DE3738580A1 - Gelenktes artillerieprojektil mit flugbahnregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Projektil gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Ein derartiges Projektil ist aus der US-PS 46 06 514 oder aus der DE-OS 35 24 925 als endphasengelenkte Artilleriemunition bekannt, die ballistisch verschossen wird und nach dem Apogäumsdurchgang, also nach Durchfliegen des Gipfelpunktes der nahezu parabolischen Startbahnkurve, aus dem absteigenden Ast der ballistischen Bahnkurve heraus in eine nur schwach geneigte Gleitflugbahn umgelenkt wird, aus der heraus die Zielsuche und Zielakquisition erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den im Autopiloten eines derartigen Projektils ausgebildeten Flugbahnregler im Interesse genauerer Zielpunktsablieferung, durch bessere Bahnführung und ge­ steigerte Trefferleistung nach Überführen aus der ballistischen Abschußbahn in die Gleitbahn, zu optimieren.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Projektil hinsichtlich seines Flugbahnreglers gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.

Diese Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß für ein aerodynamisches System der hier vorliegenden Art, das im Interesse großer Entfernungs­ überbrückung und guter Manövrierbarkeit nahe seiner flugtechnischen Stabilitätsgrenze betrieben werden muß, mittels des Reglers nur ein relativ schmaler Arbeitsbereich stabil erfaßt werden kann, aber keinesfalls die breite Spanne unterschiedlicher Betriebsbereiche (bezügliche Fluggeschwindigkeit und Staudruck) in Abhängigkeit von den sehr unterschiedlichen Startgegebenheiten (Abschußladung und Waffenrohr-Elevation). Deshalb werden nun, unter Beibehaltung der Reglerstruktur, unterschiedliche Parametersätze für unterschiedliche Betriebsbereiche vorgesehen, in denen jeweils ein stabiler Betrieb mit hoher Regelgüte realisierbar ist. Diese zu unterschiedlichen Dimensionierungen der Regler-Parametersätze führenden unterschied­ lichen Betriebsbereiche sind also durch die unterschiedlichen Übergangs­ höhen vom absteigenden Ast der ballistischen Startflugbahn in die Gleitflugbahn und gemäß den unterschiedlichen Startgegebenheiten des endphasenlenkbaren Projektils bedingt. Damit nicht beim Abschuß jeweils entsprechende manuelle Vorgaben am Projektil selbst (hin­ sichtlich seiner vorgesehenen Abschußgegebenheiten und damit hin­ sichtlich der zu erwartenden ballistischen Startflugbahn) erforderlich sind, werden diese Startgegebenheiten nachträglich autonom an Bord des Projektils ermittelt, um ein Umschaltkriterium für die verschiedenen vorgesehenen Parametersätze zu liefern. Ein relativ einfach ermittel­ bares, dabei hinsichtlich der Abschußgegebenheiten sehr aussage­ kräftiges, Umschaltkriterium ist die Messung der Zeitspannen vom Abschuß bis zum Erreichen des Apogäums und vom Apogäum bis zum Er­ reichen des Übergangspunktes (zum Verlassen der ballistischen Bahn), die relativ unproblematisch an Bord des Projektils gewonnen werden können und als aktueller Parametersatz einer bestimmten Startgege­ benheit (hinsichtlich Elevation und Abschußladung) eindeutig zuzu­ ordnen sind. Der einer solchen Zuordnung entsprechende, gemäß theo­ retischen und experimentellen Untersuchungen für eine Übergangshöhe in die Gleitflugbahn vorgegebene Parametersatz wird dann von Flugbahn­ regler des Autopiloten übernommen und gewährleistet danach optimale Steuerungsmöglichkeiten bei der Zielsuche und Zielverfolgung aus der nur schwach geneigten Gleitflugbahn heraus.

