DE69516200T2 - Aerodynamische Stabilisier- und Bremsvorrichtung für Abwurfkörper - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft von einem Luftfahrzeug abwerfbare Körper vom mit passiven Mitteln zur aerodynamischen Stabilisierung ausgestatteten Typ, beispielsweise mit Flügeln, die dazu ausgelegt sind, nach dem Abwurf eine zur Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs im wesentlichen parallele Anfangsbahn einzunehmen. Der Begriff "Luftfahrzeug" muß derart interpretiert werden, daß er Drehflügelmaschinen ebenso wie Starrflügelmaschinen abdeckt.
• Die Erfindung findet eine wichtige Anwendung auf dem Gebiet von infrarot- oder elektromagnetischen Lockvögeln, die, um wirksam zu sein, ihre Rolle in der Nähe des Luftfahrzeugs zu spielen beginnen, um das Sich-Ausrichten eines feindlichen Zielsuchers oder Radars zu bewirken, und sich dann ausreichend progressiv entfernen müssen, damit der Zielsucher oder Radar auf sie ausgerichtet bleibt, jedoch hinreichend schnell, damit ein Flugkörper- Zielsucher oder ein Radar sich nach Ausschalten des Lockvogels nicht erneut auf das Luftfahrzeug ausrichten kann.
• Man kennt bereits (CH-A-480 612, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht) eine Rakete mit Bremsklappen, die von einer Stellung, in der sie an das Gehäuse angelegt sind, zu einer zum Gehäuse im wesentlichen orthogonalen Anschlagstellung ausfahrbar sind. Die Gestalt und die Neigung der Klappen bleiben unabhängig vom Luftwiderstand unverändert, da die Klappen an einem Anschlag anliegen oder durch einen Schieber in Position gebracht sind. Ferner kennt man (DE-A-26 37 793) eine Streumunition, die mit elastischen Plättchen ausgestattet ist, die dazu ausgelegt sind, die Munition in vertikale Stellung zu bringen. Hierzu fahren die Plättchen aus, sobald die Munition aus ihrem Behälter heraus gelangt ist, und nehmen eine Orientierung von wenigstens 10º, typischerweise von ungefähr 20º ein. Die Gestaltung dieser Plättchen verleiht ihnen einen Effekt, der nicht der für die Erfindung gesuchte ist.
• Die gegenwärtigen Lockvögel, seien sie wohl oder nicht mit einer Antriebsladung ausgestattet, erlauben nicht die Erfüllung dieser Bedingung während der gesamten Flugbahn der auszustattenden Flugzeuge.
• Wenn man beispielsweise einem nicht angetriebenen, aerodynamisch stabilisierten Lockvogel einen Luftwiderstandskoeffizient Cx derart verleiht, daß er dem Körper eine ausreichende Trennung bezüglich des Flugzeugs mit großer Geschwindigkeit und niedriger Höhe ermöglicht, so wird dieser Koeffizient wegen der Abnahme des dynamischen Drucks keine ausreichende Trennung bei einem Auswurf mit kleinerer Geschwindigkeit oder größerer Höhe verleihen können.
• Die vorliegende Erfindung zielt insbesondere darauf ab, einen Körper bereitzustellen, dessen Abstandsgesetz nach Abwurf von einem Luftfahrzeug quasi unabhängig von den Flugbedingungen ist, im Gegensatz zu den bislang bekannten Körpern. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Körper gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 vor.
• Andere Eigenschaften und besondere Ausführungsarten sind in den Unteransprüchen definiert.
• Somit kann man den Luftwiderstand des Körpers an die Abwurfbedingungen derart anpassen, daß die Relativbahn des Luftfahrzeugs und des Körpers unabhängig von diesen Bedingungen wenigstens in einem vorbestimmten Einsatzbereich eine bestimmte Größenordnung einhält.
• Im folgenden wird es sich insbesondere um den Fall eines Körpers, wie z. B. eines Lockvogels, ohne Antrieb handeln. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar im Fall eines Körpers, der mit einer eigenen Antriebsladung ausgestattet ist, die einen nicht einstellbaren Schub vermittelt, der dazu bestimmt ist, entweder den Körper nach dem Abwurf vor das Luftfahrzeug zu bringen, oder die Zunahme der Verzögerung des Körpers zu verlangsamen.
