chußsteue rungs rechner (^>6) bestehend aus

einer Extrapolationseinrichtung (92), durch die, abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs und unter der Annahme eines geradlinigen, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zurückgelegten Flugwegs, eine fortlaufende Reihe von zukünftigen Flugzeugpositionen

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im Voraus bestimmbar ist,

einer Berichtigungseinrichtung (118) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von der Einrichtung (12) zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln und abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend den geschätzten Lastfaktoren und Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs, eine Korrektur zu de» im Voraus bestimmten Reihe zukünftiger Flugzeugpositionen berechenbar ist,

und einer Iterationseinrichtung (12o), durch die, in Arbeitsbeziehung zur linearen Extrapolationseinrichtung (92) und zur Berichtigungseinrichtung (118), eine fortlaufende Reihe korrigierter Zusammentreff punk te zwischen angezieltem Flugzeug und Geschoss berechenbar sowie dementsprechende elektrische Steuersignale an die Einrichtung zum Richten der Kanone abgebbar sind.

6. Schußsteuerungseinrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines angezielten Flugzeugs mit elektrischen Ausgangssignalen entspre-; chend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs, und mit einer signalabhängigen Einrichtung zum Richten der Kanone, gekennzeichnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungsänderungen ausführenden Flugzeugserzeugbar sind,

b) eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (46), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs erzeugbar sind,

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c) einen Schußsteuerungsrechner (36) bestehend aus

einer Extrapolationseinrichtung (92), durch die, abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend der jeweiligen Position und Entfernung des angezielten Flugzeugs und unter der Annahme eines geradlinigen, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zurückgelegten Flugzeugswegs, eine fortlaufend Reihe von zukünftigen Plugzeugpositionen im Voraus bestimmbar ist,

einer Berichtigungseinrichtung (II8) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von der Einrichtung (12) zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln und abhängig von den elektrischen Signalen entsprechend den gesehätzten Lastfaktoren und Rollwinkeln des angezielten Plugzeugs, eine Korrektur zur der im Voraus bestimmten Reihe zukünftiger Plugzeugpositionen berechenbar ist,

einem Handschalter (44), durch den, in Arbeitsbeziehung zur Lastfaktor- und Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (38, 46), die Berichtigungseinrichtung (118) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen wahlweise zur Wirkung bringbar ist,

und einer Iterationseinrichtung (12o), durch die in Arbeitsbeziehung zum Handschalter (44), zur linearen Extrapolationseinrichtung (92) und zur Berichtigungseinrichtung (II8), eine fortlaufende Reihe korrigierter Zusarrmentreffpunkte zwischen angezieltem Flugzeug und Geschoss berechenbar sowie dementsprechende elektrische Signale an die Einrichtung zum Richten der Kanone abgebbar sind.

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7. Einrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines Ziels und einem Rechner, durch den, in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Entfernungs-und Winkelverfolgungseinrichtung, eine fortlaufende Reihe von Zusammentreffpositionen zwischen Flugzeug und Geschoss im Voraus bestimmbar ist, gekennzeichnet durch

a) von Hand betätigbare Mittel (^8, 46), durch die in Form elektrischer Signale Schätzwerte von ausgewählten Kennwerten der Beweguns änderungen des angezielten Flugzeugs in den Rechner eingebbar sind,

b) eine Berichtigungseinrichtung (126'fc) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von den Mitteln (38, 46) zur Eingabe der Schätzwerte und in Arbeitsbeziehung zum Rechner (l4o), passende Korrekturen zu den im Voraus bestimmten Zusammentreff punk ten zwischen Flugzeug und Geschoss berechenbar und daran anbringbar sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzei chnet, daß in der Berichtigunsseinrichtung (126a) zur Berücksichtigung von Bewegunsänderungen die Annahme eines krummlinigen Flugzeugwegs bei der Berechnung der passenden Korrektur zu dem im Voraus bestimmten Flugzeug-Geschoss-Positionen anwendbar ist.

