DE3340037C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stellsystem für gelenkte, mit Über­ schallgeschwindigkeit fliegende Munition, wie Flugkörper, Raketen oder Geschosse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 28 56 286 ist bekannt, einen mit Überschall fliegenden Flugkörper während des Fluges zu stabilisieren. Am Flugkörpermantel sind radial gerichtete Düsen vorgesehen. Das daraus ausströmende Medium bewirkt eine Querkraft. Diese Querkraft reicht zur Korrektur der Pendel­ bewegung des Flugkörpers aus. Für die Lenkung eines Flugkörpers sind je­ doch die erzeugbaren Querkräfte nicht ausreichend. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Stellsystem mit geringem Aufwand und großer Wirkung vorzuschlagen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße, bspw. durch Sensoren gesteuerte Stellsystem nutzt aerodynamische Effekte, die in einer durchströmten Ringfläche, bspw. einem ringförmigen Leitwerk, durch teilweise Veränderung der durchström­ ten Fläche entstehen.

Dazu wird der durchströmte Querschnitt im Bereich eines Segmentes ent­ weder aerodynamisch durch Gasströme aus Düsen bzw. Impulsladungen mit in kurzer Zeit emittierten Gasmenge intermittierend ganz oder teilweise geschlossen. Aufgrund des veränderten Widerstandes in der so beeinflußten Strömung wirkt während der Dauer der Beeinflussung auf den Flugkörper ein Lenkmoment. Das Stellsystem ist sehr einfach aufgebaut, also ohne alle beweglichen Teile. Dieser sehr einfache Aufbau besitzt eine hohe Festigkeit gegenüber extremen axialen Beschleunigungen, wie sie bspw. bei Rohrwaffen-Munition auftreten. Auch liegen deutlich ge­ ringere Kosten, verglichen mit anderen Systemen, vor.

Die Erfindung nutzt den bei Rohrgeschossen auftretenden Choke-Effekt aus, indem der gesamte Bereich des Ringflügels oder ein Teil davon gesteuert blockiert wird.

Erfindungswesentlich ist dabei, daß durch die vorgeschlagene Anordnung ein verhältnismäßig geringer Gasaufwand bzw. mechanisch wirksame Sperr­ fläche pro Sektor ausreicht, um den gesamten bzw. einen lenkungswesent­ lichen Anteil der Sektor-Querschnittsfläche zu blockieren. Dies beruht auf dem Verstärkungseffekt, bei dem der für die Überschallströmung opti­ mierte Querschnitt einer Sektorfläche nur zum Teil blockiert werden muß, um die Bedingungen für die Überschallströmung derart zu verschlechtern, daß damit der größte oder der gesamte Anteil der Querschnittsfläche und evtl. sogar benachbarte Bereiche der Ringflügelsektoren blockiert werden.

Mit der Lösung nach Anspruch 2 ist die in einfacher Weise auf das Ziel einwirkende Komponente, wie projektilbildende Ladung, durch relativ große Richtungsänderung der Munition, um eine günstige Ausgangsposition zu bringen.

Nach dem Anspruch 3 reichen für den vorbeschriebenen Effekt die von ei­ ner Impulsladung kurzzeitig abgegebene Gasmenge aus, um eine Lenkwir­ kung an der Munition zu erzielen.

Eine Variante zum Merkmal des Anspruches 3 ist durch das Merkmal des Anspruches 4 gegeben. Die Gasgeneratoren bieten jedoch noch den Vor­ teil, daß durch die längere Ausströmphase ein entsprechend vergrößerter Lenkimpuls möglich ist. Nach dem Merkmal des Anspruches 5 ist eine vor äußeren Einflüssen, wie Beschädigung des genannten Stellsystems, ge­ schützte und axial kurze Bauweise möglich.

Nach dem Merkmal des Anspruches 6 entfalten die pyrotechnischen bzw. mechanischen Mittel die größtmögliche Wirkung.

Nach dem Anspruch 7 ist ohne große bauliche Maßnahmen eine mehrfache Funktion pro Ringleitwerk-Sektor möglich. Wensentlich ist hierbei je­ doch, daß die nachrangig liegenden pyrotechnischen Mittel in Richtung auf die Anströmseite des Ringleitwerkes gerichtet sind, um eine maxi­ male Wirkung zu erreichen.

Mit den Merkmalen des Anspruches 8 liegt ein relativ günstiger Strömungs­ widerstand vor. Für die gute Lenkbarkeit der Munition ist jedoch eine relativ geringe Rotation der Munition vorauszusetzen. Hierzu reicht ein kleiner Anstellwinkel der Stege 5 aus. In Drehrichtung aufeinanderfol­ gende Sektoren werden dann entpsrechend blockiert, um die gewünschte Lenkwirkung zu erreichen.

