DE3442972C1 - Schnellfliegender Flugkörper - Google Patents

Description

feinfühlig reagiert.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Die Spitze des Flugkörpers ist demnach ein von dem übrigen Flugkörpergehäuse separates Bauteil, das flächig oder an mehreren Abstützstellen bzw. Abstützpunkten sich auf dem übrigen Flugkörpergehäuse abstützt. Auch eine Verbundkonstruktion des Abstützbereiches zwischen Spitze und übrigem Flugkörper ist möglich, auch wenn dann im eigentlichen Sinne die Flugkörperspitze nicht mehr direkt als separates Bauteil betrachtet werden kann.

Zwischen der Flugkörperspitze und dem sonstigen Flugkörpergehäuse sind Sensoren vorgesehen, die die auf die Spitze wirkenden Kräfte messen und Eingangssignale an die Ansteuerrichtung liefern, aus der dann die Störkräfte nach Größe und Richtung und die diesen entgegenwirkenden Querkräfte berechnet werden. Die Sensoren sind vorzugsweise in dem Abstützbereich zwisehen Spitze und Flugkörper und vorteilhaft in einer Ebene rotationssymmetrisch um die Flugkörper-Längsachse verteilt.

Die Flugkörperspitze kann in einem auf der Flugkörper-Längsachse gelegenen Abstützpunkt gelagert sein, so daß sie mehr oder minder entsprechend der übrigen Ausbildung des sonstigen Abstützbereiches um diesen Abstützpunkt schwenkbar gelagert ist. Auch dieser zentrische Abstützpunkt kann mit einem Sensor gekoppelt sein, der dann die auf den Flugkörper in dessen Längsrichtung wirkende Kraft mißt.

Sämtliche Sensoren können zu einem gemeinsamen Sensor zusammengefaßt sein, z. B. als spezielle Druckmeßdose ausgebildet sein.

Die Spitze des Flugkörpers kann starre Übertragungsstifte aufweisen, die auf Sensorflächen aufliegen, und über die zumindest ein Teil der Abstützkräfte zur Bestimmung der auf die Spitze wirkenden Kräfte übertragen werden. In diesem Fall sind die Sensoren und die Wirkrichtung der zugeordneten Querkrafterzeuger in einer die Flugkörper-Längsachse enthaltenden Ebene angeordnet. Die Umfangslage eines Sensors bestimmt dann jeweils die Wirkrichtung des zugeordneten Querkrafterzeugers. Es ist möglich, für jeden Querkrafterzeuger mehrere Sensoren vorzusehen und wiederum eine feste geometrische Zuordnung zwischen diesen zu wählen.

Auf die Flugkörperspitze wirkt während des Fluges des Flugkörpers der Staudruck und gegebenenfalls Querbeschleunigung bei Wirkung einer Störquerkraft auf den Flugkörper z. B. im Zusammenhang mit einer Pendelung des Flugkörpers. Mit einer Ausbildung des Flugkörpers gemäß der Erfindung können neben der Bestimmung der einer Störung entgegenwirkenden Querkraft im Prinzip auch der Anstellwinkel des Flugkörpers, dessen Geschwindigkeit sowie Querbeschleunigungen und bei rotierenden Flugkörpern auch die Rollfrequenz gemessen werden. In diesem Falle wird vorzugsweise eine massenträgheitsarme oder massenausgeglichene Spitze verwendet. Im Falle der bevorzugten Messung von Querbeschleunigungen sollte die Spitze definiert nicht ausgeglichen bzw. mit relativ hoher Trägheit behaftet sein.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Spitze eines Flugkörpers gemäß der Erfindung; Fig.2 ein schematisches Ausführungsbeispiel für einen Sensor, der in Verbindung mit dem Flugkörper gemäß F i g. 1 verwendet wird;

F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Sensors in Verbindung mit einem Flugkörper gemäß der Erfindung;

F i g. 4 schematisch die Anordnung von Querkrafterzeugern in der Spitze des Flugkörpers gemäß F i g. 1.

