NO180557B - Hybrid, analog/digital elektronikk-styreenhet for etterutrustning i et rör-utskytbart missil, samt missil ledet av operatörgenererte signaler - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører generelt den rør-utskutte optisk-fulgte tråd-styrte familie av missiler, og særlig elektronikk-styreenheter for etterutrustning i slik missil.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en hybrid, analog/ digital elektronikk-styreenhet for å erstatte en analog elektronikkenhet i et rørutskutt missil, omfattende posisjonsstatusmiddel som har et rulleomformingsmiddel for å omdanne et signal fra rullegyroen til et rullestatussignal, og et giringsomformermiddel for omforming av et signal fra giringsgyroen til et giringsstatussignal, samt et Tetnings-middel som reagerer på signaler fra en operatør og for generering av et retningspitchsignal og et retningsgiringssignal derfra, og der posisjonsstatusmidlet og Tetningsmidlet er analoge.

Videre vedrører oppfinnelsen et missil som kan ledes av operatørgenererte signaler, omfattende en legemsdel som har en første pitchstyreoverflate, en andre pitchstyreoverflate, en første giringsstyreoverflate, og en andre giringsstyreoverflate; en fluktmotor som er plassert innenfor legemsdelen for å drive frem legemsdelen; et gyrosystem som er montert i legemsdelen og som har en rullegyro som genererer et ullegyrosignal, og en giringsgyro som genererer et giringsgyrosignal; og en kommunikasjonsforbindelse som er i en kontinuerlig fysisk forbindelse mellom en operatør og missilet, for å formidle de operatørgenererte signaler.

Disse typer av missiler ble først utviklet for mer enn et tiår siden og har vist seg som meget effektivt våpen mot slike mål som stridsvogner, personellkjøretøyer, bunkere og lignende.

En stor del av disse missilers effektivitet og tiltrekning er dets enkle operasjonsmessige idé. Operatøren av missilet "leder" missilet mot målet. Forbindelse med missilet skjer gjennom en tråd (ledning) eller fiberoptisk forbindelse. Ved bruk av en kikkert og trådkryssløsning, styrer operatøren missilets fluktbane-siktelinje for å unngå felthindringer slike som trær eller åskammer. Ettersom operatøren styrer fluktlinjen, blir en stor operasjonsmessig byrde fjernet fra missilet. Den krever ikke det høye nivået av elektroniske "hjerner" eller kompleksiteten hos andre missiler. Dette reduserer missilets kostnad i vesentlig grad.

Disse operatørgenererte signaler formidles i analog form ved bruk av endringer i frekvens i kommunikasjonsforbindelsen (et par tynne ståltråder). På grunn av at det innkomne signalet er analogt, er elektronikkenheten også analog, hvilket gjør elektronikkenheten voluminøs og komplisert.

En hovedulempe som er knyttet til analoge kretser er at endog enkel modifikasjon av kretsens formål eller operasjon er uhyre vanskelig, hvilket krever praktisk talt en fullstendig omkonstruering av kretsen. Dette hindrer ingeniører fra "finavstemming" av elektronikkenheten.

Elektronikkenheten er "hjernene" i disse missiler og realiserer kommandoen fra operatøren ved å justere pitch og giringsstyreoverflåtene. Disse styreoverflater leder missilet.

De forskjellige komponenter som danner missilet (dvs. krigshodet, elektronikkenheten, fluktmotoren, utskytningsmotoren etc.) er entydige separate moduler som tillater missilet ikke bare å bli lett vedlikeholdt, men også kom-ponentoppgradert uten for stor omkonstruering av hele systemet.

Elektronikkenheten blir typisk plassert direkte bak krigshodet i en fremre posisjon på missilet. Nærværet av den voluminøse elektronikken direkte bak krigshode-enheten begrenser det volumet som er tilgjengelig for krigshodet. For visse applikasjoner eller mål er den begrensede størrelsen av krigshodet en ulempe.

Det er klart fra det foregående at den kjente analoge elektronikkenheten skaper mange konstruksjonsproblemer som hindrer den lette oppgradering av de rør-utskutte missiler.

Den foreliggende oppfinnelse erstatter den rent analoge elektroniske enhet av det rør-utskutte missilet med en hybrid analog/digital elektronikk-styreenhet avinnledningsvis nevnte type, og som kjennetegnes ved et digitalt styremiddel som reagerer på giringsstatussignalet, rullestatussignalet, retningsgiringssignalet, og retningspitchsignalet, og for å generere derfra et primært giringsstyresignal, et sekundært giringsstyresignal, et primært pitchstyresignal, og et sekundært pitchstyresignal.

