EP4733709A1

EP4733709A1 - Flugkörper und verfahren zum betrieb eines flugkörpers

Info

Publication number: EP4733709A1
Application number: EP25192645.7A
Authority: EP
Inventors: Stefan Lehmann; Malte Heller
Original assignee: MBDA Deutschland GmbH
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2024-10-23
Filing date: 2025-07-29
Publication date: 2026-04-29
Also published as: DE102024003489B3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flugkörper (10) mit einer mehrere sich in Richtung einer Längsachse (A) des Flugkörpers (10) erstreckende und gegenüber der Längsachse (A) geneigt oder windschief angeordnete Läufe (11) aufweisenden Schussvorrichtung (20), wobei in den Läufen (20) mit Treibladungen (13) zum Austreiben aus den Läufen (11) versehene Projektile (12) ladbar sind sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Flugkörpers (10).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flugkörper und ein Verfahren zum Betrieb eines Flugkörpers.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Flugkörper zur Bekämpfung statischer oder mobiler Ziele können mit Splittersprengköpfen ausgerüstet werden. Diese weisen einen nicht genau definierbaren Wirkbereich auf. Die Verwendung von Splittersprengköpfen birgt daher die Gefahr des Auftretens von Kollateralschäden im Umfeld des eigentlich beabsichtigen Wirkbereiches und erlauben daher keine räumlich begrenzbare Bekämpfung von Einzelzielen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Begrenzung der Wirkung eines Flugkörpers auf einen definierten Wirkbereich bereitzustellen.
Die vorliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Flugkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Flugkörpers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Flugkörper vorgesehen, der eine Schussvorrichtung aufweist, die mehrere sich in Richtung einer Längsachse des Flugkörpers erstreckende und gegenüber der Längsachse geneigt oder windschief angeordnete Läufe aufweist. Die Läufe sind dabei mit Projektilen ladbar, die mit Treibladungen zum Austreiben der Projektile aus den Läufen versehen sind.
Der Begriff "windschief" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist gemäß geometrischer Bestimmung dadurch definiert, dass die Läufe derart in der Schussvorrichtung angeordnet sind, dass sich die Läufe verlängernde Geraden im dreidimensionalen Raum weder schneiden noch parallel zueinander verlaufen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Flugkörpers vorgesehen. Das Verfahren umfasst dabei: Bestimmen wenigstens einer SOLL-Wirkfläche des Flugkörpers; Ermitteln eines IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers in der SOLL-Wirkfläche; Ermitteln von SOLL-Auftreffpunkten der Projektile in der SOLL-Wirkfläche; Berechnen von SOLL-Zündzeitpunkten der Treibladungen anhand des IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers in der SOLL-Wirkfläche, der SOLL-Auftreffpunkte der Projektile in der SOLL-Wirkfläche, von Geometriedaten der Schussvorrichtung und/oder Austriebsparametern der Projektile; Ableiten von SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignalen; Bereitstellen der SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignale in der Steuereinrichtung; und Steuern einer Zündung der Treibladungen der Projektile auf Basis der SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignale.
Es ist eine Idee der vorliegenden Erfindung, einen Flugkörper mit einer Schussvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die nach Art eines Salvengeschützes funktioniert und die mehrere Läufe mit jeweils mehreren Projektilen umfasst, die sequenziell oder simultan elektronisch gezündet werden können. Die Schussvorrichtung ermöglicht somit eine hohe Schusskadenz. Es ist dabei vorgesehen, dass während des Anflugs des Flugkörpers auf ein festgelegtes oder während des Fluges erfasstes Ziel, die Projektile kurz vor dem Auftreffen auf das Ziel abgefeuert werden. Somit erlaubt es der erfindungsgemäße Flugkörper im erfindungsgemäßen Betrieb die Wirkung des Flugkörpers und der Projektile auf eine definierte Fläche zu begrenzen. Befinden sich Zielobjekte in diesem Bereich, werden diese mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit von mindestens einem Projektil getroffen. Je kleiner der Zielbereich ist und je mehr Projektile verschossen werden, desto höher ist die Trefferwahrscheinlichkeit. Die Trefferwahrscheinlichkeit lässt sich je nach Ausdehnung des Zielobjektes, der Größe des Zielbereichs und der Anzahl der Projektile erhöhen. Der erfindungsgemäße Flugkörper ist u.a. zur Bekämpfung einzelner Personen, von Personengruppen, unbemannten Luftfahrzeugen (unmanned aerial vehicles - UAV), Marinedrohnen und anderen ungepanzerten Zielen geeignet. Gegenüber herkömmlichen Splittersprengköpfen erlaubt der erfindungsgemäße Flugkörper eine lokale Eingrenzung der Wirkung, sodass die Gefahr ungewollter Kollateralschäden deutlich reduziert wird. Auch erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren beim Betrieb des Flugkörpers eine Skalierung der Wirkung durch entsprechende Bestimmung der räumlichen Ausdehnung der SOLL-Wirkfläche