Eine noch bessere Anpassung des Parametersatzes an die aktuellen aerodynamischen Gegebenheiten der durch das Flugverhalten des Projektils gekennzeichneten, Regelkreis-Strecke ist erzielbar, wenn für die Auswahl des Paramtersatzes (zusätzlich zum Rückschluß auf die Start­ gegebenheiten oder anstelle dieses Rückschlusses) im Fluge die tat­ sächlichen Parameter des aktuellen Übertragungsverhaltens der, ihrer Struktur nach festliegenden, Strecke aus einem Vergleich von aktuell auftretenden Stellsignalen vor und zugehörigen Istwerten hinter der Strecke gewonnen werden; gegebenenfalls mit Aufschaltung von Testsignalen, falls die im Zeitpunkt zwischen Apogäum und Übergangs­ punkt auftretenden Umwelt-Störgrößen nun nicht zu für die Prozeß­ modell-Identifikation aussagekräftigen Regelkreisgrößen (Stellsignal­ änderungen und Istwertschwankungen) führen sollten.

Die so aktuell geschätzten Parameter des Übertragungsverhaltens der Strecke, also des Prozeßmodells, repräsentieren die maßgeblichen, von der augenblicklichen Flugumgebung abhängigen aerodynamischen Einflußgrößen auf das Projektil, wie insbesondere die momentane Projektilgeschwindigkeit und die umgebende Luftdichte aufgrund der bekannten flugphysikalischen Gesetzmäßigkeiten. So können auch diese Informationen wieder den aktuellen, oben definierten Arbeitsbereich des Flugbahnreglers charakterisieren und deshalb zur Vorgabe aktuell gültiger Reglerparameter herangezogen werden. Dafür können, aus jenem aktuell geschätzten Prozeßmodell, während des Fluges und somit in Echtzeit die zugehörigen Reglerparameter über ein für das System vorgegebenes Reglerentwurfskriterium (Berechnungsvorschrift) bestimmt werden.

Es kann aber auch, nachdem die aktuellen Parameter des Strecken-Über­ tragungsverhaltens aus umweltbedingten oder Test-Aufschaltungen ermittelt wurden, unter Verzicht auf die flugphysikalische Modell­ berechnung unmittelbar eine Zuordnung zu einem von mehreren vorgege­ benen Parametersätzen für den künftigen Betrieb des Flugbahnreglers erfolgen; nämlich zu demjenigen Parametersatz, der aus theoretischen oder experimentellen Vorabuntersuchungen den breitesten Bereich stabiler Arbeitsweise des Flugbahnreglers für diese - aus den aktuellen Abschußgegebenheiten resultierenden - Umgebungsbedingungen verspricht.

Anstelle einer nur einmaligen Vorgabe eines optimalen Parametersatzes für das Einschwenken des Projektils in die Gleitflugbahn kann auch fortan aus dem Verhalten des Flugbahnreglers, im Prinzip in gleicher­ weise, wie vorstehend beschrieben, wiederholt auf die aktuellen Arbeitsgegebenheiten rückgeschlossen werden und eine Korrektur des wirksamen Regler-Parametersatzes dahingehend erfolgen, daß durch die Parametersatz- Adaption stets ein möglichst breiter stabiler Bahnregler-Arbeitsbereich sichergestellt bleibt.

Bei der Auslegung des Flugbahnreglers und somit bei der Bestimmung seiner alternativ wirksamen Parametersätze wird vorzugsweise berück­ sichtigt, daß der Regler zweckmäßigerweise als Mehrgrößenregler ausgelegt ist, wobei zwischen den Regelgrößen (wie insbesondere Nickansteuerung und Rollansteuerung zum Hervorrufen einer Gierbe­ wegung) aufgrund der gegebenen aerodynamischen Gesetzmäßigkeiten wechselseitige Querkopplungen bestehen. Diese können weitgehend kompensiert werden, wenn ein angepaßtes Ausgleichsnetzwerk den Reglern parallel geschaltet wird, um die Kopplungseinflüsse aus der einen Strecke auf die Strecke im anderen Regelkreis durch entsprechend gegensinnige Ansteuerung des anderen Reglers von vornherein möglichst zu kompensieren. Das gleiche Entwurfskriterium findet tunlich auch Anwendung bei angepaßten, betriebsabhängig umschaltbaren Parameter­ sätzen im Sollwertgeber, der die Zielverfolgungsinformation des Suchkopfes in Sollwerte für die verkoppelte MehrgrößenFlugbahnregelung umsetzt.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiterne Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammen­ fassung, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert skizzierten bevor­ zugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:

