DE4438010A1 - Um seine Längsachse eine Rollbewegung ausführender Flugkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen um seine Längsachse eine Rollbewegung aus führenden Flugkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus Gründen der Vereinfachung bzw. weil der autonome Zielsuchkopf eines derartigen Flugkörpers es zwingend erfordert, führt ein solcher Flugkörper um seine Längsachse eine Rollbewegung durch. In Abhängigkeit von der jeweiligen Flugphase des Flugkörpers ist diese Rollrate jedoch nicht konstant. Beträchtliche Abweichungen zum nominellen Bereich der Rollrate treten beispielsweise auf beim Start des Flugkörpers und beim Endanflug auf das Ziel. Dies gilt in besonderem Maße für Flugkörper, von denen eine vergleichsweise hohe Fluggeschwindigkeit und eine hohe Manövrierfähigkeit gefordert wird.

Bei einer zu kleinen Rollrate verliert der Flugkörper deutlich an Agilität im Flugverhalten, da er ja zur Erzeugung einer Bahnkorrektur immer in einer bestimmten Rollage seine aerodynamischen Steuerflächen verstellen muß, d. h. er gleichsam warten muß, bis er wieder in die entsprechende Rollage gerollt ist. Außerdem erzwingt das angewandte Suchkopfprinzip eine Mindestrollrate.

Bei einer zu großen Rollrate leidet der Wirkungsgrad der aerodynamischen Steuerung, bzw. wird eine Stelleinrichtung mit sehr hoher Bandbreite erforderlich, um der Rollbewegung des Flugkörpers eine entsprechend schnelle Verstellung der Steuerflächen zu überlagern. Auch läßt sich bei vorgebenem Arbeitspunkt (erzielt durch Erreichung einer weitgehenden Konstanz der Rollrate) die Flugkörperregelung entsprechend optimieren und in den Autopilot-Algorithmen abbilden.

Flugkörper der eingangs genannten Art sind bspw. in der DE-Z "wt" 1/85, Seiten 37 bis 41, in der DE-Z "wt" 1/89, Seite 11 oder in der Zeitschrift "Military Technology, MILTECH" 3/89, Seiten 95 und 96 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flugkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem mit einfachen Mitteln die gewünschte weitgehende Konstanz der Rollrate erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Flugkörper der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus­ bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Flugkörpers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäßen Flugkörper ist die Kontrolle der Rollrate also dadurch verwirklicht, daß die bislang zur Anwendung gelangende Aktuatoreinrichtung mit einem einzigen Aktuator, der ein mittels einer gemeinsamen Welle gekoppeltes Flügelpaar, bei dem es sich um ein sog. Canardpaar handelt, antreibt, durch zwei Aktuatoren ersetzt ist, die jeweils nur einen der beiden Flügel, d. h. den jeweils zugehörigen Canard-Flügel wunschgemäß verstellen. Durch eine solche Ausbildung des Flugkörpers ist eine Konstanz der Rollrate des Flugkörpers zumindest weitgehend realisierbar. Durch diese Konstanz der Rollrate läßt sich die Regelung des Flugkörpers und somit sein Manövriervermögen und Flugverhalten auf eine vorgegebene Rollrate hin optimieren. Die oben erwähnten Mängel der bislang gegebenen variablen Rollrate sind in vorteilhafter Weise also eliminiert. Außerdem ist es erfindungsgemäß wahlweise auch möglich, die Rollrate des Flugkörpers für bestimmte Flugphasen gezielt zu beeinflussen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Flugkörpers besteht darin, daß durch die erfindungsgemäße Möglichkeit der Rollkontrolle des Flugkörpers kostenintensive Designrestriktionen eliminiert sind. Bekannte Flugkörper der gattungsgemäßen Art benötigen nämlich geometrisch sehr exakte Außenkonturen, weil anderenfalls infolge der sich hierdurch bedingten markanten Änderung der Rollrate die Funktion des Suchkopfes bzw. die Steuerung und Regelung des Flugkörpers nicht mehr gewährleistet wären. Die bei bekannten Flugkörpern der gattungsgemäßen Art notwendige hohe Präzision seiner Außenkonturen bewirkt entsprechende Herstellungskosten. Durch die Möglichkeit der Rollkontrolle entfallen also - wie bereits erwähnt worden ist - diese kostentreibenden Designrestriktionen, weil es erfindungsgemäß möglich ist, gegebenenfalls vorhandene Asymmetrien aktiv auszugleichen.

