DE3804930A1 - Flugkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flugkörper, insbesondere ein Projek­ til, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Stabilisierung von Flugkörpern, insbesondere von Projektilen, verwendet man Leit- und Steuerflächen, wenn die Form des Projektils bzw. Flugkörpers selbst nicht genügend Eigenstabilität mitbringt. Hierbei wirken aerodynamische Kräfte dann, wenn sich das Projektil nicht längs seiner eigenen Längsachse bewegt, so auf die Leitflä­ chen ein, daß sich das Projektil mit seiner Längsachse in seine Flugrichtung einstellt. In dieser Fluglage erreichen die genannten aerodynamischen Kräfte ein Minimum.

Damit solche Leitwerke einen möglichst geringen Luftwiderstand auf­ weisen, haben sie ein sehr großes Oberflächen/Volumen-Verhältnis, das jedoch bei sehr hohen Fluggeschwindigkeiten zu einer sehr ra­ schen Aufheizung der Leitwerke führt, wobei Temperaturen erreicht werden, bei denen die Leitwerke nicht mehr formbeständig sind und somit ihre Wirkung verlieren.

Um dennoch für eine Stabilisierung solcher schnell fliegender Pro­ jektile zu sorgen, wurden diese an ihrer Rückseite mit einer kegel­ förmigen Erweiterung versehen, die jedoch einen vergleichsweise hohen Luftwiderstand aufweist, so daß die angestrebte gestreckte Flugbahn und hohe Auftreffgeschwindigkeit dieser besonders schnel­ len Projektile, trotz hoher Anfangsgeschwindigkeit nachteilig beeinflußt werden.

Es ist anderweitig zur Steuerung von Projektilen bekannt (EP-OS 84 105 051), seitlich an Projektilen Steuerdüsen vorzusehen, die zum Ausstoßen eines Gasstrahles eingerichtet sind, dessen Reak­ tionskraft steuernd auf das Projektil einwirkt. Diese Reaktions­ kräfte werden zwar verwendet, um dem Projektil eine geänderte Flug­ richtung mitzuteilen, könnten grundsätzlich aber auch dazu verwen­ det werden, um ein angestelltes oder schiebendes Projektil in seine Normallage zurückzubringen, in welcher es mit seiner Längsachse auf die Flugrichtung ausgerichtet ist, wodurch eine Stabilisierung des Projektils erfolgen würde.

Diese bekannten Steuereinrichtungen sind jedoch baulich sehr auf­ wendig, da man bewegte Teile, wie etwa Ventile oder dergleichen, verwendet, um Gas der Steuerdüse zuzuführen oder die Zufuhr zu un­ terbrechen.

Wenn man eine solche bekannte Steuereinrichtung zur Stabilisierung eines Projektils verwenden wollte, dann müßte außerdem je nach dem Maß der Abweichung des Projektils von seiner Normallage ein ent­ sprechend dosierter Gasstrahl austreten, um zu verhindern, daß das Projektil, statt seine Normallage einzunehmen, diese übersteuert und somit letztlich um diese hin- und herpendelt.

Weitere Probleme verursacht die Ansteuerung einer solchen Steuer­ einrichtung, da diese Einrichtungen benötigt, mittels welcher die Abweichung des Projektils von seiner Normallage ermittelt werden kann und die selbsttätig die Steuerdüsen ansteuert.

Für ein einfaches, nicht gesteuertes Projektil scheidet daher eine solche Steuereinrichtung aus.

Die Erfindung geht dennoch von einem Flugkörper, insbesondere einem Projektil, aus, der bzw. das mindestens eine seitliche Steuerdüse zum Ausstoßen eines Gasstrahles aufweist, und hat die Aufgabe, die­ sen Flugkörper bzw, dieses Projektil dahingehend weiterzubilden, daß er bzw. es ohne bewegte Teile und ohne komplizierten Bauaufwand selbststabilisierend ist, also bei Abweichen von seiner Normallage in diese zurückgebracht wird, ohne daß ein herkömmliches, aerodyna­ misch wirkendes Leitwerk mit seinen oben erläuterten Nachteilen erforderlich wäre.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei ist erfindungsgemäß ein Lufteinlaß vorgesehen, der durch einen Kanal mit der Steuerdüse verbunden ist. Der Lufteinlaß ist so angeordnet, daß sich dann, wenn sich der Flugkörper in seiner Nor­ mallage befindet, er von der anströmenden Luft z.B. nicht oder nur geringfügig getroffen wird. Es baut sich daher, solange sich der Flugkörper in seiner Normallage befindet, entweder kein Staudruck oder nur ein so geringer Staudruck im Lufteinlaß auf, daß dieser Druck nicht zum Austritt eines wirksamen Luftstrahls aus der Steuerdüse führt, oder es werden, bevorzugt bei einer Anordnung mit mehreren Steuerdüsen in verschiedenen Achsen, symmetrische und da­ mit sich kompensierende Kräfte erzeugt. Weicht in diesem Fall der Flugkörper dagegen von seiner Normallage ab, so daß er somit nicht mehr frontal, sondern seitlich angeströmt wird, erzeugt diese An­ strömung im Lufteinlaß infolge seiner Anordnung einen genügend ho­ hen Staudruck, der durch den Kanal zur Steuerdüse übertragen wird und dort zum Austritt eines seitlichen Luftstrahles führt. Die Steuerdüse ist so angeordnet, daß die Reaktionskraft dieses Luft­ strahles den Flugkörper so um seinen Schwerpunkt kippt, daß dieser wieder seine Normallage einnimmt.