Utskiftnings-elektronikkenheten festes til eksisterende ledningsutrustning og passer inn i hulrommet som skapes ved fjerning av den tradisjonelle elektronikkenheten. Denne hybride elektronikkenhet tillater ikke bare lett modifisering (gjennom programvare-endringer til den digitale mikro-styreenheten), men reduserer størrelsen av elektronikkenheten i en slik utstrekning at størrelsen av krigshodet kan i vesentlig grad økes, hvorved gis et mer kraftig og effektivt missil.

Hybrid-elektronikkenheten, ifølge den foreliggende oppfinnelse, anvender de analoge signaler fra operatøren sammen med missilets egne interne posisjonsmessige signaler som genereres av girings- og rullegyroene til å manipulere girings- og pitchstyreoverflåtene.

Alle signaler som mottas av utskiftningselektronikk-enheten og sendes ut av denne formidles gjennom den tradisjonelle tråd eller ledningsutrustningen. Denne karakteristikk eliminerer enhver unødig modifikasjon på missilet og tillater missilet lett å utstyres på nytt med utskiftningselektronikk-enheten.

Hvilke som helst påfølgende konstruksjonsendringer av elektronikk-"hjernene" skjer lett ved ganske enkelt å modifisere den interne programvare i den digitale mikroprosessor .

Det innledningsvis nevnte missil kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved en elektronisk styreenhet som har posisjonsbestemmelsesmiddel med et rulleomformingsmiddel for å omforme rullegyrosignalet til et rullestatussignal, og et giringsomformingsmiddel for å omdanne giringsgyrosignalet til et giringsstatussignal; et Tetningsmiddel som reagerer på de operatørgenererte signaler som mottas via kommunikasjonsforbindelsen for å generere derfra et retningspitchsignal og et retningsgiringssignal; et digitalt styremiddel som reagerer på giringsstatussignalet, rullestatussignalet, retningsgiringssignalet og retningspitchsignalet, for generering derfra av et primært giringsstyresignal, et sekundært giringsstyresignal, et primært pitchstyresignal og et sekundært pitchstyresignal; et forsterkningsmiddel som har middel for å forsterke det primære giringsstyresignalet til et forsterket primært giringsstyresignal, middel for å forsterke det sekundære giringsstyresignalet til et forsterket, sekundært giringsstyresignal, middel for å forsterke det primære pitchstyresignalet til et forsterket, primært pitchstyresignal, og middel for å forsterke det sekundære pitchstyresignalet til et forsterket, sekundært pitchstyresignal, samtet middel for å manipulere styreoverflåtene som har en første aktivator som reagerer på det forsterkede, primære giringssignalet for fysisk bevegelse av den første giringsstyreoverflaten; en andre aktivator som reagerer på det forsterkede, primære pitchsignalet for fysisk bevegelse av den første pitchstyreoverflaten, en tredje aktivator som reagerer på det forsterkede, sekundære giringssignalet for fysisk bevegelse av den andre giringsstyreoverflaten, og en fjerde aktivator som reagerer på det forsterkede, sekundære pitchsignalet for fysisk bevegelse av den andre pitchstyreoverflaten.

Ytterligere utførelsesformer av elektronikk-styreenheten og missilet vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegninger, samt av de vedlagte patentkrav. Figur 1 er et funksjonsblokkskjema over den foretrukne utførelsesform. Figur 2 er et elektronisk skjema over den posisjonsmessige statusbestemmelses-mekanisme som er først beskrevet i Figur 1. Figur 3 er et elektronisk skjema over dekodingskretsen for det operatørgenererte signalet som først er beskrevet i Figur 1. Figur 4 er et koblingsskjerna over mikro-styreenheten som først er beskrevet i Figur 1. Figur 5 er et elektronisk skjema som illustrerer håndteringen av signalet som anvendes til å styre pitch og giring. Figur 6 er et elektronisk skjema som viser håndteringen av signalet som anvendes til å styre pitch og giring og full-føringen av siktemålene med kretsen i Figur 5. Figur 7 er et riss med bortkuttede partier av en utførelses-form av oppfinnelsen når realisert til bruk med et missil og et missilsystem. Figur 1 viser, i blokkform, operasjonen av den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen. Ved midten av operasjonen befinner mikro-styreenheten 12 seg. Med anvendelse av dens

programvare er mikro-styreenheten 12 "hjernene" for opera-sj onen.

