DE2721656A1

DE2721656A1 - Stellanordnung zur steuerung von flugkoerpern

Info

Publication number: DE2721656A1
Application number: DE19772721656
Authority: DE
Inventors: Hans-Jochen Dipl Ing Seeger
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1977-05-13
Publication date: 1978-11-16
Also published as: FR2390705B1; GB1565934A; FR2390705A1; US4163534A

Description

7723-09 Bremen, den 9. Hai 197?

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Vereinigte Flugtechnische Werke--Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Stellnnordnung zur Steuerung von Flugkörpern

Die Erfindung besieht sich auf eine Stellanordnung zur Steuerung aerodynamischer und schubabhängiger Lenkorgane von Zwillingsschwenkdiisen aufweisenden Flugkörpern.

Zur Steuerung von Flugkörpern werden seit geraumer Zeit aerodynamische Lenkorgane, welche allgemein als Rudsr bezeichnet werden und schi'babhängi^e Lenkorgane benutzt. Während aerodynamische Lenkorgane bei niedrigen Staudrücken, daß heißt sovohl beim Start als auch in -sehr großen Höhen sowie im Weltraum unwirksam sind, haben schubabhäni;ir;e L«nkorp,ane den Vorteil, bei arbeitenden Triebwerken stets wirk— sam zu sein. Daher sind schon, insbesondere für als Lenkwaffen eingereihte Flugkörper, beide Stc :uermonenten~Er:'.cugungsverf uhren benutzt * -'''C- '·, i.'o';·.· :i clj i" ": .1ιι·.ί~ν eLi ί;'.;.¹; c;i. <--τίιγγ' \;ν'?.ί ^t'..'(:ise in der Start ph«^li:e

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und die aerodynamische Lenkung im Marschflug eingesetzt werden. Die Schubvektorsteuerung kann dabei mit Hilfe von Strahlrudern, Spoilern oder Schwenkdüsen realisiert werden.

Für den Antrieb von Flugkörpern wurde auch schon vorgeschlagen, Zwillingsschwenkdüsen zu benutzen, welche von einem einzigen Triebwerk versorgt werden. Zwillingsschwenkdüsen haben gegenüber nur einer Düse den Vorteil, sich durch entsprechend entgegengesetzte Auslenkung außer zur Erzeugung von Nick- und Gier-Steuermomenten auch zur Erzeugung von Rollmomenten benutzen zu lassen. Somit können bei fehlender Anströmung, z.B. in der Startphase oder in sehr großen Höhen, mit Hilfe von Schwenkdüsen Steuermomente um alle drei Achsen des Flugkörpers erzeugt werden.

Die bekannten Stellanordnungen zur Einstellung der Lenkorgane von Zwillingsschwenkdüsen und aerodynamische Lenkorgane aufweisenden Flugkörpern sind jedoch sehr aufwendig, weil für jede Steuerfläche der Ruder je ein Stellmotor und für jede Düse der ZwillingsschwenkdUsen zwei Stellmotore erforderlich sind. Das bedeutet, die Steuerung eines solchen Flugkörpers verlangt acht Stellmotore, was als sehr hoher Aufwand gilt und unbefriedigend ist. Zur Steuerung aerodynamischer Lenk— organe sind aber schon Stell anordnungen bekannt, die mit drei Stellmotoren auskommen.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, zur Steuerung aerodynamischer und schubabhängiger Steuerungsorgane von Zwillings— schwenkdüsen aufweisenden Flugkörpern eine Stellanordnung vorzusehen, die zur Einstellung der Lenkorgane bei Aufrechterhaltung aller Steuer— möglichkeiten eine geringe Zahl von Stellmotoren erfordert. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die um eine gemeinsame Achse separat schwenkbaren Düsen der Zwillingsschwenkdüse je ein Stellmotor vorgesehen ist, der gleichzeitig zum Antrieb eines um eine zur gemeinsamen Schwenkachse parallelen Achse schwenkbaren «erodynamischen Lenkorgans dient und daß ein weiterer Stellmotor beide Düsen um die zur .gemeinsamen Schwenkachse senkrechte Achsen

