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Lenkflugkörpe r
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Lenkflugkörper mit mindestens
einer, vorzugsweise mehreren, zur Schubvektorsteuerung jeweils in zumindest einer
Ebene schwenkbeweglich am Flugkörper gelagerten und unabhängig voneinander verstellbar
angetriebenen Schwenkdüsen.
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Bei bekannten Lenkflugkörpern dieser Art mit mehreren, jeweils unabhängig
voneinander verstellbaren Schwenkdüsen, die entweder den Flugkörper-Hauptantrieb
bilden und dann am Flugkörperende angeordnet sind oder aber - bei ballistischen
Flugkörpern oder solchen mit starrer Hauptschubdüse - als reine Steuerdüsen wirken
und dann zumeist an einem im Durchmesser verringerten Abschnitt des Flugkörper-Außenmantels
in Umfangs richtung gleichförmig verteilt positioniert sind, werden die einzelnen
Schwenkdüsen in je nach dem geforderten Flugmanöver unterschiedliche Schwenklagen
relativ zueinander und zum Flugkörper gebracht, und weil der dabei von jeder Schwenkdüse
maximal aufzubringende Steuerschubanteil groß ist, muß auch der Düsenquerschnitt
und die Axiallänge jeder Schwenkdüse entsprechend groß bemessen werden. Dies hat
zur Folge, daß die Schwenkdüsen jeweils ein hohes Massenträgheitsmoment haben, was
einen leistungsstarken Stellantrieb in der zugeordneten Schwenklagensteuerung erforderlich
macht und sich nachteilig auf dieAnsprechgeschwindigkeit der Schubvektorsteuerung
auswirkt, und daß die Schwenkdüsen zumindest über einen Teil ihres Schwenkbereichs,
nämlich bei Annäherung an eine reine Querschuberzeugung, soweit in Radialrichtung
des Flugkörpers ausweit schwenken, daß ihre vor allem bei schlanken Flugkörpern
über das Flugkörperkaliber vorstehenden Düsenabschnitte ein höchst störendes Strömungshindernis
bilden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lenkflugkörper
der beanspruchten Art so auszubilden, daß das Massenträgheitsmoment der Schwenkdüsenanordnung
verringert und die für eine geforderte Schubvektoränderung benötigten, bezüglich
des Flugkörpers radialen Schwenkdüsen-Aus s chlagbewegungen soweit reduziert werden,
daß sich die Schwenkdüsenanordnung auch bei schlanken Flugkörpern innerhalb des
Flugkörperkalibers unterbringen und über einen weiten Schwenkwinkelbereich verstellen
läßt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Lenkflugkörper der beanspruchten
Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Schwenkdüse in eine
Gruppe von gleichwirkenden, individuell schwenkbar gelagerten und gemeinsam gleichlaufend
angetriebenen, über ihren gesamten Schwenkbereich innerhalb des Flugkörperkalibers
liegenden Einzelschwenkdüsen aufgeteilt ist.
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Erfindungsgemäß werden durch die bauliche Aufspaltung der oder jeder
unabhängig verstellbaren Schwenkdüse in eine dieser hinsichtlich der Schubvektorsteuerung
äquivalente Gruppe von gleichwirkenden und parallel geschalteten, individuell drehbeweglich
gelagerten Einzelschwenkdüsen mit einer jeweils entsprechend der Düsenanzahl in
der Gruppe verringerten Einzelschubleistung die für das Massenträgheitsmoment maßgeblichen
Düsenabmessungen, nämlich die Düsenlänge und - q'ierschnittsfläche,soweit herabgesetzt,
daß das Massenträgheitsmoment der geder samten Schwenkdüsengruppe erheblich unter
dem durch die Gruppe ersetzten Schwenkdüse liegt, was einen wesentlich leistungsschwächeren
Stellantrieb für die Schwenkdüsengruppe erforderlich bzw. weitaus höhere Steuergeschwindigkeiten
möglich macht, und zugleich läßt sich der für die Schwenkbewegungen der Düsengruppe
in Radialrichtung des Flugkörpers benötigte Freiraum ganz beträchtlich verkleinern,
so daß jede Einzelschwenkdse in der gewalzten Gruppe auch bei schlanken Lenkflugkörpern
mit radiaJhegrenzten Platzverhältnissen in allen Schwenklagen
in
aerodynamisch günstiger Weise innerhalb des Flugkörperkalibers verbleibt. Die Erfindung
eignet sich somit in hervorragender Weise für Lenkflugkörper, bei denen die Fordeang
nach einem rasch ansprechenden, hoehwirksamen Schwenkdüs ensystem mit einem geringen
radialen Platzbedarf besteht.