und Ableitung der SOLL-Zündzeitpunkte der Projektile. Letzteres kann unter alleiniger Berücksichtigung des Abstandes des Flugkörpers von der Wirkfläche oder unter Einbeziehung von flugspezifischen Parameter des Flugkörpers sowie der geometrischen, den möglichen Zielbereich der Projektile beeinflussenden Parameter der Schussvorrichtung erfolgen und ermöglicht so die Verteilung der Projektile in einem kleinen räumlichen Bereich mit hoher Intensität oder in einem größeren Bereich mit geringerer Intensität. Beispielsweise können bei einer gezielten Bekämpfung eines kleinräumigen Einzelziels in einer kleinflächigen Wirkfläche die Zündsignale derart ausgegeben werden, dass alle Projektile in einem kleinen Radius um die anvisierte Zielposition erst kurz vor dem Auftreffen des Flugkörpers auf die Wirkfläche verteilt werden, wobei das Ziel von einem oder mehreren Projektilen getroffen wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich, eine Gruppe von Zielen in einem größeren Bereich durch entsprechende Definition der SOLL-Wirkfläche und daraus abgeleiteten Zündsignalen zur früheren Projektilaustreibung zu bekämpfen, wobei die Trefferwahrscheinlichkeit für jedes Einzelziel geringer ist, jedoch in Summe mit einer hohen Wahrscheinlichkeit wenigstens eines der Ziele getroffen wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Flugkörpers ist vorgesehen, dass die Läufe mit einem Neigungswinkel von zwischen 10° und 80° relativ zur Längsachse ausgerichtet sind, wobei die Läufe insbesondere unter dem jeweils gleichen oder unter verschiedenen Neigungswinkeln relativ zur Längsachse ausgerichtet sind. Vorteilhaft wird hierdurch sichergestellt, dass das Projektil den Lauf unter einem zur Flugbahn geneigten Winkel verlässt und sich auch bei Bewegung des Flugkörpers und unter Berücksichtigung von dessen Fluggeschwindigkeit, nach Austritt aus dem Lauf entlang einer die Projektilflugbahn angebenden Geraden auf den geplanten Auftreffpunkt zu bewegt.
Gemäß einer Ausführungsform können die Läufe insbesondere in mehreren Reihen, kranzartig, um die Längsachse des Flugkörpers angeordnet und die Projektile sequenziell oder simultan aus den Läufen austreibbar sein. Zusätzlich zur vorbeschriebenen Neigung sind die Läufe somit auch um einen bestimmten Drehwinkel um die Längsachse des Flugkörpers gedreht angeordnet, wodurch eine hohe Schusskadenz erreicht wird, da die Projektile aus den kranzartig angeordneten Läufen schneller und entlang der gleichen oder eng bei einander liegenden Geraden bewegt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Läufe in einer Umfangsrichtung des Flugkörpers jeweils versetzt zueinander angeordnet. Dies unterstützt vorteilhaft eine bessere Bauraumausnutzung im Flugkörper, wodurch sich Vorteile bzgl. der Aerodynamik des Flugkörpers ergeben.
Gemäß einer Weiterbildung weisen die Projektile laufweise gleiche oder unterschiedliche Kaliber auf. Dies ermöglicht eine bessere Bauraumausnutzung im Flugkörper, wodurch sich Vorteile bzgl. der Aerodynamik des Flugkörpers ergeben. Auch wird durch die hierdurch mögliche zielabgestimmte Auswahl von Projektilkalibern eine Verbesserung der Zielgenauigkeit und Wirkeffizienz der Projektile erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Läufe eine Abdeckung auf, die insbesondere durch das Projektil abhebbar oder durchstoßbar ausgebildet ist. Die Laufmündung wird hierdurch gegen Schmutzeintritt geschützt und es ergeben sich zudem aerodynamische Vorteile für den gesamten Flugkörper, da die geschlossenen Läufe die Stabilität des Flugkörpers während des Anflugs auf den Zielbereich nicht beeinträchtigen. Die Abdeckung kann nach Art einer einfachen, auf die Laufmündung aufgebrachten Folie ausgebildet sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Abdeckung unter aerodynamischen Gesichtspunkten des Flugkörpers optimiert, beispielsweise als Kappe oder Hülse auszubilden, sodass diese zusätzlich die Flugstabilität des Flugkörpers während des Zielanfluges unterstützt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Treibladung jedes Projektils eine Treibladungsmenge auf, die eine Austriebsgeschwindigkeit des Projektils aus den Läufen definiert. Dies hat den Vorteil, dass durch geeignete Abstimmung der Treibladungsmenge und der Art des zugehörigen Projektils sowie von dessen Position relativ zur Flugkörperlängsachse erreicht wird, dass alle Projektile, über die gesamte Schussvorrichtung gesehen, beim Austritt aus dem Lauf eine annähernd gleiche Austritts- bzw. Mündungsgeschwindigkeit aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mehrere Projektile zu Projektilgruppen zusammenfassbar sind, wobei jedem Projektil oder jeder Projektilgruppe jeweils eine Treibladung zugeordnet ist. Die Zusammenfassung einzelner Projektile in Projektilgruppen ermöglicht es, nur eine Treibladung für mehrere hintereinanderliegende Projektile zu deren Antrieb vorzusehen. Dies hat den Vorteil, dass bei Erhöhung der möglichen Anzahl an verfügbaren Projektilen, der notwendige Bauraum im Flugkörper reduziert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Projektile eine Zerlegerladung auf oder sind als Cluster-Munition ausgebildet. Die Ausbildung als Cluster-Munition hat den Vorteil, dass sich die Projektile, vergleichbar mit einer Schrotladung, verteilen und eine Vielzahl von beweglichen oder stationären Zielen effektiver bekämpft werden können. Mit dem Merkmal, dass sich die Projektile im Flug teilen, d.h. sich ähnlich Auffächern wie Treibspiegel von Wuchtgeschossen, lässt sich die Wirkung im Ziel intensivieren. Dies ist insbesondere für die eingangs genannte Bekämpfung von Einzelzielen vorteilhaft.