DE4129096C2 - Vorrichtung zur Radarbeobachtung der Erdoberfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Radarbeob­ achtung der Erdoberfläche durch einen in einer Erdum­ laufbahn befindlichen Flugkörper, der mindestens eine Radareinrichtung aufweist.

Derartige Radarbeobachtungen werden nach dem Stand der Technik mit Hilfe von Satelliten oder speziellen Platt­ formen durchgeführt. Diese Vorrichtungen werden dazu in Bahnen mit niedrigen bzw. hohen Inklinationen angeord­ net. Sie befinden sich damit auf geostationären äquato­ rialen bzw. polaren Bahnen. Neben Radareinrichtungen sind auf diesen Vorrichtungen auch andere Sensoren und Meßgeräte angeordnet, die jeweils für bestimmte Beob­ achtungszwecke angepaßt sind. Die verwendeten Radarein­ richtungen haben feste Antennen und sind elektronisch gesteuert. Diese Radareinrichtungen werden auch als "Synthetic Aperture Radar" bezeichnet.

Im Bereich von Flugzeugen, die im erdnahen Luftraum eingesetzt werden, werden gegebenenfalls Radarsysteme verwendet, um beispielsweise die Wetterlage zu analy­ sieren oder fliegende Objekte bzw. die jeweilige Land­ schaft rechtzeitig zu erkennen. Darüber hinaus ist es möglich, den relativen Abstand des Flugzeuges zum Boden sowie zu anderen Flugzeugen zu messen. Die Radargeräte in diesen Flugzeugen werden verbreitet im Bereich der Spitze des Bugrumpfes angeordnet. Es ist aber auch be­ kannt, daß Flugzeuge, die im Bereich von Frühwarnsy­ stemen eingesetzt werden, mit Radarsystem ausgestattet werden, die außerhalb der Rumpfoberseite angeordnet werden. Zur Begrenzung der Verschlechterung der aerody­ namischen Eigenschaften, die aus dieser Anordnung re­ sultieren, weisen die außerhalb der Rumpfoberseite an­ geordneten Radareinrichtungen aerodynamisch günstige Verkleidungen auf.

Im Bereich von bemannten Weltraumflugkörpern ist es bekannt, aus- und einfahrbare Radargeräte zu verwenden, die nach einem Erreichen einer Umlaufbahn aus einem Innenraum des Fluggerätes ausgefahren und nach einer vorgesehenen Benutzung wieder in den Innenraum einge­ fahren werden, um eine Rückführung in den Bereich der Erdoberfläche zu ermöglichen. Das bei derartigen Welt­ raumfähren verwendete Radar ist somit ausschließlich zur Durchführung von Erdbeobachtungen geeignet.

Unbemannte Flugkörper, die in der Lage sind, in eine Erdumlaufbahn aufzusteigen und nach einer vorgesehenen Verwendung wieder in den Bereich der Erdoberfläche zu­ rückzukehren, sind aus der DE-PS 37 22 159 bekannt. Die in dieser Druckschrift beschriebenen Vorrichtungen dienen jedoch ausschließlich zu einem Lastentransport, eine Durchführung von Erdbeobachtungen mit Hilfe von Radareinrichtungen ist dort nicht vorgesehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu ver­ bessern, daß der zur Durchführung einer Radarbeobach­ tung der Erdoberfläche erforderliche Aufwand vermindert und die Betriebssicherheit in einer Vielzahl von Ein­ satzsituationen erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flugkörper als unbemanntes; geflügeltes, rückkehr­ fähiges Fluggerät ausgebildet ist, wobei an seiner Unterseite ein Wärmeschutzschild angeordnet ist und daß im Bereich der Oberseite mindestens eines der Flügel eine flächig ausgebildete Radareinrichtung angeordnet und im wesentlichen dem Konturverlauf der Oberseite angepaßt ist sowie in einer Beobachtungsphase der Erd­ oberfläche zuwendbar, in einer Wiedereintrittsphase der Erdoberfläche abwendbar und in einer Landephase zur Datenversorgung einer Navigationseinrichtung erneut der Erdoberfläche zuwendbar ist.

