DE4123308C2

DE4123308C2 - Dirigible projectile against aerial targets

Info

Publication number: DE4123308C2
Application number: DE19914123308
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Stessen; Martin Maier; Siegfried Rhau
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1991-07-13
Filing date: 1991-07-13
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2011-07-14
Also published as: DE4123308A1

Description

Die Erfindung betrifft ein lenkbares Projektil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a steerable projectile according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Projektil ist aus der US 3,374,967 als flügelsta bilisierte Abfang-Rakete gegen Flugzeuge bekannt. Der flügelbestückte Heckbereich erstreckt sich etwa über ein Drittel der Gesamtlänge der Rakete und ist vollkalibrig mit einem Sprengsatz ausgestattet, der bei bestimmte Annäherungsgegebenheiten an das Zielobjekt gezündet wird und im wesentlichen auf Grund der Detonationsdruckwelle im Zielobjekt wirken soll. Im vor den Heckflügeln gelegenen mittleren Drittel der Raketenlänge ist koaxial ein unterkalibriger Kern aus Treib material-Ringen und dazwischen angeordneten Inert-Ringen in der Umgebung des Raketenschwerpunktes gestapelt. Dieser Kern kann an der vorderen Stirnfläche gezündet werden, woraufhin die Reaktionsgase aus einer einzig vorhandenen achsparallelen Reihe von Öffnungen in der Ra ketenhülle austreten, um dadurch einen Parallelversatz aus der momen tanen Flugbahn der Rakete hervorzurufen. Das vordere Drittel der Rakete wird im wesentlichen von einem unsymmetrisch arbeitenden Funk-Annäherungszünder (für die heckseitige Sprengladung) unter einer ballastischen Haube beansprucht. Such a projectile is known from US 3,374,967 as flügelsta bilized interceptor missile against aircraft known. The winged one The rear area extends over about a third of the total length of the Rocket and is full-caliber equipped with an explosive device, which at certain proximity conditions to the target object is ignited and essentially due to the detonation pressure wave in the target object should work. In the middle third of the in front of the rear wings Rocket length is coaxially a sub-caliber core made of propellant material rings and inert rings arranged in between in the Stacked around the center of gravity of the missile. This core can at the front face are ignited, whereupon the reaction gases a single existing axially parallel row of openings in the Ra emerge ketenhülle, thereby a parallel offset from the momen cause the missile's trajectory. The front third of the Rocket is essentially an asymmetrical one Radio proximity detonator (for the rear explosive charge) under one ballastic hood.

Die Wirkung einer solchen Abfangraketen-Sprengladung reicht aber bei spielsweise nicht aus, um die Bedrohung durch Wiedereintritts-Ge fechtsköpfe in hinreichend großer Höhe auszuschalten. Eine dafür ge eignete Abwehr-Strategie ist auf Seite 36 (Bild 4) in "Spektrum der Wissenschaft" vom Februar 1986 erläuternd dargestellt. Ein Lenkver fahren für die Optimierung der Begegnungssituation mit dem abzuwehren den Gefechtskopf ist in der GB 2 229 294 A beschreiben. Danach ist also grundsätzlich anzustreben, den anzugreifenden Gefechtskopf in mög lichst großer Höhe abzufangen und dort wenigstens so weit zu beschädi gen, daß er keine wesentliche Wirkung im Ziel mehr hervorrufen kann. In mehreren Kilometern Höhe wird die Luftdichte aber so gering, daß einerseits eine Sprengdruckwelle keine großen Wirkungen in der Umge bung mehr hervorruft und andererseits mit herkömmlichen aerodynami schen Mitteln keine ausreichenden Querbeschleunigungen für rasches Navigieren des Abfang-Projektils mehr erzielbar sind. Dessen Steuerung erfolgt deshalb zweckmäßiger mittels eines Stellsystems, dessen Wir kung gemäß dem gattungsbildenden Stande der Technik auf der Reaktion von Querimpulsen bezüglich der Projektil-Längsachse beruht. Dabei kann ein Querimpuls im radialen Fortschleudern von Massen bestehen (vgl. DE 22 64 243 C2); zweckmäßiger ist jedoch der Einsatz eines dafür als solchen bekannten Heißgas-Generators, dessen Reaktionsgase durch ra dial orientierte Düsen entweichen. Für eine optimierte Annäherungs strategie reicht es allerdings nicht aus, gemäß dem gattungsbildenden Stande der Technik den Heißgasgenerator nur einmal zünden zu können, und seine Reaktionsgase gleichzeitig und unbeeinflußt durch eine achs parallele Reihe von Öffnungen in der Raketenhülle ausströmen zu las sen. Vielmehr sind individuell in unterschiedlichen Radialrichtungen wirksamsteuerbare Düsen vorzuziehen. The effect of such a missile explosive charge is sufficient for example, not to the threat of re-entry Ge switch off fencing heads at a sufficiently high height. One for that Defense strategy is on page 36 (picture 4) in "Spectrum of Science "from February 1986. A Lenkver drive off to optimize the encounter situation with that the warhead is described in GB 2 229 294 A. So after that basically strive to be able to attack the warhead in pos intercept as high a height as possible and damage there at least as far against the fact that it can no longer produce a significant effect in the target. At a height of several kilometers, the air density becomes so low that on the one hand, an explosive pressure wave has no major effects in the area exercise and on the other hand with conventional aerodynamics means not sufficient lateral accelerations for rapid Navigating the intercept projectile are more achievable. Its control is therefore more expedient by means of an actuating system, the we kung according to the generic state of the art on the reaction of transverse pulses with respect to the longitudinal axis of the projectile. It can there is a transverse impulse in the radial ejection of masses (cf. DE 22 64 243 C2); However, it is more appropriate to use one for this such known hot gas generator, the reaction gases by ra dial-oriented nozzles escape. For an optimized approach However, strategy is not enough, according to the generic State of the art to be able to ignite the hot gas generator only once, and its reaction gases simultaneously and unaffected by an axis to emit parallel row of openings in the missile shell sen. Rather, they are individual in different radial directions to prefer effective controllable nozzles.