Fig. 1 im Aufriß die qualitative Darstellung einer ballistischen Anschußflugbahn mit Übergang in eine schwach geneigte quasi-lineare Gleitbahn, aus der heraus ein zu bekämpfendes Ziel akquiriert wird,

Fig. 2 anhand einer Blockschaltbild-Regelkreisdarstellung die prinzipiellen Eingriffsmöglichkeiten zur Bereit­ stellung missionsbedingt umschaltbarer Parametersätze für optimales Verhalten der Flugbahnregelung vor und nach dem Übergang aus der ballistischen Abstiegs­ bahn in die Gleitflugbahn,

Fig. 3 in qualitativer Darstellung die Abhängigkeit der Zeitspanne vom Apogäumsdurchgang bis zum Zeitpunkt des Überganges aus der ballistischen Abstiegsbahn in die Gleitflugbahn, aufgetragen über der Zeitspanne zwischen dem Abschuß und dem Zeitpunkt des Apogäums­ durchganges für unterschiedliche Abschuß-Elevations­ winkel bei unterschiedlichen Abschußladungen als Parametern,

Fig. 4 in Anlehnung an die Blockschaltbild-Darstellung gemäß Fig. 2 nun unterschiedliche Möglichkeiten einer aus den aktuellen Fluggegebenheiten adaptiv hergeleiteten Optimierung eines aktuell für den Flugbahnregler wirksamen Parametersatzes und

Fig. 5 in Detaillierung der Darstellungen gemäß Fig. 2 bzw. Fig. 4 den Flugbahnregler als verkoppelter Mehrgrößenregler.

Ein Artillerie-Projektil 11 wird mittels eines Waffenrohres 12 in eine ballistische Bahn 13 verschossen. Der dabei auftretende Drall wird auf der Aufstiegs-Bahnkurve 13.1 durch entsprechende Ansteuerung von Rudern 15 abgebaut, die nach dem Verlassen des Waffenrohres 12 über die Außenmantelfläche des Projektils 11 herausgeklappt und im übrigen von einem Autopiloten 16 an Bord des Projektils 11 gemäß den Gesetzmäßigkeiten der ballistischen Flugbahn 13 angesteuert werden.

Die räumliche Orientierung des Waffenrohres 12 beim Abschuß erfolgt nach Maßgabe der angestrebten Abgabe des Projektils 11 über einem vor-aufgeklärten Zielgebiet 17.

Im Interesse großer Zielgebiets-Reichweite und guter Zielsuchmöglich­ keiten verläßt das Projektil 11 den Abstiegsast 13.2 der ballistischen Startflugbahn 13 unter Übergang in eine relativ gering geneigte Gleitflugbahn 18. Aus dieser heraus wird mittels eines Suchkopfes 19 an Bord des Projektils 11 das Zielgebiet 17 nach einem zu bekämpfenden Ziel 20 abgesucht. Bei Zielauffassung steuert der Suchkopf 19 das Projektil 11 in eine steil absteigende Angriffsbahn 21, um das Ziel 20 außer Gefecht zu setzen.