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Schussvorrichtung eine Steuereinrichtung für eine zeitgesteuerte Steuerung der Zündzeitpunkte der Treibladungen auf. Über die Steuereinrichtung kann vorteilhaft die sequentielle oder gleichzeitige Zündung der Treibladungen bewirkt werden, sodass die Projektile in Abstimmung mit der Flugbahn des Flugkörpers und dem Erreichen der Wirkfläche genau gesteuert bzw. entsprechende Steuersignale einsatzkonform umgesetzt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung weisen die Treibladungen elektronisch ansteuerbare Zünder auf und die Steuereinrichtung ist zur zeitgesteuerten Ausgabe von Zündsignalen an für die Zünder eingerichtet. Dies vereinfacht vorteilhaft die Integration der Steuerung der Treibladungen in die übergeordnete Steuerung des Flugkörpers.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist beim Ermitteln eines IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers in der SOLL-Wirkfläche vorgesehen, das Ermitteln zusätzlich oder alternativ anhand eines Erfassens einer IST-Flugbahn des Flugkörpers relativ zur SOLL-Wirkfläche, einer IST-Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers und/oder einer IST-geometrischen Lage des Flugkörpers zur SOLL-Wirkfläche durchzuführen. Dies ermöglicht ein genaueres Ermitteln des IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers in der SOLL-Wirkfläche und daraus die Ableitung präziserer SOLL-Zündzeitpunkte und Zündsignale und erlaubt eine verbesserte Eingrenzung und Fokussierung der Treffpunktlage und Wirkung der Projektile in der Wirkfläche.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt beim Berechnen von SOLL-Zündzeitpunkten der Treibladungen das Berechnen zusätzlich anhand der IST-Flugbahn und der IST-Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers. Dies ermöglicht ein genaueres Berechnen der SOLL-Zündzeitpunkte der Treibladungen und Ableiten der Zündsignale und erlaubt eine weitere Eingrenzung des SOLL-Auftreffpunkte der Projektile in der Wirkfläche und damit die Fokussierung der Projektilwirkung in der Wirkfläche.
In einer Ausführungsform des Verfahrens umfassen die Geometriedaten der Schussvorrichtung Werte für eine Neigung der Läufe und eine Anordnung der Läufe relativ zur Flugkörperlängsachse und die Austriebsparameter Werte für eine projektilspezifische Austrittsgeschwindigkeit aus den Läufen.
Aus der Neigung der Läufe relativ zur Flugkörperlängsachse kann die Fluggerade jedes aus dem jeweiligen Lauf ausgetriebenen Projektils bei der Zielerfassung und bzgl. des Auftreffens auf der Wirkfläche berechnet und das jeweilige Zündsignal individuell abgeleitet werden. Dies stellt sicher, dass die Bewegungsgeraden der Projektile derart ausgerichtet sind, dass diese in der Wirkfläche Kurven möglicher Auftreffpunkte bilden und relativ zum Flugkörper gesehen von außen auf den Auftreffpunkt des Flugkörpers zulaufen. Anhand der Werte für die Austrittsgeschwindigkeit und einen Austrittwinkel der Projektile aus den Läufen und eine Flugbahn der Projektile kann der Zündzeitpunkt je Projektil berechnet werden, sodass jedes Projektil eines Laufes bei Erreichen eines bestimmten Abstandes des Flugkörpers zur Wirkfläche abgefeuert wird, um entlang der gleichen Kurve einen bestimmten Punkt auf dieser Kurve bzw. in der Wirkfläche zu treffen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bestimmen der wenigstens einen SOLL-Wirkfläche des Flugkörpers vor einem Start des Flugkörpers oder während des Fluges des Flugkörpers. Dies hat den Vorteil, dass in Kenntnis der Art und flächenmäßige Ausdehnung des Zielobjektes der Anflugwinkel sowie die Flugbahn des Flugkörpers zum Erreichen der Wirkfläche bzw. eines in der Wirkfläche gelegene Auftreffpunktes vorgegeben werden kann. Die Wirkfläche kann auf die Lage eines stationären Zielobjektes vor Beginn des Fluges des Flugkörpers definiert und die Zündsignale können darauf abgestimmt abgeleitet werden. Die alternative Möglichkeit erlaubt eine Erfassung des Zielbereiches durch den Flugköper, wenn dieser beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Bildverarbeitung ausgestattet ist, wobei die wenigstens eine Wirkfläche während des Fluges definiert wird, um im Flugverlauf entsprechende Zündsignale abzuleiten.