DE4024264C2 - Vorrichtung zum Steuern eines Flugkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern eines Flugkörpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-AS 11 32 804 bekannt. Der Flugkörper weist hierbei eine beliebige Anzahl von in gleichem Abstand um die Flugkörperlängsachse herum angeordnete Schubdüsen auf, wobei für jede Schubdüse eine Strahlablenkfläche vorgesehen ist, die in den Düsenstrahl eintaucht. Sämtliche Strahlablenkflächen sind an einem gemeinsamen, in der Flugkörperlängsachse kardanisch gelagerten Träger befestigt, wobei die Lagerung z. B. mit Hilfe eines Pendellagers erfolgt. Der Träger kann hierbei mit einem Steuerungsmechanismus mechanisch verstellt werden. Durch die Anordnung des Gelenkmittelpunktes vor dem Schnittpunkt der Resultierenden der Steuerkräfte mit der Flugkörperlängsachse werden nach der Auslenkung der Strahlablenkflächen diese in ihre Nullstellung nahezu selbständig zurückbewegt.

Wenn bei einem nichtrotierenden Flugkörper eine feinfühlige Steuerung in beliebige Richtungen durchgeführt werden soll, so sind mehrere und zumindest vier Schubdüsen am Heck erforderlich. Handelt es sich um einen rotierenden Flugkörper, so ist eine in diesem Dokument allerdings nicht beschriebene Einrichtung notwendig, damit die Strahlablenkflächen bei der Rotation des Flugkörpers ebenfalls mitrotierend geführt werden. Beide Lösungen setzen somit eine relativ komplizierte Bauweise voraus.

Bei dieser bekannten Anordnung werden die Steuerkräfte durch Ablenken der Schubdüsenstrahle erreicht. Es ist allerdings auch bekannt, für die Steuerung von Flugkörpern separate Gasgeneratoren zu verwenden; vgl. etwa die DE-OS 34 42 975. Der dortige Gasgenerator weist eine kleine Treibladung und eine asymmetrisch angeordnete Schubdüse auf. Soll der Flugkörper gesteuert werden, so wird die Treibladung gezündet. Durch den aus der asymmetrisch angeordneten Schubdüse austretenden Gasstrahl wird der Gasgenerator aus einer inaktiven in eine aktive Lage gedreht und dort festgehalten, wobei in dieser aktiven Lage der Schubstrahl radial aus dem Flugkörpergehäuse austritt und somit eine Steuerkraft auf den Flugkörper ausübt. Mit einer solchen Vorrichtung ist jedoch nur eine einmalige, d. h. eine Kurzzeitsteuerung möglich. Wenn mehrere Korrekturen vorgenommen werden sollen, so müßten auch entsprechend mehrere kleine Gasgeneratoren im Flugkörper vorgesehen werden.

Aus der DE-PS 34 29 798 ist eine Vorrichtung zur Korrektur der Flugbahn eines Geschosses bekannt, bei der im Geschoß ein rohrförmiger Strömungsmittelverteiler mit zwei gegenüberliegenden asymmetrisch angeordneten Schubdüsen drehbar gelagert ist. In den Strömungsmittelverteiler treten die Gase eines Gasgenerators ein, die aus den asymmetrisch angeordneten Schubdüsen ausgeblasen werden, wodurch der Strömungsmittelverteiler in eine schnelle Drehung versetzt wird. Im Bereich der asymmetrisch angeordneten Schubdüsen ist eine schnellrotierende Blende, z. B. die entsprechend mit Ausströmöffnungen versehene rotierende Geschoßspitze, vorgesehen. Immer dann, wenn der aus dem Strömungsmittelverteiler austretende Gasstrahl durch eine Ausströmöffnung der rotierenden Geschoßspitze hindurchtritt, wird eine Steuerkraft auf das Geschoß ausgeübt. Um die Richtung und Dauer dieser Steuerkraft zu definieren, ist ein Halte- und Freigabesystem für den Strömungsmittelverteiler vorgesehen, z. B. eine elektromagnetisch betätigbare Bremse. Diese Bremse kann z. B. pulsdauermoduliert betrieben werden, so daß ein bestimmter Überdeckungsgrad der Schubdüsen des Strömungsmittelverteilers durch die Ausblasöffnungen in der Geschoßspitze erreicht und eingehalten wird.