Im Gipfelpunkt - nachstehend allgemein als Apogäum 22 bezeichnet - der ballistischen Startflugbahn 13 hat die Längsachse 23 des hier inzwischen rollstabilisierten Projektils 11 in guter Näherung eine Horizontal-Lage eingenommen, die vom Autopiloten 16 als raumfeste Bezugsorientierung (Nickwinkel=0°) übernommen wird. Das Erreichen des Apogäumszeitpunktes ta nach dem Abschußzeitpunkt to kann an Bord des Projektils 11 autonom bestimmt werden, etwa durch Auswertung gemessener Höhen- oder Staudruckänderungen (vgl. US-PS 46 06 514 oder deutsche Patentanmeldung P 37 07 159.9); der Apogäumszeitpunkt ta läßt sich aber auch aus einer Flugbahnberechnung mit Hilfe der vom Flugregler des Autopiloten 16 gelieferten Informationen bestimmen (vgl. deutsche Patentanmeldung P 37 16 606.9).

Wenn das Projektil 11 nach Apogäums-Durchgang, also auf dem Abstiegs­ ast 13.2 der ballistischen Bahnkurve 13, zum Zeitpunkte tv einen vorgegebenen Nickwinkel nv einnimmt, erfolgt mittels des Autopiloten 16 eine Umsteuerung aus der ballistischen Abstiegsbahn 13.2 in die Gleitflugbahn 18 unter Ausstellen von Tragflügeln (in der Zeichnung nicht berücksichtigt; vgl. US-PS 46 64 338 oder DEOS 35 24 925) zur Verbesserung der aerodynamischen Steuerungsmöglichkeit und der Gleitflugeigenschaften.

Die Höhe des Bahnpunktes V, in dem der ballistische Abstiegsast 13.2 verlassen wird, ist somit abhängig von der Höhe, in der das Apogäum A erreicht ist. Die Apogäumshöhe wiederum ist abhängig von der Elevation des Abschuß-Waffenrohres 12 und von der Abschußgeschwindig­ keit, also von der Dimensionierung der Treibladung (sogenannte Ladungs­ nummer) für die Beschleunigung des abzuschießenden Projektils 11 im Waffenrohr 12.

Da unter Gefechtsbedingungen Elevation und Ladungsnummer sehr unter­ schiedlich gewählt sein können, kann auch die Bahnpunkthöhe Hv in extrem weiten Grenzen schwanken. Entsprechend in Abhängigkeit von den Abschußgegebenheiten schwankend sind die flugdynamischen Umgebungs­ bedingungen wie insbesondere die Geschwindigkeit g und der atmosphärische Luftdruck p bei Erreichen des Auslenk-Bahnpunktes V.

Aufgrund der Verbringung- und Nutzlastgegebenheiten bei einem Projektil 11 der hier in Betracht gezogenen Art stellt dieses ein aerodynamisches System dar, das nahe bei seiner Stabilitätsgrenze betrieben werden muß, also für die Dimensionierung des Flugreglers im Autopiloten 16 nur einen schmalen Funktionsbereich zuläßt; außerhalb dieses vorgesehenen Funktionsbereiches ist die Regelgüte schlecht und wird damit das aerodynamische System leicht instabil. Deshalb läßt sich der Flugregler nur für bestimmte, relativ schmale Bandbreiten um einen Nominal-Arbeitsbereich herum auslegen, der durch die Flugvor­ gaben für die Gleitflugbahn 18 (vor allem Geschwindigkeit und Stau­ druck) und damit weitestgehend durch die Höhe Hv des Übergangs-Bahn­ punktes V aus dem ballistischen Abstiegsast 13.2 heraus gegeben ist. Für die unterschiedlichen Abschußgegebenheiten hinsichtlich Elevation e und Ladungsnummer 1, und damit für unterschiedliche aktuelle Übergangshöhen hV, sind somit unterschiedliche Regler-Dimensionierungen, d.h. bei gleicher Reglerstruktur unter­ schiedliche Regler-Parametersätze vorzugeben. Diese Vorgaben können grundsätzlich zwar beim Abschuß nach Maßgabe der vorgesehenen Abschuß­ gegebenheiten erfolgen, was aber aufgrund der Gefechtsumstände sehr fehlerträchtig wäre. Stattdessen ist eine autonome Umschaltung der Regler-Parametersätze an Bord des Projektils 11 nach Maßgabe der Abschußgegebenheiten vorgesehen, wie in Fig. 2 symbolisch vereinfacht skizziert. Dort ist zur Vereinfachung der Darstellung das flugphysi­ kalisch bedingte Verhalten des Projektils 11 selbst innerhalb des Autopiloten 16 als Regelstrecke 24 berücksichtigt, die nach Maßgabe der Regelabweichung d (Differenz von Sollwert w und Istwert i) mit Stellsignalen s aus dem Flugregler 25 angesteuert wird. Meßeinrichtungen 26 an Bord des Projektils 11 bestimmen die aus dieser Ansteuerung resultierenden Flug-Istwerte i.