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist eine Anpassung der Flugbahn und einer Ausrichtung des Flugkörpers relativ zur wenigstens einen SOLL-Wirkfläche während des Fluges vorgesehen. Vorteilhaft ergibt sich daraus, dass der Flugkörper Flugmanöver durchführen kann, um eine ideale Position zur Wirkfläche bzw. dem Zielobjekt einzunehmen. Dies ist insbesondere bei der sequentiellen Bekämpfung mehrerer Ziele entlang einer Flugbahn vorteilhaft, wobei wenn beispielsweise Projektile bereits aus einzelnen Läufen oder Laufreihen verschossen wurden oder wenn mehrere Ziele im Vorbeiflug bekämpft werden sollen und nicht alle Läufe in die erforderliche Richtung zeigen, eine Anpassung der Lage des Flugkörpers erfolgt. Beispielsweise können so nacheinander mehrere verteilte Bodenziele mit dadurch definierten mehreren Wirkflächen im Überflug bekämpft werden, wenn der Flugkörper mehrere Projektile salvenartig abschießt und dazwischen durch anpassen seiner Fluglage, d. h. durch Rollen, jeweils die noch geladenen Läufe in Richtung der Wirkflächen ausrichtet. Die Steuerung der Flugkörperbewegung wird hierbei entweder vor dem Flug festgelegt oder während des Fluges durch den Flugkörper selbstständig und situationsabhängig oder ferngelenkt gesteuert.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist die wenigstens eine Wirkfläche mit einer physischen Auftrefffläche deckungsgleich oder eine oder mehr Wirkflächen sind relativ zur physischen Auftrefffläche versetzt definierbar. Hieraus ergibt sich vorteilhaft, dass bei Definition von mehr als einer Wirkfläche eine Abstimmung der Zündsignale für mehrere Schusssequenzen oder aus mehreren Läufen derart erfolgen kann, dass sichergestellt ist, dass Projektile in einer oder jeder der Wirkflächen auftreffen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Flugkörpers gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beim Anflug auf ein erfasstes Zielobjekt;
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Schussvorrichtung eines Flugkörpers gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3: eine schematische Darstellung der Projektilverteilung in einer Wirkfläche beim Betrieb des Flugkörpers gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4: ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Flugkörpers gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flugkörpers 10 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beim Anflug auf ein erfasstes Zielobjekt 15. Der Flugkörper 10 umfasst eine Schussvorrichtung 20, die mit einer Vielzahl von Läufen 11, die mit Projektilen 12 und den Projektilen 12 zugeordneten Treibladungen 13 geladen sind, ausgestattet ist. Die Schussvorrichtung 20 wird ausschnittsweise in Fig. 2 detaillierter dargestellt.
Die Projektile 12 werden während der Flugphase des Flugkörpers 10 verschossen. Aufgrund der Eigengeschwindigkeit des Flugkörpers 10 verlässt ein einzelnes Projektil 12 den Flugkörper 10 nicht unter dem Winkel, in dem der Lauf 11 zur Flugkörperlängsachse A (Rollachse) geneigt ist, sondern eine Mündungsgeschwindigkeit und eine Flugkörpergeschwindigkeit addieren sich vektoriell. Der Flugkörper 10 trifft im Allgemeinen unter einem bestimmten Winkel zur Wirkfläche 14 in der sich das Zielobjekt 15, in im Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein zu treffendes Fahrzeug, befindet auf. Die Projektile 12 verlassen den Flugkörper 10 unter dem Winkel zur Flugbahn 17 des Flugkörpers 10 geneigt. Die Läufe 11 sind um den Umfang U des Flugkörpers 10 kranzförmig angeordnet und gleichzeitig um einen bestimmten Drehwinkel um die Längsachse A des Flugkörpers 10 gedreht. Jedem Projektil 12 ist eine Kurve 18, in den Figuren 1 und 3 als Gerade dargestellt, zugeordnet, die die Projektilflugbahn 16 relativ zum Flugkörper 10 angibt. Für die Projektile 12 eines Flugkörpers 10 ergibt sich somit eine Kurvenschar, die die Einzelkurven jedes Projektils 12 umfasst und so die Auftreffpunkte 19 der Projektile 12 in der Wirkfläche 14 angibt.
Bei der Berechnung der Auftreffpunkte 19 der einzelnen Projektile 12 im Zielobjekt 15 bzw. in der durch dieses definierten Wirkfläche 14, werden im erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb des Flugkörpers 10 ein aufgrund der Flugbewegung des Flugkörpers 10 bewegtes Flugkörperkoordinatensystem und ein Koordinatensystem des Zielobjektes 15 im Auftreffpunkt 19' des Flugkörpers 10 ineinander transformiert und hieraus die Kurven 18 der Projektile 12 ermittelt. Die Kurven 18 geben an, an welchen Stellen jedes Projektil 12 die Wirkfläche 14 potentiell treffen kann. Es wird hieraus ein Zündsignal für die Treibladungen 13 abgeleitet, das sich aus dem Abstand vom Abschussort des Projektils 12 zum Auftreffpunkt 19 in der Wirkfläche 14 ergibt. Beim Anflug des Flugkörpers 10 nimmt der Abstand des Flugkörpers 10 vom Zielobjekt 15 mit der Zeit ab. Durch Abstimmung der Zündzeitpunkte der Projektile 12 wird erreicht, dass die möglichen Auftreffpunkte 19 mehrerer Projektile 12 in der Wirkfläche 14 auf einer festgelegten jeweils identischen Kurve 18 liegen und mehrere Projektile 12 unter Berücksichtigung der Flugbewegung des Flugkörpers 10 im Zielbereich verschiedene Auftreffpunkte 19 des Zielobjekt 15 treffen. Für jeden Lauf 11 der im Flugkörper 10 vorgesehenen Schussvorrichtung 20 bzw. jedes darin geladene Projektil 12 ergibt sich so eine Kurve 18. Alle Kurven 18 liegen dabei in der Wirkfläche 14 und laufen auf den Auftreffpunkt des Flugkörpers 19' zu.