Hierbei kann der Lufteinlaß so angeordnet werden, daß der Staudruck in ihm wie beschrieben, umso höher wird, je mehr der Flugkörper von seiner Normallage abweicht. Ferner kann durch die Anordnung des Lufteinlasses oder durch entsprechende Ausbildung des Kanals, der etwa mit einer Drosselstelle versehen sein kann, die Ansteuerung der Steuerdüse so erfolgen, daß aus ihr dann kein wirksamer Luft­ strahl mehr austritt, wenn die Abweichung des Flugkörpers von sei­ ner Normallage nur gering ist.

Der Kanal verbindet gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung unmittelbar den Lufteinlaß mit der Steuerdüse, so daß, wie oben beschrieben, bei Abweichen des Flugkörpers von seiner Normal­ lage die in den Lufteinlaß eintretende Luftmenge mit hoher Ge­ schwindigkeit die Steuerdüse verläßt.

Gemäß einer weiter unten erläuterten, anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich und gegebenenfalls vorteilhaft, wenn der sich im Lufteinlaß aufbauende Staudruck seinerseits nur als Steuerdruck wirksam ist, um mittels Fluidic-Steuerelementen einen anderweitig erzeugten Gasstrom zu der dem Lufteinlaß zugeordneten Steuerdüse zu lenken.

Die zur Stabilisierung benötigte Luftmenge hängt von der Gestalt des Flugkörpers, der Lage von Schwerpunkt und Luftkräftemittelpunkt sowie der Fluggeschwindigkeit ab und kann mittels geeigneter Ausle­ gung von Kanalquerschnitt, Lufteinlaß und Düsenkontur an die Erfor­ dernisse angepaßt werden.

So ist es grundsätzlich möglich, den Schwerpunkt und/oder Luftkräf­ temittelpunkt gegenüber der Längsachse des Flugkörpers geringfügig zu versetzen, so daß dessen Abweichung von der Normallage stets nach der gleichen Richtung erfolgen wird. In diesem Fall könnte ein einziger Lufteinlaß und eine einzige Steuerdüse zur Stabilisierung des Flugkörpers ausreichend sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind aber min­ destens zwei, bevorzugt mehrere Lufteinlässe vorgesehen, und jedem dieser Lufteinlässe ist eine zugehörige Steuerdüse zugeordnet, die bezüglich einer Längsebene bzw. der Längsachse symmetrisch bzw. sternsymmetrisch angeordnet sind.

Obwohl die Erfindung bei verschiedenenartigen Flugkörpern, auch langsamen Flugkörpern, wie etwa Fliegerbomben, verwendet werden kann, wird im folgenden nur von einem Projektil die Rede sein, da die bevorzugte Anwendung der Erfindung bei einem Projektil und bevorzugt bei einem schnellfliegenden Projektil erfolgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befinden sich die Lufteinlässe im Bereich der Spitze des Projektils, jedoch hinter dieser, so daß dann, wenn sich das Projektil in seiner Normallage vorwärtsbewegt, in jedem der Lufteinlässe ein gewisser Staudruck aufgebaut wird. Diese Staudrücke sind jedoch wegen der symmetrischen Anordnung und bevorzugt auch gleichartigen Ausbildung die Lufteinlässe nicht geeignet, über die Steuerdüsen eine re­ sultierende Stabilisierungskraft auf das Projektil auszuüben, da sich die Reaktionskräfte aller Steuerdüsen bei dessen Normallage gegenseitig aufheben. Erst wenn des Projektil von seiner Normallage abweicht, wird sich der Staudruck in den stärker angeströmten Lufteinlässen erhöhen bzw. in den dann teilweise im Windschatten liegenden Lufteinlässen verringern. So ergibt sich aus den Reak­ tionskräften der Steuerdüsen eine resultierende, das Projektil in seine Normallage zurückführende Kraft.