Die Düsen einschließlich ihrer Steuereinrichtungen sind in der Projek til-Hülle ringförmig in wenigstens einer Querschnittsebene angeordnet, die z. B. durch den Projektil-Schwerpunkt verläuft, so daß die Impuls reaktion einer geöffneten Düse angenähert zum seitlichen Versatz der momentanen Flugbahn des Projektils führt. Wenn eine Düsenring-Quer schnittsebene axial gegenüber dem Schwerpunkt versetzt ist, wird durch die Impulsreaktion ein Drehmoment um den Schwerpunkt hervorgerufen, um die Abfang-Flugbahn zu krümmen. Ein solches Impuls-Düsensystem für eine Querschnittsebene ist etwa in der US 46 89 845 dargestellt. Aus dem relativ großen Bedarf an Heißgasvolumen, das durch die individuell vorübergehend aufgesteuerten Düsen ausströmt, resultiert ein hoher Volumenbedarf für den Heißgasgenerator, also großes axiales Einbauvo lumen für dessen Treibmaterial. Deshalb steht an sich nur der axial relativ kurze Raum zwischen den einzelnen Düsenquerschnittsebenen zu geordneten Heißgasgeneratoren für einen Splittergefechtskopf zur Ver fügung, wie er etwa aus der DE 25 01 419 B1 als Splitterbelegung über einen Sprengstoffkern bekannt ist. Diese axiale Begrenzung aber schränkt die verfügbare Splittermasse und damit die Wirkung im abzu wehrenden Gefechtskopf stark ein.The nozzles including their control devices are in the project til envelope arranged in a ring in at least one cross-sectional plane, the z. B. runs through the projectile focus, so that the impulse reaction of an open nozzle approximates to the lateral offset of the momentary trajectory of the projectile. If a nozzle ring cross section plane is axially offset from the center of gravity, by the impulse response evoked a torque around the center of gravity to curve the intercept trajectory. Such a pulse nozzle system for a cross-sectional plane is shown approximately in US 46 89 845. Out the relatively large need for hot gas volume, which is due to the individual if the nozzles are temporarily turned on, the result is a high one Volume requirement for the hot gas generator, i.e. large axial installation vo lumen for its fuel. That is why only the ax is in itself relatively short space between the individual nozzle cross-sectional levels ordered hot gas generators for a splinter warhead for ver Addition, such as that from DE 25 01 419 B1 as a splitter assignment an explosive core is known. But this axial limitation limits the available splinter mass and thus the effect in the defensive warhead.