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Vorzugsweise sind die Schwenkachsen der Einzelschwenkdüsen gemäß Anspruch
2 in Flugrichtung schräg nach vorne geneigt zur Flugkörperlängsachse angestellt,
um den Schwenkbereich der Einzelschwenkdüsen weiter innerhalb des Kaliberdurchmessers
des Flugkörpers zu vergrößern.
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Im Hinblick auf eine einfache Ausbildung des Schwenklagen-Stellsystems
sind die Einzelschwenkdü sen jeder Gruppe gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise drehbewegungs
schlüssig miteinander verbunden und durch einen gemeinsamen Einzelantrieb betätigt.
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Um den Querschubsteuereffekt jeder Schwenkdüsengruppe in baulich einfacher
Weise weiter zu erhöhen, ist gemäß Anspruch 4 vorzugsweise mindestens ein mit der
Gruppe von gleichwirkenden Einzelschwenkdüsen gekoppeltes, über das Flugkörperkaliber
ausfahrbares, aerodynamisches Schwenkruder vorgesehen.
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Die Einzelschwenkdüsen jeder Schwenkdüsengruppe können zwar jeweils
unterschiedliche Abmessungen und. Einz els chubleistungen haben, jedoch sind die
radialen Platzverhältnisse in Längsrichtung des Flugkörpers im allgemeinen so beschaffen,
daß die Einzelschwenkdüsen jeder Gruppe vorteilhafterweise gemäß Anspruch 5 jeweils
identisch ausgebildet und gemäß Anspruch 6 mit ihren Schwenkachsen parallel und
in Flugkörperlängsrichtung hintereinanderliegend angeordnet werden können.
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Gemäß Anspruch 7 sind zweckmäßigerweise mehrere, in Umfangs richtung
des Flugkörpers verteilte Gruppen von gleichwirkenden Einzelschwenkdüsen vorgesehen,
wobei dann jede Schwenkdüsengruppe eine reine
Querschub-Steuerdüse
zur Nick,Gier- und Rollagensteuerung des Flugkörpers unabhängig vom Flugkörper-Hauptantrieb
bildet. Damit sich in diesem Fall die Einzelschwenkdüsen in Umfangs richtung benachbarter
Gruppen bei ihren voneinander unabhängig gesteuerten Schwenkbewegungen gegenseitig
nicht behindern, empfiehlt es sich gemäß Anspruch 8, die Schwenkdüsen dieser benachbarten
Schwenkdüsengruppen in Flugkörperlängsrichtung auf Lücke versetzt zueinander anzuordnen.
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Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung
mit den Zeichnungen näher erläutert, Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Ansicht
eines Lenkflugkörpers mit mehreren, in Umfangsrichtung des Flugkörpers versetzt
angeordneten Gruppen von Steuerschwenkdüsen; Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung
einer Steuerschwenkdüsengruppe gemäß Fig. 1 mit zugeordnetem Antrieb; Fig. 3 einen
vergrößerten Schnitt einer einzelnen Schwenkdüse aus der Schwenkdüsengruppe gemäß
Fig. 2; und Fig. 4 eine schematische Teildarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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Der in den Fig. 1 - 3 gezeigte, zylindrische Lenkflugkörper 2 mit
dem Kaliberdurchmesser D enthält als Hauptantrieb eine starre, in Richtung der Flugkörperlängsachse
A-A wirksame Hauptschubdüse 4, die über ein Gasleitrohr 6 verringerten Durchmessers
von der in gestrichelten Linien gezeigten Brennkammer her mit Heißgas versorgt wird.
