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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein durch die Luft fliegendes Zielsystem.
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Die
Verwendung von Luftzielen in Waffentrainingssituationen ist gut
bekannt. Von einem Luftfahrzeug geschleppte Ziele oder Ziele mit
Eigenantrieb simulieren die Charakteristiken, gegen welche Flugabwehrgranaten
und -raketen verwendet werden könnten.
Diese Charakteristiken können
Formsignaturen oder thermische Signaturen umfassen. Es sind gas-
oder erdölbetriebene
Brenner verwendet worden, um ein Gitter oder eine feste Oberfläche zu heizen,
wodurch die benötigte
thermische Signatur bereitgestellt wird. Die Verwendung eines Brenners stellt
jedoch auch einen sichtbaren Anzeiger bereit. Während für Tageslicht-Trainingsmissionen
keinerlei Probleme verursacht werden, folgt während Operationen zur Nachtzeit
eine Person, welche ein Training in der Verwendung von Flugabwehrwaffen
ausführt, oftmals
versehentlich statt der thermischen Signatur der visuellen Signatur.
Dies reduziert deutlich die Effektivität des Trainings in der Simulation
von Kampfbedingungen, in welchen möglicherweise keine sichtbare
Anzeige der Position eines Ziels gegeben ist.
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Dieses
Problem wurde in der GB 2 309 290 festgestellt und in Angriff genommen,
welche vorschlägt,
eine „kontinuierliche
und thermisch leitfähige Oberfläche" über der Brennereinheit im Bugkonus
eines Ziels anzuordnen. Die Veröffentlichung
ist jedoch dahingehend unzureichend, da sie nicht erklärt, was mit
diesem Ausdruck gemeint ist und es werden keine Beispiele für geeignete
Materialien oder Konstruktionen für eine solche Oberfläche zur
Erleichterung des Verständnisses
gegeben.
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Ferner
tritt bei gasbetriebenen Zielen das Problem auf, dass diese übermäßige Temperaturen erzeugen
und keine thermischen Signaturen gewünschter Wellenlänge(n) erzeugen.
Es besteht demnach ein Bedarf für
eine alternative Wärmeeinheit
für ein
durch die Luft fliegendes Zielsystem.
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Die
US 3 086 202 offenbart ein
Luftziel, welches eine elektrisch beheizte Heizereinheit umfasst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung in ihrem breitesten Sinne wird ein Luftziel mit einer
elektrisch beheizten Heizereinheit bereitgestellt, welche dadurch
gekennzeichnet ist, dass die Heizereinheit ein Nickel-Chrom-Drahtelement
umfasst. Typischerweise ist die Heizereinheit innerhalb des Bugkonus
des Luftziels, vorzugsweise hinter einem Zinksulfidfenster, angeordnet.
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Vorzugsweise
ist das Drahtelement an einer flachen Radiatorplatte montiert.
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Die
vorliegende Erfindung ist gleichermaßen auf geschleppte Ziele oder
Ziele mit Eigenantrieb anwendbar. Typischerweise werden Ziele mit
Eigenantrieb durch Hubkolbenmaschinen (Kolben- oder Drehmotoren),
Düsentriebwerke
oder Festbrennstoffmotoren betrieben.
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Die
oben genannten und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden
nun, lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
detaillierter beschrieben, wobei:
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1 schematisch ein Luftziel
zeigt, welches durch ein bemanntes Luftfahrzeug geschleppt wird;
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2 eine perspektivische Ansicht
einer Ausführungsform
eines geschleppten Luftziels zeigt, in welches ein Heizer eingebaut
ist;
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3 die Ausführungsform
von 2 unterhalb der Tragfläche eines
Luftfahrzeugs vor der Aussetzung des Ziels illustriert und
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4 eine perspektivische Vorderansicht des
Bugkonus der Ausführungsform
von 2 ist.
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1 zeigt ein Luftziel 10 ohne
Eigenantrieb, welches von einem Luftfahrzeug 11 an einem sehr
langen Abschleppseil 12 (typischerweise in der Größenordnung
von 7 km) abgeschleppt wird, um das abschleppende Luftfahrzeug 11 vor
dem eintreffenden Beschuss zu schützen. Mittels einer elektrischen
Heizereinheit, welche innerhalb der aerodynamischen Bugkonusverkleidung 13 eingebaut
ist, strahlt das Ziel 10 von seinem Bugkonus Wärme aus. Die
Bugkonusverkleidung 13 ist typischerweise aus Hochtemperatur-glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt
und umfasst ein Zinksulfidfenster 14, um zu ermöglichen,
dass die thermische Infrarotsignatur der Heizereinheit im Bereich
von 3 bis 13 μm
von der Sucheinrichtung gesehen werden kann, während es als Isolator gegen
das Kühlen
des Luftstroms wirkt, der typischerweise 350 Knoten oder mehr erreichen kann.
Das ZnS-Fenster 14 ist so groß wie möglich, um zu gewährleisten,
dass die maximal mögliche
Fläche
der geheizten Oberfläche
durch die Sucheinrichtung detektiert werden kann.
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Die
Heizereinheit verwendet ein Nickel-Chrom-Drahtelement, welches an
einer flachen Radiatorplatte einer 1,2 kW-Bauweise montiert ist. Die
Radiatorplatte selbst ist an einem thermisch isolierten Unterbau
aus rostfreiem Stahl und Aluminium montiert. Die Einheit strahlt
Wärme von
Umgebungstemperatur bis ungefähr
500°C ab.
