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    公开号:WO1984000806A1
    申请号:PCT/CH1983/000097
    申请日:1983-08-12
    公开日:1984-03-01
    发明作者:Walter Jaeger
    申请人:Gx Holding Ag；
    IPC主号:F41G7-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren zur Spurverfolgung eines motorangetriebenen
    [0002] Flugkörpers
    [0003] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spurverfolgung eines motorangetriebenen Flugkörpers, mittels eines steu¬ erbaren Verfolgungskörpers.
    [0004] Zur Abwehr von Flugzeugen ist es bekannt, bei Anwendung von Artillerie die voraussichtliche Flugbahn bestiiπmt und unter Vorhaltung und Berücksichtigung der Flugzeit des Artille¬ riegeschosses auf den vorausbestimmten Kreuzungs- und Ab¬ schusspunkt schiesst. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass ein Flugzeug mit einer unregelmässigen Flugbahn nicht getroffen werden kann.
    [0005] Vorzugsweise wird daher bei unregelmässigen Flugbahnen des abzuschiessenden Flugkörpers ein gesteuerter Flugkörper ver¬ wendet, der fortlaufend auf das Zielobjekt zugesteuert wird. Dieses Verfahren versagt jedoch wenn das Zielobjekt beispielsweise hinter Gelcfndeunebenheiten verschwindet:
    [0006] Beide Verfahren versagen daher bei Tieffliegerangriffen. Eine Ortung der Abflugstelle, beispielsweise eines Flug¬ zeugträgers aus der unregelmässigen Flugbahn eines Flug- kδrpers ist bei diesen und allen anderen bekannten Ver¬ fahren nicht möglich, obwohl dies äusserst erwünscht wäre.
    [0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren, welches die obgenannten Nachteile dieser bekannten Ver- fahren nicht aufweist, das heisst bei welchem sowohl Tief¬ flieger als auch Abflugstellen ohne Sichtverbindung geortet werden können.
    [0008] *-* Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genann¬ ten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man den Ver¬ folgungskörper in die Spur des Flugkörpers einleitet und mindestens Teile davon in Abhängigkeit von bestimmten Spur¬ kriterien derart steuert, dass er bzw. diese längs dieser 10 Spur fliegt resp. fliegen.
    [0009] Die zu verfolgende räumliche Spur kann mit Hilfe einer Beo¬ bachtung der letzteren von aussen verfolgt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass man den Verfolgungskörper bzw. -*-*•*■ Teile davon derart steuert, dass er bzw. diese innerhalb der zu verfolgenden Spur fliegt resp. fliegen, wodurch ein direkter Verfolgungsweg entsteht.
    [0010] Das erfindύngsgemässe Verfahren erlaubt einerseits den
    [0011] 20 Flugkörper selber zu verfolgen und anderseits ist es zum Treffen der Abflugstelle des die Spur erzeugenden Flug¬ körpers auch möglich, dass man den Verfolgungskörper bzw. Teile davon derart steuert, dass er bzw. diese entgegen der Flugrichtung des Flugkörpers längs der durch diesen erzeug¬
    [0012] 25 ten Spur fliegt resp. fliegen.
    [0013] Es ist zweckmässig, wenn man als Spurkriterien die durch den Motor des die Spur erzeugenden Flugkörpers direkt oder indirekt erwärmte Luft, und/oder a-nderen erzeugten physika¬
    [0014] 30 lischen Luftveränderungen, insbesondere verminderte Jonen¬ beweglichkeit, und/oder erzeugten Verbrennungsprodukte be¬ nutzt.
    [0015] Es kann vorteilhaft sein, wenn man zur Unterscheidung von Fremd- und Feindflugkörper den Austrittsgasen des Antrieb-
    [0016] ~Wr E OMPI motors des Fremdflugkδrpers ein durch den Verfolgungskörpe identifizierbares Agenz beimischt.
    [0017] Da das Spurkriterium durch Diffusionseinwirkungen laufend unsch rfer wird, und die Spur dreidimensional gekrümm verlaufen kann, ist es zweckmässig, wenn man mindestens drei Spursensoren verwendet, welche ein senkrecht zur Flug richtung des Verfolgungskörpers bzw. von Teilen desselbe vorliegendes Konzentrationsgefälle des Spurkriteriums i ein zur Steuerung des Verfolgungskörpers bzw. von Teile desselben dienendes Flugrichtungs-Steuersignal abgeben.