Anstelle der Treibgase des Gasgenerators kann auch Stauluft in den Strömungsmittelverteiler eingeleitet werden.

Ein Problem bei dieser Vorrichtung ist die Gasdurchführung zwischen dem im Geschoßgehäuse angeordneten Gasgenerator und dem drehenden Strömungsmittelverteiler in der Geschoßspitze. An dieser Übergangsstelle zwischen Gasgenerator und Verteiler ist neben Druckverlusten ein hohes Korrosionsrisiko gegeben, so daß in diesem Bereich die Konstruktion besonders präzise ausgeführt sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend abzuwandeln, daß eine wirkungsvolle Steuerung des Flugkörpers in jede beliebige Raumrichtung mit einfachen Mitteln möglich ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist demnach, den Gasgenerator selbst kontinuierlich antreibbar im Flugkörper zu lagern und für die Düsenaustrittsöffnungen des Gasgenerators Strahlablenkflächen vorzusehen, die die Austrittsöffnungen jeweils zur Hälfte überdecken und gegenüber der jeweiligen Austrittsöffnung abgeschrägt sind. Durch eine derartige Konstruktion werden bei der Rotation des Gasgenerators im Flugkörper die Strahlablenkflächen durch eine aerodynamische Kopplung mitgenommen und rotieren damit mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Gasgenerator. Zum Ausüben einer Steuerkraft wird dann der Träger der Strahlablenkflächen durch einen Elektromagneten z. B. mit Hilfe einer Impulsdauermodulation abgebremst, wodurch sich der Überdeckungsgrad zwischen Düsenaustrittsöffnungen und Ablenkflächen entsprechend einstellen läßt.

Da bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung die Düsenaustrittsöffnungen direkt im Gasgenerator gelegen sind und der Gasgenerator rotiert, sind auch die Korrosionsprobleme, die ansonsten an dem Übergang zwischen Gasgenerator und rotierendem Strömungsverteiler auftraten, behoben.

Die Austrittsöffnungen im Gasgenerator können z. B. radial angeordnet werden, wobei dann der Gasgenerator im Bereich der Flugkörperspitze, in der Flugkörpermitte oder auch am Flugkörperheck angeordnet sein kann. Bei der Anordnung am Flugkörperheck kann die Vorrichtung zumindest teilweise noch für den Vortrieb des Flugkörpers verwendet werden. Der Gasgenerator weist hierzu z. B. zwei nach hinten gerichtete Austrittsöffnungen auf.

Durch eine entsprechende Anordnung und Dimensionierung der Vorrichtung können auch hyperschnelle Flugkörper, z. B. hyperschnelle Granaten mit hoher Wirkung gesteuert werden.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heckbereich eines Flugkörpers mit einer Vorrichtung zum Steuern des Flugkörpers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 jeweils Teildarstellungen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Vorderbereich eines Flugkörpers mit einer Vorrichtung zu dessen Steuerung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Im Heck eines Flugkörpers 1 ist ein Gasgenerator 2 mit der Treibladung 5, mit Kugellagern 8 auf einem Innenrohr 21 des Flugkörpers 1 gelagert und wird mit Hilfe von angestellten Luftrudern 24 in Drehung um die Flugkörperachse A versetzt. Das Innenrohr 21 ist von einer zur Flugkörperlängsachse A koaxialen Welle 25 durchstoßen, die an ihrem aus dem Heck des Flugkörpers hinausragenden Ende ein Strahlablenkblech 13a trägt, das die Form eines Kegelstumpfsektors aufweist. An dem anderen, im Flugkörper 1 gelegenen Ende der Welle 25 trägt diese eine Bremsscheibe 26 aus magnetischem Material, auf die ein kreisringförmiger Elektromagnet 18 wirkt. Das Strahlablenkblech 13a ist aus einem dünnen, leichten Material und ist in seiner NULL-Lage, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so ausgerichtet, daß die Sektorkanten 27a und 27b die Mündungen der Schubdüsen 6 jeweils zur Hälfte überdecken. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind diese Sektorkanten 27a und 27b gegenüber der jeweiligen Schubdüse 6 abgeschrägt, so daß die aus der Schubdüse austretenden Treibgase auf diese abgeschrägte Kante treffen und auf das Ablenkblech eine Kraft senkrecht zu der Ausströmrichtung der Treibgase ausüben, wie dieses in Fig. 3 und auch in Fig. 2 durch die Pfeile P angedeutet ist. Durch die gegensinnige Abschrägung der Sektorkanten 27a und 27b haben die auf diese Kanten ausgeübten Kräfte entgegengesetzte Kraftkomponenten, so daß das Ablenkblech 13a ohne sonstige äußere Beeinflussung in der erwähnten NULL-Lage gehalten wird. Diese Stellung wird auch beibehalten, wenn der Gasgenerator 2, durch die Luftruder 24 angetrieben, rotiert.