Das Verhalten des Reglers 25, also sein Parametersatz P, wird in Abhängigkeit von der Übergangshöhe hV umgeschaltet. In Fig. 2 ist zugleich auch eine Umschaltung der Programmsteuerung 27 vorgesehen, die bei Erreichen des vorgegebenen negativen Übergangs-Nickwinkels nv nicht nur das Flügelausstellkommando 2 B liefert, sondern ins­ besondere auch, in Abhängigkeit von der Übergangshöhe hV die Flugsoll­ werte w für eine höhenabhängige Übergangsflugbahn 29 bis zum Erreichen der stabilen Gleitflugbahn 18.

Zum Gewinnen eines höhenabhängigen Auswahlkriteriums 30 können an Bord des Projektils 11 Zeitmeßkreise 31 vorgesehen sein, die einer­ seits die Zeitspanne Dta vom Zeitpunkte to der Abschußbeschleunigung bis zum Zeitpunkte ta des Erreichens des Apogäums A und andererseits die Zeitspanne Dtg vom Apogäumszeitpunkte ta bis zum Zeitpunkte tv des Erreichens des Übergangs-Nickwinkels nv messen.

Denn es hat sich überraschend herausgestellt, daß sich (vgl. Fig. 3) gerade für diese Koordinaten in einer Kurvenschar für die ver­ schiedenen Waffenrohr-Elevationswinkel e und die verschiedenen Ab­ schuß-Ladungsnummern 1 diesbezüglich eindeutige Zuordnungen ergeben.

Diese Kurvenschar ist für das Projektil 11 rechnerisch, oder einfacher noch experimentell, ermittelbar und in einem Kennlinienspeicher 32 ablegbar. Aus der bordautonomen Messung der beiden Zeitspannen D liefert dieser Speicher 32 dann (nach Maßgabe von Fig. 3) das Auswahlkriterium 30 für die abschußabhängige und damit höhenabhängige Einstellung des Regler-Parametersatzes P und gegebenenfalls auch der Programmsteuerung 27.

Dadurch ist für jeden Flug-Betriebsbereich, also für jede abschuß­ bedingte Übergangshöhe hV, der Autopilot 16 mit einem optimal-stabilen Flugregler 25 betreibbar, der über den gesamten Arbeitsbereich eine hohe Regelgüte aufweist, also gutes Regelverhalten gegen alle in diesem Arbeitsbereich zu erwartenden Toleranzen garantiert.

Eine noch höhere Regelgüte als bei Auswahl eines vorgegebenen Para­ metersatzes nach Maßgabe einer bordautonomen indirekten Übergangs­ höhenbestimmung ergibt sich, wenn im Wege der in der Regelungstechnik bekannten Modellschätzung (vgl. z.B. K.-H. LACHMANN "Parameteradaptive Regelalgorithmen für bestimmte Klassen nichtlinearer Prozesse mit eindeutigen Nichtliniaritäten" (Kap. 4: Rekursive Parameterschätzung im parameteradaptiven Regelkreis) VDI-Verlag, Fortschrittsberichte Reihe 8/66, 1983; oder R. ISERMANN "Prozeßidentifikation" Springer Verlag, 1974) eine Anpassung des aktuellen Regler-Parametersatzes P an die tatsächlichen (vorwiegend - wenn auch nicht ausschließlich - von der Übergangshöhe hV abhängigen) Fluggegebenheiten vorgenommen wird (Fig. 4). Zur Realisierung dieser Maßnahme kann grundsätzlich entweder eine Zuordnung geschätzter Modellparameter zu vorher festge­ legten betriebsabhängigen Parameterbereichen, oder aber an Bord des Projektils 11 die Bestimmung dessen momentaner Geschwindigkeit und der umgebenden Luftdichte aus vorgegebenen geschätzten Modell­ parametern und den bekannten aerodynamischen/physikalischen Beziehungen für das Verhalten dieses Projektils 11, erfolgen.

