DE4210113C1 - Verfahren zum Leiten eines Flugkörpers und Flugkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Leiten eines langgestreckten Flugkörpers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 2 sowie einen zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Flugkörper.

Es sind aus einem Abschußrohr verschließbare Wurfkörper und ein Starttriebwerk aufweisende Flugkörper bekannt, beispielsweise aus der DE 35 16 673 A1 und der DE 33 06 659 A1, die über dem Ziel einen oder mehrere Wirkkörper ausstoßen, die dann mit durch einen Fallschirm gebremster Geschwindigkeit nach unten auf das am Erdboden befindliche Ziel fallen. Diese Wurf- bzw. Flugkörper eignen sich je­ doch nur zur Bekämpfung stationärer Ziele, etwa stehender Panzer. Eine Bekämpfung sich bewegender Ziele, etwa fah­ render Panzer oder gar tieffliegender Hubschrauber, ist damit nicht möglich. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, Flugkörper zu entwickeln, die an dem vor dem Ziel­ gebiet befindlichen Ende ihrer ballistischen Flugbahn derart in die Vertikale umlenken, daß ihre mit einem Suchkopf versehene Spitze nach unten zum Erdboden weist. Ein sich beim Umlenken des Flugkörpers entfaltender Fall­ schirm bremst den freien Fall ab, so daß für den Suchkopf Zeit für ein Aufschalten auf das Ziel bleibt. Sobald dann der Suchkopf das Ziel erfaßt hat, wird der Fallschirm abgestoßen und ein im Flugkörper untergebrachtes Marsch­ triebwerk wird gezündet, so daß der durch den Suchkopf geleitete und das Marschtriebwerk angetriebene Flugkörper in bekannter Weise die Verfolgung des sich bewegenden Ziels aufnimmt. Bei der Entwicklung eines solchen Flug­ körpers haben sich jedoch Schwierigkeiten ergeben, ins­ besondere deshalb, weil der Flugkörper für seine auf Schwerkraftwirkung beruhende Umlenkung aus der balli­ stischen Flugbahn in die vertikale Lage eine vergleichs­ weise lange Zeitspanne benötigt und weil der Flugkörper Rollbewegungen und durch das Umlenken bedingte Nick- und Gierbewegungen durchführt, welche den Aufschaltvorgang des Suchkopfs beträchtlich stören.

Aus der DE-PS 34 27 227 ist ein Munitionsartikel bekannt, für dessen seitliche Versetzung nacheinander zündbare Impulsgeber vorgesehen sind. Ein Orientierungs-Fallschirm wird verwendet. Die Problematik einer möglichst raschen Umlenkung eines Flugkörpers aus der ballistischen Flugbahn in die vertikale Lage ist dort nicht angesprochen. Sinnge­ mäß dasselbe gilt für die DE-PS 28 30 859, bei der die dort vorgesehenen Feststoff-Impulsgeber so wirken, daß sich eine Drehung um das Gravitationszentrum des Flug­ körpers ergibt, die in keinem Zusammenhang mit der Umlenkung aus der ballistischen Flugbahn in die vertikale Lage steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren, der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß es gelingt, einen derartigen Flugkörper in kürzester Zeit aus seiner ballistischen Flugbahn in die Vertikale umlenken zu lassen und dabei den Flugkörper bezüglich Roll-, Nick- und Gierbewegungen zu stabilisieren. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung die Schaffung eines entsprechend ausgebildeten Flugkörpers.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensmäßig durch die Weiterbildung des gattungsgemäßen Verfahrens ent­ sprechend dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Die vorrichtungsmäßige Lösung der Aufgabe ist Gegenstand des Patentanspruchs 3.

Besondere Ausführungen des Verfahrens sowie des Flug­ körpers nach der Erfindung sind Gegenstand der Patentan­ sprüche 2 bzw. 4 bis 6.