In Erkenntnis solcher Zusammenhänge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abfang-Projektil gattungsgemäßer Art dahingehend weiter zubilden, daß es unter Beibehaltung logistisch bedingter Abmessungen sowie unter Aufrechterhaltung seiner hohen Langzeit-Manövrierbarkeit mittels Heißgasdüsen doch eine entscheidende Steigerung der Abwehrwir kung durch erhöhte verfügbare Splittermasse erfährt.The invention is based on the knowledge of such relationships on the basis of an interception projectile of the generic type form that it while maintaining logistical dimensions as well as maintaining its high long-term maneuverability with hot gas nozzles a decisive increase in defense experienced through increased available splinter mass.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das gattungsbildende Projektil gemäß dem Kennzeichnungsteil des An spruches 1 ausgelegt ist.This object is essentially achieved in that the generic projectile according to the labeling part of the An Say 1 is designed.

Nach dieser Lösung ist in Längsrichtung des Projektils keine Auftei lung zwischen Heißgasgenerator-Abschnitten und Splittergefechts kopf-Abschnitten gegeben. Vielmehr erstreckt sich der Splitterge fechtskopf im wesentlichen über die gesamte Länge des Projektils zwi schen den frontseitigen und den heckseitigen Elektronik-Bereichen, und in den Splittergefechtskopf ist das Heißgas-Impulsstellsystem inte griert. Diese Zusammenfassung von Stellsystem und Gefechtskopf besteht darin, auch das Treibmaterial des Heißgasgenerators sich über die im wesentlichen gesamte Länge des Projektils erstrecken zu lassen und dieses relativ große Volumen im Kernbereich von nur einer dünnen Schicht Sprengstoff für das radiale Beschleunigen der Splitter zu um geben. Die Splittermasse selbst ist ebenfalls über diese Länge des Projektils in oder hinter der Hülle ausgebildet, nur unterbrochen durch die von der Außenmantelfläche zum Heißgas-Treibmaterial radial durchgreifenden Düsen mit ihren Düsensteuerungen.According to this solution there is no split in the longitudinal direction of the projectile between hot gas generator sections and fragmentation given head sections. Rather, the splinterge extends fencing head essentially over the entire length of the projectile between the front and rear electronics areas, and The hot gas pulse control system is integrated into the splinter warhead freezes. This combination of control system and warhead exists in it, the fuel of the hot gas generator over the in to allow the entire length of the projectile to extend and this relatively large volume in the core area of just a thin one Layer of explosives for the radial acceleration of the fragments give. The splinter mass itself is also over this length of Projectile formed in or behind the shell, only interrupted through the radial from the outer surface to the hot gas fuel sweeping nozzles with their nozzle controls.

Dadurch steh einerseits der größte Teil des Innenraumes des Projektils und damit ein großes Volumen dem Treibmaterial für die Heißgasentwick lung zur Verfügung, so daß eine hinsichtlich Intensität und Dauer aus reichende Manövrierbarkeit des Projektils sichergestellt werden kann, während andererseits praktisch die gesamte Hülle zur Aufnahme von Splittermaterial verfügbar ist, was eine sehr große Splittermasse er bringt. Zwar ist die Beschleunigung dieser Splittermasse durch die dünne dahinter (und somit auf dem Heißgas-Treibmaterial) gelegene Sprengstoffschicht nicht besonders groß; aber sie braucht auch nur da für ausgelegt zu werden, die Hülle aufzubrechen und die Splitter mit radialer Bewegungskomponente bezüglich der Projektil-Längsachse frei zusetzen, weil die kinetische Wirkung im abzuwehrenden Gefechtskopf im wesentlichen durch dessen hohe Annäherungsgeschwindigkeit bestimmt ist.On the one hand, this means that the largest part of the interior of the projectile and thus a large volume of fuel for hot gas development tion available, so that one in terms of intensity and duration sufficient maneuverability of the projectile can be ensured, while on the other hand practically the entire shell for receiving Splinter material is available, which is a very large splinter mass brings. It is true that the acceleration of this splinter mass by thin behind (and thus on the hot gas fuel) Explosive layer not particularly large; but it only needs there for being laid out, breaking open the shell and using the splinters radial movement component with respect to the longitudinal axis of the projectile add because the kinetic effect in the warhead to be defended in essentially determined by its high approach speed is.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfas sung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht ganz maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur er findungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt das lenkbare Projektil mit in seinen Splitter-Gefechtskopf integriertem Stellsystem.Additional alternatives and further training as well as further features and advantages of the invention result from the further claims and, also taking into account the explanations in the summary solution, from the description below one in the drawing below Restriction to the essentials is highly abstract and not entirely Preferred implementation example for the er outlined to scale solution according to the invention. The only figure in the drawing shows in Axial longitudinal section with the steerable projectile in its Splinter warhead integrated positioning system.