    [0018] Zur Vermeidung der Notwendigkeit mehrerer Spursensoren ist es vorteilhaft, wenn man den Verfolgungskörper bzw. min- destens ein Teil davon mindestens nach Einleitung in die Spur des Flugkörpers eine schraubenlinienähnliche Flugbahn mit einer fest vorgegebenen Umlaufzeit um die Längsaxe der Spur ausführen lässt, und die Flugbahn des Verfolgungskör¬ pers resp. eines Teiles davon derart korrigiert, dass die mittlere Flugrichtung des Verfolgungskörpers resp. eines Teiles davon mindestens annähernd mit der Längsaxe der Spur zusammenfällt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn man zur Kor¬ rektur der Flugbahn des Verfolgungskörpers resp. eines Tei¬ les davon die Intensität des Spurkriteriums feststellt und mit der Intensität der von einer Umlaufzeit festgestellten Flugbahn vergleicht, und daraus ein Flugbahn-Korrektursig¬ nal ableitet. Da die Spurkriterien durch Turbulenzerschei¬ nungen in der Atmosphäre örtlich gestört werden können, kann es zweckmässig sein, wenn ma*n das Flugbahn-Korrektur- signal aus einem jeweils mehreren Umlaufzeiten entsprechen¬ den Flugbahnabschnitt ableitet.
    [0019] Zur sicheren Einleitung des Verfolgungskörpers oder min¬ destens Teilen davon in die Spur des Flugkörpers ist es vorteilhaft, wenn man in die Spur des Flugkörpers eine durch den Abschusspunkt des Verfolgungskörpers sowie durch zwei Punkte der Flugbahn des Flugkörpers verlaufende Ebene bestimmt, und die mittlere Flugrichtung des Verfolgungskör- pers in dieser Ebene in Richtung der Flugbahn des Flugkör¬ pers ablenkt.
    [0020] Dabei kann es zweckmässig sein, wenn der Verfolgungskδrper nach Eintritt in die Spur des Flugkörpers auf Grund von durch den Verfolgungskörper festgestellten Spurkriterien in -Richtung der Flugbahn des Flugkörpers abgelenkt wird.
    [0021] Es ist vorteilhaft, wenn man mit Hilfe von mindestens zwei Punkten der Flugbahn des Flugkörpers die Flugbahn des letz- teren extrapoliert und den Verfolgungskδrper in diese extra¬ polierte Flugbahn des Flugkörpers einleitet.
    [0022] Weitere vorteilhafte Weiterausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 11 bis 15.
    [0023] Nachstehend wird die Beschreibung anhand der Zeichnung bei¬ spielsweise erläutert. Es zeigt:
    [0024] Fig. l schematisch eine Anwendung des erf indungsgemässen Verfahrens ;
    [0025] Fig. 2 eine Rückans icht auf eine beispielsweise Aus füh¬ rungsform eines Verfolgungskopfes mit einem Digra m der Spurkriterien-Dichteverteilung ;
    [0026] Fig.3 schematisch eine weitere Anwendung des erf indungs¬ gemässen Verfahren mit schraubenlinienähnlicher Ver¬ folgungsbahn; und Fig.4 eine Längsbetrachtung der Verfolgungsbahn gemäss Fig.3.
    [0027] Fig.5 schematisch eine dritte beispielsweise Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens; und
    [0028] Fig.6 in grösserem Massstab ein Beispiel der Einpendlung der Flugbahn des Verfolgungskörpers in die Spur eines gemäss Fig. 5 zu verfolgenden Flugkörpers .
    [0029] Wie aus Fig. 1 ersichtlich,- feuert man mittels einer Ab¬ schussrampe 1 eine Trägerrakete 2, die beispielsweise zwei Verfolgungsköpfe 3 und 4 trägt, auf den Punkt 5 ab, in wel¬ chem sich zu diesem Zeitpunkt der zu verfolgende Flug- körper 6 befindet, ab. Der letztere hat auf seinem zurück¬ gelegten Flugweg die Spur 7 hinterlassen. Die Spur 7 weist an den Stellen I und II je eine Spurkriterien-Dichtevertei¬ lung gemäss den eingezeichneten Kurven 8 bzw. 9 auf. Die Trägerrakete 2 löst beim Durchfliegen der Spur 7 in Punkt 5 ihre zwei Spurverfolgungsköpfe 3 und 4 aus, von welchen der eine das Flugzeug 6 verfolgt und der andere in entgegenge¬ setzter Richtung 10 gegen den Startpunkt des Flugzeuges 6 fliegt.
    [0030] Auf diese Weise ist es möglich, einerseits das Flugzeug 6 und anderseits dessen Startpunkt zu treffen, und zwar ohne dass die Verfolgungsköpfe 3 und 4 in ständigem Sichtkontakt mit dem zu treffenden Flugzeug 6 bzw. dem zu treffenden Startpunkt stehen.