Im allgemeinen setzt sich bei kleinen Anstellwinkeln die resultie­ rende Reaktionskraft, die das Projektil in seine Normallage zurück­ führt, aus zwei Komponenten zusammen, welche vom erhöhten Staudruck in den luvseitigen Lufteinlässen, und von der Staudruckabnahme in den leeseitigen Lufteinlässen herrühren. In diesem Fall führt die Schwächung des leeseitig gespeisten Strahles zusammen mit der Stär­ kung des luvseitig gespeisten Strahles zur gewünschten resultieren­ den Kraft. Es ist möglich, daß die Schwächung des leeseitig ge­ speisten Strahles zur resultierenden Kraft mehr beiträgt als die Stärkung des luvseitig gespeisten Strahles. Dies hängt vor allem von der geometrischen Ausgestaltung der Lufteinlässe 2 ab.

Es ist zum Beispiel möglich, die Lufteinlässe gegenüber der Spitze zurückversetzt, rund um das Projektil so anzuordnen, daß sie in einer Radialebene liegen, sich also gerade entgegen der Flugrich­ tung öffnen. Dies würde z.B. die Installation eines Suchkopfes oder speziellen Zünders in der Spitze ermöglichen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es aber von Vorteil, die Querschnittsfläche eines jeden Lufteinlasses gegenüber der Projektil-Längsebene geneigt anzuordnen, und zwar bevorzugt als Öffnung in der ursprünglich vorgesehenen Projektilkontur, da da­ durch der Luftwiderstand des Projektils verringert wird. Außerdem nimmt in diesem Fall bei einer Abweichung des Projektils von seiner Normallage der Staudruck mit dem Anstellwinkel stärker zu, und man benötigt geringere Einlassquerschnitte.

Es ist grundsätzlich möglich, die einem Lufteinlaß zugeordnete Steuerdüse vor oder hinter dem Schwerpunkt des Projektils anzuord­ nen, wobei der Schwerpunktabstand zusammen mit der an der Steuerdü­ se auftretenden Reaktionskraft das Rückstellmoment bestimmt, das auf das Prokjektil einwirkt, um es in seine Normallage zurückzu­ bringen.

Soweit sich die Lufteinlässe im Bereich der Spitze des Projektils befinden, ist es besonders von Vorteil, die zugehörigen Steuerdüsen vor dem Schwerpunkt anzuordnen, und zwar auf der vom zugehörigen Lufteinlaß abgewandten Seite des Projektils.

In besonderen Fällen kann es aber auch vorteilhaft sein, die Steu­ erdüsen hinter dem Schwerpunkt des Projektils anzuordnen, in dessen Flugrichtung gesehen, und zwar besonders dann, wenn die Lufteinläs­ se nur verhältnismäßig kurz vor dem Schwerpunkt angeordnet sind. In diesem Fall sind die Steuerdüsen auf der gleichen Seite wie der je­ weilige Lufteinlaß angeordnet.

Wenn mehrere Lufteinlässe zusammen mit ihren zugeordneten Steuer­ düsen vor dem Schwerpunkt angeordnet sind, dann durchqueren die je­ weiligen Kanäle das Projektil. Da sich die Kanäle nicht gegenseitig durchdringen können, ist es gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, diese Kanäle bogen- bzw. wendelförmig an­ zuordnen. Hierbei kann die Krümmung der Kanäle gleich- oder gegen­ sinnig erfolgen. Bei gleichsinniger Anordnung wird beim Durchströ­ men der Kanäle das Projektil in Drehung versetzt, bei gegensinniger Anordnung unterbleibt ein solcher Drehantrieb.

In gleicher Weise ist es auch möglich, durch die Schrägstellung der Steuerdüsen in tangentialer Richtung und letztlich auch durch asym­ metrische Ausbildung der Lufteinlässe die Reaktionskräfte oder auch aus der Anströmung resultierenden Kräfte so außermittig angreifen zu lassen, daß das Projektil einen Drall erhält. Es ist aber auch möglich, die Ausbildung dieser Elemente so durchzuführen, daß ein Drall vermieden wird. Es ist durch entsprechende Ausbildung des Lufteinlasses und der zugehörigen Steuerdüse auch möglich, eine Druckerhöhung des Staudrucks im Lufteinlaß dann zu erhalten, wenn das Projektil rotiert, um auf diese Weise dem Drall durch entgegengerichtete Steuerdüsen entgegenzuwirken.

In vielen Fällen ist nämlich der Drall des Projektils unerwünscht, etwa dann, wenn es mit einem Suchkopf ausgerüstet ist. In diesem Fall sorgt der Suchkopf mit den ihm zugeordneten Steuereinrichtun­ gen, bevorzugt Steuerdüsen, für die Steuerung des Projektils, während die erfindungsgemäße Stabilisierung dafür sorgt, daß das Projektil in seiner Normallage verbleibt. In diesem Fall kann die Steuerung durch den Suchkopf gegenüber bisher wesentlich verein­ facht werden, da sie nicht mehr die Stabilisierung übernehmen muß oder Lageabweichungen des Projektils zu berücksichtigen braucht.

