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Verfahren zur Sammellenkung von unbemannten Flugkörpern Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Sammellenkung von unbemannten Flugkörpern, die mit einem
Zielsuchkopf ausgerüstet sind. Die Auffaßreichweite des Zielsuchkopfes, der vorzugsweise
nach dem j-Prinzip arbeitet, kann wesentlich geringer sein als die Gesamtreichweite
des Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß der
Zielsuchkopf des Flugkörpers zunächst bis zum Auffaßzeitpunkt seines Zieles auf
einen vorauseilenden und von einer Fernlenkstelle aus geleiteten Pfadfinder-Flugkörper
anspricht, um dann im Auffaßgebiet selbsttätig seine Zielauswahl und -verteilung
vorzunehmen.
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-1 Das Lenksystem nach der g9-Kinematik wird als bekannt vorausbesetzt,
und es soll hier nur kurz erwähnt werden, daß g9 den Vektor der Winkelgeschwindigkeit
bezeichnet, mit der sich die Verbindungslinie Flugkörper-Ziel (Sichtlinie) dreht.
Unter »Lenkverfahren nach dem cp-Prinzipe werden solche verstanden, bei denen aus
dem entweder direkt oder indirekt bestimmten Vektor q@ und gegebenenfalls anderen
Meßgrößen Steuerkommandos abgeleitet werden.
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Bei der Diskussion von Lenkverfahren für Flugkörper wird gewöhnlich
vorausgesetzt, daß der Flugkörper schneller fliegt als das Ziel, d. h., daß
Im Fall eines Lenkverfahrens nach dem (p-Prinzip muß jedoch auch
der scheinbar belanglose Fall untersucht werden, daß p gleich oder nahezu gleich
1 ist. Der Vektor (p ist bekanntlich gegeben durch
worin T der Vektor der Verbindungslinie, y sein Betrag und q die Relativgeschwindigkeit
ist.
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q = 0i - q2. (3) Unter Benutzung von (3) schreibt sich (2) in der
Form
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Nun betrachten wir einenZustand, bei dem 9p = 0 ist. Dann folgt aus (4)
LT qiJ = LT q2J (5) und ILTqili =[Tq2Jl (6) Es ist aber [T qi] = y q, sin
qi) (7) @T q2J = y q2 sin ( q2) (8) und daher -q, sin (1 qi) =
9, sin q2) # (9) Auf dieser Bezichüng beruht die Geometrie von Abb. 1, wobei
q, sin y = q2 sin s . (10) Nimmt man nun P = 1 an, d. h. q, = q2, (11) so
folgt y = s . (12) Dies bedeutet, daß der Flugkörper dem Ziel in diesemFalle auf
Parallelkurs folgt. Dasselbe tun natürlich auch beliebige weitere Flugkörper. Ihre
Bahnen sind sämtlich parallel zu der des Zieles und daher auch untereinander parallel.
Sie werden sich daher auch nicht gegenseitig stören. Nimmt man nun an Stelle des
bisher als Ziel bezeichneten Körpers nicht ein feindliches Flugzeug, sondern einen
eigenen Flugkörper, der im weiteren als »Pfadfinder« bezeichnet wird, so ergibt
sich folgende Möglichkeit Eine Schar von Flugkörpern, die mit je einem Zielsuchkopf
ausgerüstet ist, der nach dem (?-Prinzip arbeitet, folgt einem in entsprechendem
Abstand vorausgeschickten Pfadfinder automatisch auf Parallelkurs. Der Pfadfinder-Flugkörper
wird von einer Fernlenkstation aus geleitet und führt die Schar der »Satelliten«
in Ablaufposition. Der Pfadfinder selbst braucht keinen Sprengkopf zu haben und
kann, da er in wesentlich geringerer Anzahl benötigt wird, größer sein und mit größerem
apparativem Aufwand ausgestattet werden, ohne daß der Gesamtaufwand untragbar wird.
Die Satelliten hingegen benötigen nur einen Nahsuchkopf, aber keinen Übertragungskanal
zum Boden. Dies bedeutet eine große Ersparnis an Übertragungsfrequenzen, wodurch
sich sowohl technische als auch organisatorische Vorteile ergeben.
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Bisher ist nur der Fall _p = 1 betrachtet worden. Aus den oben gegebenen
Ableitungen ersieht man jedoch leicht, daß die Bahnen der Satelliten auf den Pfadfinder
hin konvergieren werden, wenn dessen Geschwindigkeit etwas herabgesetzt wird. Umgekehrt
werden die Bahnen etwas divergieren, wenn die Geschwindigkeit des Pfadfinders erhöht
wird (vgl. auch Abb. 1). Durch Änderung der Geschwindigkeit des Pfadfinders kann
man also die Schar der Satelliten sich ausbreiten oder konzentrieren zu lassen.
Es dürfte nicht schwierig sein, vom Pfadfinder aus seine Geschwindigkeit und den
Abstand von der Satellitenschar auf einem gewünschten und von der Fernlenkstelle
aus einstellbaren Sollwert zu halten.
