DE102007003699B3

DE102007003699B3 - Optisches Fenster in einem Infrarot-Zielsuchkopf

Info

Publication number: DE102007003699B3
Application number: DE102007003699A
Authority: DE
Inventors: Günther Riedl
Original assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Current assignee: MBDA Deutschland GmbH
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: FR2911951B1; GB2446052B; FR2911951A1; GB2446052A; ITMI20080023A1; GB0801143D0

Abstract

Die Einhaltung eines radialen Winkelversatzes zwischen der optischen Achse eines Zielsuchkopfes eines Flugkörpers und dem Lot auf das optische Fenster in der Flugkörperspitze ermöglicht eine reflexionsfreie Bilderfassung des Zielsuchkopfes.

Description

Die Erfindung betrifft ein in der Spitze eines Flugkörpers angeordnetes und um die Längsachse des Flugkörpers angetrieben drehbar gelagertes optisches Fenster für einen dreh- und schwenkbar gelagerten Infrarot-Zielsuchkopf.
Aus der DE 41 12 140 C2 ist ein Flugkörper bekannt geworden, der an der Spitze einen schwenkbaren Suchkopf aufweist, der von einem um die Flugkörperlängsachse drehbar gelagerten Dom umgeben ist. Der Dom besteht aus einem infrarotdurchlässigen Material in der Form einer mehrseitigen Pyramide. Die einzelnen Facetten der Pyramide werden von planparallelen Platten gebildet, die für Infrarotstrahlung durchlässig sind. Der Dom wird über einen überwiegenden Teil seines Mantels von einer nicht lichtdurchlässigen und mechanisch hoch belastbaren Außenhaut bedeckt. Die Außenhaut lässt nur ein kleines Fenster frei, welches etwas größer ist als der Bildfeldbereich des Zielsuchkopfes.
Bei der bekannten Konstruktion ist es je nach Lage des Zielsuchkopfes bezüglich des Fensters im Dom möglich, dass die optische Achse des Zielsuchkopfes senkrecht auf eine der planparallelen Platten des Doms ausgerichtet ist. Damit werden die entstehenden Reflexionen vom Zielsuchkopf erfasst, welche so genannte Geisterbilder hervorrufen, die die Auswertung des Bildes erheblich erschweren. Es wird kein Hinweis darauf gegeben, auf welche Weise mittels Anpassung der vorhandenen Mittel die Reflexionen des Fensters für den Zielsuchkopf unwirksam gemacht werden können.
Die DE 44 42 134 A1 beschreibt einen Suchkopf, bei dem der Gier-Schielwinkel der Sichtlinie durch Nachführung der Rollage des Flugkörpers klein eingestellt wird. Weiterhin besteht das Suchkopffenster aus mehreren Facetten, so dass immer das Lot eines Fensters einen Winkelversatz um die Rollachse zur Sichtlinie aufweist.
Die EP 0 482 353 A2 betrifft einen Suchkopf für einen Flugkörper, bei dem die Sichtlinie des Suchkopfes beim Abtasten derart geschwenkt wird, dass sie das optische Fenster immer im gleichen Punkt schneidet.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung eines optischen Fensters für einen an der Spitze eines Flugkörpers angeordneten Zielsuchkopf zu finden, welche die Erfassung der Reflexionen in Richtung der optischen Achse des Zielsuchkopfes vermeidet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Fenster eine ebene Oberfläche aufweist, dass zwischen der optischen Achse des Zielsuchkopfes und dem Lot auf die Oberfläche des optischen Fensters immer ein Winkelversatz um einen Winkel α um die Längsachse des Fugkörpers besteht, und
dass der Winkel α etwas größer als der halbe Bildfeldwinkel des Zielsuchkopfes ist.
Aus der Tatsache, dass das Lot auf die Fensteroberfläche nie mit der optischen Achse des Zielsuchkopfes zusammenfällt sondern immer einen kleinen Winkelversatz zur optischen Achse bildet, ergibt sich der Vorteil, dass zu keinem Betriebszeitpunkt eine von der Fensteroberfläche stammende Reflexion das Nutzsignal des Zielsuchkopfes stören kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Winkelversatz durch die Abweichung der optischen Achse zum Lot auf die Oberfläche des optischen Fensters im Durchstoßpunkt der optischen Achse um einen Winkel größer als der halbe Bildfeldwinkel des Zielsuchkopfes bestimmt ist. Dadurch wird die notwendige Fenstergröße bestimmt. Weiterhin ist in vorteilhafter Weise die Verwendung von Fenstern mit ebener Oberfläche möglich, womit wirtschaftliche Vorteile zu erzielen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1: eine Flugkörperspitze mit einem drehbaren optischen Fenster gemäß des Standes der Technik,
2: eine Flugkörperspitze mit einem drehbaren optischen Fenster in einer Anordnung gemäß der Erfindung.
Die Anordnung einer drehbaren Sitze 11 gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik ist in der 1 dargestellt. Die 1 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch die Spitze 11 eines Flugkörpers 1. Zentral in dieser Spitze ist ein Infrarot-Zielsuchkopf angeordnet, der in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt ist. Seine Lage ist durch den Punkt 4 festgelegt, durch den die optische Achse 3 des Zielsuchkopfes unabhängig von ihrer Ausrichtung 3a, 3b auf ein Ziel Z immer verläuft. Der Zielsuchkopf ist in bekannter Weise zur Nachführung seines Bildfeldes auf ein Ziel Z dreh- und schwenkbar gelagert.