In F i g. 1 ist die Spitze eines Flugkörpers 1 mit der Flugkörperlängsachse A dargestellt, der in regelmäßigen Winkelabständen um den Umfang verteilt sechs Düsen 2-1 bis 2-6 aufweist, die von einem Gasgenerator 3 versorgt werden. Zwischen Gasgenerator und den einzelnen Schubdüsen liegen jeweils elektrisch ansteuerbare Heißgas-Schaltventile 4-1 bis 4-6; hierzu auch F i g. 4. Die vorderste Geschoßspitze ist als separate Kappe 5 ausgebildet, die sich auf einer Lagerspitze 6 zentrisch abstützt, welche auf der Flugkörper-Längsachse A angeordnet ist. Zwischen der Rückwand der Kappe 5 und der Flugkörperspitze 1 ist Silikonkautschuk 7 vorgesehen, der als flexible Trennschicht dient. Über diese Trennschicht 7 kann auch die Verbindung zwischen Kappe und Flugkörper, z. B. mittels eines Klebers hergestellt werden. Die Kappe 5 verbleibt jedoch noch in allen Richtungen um die Lagerspitze 6 in Maßen beweglich.

Auf der Rückseite der Kappe 5 sind in regelmäßigen Winkelabständen um die Flugkörper-Längsachse A Übertragungsstifte 8-1 bis 8-6 vorgesehen, die parallel zur Längsachse A des Flugkörpers 1 ausgerichtet sind. Diese Übertragungsstifte reichen durch die Trennschicht 7 aus Siliconkautschuk und liegen auf der Sensorfläche von Sensoren 9-1 bis 9-6 auf, mit denen die Kraft bestimmt werden kann, mit der die Übertragungsstifte auf die Sensoren drücken. Wie aus F i g. 4 hervorgeht, sind die Sensoren 9-1 bis 9-6 geometrisch fest den Düsen 2-1 bis 2-6 zugeordnet. Wenn hier von einem nicht rotierenden Flugkörper ausgegangen wird, dann liegen die Sensoren 9-1 bis 9-6 in den gleichen radialen Ebenen wie die Düsen 2-1 bis 2-6 bzw. wie die durch diese Düsen auftretenden Heißgassträhle 5.

Die Lagerspitze 6, auf der sich die Kappe 5 zentrisch abstützt, ist entweder fest in dem Flugkörper, angeordnet bzw., wie in F i g. 1 gezeigt, in gewissen Grenzen axial verschiebbar. Die Lagerspitze stützt sich dabei auf einen weiteren Sensor 10 ab, mit dem die Kraft gemessen werden kann, mit dem die Kappe 5 auf die Lagerspitze 6 drückt.

Die Sensoren sind, wie in den F i g. 1 und 2 schematisch dargestellt, Druckgeber, z. B. sogenannte Hottinger-Meßbrücken, auf die die Übertragungsstifte 8 wirken. Es ist auch möglich, als Sensoren Drucktransistoren 9' gemäß Fig.3 zu verwenden. Für derartige Drucktransistoren sind keine Übertragungsstifte notwendig, vielmehr wirkt die durch den Staudruck auf die Kappe verursachte Druckkraft direkt über den Silikonkautschuk 7 auf die Transistoren.

Wie in F i g. 1 nur schematisch angedeutet, sind die Sensoren 9-1 bis 9-6 sowie 10 elektrisch mit einer Ansteuerschaltung 11 verbunden, die von einer Batterie 12 versorgt wird und mit der die Heißgas-Schaltventile 4-1 bis 4-6 geschaltet werden. Ermittelt werden die Schaltsignale für die Heißgas-Schaltventile aus den Sensorsignalen, die ein Maß für die Druckkräfte sind, mit der die Kappe 5 aufgrund des auf sie wirkenden Staudruckes gegen die Abstützpunkte auf den Sensoren 9-1 bis 9-6 gedrückt wird. Die jeweilige Größe des Staudruckes in Umfangsrichtung der Kappe 5 ist abhängig von dem

5 6

Anstellwinkel zwischen Flugkörper-Längsachse A und gezahnten Treibsatz erreicht werden kann, wie dies in tatsächlicher Flugrichtung. F i g. 1 schematisch dargestellt ist. Zu Beginn des Fluges

Bei dem Anstellwinkel Null wird die Kappe 5 symme- ist die Abbrandfläche des Gangenerators recht hoch irisch von der sie umgegebenden Luft angeströmt, der und verkleinert sich im Laufe der Funktion entspre-Staudruck wirkt in Richtung der Flugkörper-Längsach- 5 chend.

se A und auf alle Sensoren 9-1 bis 9-6 wirkt über die Es ist im übrigen auch möglich, Dauer und Größe der