In vielen anderen Fällen aber ist es erwünscht, das Projektil in leichte Drehung zu versetzen, um Flugbahnabweichungen infolge Pro­ duktionsungenauigkeiten und Asymmetrien gewissermaßen um den Ziel­ punkt spiralig "aufzuwickeln" und somit eine höhere Treffergenau­ igkeit zu erzielen.

Das Verhindern bzw. Unterdrücken oder auch Einleiten bzw. Aufrecht­ erhalten eines solchen leichten Dralls wurde bisher durch Gerade- oder Schrägstellung des Leitwerkes erreicht. Wie oben gezeigt, ist es aber durch die erfindungsgemäße Stabilisierung ebenso gut mög­ lich, auch ohne Leitwerk den Drall des Projektils herbeizuführen oder zu verhindern, und zwar gleichgültig, ob sich die Lufteinlässe vor oder hinter dem Schwerpunkt des Projektils befinden oder ob durch die Lufteinlässe nur, wie weiter unten beschrieben, ein Steuerdurck aufgebracht wird, der einen Haupt-Gasstrom steuert.

Wie bereits oben erwähnt, ist es grundsätzlich auch möglich, den Lufteinlaß hinter dem Schwerpunkt des Projektils anzuordnen. In diesem Fall wäre es grundsätzlich denkbar, einen nach vorne füh­ renden Kanal an den Lufteinlaß anzuschließen und an der von ihm abgewandten Seite des Projektils eine vor dessen Schwerpunkt lie­ gende Steuerdüse anzuordnen. Da in diesem Fall aber die Luftströ­ mung umgekehrt werden müßte, was baulich aufwendig und strömungs­ mechanisch weniger optimal wäre, sind gemäß einer weiteren, bevor­ zugten Ausgestaltung sowohl der Lufteinlaß als auch die Steuerdüse auf der gleichen Seite und somit verhältnismäßig dicht hinterein­ anderliegend hinter dem Schwerpunkt des Projektils angeordnet.

Der Lufteinlaß und die Steuerdüse können hierbei gemäß einer be­ vorzugten Ausgestaltung der Erfindung als bündig mit der Außenkon­ tur des Projektils abschließende Öffnungen ausgebildet sein; befin­ det sich das Projektil in seiner Normallage oder ist der Lufteinlaß bei von seiner Normallage abweichendem Projektil leeseitig angeord­ net, dann bleibt der Lufteinlaß im wesentlichen drucklos. Erst wenn bei von der Normallage abweichendem Projektil der Lufteinlaß luv­ seitig angeordnet ist, bildet sich in ihm ein Staudruck, der zu einem zur gleichen Seite hin austretenden Steuerdüsenstrahl führt.

Zum Erhöhen der stabilisierenden Wirkung und zum Erreichen eines energiereicheren Steuerdüsenstrahls ist es gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung aber auch möglich, den hinter dem Schwerpunkt liegenden Lufteinlaß als über die Projektilkontur überstehende Hutze auszubilden; in diesem Fall herrscht im Luft­ einlaß auch dann, wenn das Projektil seine Normallage einnimmt, ein hoher Steuerdruck. Erst, wenn der Lufteinlaß bei aus seiner Normal­ lage abweichendem Projektil leeseitig angeordnet ist und im Wind­ schatten der Projektilnase liegt, fällt der Staudruck im Lufteinlaß stark ab und im luvseitigen Lufteinlass wird er beibehalten oder sogar etwas größer. In diesem Fall wird die stabilisierende Wirkung weniger durch das Auftreten, als vorzugsweise durch das Ausbleiben eines Steuerdüsenstrahles erreicht.

Generell kann solch eine Anordnung auch verwendet werden, um die stabilisierende Wirkung von Leitwerken zu verstärken, oder um Tragflächen zu stabilisieren (z.B. bei Nurflügel-Flugzeugen).

Die letztgenannte Projektilausbildung mit Lufthutzen hat jedoch grundsätzlich den Nachteil des erhöhten Strömungswiderstandes; sie ist aber dann besonders von Vorteil, wenn die Projektilnase von einem Gefechts- oder Suchkopf gebildet ist, dessen Durchmesser jenen des Projektil-Hinterteils überragt, wobei dann der hutzen­ artige Einlaß auch bei Normallage des Projektils im Windschatten der Projektilnase liegt und erst dann in die Anströmung ragt, wenn eine Abweichung von der Normallage auftritt und die Hutze luvseitig angeordnet ist.

Wie bereits oben erwähnt, bestimmt unter anderem die Dimensionnie­ rung des jeweiligen Lufteinlasses die Größe der in der zugeordneten Steuerdüse auftretenden Reaktionskraft.