    [0031] Die Verfolgungsköpfe 3 und 4 tragen vier Steuerflächen 11, 12,13 und 14 sowie vier an deren Aussenkanten befestigte Sensoren 15,16,17 und 18. Wie aus der rechten Seite von Fig. 2 ersichtlich, verläuft die Spurkriterien-Dichtever-
    [0032] OMPI NAT - 6 -
    [0033] teilung 19 über den Spur uerschnitt gesehen glockenförmi und bewirkt bei nicht zentrischer Lage des Verfolgungsko pfes 3 respektive 4 zwei ungleich starke Spurkriterien signale 20,21, die zur Verstellung der Leitflächen 12 un 14 benützt werden.
    [0034] Die Turbulenz der Atmosphäre erzeugt die in Fig. 2 dar gestellte unscharfe Dichteverteilung des Spurkriteriums welcher durch eine entsprechende zeitliche Mittelwertbil düng begegnet werden kann.
    [0035] Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispie ist gezeigt, wie von einem Helikopter 22 aus auf eine im Mo ment des Abschusses der Trägerrakete in Punkt 23 sich befin dende gegnerische Rakete 24, die von einem vom Helikopte aus nicht sichtbaren Flugzeugträger 25 abgeschossen wurde abgefeuert wird. Die vom Helikopter 22 aus abgeschossen Trägerrakete lässt in Punkt 23 zwei Verfolgungsköpfe frei die mit eigenem Raketenantrieb entlang den im Innern de Spur schraubenlinienför ig verlaufenden Flugwegen 26 und 2 auf die zu verfolgende Rakete 24 einerseits und den zu be kämpfenden Flugzeugträger 25 anderseits fliegen.
    [0036] In Fig.4 ist dargestellt, wie die Verfolgungsköpfe be einer Anwendung nach Fig. 3 gesteuert werden können, t be deutet dabei die Zeitaxe und y die Vertikalkomponente de Flugbahn eines Verfolgungskopfes. Fig.4a zeigt eine Horizon talprojektion des schraubenlinienförmigen Bahnverlaufe eines Verfolgungskopfes, wenn kein Spurkriterium auf de Kopf einwirkt. Die Amplitude der Schraubenlinie sei A un die Zeit für einen vollständigen Umlauf Δϊ.
    [0037] Fig.4b zeigt auf eine vertikal stehende Ebene projizier schematisch einen Abschnitt des Bahnverlaufs des zu verfol
    [0038] O genden Flugkörpers . Dabei verläuft die Flugbahn des letz teren zwischen t und t2 stetig ans teigend . Die Steighöh der Flugbahn des zu verfolgenden Flugkörpers während de obgenannten Umlaufperiode ΔT des Verfolgungskopfes is Δ y-
    [0039] Fig.4c zeigt auf eine vertikal stehende Ebene projizier die schraubenlinienförmige Flugbahn des Verfolgungskopfe bei einem Bahnverlauf des zu verfolgenden Flugkörpers gemäss Fig. 4b. Vereinfachend ist dabei vorausgesetzt, dass die Höhenabweichung Δy sogleich und ohne Ueberschwinge korrigiert wird. Da diese Voraussetzung in der Praxis nich erfüllbar ist, treten im Bahnverlauf des Verfolgungskopfes Ueberschwing- und Phasenverschiebungseffekte auf, die de prinzipiellen Wirkungsmechanismus jedoch nicht wesentlich beeinflussen.
    [0040] Soll nur ein Objekt angegriffen werden, dann ist es auch denkbar, anstatt einer Trägerrakete und einem absprengbaren Verfolgungskopf eine Trägerrakete zu verwenden, welche gleichzeitig als Verfolgungskopf ausgebildet ist zur Ver¬ folgung der Spur dient.
    [0041] Vorliegendes Verfahren beruht darauf, dass ein Antriebsmo- tor in der Luft Spuren hinterlässt. Das Verfahren gibt umso bessere Resultate je schärfer die in Fig. 1 und 2 darge¬ stellten Spuren sind. Die letzteren werden durch Diffu¬ sions- und Turbulenzeffekte mit der Zeit diffuser. Je grös- ser die Diffusion ist, umso rascher erfolgt das Verschwin- den der Spuren. Die Verwendung der verminderten Jonenbeweg¬ lichkeit ist daher speziell vorteilhaft, denn sie benützt die sogenannten Langevin-Ionen, die aus Molekülkomplexen bestehen, und hunderte bis tausende von Molekülen umfassen, und damit eine ausserordentlich kleine Beweglichkeit und
    [0042] O gemäss den Gesetzen der Brown'sehen Molekularbewegung auch eine äusserst geringe Diffusion besitzen.