Die für die Rollkontrolle des erfindungsgemäßen Flugkörpers benötigte Stelleinrichtung mit vergleichsweise hohen dynamischen Anforderungen kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe bürstenloser Gleichstrommotoren realisiert werden. Solche bürstenlose Gleichstrommotoren weisen eine hohe Betriebszuverlässigkeit, eine hohe Dynamik sowie eine gute Wärmeabfuhr auf, außerdem sind sie in vorteilhafter Weise langzeitlagerfähig. Zweckmäßigerweise können die genannten bürstenlosen Gleichstrommotoren mit einem Kugelgewindetrieb gekoppelt sein, weil ein solcher Trieb bei entsprechender Spielarmut einen hohen Wirkungsgrad besitzt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteil ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung äußerst schematisch und abschnittweise angedeuteten Flugkörpers, der um seine Längsachse eine Rollbewegung ausführt.

Die Figur zeigt abschnittweise einen Flugkörper 10, der um seine Längsachse 12 eine Rollbewegung ausführt, was durch den bogenförmigen Pfeil 14 angedeutet ist. Der Flugkörper 10 weist zwei Flügel 16 auf, bei denen es sich um sog. Canard-Flügel handelt. Die Flügel 16 sind in der Figur in der aus dem Flugkörper 10 herausgeklappten Flugstellung gezeichnet. Die Flugrichtung des Flugkörpers 10 ist durch den Pfeil 18 verdeutlicht. Jeder der beiden Flügel 16 ist mit einem zugehörigen Wellenstummel 20 verbunden. Diese Verbindung ist durch eine zugehörige Lagerachse 22 realisiert. Um diese Lagerachse 22 ist der jeweilige Flügel 16 zwischen einer in den Flugkörper 10 eingeklappten und der in der Zeichnung dargestellten, aus dem Flugkörper 10 ausgeklappten Stellung verstellbar.

Die beiden Wellenstummel 20 sind einander zugewandt und miteinander axial fluchtend vorgesehen. Die Wellenstummel 20 sind im abschnittweise angedeuteten Gehäuse 24 des Flugkörpers 10 mittels Lagereinrichtungen 26 drehbar gelagert. Außerdem sind die beiden koaxialen Wellenstummel 20 in einer zentralen Lagereinrichtung 28 gelagert, die in einer Lageraufnahme 30 des Flugkörpers 10 angeordnet ist. Die beiden voneinander beabstandeten und einander zugewandten Stirnflächen der Wellenstummel 20 sind mit der Bezugsziffer 32 bezeichnet.

Jeder der beiden Wellenstummel 20 ist mit einem zugehörigen Aktuator 34 verbunden. Die Aktuatoren 34 sind nur als Blöcke schematisch angedeutet. Die Verbindung der Aktuatoren 34 mit dem jeweils zugehörigen Wellenstummel 20 ist schematisch durch die beiden Pfeile 36 verdeutlicht. Jeder der beiden Aktuatoren 34 weist eine Stelleinrichtung 38 auf, die ebenfalls nur als Blöcke schematisch verdeutlicht sind.

Claims (6)

1. Um seine Längsachse eine Rollbewegung ausführender Flugkörper mit zwei Flügeln und einer Aktuatoreinrichtung zum Verstellen der beiden Flügel, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoreinrichtung zwei voneinander getrennte Aktuatoren (34) aufweist, die zum voneinander unabhängigen Verstellen der beiden Flügel (16) vorgesehen sind.

2. Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Aktuatoren (34) mit einem zugehörigen Wellenstummel (20) des jeweiligen Flügels (16) wirkverbunden ist.

3. Flugkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenstummel (20) miteinander axial fluchten.

4. Flugkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wellenstummel (20) in einer zentralen Lagereinrichtung (28) gelagert sind.

5. Flugkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Aktuatoren (34) eine Stelleinrichtung (38) mit einer Kugelgewindespindel aufweist.

6. Flugkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtungen (38) bürstenlose Gleichstrommotoren aufweisen.