Hierbei kann es bei bestimmten baulichen Gegebenenheiten des Projektils möglich sein, daß der jeder Lufteinlaß zum Erzielen eines ausreichenden Steuerluftstromes so groß sein müßte, daß die erforderliche Anzahl von Lufteinlässen nicht mehr angebracht werden könnte. Es kann auch möglich sein, daß die erforderliche Anzahl entsprechend dimensionierter Kanäle innerhalb des Projektils nicht untergebracht werden kann, ohne die erforderliche Festigkeit des Projektils entscheidend zu beeinträchtigen oder das für andere Einbauten benötigte Volumen übermäßig zu verringern. Es ist auch möglich, daß eine energiereiche Gasquelle zur Verfügung steht, die zur Stabilisierung genutzt werden kann.

Wenn zur Stabilisierung die Anströmung des Projektils genutzt wer­ den soll, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, einen zusätzlichen Haupteinlaß vorzusehen, der be­ vorzugt an der Projektilnase mittig angeordnet ist, so daß das Pro­ jektil wie ein Hohlspitzgeschoß ausgebildet ist. Es befindet sich somit der Haupteinlaß an jener Stelle des Projektils, an der der höchste Staudruck auftritt, so daß eine bereits verhältnismäßig kleine Dimensionierung dieses Haupteinlasses ausreichend ist, um einen hinlänglich energiereichen Steuerstrahl zu erreichen.

Diesem Haupteinlaß ist eine Fluidic-Steueranordnung nachgeordnet, die etwa als axial angeordnete Luftkammer ausgebildet sein kann, in deren Boden mehrere, zu den jeweiligen Steuerdüsen führende Kanäle angeordnet sind. In diese Kammer münden seitlich Regulierdüsen ein, die auf den vom Haupteinlaß kommenden Luftstrahl so einwirken, daß dieser in die der jeweiligen Regulierdüse zugeordnete Steuerdüse gelenkt wird. Die einzelnen Regulierdüsen sind ihrerseits über die Kanäle mit den zugeordneten Lufteinlässen versehen. Hierbei genügt zum Ablenken des energiereichen Steuerluftstrahles ein verhältnis­ mäßig energiearmer Regulierstrahl, so daß die Größe der eigentli­ chen Lufteinlässe sowie der zugeordneten Kanäle so weit verringert werden kann, daß die zulässige Festigkeit des Projektils nicht unterschritten wird oder der für andere Installationen benötigte Platz zur Verfügung steht.

Bei der sternsymmetrischen Anordnung und Ausbildung mehrerer Luft­ einlässe kann eine gleichförmige mehrachsige Lagekorrektur erreicht werden.

Es kann, wie bereits oben erwähnt, aber auch ausreichend und dem­ entsprechend dann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfin­ dung vorteilhaft sein, die Lagekorrektur nur einachsig auszuführen, wenn durch den Aufbau des Projektils gewährleistet ist, daß eine solche einachsige Lagekorrektur ausreichend ist.

Aber auch bei zweiachsiger Lagekorrektur kann der Aufbau des Pro­ jektils es zweckmäßig erscheinen lassen, daß die Lagekorrektur in beiden Achsen in unterschiedlicher Intensität erfolgt.

In jedem Fall gelingt es durch die Erfindung, einen Flugkörper bzw. ein Projektil zu schaffen, der bzw. das ohne jegliches Leitwerk, aber auch ohne bewegte Teile und mit einfachem Aufbau in seiner La­ ge stabilisierbar ist, und zwar mittels mindestens eines Steuer- Gasstrahles, der bei einer Lageabweichung selbsttätig auftritt bzw. sich verändert, und zwar bevorzugt dosiert in Abhängigkeit vom Maß der Lageabweichung.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, schemati­ schen Zeichnung beispielsweise noch näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 die Spitze eines erfindungsgemäßen Projektils, in Längs- und Querschnitt,

Fig. 2 Frontansichten weiterer Ausführungsformen des erfindungsge­ mäßen Projektils ähnlich dem Querschnitt der Fig. 1, und

Fig. 3 den Teil-Längsschnitt durch das Heck eines erfindungsgemäßen Projektils, in zwei Ausführungsformen.

In allen Figuren bezeichnen durchgehend gleiche Bezugszeichen je­ weils gleiche oder einander entsprechende Elemente.

In Fig. 1a ist die Spitze eines Projektils 1 im Längsschnitt darge­ stellt, das eine Mittelachse 5 aufweist.

An der Vorderseite des Projektils 1 sind sternsymmetrisch um die Mittelachse 5 sechs Lufteinlässe 2 angeordnet, die jeweils gleich­ artig ausgebildet sind und bevorzugt, wie in der Zeichnung gezeigt, von der Spitze des Projektils 1 ausgehend, zu dessen Heckseite hin abgeschrägt sind.