Aus den Geometriedaten der Schussvorrichtung 20, die Werte für eine Neigung der Läufe 11 und eine Anordnung der Läufe 11 relativ zur Flugkörperlängsachse A umfassen, und den Austriebsparametern der Projektile 12, die Werte für treibladungsabhängige und somit projektilspezifische Austrittsgeschwindigkeiten umfassen, ergibt sich der jeweilige Zündzeitpunkt der Treibladungen 13, aus dem ein entsprechendes Zündsignal zur zeitgesteuerten Zündung der einzelnen Treibladungen 13 abgeleitet werden kann. Anhand des Zündsignals wird festgelegt, zu welchem Zeitpunkt, d.h. in welchem Abstand zum Auftreffpunkt 19, eines oder mehrere Projektile 12 aus dem gleichen oder unterschiedlichen Läufen 11 gleichzeitig oder zeitversetzt abgefeuert wird/werden, um einen bestimmten Punkt auf dieser Kurve 18 und damit das Zielobjekt 15 zu treffen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Schussvorrichtung 20 eines Flugkörpers 10 (vgl. Fig. 1) gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Schussvorrichtung 20 umfasst mehrere Läufe 11, die jeweils mit Projektilen 12 und den zugehörigen Treibladungen 13 geladen sind. Die Läufe 11 sind über den Umfang U des Flugkörpers 10 verteilt ring- oder kranzartig angeordnet. Die Läufe 11 erstrecken sich in Richtung einer Längsachse A des Flugkörpers 10 und können gegenüber der Längsachse A eine Neigung oder im geometrischen Sinne definierte Windschiefe aufweisen. Der Neigungswinkel kann dabei beispielsweise im Bereich von zwischen 10° und 80° relativ zur Längsachse A des Flugkörpers 10 liegen. Einzelne Läufe 11 können dabei derart angeordnet sein, dass diese mit dem jeweils gleichen oder unter verschiedenen Neigungswinkeln relativ zur Längsachse A ausgerichtet sind. Der Flugkörper 10, der mit der hier dargestellten Laufkonfiguration ausgestattet ist, verfügt somit über eine Schussvorrichtung 20, die nach Art eines Salvengeschützes funktioniert und es ermöglicht aus mehreren Läufe 11 jeweils mehrere Projektile 12 abzufeuern, indem die jeweiligen Treibladungen 13 sequenziell oder simultan (elektronisch) gezündet werden. Der Schussvorrichtung 20 ist eine Steuereinrichtung 21 zur Ausgabe der Zündsignale zugeordnet, wobei die Zündsignale im erfindungsgemäßen Verfahren abgeleitet und der Steuereinrichtung 21 zur Verfügung gestellt werden. Die Schussvorrichtung 20 ermöglicht somit eine hohe Schusskadenz, wobei die maximale Kadenz insbesondere durch die Zeit bestimmt wird, die ein Projektil 12 und die nachfolgenden Verbrennungsgase der Treibladung 13 benötigen, um den jeweiligen Lauf 11 zu verlassen. Nach dieser Zeit kann bereits wieder das nächste Projektil 12 im Lauf 11 verschossen werden. Es ist dabei vorgesehen, dass die Zündsignale derart abgeleitet werden, dass während des Anflugs des Flugkörpers 10 auf ein Zielobjekt 15, die Projektile 12 kurz vor dem Auftreffen auf das Zielobjekt 15 und in Abhängigkeit von der Flugbewegung und Flugbahn 17 des Flugkörpers 10 und/oder einer Bewegung des Zielobjektes 15, aus den einzelnen Läufen 11 in einer definierten Reihenfolge und zeitlichen Abfolge abgefeuert werden. Zusätzlich zur vorher beschriebenen Neigung können die Läufe 11 auch um einen bestimmten Drehwinkel um die Längsachse A des Flugkörpers 10 gedreht angeordnet sein. Auch kann in Ausführungsformen vorgesehen werden, die einzelnen Läufe einer Umfangsreihe in Umfangsrichtung des Flugkörpers 10 jeweils zur nächsten Umfangsreihe versetzt anzuordnen, wodurch aufgrund einer bessere Bauraumausnutzung ein insgesamt schlankerer Flugkörper 10 mit verbesserter Aerodynamik und erhöhter Flugstabilität zur Verfügung gestellt wird. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 weisen alle Projektile 12 das gleiche Kaliber auf. In weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen werden, dass die Projektile 12 laufweise unterschiedliche Kaliber aufweisen, wodurch die Bauraumausnutzung im Flugkörper 10 und dessen Aerodynamik weiter verbessert werden kann. Die einzelnen Läufe 11 weisen im Ausführungsbeispiel eine Abdeckung 22 auf, die als Folie ausgebildet ist, die durch das jeweils erste ausgetriebene Projektil 12 durchstoßen wird. Die Laufmündungen 23 werden hierdurch gegen Schmutzeintritt geschützt und es wird gleichzeitig das aerodynamische Verhalten des Flugkörpers 10, verglichen mit Ausführungsformen mit offenen Laufmündungen 23, bis zum Austritt des ersten Projektils 12 verbessert. Es ist ebenfalls möglich, jedoch in Fig. 2 nicht dargestellt, dass mehrere Projektile 12 zu Projektilgruppen zusammengefasst sind. Jeder Projektilgruppe ist dann jeweils eine Treibladung 13 zugeordnet, die mehrere hintereinanderliegende Projektile 12 antreibt, wodurch alle Projektile 12 eines Laufes 11 dann nacheinander in kurzer Folge aus dem jeweiligen Lauf 11 ausgetrieben werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der in die Wirkfläche 14 transformierten Auftreffpunkte 19, 19' der Projektile 12 und des Flugkörpers 10, beim Betrieb des Flugkörpers 10 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 ist die flächenmäßige Ausdehnung des Zielobjektes 15, das die Wirkfläche 14 definiert, angedeutet. Die Flugbahn 17 des Flugkörpers 10 ist so gewählt, dass dieser zentral in der Wirkfläche 14 auftrifft. Die Zündsequenz der Treibladungen 13 der einzelnen Projektile 12 wird dabei abgestimmt, dass diese entlang der in Fig. 3 gezeigten Kurven 18 gesteuert und relativ zum Auftreffpunkt 19' des Flugkörpers 10 in der Wirkfläche 14 eintreffen. Die Zündsignale der Treibladungen 13 werden in Abhängigkeit von der Flugbahn 17 und Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers 10 und in Abstimmung mit den Geometrieparametern der Schussvorrichtung 20 abgeleitet, um die Auftreffpunkte 19 der Projektile 12 eines Laufes 11 innerhalb der Wirkfläche 14 und relativ zum Auftreffpunkt 19' des Flugkörpers 10 zu konzentrieren und dadurch eine räumlich begrenzte, jedoch hocheffektive Wirkung im Zielobjekt 15 zu erzielen.