Übertragungsstifte 8-1 bis 8-6 die gleiche Kraft. Diese Querkraft in Abhängigkeit der Flugkörpergeschwindigist entweder Null, wenn die Lagerspitze 6 fest mit dem keit zu erzeugen. Hierzu kann das Signal des Sensors 10 Flugkörper 1 verbunden ist und die Kappe 5 auch nicht herangezogen werden, das dem Staudruck und damit gegen den Flugkörper vorgespannt ist, oder eine be- 10 der Geschwindigkeit des Flugkörpers direkt proportiostimmte von Null abweichende Kraft entsprechend der nal ist. Selbstverständlich kann auch aus den Signalen Vorspannung der Kappe gegenüber dem Flugkörper der Sensoren 9-1 bis 9-6 oder zumindest einiger dieser und des symmetrisch auf die Kappe wirkenden Stau- Sensoren ein geschwindigkeitsabhängiges Schaltsignal druckes. Die Flugbahn des Flugkörpers braucht nicht für die Heißgas-Schaltventile ermittelt werden, korrigiert zu werden. 15 Zudem ist es möglich, die beschriebene Vorrichtung

Weicht die Richtung der Flugkörper-Längsachse A nicht nur zur Dämpfung der Pendelschwingungen des von der Flugrichtung ab, wird die Kappe 5 schräg ange- Flugkörpers und damit zu dessen Stabilisierung, sonströmt und es entsteht ein Moment um die Lagerspitze dem auch zur Lenkung des Flugkörpers zu verwenden. 6, so daß die auf Seiten höheren Staudruckes gelegenen Anstelle der ortsfesten Düsen mit Heißgasschaltven-

Sensoren mit entsprechend höheren Druckkräften be- 20 tilen als Querkrafterzeuger kann auch eine Drehdüsenaufschlagt werden. Dementsprechend geben die Senso- anordnung verwendet werden, wie sie aus der DE-OS ren unterschiedlich hohe elektrische Ausgangssignale 33 17 583 bekannt ist. Die Drehdüsenanordnung, die ab, die in der Ansteuerschaltung 11 so verarbeitet wer- von einem Gasgenerator versorgt wird und eine radial den, daß auf Seiten des niedrigeren Staudruckes auf den wirkende Schubdüse aufweist, rotiert mit hoher VerFlugkörper 1 eine Querkraft erzeugt wird, um den An- 25 Stellgeschwindigkeit um die Flugkörper-Längsachse stellwinkel wieder zu Null zu machen. und kann zur Erzeugung einer Querkraft in einer defi-

Bei dem Ausführungsbeispiel sind sechs radial ange- nierten Position mit Hilfe eines Bremssystems angehalordnete Düsen 2-1 bis 2-6 vorgesehen. Auch wenn die ten werden.

Flugbahn des Flugkörpers nicht beeinflußt, demnach ein Die Sensoren können neben den obigen Ausführun-

Nullkommando vorgesehen werden soll, müssen einige 30 gen auch piezoelektrische, kapazitive oder mechanisch Düsen mit Hilfe ihrer Heißgas-Schaltventile offengehal- verformbare Sensoren, wie z. B. Spezialdruckmeßdosen ten werden, damit der Gasgenerator 3 gefahrlos ab- sein. In allen Fällen ist es möglich, sämtliche Sensoren, brennen kann. Dies sind z. B. die Düsen 2-2,2-4 und 2-6 gegebenenfalls unter Einschließung des zentrischen mit ihren in Fig.4 angedeuteten radial gerichteten Sensors zu einem gemeinsamen Sensor zusammenzu-Schubstrahlen 5-2, 5-4 und 5-6. Die größtmögliche 35 fassen.

Querkraft in einer Richtung kann dadurch erzeugt wer- : ;

den, daß drei direkt nebeneinanderliegende Düsen mit Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Hilfe der Heißgas-Schaltventile geöffnet werden, so .