    [0043] Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann man zur Einleitung des Verfolgungskorpers 1 in die Spur 7 des zu verfolgenden Flugkörpers 6 so vorgehen, dass man eine durch den Ab¬ schusspunkt 1 des Verfolgungskorpers 3 sowie durch zwei Punkte 30 und 31 der Flugbahn 32 des zu verfolgenden Flug¬ körpers 6 verlaufende Ebene ermittelt, indem man zum Beispiel zwei zeitlich aufeinanderfolgende Positionen des Flugkörpers 6 optisch oder elektronisch anvisiert und danach den Verfolgungskörper 3 . ach seinem Abschuss so steuert, dass eine Flugbahn 33 in einer durch die Punkte 1, 30 und 31 bestimmten Ebene verläuft.
    [0044] Nach dem Abschuss des Verfolgungskorpers 3 sind gemäss der Figur 5 drei beispielsweise Verfahren zur Einleitung des Verfolgungskorpers 3 in die Spur 7 des zu verfolgenden Flugkörpers 6 möglich.
    [0045] Beim ersten Verfahren wird der Verfolgungskδrper 3 in der durch die Punkte 1, 30 und 31 bestimmten Ebene direkt auf die Position 31, in der sich der Flugkörper 6 im Moment des Abschusses des Verfolgungskorpers 3 befindet, abgeschossen.
    [0046] Der Verfolgungskörper 3 kreuzt bei der Position 31 die Flug¬ bahn 32 des zu verfolgenden Flugkörpers 6. Im Normalfall durchsetzt der Verfolgungskδrper 3 dabei auch die Spur 7 des Flugkörpers 6 mindestens angenähert. Bei der Durch- setzung der Spur 7 wird ' der Verfolgungskδrper 3 auf Grund von durch ihn mittels Sensoren ermittelten Spurkriterien oder auf Grund von der vor dem Abschuss errechneten Flug¬ zeit längs einer in der Ebene 1,30,31 verlaufenden, auf einer gegen die Spur 7 zu gekrümmten Flugbahn 34 umgelenkt und wie aus Fig. 6 ersichtlich, längs einer um die Spur 7 oszillierenden flugbahn in die Spur 7 eingeleitet, wobei bei jedem Durchdringen der Spur 7 auf Grund von dabei durch die Sensoren des Verfolgungskorpers erneut ermittelten Spur- bestandteilen eine Umlenkung der Flugbahn des Verfolgungs- körpers 3 stattfindet.
    [0047] Beim zweiten Verf hren wird der Verfolgungskörper 3 ' in der durch die Punkte 1, 30 und 31 bestimmten Ebene rechnerge- stützt längs der Flugbahn 33' in die extrapolierte Flugbahn 32 des zu verfolgenden Flugkörpers 6 tangential eingelei¬ tet. Danach ist es möglich, eine schraubenlinienähnlich um die Spur 7 verlaufende Flugbahn zu benützen.
    [0048] Beim dritten Verfahren wird der Verfolgungskörper 3" annnä¬ hernd in der durch die Punkte 1,30 und 31 bestimmten Ebene tangential in eine schraubenlinienähnlich um die extrapo¬ liert ermittelte Flugbahn 32 und damit um die Spur 7 ver¬ laufende Bahn 35 eingeleitet. Bei diesem Verfahren wird der Verfolgungskörper 3 bevorzugt mittels eines Annäherungs¬ zünders im Bereich des zu verfolgenden Flugkörpers 6 zur Explosion gebracht.
    [0049] Normalerweise fällt die Spur 7 und die Flugbahn 32 des Flugkörpers 6 zusammen. Bei starken Winden ist es jedoch, wie in. Fig. 5 dargestellt, möglich, dass zwischen der Spur 7 und der Flugbahn 32 des Flugkörpers 6 eine örtliche Ver¬ schiebung vorhanden ist, was das erfindungsgemässe Ver¬ fahren jedoch nicht beeinträchtigt.—
    [0050] Die Umlenkung des Verfolgungskorpers 3 in die eine oder die andere, entgegengesetzte Spurrichtung erfolgt wahlweise, jenachdem, ob der Flugkörper 6 oder sein Startpunkt, z.B. ein Flugzeugträger, aufgespürt und getroffen werden soll.
