DE3434632A1

DE3434632A1 - Tiefflugfuehrungssystem

Info

Publication number: DE3434632A1
Application number: DE19843434632
Authority: DE
Inventors: Florian Dr. 8011 Höhenkirchen Schwegler
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-09-21
Filing date: 1984-09-21
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE3434632C2

Description

Tiefflugführungssystem.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Tiefflugführungssystem für Flugzeuge oder Flugkörper entlang eines vorgegebenen Flugpfades.
Solche Flugführungssysteme sind in einer Reihe von Ausführungsformen bekannt. So beruht das bekannte TERCOM-Navigationssystem auf dem Prinzip der Geländekorrelation nach Geländeabtastung. Die Navigationsdaten werden hierbei nach der maximalen Übereinstimmung zwischen den aktuell erfaßten Daten der Höhe und den gespeicherten Sollwerthöhen ermittelt. Bei nur schwach strukturiertem und dicht durch Bäume etc. bestandenem Gelände treten hier jedoch zu hohe Meßfehlerquoten auf.
Weiterhin sind Systeme mit Geländestrukturspeicherung im sogenannten Feinraster bekannt, bei denen die Positionsbestimmung durch autonome (inertial) oder gestützte Präzisionsnavigation erfolgt. Ein solches System ist beispielsweise aus der US-PS 3 396 391 bekannt geworden.
Der hohe Speicher bedarf für die Feinabspeicherung des Geländes und die damit verbundenen logistischen Probleme einerseits und andererseits der zusätzliche hohe meßtechnische Aufwand für die Geländeabtastung und der Aufwand für die Korrelationsanalyse in Verbindung mit der Erzeugung eines geeigneten Flugführungskommandos sind als negativ hervortretende Merkmale der obengenannten Systeme des Stand der Technik zu nennen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefflugführungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem nicht nur die genannten Nachteile des Standes der Technik weitgehend beseitigt werden, sondern auch der Aufwand an elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen vermindert wird und die Wirksamkeit von tieffliegenden Waffensystemen unter gleichzeitiger Erhöhung deren Sicherheit wesentlich gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen werden weitere vorteilhafte Maßnahmen vorgeschlagen und in der Zeichnung sind grafische Darstellungen zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gegeben. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild des beschriebenen AusfUhrungsbeispiels in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Ermittlung der Sollhöhe im Flugpfad, Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild für das zweite Flugführungssystem.
Dem Computer 12 des Flugzeugs oder Flugkörpers werden die Vertikalwerte eines Flugpfades entlang einer Flugroute eingegeben, wobei dieser gewünschte Flugpfad mit nur wenigen Stützstellen P1, P2...Pn mit Hilfe einer analytischen Interpolation dargestellt wird. Aufgrund des wesentlich geringeren Frequenzumfanges gegenüber der Abspeicherung einer kompletten Geländestruktur ist ein wesentlich geringerer Speicherbedarf erforderlich und durch die Vorgabe des gewünschten Flugpfades wird die Erzeugung des erforderlichen Flugführungskommandos von einem vorausschauenden Algorythmus auf die Sollhöhenregelung reduziert und damit wesentlich vereinfacht.
Aus dem vorgegebenen, horizontal gesehen, sehr schmalen bis linienförmigen Flugpfad "Pf" werden eine Anzahl markanter Ablaufpunkte oder Stützstellen P1, P2...Pn festgelegt und mit ihren Höhenwerten über NN im Computer gespeichert. Während des Fluges werden nun aus diesen Werten durch Interpolation nach einer analytischen oder tabellarischen (z.B. Cosinus) Funktion die Sollflughöhen H5011 ermittelt und durch ein aus einem Vergleich mit den Istflug-Höhenwerten entstandenes Vertikalkommando VC dem Autopilot 22, dem Anzeigeinstrument 21 des Flugzeugs oder der Flugführungseinrichtung des Flugkörpers "zeitgerecht" eingegeben. Unter dem Ausdruck "zeitgerecht" soll verstanden werden, daß der Kommandobildung aus der Sollhöhe und der Isthöhe ein sogenannter Vorhaltfaktor "X" zugrunde liegt. In diesem Fall ist die Sollflughöhe nicht am Ort P des Flugzeugs, sondern an einem um v X vorausliegenden Ort anzunehmen und die Isthöhe ergibt sich aus der Formel: Heizt = H + w T + 1/2 b v T2 Hierbei bedeutet: Hsoll = Sollflughöhe H = Flughöhe des Flugzeugs über NN P = Position des Flugzeugs auf dem Flugpfad v = Fluggeschwindigkeit w = Vertikalgeschwindigkeit H bv = Vertikalbeschleunigung H T = Vorhaltzeit c = Scalierungsfaktor/Anpassung an Anzeigeinstrument 21 oder Autopilot 22.
Die Formel für das Vertikalkommando VC lautet demnach: VC = c . {Hsoll(P+v.#)- H - vv.#1/2 bv.t²} Nun ist dem vorbeschriebenen Tiefflugführungssystem 10 zusätzlich ein zweites Flugführungssystem 20 zugeordnet, bei dem der Elevationswinkel beispielsweise des Radarstrahles in Abhängigkeit von der gemessenen Entfernung begrenzt wird und dessen Werte mit den Interpolationswerten verglichen werden und jeweils der Wert, der zu einem stärker positiven Vertikalkommando führt, dem Autopilot des Flugzeugs oder Flugführungseinrichtung 22 des Flugkörpers eingegeben wird.
Bezüglich des Flugzeugs über NN wird bei Verfügbarkeit mehrerer Sensoren jeweils der niedrigere Wert zur Verarbeitung herangezogen.
In der Figur 3 ist für das zusätzliche zweite Flugführungssystem 20 ein weiteres Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Dieses sehr einfache System besteht aus einem Radarhöhenmesser 20a, dem eine aus Speicher und Rechner zusammengesetzte Logik 20b nachgeschaltet ist. Durch diese Einrichtung wird bei Unterschreitung einer vorgegebenen Höhe über Grund (NN) ein der Unterschreitung proportionales Vertikalkommando VC2 gebildet.-Bei beiden vorgenannten Ausführungsformen eines zweiten Führungssystems 20 wird das jeweils positivste der Eingangssignale VC2 an und von dem Flugführungssystem 10 weitergeleitet.
Das vorgeschlagene Ausführungsbeispiel eines Tiefflugführungssystems 10 setzt sich aus dem Navigationssystem 11 und nachfolgend beschriebener weiterer Einheiten 12 - 14 zusammen, die zu einer Funktionseinheit zusammengefaßt sind. Dem Navigationssystem 11, das beispielsweise in der einfachsten Ausführungsform eine Inertialplattform, mit der Fähigkeit die Distanz zwischen den Ablaufpunkten P1, P2 etc. zu berechnen, ist, ist ein Computer 12 zugeordnet, der die Sollhöhe Hs,ll ermittelt. Beide Einheiten 11 und 12 geben ihre Signale -H und Hsoll - der Kommandobildungseinheit 13 zur Bildung des Vertikalkommandos VC1 ein.
Dieses Vertikalkommando VC1 wird nun zusammen mit dem Vertikalkommando VC2 des zweiten Flugführungssystems 20 einer Einheit zur Maximumbildung 14 eingegeben, wo jeweils das positivste dieser Eingangssignale ausgewählt und an den Autopilot 22 und die Anzeigeeinrichtung 21 weitergeleitet wird. Die erzielbare Minimalhöhe richtet sich nach der Qualität des horizontalen und vertikalen Navigations-Systems und der Kenntnis des zu überfliegenden Geländes.
Damit ist nun ein Tiefflugführungssystem geschaffen, bei dem keine Geländefeineinspeicherung und aufwendige Erzeugung von Flugführungskommandos mehr erforderlich sind.
- Leerseite -