Die Projektile 12 werden dabei noch während der Flugphase des Flugkörpers 10 verschossen. Aufgrund der Eigengeschwindigkeit des Flugkörpers 10 verlässt ein einzelnes Projektil 12 den Flugkörper 10 nicht unter dem Winkel, in dem der Lauf 11 zur Flugkörperlängsachse (Rollachse) A geneigt ist, sondern die Mündungsgeschwindigkeit und die Flugkörpergeschwindigkeit addieren sich vektoriell. Der Flugkörper 10 trifft im Allgemeinen unter einem bestimmten Winkel zur Zielbereichsfläche auf. Die einzelnen Projektile 12 verlassen den Flugkörper 10 unter einem Winkel zur Flugbahn 17 geneigt. Außerdem sind die Läufe 11 der Schussvorrichtung 20 um den Umfang U des Flugkörpers 10 ring- oder kranzförmig angeordnet, also gleichzeitig um einen bestimmten Drehwinkel um die Längsachse A des Flugkörpers 10 gedreht. Unter Berücksichtigung der vorgenannten Geometrieparameter der Schussvorrichtung 20, des Flugkörper 10, der Projektile 12 und der beabsichtigten Wirkfläche 14 im Zielobjekt 15 werden Kurven 18 der Projektile 12 abgeleitet. Die Zündsignale bestimmen die Zündabfolge und den Zündzeitpunkt der Projektile 12 in den jeweiligen Läufen 11. Über die Abstimmung der Zündzeitpunkte wird erreicht, dass die Projektile 12 eines Laufes 11 Auftreffpunkte 19 in der Wirkfläche 14 bzw. im Zielobjekt 15 treffen, die auf der entsprechenden Kurve 18 so verteilt sind, dass im Zielobjekt die beabsichtigte Wirkung erzielt werden kann.
Die einzelnen, in jedem Lauf 11 hintereinander liegenden Projektile 12 werden durch Zündung einer jeweils zugeordneten Treibladung 13 sequenziell verschossen. Der Verschuss aller Projektile 12 erfolgt dabei noch während der Flugphase des Flugkörpers 10. Aus den bekannten Geometriedaten aller Läufe 11 der Schussvorrichtung 20 ergibt sich eine Kurvenschar, auf der die Projektile 12 in der Wirkfläche 14 eintreffen. Die Auftreffpunkte 19 aller Projektile 12 in der Wirkfläche 14 können somit über die gesamte Schussvorrichtung 20 bestimmt und in Abhängigkeit von der Flugbahn 17 und Fluggeschwindigkeit des Flugkörper 10 gesteuert werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Projektile 12 innerhalb einer begrenzten, für das Zielobjekt 15 definierten Fläche gleichmäßig verteilt auftreffen. Die Zündung der Treibladungen 13 kann dabei insbesondere derart abgestimmt werden, dass die Projektile 12 aus umfangsmäßig gegenüberliegenden Läufen 11 gleichzeitig oder direkt hintereinander abgeschossen werden, um Störmomente auf den Flugkörper 10 durch den Rückstoß der Projektile 12 zu verhindern.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb eines Flugkörpers 10 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die nachfolgend angegebenen Bezugszeichen beziehen sich auf die im Zusammenhang mit den vorherigen Figuren beschriebenen Elemente. Im Verfahren wird in einem ersten Schritt S1 eine SOLL-Wirkfläche 14 des Flugkörpers 10 bestimmt. Diese wird definiert durch die Art und flächenmäßige Ausdehnung des Zielobjektes 15 und gibt den Anflugwinkel und die Flugbahn 17 des Flugkörpers 10 zum Erreichen der Wirkfläche 14 bzw. eines in der Wirkfläche 14 gelegene Auftreffpunktes 19' des Flugkörpers 10 vor. Die Wirkfläche 14 kann dabei, beispielsweise in Kenntnis der Lage eines stationären Zielobjektes 15, vor Beginn des Fluges des Flugkörpers 10 definiert werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass der Flugkörper 10 aktiv Flugmanöver durchführt, um eine ideale Position zur Wirkfläche 14 bzw. dem Zielobjekt 15 einzunehmen. Dies ist insbesondere bei der sequentiellen Bekämpfung mehrerer Ziele entlang einer Flugbahn 17 vorteilhaft, wobei Projektile 12 bereits aus einzelnen Läufen 11 oder Laufreihen verschossen wurden oder wenn mehrere Ziele im Vorbeiflug bekämpft werden sollen und nicht alle Läufe 11 in die erforderliche Richtung zeigen. Beispielsweise können so verschiedene verteilte Bodenziele mit dadurch definierten mehreren Wirkflächen 14 im Überflug bekämpft werden, indem der Flugkörper 14 mehrere Projektile 12 salvenartig abschießt und dazwischen durch Rollen jeweils die noch geladenen Läufe 11 in Richtung der weiteren Wirkflächen 14 ausrichtet. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Flugkörper 10 mit einer Vorrichtung zur Bildverarbeitung ausgestattet sein, die den Zielbereich erfasst und während des Fluges die Wirkfläche 14 definiert, um im weiteren Flugverlauf entsprechende Zündsignale abzuleiten.