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Die Art der Zielansprache des Suchkopfes der Satelliten muß natürlich
mit den Pfadfindereinrichtungen im Einklang stehen. Arbeitet der Suchkopf mit Mikrowellen,
so wird der Pfadfinder einen entsprechenden Sender benötigen, der auch mit Kennung
versehen werden kann. Bei Verwendung eines Infrarotsuchkopfes genügt schon die Düse
des Pfadfinders. Ist die Ablaufposition erreicht, so wird der Pfadfinder ausgeschaltet
(gegebenenfalls vernichtet), und die Satelliten fliegen nunmehr frei und selbständig
die jetzt schon nahen Ziele an. Damit erhebt sich die Frage nach der Zielauswahl
und der Zielverteilung, wofür folgende Überlegung gilt: Ein mit einem # -Suchkopf
ausgerüsteter Flugkörper habe einen Verband von n Zielen, die mit Parallelkurs fliegen,
in Auffaßreichweite. Es wird angenommen, daß für eines der Ziele, Zn,
99n
= 0 (13) sei. Dann ist auch q@n = qn sin (T, qn) = qn sin
en = 0 (14)
rn rn und 0, (15) was besagt, daß die Richtung der Relativgeschwindigkeit
q" in die Richtung der Sichtlinie Tn fällt, wie das in Abb.2 dargestellt ist.
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Für ein benachbartes Ziel Z" i, das ja auf Parallelkurs mit
Zn fliegt, ist die Richtung der Relativgeschwindigkeit
die
gleiche, aber die Sichtlinie rn i schließt mit q" einen Winkel 19. t i 0
(16) ein. Also ist 9@n t + 0 (17) und Tn f t I 0. (18) Daraus folgt weiter für alle
Zielen ± i 99n t f > # In . (19@ Alle anderen Ziele werden
also einen größeren Absolutwert 1 ip1 haben als Zn. Hat nun der Flugkörper
die »eingebaute Instruktion«, das Ziel anzusteuern, das den kleinsten Wert von p
hat, so wird er ein ganz bestimmtes Ziel anfliegen und sich durch die übrigen nicht
ablenken lassen. Es ist dabei wichtig, daß diese Zielauswahl schon mit Hilfe des
Absolutwertes von cp getroffen werden kann, der j a als skalare Größe durch eine
einzige Zahl gegeben ist, während der Vektor 99 selbst erst durch drei Zahlenangaben
bestimmt ist. Die technische Verwirklichung der »eingebauten Instruktion« hängt
natürlich ganz davon ab, auf welche Weise 99 gemessen wird. Sie dürfte aber leichter
zu erreichen sein als die auf jeden Fall nötigen Vorkehrungen, die sicherstellen
sollen, daß der Flugkörper überhaupt nur ein einziges von mehreren Zielen ansteuert.
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Wenn man nun die bisherigen Überlegungen dahin erweitert, daß nicht
ein, sondern n Flugkörper vorhanden sind, so stellt sich sofort die Frage der Zielverteilung.
Es wird angenommen, die n Flugkörper seien von einem Pfadfinder auf Parallelkurs
herangeführt worden, und dieser Kurs sei entweder selbst schon ein (p-Kurs oder
zum Übergang in einen solchen sehr geeignet. Es ist dann an Hand von Ab b. 3 leicht
einzusehen, daß - im exakten Grenzfall - jeder Flugkörper im Verband der n Ziele
eines findet, dessen g@ gleich oder nahe an Null ist, und daß dies für jeden Flugkörper
ein anderes sein wird. Praktisch wird man damit rechnen können, daß bei einem mäßigen
Überschuß von Flugkörpern jeder von ihnen nur wenige Ziele in die engere Wahl zu
ziehen braucht und daß mit großer Wahrscheinlichkeit auf jedes Ziel mindestens ein
Flugkörper entfällt, der es ansteuert. Das Problem der Zielverteilung löst sich
also mehr oder minder von selbst auf Grund der Eigenschaften des -Prinzips, ohne
daß irgendeine Art »Verabredung« zwischen den einzelnen Flugkörpern nötig wäre.
Selbstverständlich kann man ebensogut auf diese Weise ein einzelnes, etwa besonders
gefährliches Ziel mit einer Schar von Flugkörpern angreifen und erhält dann eine
Abschußwahrscheinlichkeit, die praktisch der Gewißheit gleichkommt.
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Der Pfadfinder übernimmt die Führung der Satelliten im ersten Teil
ihrer Flugbahn vom Start bis zum Ablaufpunkt, das ist bis an die Grenze des Auffaßbereiches
der Satelliten. Dieser erste Teil der Flugbahn wird also meist dem Standort näher
gelegen sein, und es empfiehlt sich daher, ein Lenkverfahren einzusetzen, das seine
größte Genauigkeit in Startnähe entwickelt. Aus taktischen Gründen erscheint es
ferner wünschenswert, wenn das Lenkverfahren Eingriffe und nachträgliche Korrekturen
von der Fernlenkstelle aus gestattet; außerdem soll dem Pfadfinder beim Ablaufpunkt
leicht ein Übergang auf einen T-Kurs möglich sein. Diese Forderungen können mit
verschiedenen bekannten Lenkverfahren erfüllt werden.