z. B. die Düsen 2-6,2-1 und 2-2, wodurch eine Querkraft
auf den Flugkörper nach unten in F i g. 4 erzeugt wird, 40
oder die Düsen 2-3,2-4 und 2-5, wodurch eine Querkraft
nach oben erzeugt wird. Extrem kurz dauernde Querkräfte können durch Überlappung der einzelnen Schaltungen erzeugt werden. Wird z. B. von einem Nullkommando ausgegangen, bei dem die Düsen 2-1,2-3 und 2-5 45
offen sind, und soll ein Schub in Richtung des Pfeiles 5-2
erzeugt werden, so wird zunächst das Schaltventil 4-5
geschlossen und das Schaltventil 4-2 geöffnet. Hierdurch wird ein Vollkommando erzeugt. Überlappend
mit dieser Schaltung werden die Schaltventile 4-1 und 50
4-3 gleichzeitig geschlossen und dafür die Ventile 4-4
bzw. 4-6 geöffnet. Es sind vielfältige Kombinationen
derartiger Schaltungen möglich, um praktisch Querkräfte in allen möglichen Raumrichtungen zu erzeugen,
um die Pendelschwingungen des Flugkörpers zu dämp- 55
fen.

Ist der Flugkörper nicht selbstgetrieben, so wird er in
der Regel aus einem Abschußrohr verschossen. Durch
die Schwingungen des Abschußrohres und Pulvernachdruckwirkungen erfährt der Flugkörper beim Verlassen 60
des Abschußrohres besonders hohe Störkräfte, die zu
den Pendelschwingungen führen. Diese Störkräfte sind

in der Regel höher als während des sonstigen Fluges, so .

daß zu Beginn der Flugbahn höhere Querkräfte zur
Dämpfung der Pendelschwingungen notwendig sind als 65
während des übrigen Fluges. Um dies zu ermöglichen,
wird für den Gasgenerator 3 eine degressive Abbrandcharakteristik gewählt, was durch einen im Querschnitt

Claims (11)

1 2 geordnet sind. - Patentansprüche: 12. Flugkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Senso-

1. Schnellfliegender Flugkörper mit einer Vorrich- ren (9-1 bis 9-6; 10) zu einem einzigen Sensor zusamtung zum Dämpfen von Pendelschwingungen des 5 mengefaßt sind.

Flugkörpers, die eine Einrichtung zur Erzeugung einer der Pendelschwingung des Flugkörpers entge-

gengerichteten Querkraft und eine Ansteuereinrichtung zum Festlegen der Querkraft in einer bestimmten Raumrichtung sowie Sensoren für die Ansteuer- 10 Die Erfindung bezieht sich auf einen schnellfliegeneinrichtungaufweist, dadurch gekennzeich- den Flugkörper mit einer Vorrichtung zum Dämpfen net, daß die Spitze (5) des Flugkörpers (1) als sepa- von Pendelschwingungen des Flugkörpers gemäß dem rates Bauteil ausgebildet und mit dem übrigen Flug- Oberbegriff des Patentanspruches 1.
körpergehäuse über einen Abstützbereich (7) ver- Pendelschwingungen eines schnellfliegenden Flugbunden ist, daß zwischen Spitze (5) und Flugkörper 15 korpers oder eines Geschosses — ob eigengetrieben (1) Sensoren (9-1 bis 9-6,10) vorgesehen sind, die die oder nicht — werden unter anderem verursacht durch auf die Spitze (5) wirkenden Kräfte nach Größe und aerodynamische Wirkungen auf den Flugkörper wäh-Richtung messen und Eingangssignale an die An- rend des Fluges, durch Schwingungen des Abschußrohsteuereinrichtung (11) zur Bestimmung der auf den res, durch den Pulvernachwirkungsdruck bei fremdge-Flugkörper (1) bei Pendelschwingungen wirkenden 20 triebenen oder durch Unregelmäßigkeiten der Funktion Störkräfte nach Größe und Richtung liefern. des Triebwerkes bei selbstgetriebenen Flugkörpern. Es

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ist wünschenswert, derartige Pendelschwingungen zu zeichnet, daß die Sensoren (9-1 bis 9-6, 10) in dem verhindern, da diese unter anderem den Luftwiderstand Abstützbereich (7) zwischen Spitze (5) und Flugkör- des Flugkörpers vergrößern oder gar den Flugkörper per (1) angeordnet sind. 25 von der beabsichtigten Flugbahn abweichen lassen.

3. Flugkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Reichweite und auch Zielgenauigkeit werden dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (5) des Flugkörpers herabgesetzt.