Jeder der Lufteinlässe 2 steht über einen Kanal 3 mit einer zuge­ hörigen Steuerdüse 4 in Verbindung, welche hinter den Lufteinlässen 2 von einem seitlichen Durchbruch in der Außenkontur des Projektils 1 gebildet ist.

Die Kanäle 3 sind gleichsinnig schraubenförmig gewunden, so daß durch die Strömung in den Kanälen 3 das Projektil 1 in Drehung um seine Längsachse 5 versetzt wird.

Da die Lufteinlässe 2 in Normallage des Projektils 1, nämlich dann, wenn dessen Anströmung längs seiner Mittelachse 5 erfolgt, zur An­ strömung hin geneigt sind, ist der in mindestens einem Lufteinlaß 2 auftretende Staudruck geringer als dann, wenn das Projektil mit seiner Mittelachse 5 gegenüber der Anströmungsrichtung geneigt ist und dann dieser Lufteinlaß luvseitig liegt, so daß er dann voll angeströmt wird, während die leeseitigen Lufteinlässe 2 mehr im Strömungsschatten liegen.

Jeder der Lufteinlässe 2 ist über einen eigenen Kanal 3 mit der zu­ gehörigen Steuerdüse 4 verbunden, die auf der dem Lufteinlaß 2 ge­ genüberliegenden Seite der Mittelachse 5 angeordnet ist. In Fig. 1a ist daher der oberhalb der Mittelachse 5 gezeigte Lufteinlaß 2 mit der unterhalb der Mittelachse 5 gezeigten Steuerdüse 4 verbunden, und umgekehrt.

Aus allen Steuerdüsen 4 tritt dann, wenn sich das Projektil 1 in seiner Normallage befindet, ein Luftstrahl aus. Kippt das Projektil 1 gegenüber seiner Flugrichtung, wird also gegen die Anströmung an­ gestellt, dann nimmt die Intensität jenes Luftstrahls, dessen Steu­ erdüse mit dem jeweils voll angeströmten Lufteinlaß 2 verbunden ist, zu, während die Intensität des Luftstrahls, der aus der gegen­ überliegenden Steuerdüse 4 austritt, abnimmt, da der zugehörige Lufteinlaß 2 weniger oder nicht mehr angeströmt wird.

Der jeweils aus einer Steuerdüse 4 austretende Luftstrahl erzeugt eine auf die Projektilspitze einwirkende Querkraft, die die Projek­ tilspitze in die Normallage zurückzudrücken trachtet.

In Fig. 1b ist der Querschnitt längs Linie A-A in Fig. 1a gezeigt, wobei der Schnitt durch die Kanäle 3 kurz hinter den Lufteinlässen 2 verläuft. In diesem Bereich entspricht die Querschnittsform der Kanäle etwa jener der Projektion der Lufteinlässe 2 auf eine Radi­ alebene bezüglich der Mittelachse 5 auf.

Wie aus Fig. 1b ersichtlich, ist der Querschnitt der Spitze des Projektils 1 in sechs Sektoren unterteilt, von denen jeder einen Kanal 3 bildet. Benachbarte Kanäle sind durch eine mäßig dicke Trennwand voneinander getrennt, welche so bemessen ist, daß sie mindestens dem Druck, welcher in den Kanälen 3 herrscht, standhält.

Das in Fig. 1 gezeigte Projektil kann z.B. durch Feinguß herge­ stellt werden, wobei die Trennwände zwischen benachbarten Kanälen 3 mitgegossen werden. Auch Rohre sind geeignet, die Lufteinlässe 2 mit den Steuerdüsen 4 zu verbinden.

Fig. 2 zeigt unterschiedliche Ausführungsbeispiele erfindungsge­ mäßer Projektile, jeweils von vorne gesehen.

In Fig. 2a sind rund um die Mittelachse 5 acht Lufteinlässe neben­ einanderliegend angeordnet, die jeweils gleich große Abschnitte ei­ nes Kreisrings bilden. Das Projektil 1 ist aus einer tragenden Au­ ßenwand sowie einer Mittelsäule gebildet, zwischen denen dünne Trennwände die einzelnen Lufteinlässe begrenzen.

Die Trennwände sind aus Blech geformt; das in Fig. 2a gezeigte Pro­ jektil ist im Verbundguß hergestellt.

Fig. 2b zeigt ebenfalls eine Anordnung mit acht Lufteinlässen 2, die jedoch jeweils kreisförmig ausgebildet sind und im übrigen be­ züglich der Mittelachse 5 sternsymmetrisch angeordnet sind.

Die Lufteinlässe 2 in der Ausführungsform der Fig. 2b können durch Stempel oder feste Kerne gebildet sein; die Spitze des gezeigten Projektils kann aus Hartmetall gesintert sein.