Das schlanke, drallarm aus einem Waffenrohr verschießbare Projektil 11 weist hinter einem spitzen Radom 12 einen hochfrequent arbeitenden Zielsuchkopf 13 auf. Der Heckbereich enthält vor einem - gegebenenfalls nach dem Abschuß des Projektils 11 absprengbaren - Boden 14 eine Bat terie 15 zur zentralen Leistungsversorgung sowie einen Fernsteuer-Emp fangsteil 16 auf. Dessen Antenne ist am hier noch eingerollt skizzier ten Wickel-Leitwerk 17 angeordnet. Davor erstreckt sich, über den größten Teil der Länge des Projektils 11 bis direkt hinter den Ziel suchkopf 13 mit seiner Hochfrequenz-Elektronik, eine konzentrische Kombination aus zentral angeordnetem Stellsystem 18 und dieses hohlzy lindrisch umgebendem Splittergefechtskopf 19.The slim, low-twist projectile 11 , which can be fired from a gun barrel, has a high-frequency seeker 13 behind a pointed radome 12 . The rear area contains in front of a - if necessary after the projectile 11 was fired - floor 14 a battery 15 for central power supply and a remote control receiver part 16 . Whose antenna is arranged on the curled winding tail assembly 17, which is still rolled here. Before that, over a large part of the length of the projectile 11 to directly behind the target seeker head 13 with its high-frequency electronics, a concentric combination of a centrally arranged control system 18 and this hollow cylindrical surrounds splinter warhead 19 .

Das Stellsystem 18 weist im wesentlichen einen zylindrischen Kern aus Treibmaterial 20 zur Entwicklung heißer Reaktionsgase auf, die durch individuell aufsteuerbare Düsen 21 aus der Projektil-Hülle 22 austreten können. Vorzugsweise sind wenigstens zwei axial gegeneinan der versetzte Düsenringe 23 in der Mantelfläche der Hülle 22 vorge sehen, von denen einer in der Querschnittsebene durch den Projek til-Schwerpunkt 24 und einer in einer möglichst weit dagegen versetz ten Querschnittsebene liegt. Dadurch kann durch Öffnen einer Düse 21 in der Querschnittsebene durch den Schwerpunkt 24 infolge der Reak tionswirkung des austretenden Heißgasstrahles ein Querversatz des Pro jektils 11 parallel zu seiner Längsachse 25 hervorgerufen werden, wäh rend eine Impulsfreigabe unter axialem Versatz dagegen zu einem Ver schwenken der Projektil-Längsachse 25 um den Schwerpunkt 24 herum und so zu einer wenigstens vorübergehend gekrümmten Flugbahn führt.The actuating system 18 essentially has a cylindrical core made of propellant 20 for the development of hot reaction gases, which can emerge from the projectile shell 22 through individually controllable nozzles 21 . Preferably, at least two axially against each other the offset nozzle rings 23 are provided in the lateral surface of the sleeve 22 , one of which lies in the cross-sectional plane through the projecting center of gravity 24 and one in a cross-sectional plane which is offset as far as possible. As a result, a transverse offset of the projectile 11 parallel to its longitudinal axis 25 can be caused by opening a nozzle 21 in the cross-sectional plane through the center of gravity 24 as a result of the reaction effect of the emerging hot gas jet, while a pulse release with an axial offset on the other hand causes the projectile to pivot. Longitudinal axis 25 around the center of gravity 24 and thus leads to an at least temporarily curved trajectory.