Bis zum Übergangspunkt V aus der ballistischen Abstiegsbahn 13.2 heraus erfolgt die Stabilisierung des Projektils 11 mittels eines einfachen, fest eingestellten Ballistik-Reglers als Stellgrößen­ lieferant im Autopiloten 16. Wenn dann die Gleitflügel ausgefahren werden, müssen im Interesse guter Bahnführung für genaue Zielgebiets­ ablieferung Gleitfluglageregler erhöhter Genauigkeit, und damit wie vorstehend erläutert missionsabhängig-optimierte Reglerparameter­ sätze P, wirksam werden, ohne daß durch die Parameter-Umschaltung an der eigentlichen Struktur des Reglers 25, der ja auf das dynamische Verhalten des konkret vorliegenden Projektils 11 optimiert ist, etwas geändert werden muß. Für die von der aktuellen Mission, also von der Übergangshöhe hV abhängige Auswahl des aktuell maßgeblichen Parametersatzes P erfolgt bei der Weiterbildung gemäß Fig. 4 eine Auswertung des tatsächlichen Flugverhaltens zwischen dem Apogäums­ zeitpunkt ta und dem Übergangszeitpunkt tv. Die Identifikation des aktuellen Betriebsbereiches kann unmittelbar aus den nach dem Apogäum A auftretenden Störeinflüssen abgeleitet werden, indem die zur Aus­ regelung der Umwelt-Störgrößen u vom noch ballistisch eingestellten Regler 25 gelieferten Stellsignale s in einer Auswerteschaltung 33 im Vergleich zu den Zustands-Istwerten i erfaßt werden. Sollten die nach dem Apogäum A aktuell verfügbaren Stellsignale s für die Auswertung nicht hinreichend ausgeprägt sein, dann triggert die Auswerteschaltung 33 einen Testgeber 34 zur Abgabe wenigstens eines Testsignales t geeigneter Art und hinreichender Intensität für die Beobachtung des Übergangsverhaltens der Istwerte i. Gemäß der Struktur­ vorgabe für den aktuell wirksamen Regler 25 bestimmt so die Auswerte­ schaltung 33, aufgrund des gemessenen Übertragungsverhaltens hinsicht­ lich Rollbewegung r, Nickbewegung n und Gierbewegung y des Projektils 11, den korrespondierenden Parametersatz P′ des gegebenen Modells 24′ der Strecke 24.

Durch einen Umschalter 45 in Fig. 4 ist symbolisch veranschaulicht, daß mit diesem Parametersatz P′ nun wahlweise unmittelbar ein vorher zugeordneter von unterschiedlichen möglichen Betriebsparametersätzen P aus einem Parameterspeicher 35 für die Umsteuerung in die Übergangs­ flugbahn 29 ausgewählt werden kann; oder aber für die momentan gegebene Flughöhe h wirkt die umgebende Luftdichte q und die momentane Projektil­ geschwindigkeit g auf den ballistischen Abstiegsast 13.2 nach Maßgabe des vorbekannten physikalisch-aerodynamischen Verhaltens des Projektils 11 aus einer mathematischen Modelldarstellung 36 abgeleitet, um danach den auf die aktuellen Gegebenheiten optimierten Parameter­ satz P für die Umschaltung des Reglers 25 von der ballistischen Bahnkurve 13 auf die Übergangs- und Gleitbahnkurve 29-18 aus dem Parameterspeicher 35 auszugeben. In diesem Speicher 35 sind die, für die einzelnen missionsbedingt möglichen Regler-Arbeitsbereiche optimierten, Parametersätze P in Berücksichtigung der Gegebenheiten hinsichtlich Projektilgeschwindigkeit g und umgebender Luftdichte q sowie unter Berücksichtigung des Parametermodells für das aerodynamische Projektilverhalten tabellarisch aufgeführt.