Die Spitze 11 ist bezüglich des Rumpfes des Flugkörpers 1 drehbar 12 gelagert und wird über einen nicht näher ausgeführten Antrieb 13 bei Bedarf angetrieben und entsprechend positioniert. In der Spitze 11 ist ein optisches Fenster 2 eingebaut, dessen Fensterfläche schräg bezüglich der Längsachse 5 des Flugkörpers 1 angeordnet ist. Der größere Durchmesser des etwa ovalen Fensters ist, wie in der 1 gut erkennbar, so groß gewählt, dass die optische Achse 3, 3a soweit geschwenkt werden kann, dass sie mit schließlich mit der Längsachse 5 des Flugkörpers 1 zusammen fällt. In der Gegenrichtung wird der nutzbare Bereich, in dem die optische Achse 3b dem Ziel Z folgend verschwenkt werden kann, etwa durch die dargestellte Lage begrenzt, in dem der Rand des Bildfeldwinkels gerade noch nicht mit dem durch den Punkt 4 laufenden Lot auf die Oberfläche des Fensters 2 zusammenfällt. Dieser Grenzwinkel ist vom Anstellwinkel des optischen Fensters abhängig. Bei Überschreitung des Grenzwinkels treten die unerwünschten Reflexionen an der Oberfläche des Fensters 2 auf, die mit Hilfe der Erfindung vermieden werden sollen.
Dieser eben beschriebene Nachteil der bekannten Anordnung des optischen Fensters wird mittels einer erfindungsgemäßen Konfiguration vermieden, wie sie in der 2 dargestellt ist.
Gemäß der Erfindung wird das optische Fenster 2 der optischen Achse 3 des auf das Ziel Z ausgerichteten Zielsuchkopfes um einen kleinen Winkel α versetzt nachgeführt. Der Winkel α ist derjenige Winkel, um den das Fenster 2 um die Längsachse 5 des Flugkörpers 1 gegenüber der optischen Achse 3 des Zielsuchkopfes in radialer Richtung verdreht 12 ist. Damit wird in jeder Lage der optischen Achse 3, 3a, 3b eine Reflexion von der Oberfläche des optischen Fensters 2 in Richtung auf den Zielsuchkopf vermieden.
In der Praxis hat sich eine Größe des Winkels α im Bereich von ±10% des Bildfeldwinkels des Zielsuchkopfes gut bewährt.
Bewirkt wird dieser Versatz dadurch, dass das Fenster 2 in der Spitze 11 des Flugkörpers montiert ist, welche gegenüber dem Rumpf des Flugkörpers 1 verdrehbar 12 gelagert ist. Die Verdrehung der Spitze 11 gegenüber dem Rumpf des Flugkörpers 1 erfolgt mit Hilfe eines Antriebs 13, der hier nicht näher erläutert wird, da hierfür geeignete Ausführungsformen bekannt sind.
Der Antrieb wird in Abhängigkeit von der durch den Zielsuchkopf vorgegebenen Lage der optischen Achse 3 des Zielsuchkopfes so angesteuert, dass immer ein kleiner Winkel α zwischen dem Lot L auf dem Fenster 2 und der optischen Achse 3, 3a, 3b eingehalten wird. Dies bedeutet geometrisch, dass sich das Lot L und die optische Achse 3, 3a, 3b nur im Durchstoßpunkt der optischen Achse 3 durch das Fenster schneiden können. Es ist dabei unerheblich, welchen Winkel die optische Achse 3, 3a, 3b zur Längsachse 5 des Flugkörpers einnimmt. Es ist ohne Einschränkung möglich, die Verdrehung des Fensters bezüglich der optischen Achse 3, 3a, 3b vorlaufend oder nachlaufend einzustellen. Im Fall eines rotierenden Flugkörpers arbeitet die Nachführung des Fensters 2 unter Einhaltung eines Winkelversatzes zur optischen Achse in gleicher Weise wie bei einem nicht rotierenden Flugkörper.
Der Winkel α ist natürlich abhängig vom Bildfeldwinkel des Zielsuchkopfes. Damit keine Abschattung des erfassbaren Bildbereichs des Zielsuchkopfes stattfindet, ist es sinnvoll, den Winkel α etwas größer als den halben Bildfeldwinkel zu wählen.
Es ist auch möglich, den Anstellwinkel des Fensters gegenüber der Längsachse 5 des Flugkörpers in bestimmten Grenzen zu wählen. Wenn der Winkel vergrößert wird, kann die lange Seite des etwa ovalen Fensters etwas kürzer gemacht werden während die kurze Seite etwas breiter ausfallen wird.

Claims

In der Spitze (11) eines Flugkörpers (1) angeordnetes und um die Längsachse (5) des Flugkörpers (1) angetrieben drehbar (12, 13) gelagertes optisches Fenster (2) für einen dreh- und schwenkbar gelagerten Infrarot-Zielsuchkopf, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (2) eine ebene Oberfläche aufweist, dass zwischen der optischen Achse (3, 3a, 3b) des Zielsuchkopfes und dem Lot (L) auf die Oberfläche des optischen Fensters (2) immer ein Winkelversatz um einen Winkel (α) um die Längsachse (5) des Flugkörpers besteht, und dass der Winkel (α) etwas größer als der halbe Bildfeldwinkel des Zielsuchkopfes ist.
Optisches Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (2) eine unsymmetrisch geformte Berandung (2a) aufweist.