Um das Treibmaterial 20 des Heiß-Generators herum erstreckt sich eine im Vergleich zum Halbmesser des Treibmaterial-Kernes vergleichsweise dünne Schicht von Sprengstoff 26, die lediglich durch die Düsen 21 mit ihren Steuereinrichtungen unterbrochen ist. Diese Schicht von Spreng stoff 26 braucht im wesentlichen nur dafür ausgelegt zu sein, initi iert vom auch als Annäherungszünder dienenden Zielsuchkopf 13 die Pro jektilhülle 22 aufzubrechen und radial bezüglich der Projektil-Längs achse 25 zu beschleunigen. Bei den Splittern 27 handelt es sich im skizzierten Beispielsfalle um vorgefertigte kleine Kugeln oder Quader, die auf der Innenseite der Hülle 22 fixiert sind; statt dessen oder zusätzlich kann aber auch eine massivere Hülle 22 mit Sollbruchstellen vorgesehen sein, die durch Initiierung der Sprengstoffschicht 26 zu radial beschleunigten Splittern 27 aufgebrochen wird.Around the propellant 20 of the hot generator extends a layer of explosive 26 which is comparatively thin compared to the radius of the propellant core and which is only interrupted by the nozzles 21 with their control devices. This layer of explosive 26 essentially only needs to be designed to initiate the target seeker head 13, which also serves as a proximity fuse, to break open the projectile sleeve 22 and accelerate it radially with respect to the longitudinal axis 25 of the projectile. In the sketched example, the splitters 27 are prefabricated small balls or cuboids which are fixed on the inside of the casing 22 ; instead of this or in addition, a more solid shell 22 with predetermined breaking points can also be provided, which is broken up into radially accelerated splinters 27 by initiating the explosive layer 26 .

Die kinetische Wirkung der Splitter 27 in der Begegnungssituation die ses Abfang-Projektils 11 mit einem abzuwehrenden Geschoß- oder Rake ten-Gefechtskopf resultiert weniger aus der Querbeschleunigung der Splitter 27 als vor allem aus der hohen Begegnungsgeschwindigkeit mit dem Zielobjekt. Denn zu der Auftreffgeschwindigkeit trägt bei der hohen Annäherungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1.5000 m/s des abzuwehrenden Wiedereintrittsgefechtskopfes die Eigengeschwindig keit der vom Projektil 11 abgegebenen Splitter 27 kaum noch bei. Deshalb braucht der Sprengstoff 26 nur auf Aufbrechen der Splitter-Hülle 22 dimensioniert zu werden, so daß sich über die gesamte Länge und fast den ganzen Durchmesser des Gefechtskopfes 19 innerhalb des dünnen hohlzylindrischen Sprengstoffs 26 das Treibmate rial 20 des großvolumigen Gasgenerators für den Betrieb der Steuer-Düsen 21 erstrecken kann.The kinetic effect of the splinters 27 in the encounter situation of the intercepting projectile 11 with a projectile or missile warhead to be deflected results less from the lateral acceleration of the splinters 27 than primarily from the high speed of encounter with the target object. Because at the high approach speed of the order of 1,5000 m / s of the reentry warhead to be defended, the speed of the fragments 27 released by the projectile 11 hardly contributes to the high approach speed. Therefore, the explosive 26 needs to be dimensioned only on breaking the splinter shell 22 , so that the propellant material 20 of the large-volume gas generator for the operation of the tax over the entire length and almost the entire diameter of the warhead 19 within the thin hollow cylindrical explosive 26 Nozzles 21 can extend.

Claims

1. Steerable projectile ( 11 ) with a core of propellant ( 20 ) as a hot gas generator for cross-pulse nozzles ( 21 ) and with an active system for combating air targets, characterized in that the projectile ( 11 ), for combating in particular re-entry Warheads of ballistic missiles at high altitude, as an active system over the major part of its length with the interposition of a thin layer of explosive ( 26 ) on the central core of large diameter for the propellant ( 20 ) and only by means of nozzles ( 21 ) with control means or in the projectile sleeve ( 22 ) is equipped with a large mass of splinters ( 27 ).

2. Projectile according to claim 1, characterized in that the hot gas propellant ( 20 ) with explosives arranged thereon ( 26 ) extends between electrical devices in the rear and in the radome ( 12 ).

3. Projectile according to claim 1 or 2, characterized in that preformed splitters ( 27 ) are provided in or under the projectile cover ( 22 ).

4. Projectile according to claim 1 or 2, characterized in that a solid shell ( 22 ) with splinter predetermined breaking points is provided over the explosives ( 26 ) carried by the propellant ( 20 ).

5. Projectile according to one of the preceding claims, characterized in that several rings ( 23 ) with nozzles ( 21 ) including their control devices are provided in axially offset cross-sectional planes, one of which runs through the projectile center of gravity ( 24 ).