In Fig. 2c sind acht Lufteinlässe 2 gezeigt, welche jeweils anein­ andergrenzende, gleich breite Kreisbogenschlitze bilden. Diese Anordnung kann gewählt werden, wenn nur eine geringe Querschnitts­ fläche der Einlässe benötigt wird, und/oder wenn z.B. ein Suchkopf in der Spitze untergebracht werden soll. Außerdem ist solch eine Lufteinlaßkonfiguration zur Ansteuerung von Fluicid-Elementen geeignet. Dann wird, wie in Fig. 2e dargestellt, bevorzugt eine zusätzliche Mittelbohrung 6 vorgesehen, die einen Luft-Haupteinlaß bildet, während die eigentlichen Lufteinlässe 2 nur so viel Luft aufnehmen, wie dies erforderlich ist, um durch Beeinflussen des Hauptluftstrahls aus dem Haupteinlaß 6 diesen in unterschiedliche Steuerdüsen (nicht gezeigt) zu lenken.

In Fig. 2d ist eine Anordnung mit vier Lufteinlässen 2 gezeigt, welche jeweils paarweise einander gegenüberliegen, wobei jeweils zwei benachbarte Lufteinlässe 2, die durch eine schmale Trennwand getrennt sind, gemeinsam die Kontur einer flachen Sichel aufweisen.

Die in Fig. 2d gezeigte Anordnung ist besonders bei solchen Pro­ jektilen zweckmäßig, bei denen eine zusätzliche dreiachsige Steue­ rung vorgesehen ist, wobei die Lufteinlässe 2 etwa zur Neutralisie­ rung des Schiebewinkels herangezogen werden können. Den übrigen Ab­ weichungen wirkt die gesonderte Steuerung entgegen.

In Fig. 3 sind zwei Ausbildungen eines Projektils 1 mit Heckstabi­ lisierung gezeigt; in Fig. 3a (die obere Darstellung) ist das Pro­ jektil 1 am Heck so abgesetzt, daß sich ein verbreiterter Heckab­ schnitt bildet, wobei in den überstehenden, flanschartigen Absatz die Lufteinlässe 2 einmünden, welche somit jeweils eine Lufthutze bilden.

Der an den Lufteinlaß anschließende Kanal 3 verläuft im Projektil 1 unter deutlicher Querschnittserweiterung schräg nach hinten, wobei die eingeströmte Luft aufgestaut und komprimiert wird und dann durch die Steuerdüse 4 seitlich entweicht. Die Formgebung des Kanals erfolgt hierbei so, daß mit einem Mindestmaß von Strömungswiderständen zu rechnen ist.

Die in Fig. 3b (untere Abbildung) dargestellte Ausführungsform weist im Heckbereich des Projektils 1 einen Lufteinlaß 2 auf, der etwa wie ein NACA-Einlauf ausgebildet ist und nicht aus der Kontur des Projektils 1 hervorragt . An diesen schließt mit einem sehr flachen Winkel der Kanal 3 an, in welchem dann, wie bei der Ausführungsform der Fig. 3a die Luft aufgestaut wird und in eine Steuerdüse 4 einmündet, die ebenso wie der Lufteinlaß bündig mit der Außenkontur des Projektils 1 abschließt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3b hängt der Staudruck besonders stark von der Neigung der Oberfläche des Projektils 1 entsprechend seiner Normallage ab. Nur wenn der Lufteinlaß 2 unmittelbar angeströmt wird, ist mit nennenswerter Lufteinströmung zu rechnen.

Die Ausführungsformen der Fig. 3 sind auch als zusätzliche Stabi­ lisierungen zu einem Projektil geeignet, das eine gesonderte Heck­ leitwerksteuerung aufweist. In diesem Fall wäre es sinnvoll, solch eine Anordnung in zweidimensionaler Bauweise (Lufteinlässe und Steuerdüsen als quer zur Auströmrichtung orientierte Schlitze) auszuführen. In diesem Fall käme man mit kleineren Leitwerken aus, weil, deren Effektivität und Wirksamkeit gesteigert wird.

Einer der Vorteile einer solchen kombinierten Anordnung besteht darin, daß die Steuerung des Projektils (oder sonstigen Flug­ körpers) wesentlich vereinfacht sein kann, da das Projektil infolge der in der Zeichnung gezeigten Stabilisierung sich stets in der Normallage befindet bzw. bei Auftreten einer Abweichung sofort selbsttätig in die Normallage zurückgeführt wird. Die Steuerung muß daher weder Stabilisierungsfunktionen übernehmen noch Lageab­ weichungen ermitteln und berücksichtigen.

Alle gezeigten Ausführungsformen sind auch für Projektile mit Such­ kopf geeignet, der, etwa bei einem Projektil der Ausführungsform der Fig. 3a, auch überstehen kann.

Wie im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 2c beschrie­ ben, kann der durch die Lufteinlässe 2 geschöpfte Luftstrahl ver­ wendet werden, um einen Hauptstrahl so zu regulieren, daß er zu einer jeweils geeigneten Düse ausgestoßen wird.