Aus der in Schritt S1 bestimmten SOLL-Wirkfläche 14 wird im Schritt S2 der IST-Auftreffzeitpunkt des Flugkörpers 10 in der SOLL-Wirkfläche 14 ermittelt. Im Schritt S2 kann auch ein Erfassen einer IST-Flugbahn 17 des Flugkörpers 10 relativ zur vorab festgelegten oder flugabhängig definierten SOLL-Wirkfläche 14 sowie das Bestimmen einer IST-Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers 10 erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann auch die IST-geometrischen Lage des Flugkörpers 10 zur SOLL-Wirkfläche 14 berücksichtigt werden.
Aus den in Schritt S2 erfassten Parametern des Flugkörpers 10 werden im Schritt S3 die SOLL-Auftreffpunkte der Projektile 12 in der SOLL-Wirkfläche 14 ermittelt. Für den Fall, dass in Schritt S2 nur die IST-geometrische Lage des Flugkörpers 10 zur SOLL-Wirkfläche 14 bestimmt wurde, werden hierzu für die IST-Flugbahn 17 und die IST-Fluggeschwindigkeit insbesondere vordefinierte Standardwerte verwendet.
In Schritt S4 werden die SOLL-Zündzeitpunkte der Treibladungen 13 der Projektile 12 anhand des zuvor ermittelten IST-Auftreffzeitpunktes des Flugkörpers 10 und der bekannten Geometriedaten der Schussvorrichtung 20 sowie den Austriebsparametern der Projektile 12 berechnet. Es wird dadurch erreicht, dass die Projektile 12 in der erforderliche Sequenz und räumlichen Verteilung während des Fluges des Flugkörpers 10 zum jeweils günstigsten Zeitpunkt ausgetrieben werden, um in der Wirkfläche 14 einzutreffen. In Schritt S4 kann das Berechnen der SOLL-Zündzeitpunkte der Treibladungen 13 auch anhand der IST-Flugbahn 17 und der IST-Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers 10 erfolgen.
Im nachfolgenden Schritt S5 werden SOLL-zündzeitpunktabhängige Zündsignale abgeleitet und in Schritt S6 die Zündsignale in der Steuereinrichtung 21 der Schussvorrichtung 20 bereitgestellt.
Im Schritt S7 wird die Zündung der Treibladungen 13 einzelner Projektile 12 oder von Projektilgruppen auf Basis der SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignale gesteuert und die Projektile 12 derart flugzeit- und flugbahnabhängig aus den Läufen 11 ausgetrieben, dass diese entlang einer Kurve 18 zum jeweiligen Auftreffpunkt 19 in der Wirkfläche 14 geleitet werden, um dort gleichzeitig oder zeitversetzt aufzutreffen. Bei verschiedenen, verteilten Bodenziele mit dadurch definierten mehreren Wirkflächen 14, die beispielsweise im Überflug bekämpft werden, werden jeweils für die einzelnen Wirkflächen 14 spezifische Zündsignale abgeleitet, um die Projektilaustreibung während des Fluges zu steuern. Hierbei kann auch eine Unterbrechung der Zündung oder Zündreihenfolge erfolgen.
Die Ableitung der SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignale und die darauf basierende Steuerung der Zündung der Treibladungen 13 bedarf nicht zwingend der Berücksichtigung sämtlicher oben ausgeführter Parameter bzw. der Ausführung sämtlicher Schritte. So kann beispielsweise im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen werden, dass statt der IST-Fluggeschwindigkeit und des IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers 10 in der SOLL-Wirkfläche 14; der Abstand des Flugkörpers 10 von der SOLL-Wirkfläche 14 ermittelt wird und die SOLL-Zündzeitpunkte anhand dieses Parameters gesteuert werden. Ein Fehler der sich möglicherweise bei der Berechnung der SOLL-Zündzeitpunkte durch das Fehlen der IST-Flugkörpergeschwindigkeit ergibt dürfte insbesondere bei kleinen Neigungswinkeln der Läufe 11 zur Längsachse A des Flugkörpers 10 und/oder bei Verwendung eines Standardwertes für die Flugkörpergeschwindigkeit gering sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

10: Flugkörper
11: Lauf
12: Projektil
13: Treibladung
14: Wirkfläche
15: Zielobjekt
16: Projektilflugbahn
17: Flugbahn
18: Kurve
19, 19': Auftreffpunkt
20: Schussvorrichtung
21: Steuereinrichtung
22: Abdeckung
23: Laufmündung
A: Flugkörperlängsachse
U: Umfang
S1: Schritt
S2: Schritt
S3: Schritt
S4: Schritt
S5: Schritt
S6: Schritt
S7: Schritt

Claims

Flugkörper (10) mit einer Schussvorrichtung (20), die mehrere, sich in Richtung einer Längsachse (A) des Flugkörpers (10) erstreckende und gegenüber der Längsachse (A) geneigt oder windschief angeordnete Läufe (11) aufweist, wobei in den Läufen (20) mit Treibladungen (13) zum Austreiben aus den Läufen (11) versehene Projektile (12) ladbar sind.