Nach dem Anspruch 9 ist der Strömungswiderstand bis zur Phase des Ziel­ anfluges relativ günstig. Das Leitwerk ist einfach aufgebaut und trotz der geteilten Ausbildung wirksam.

Nach dem Anspruch 10 ist die Munition in der Phase des Zielanfluges durch Einzelwirkung des vorderen Leitwerkes oder durch Gesamtwirkung von vor­ derem Leitwerk und hinterem Leitwerk in eine, für eine Gefechtskomponente günstigere Richtung zu lenken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Zeichnung nachstehend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen in einem Abschnitt gezeichneten Flug­ körper mit einem Ringleitwerk im Teilschnitt;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Ringleitwerk nach Fig. 1 gemäß der Linie II-II;

Fig. 2a ein Ringleitwerk mit 120°-Sektoren;

Fig. 3 einen weiteren Flugkörper;

Fig. 4 einen Querschnitt nach Fig. 3 gemäß der Linie IV-IV;

Fig. 5 das Leitwerk nach Fig. 4 im Ausgangszustand.

Ein Flugkörper 1 fliegt mit Überschall in Pfeilrichtung 2, wobei die Strömungslinien mit 3 bezeichnet sind. Am Flugkörper 1 ist am Gehäuse 12 ein Ringleitwerk 4 mit Stegen 5, 90°-Strömungssektoren 6 mit einem Ringflügel 7 und eine Steuereinrichtung 18 angeordnet. Der Strömungs­ bereich innerhalb des Ringleitwerkes 4 ist mit 10 bezeichnet. Der Ab­ stand zwischen der Anström-Öffnung 15 des Ringleitwerkes 4 zum aero­ dynamischen Schwerpunkt 16 ist mit 17 angegeben.

Im Strömungsbereich 10 sind im Flugkörper 1 elektrisch zündbare und durch eine Steuereinrichtung 18 auswählbare pyrotechnische Zellen 20 mit elektrischen Kabeln 19 hintereinander angeordnet. Diese Zellen 20 können als Impulsladungen oder auch als Gasgeneratoren ausgebildet sein. Nach Fig. 1 ist die von der vordersten Zelle 20 ausgestoßene Gaswolke strichpunktiert gezeichnet und trägt die Zahl 21. Die von der hintersten Zelle ausgestoßene Gaswolke ist mit 22 bezeichnet.

Die querschnittsmäßige Ausdehnung der Gaswolke 21 geht aus Fig. 2 hervor, wobei der Winkel der Wolke 21 am Ringflügel mit 25 angegeben ist. Der entsprechende Winkel von 90° eines blockierten Leitwerksektors ist mit 26 bezeichnet.

Entsprechend der in den Fig. 1 und 2 gezeichneten Wolke 21 ist der betreffende Leitwerksektor 6 für die Überschallströmung 3 blockiert, wie durch die gezeichneten Strömungslinien 3 a im oberen Teil der Zeichnung zu Fig. 1 angedeutet ist. Entsprechend der Fläche des betreffenden Leitwerksektors 6 wird eine Kraft erzeugt, die über den Abstand 17 eine Richtungskorrektur des Flugkörpers 1, etwa in Pfeilrichtung 27, erzeugt.

Nach Fig. 2a sind bei einem Ringleitwerk 12 Sektoren 6 a mit je 120° vorgesehen.

Nach Fig. 3 weist ein vereinfacht dargestellter Flugkörper 30 das feststehende Ringleitwerk 4 und ein wie ein Ringleitwerk wirkendes Leitwerk 31 auf. Dessen Durchmesser 29 ist kleiner als der Durchmesser 9 des Ringleitwerkes 4. Das Leitwerk 31 besteht aus radial verschiebbaren Trageflächen 32. Im Ausgangszustand nach Fig. 5 überdecken sich die Trageflächen 32. Im Endzustand nach Fig. 4 liegen die Trageflächen 32 in einem möglichst kleinen seitlichen Abstand 33 und in einem strömungswirksamen radialen Abstand 34.

Eine stark vereinfacht dargestellte Stelleinrichtung 35 besteht in bekannter Weise aus teleskopierbaren röhrenförmigen Teilen 36, 37 und einem Gasgenerator 38.

Düsen 39 zur Erzeugung von Gaswolken 21 innerhalb des Leitwerkes 31 sind am Flugkörper in bezug auf die einzelnen Strömungssektoren 11 angeordnet.

Für die Bekämpfung von gepanzerten Fahrzeugen ist der Flugkörper 30 mit einer an sich bekannten projektilbildenden Komponente 40 versehen.