Dieser Hauptstrahl ist bevorzugt ein Luftstrahl, der einem Haupt- Stauluftstrom entnommen ist. Es kann durch die von den Lufteinläs­ sen ankommenden Luftströme aber auch ein anderer Gasstrom gelenkt werden, der etwa dadurch gewonnen wird, daß ein im Bereich der Spitze des Projektils angeordnetes Kühlmaterial verdampft, wenn sich die Spitze des hochschnellen Projektils infolge der Anströmung erhitzt. Ebenso wäre ein hinter dem Einlaß 6 angebrachter Treib­ satz, bevorzugt aus Feststoff, denkbar, welcher sich durch die heiße, durchströmende Luft entzündet (bei Hyperschall-Projektilen möglich) und mit dieser verbrennt.

Claims (15)

1. Flugkörper, insbesondere Projektil, mit mindestens einer seit­ lichen Steuerdüse zum Ausstoßen eines Gasstrahls, gekennzeichnet durch mindestens einen mit der oder mindestens einer Steuerdüse (4) durch einen oder jeweils einen Ka­ nal (3) verbundenen Lufteinlaß (2), wobei Steuerdüse (4) und Luft­ einlaß (2) so angeordnet sind, daß die sich bei Abweichung des Flugkörpers (1) von seiner Normallage in dem oder einem Lufteinlaß (2) einstellende Änderung seiner Anströmung in der zugehörigen Steuerdüse (4) einen solchen Luftstrahl oder eine solche Änderung eines Luftstrahls einstellt, daß die aus der Änderung resultierende Querkraft den Flugkörper (1) wieder in seine Normallage zurück­ bringt.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (2) unmittelbar mit der Steuerdüse (4) verbunden ist.

3. Flugkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Be­ reich der Spitze des Flugkörpers (1) mindestens zwei, bevorzugt mehrere Lufteinlässe (2) bevorzugt symmetrisch im Bezug auf die Flugkörper-Längsachse (5) angeordnet sind, und daß jedem Lufteinlaß (2) eine zugehörige Steuerdüse (4) zugeordnet ist.

4. Flugkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche eines jeden Lufteinlasses (2) gegenüber der Flugkörper-Längsebene geneigt ist.

5. Flugkörper nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerdüse oder Steuerdüsen (4), soweit sie vor dem Schwerpunkt des Flugkörpers (1) liegen, auf der vom zugehörigen Lufteinlaß (2) abgewandten Seite des Flugkörpers oder, soweit sie hinter dem Schwerpunkt liegen, auf der gleichen Seite angeordnet sind.

6. Flugkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens ein Lufteinlaß (2) hinter dem Schwerpunkt als seitliche Öff­ nung in der Flugkörperkontur oder als überstehende Hutze angeordnet und durch den zugehörigen Kanal (3) mit der auf der gleichen Seite des Flugkörpers hinter dem Lufteinlaß (2) angeordneten Steuerdüse (4) verbunden ist.

7. Flugkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Luft­ einlass und Stabilisierungsdüsen in den Leitflossen oder Tragflä­ chen untergebracht sind.

8. Flugkörper nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei diesem um einen Nurflügel-Flugkörper handelt.

9. Flugkörper nach Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (2) an die Steuereingänge einer Fluidic-Steuer­ anordnung angeschlossen sind, deren Ausgänge mit den Steuerdüsen (4) und deren Eingang mit einer Druckgasquelle, bevorzugt mit einem LuftHaupteinlaß (6) verbunden ist, in welchem sich durch Anströmung des Flugkörpers (1) ein Staudruck aufbaut.

10. Flugkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Steuerdüsen noch ein Ausgang, bevorzugt im Heck, existiert, durch welchen das zu Steuerzwecken nicht benötigte Gas ohne Erzeu­ gung zusätzlichen Widerstandes entweichen kann.

11. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Einleiten, Aufrechterhalten, Verstärken, Dämpfen, Unterdrücken oder Verhindern des Dralls des Flugkörpers die Steuer­ düse(n) (4) und/oder gegebenenfalls der zugehörige Kanal oder die zugehörigen Kanäle (3) so angeordnet sind, daß mindestens eine in Umfangsrichtung des Flugkörpers (1) wirkende Kraft auftritt.

12. Flugkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als einem Kanal zum Verhindern des Dralls des Flugkörpers die Kanäle (3) zueinander gegensinnig gewunden sind.

13. Flugkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als einem Kanal (3) zum Fördern des Dralls des Flugkörpers (1) die Kanäle gleichsinnig gewunden sind.

14. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerdüse(n) (4) so angeordnet ist bzw. sind, daß eine nur einachsige Lagekorrektur auftritt.

15. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei zweiachsiger Lagekorrektur diese in beiden Achsen unterschiedlich auftritt.