Flugkörper (10) nach Anspruch 1, wobei die Läufe (11) mit einem Neigungswinkel von zwischen 10° und 80° relativ zur Längsachse (A) ausgerichtet sind, wobei die Läufe (11) insbesondere unter dem jeweils gleichen oder unter verschiedenen Neigungswinkeln relativ zur Längsachse (A) ausgerichtet sind, wobei die Läufe (11) insbesondere in mehreren Reihen, kranzartig, um die Längsachse (A) des Flugkörpers (10) angeordnet sind und die Projektile (12) sequenziell oder simultan aus den Läufen (11) austreibbar sind, wobei die Läufe (11) insbesondere in einer Umfangsrichtung des Flugkörpers (10) jeweils versetzt zueinander angeordnet sind.
Flugkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Projektile (12) laufweise gleiche oder unterschiedliche Kaliber aufweisen.
Flugkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Läufe (11) eine Abdeckung (22) aufweisen, wobei die Abdeckung (22) insbesondere durch das Projektil (12) abhebbar oder durchstoßbar ausgebildet ist.
Flugkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Treibladung (13) jedes Projektils (12) eine Treibladungsmenge aufweist, die eine Austrittsgeschwindigkeit des Projektils (12) aus den Läufen (11) definiert.
Flugkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Projektile (12) zu Projektilgruppen zusammenfassbar sind, wobei jedem Projektil (12) oder jeder Projektilgruppe eine Treibladung (13) zugeordnet ist.
Flugkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Projektile (12) eine Zerlegerladung aufweisen oder als Cluster-Munition ausgebildet sind.
Flugkörper (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schussvorrichtung (20) eine Steuereinrichtung (21) für eine zeitgesteuerte Steuerung der Zündzeitpunkte der Treibladungen (13) aufweist, wobei die Treibladungen (13) insbesondere elektronisch ansteuerbare Zünder aufweisen und die Steuereinrichtung (21) zur zeitgesteuerten Ausgabe von Zündsignalen an die Zünder eingerichtet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Flugkörpers (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
- Bestimmen wenigstens einer SOLL-Wirkfläche (14) des Flugkörpers (10);

- Ermitteln eines IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers (10) in der SOLL-Wirkfläche (14);

- Ermitteln von SOLL-Auftreffpunkten der Projektile (12) in der SOLL-Wirkfläche (14);

- Berechnen von SOLL-Zündzeitpunkten der Treibladungen (13) anhand des IST-Auftreffzeitpunktes des Flugkörpers (10) in der SOLL-Wirkfläche (14), der SOLL-Auftreffpunkte der Projektile (12) in der SOLL-Wirkfläche (14), von Geometriedaten der Schussvorrichtung (20) und/oder Austriebsparametern der Projektile (12);

- Ableiten von SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignalen;

- Bereitstellen der SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignale in der Steuereinrichtung (21); und

- Steuern einer Zündung der Treibladungen (13) der Projektile (12) auf Basis der SOLL-zündzeitpunktabhängigen Zündsignale.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei beim Ermitteln eines IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers (10) in der SOLL-Wirkfläche (14) das Ermitteln des IST-Auftreffzeitpunkts des Flugkörpers (10) in der SOLL-Wirkfläche (14) zusätzlich oder alternativ anhand eines Erfassens einer IST-Flugbahn (17) des Flugkörpers (10) relativ zur SOLL-Wirkfläche (14), einer IST-Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers (10) und/oder einer IST-geometrischen Lage des Flugkörpers (10) zur SOLL-Wirkfläche (14) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei beim Berechnen von SOLL-Zündzeitpunkten der Treibladungen (13) das Berechnen zusätzlich anhand der IST-Flugbahn (17) und der IST-Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Geometriedaten der Schussvorrichtung (20) Werte für eine Neigung der Läufe (11) und eine Anordnung der Läufe (11) relativ zur Flugkörperlängsachse (A) und die Austriebsparameter Werte für eine Austrittsgeschwindigkeit der einzelnen Projektile (12) aus den Läufen (11) umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Bestimmen wenigstens einer SOLL-Wirkfläche (14) vor einem Start des Flugkörpers (10) oder während des Fluges des Flugkörpers (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei eine Anpassung der Flugbahn (17) und einer Ausrichtung des Flugkörpers (10) relativ zur wenigstens einen SOLL-Wirkfläche (14) während des Fluges vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die wenigstens eine SOLL-Wirkfläche (14) mit einer physischen Auftrefffläche des Flugkörpers (10) deckungsgleich ist oder eine oder mehr SOLL-Wirkflächen (14) relativ zur physischen Auftrefffläche versetzt definiert sind.