Die Wirkungsweise der Leitwerke 4 und 31 besteht darin, daß das Ringleitwerk 4 wie zu den Fig. 1 und 2 beschrieben - die Lenkung des Flugkörpers 30 während des Marschfluges.

Das Leitwerk 31 wird erst während des Zielanfluges ausgefahren, um die projektilbildende Komponente in eine günstige Winkelposition zum Ziel zu bringen. Dazu wird ein oder auch mehrere ausgewählte Sektoren 11 durch eine Steuereinrichtung 41 über die Düsen 39 gegenüber der Luftströmung blockiert. Die Folge ist eine entsprechende zu Fig. 1 beschriebene Richtungskorrektur des Flugkörpers 30.

Beim Zielanflug sind jedoch auch die Wirkungen der teilblockierten Leitwerke 4 und 31 durch gleichzeitige oder zeitlich versetzte aktivierte Strömungssektoren 6, 11 miteinander kombinierbar. Dadurch wird eine wesentlich stärkere Richtungsänderung des Flugkörpers erzielt.

In Abhängigkeit von der Größe des Flugkörpers und seiner Einsatzsektoren sind bezüglich der starr oder radial verschiebbar ausgebildeten Leitwerke 4 und 31 noch folgende Varianten möglich:

1. Leitwerk 4 starr
Leitwerk 31 starr
2. Leitwerk 4 beweglich
Leitwerk 31 beweglich.

Die radial verschiebbaren Tragflächen 32 können anstelle der teleskopierbaren Teile 36, 37 auch gasgetriebene Winkelhebel oder andere mechanische Systeme eingesetzt werden. Es eignen sich sowohl die beschriebenen pneumatischen bzw. pyrotechnischen Antriebssysteme, als auch elektrische oder mechanische oder miteinander kombinierte Antriebssysteme.

Für die Blockade der Strömungssektoren 6 können sich auch mechanische Mittel, wie dünne metallische Lamellen eignen, die über geeignete Stellsysteme in die Strömungssektoren 6 zu kurz andauernden, oder konstant andauernden Blockade eingebracht werden.

Anstelle der in Fig. 2 dargestellten 4 Strömungssektoren 6 können als Mindestanzahl auch nur 3 Sektoren vorgesehen sein. Im Rahmen der beschriebenen Ausführungsbeispiele liegt es auch, wenn anstelle der pyrotechnischen Zellen 20 pro Leitwerksektor 6 jeweils eine einzige Düse vorgesehen ist, die ein flüssiges oder gasförmiges Medium in die Leitwerksektoren abgibt.

Claims (10)

1. Stellsystem für gelenkte, mit Überschallgeschwindigkeit fliegende Munition, wie Flugkörper, Raketen oder Geschosse, mit einer Vorrichtung zur Lenkung durch partiell veränderbaren Strömungsdruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Munition (1, 30) wenigstens ein ringförmiges Leitwerk (4, 31) aufweist, das in Sektoren (6, 11) unterteilt ist, in denen pneumatische Mittel (20, 39) selektiv steuerbar die Luftströmung (3, 3 a) ganz oder teilweise blockieren.

2. Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Munition (1, 30) in axialer Richtung hintereinander zwei oder mehrere Lenksysteme (4, 31) vorgesehen sind, wobei das vordere Lenksystem (31) entsprechend den Strömungsverhältnissen für das hintere Lenksystem (4) im Durchmesser (29) kleiner ist.

3. Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnischen Mittel (20) als gaserzeugende Impulsladungen ausgebildet sind.

4. Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnischen Mittel (20) als Gasgeneratoren ausgebildet sind.

5. Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnischen und die mechanischen Mittel (20, 39) in dem, an der Munition (1) durch den Ringflügel (7) begrenzten Bereich (10) angeordnet sind.

6. Stellsystem nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnischen Mittel (20) an der Munition (1) symmetrisch zu den Stegen (5) des Ringleitwerkes (4) angeordnet sind.

7. Stellsystem nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Munition (1) die pyrotechnischen Mittel (20) pro Sektor (6) des Ringleitwerkes (4) mehrfach hintereinander angeordnet sind.

8. Stellsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitwerk (4) wenigstens drei gleich große Strömungssektoren (6) mit jeweils zugeordneten, die Luftströmung (3) blockierenden Mitteln (20, 39) aufweist.

9. Stellsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Lenksystem als teleskopierbares Leitwerk (31) mit radial verschiebbaren Trageflächen (32) ausgebildet ist, wobei die Trageflächen (32) im eingezogenen bzw. unwirksamen Zustand innerhalb der Kontur der Munition (30) gelagert sind.

10. Stellsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (32) durch eine Steuereinrichtung (41) einzeln, gruppenweise oder insgesamt gleichzeitig radial ausfahrbar und selektiv durch pyrotechnische Mittel (20, 39) beaufschlagbar sind.