I denne egenskap må mikro-styreenheten være kjent med missilets posisjonsmessige status. Denne informasjon utledes ved å anvende signalene fra rullegyro 17 og giringsgyro 18 som mottas fra det ikke viste tråd- eller ledningsopplegg.

Posisjonsstatusmekanismen 10 anvender disse signaler for genereringen av rullesignalet og giringssignalet som anvendes av mikro-styreenheten 12. Ved å ta signalet fra rullegyroen 17 og omdanne dette via omformer 10a til rullesignalet, og å ta signalet fra giringsgyroen 18 og omdanne dette via omformer 10b til giringssignalet, er den riktige informa-sjonen tilgjengelig for mikro-styreenheten 12.

Informasjon med hensyn til operatørens instruksjoner/direktiver formidles til mikro-styreenheten 12 via retningsmekanismen 11.

Operatøren mater inn de ønskede retninger i operatørens grensesnitt 16. Denne retningsinformasjon formidles via en kommunikasjonsforbindelse (ikke vist) til retningsmekanismen 11. Kommunikasjonsforbindelsen som anvendes for disse missiler er en kontinuerlig fysisk forbindelse (dvs. ståltråd, kobbertråd, fiberoptikk eller lignende) mellom opera-tørens grensesnitt 16 og missilet.

I dette henseende blir direktiver fra operatøren omsatt av utskyteren til de riktige signaler som angir om missilet er på riktig bane eller ikke. For denne beskrivelses formål er de operatørgenererte signaler disse omsatte signaler.

Ettersom kommunikasjonsforbindelsen er et enkelt par av tråder, må det analoge signalet fra operatøren brytes opp i sine komponentdeler ved hjelp av retningsmekanismen 11. Dette skjer ved å ta det innkomne signalet og føre dette gjennom et bærebølge-separasjonsfilter lia som genererer pitchsignalet og giringssignalet som brukes av mikro-styreenheten 12.

Et lavpassfilter med negativ terskel 11b oppnår girings-stabiliseringssignalet.

Ved å anvende denne informasjon fra statusmekanismen 10 (rullesignal og giringssignal), og retningsmekanismen 11 (pitch-signal, giringssignal og giringsstabiliseringssignal), er mikro-styreenheten 12 i stand til å manipulere missilet gjennom signaler som sendes til manipuleringsmekanismen 13.

Manipuleringsmekanismen 13 forsterker signalene fra mikro-styreenheten 12 og formidler de forsterkede signaler til de riktige aktivatorer. I den foretrukne utførelsesformen manipulerer aktivatorene styreoverflåtene til å påvirke pitchen og giringen for missilet under flukt gjennom utslippet av helium under trykk.

Operativt formidler mikro-styreenheten 12 fire signaler som passerer gjennom: effektdrivkrets 13a til å generere girings-1-aktivatorsignalet som manipulerer aktivator 19a, effektdrivkrets 13b til å generere pitch 2 aktivatorsignal som manipulerer aktivator 19b, effektdrivkrets 13c til å generere girings-3-aktivatorsignalet som manipulerer aktivator 19c, effektdrivkrets 13d til å generere pitch-4-aktivatorsignalet som manipulerer aktivator 19d. Disse effektdrivkretser er ganske enkelt de foretrukne mekanismer som middel for å forsterke signalene.

På denne måte blir siktemålene for operatøren hurtig og lett omsatt til deres viktige sekvens av missil-manipuleringer.

Figur 2 er et elektronisk skjema over den foretrukne ut-førelsesform av statusmekanismen som først er beskrevet relativt Figur 1.

Signaler fra rullegyroen 17 og giringsgyroen 18 formidles til posisjonsstatusmekanismen 10. Vanlige fagfolk vil lett forstå de forskjellige gyroer som kan anvendes i denne sammenheng.

Signaler fra giringsgyroen 17 og rullegyroen 18 formidles til statusmekanismen 10 via koblingsorgan 27. Giringsgyrosignalet Å 23, giringsgyrosignalet B 24, rullegyrosignalet A 25 og rullegyrosignalet B 26 manipuleres og et giringsgyrosignal 21 og rullegyrosignal 22 formidles til mikro-styreenheten 12.

Figur 3 illustrerer den foretrukne utførelsesform av kretsen som anvendes til å skape retningsmekanismen 11 som godtar signalet som indikerer operatørens direktiver via operatør-grensesnittet 16 (vist i Figur 1).