Der Bugkonus kann derartige Löcher
aufweisen, wie sie nötig
sind, um ein Eintreten von Kühlluft
zwischen die innere Oberfläche
des Bugkonus, die äußere Oberfläche des
Unterbaus aus rostfreiem Stahl sowie in Gebiete der Montage des
Rahmens aus rostfreiem Stahl an dem Bugkonus aus glasfaserverstärktem Kunststoff zu
ermöglichen,
um irgendeine strukturelle Beschädigung
des Bugs durch die Wärme
von dem Heizelement zu verhindern. Die Rückseite der Heizereinheitanordnung
ist mit einer dicken Glasgewebematte bedeckt, um eine Wärmeübertragung
zum Heck des Ziels zu verhindern oder zu reduzieren.
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Die
Heizereinheit ist so geformt, dass eine angemessene Abdeckung gewährleistet
ist und kann so orientiert werden, dass eine nach vorn gerichtete thermische
Signatur erzeugt wird oder kann derart eingestellt werden, dass
die Signatur in einem Winkel zur Horizontalen hin gerichtet ist.
Der Heizer kann im Wesentlichen über
seine gesamte sichtbare Oberfläche
eine konstante Temperatur aufweisen oder kann derart konfiguriert
sein, dass er über
die Oberfläche einen
Temperaturbereich von ungefähr
30°C oder dergleichen
aufweist. Ein in dem Ziel enthaltenes Heizungssteuer-/Regelsystem
steuert/regelt die Ausgabetemperatur mittels eines an der Heizenadiatorplatte
angebrachten Thermoelements. Das Steuer-/Regelsystem kann wunschgemäß ausgelegt
werden, um gestufte Temperaturänderungen
während des
Flugs zu ermöglichen
und kann Telemetrieausgaben umfassen, die den Status des Heizerelements anzeigen.
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Die
Heizereinheit wird durch Batteriezellen elektrisch betrieben, welche
unter typischen Bedingungen in der Lage sein werden müssen, den
Betrieb des Heizers für
wenigstens 30 Minuten sicherzustellen. Alternativ kann die Versorgung
mit elektrischer Energie einen Generator umfassen. Erfolgreiche
Ergebnisse wurden erhalten, indem ein Strom von ungefähr 22 A
aus Zellen gezogen wurde, welche bei 48 V betrieben werden und aus
2 Paketen zu 40 Nickel-Cadmium-D-Zellen mit 1,2 V, 4 Ah gebildet
sind. Zellen mit 7 Ah wurden ebenso verwendet.
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Durch
die oben beschriebene Konfiguration und unter Verwendung eines auf
437°C eingestellten 1,2
kW-Heizers, was eine berechnete Heizerausgabe von 40 W pro Steradiant
im Wellenlängenband
von 4 bis 6 μm
ergibt, wurden mit einer Zielgeschwindigkeit von 250 Knoten in einer
Höhe von
500 Metern erfolgreiche Versuche erzielt. Ein Waffensystem war imstande,
das Ziel aus einer Entfernung von 6000 Metern im befriedigenden
Maße zu
verfolgen und erfolgreiche Flugkörperbeschüsse fanden
aus Entfernungen von über
7000 Metern statt.
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Vorteilhafterweise
kann das System der vorliegenden Erfindung anstelle des Standard-Bugkonus
an existierenden verfügbaren
Zielen nachgerüstet
werden.
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Das
Zielsystem der vorliegenden Erfindung wird für die Luftfahrtbehörden, wie
die FAA, akzeptabler werden, da in dem System keine brennbaren Gase
oder Dämpfe
verwendet werden. Demzufolge ist mit allen Aspekten des Transports,
der Lagerung, der Zielvorbereitung, der Zielflugzeit im verstauten Zustand,
der Rückgewinnung
und Landung, ein wesentlich geringeres Risiko verbunden. Die Einheit sollte
zuverlässiger
sein, wobei kein volatiles Kraftstoff-Luft-Gemisch zur Bereitstellung
der Wärmeausgabe
benötigt
wird. Es treten daher keine Probleme in Verbindung mit dem Erreichen
einer Zündung
des Kraftstoffs und dem Aufrechterhalten des korrekten Flammenmusters
bei einer Veränderung
der Luftgeschwindigkeit des Ziels im Flug auf.
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Die
Einheit gibt eine genauere und stabilere thermische Signatur für das Waffensystem
ab. Die thermische Signatur kann über den gesamten Bereich von
Luftgeschwindigkeiten des Ziels, ob 180 Knoten oder 380 Knoten,
als stabile Ausgabe beibehalten werden. Der Bereich der Trainingsmöglichkeiten
wird somit in keinerlei Weise durch die Wärmeeinheit beschränkt, sondern
lediglich durch die inhärenten
Möglichkeiten
des Ziels selbst. Es ist verständlich,
dass gasbetriebene „Heißbug"-Systeme durch übermäßige Hitze,
welche thermische Signaturen außerhalb
des gewünschten
Wellenlängenbereichs
erzeugt, unter einem schlechten Leistungsvermögen leiden. Es gibt Berichte
von Versuchen, welche gasbetriebene Ziele mit heißem Bug
verwenden, in welchen eine unakzeptierbar große thermische Signatur erzeugt
wurde, was Unregelmäßigkeiten
bei der Verfolgung verursachte. Es wird angenommen, dass dies auf
die ungleichförmige
Abstrahlung von dem Bugkonus und auf den Ausstoß von Brennerabgasen in die
Atmosphäre
in der Nähe
des Bugkonus zurückzuführen ist.
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Obwohl
die Wärmeeinheit
zuvor in Bezug auf den Bugkonus eines Ziels beschrieben wurde, kann diese
in irgendeiner geeigneten Position innerhalb des Ziels eingebaut
werden, um die gewünschte
thermische Signatur bereitzustellen. Beispielsweise kann eine nach
hinten weisende Signatur benötigt
sein, in welchem Fall die Wärmeeinheit
an der Rückseite
des Ziels positioniert werden wird.