Zur Nick;Gier-
und Rollagensteuerung des Lenkflugkörpers 2 dient
ein im Bereich des Gasleitrohres 6 angeordnetes, schwenkbares Steuerdüsensystem
8, das vier unabhängig voneinander verstellbare, in Umfangsrichtung des Gasleitrohres
6 jeweils um 9o zueinander versetzte Schwenkdüsengruppen lo A, lo B, lo C und (nicht
gezeigt) lo D enthält. Jede Schwenkdüsengruppe 10 besteht aus mehreren (bei dengezeigten
Ausführungsbeispiel drei)in Richtung der Flugkörperlängsachse A-A hintereinanderliegenden,
identisch ausgebildeten Einzelschwenkdüsen 10. 1, 10. 2 und 10. 3, die jeweils um
eine zugeordnete, senkrecht zur Flugkörperlängsachse A-A verlaufende Drehachse B
schwenkbar am Gasleitrohr 6 gelagert und von diesem aus kontinuierlich mit heißen
Treibgasen aus der Brennkammer gespeist sind. Die Einzelschwenkdüsen 10. 1, 10.
2 und 10. 3 jeder Schwenkdüsengruppe 10 sind drehbewegungsschlüssig miteinander
verbunden, und zwar gemäß Fig. 2 über einen Zahnrad-satz 12, so daß sie von einem
jeder Schwenkdüsengruppe zugeordneten, z. B.
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elektrischen Antriebsmotor 14 je nach Größe und Richtung der von der
Schwenkdüsengruppe aufzubringenden Querschubkomponente gleich weit gleich und innig
um die jeweilige Drehachse B verschwenkt werden, wie dies in Fig. 2 durch die Richtungspfeile
angedeutet ist. Durch entsprechende Wahl der Düsenanzahl je Gruppe werden dabei
der auf jede Einzelschwenkdüse entfallende Anteil des von der Gesamtgruppe geforderten
Steuerschubs und somit die Axiallänge und Querschnittsfläche jeder Einzelschwenkdüse
so klein bemessen, daß jede Schwenkdüse 10. 1, 10. 2, 10.3...
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in allen Schwenklagen vollständig innerhalb des Ringraums zwischen
Gasleitrohr 6 und Kaliberdurchmesser D verbleibt.
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Die Schwenklagensteuerung jeder Gruppe von gleichwirkenden Schwenkdüsen
erfolgt durch ein nicht gezeigtes, den jeweiligen Antriebsmotoren 14 zugeordnetes
Steuerkommandosystem.