Gemäß der Erfindung wird also dann, wenn der Flugkörper vor dem Zielgebiet angelangt ist, ein Bremsfallschirm ent­ faltet, womit die Vorwärtsgeschwindigkeit des Flugkörpers stark abgebremst wird. Zugleich übt ein Quertriebwerk eine Kraft auf den Flugkörper aus, die sich vektoriell zur Erd­ anziehungskraft addiert. Beide Maßnahmen führen dazu, daß das Umlenken des Flugkörpers aus der ballistischen Flug­ bahn in die Vertikale sehr schnell vonstatten geht. Das Quertriebwerk, das sowohl radiale als auch tangentiale Kräfte auf dem Flugkörper auszuüben vermag, unter­ drückt dabei Roll-, Nick- und Gierbewegungen des Flugkörpers, so daß dessen Suchkopf ungestört das Ziel aufsuchen und sich auf dieses aufschalten kann.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flugkörpers dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Flugkörper vor dessen Abschuß,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den am Bremsfallschirm hängenden Flugkörper,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Flugkörper nach Abstoßung des Bremsfallschirms,

Fig. 4 die wesentlichen Teile eines Quertriebwerks des Flugkörpers in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4A, 4B und 4C die wesentlichen Teile des Quertriebwerks von Fig. 4 in Einzeldarstellung,

Fig. 5 eine Skizze zur Erläuterung des Abkippvorgangs des Flugkörpers und

Fig. 5A den Flugkörper mit Bremsfallschirm und einem ausgeklappten Canard

Fig. 5B eine Skizze zur Erläuterung des Abkippvorganges des Flugkörpers mit einem ausgeklappten Canard,

Fig. 6 eine Skizze zur Erläuterung des Gesamtvorgangs vom Abschuß des Flugkörpers bis zu dessen Ziel­ verfolgung.

Gemäß Fig. 1 steckt der im Ganzen mit 10 bezeichnete Flugkörper in einem Abschußrohr 11, das mit einer Schulterhalterung 12, einem Halter 13 mit Abzug 13' und einer Visier-Optik 14 versehen ist. Der Flugkörper 10 weist ein Starttriebwerk 15, einen zusammengefalteten Bremsfallschirm 16, ein Marschtriebwerk 17, ein ausfahrbares Ruder 18, eine Wirkladung 19, ein ausfahrbares Vorderruder (Entenleitwerk) 20, ein Quertriebwerk 21, eine Lenkelektronik 22 mit Mikroprozessor, Regler und Batterie sowie einen Suchkopf 23 auf.

Nach Abschuß des Flugkörpers 10 aus dem Abschußrohr 11 und erfolgtem Abbrennen des Starttriebwerks 15 wird letzteres abgeworfen. Der verbleibende Flugkörper ist in Fig. 2 dargestellt und mit 10' bezeichnet und zwar an dem inzwischen entfalteten Bremsfallschirm 16 hängend. Der in der Flugkörperspitze unterge­ brachte Suchkopf 23 weist dabei vertikal nach unten, also zur Erdoberfläche hin. Fig. 3 schließlich zeigt den nach Abwurf des Bremsfallschirms 16 verbleibenden und mit 10'' bezeichneten Flugkörper, wobei das Ruder 18 durch eine Rudermaschine 18' ausgefahren ist; ebenso ausgefahren ist das Vorderruder 20.

Fig. 4 zeigt das Quertriebwerk 21. Dieses Triebwerk 21 besteht aus drei Scheibenkörpern 30, 31 und 32, wobei der Scheibenkörper 30 tangential gegen den Uhrzeigersinn ausmündende Triebwerksdüsen 30a, der mittlere Scheibenkörper 31 radial ausmündende Trieb­ werksdüsen 31a und der Scheibenkörper 32 im Uhrzeigersinn tangential ausmündende Triebwerksdüsen 32a aufweist. Die drei Scheibenkörper 30, 31 und 32 können gesondert mit unter Druck stehendem Antriebsgas gespeist werden, der mittlere Scheibenkör­ per 31 darüberhinaus in gesonderter Weise bezüglich seiner Einzel-Düsen 31a oder bezüglich Düsensektoren. Es ist ver­ ständlich, daß bei Austritt eines unter Druck stehenden Gases aus den Tangentialdüsen 30a und 32a auf den Flugkörper einen Kraft in Richtung einer Drehung um seine Längsachse ausgeübt wird, und zwar gegen den Uhrzeigersinn bzw. im Uhrzeigersinn. Wird dagegen Druckgas aus einer der Düsen 31a bzw. einem Düsensektor der Düsen 31a entlassen, dann wird auf den Flugkörper eine Kraft in Radialrichtung ausgeübt, und zwar entgegengesetzt der Richtung der aktiven Düse 31a bzw. des aktiven Düsensektors. Durch geeignete Betätigung des Quertriebwerks 21 kann somit sowohl Drehbewegungen des Flugkörpers um seine Längsachse (Rollbewegun­ gen um die X-Achse) als auch translatorische Bewegungen des Flugkörpers in einer zu seiner Längsachse senkrechten Ebene (Nickbewegungen in der Y-Achse, Gierbewegungen in der Z-Achse) entgegengewirkt werden.