• In allen Fällen erfolgt das Beibehalten des Abstandsgesetzes in einer vorbestimmten Größenordnung ohne äußeren Eingriff, ohne vorherige Regelung, ohne aktive Mittel an Bord des Körpers.
• Die obigen Maßnahmen, ebenso wie andere, die vorteilhafterweise in Verbindung mit den vorhergehenden verwendbar sind, dies jedoch auch unabhängig sein können, werden besser beim Lesen der folgenden Beschreibung besonderer Ausführungsformen deutlich werden, die als nicht beschränkende Beispiele gegeben werden.
• Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
• - Fig. 1 die von der Erfindung betroffenen Elemente einer eine erste Ausführungsart bildenden Vorrichtung in teilweise geschnittener Halbansicht zeigt, wobei die Klappen eingefahren sind;
• - Fig. 2, der Fig. 1 ähnlich, die Klappen vollständig ausgefahren zeigt;
• - Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2 ist;
• - die Fig. 4 und 5, der Fig. 1 ähnlich, eine andere Ausführungsart zeigen, wobei die Klappen im eingefahrenen Zustand (Fig. 4) und im ausgefahrenen Zustand (Fig. 5) dargestellt sind.
• Der Körper, dessen allgemeines Aussehen in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, ist dazu ausgelegt, als Infrarot- oder elektromagnetischer Lockvogel verwendet zu werden. Er umfaßt ein Gehäuse 10 mit allgemein zylindrischer Form mit einem vorderen Konus und einer Hülle, die eine die Nutzladung enthaltende Kammer 12 begrenzt: je nach Fall eine pyrotechnische Ladung oder auch ein Störgerät. Der Körper ist dazu ausgelegt, in einer Zelle einer Ladeeinrichtung angeordnet und auf Befehl durch eine nicht dargestellte Absprengladung ausgestoßen zu werden. Die Ladeeinrichtung selbst kann eine bekannte Gestaltung aufweisen, beispielsweise die in der Patentanmeldung Nr. 93 10928 der Anmelderin beschriebene (FR-A- 2710025).
• Das Gehäuse trägt Mittel zur aerodynamischen Stabilisierung des Körpers, die dazu ausgelegt sind, seine Längsachse entlang der Bahn zu orientieren. Diese rein passiven Mittel sind durch mehrere Flügel oder Ruder 14 gebildet. Diese Flügel, von denen in der erläuterten Ausführungsart vier vorgesehen sind, sind jeweils an zwei Ringen 16 befestigt, die sich auf zwei im Gehäuse vorgesehenen ausgerichteten Achsen drehen. Vorgespannte Mittel versuchen, die Flügel 14 aus ihrer eingefahrenen Stellung zu entfernen und sie in die Radialorientierung zu bringen, in der sie in den Fig. 1 und 2 sowie gestrichelt in Fig. 3 gezeigt sind. Diese Mittel können durch (nicht dargestellte) Federn gebildet sein. Die Endorientierung der Flügel ist durch Anlage dieser Flügel gegen einen Anschlag der Hülle stabilisiert.
• Erfindungsgemäß umfaßt der Körper ferner Klappen, die nach dem Abwurf automatisch ausfahrbar sind. In dem in den Fig. 1 bis 3 erläuterten Fall ist jede dieser vier Klappen 17 durch eine Federstahlplatte gebildet, deren Vorderteil durch Befestigungsmittel wie z. B. Schrauben 18 an das Gehäuse gedrückt gehalten wird. Während der Lagerung des Körpers sind die Klappen 17 in Anlage gegen das Gehäuse des Körpers unter den Flügeln 14 gehalten und sind daher wenig platzaufwendig. Sie sind derart in ausgefahrener Stellung vorgeformt, daß sie dann unter Spannung sind und daß sie ohne Belastung eine freie Stellung einnehmen, die einen bestimmten Winkel a zur Körperachse einnimmt (beispielsweise a 45º). Die Elastizität der Klappen ist derart, daß der beim Flug auf sie wirkende dynamische Druck ihnen einen Winkel bezüglich der Gehäuseachse gibt, der direkt vom dynamischen Druck abhängt und kleiner als a ist. Die Länge der Klappen 17 und der Flügel 14 ist derart, daß sie nicht hinten über das Gehäuse überstehen.