(1) in einer Ebene senkrecht zur Flugkörper-Längs- Aus der DE-OS 28 56 286 ist eine Vorrichtung beachse (A) abgestützt ist, und daß an diesen Abstütz- kannt, mit der solchen Pendelschwingungen des Flugstellen die Sensoren (9-1 bis 9-6,10) vorgesehen sind. 30 körpers aktiv begegnet werden kann, indem gesteuert

4. Flugkörper nach Anspruch 3, dadurch gekenn- vor oder hinter dem Schwerpunkt des Flugkörpers anzeichnet, daß die Spitze (5) in einem weiteren, auf greifende, dem Pendelausschlag entgegengerichtete der Flugkörper-Längsachse (A) gelegenen Abstütz- Querkräfte erzeugt werden. Hierzu ist ein Fluid-, z. B. punkt (6) in alle Richtungen schenkbar abgestützt ist. Druckgasquelle vorgesehen, die über gesteuerte Ventile

5. Flugkörper nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 35 mit um den Umfang des Flugkörpers verteilten, im wezeichnet, daß der Abstützpunkt (6) mit einem Sensor sentlichen radial wirkenden Düsen verbunden ist. Die (10) zur Abgabe eines Signales entsprechend der Ventile werden durch Drucksensoren angesteuert. Die-Abstützkraft gekoppelt ist. se Drucksensoren sind am Flugkörpermantel mündende

6. Flugkörper nach einem der vorhergehenden Druckleitungen, die auf ein gesteuertes Ventil nach Art Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 40 eines Fluidikelementes wirken, zu dessen Funktion der Spitze (5) und Flugkörper (1) ein Zwischenraum (7) sogenannte Coandaeffekt ausgenutzt wird. Fliegt der vorgesehen ist, der zumindest im Bereich der Senso- Flugkörper exakt in Richtung der Flugkörper-Längsren (9-1 bis 9-6; 9') mit einem elastischen Feder- achse und wird somit exakt von vorne durch die umge-Dämpfungs-Material (7) ausgefüllt ist. bende Luft angeströmt, so fließt der Fluidstrom aus der

7. Flugkörper nach Anspruch 6 dadurch gekenn- 45 Fluidquelle axial nach hinten, d. h. richtungsneutral zeichnet, daß Spitze (5) und Flugkörper (1) durch durch das Fluidikelement. Pendelt jedoch der Flugköreine Silikon-Kautschukscheibe (7) voneinander ge- per, so ändern sich die Druckverhältnisse an gegenübertrennt sind, liegenden Mündungen der Druckleitungen durch die

8. Flugkörper nach einem der vorhergehenden jetzt den Flugkörper in einem bestimmten Winkel anAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze 50 strömende Luft. Durch die auf Seiten höheren Druckes (5) des Flugkörpers starre Übertragstifte (8-1 bis 8-6) liegende Druckleitung wird ein Druckimpuls bis an den trägt, die an Abstützpunkten außerhalb der Flugkör- Steuereingang des Fluidikelements geleitet und wirkt per-Längsachse (A) auf Sensorflächen der Sensoren dort auf den Fluidstrom. Erreicht der Druckimpuls eine (9-1 bis 9-6) aufliegen. bestimmte Stärke, die abhängig ist von der Anström-

9. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 55 richtung, d.h. auch der Amplitude der Pendelschwindadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der gung, so wird der Fluidstrom aus der neutralen Richtung Abstützkraft zwischen Spitze (5) und Flugkörper in eine Düse umgelenkt, die auf der Seite des geringeren über ein elastisches Material (7) erfolgt. Druckes liegt. Durch, die ins Freie wirkende Fluidströ-

10. Flugkörper nach einem der vorhergehenden mung wird auf den Flugkörper eine Qüerkraft ausgeübt, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- 60 die der Pendelschwingung entgegengerichtet ist.
Stützpunkte (9-1 bis 9-6) außerhalb der Flugkörper- Die bekannte Vorrichtung ist relativ träge, da die Längsachse (A) in einem symmetrischen Muster um Fluidschaltung erst bei einer Pendelschwingung mit rediese gelegen sind. lativ großer Amplitude wirksam wird. Außerdem sind

11. Flugkörper nach einem der vorhergehenden die verwendeten Druckleitungen relativ lang.
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Senso- 65 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ren (9-1 bis 9-6) und die Wirkrichtung der zugeord- schnellfliegenden Flugkörper anzugeben, bei dem die neten Querkrafterzeuger (2-1 bis 2-6) in einer die Vorrichtung zur Dämpfung der Pendelschwingungen Flugkörper-Längsachse ("Λ) enthaltenden Ebene an- und allgemein zur Stabilisierung des Flugkörpers sehr