Die Ausbildung der Vorrichtung als unbemanntes und rückkehrfähiges Fluggerät vermindert erheblich die Kosten für die Durchführung der Radarbeobachtungen, da die äußerst teuren Radareinrichtungen bei einer erneu­ ten Mission nach Wertung oder Ergänzung wiederverwendet werden können. Durch die integrierte Anordnung der Ra­ dareinrichtung im Bereich der Oberseite der Flügel werden die aerodynamischen Eigenschaften des Flug­ gerätes nicht beeinträchtigt und trotzdem eine sta­ tionäre Anordnung relativ zum Fluggerät ermöglicht, die aufwendige und störanfällige Stelleinrichtungen ent­ behrlich macht. Insbesondere wird durch diese Ausbildung vermieden, daß die Radareinrichtung nach einem Erreichen der Erdumlaufbahn durch Versagen einer Verstelleinrichtung, die die Radareinrichtung in ihre Betriebspositionierung verbringen müßte, der Erfolg der gesamten Mission verhindert wird. Darüber hinaus wird der vor einem Beginn des Fluges erforderliche Prüfungs­ aufwand erheblich vermindert. Die Anordnung der Radar­ einrichtung im Bereich der der Unterseite abgewandten Oberseite der Flügel ermöglicht es, die Flügelunter­ seite in bekannter Weise mit einem Wärmeschutzschild auszustatten, das bei einem Wiedereintritt in die Erd­ atmosphäre in Flugrichtung vorne angeordnet werden kann. Die Radareinrichtung kann dadurch während der Wiedereintrittsphase aus einem Bereich vergleichsweise großer Wärmeentwicklung entfernt werden. Nach einem Abschluß des Wiedereintritts und einer reduzierten Fluggeschwindigkeit während eines Landeanfluges kann die Radareinrichtung hingegen wiederum der Erdober­ fläche zugewandt werden und zur Zielortung und Naviga­ tion verwendet werden, um ein zuverlässiges Anfliegen einer Landebahn zu ermöglichen.

Eine Vergrößerung der für die Beobachtung der Erdober­ fläche nutzbaren Fläche sowie eine symmetrische Gestal­ tung kann dadurch realisiert werden, daß im Bereich der Oberseiten der Flügel jeweils eine Radareinrichtung angeordnet ist.

Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Einsatzbedingun­ gen bei der Beobachtung der Erdoberfläche und bei der erdnahen Navigation sowie zur Ermöglichung unterschied­ licher Beobachtungsabläufe während der Beobachtung der Erdoberfläche wird vorgeschlagen, daß mindestens eine der Radareinrichtungen zur Adaption an unterschiedliche Einsatzbedingungen mit umschaltbaren Frequenzen ver­ sehen ist.

Eine Beeinträchtigung der Betriebsfähigkeit der Radar­ einrichtung durch Hitzeeinwirkung während einer Wieder­ eintrittsphase kann dadurch vermieden werden, daß die Flügel mit einer zu niedrigen Flügelbelastungen führen­ den Oberflächenkontur versehen sind.

Eine besonders kompakte und mechanisch belastbare Aus­ führungsform kann dadurch bereitgestellt werden, daß die Flügel vorzugsweise eine im wesentlichen rechteck­ förmige und mit abgerundeten Eckbereichen versehene Fläche aufspannen.

Eine weitere Verbesserung der aerodynamischen Eigen­ schaften kann dadurch erfolgen, daß ein Bug des Flug­ körpers in bekannter Weise stumpf ausgebildet ist.

Eine Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften erfolgt dadurch, daß in seitlichen und hinteren Be­ reichen der Flügel Stabilisierungsflügel angeordnet sind.

Eine ausreichende Landefähigkeit und eine Verhinderung einer Verschlechterung der Flugeigenschaften wird da­ durch ermöglicht, daß im Bereich der Stabilisierungs­ flügel und des Bugruders ausfahrbare Fahrwerke angeord­ net sind.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Ablaufskizze zur Veranschaulichung eines Einsatzszenarios von einem Start der Vorrich­ tung bis zu einer Landung,

Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Einsatzes der Vorrichtung in einer Erdumlauf­ bahn und

Fig. 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Einsatzes der Vorrichtung während einer Lande­ phase.

Eine Vorrichtung zur Radarbeobachtung besteht im we­ sentlichen aus Flügeln (1, 2), die jeweils mit einer Oberseite (3) sowie einer Unterseite (4) ausgestattet sind. Die Flügel (1, 2) bilden einen Rumpf, der auf der Oberseite eine Verkleidung (5) für Ausrüstungsteile besitzt.