• In der in den Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsart ist der Vorderbereich jeder Klappe 17 durch kürzere elastische Platten 20 verstärkt, deren Anwesenheit das Verformungsgesetz verändert. Diese zusätzlichen Platten werden gemäß dem dem Körper zu gebenden Luftwiderstandsveränderungsgesetz wohl oder nicht vorgesehen sein. Sie sind flach an den Klappen befestigt, beispielsweise mittels Nieten 22.
• Fig. 3 zeigt, daß das Anfügen der aerodynamischen Bremsklappen keine Verringerung der Lockvogelnutzlast impliziert und die äußere Geometrie des Körpers nur sehr wenig verändert. Die Verdickungen, die die Ringe darstellen, welche erforderlich sind, um die Flügel 14 anzulenken und es ihnen zu ermöglichen, sich über die Klappen auszufahren, sind leicht in den rechteckigen Zellen der Ladeeinrichtung unterzubringen. Im allgemeinen wird es nur erforderlich sein, jeder der Klappen 17 eine Breite zu geben, die kleiner als der Durchmesser des Gehäuses ist, wie Fig. 3 zeigt. Der durch die Flügel bedingte zusätzliche Platzbedarf ist in Fig. 3 durch einen gestrichelten Rahmen gezeigt. Das Ausfahren der Flügel, angezeigt durch den Pfeil f, befreit die Klappen 17 und erlaubt ihnen ihrerseits, sich auszufahren.
• Die Gestalt der Flügel 14 und jene der Klappen 17 sowie die Art der Klappenbefestigungsmittel hängen von der beabsichtigten Anwendung ab. Beispielhaft kann man feststellen, daß im Fall eines Körpers, der durch einen Lockvogel mit einem Kaliber von 30 mm und etwa 20 Zentimetern Länge gebildet ist, vier Klappen ohne Verstärkungsplatten aus Federstahl mit 0,6 mm Dicke genügen, die mit einigen Schweißpunkten am Gehäuse befestigt sind.
• Die Ausführungsart, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, in denen bereits in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Elemente die gleiche Bezugsziffer tragen, umfaßt auch Stabilisierungsflügel 14 und ausfahrbare Klappen 17a.
• Die Gestalt und die Montage der Stabilisierungsflügel ist die gleiche wie im Fall der Fig. 1 bis 3. Andererseits ist jede Klappe 17a durch eine Platte aus elastischem Metall (im allgemeinen Federstahl) gebildet, die hinter Lagerungen angelenkt ist. Hierzu kann jede Klappe 17a an eines der Elemente eines Scharniers 24 geschweißt sein, das unmittelbar hinter den hinteren Ringen 16 angeordnet ist. Die Scharniere weisen einen begrenzten Verlagerungsweg auf, derart, daß die Klappe im freien Zustand, wenn sie erst einmal nach hinten gerichtet ist, in der Nähe des Scharniers einen Winkel b von ungefähr 45º zur Gehäuseachse einnimmt.
• Es ist vorgesehen, daß die Klappe 17a bei Lagerung zur Nase des Körpers hin eingefahren und in Anlage am Gehäuse durch einen Flügel 14 festgehalten ist (Fig. 4). Die Klappe kann derart vorgeformt sein, daß sie ab dem Abwurf des Körpers und dem Ausfahren der Flügel 14 die in Fig. 5 mit Vollinien gezeigt Gestalt einnimmt. Wenn die Klappen 17a eine aufgerichtete Spitze 26 aufweisen, wird ihr Ausfahren durch die Wirkung des Winds auf die Spitze hervorgerufen. Die Wirkung des Winds kann durch jene anderer Mittel ersetzt oder vervollständigt werden, beispielsweise durch eine am Scharnier 24 angebrachte Volleliptikfeder, eine Feder, die dazu ausgelegt ist, die Klappe leicht vom Gehäuse abzuheben, wenn sie befreit ist, oder einen mit dem zugeordneten Flügel verbundenen Zugdraht.
• Wenn die Klappen 17a ausgefahren sind, nehmen sie eine Gestalt an, die von dem auf sie wirkenden dynamischen Druck abhängt und zwischen der in Fig. 5 strichpunktiert gezeigten Gestalt und der gestrichelt gezeigten Gestalt liegt. Erforderlichenfalls kann das Scharnier 24 mit einem Anschlag ausgestattet sein, der bei einer vorbestimmten Beanspruchung derart einziehbar oder zerstörbar ist, daß die Klappe jenseits eines gegebenen dynamischen Drucks befreit wird und der Luftwiderstand somit maximal reduziert wird.