Lednings- eller trådsignalene fra operatørgrensesnittet 16 håndteres av to i alt vesentlig uavhengige kretser til å etablere pitchsignalet 31 og giringssignalet 32. Styresignaler 33 og 34 formidles også til mikro-styreenheten 12. Figur 4 illustrerer bruken av signalene fra posisjonsstatusmekanismen 10 og retningsmekanismen 11 ved hjelp av mikro-styreenheten 12. Giringsgyrosignalet 21 og rullegyrosignalet 22 (slik som vist i Figur 2), pitchsignalet 31, giringssignalet 32 og giringsf orkort ingssignalet 34 (som vist i Figur 3) kombineres med mikro-styreenheten 12 til å generere styresignalene 41a, 41b, 41c, 41d og 41e. Dessuten genereres styresignal 42.

På denne måte blir den posisjonsmessige status for missilet kombinert med direktivene fra operatøren for riktig mani-pulering av missilet under flukt.

Gjennom programvare bestemmer mikro-styreenheten 12 når en "første bevegelse" opptrer. Utskytning av missilet bestemmer når mikro-styreenheten 12 kan manipulere missilets flukt. Første bevegelse bestemmes ved å observere pitchstyresignalet fra utskyteren. Vanlige fagfolk vil erkjenne flere ut-førelsesf ormer som oppnår dette formål.

I den foretrukne utførelsesform er mikro-styreenheten 12 en mikroprosessor, delnummer 8797 BE, kommersielt tilgjengelig fra Intel Corporation. Lagret innenfor mikro-styreenheten 12 er den programvare som er utformet til å manipulere de innkomne signaler og utføre den korrekte funksjon.

Figur 5 illustrerer den foretrukne utførelsesform av kretsen som anvendes til å ta styresignalet 42 (opprinnelig beskrevet i Figur 4), og generere de forskjellige balansesignaler. Dette innbefatter pitchbalansen A 50a, pitchbalansen B 50b, giringsbalansen A 50c og giringsbalansen B 50d. Samtlige av disse signaler danner forbindelse med koblingsorgan 27 for trådutrustningen.

Disse signaler anvendes for pre-utskytnings-innretning av utskyterstyresignalene til missilelektronikken. Ved utskytning blir disse tråder kuttet.

De resterende styresignaler, slik som først beskrevet i Figur 4, håndteres av kretsen som er vist i Figur 6.

Styresignaler 41a, 41b, 41c og 41d forsterkes til å generere pitch 4 aktivatorsignalet 60a, girings-l-aktivatorsignalet 60b, pitch 2 aktivatorsignalet 60c, og girings-3-aktivatorsignalet 60d. Disse signaler formidles til de passende aktivatorer via koblingsorgan 27 for trådutrustningen. Slik det er åpenbart for vanlige fagfolk, blir disse signaler anvendt for manipuleringen av styreoverflåtene for flukt-styringen.

Figur 7 illustrerer missilet og missilsystemet ifølge den foretrukne utførelsesform, et rør-utskutt missil og system.

Missilets komponenter befinner seg innenfor et legeme 70 med styreoverflater 73. Vinger 77 hjelper styreoverflåtene 73 med å opprettholde og dirigere missilet under flukt.

Fyr 72a og 72b hjelper operatøren med visuelt å identifisere og følge missilet etter utskytning.

Innenfor missilet 75 er også utskytningsmotoren 76, krigshodet 78, den forlengbare sonde 79 og fluktmotoren 74. Disse komponenter er velkjente innenfor teknikken og deres funk-sjoner er slik deres titler angir.

Kommunikasjonsforbindelsen tillater operatørgrensesnittet 16 å kommunisere med missilet 75, hvilken forbindelse består av trådavgivere 71 og tråd 71a. Tråden 71a er en ståltråd.

På denne måte formidler operatøren direktiver til missilet 75 via operatørgrensesnittet 16 og kommunikasjonsforbindelsen 71 og 71a. Direktivene fra operatøren kombineres med den posisjonsmessige status for missilet ved hjelp av elektronikkenheten (ikke vist) for på viktig måte å manipulere styreoverflåtene 73.

Det er klart fra det foregående at den foreliggende oppfinnelse skaper et overlegent og mer allsidig missil.

Claims (5)

1. Hybrid, analog/digital elektronikk-styreenhet (81) for å erstatte en analog elektronikkenhet i et rørutskutt missil, omfattende: a) posisjonsstatusmiddel (10) som har 1) et rulleomformingsmiddel (10a) for å omdanne et signal fra rullegyroen (17) til et rullestatussignal, og 2) et giringsomformermiddel (10b) for omforming av et signal (23, 24) fra giringsgyroen (18) til et giringsstatussignal (21), b) et retningsmiddel (11) som reagerer på signaler fra en operatør (16) og for generering av et retningspitchsignal og et retningsgiringssignal (32) derfra, og c) idet posisjonsstatusmidlet og Tetningsmidlet er analoge, karakterisert ved : d) digitalt styremiddel (12) som reagerer på giringsstatussignalet (21), rullestatussignalet (22), retningsgiringssignalet (32), og retningspitchsignalet(31), og for å generere derfra et primært giringsstyresignal (41a), et sekundært giringsstyresignal (41b), et primært pitchstyresignal (41c), og et sekundært pitchstyresignal (41d).