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schematisch In Fig. 3 istldie Lagerung einer Einzelschwenkdüse am
Gasleitrohr 6 im einzelnen dargestellt. Die äußere, metallische Schwenkdüsenwand
16, die auf der Innenseite mit einer der inneren Düsenkontur entsprechenden
Auskleidung
18, z. B. aus Graphit, versehen ist, ist mit einem zylindrischen, ebenfalls mit
Graphit ausgekleideten Metallstutzen 20 verschraubt, welcher am Gasleitrohr 6 um
die Achse B-B drehbar leicht federnde gelagert und durch eineiUberwurfmutter 22
gesichert ist. Die Abdichtung zwischen Gasleitrohr 6 und Stutzen 20 wird in erster
Linie durch eine Radialspaltdichtung 24 zwischen der Graphitauskleidung 26 des Stutzen
20 und der Innenauskleidung 28 des Gasleitrohres 6 bewirkt. Über das mit dem Stutzen
20 verschraubte Zahnrad 30, das im Zuge des Zahnradsatzes 12 (Fig. 2) angeordnet
ist, ist die Schwenkdüse mit dem Antriebsmotor 14 und den übrigen Einzelschwenkdüsen
der zugeordneten Schwenkdüsengruppe antriebsschlüssig verbunden.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 hat im wesentlichen die gleiche
Bau- und Funktionsweise wie das erste Ausführungsbeispiel und die diesem entsprechenden
Bauteile sind daher durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, jedoch sind
zum einen die Drehachsen B der einzelnen Schwenkdüsen lo. 1, lo. 2 jeder Schwenkdüsengruppe
10 in Flugrichtung schräg nach vorne geneigt, wodurch sich der für das seitliche
Ausschwenken der Schwenkdüsengruppe 10 benötigte, radiale Freiraum zwischen Gasleitrohr
6 und Kaliberdurchmesser D weiter verringert, und zum anderen liegen die Einzelschwenkdüsen
10. 1, 10. 2 der Düsengruppe 10 A in Richtung der Flugkörperlängsachse A-A mittig
zwischen denen der Schwenkdüsengruppe 10 B, wie dies in Fig. 4 durch den Mittelpunktsabstand
M bzw. M/2 angedeutet ist, d. h. die Einzelschwenkdüsen 10. 1, 10. 1 von in Umfangsrichtung
benachbarten Schwenkdüsengruppen 10 A, 10 B sind in Flugkörperlängsrichtung auf
Lücke zueinander versetzt angeordnet, um eine gegenseitige Überschneidung der Schwenkbereiche
benachbarter Schwenkdüsengruppen 10 A, B zu vermeiden und somit sicherzustellen,
daß benachbarte Schwenkdüsengruppen auch in zueinander entgegengesetzten Schwenkrichtungen
um zumindest 90 ohne gegenseitige Behinderung ungestört verdreht werden können.
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Zusätzlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Einzelschwenkdüsen
10.
1, 10. 2 miteinander und mit einem durch den zugeordneten Antriebsmotor 14 A bzw.
B winklig einstellbaren Schwenkhebel 32 A, B durch ein aus an den Enden kugelgelenkförmig
gelagerten Steuerhebeln bestehendes Schwenklagensteuergestänge 34 A bzw. B antriebs
schlüssig verbunden, und an der in jeder Gruppe vordersten Einzelschwenkdüse 10.
1 ist ein aerodynamisches Schwenkruder 36 zur zusätzlichen Querschuberzeugung befestigt,
davon der in Fig. 4 in durchgehenden Linien gezeigten, unwirksamen Ruhelage innerhalb
des Flugkörperkalibers D in die in Fig. 4 gestrichelt gezeichnete, ausgefahrene
Arbeitsstellung, in der es über das Flugkörperkaliber D hinausreicht und durch einen
Anschlag an der Schwenkdüse 10. 1 gesichert wird, um eine Schwenkruderachse S ausklappbar
ist, welche die Schwenkachse B der Schwenkdüse 10. 1 senkrecht schneidet.
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Hinsichtlich der Schubvektorsteuerung ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen
jede Schwenkdüsengruppe einer einzigen, unabhängig verstellbaren,zwischen Brennkammer
und Hauptschubdüse angeordneten Steuerschwenkdüse gleichwertig. Im Rahmen der Erfindung
ist es jedoch auch möglich, die Hauptschubdüse selbst in eine oder mehrere Gruppen
von gleichwirkenden und gleichlaufend verstellbaren, individuell schwenkbar gelagerten
Teilschubdüsen zu unterteilen, so daß dann die Schubvektorsteuerung durch den Triebwerkshauptschub
bewirkt wird und auf die seitlichen Steuers chwenkdüsengruppen verzichtet werden
kann, während bei ballistischen Lenkflugkörpern, also solchen ohne Hauptschubtriebwerk
> die Steuerschwenkdüsengruppen vorzugsweise am Flugkörperende angeordnet und
dann gewünschtenfalls auch mit einem kalten Treibgas aus einem Druckgasspeicher
des Lenkflugkörpers versorgt werden können.