Entsprechend der Darstellung und Fig. 1 ist es möglich, die Vorrichtung ohne einen eigenen Hauptantrieb auszu­ bilden und mit Hilfe eines Trägersystems (6) in den Bereich einer Erdumlaufbahn zu befördern. Zur Verbesse­ rung ihrer Flugeigenschaften weist die Vorrichtung Sta­ bilisierungsflügel (7, 8) auf, die in einem seitlichen und hinteren Bereich der Flügel (1, 2) angeordnet sind. Insbesondere ist daran gedacht, die Flügel (1, 2) im Bereich der Unterseite (4) als eine im wesentlichen stetig verlaufende Fläche auszubilden, in deren Bereich ein Hitzeschutzschild (9) angeordnet ist. Im Bereich der Oberseite (3) der Flügel (1, 2) sind Radareinrich­ tungen (10) angeordnet, die eine flächige Ausbildung aufweisen und mit einer Gestaltung versehen sind, die im wesentlichen den Oberflächenkonturen der Flügel (1, 2) entspricht. Zur Realisierung derartiger Radarein­ richtungen (10) können "Phased Arrays" verwendet wer­ den.

Ein Bug (11) der Vorrichtung ist bekannter Weise stumpf abgerundet. Das Hitzeschutzschild (9) beschreibt im wesentlichen den Flügelumriß mit abgerundeten Eckbe­ reichen.

Aus der Darstellung in Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Vorrichtung in einer Arbeitspositionierung im Bereich des Weltraums mit der Oberseite (3) und damit mit den Radareinrichtungen (10) einer Erdoberfläche (12) zuge­ wandt ist. Zur Durchführung eines Wiedereintritts in die Erdatmosphäre wird die Vorrichtung gedreht und da­ bei mit dem Hitzeschutzschild (9) der Erdoberfläche (12) zugewandt. Hierdurch wird eine wesentliche Hitze­ entwicklung im Bereich der Radareinrichtungen (10) ver­ mieden. Durch eine niedrige Flügelbelastung aufgrund einer aerodynamisch günstigen Gestaltung kann die Hitzeentwicklung weiter reduziert werden. Nach einer ausreichenden Abbremsung und einem Beginn des Landean­ fluges wird die Vorrichtung erneut gedreht und die Ra­ dareinrichtungen (10) erneut der Erdoberfläche (12) zugewandt. Hierdurch können Ziel- und Navigationsbeo­ bachtungen durchgeführt werden.

In Fig. 2 ist veranschaulicht, daß mit Hilfe der Vor­ richtung in einer Arbeitspositionierung Beobachtungen im Bereich der Erdoberfläche (12) durchgeführt werden können. Es werden dabei mit einem Radarfeld (13) Beob­ achtungsspuren (14) durchlaufen. Im Bereich von äußeren Begrenzungen (15, 16) der Stabilisierungsflügel (7, 8) und Bugruder (17) sind ausfahrbare Landeeinrichtungen, beispielsweise Fahrwerke, angeordnet. Das Bugruder (17) dient bekannterweise zur aerodynamischen Steuerung.

Aus der Darstellung in Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Vorrichtung während eines Landeanfluges ein der Erd­ oberfläche (12) zugewandtes Radarfeld (18) generiert.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Radarbeobachtung der Erdoberfläche durch einen in einer Erdumlaufbahn befindlichen Flugkörper, der mindestens eine Radareinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugkör­ per als unbemanntes, geflügeltes rückkehrfähiges Fluggerät ausgebildet ist, wobei an seiner Unter­ seite ein Wärmeschutzschild (9) angeordnet ist und daß im Bereich der Oberseite mindestens eines der Flügel eine flächig ausgebildete Radareinrichtung (10) angeordnet und im wesentlichen dem Konturver­ lauf der Oberseite (3) angepaßt ist sowie in einer Beobachtungsphase der Erdoberfläche (12) zuwendbar, in einer Wiedereintrittsphase der Erdoberfläche (12) abwendbar und in einer Landephase zur Daten­ versorgung einer Navigationseinrichtung erneut der Erdoberfläche (12) zuwendbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Oberseiten (3) beider Flü­ gel (1, 2) jeweils eine Radareinrichtung (10) ange­ ordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens eine der Radareinrichtun­ gen (10) zur Adaption an unterschiedliche Einsatz­ bedingungen mit umschaltbaren Frequenzen versehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flügel (1, 2) mit einer zu niedrigen Flügelbelastungen führenden Oberflächenkontur versehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flügel (1, 2) vor­ zugsweise eine im wesentlichen rechteckförmige und mit abgerundeten Eckbereichen versehene Fläche auf­ spannen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Bug (11) des Flug­ körpers im wesentlichen stumpf ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß in seitlichen und hin­ teren Bereichen der Flügel (1, 2) Stabilisierungs­ flügel (7, 8) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stabili­ sierungsflügel (7, 8) und des Bugruders (17) aus­ fahrbare Fahrwerke angeordnet sind.