Wesentlich ist nun, daß sich das Quertriebwerk im Schwerpunkt des Flugkörpers befindet, und zwar im Schwerpunkt des Flugkörpers 10', also nach Abwurf des Starttriebwerks 15. Damit ist es nämlich dann möglich das eingangs erwähnte Umlenken des Flugkör­ pers nach Beendigung seines ballistischen Fluges in die Vertikale optimal zu beschleunigen, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist. Wird nämlich der Flugkörper 10' durch den Bremsfallschirm 16 abge­ bremst und tritt die nach oben gerichtete Radialdüse 31a bzw. der nach oben gerichtete entsprechende Düsensektor in Tätigkeit, wie dies in Fig. 5 angedeutet ist, dann greift am Schwerpunkt S. P. des Flugkörpers zusätzlich zur Erdanziehungskraft mg eine Kraft F an, die sich - vektoriell - zur Erdanziehungskraft addiert, mit der Folge, daß die Umlenkung des Flugkörpers 10' aus der - im wesentlichen - Horizontalen um den Mittelpunkt des Bremsfall­ schirms 10 in die Vertikale beträchtlich beschleunigt, die Dauer des Umlenkvorgangs somit beträchtlich verkürzt wird.

Dies kann jedoch auch in der Form durchgeführt werden, daß einseitig eine oder zwei Flossen (Canards) ausgeklappt werden (Fig. 5A). Das durch dessen Gewicht erzeugte Rollmoment um den Schwerpunkt dreht die Endlenkstufe, so daß die Flosse vorerst nach unten (in Richtung Erdoberfläche) zeigt, jedoch immer in Richtung des Mittelpunkts der Bahnkrümmung (Fig. 5B). Aktiviert man nun nur eine Quertriebsdüse des Radialtriebwerkes auf der zur Flosse gegenüberliegenden Seite, so wird die Bahnumlenkung entsprechend beschleunigt.

Anhand von Fig. 6 soll nun der gesamte Flugablauf des Flugkörpers erläutert werden. Der Schütze legt das Abschußrohr 11 auf der Schulter auf und visiert das Ziel, beispielsweise einen feindli­ chen Hubschrauber 40, mittels der Visier-Optik 14 an. Daraufhin löst er mittels des Auslösers 13' den Schuß aus, d. h., das Starttriebwerk 13 wird gezündet und der Flugkörper 10 verläßt unter einem Elevationswinkel α das Abschußrohr 11, wie dies in Fig. 5 in der mit A bezeichneten Startphase angedeutet ist. Nach Abbrand des Starttriebwerks und Abwurf desselben gelangt der Flugkörper 10' in die mit B bezeichnete Phase seines ballisti­ schen Flugs. Sobald der Flugkörper 10' das Zielgebiet erreicht hat, sich über dem Ziel 40 oder unmittelbar vor dieser Stelle befindet, wird die Phase C ausgelöst, nämlich der Brems- und Umlenkvorgang. Dabei wird der Bremsfallschirm 16 entfaltet und zugleich, wie bereits erwähnt, der Scheibenkörper 31 des Quertriebwerks 21 derart in Tätigkeit gesetzt, daß der Flugkörper abkippt und in seine mit D bezeichnete Phase des Sinkens und der Zielidentifizierung gelangt. In dieser Phase D wird der am Bremsfallschirm 16 absinkende Flugkörper 10' durch das Quer­ triebwerk 21 stabilisiert, d. h., die Tangentialdüsen 30a und 32a unterdrücken eine Rollbewegung, die Radialdüsen 31a Nick- und Gierbewegungen des Flugkörpers. Durch diese Stabilisierung des Flugkörpers 10' vermag sein Suchkopf 23 eine schnelle und exakte Zielidentifizierung vorzunehmen und schaltet auf das Ziel 40 auf. Damit wird auch das Marschtriebwerk 17 in Tätigkeit gesetzt und der Bremsfallschirm 16 abgetrennt, und der Flugkörper 10'' nimmt nun in der Phase E die Zielverfolgung auf.