Claims (10)

1. Von einem Luftfahrzeug abwerfbarer Körper, der mit passiven Mitteln zur aerodynamischen Stabilisierung ausgestattet und dazu ausgelegt ist, nach dem Abwurf eine zur Geschwindigkeit des Luftfahrzeugs im wesentlichen parallele Anfangsbahn einzunehmen und der hinten Bremsklappen (17, 17a) umfaßt, die nach dem Abwurf automatisch ausfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen derart gebildet und am Gehäuse des Körpers angebracht sind, daß sie ab dem Abwurf eine nach hinten gerichtete Orientierung einnehmen, so daß der auf die Klappen wirkende dynamische Druck automatisch die Neigung oder die Gestalt der Klappen in einer Richtung derart verändert, daß der durch die Klappen gegebene zusätzliche Luftwiderstand als inverse Funktion des dynamischen Drucks variiert, wodurch eine Selbstanpassung an die Flugbedingungen gewährleistet ist.

2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen (17, 17a) eine derartige Flexibilität aufweisen, daß sie sich ausgehend von ihrer ausgefahrenen Stellung in einer Richtung einer Verringerung des Luftwiderstandskoeffizienten verformen, wenn der auf sie wirkende dynamische Druck steigt.

3. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderteil der Klappen (17) flach am Gehäuse (10) des Körpers befestigt ist.

4. Körper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderbereich der Klappen durch kürzere Platten (20) verstärkt ist, die flach an den Klappen (17) befestigt sind.

5. Körper nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen dazu vorgeformt sind, sich im freien Zustand unter ungefähr 45º zur Körperachse zu orientieren.

6. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappen mit dem Gehäuse des Körpers durch elastische Mittel verbunden sind, die sich unter der Einwirkung der auf die Klappen ausgeübten Kraft in einer Richtung hin zu einer Verringerung des Luftwiderstandskoeffizienten biegen, wenn der dynamische Druck steigt.

7. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klappe (17a) durch eine elastische Metallplatte gebildet ist, deren Hinterteil hinter Lagerungen durch Mittel mit einem begrenzten Verlagerungsweg angelenkt ist, wobei vorgesehen ist, daß die Klappe bei Lagerung zur Nase des Körpers hin eingefahren und in Anlage am Gehäuse festgehalten ist.

8. Körper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (17a) eine aufgerichtete Spitze (26) aufweist, die dazu ausgelegt ist, das Ausfahren durch die Wirkung des Winds auf die Spitze hervorzurufen.

9. Körper nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch Vollelliptikfedermittel zum Abheben der Klappen.

10. Körper nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkmittel (24) mit einem Anschlag ausgestattet sind, der bei einer vorbestimmten Beanspruchung derart einziehbar oder zerstörbar ist, daß die Klappe jenseits eines gegebenen dynamischen Drucks befreit wird.