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gemeinsam einstellt und gleichzeitig zwei um eine zu diesen Schwenkachsen parallele Achse schwenkbare aerodynamische Lenkorgane antreibt.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, eine Stellanordnung aufzubauen, die zum Antrieb aerodynamischer und schubabhängiger Lenkorgane von Zwillingsschwenkdüsen aufweisenden Flugkörpern lediglich drei Stellmotore benötigt. Gegenüber den bekannten Stellanordnungen ergibt sich dadurch eine erhebliche Verringung im Aufwand und damit auch im Gewicht, wodurch auch der Nutzlastfaktor eines Flugkörpers weiter verbessert wird.

Es ist zweckmäßig, die Zwillingsschwenkdüsen des Flugkörpers in Kardanrahmen zu lagern, deren Halterungen an einem Spant der Flugkörper befestigt sind, wobei die am Spant angebrachten Stellmotore die Düsen mittels Stoßstangen und die aerodynamischen Lenkorgane mittels Wellen antreiben. Der Stellmotor zum geraeinsamen Antrieb beider Düsen in zueinander parallelen Achsen ist hierbei mit einem Umkehrgetriebe versehen und treibt mit seinem Ausgang eine Düse direkt und die zweite über das Umkehrgetriebe an.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung als Prinzipdarstellung,

Figur 2 eine Draufsicht der Prinzipdarstellung nach Figur 1,

Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung als Prinzipdarstellung und

Figur 4 eine Ansicht IV-IV nach Figur 3·

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Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und Figur 2 ist ein Flugkörper 10 zu sehen, der mit Zwillingssch.ienkdüscn 11, 12 ausgerüstet ist. Beide Düsen 11, 12 dieser Zwillingsschwenkdüse werden über je ein Gasleitrohr 13» 14 mit Treibgas eines Triebwerkes 15 versorgt. Die Schwenkdüsen 11, 12 sind in je einem Kardanrahmen 16, 17 gelagert, welche in nicht näher dargestellten Halterungen, die ihrerseits an einem Spant 18 sitzen, gelagert sind. Der übergang von den Treibgasrohren 13, 14 zu den Schwenkdüsen 11, 12 kenn hierbei in bekannter Weise als Kugelgelenk ausgebildet sein.

Zur Einstellung der Schwenkdüsen 11 , 12 in einer gemeinsamen Schwenkachse 19 sind je ein Stellmotor 20, 21 vorgesehen, die am Spant 18 befestigt sind und mit je einer Stoßstange 22 auf die Kardanrahmen 16, 17 einwirken. Die Stellmotore 20, 21 treiben darüberhinaus mit je einer Abtriebswelle 23 gleichzeitig je ein um eine zur gemeinsamen Schwenkachse 19 parallele Achse 26 schwenkbares Ruder 24, 25 des Flugkörpers 10 an und üben somit jeweils eine Doppelantriebsfunktion aus. Ein weiterer am Spant l8 angebrachter Stellmotor 27 treibt die Schwenkdüsen 11, 12 in jeweils einer zu der gemeinsamen Schwenkachse ]9 senkrechten Achse 28, 29 synchron an. Der Antrieb für die Düse 12 wird dabei vom Stellmotor 27 über eine Stoßstange 30 auf die Düse 12 übertragen, während die Düse 11 vom Stellmotor 27 über ein Umkehrgetriebe 31 und eine Stoßstange 30 eingestellt wird. Auf diese Vieise wird eine synchrone Einstellung beider Düsen 11, 12 um die Achsen 28, 29 erreicht. Ebenso wie die Stellmotore 21, 22 treibt dc>r Stellmotor mit einer Abtriebswelle 32 zwei Ruder 33» 34 an, die um eine zu den Achsen 28, 29 parallele Achse 35 schwenkbar sind. Damit übt auch der Stellmotor 27 eine Doppelantriebsfunktio, und zwar zur Einstellung der Düsen 11, 12 und der Ruder 33, 34» aus.