Wenn erwähnt worden ist, daß das Quertriebwerk 21 in der Phase C zur Beschleunigung des Abkippvorgangs und in der Phase D zur Stabilisierung betätigt wird, so ist daraufhinzuweisen, daß das Quertriebwerk auch bereits unmittelbar vor Erreichen der Phase C in Tätigkeit gesetzt werden kann, was dann zweckmäßig ist, wenn der Flugkörper 10' bereits in seiner ballistischen Phase B eine Rollbewegung (Drehung um seine Längsachse) durchführt; durch die Tangentialdüsen 30a, 32a wird dann diese Rollbewegung bereits vor Entfaltung des Bremsfallschirms 16 unterbunden.

Der Zeitpunkt der Entfaltung und der Abtrennung des Bremsfall­ schirms 16 sowie der Zeitpunkt und die Art und Weise der Betätigung des Quertriebwerks 21 werden durch die Lenkelektronik 22 bestimmt, deren Mikroprozessor eine Verknüpfung und Auswertung von Werten vornimmt, die ihm von einem Speicher, in welchem gerätetypische Werte eingespeichert sind, von Lagesensoren, welche die Lage und Lagebewegungen des Flugkörpers ermitteln, der Visier-Optik 14 und dem Suchkopf 23 geliefert werden. Selbstver­ ständlich erfüllt die Lenkelektronik auch ihre üblichen Aufgaben, etwa das Auslösen des Marschtriebwerks und die Lenkung des Flugkörpers 10'' zum Ziel 40. Das Quertriebwerk 21 kann durch Druckluft betrieben sein, jedoch ist aus Platzgründen ein pyrotechnischer Antrieb vorzuziehen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Leiten eines langgestreckten Flugkörpers mit Starttriebwerk, Marschtriebwerk, Energiequelle, Lenk­ elektronik, Wirkladung und Suchkopf von oben her auf ein Ziel, etwa einen Hubschrauber, bei dem der Flugkörper nach einem ballistischen Flug vor dem Zielgebiet durch einen Bremsfallschirm abgebremst und derart in eine Lage im wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche über dem Zielgebiet umgelenkt wird, daß der Suchkopf des am Bremsfallschirm hängenden Flugkörpers nach unten gerichtet ist, woraufhin nach Aufschalten des Suchkopfs auf das Ziel der Bremsfall­ schirm abgetrennt und der Flugkörper durch das Marschtrieb­ werk zum Ziel gelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor, zum oder unmittelbar nach dem Zeitpunkt der Entfaltung des Bremsfallschirms ein im Schwerpunkt des Flugkörpers angeordnetes Quertriebwerk derart eingeschaltet wird, daß zunächst zum Beschleunigen des Abkippens des Flugkörpers in die Vertikale eine sich zur Erdanziehungs­ kraft vektoriell addierende Kraft erzeugt und alsdann während der sich an das Abkippen anschließenden Suchphase Roll- Nick- und Gierbewegungen des Flugkörpers entgegengewirkt und dieser damit stabilisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Unterdrückung von während des ballistischen Flugs des Flugkörpers auftretenden Rollbewegungen das Quertriebwerk unmittelbar vor dem Zeitpunkt der Entfaltung des Bremsfallschirms in Tätigkeit gesetzt wird.

3. Flugkörper zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Starttriebwerk (15) an seinem hinteren Ende, einem zusammengefalteten Bremsfallschirm (16), einem Marschtriebwerk (17), einer Wirkladung (19), einem Quertriebwerk (21) im Flugkörper-Schwerpunkt (S. P) mit radialen und tangentialen Triebwerksdüsen (30a, 31a, 32a), einer Lenkelek­ tronik (22) mit Mikroprozessor und Ladesensoren und einem Suchkopf (23).

4. Flugkörper nach Anspruch 3, bei dem das Quertriebwerk (21) aus drei Scheibenkörpern (30, 31, 32) besteht, wobei eine Scheibe (31) radiale Triebwerksdüsen (31a), die beiden anderen Scheibenkörper (30, 32) einander entgegengesetzte tangentiale Triebwerksdüsen (30a, 32a) aufweisen.

5. Flugkörper nach Anspruch 3 oder 4, mit einem druckluftbe­ triebenen oder pyrotechnischen Quertriebwerk (21).

6. Flugkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein steuerbares Entenleitwerk.