2. Digital elektronikkenhet som angitt i krav 1, karakterisert ved dessuten å omfatte: a) middel (13a) for å forsterke det primære giringsstyresignalet (41a), b) middel (13c) for å forsterke det sekundære giringstyre-signalet (41b), c) middel (13b) for å forsterke primære pitchstyresignalet (41c), og d) middel (13d) for å forsterke det sekundære pitchstyresignalet (41d).

3. Digital elektronikkenhet som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte digitale styremiddel (12) innbefatter middel for å generere et første bevegelsesignal som initierer generering av det primære giringsstyresignal (41a), det sekundære giringstyresignal (41b), det primære pitchstyresignal (41c), og det sekundære pitchstyresignal (41d).

4. Missil som kan ledes av operatørgenererte signaler, omfattende: a) en legemsdel (70) som har 1) en første pitchstyreoverflate (73), 2) en andre pitchstyreoverflate, 3) en første giringsstyreoverflate, og 4) en andre giringsstyreoverflate, b) en fluktmotor (74) som er plassert innenfor legemsdelen for å drive frem legemsdelen, c) et gyrosystem (80) som er montert i legemsdelen og som har 1) en rullegyro (17) som genererer et rullegyrosignal (25, 26), og 2) en giringsgyro (18) som genererer et giringsgyrosignal (23, 24), og d) en kommunikasjonsforbindelse (71, 71a) som er i en kontinuerlig fysisk forbindelse (71a) mellom en operatør (16) og missilet, for å formidle de operatørgenererte signaler, karakterisert vede) en elektronisk styreenhet (81) som har 1) posisjonsbestemmelsesmiddel (10) med a) et rulleomformingsmiddel (10a) for å omforme rullegyrosignalet (25, 26) til et rullestatussignal (22), og b) et giringsomformingsmiddel (10b) for å omdanne giringsgyrosignalet (23, 24) til et giringsstatussignal (21), 2) et retningsmiddel (11) som reagerer på de operatør-genererte signaler som mottas via kommunikasjonsforbindelsen (71a) for å generere derfra et retningspitchsignal og et retningsgiringssignal, og 3) digitalt styremiddel (12) som reagerer på giringsstatussignalet, rullestatussignalet, retningsgiringssignalet og retningspitchsignalet, for generering derfra av et primært giringsstyresignal (41a), et sekundært giringsstyresignal (41b), et primært pitchstyresignal (41c) og et sekundært pitchstyresignal (41d), 4) et forsterkningsmiddel (13) som har a) middel (13a) for å forsterke det primære giringsstyresignalet til et forsterket primært giringsstyresignal (41a), b) middel (13c) for å forsterke det sekundære giringsstyresignalet til et forsterket sekundært giringsstyresignal (41b), c) middel (13b) for å forsterke det primære pitchstyresignalet til et forsterket primært pitchstyresignal (41c), og d) middel (13d) for å forsterke det sekundære pitchstyresignalet til et forsterket sekundært pitchstyresignal (41d), og f) et middel for å manipulere styreoverflåtene som har 1) en første aktivator (19a) som reagerer på det forsterkede, primære giringssignalet (60b) for fysisk bevegelse av den første giringsstyreoverflaten, 2) en andre aktivator (19b) som reagerer på det forsterkede, primære pitchsignalet (60c) for fysisk bevegelse av den første pitch:3tyreoverf laten , 3) en tredje aktivator (19c) som reagerer på det forsterkede, sekundære giringssignalet (60d)for fysisk bevegelse av den andre giringsstyreoverflaten, og 4) en fjerde aktivator (19d) som reagerer på det forsterkede, sekundære pitchsignalet (60a) for fysisk bevegelse av den andre pitchstyreoverflaten.

5. Missil som angitt i krav 4, karakterisert ved at det digitale styremidlet innbefatter middel for å generere et første bevegelsessignal som initierer generering av det primære giringsstyresignalet (41a), det sekundære giringsstyresignalet (41b), det primære pitchstyresignalet (41c) og det sekundære pitchstyresignalet (41d).