Initiiert wird die Funktion dieser aus dem Flugregler 25 gespeisten Parameterauswahlschaltung 37 also von einem Apogäumsdetektor 38 nach Durchgang durch das Apogäum A. Wie durch die ODER-Schaltung 39 in Fig. 4 angedeutet, kann danach dieser Vorgang der Parameter- Optimierung auch wiederholt über eine dann gesteuerte Abfrageschaltung 40 ausgelöst werden, um auch nach Einschwenken in die Gleitbahn 18 eine diskontinuierliche oder sogar quasi-kontinuierliche Anpassung des aktuellen Regler-Parametersatzes P nach Maßgabe sich ändernder Betriebsbedingungen, also nach Maßgabe des tatsächlichen Flugver­ haltens im Vergleich zum regelungstechnischen Modell der Strecke 24, zu erzielen.

Der beschränkte, für die noch nicht ausgeklappten Flügel zur Verfügung stehende Stauraum innerhalb der Struktur des Projektils 11 verbietet es, für die Giersteuerung (also für die Vorgabe der Flugrichtung im Raum) zusätzliche größere aerodynamisch wirksame Flächen, quer zur Ebene der in Nickrichtung wirkenden Gleitflügel, vorzusehen. Deshalb kann das Giermanöver, zum Ansteuern eines schräg voraus ausgemachten Zieles 20, aus der momentanen Bewegungsbahn heraus nicht unmittelbar durchgeführt werden, sondern es muß mittels der Überlagerung einer Rollbewegung r und einer Nickbewegung n realisiert werden (vgl. DE-OS 35 24 925). Es ist bekannt (US-PS 39 46 968), daß diese beiden Manöver nicht unabhängig voneinander durchgeführt werden können, weil aufgrund der flugdynamischen Gesetzmäßigkeiten starke Querkopplungen gegeben sind, also eines der beiden Manöver auch Auswirkungen auf das dem anderen Manöver zuzuordnende Flugver­ halten (und umgekehrt) hat. Diese systembedingten aerodynamischen Abhängigkeiten sind in Fig. 5 als Kopplungsblock 41 veranschaulicht. Dieser bewirkt in einem Mehrgrößen-Regelsystem (hier für den Roll­ winkel r bzw. die Rollrate und für den Nickwinkel n bzw. die Nickrate), daß beispielsweise für einen veränderten Roll-Sollwert w(r) trotz beibehaltenen Nick-Sollwertes w(n) das vom Rollregler 25 (r) gelieferte Stellsignal s(r) im Nickkanal dem gegebenen Nick-Istwert i(n) einen rollabhängigen Kopplungseinfluß k(r) zu einem veränderten, resul­ tierenden Nick-Istwert i′(n) überlagert; so daß nun der Nickregler 25 (n) tätig werden muß, obgleich seitens des Nick-Sollwertes w(n) gar keine Änderung erfolgte. Deshalb beschwören solche Kopplungen die Gefahr schlecht bzw. instabil arbeitender Regelkreise herauf.

Um die Auswirkung des Kopplungsblockes 41 zu kompensieren, wird aus dem Stellsignal s des tatsächlich angesprochenen Reglers 25 - im vorstehenden Beispiel also aus dem Roll-Stellsignal s(r) - über ein den Reglern 25 parallelgeschaltetes Querkopplungs-Ausgleichs­ netzwerk 42 eine Kompensationsinformation x abgeleitet und der aktuellen Regelabweichung d vor dem Regler 25 im anderen Kanal überlagert. Das physikalische Verhalten, also das mathematische Modell des Ausgleichs­ netzwerkes 42 ist dafür im wesentlichen komplementär zum Verhalten des Kopplungsblockes 41. Da dessen flugdynamisches Verhalten aber wiederum vom momentanen Flugzustand abhängt, wird dem Ausgleichnetz­ werk 42 für eine zeitoptimierte stabile Fluglageregelung vorteilhaft in der Weise, wie oben hinsichtlich des Reglers 25 beschrieben, der missionsabhängig optimal ausgewählte und gegebenenfalls ablauf­ bedingt beeinflußbare Parametersatz P(x) zugeordnet.