9· Einrichtung für ein Flugzeugsabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung .von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Entfernung und Winkeln eines Ziels und einem Rechner, durch den, in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Entfernungs-und Winkelverfolgungseinrichtung eine fortlaufende Reihe von Zusammentreffpositionen zwischen Flugzeug und Geschoss unter der Annahme eines geradlinigen, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zurückgelegten Flugzeugwegs berechenbar ist, gekennzeichnet durch

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a) von Hand betätigbare Mittel (38, 46), durch die in Form elektrischer Signale Schätzwerte von ausgewählten Kennwerten der Bewegungsänderungen des angezielten Plugzeugs in den Rechner eingebbar sind,

b) eine Berichtigungseinrichtung (126a) zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von den Mitteln (38, 46) zur Eingabe der Schätzwerte und in Arbeitsbeziehung zum Rechner (l4o), krummlinge Korrekturen zu den berechneten Zusammen-* treffpositionen zwischen Flugzeug und Geschoss berechenbar und auf Befehl mit den berechneten Zusammentreffpositionen zusammenfaßbar sind,

0) einem Handschalter (Io5, I08, Ho), durch den, in Arbeitsbeziehung mit den von Hand betätigbaren Mitteln (58, 46), die Berichtigungseinrichtung (126a) zur Berücksichtigung von Bewegunsänderungen veranlaßbar ist, die Korrekturen mit den berechneten Zusammentreff punk ten zusammenzufassen.

lo. Einrichtung für ein Flugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer Einrichtung zur Verfolgung von Enfernung und Winkeln eines Ziels und einem Rechner, durch den, in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Entfernüngs- und Winkelverfolgungseinrichtung, eine fortlaufende Reihe von Zusammentreffpositionen zwischen Flugzeug und Geschoss unter der Annahme eines geradlinigen, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zurückgelegten Flugzeugswegs berechenbar ist, gekennzeichnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungsänderungen ausführenden Flugzeugs erzeugbar sind,

b) eine RoIlwinkel-Eingabeeinrichtung (46), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Rollwinkeln des angeziel-

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ten -Flugzeugs erzeugbar sind,

c) eine Berichtigungseinrichtung zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von der Lastfaktor- und der Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (38, 46) sowie in Arbeitsbeziehung zum Rechner, eine krummlinige Korrektur zu den berechneten ZusammentreffPositionen zwischen Plugzeug und Geschoss berechenbar und darauf anwendbar ist.

11. Einrichtung für ein Plugzeugabwehr-Waffensystem mit wenigstens einer Kanone zur Abfeuerung von Geschossen, einer von Hand in Tätigkeit setzbaren Einrichtung zur Verfolgung der Entfernung, einer von Hand in Tätigkeit setzbaren Einrichtung zur Verfolgung von Winkeln, einem Rechner, durch den, in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Entfernungs- und Winkelverfolgungseinrichtung, eine fortlaufende Reihe von Zusammentreffpositionen zwischen angezieltem Flugzeug und Geschoss unter der Annahme eines geradlinigen, mit gleichbleibender Geschwindigkeit zurückgelegten Flugwegs berechenbar ist, sowie mit einer Nachführeinrichtung zum Drehen, Anheben und Absenken der Richtung der Kanone in Abhängigkeit von Ausgangssignalen entsprechend den berechneten Zusammentreffpositbnen, gekennzei chnet durch

a) eine Lastfaktor-Eingabeeinrichtung (38), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Lastfaktoren eines angezielten, Bewegungänderungen ausführenden Plugzeugs erzeugbar sind,

b) eine Rollwinkel-Eingabeeinrichtung (46), durch die von Hand wahlweise elektrische Signale entsprechend geschätzten Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs erzeugbar sind,

c) eine Berichtigungseinrichtung zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen, durch die, abhängig von

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elektrischen Signalen entsprechend geschätzten Lastfaktoren und Rollwinkeln des angezielten Flugzeugs und in Arbeitsbeziehung zum Rechner, eine Korrektur zu den berechneten Zusammentreffpositionen zwischen Plugzeug und Geschoss unter der Annahme eines kreisförmigen Plugwegs berechenbar und mit den berechneten Zusammentreffpositionen auf Befehl zusammenfaßbar ist,

d) einen Handschalter, durch den, in Arbeitsbezißhung zur Lastfaktor- und Rollwinke!einrichtung, die Berichtigungseinrichtung zur Berücksichtigung von Bewegungsänderungen veranlaßbar ist, die Korrektur mit den berechneten Zusammentreffpunkten zusammenzufassen.

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