Claims

Tief f lugführungssystem.

Patentansprüche 1. Tiefflugführungssystem für Flugzeuge oder Flugkörper entlang eines vorgegebenen Flugpfades, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß entlang des vorgegebenen, horizontal schmalen Flugpfades Ablaufpunkte bzw. Stützstellen (P1, P2 ...Pn) festgelegt und mit ihren Höhenwerten über NN festgestellt und abgespeichert werden und aus diesen Werten die Sollflughöhen H5011 durch Interpolation nach einer analytischen oder tabellarischen Funktion ermittelt und durch Vergleich mit den Istflug-Höhenwerten ein Vertikalkommando dem Autopilot oder Anzeigeinstrument (21) bzw. der Flugführungseinrichtung (22) zeitgerecht eingegeben werden.
2. Tiefflugführungssystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zusätzlich ein zweites Flugführungssystem (20) mit begrenzter Vorausschaufähigkeit derart angeordnet ist, daB das jeweils stärker positive Höhenänderungskommando der beiden Systeme dem Autopilot (22) oder Anzeigeinstrument (21) bzw. der Flugführungseinrichtung des Flugkörpers eingegeben wird.
3. Tiefflugführungssystem nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Höhenänderungskommando H durch Differenzbildung der Sollhöhe H5011 am jeweiligen Ort des Flugzeugs oder Flugkörpers auf dem Flugpfad und derjenigen der Höhe H über NN unter Einbeziehung der Geschwindigkeiten Wv" und der Vorhaltzeit "ç" gebildet wird.
4. Tiefflugführungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Navigationssystem (11) ein Computer (12) zur Ermittlung der Soll-Höhe zugeordnet ist, deren Signale H, H und H5011 einer Einheit (13) zur Bildung eines Steuerkommandos VC1 eingegeben werden, das zusammen mit dem Steuer kommando VC2 des zweiten Flugführungssystems (20) einer Einheit (14) zur Maximumbildung eingeht, dessen Signal H einem Anzeigeinstrument (21) und/oder dem Autopilot (22) bzw. der Flugführungseinrichtung des Flugkörpers zugeführt wird.
5. Tiefflugführungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das zweite Flugführungssystem (20) aus einem Radarhöhenmesser (20a) und einer nachgeschalteten Logikeinheit (20b) besteht, die bei Unterschreitung einer vorgegebenen Höhe H über Grund ein der Unterschreitung proportionales Hochziehkommando VC2 bildet.