    [0051] OMPI Ä
    权利要求:
    Claims Patentansprüche
    1. Verfahren zur Spurverfolgung eines motorangetrieben Flugkörpers, mittels eines steuerbaren Verfolgungsko pers, dadurch gekennzeichnet, dass man den Verfolgung körper in die Spur des Flugkörpers einleitet und mi destens Teile davon in Abhängigkeit von bestimmten Spu kriterien derart steuert, dass er bzw. diese län dieser Spur fliegt resp. fliegen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da man den Verfolgungskörper bzw. Teile davon derart ste ert, dass er bzw. diese innerhalb der zu verfolge den Spur fliegt resp. fliegen.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g kennzeichnet, dass man zur Unterscheidung von Frem und Feindflugkörper den Austrittsgasen des Antriebm tors des Fremdflugkörpers ein durch den Verfolgungskö per identifizierbares Agenz beimischt.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g kennzeichnet, dass man mindestens drei Spursensoren ve wendet, welche ein senkrecht zur Flugrichtung des Ve folgungskorpers bzw. von Teilen desselben vorliege
    OM des Konzentrationsgefälle des Spurkriteriums in ein zur Steuerung des Verfolgungskorpers bzw. von Teilen dessel¬ ben dienendes Flugrichtungs-Steuersignal abgeben.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass man den Verfolgungskδrper bzw. min¬ destens ein Teil davon mindestens nach Einleitung in die Spur des Flugkörpers eine schraubenlinienähnliche Flugbahn mit einer fest vorgegebenen Umlaufzeit um die Längsaxe der Spur ausführen lässt, und die Flugbahn des Verfolgungskorpers resp. eines Teiles davon derart korrigiert, dass die mittlere Flugrichtung des Verfol¬ gungskorpers resp. eines Teiles davon mindestens an¬ nähernd mit der Längsaxe der Spur zusammenfällt.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Korrektur der Flugbahn des Verfolgungskorpers resp. eines Teiles davon die Intensität des Spurkrite¬ riums feststellt und mit der Intensität der vor einer Umlaufzeit festgestellten Flugbahn vergleicht, und da¬ raus ein Flugbahn-Korrektursignal ableitet.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Flugbahn-Korrektursignal aus einem jeweils mehreren Umlaufzeiten entsprechenden Flugbahnabschnitt ableitet.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass man zur Einleitung des Verfolgungs- kδrpers in die Spur des Flugkörpers eine durch den Ab¬ schusspunkt des Verfolgungskorpers sowie durch zwei Punkte der Flugbahn des Flugkörpers verlaufende Ebene bestimmt, und die mittlere Flugrichtung des Verfolgungs- körpers in dieser Ebene in Richtung der Flugbahn des Flugkörpers ablenkt.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das der Verfolgungskörper nach Eintritt in die Spur de Flugkörpers auf Grund von durch den Verfolgungskδrpe festgestellten Spurkriterien in Richtung der Flugbah des Flugkörpers abgelenkt wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , das - man mit Hilfe von mindestens zwei Punkten der Flugbah des Flugkörpers die Flugbahn des letzteren extrapo liert, und den Verfolgungskδrper in diese extrapoliert Flugbahn des Flugkörpers einleitet.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet dass man die Flugbahn des Verfolgungskorpers derar festlegt, dass bei schraubenlinienähnlicher Flugbah des Verfolgungskorpers um die extrapolierte Flugbah des Flugkörpers die mittlere Flugrichtung des Verfol gungskδrpers mindestens annähernd mit dieser extra polierten Flugbahn des Flugkörpers zusammenfällt.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurc gekennzeichnet, dass man einen Spurverfolger mit An näherungszünder verwendet.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurc gekennzeichnet, dass man den Verfolgungskδrper bzw Teile davon derart steuert, dass er bzw. diese entge gen der Flugrichtung des Flugkörpers längs der durc diesen erzeugten Spur fliegt resp. fliegen.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurc gekennzeichnet, dass man als Spurkriterien die durc den Motor des die Spur erzeugenden Flugkörpers direkt oder indirekt erwärmte Luft, und/oder anderen" erzeugten Luftveränderungen, insbesondere verminderte Ionenbeweg¬ lichkeit, und/oder erzeugten Verbrennungsprodukte, be- nutzt.
    15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Verfolgungskörper ver¬ wendet, welcher aus einer Trägerrakete und mindestens einem motorangetriebenen, selbststeuerbaren Verfol¬ gungskopf besteht.
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    引用文献:
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    优先权:
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    GB08410113A| GB2136931B|1982-08-20|1983-08-12|Method for tracking a motor-operated flying object|
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