Der Überdeckungsgrad der Schubdüsen 6 wird nun dadurch verändert, daß der flugkörperfeste Elektromagnet 18 betätigt wird und auf die Bremsscheibe 26 wirkt, wodurch die Drehung des Ablenkbleches 13a gegenüber derjenigen des Gasgenerators 2 abgebremst wird. Auf diese Weise wird die eine der beiden Schubdüsen mehr und mehr freigegeben. Dreht der Flugkörper, wie in Fig. 2 angedeutet, entgegen dem Uhrzeigersinn, so wird die obere Schubdüse 6 entsprechend freigegeben. Durch eine entsprechende Ansteuerung des Ablenkbleches, z. B. mit Hilfe einer Impulsdauermodulation, kann die hierdurch erzeugte Steuerkraft auf den Flugkörper in jede beliebige Raumrichtung gelenkt werden. Die Schubdüsen 6 sind bei diesem Ausführungsbeispiel schräg nach oben gerichtet, so daß ein Teil des Schubes auch für den Vortrieb des Flugkörpers 1 ausgenutzt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist keine mechanische Verbindung zwischen dem Gasgenerator und dem Ablenkblech nötig, vielmehr erfolgt die Kopplung mit Hilfe von aerodynamischen Kräften.

In Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch den Vorderteil eines Flugkörpers 1 gezeigt, wobei der Gasgenerator 2 mit der Treibladung 5 und den Düsen 6 in die Flugkörperspitze 31 integriert ist. Die Flugkörperspitze ist auf einem Achsstummel 32 des Flugkörpers 1 mit Hilfe von Kugellagern 8 gelagert. Auf diesem Achsstummel 32 ist auch ein Ablenkblech 13b mit Kugellagern 12 angeordnet. Das Ablenkblech 13b ist ein gestufter Zylinder, der den Gasgenerator 2 angreift und mit Abstand die Düsen 6 überdeckt, wobei im Bereich der Düsen Öffnungen 14a und 14b vorgesehen sind, die in der NULL-Stellung die Düsen 6 zur Hälfte abdecken. Die Kanten der Öffnungen 14a und 14b sind mit Abschrägungen entsprechend dem obigen Ausführungsbeispiel ausgestaltet, so daß eine strömungsdynamische Kopplung zwischen dem Gasgenerator und dem Ablenkblech eingerichtet ist. Der Überdeckungsgrad wird wiederum mit einem Elektromagneten 18 gesteuert, der direkt auf das Ablenkblech 13b wirkt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Steuern eines Flugkörpers mit einem im Flugkörper angeordneten Gasgenerator, der im gleichen Abstand um die Flugkörperlängsachse herum mindestens zwei Düsenaustrittsöffnungen aufweist, in die gegensinnig betätigbare Strahlablenkflächen ragen, die an einem gemeinsamen in der Flugkörperlängsachse gelagerten Träger angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Gasgenerator (2) antreibbar im Flugkörper (1) gelagert ist,
• - daß Strahlablenkflächen (27a, 27b) die Düsenaustrittsöffnungen (6) jeweils zur Hälfte überdecken und die Ablenkflächen gegenüber der jeweiligen Austrittsöffnung abgeschrägt sind, und
• - daß zur Änderung des Überdeckungsgrades der Düsenaustrittsöffnungen (6) durch die Ablenkflächen (27a, 27b) der Träger der Strahlablenkflächen durch einen Elektromagneten (18) abgebremst wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Strahlablenkflächen durch den Elektromagneten (18) mit Hilfe einer Impulsdauermodulation abgebremst wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (6) im Gasgenerator (2) radial angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator (2) am Heck des Flugkörpers (1) gelegen ist und zwei nach hinten gerichtete Austrittsöffnungen (6) aufweist.