Die entsprechende Maßnahme läßt sich zweckmäßigerweise auch in einem Sollwertgeber 43 treffen, der nach Maßgabe der vom Suchkopf 19 ge­ lieferten Zielablageinformation 44 unter Berücksichtigung der vorgege­ benen Lenkgesetzes die Sollwerte w für die Zielansteuerung an die Mehrgrößenregler 25 liefert, die über missionabhängig angepaßte Parametersätze P(x) zur Vorab-Berücksichtigung der gegebenen Kopplungen auf im Sinne stabiler Regler-Arbeitsweise optimierte Sollwerte w führen.

Claims (11)

1. Gelenktes Artillerieprojektil (11) mit Fluglageregler (25) in seinem Autopiloten (16) für die Übergangs-Steuerung in eine Gleitflugbahn (18) bei Einnehmen eines vorgegebenen Nickwinkels (n) nach Durchgang durch das Apogäum (A) der ballistischen Ab­ schußflugbahn (13), dadurch gekennzeichnet, daß für den Regler (25) missionsabhängig unterschiedliche Para­ metersätze (P) vorgesehen sind.

2. Projektil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorgabe eines Parametersatzes (P) in indirekter Abhängig­ keit von der aktuellen Abschußelevation (e) und Abschußladung (1) autonom an Bord des Projektils (11) erfolgt.

3. Projektil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den optimalen Parametersatz (P) definierendes Auswahl­ kriterium (30) aus einem Kennlinienspeicher (32) für die Übergangs­ zeitspanne (Dtv) in Abhängigkeit von der Apogäumszeitspanne (Dta) auslesbar ist.

4. Projektil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswahl des Parametersatzes (P) in Abhängigkeit von der Übergangshöhe (hV) vorgesehen ist.

5. Projektil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schätzung des aktuell optimalen Parametersatzes (P) nach Maßgabe eines Modelles der Regelstrecke (24) und ihrer aktuellen Regler- oder Störgrößenanregung vorgesehen ist.

6. Projektil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuell optimierte Parametersatz (P) einem Kennlinien­ speicher (32) für die Abhängigkeit der aktuellen Fluggeschwindig­ keits- und Staudruckgegebenheiten in der Umgebung des Projektils (11) entnommen wird, die durch die aktuellen Streckenmodell­ parameter definiert sind.

7. Projektil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den aktuell ermittelten Parametersatz des Streckenmodelles der zugeordnete optimierte Regler-Parametersatz (P) für eine vorgegebene Struktur des Reglers (25) an Bord des Projektils (11) bestimmt wird.

8. Projektil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des aktuellen Streckenmodell-Parametersatzes während des Gleitfluges für die Anpassung des Reglerparameter­ satzes (P) wiederholt vorgesehen ist.

9. Projektil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (25) als verkoppelter Mehrgrößenregler mit einem seinen Reglern (25) parallel-geschalteten Ausgleichsnetzwerk (42) ausgelegt ist.

10. Projektil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine adaptive Optimierung auch des Parametersatzes (P(x)) des Ausgleichsnetzwerkes (42) vorgesehen ist.

11. Projektil nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwurfskriterium bzw. die Parametersatz-Optimierung des Ausgleichsnetzwerkes (42) auch bei der Dimensionierung eines zwischen Projektil-Suchkopf (19) und Fluglageregler (25) vorgesehenen Mehrgrößen-Sollwertgebers (43) berücksichtigt ist.