Die Stellmotore stellen bei entsprechender Ansteuerung die Schwcnk- dUsen 11, 12 in der gemeinsamen Schwenkachse 19 und die Ruder 24, 25 in der Achse 26 ein. Dabei ist es durch eine entsprechend ßl«i ch-jerichtete Ansteuerung möglich, Gierbev:egungen des Glugkörpcrs 10 au erzeugen, während eich durch eine entgegengerichtetr Ansteuerung din-

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ser Stellmotore 20, 21 Rollmomente für den Flugkörper 10 erzeugen lassen. Mit dem Stellmotor 27, der aufgrund des Umkehrgetriebes 31 beide Schwenkdüsen 11, 12 in gleicher Richtung antreibt, lassen sich dabei sowohl mit den Rudern 33» 34 als auch mit den Düsen 11, 12 Nickraomente für den Flugkörper 10 erzeugen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 3 und Figur 4 sind die Schwenkdüsen 11, 12 des Flugkörpers 10 ebenfalls in Kardanrahmen l6, 17 gelagert, die ihrerseits, wie angedeutet, an einem Spant des Flugkörpers 10 gelagert sind. Die Lagerzapfen 40, 41 der Kardanrahmen 16, 17 dienen hier jedoch gleichzeitig zur Einstellung der Ruder 24, 25· Daher brauchen die Stellmotore 42, 43 im Gegensatz zu den Stellmotoren 20, 21 nach Figur 1 und Figur 2 lediglich einen Ausgang. Bei diesem Ausführungsbeispiel fallen auch die gemeinsame Schwenkachse 19 der Düsen 11, 12 und die Achse 26 der Ruder 24» 25 zusammen. Für die Einstellung der Düsen 11, 12 in den Achsen 28, 29 ist hier ein Rahmen 44 vorgesehen, der für- Schwenkbewegungen der Düsen 11, 12 um die gemeinsame Achse 19 gekrümmt ausgebildet ist. Der Rahmen 44 steht über einen zweiarmigen Hebel 45 mit einem Stellhebel eines Stellmotors 47 in Verbindung, so daß durch entsprechende Ansteuerung dieses Stellmotors 47 eine synchrone Einstellung der Düsen 11, 12 in den Achsen 28, 29 erfolgt. Mit dem Hebel 45 ist, wie in Figur 3 angedeutet, eine gleichzeitig das Schwenklager dafür bildende entsprechend gelagerte Welle 48 verbunden. Über diese Welle werden gleichzeitig die Ruder 33t 34 des Flugkörpers 10 verstellt. Dieser Aufbau der Stellanordnung hat den Vorteil, daß für den Stellmotor ebenso wie für die Stellmotore 42, 43 solche mit lediglich einem Ausgang benötigt werden.

Die Funktionsweise der Stellanordnung nach Figur 3 und Figur 4 unterscheidet sich nicht von der nach Figur 1 und Figur 2. Durch entsprechend gleichgerichtete Ansteuerung der Stellmotore 42, 43 ist es möglich,

sowohl mit den Düsen 11, 12 als auch mit den Rudern 24, 25 Giermomente CO

_o 7.K crzcupr.n. Pci ent nc<'CT,^er i'jhteter Ansteuerung dieser Stellmotore

können Roll i.u-iaeute fur den Flugkörper 10 erzeugt wex*den. Die Ansteu— -C-" erung uqh Stellmotors 47 ergibt eine synchrone Verstellung der Düsen ^, 11, 12 um die Achsen 23, 29 aufgrund des Rahmens und gleichzeitig eine ° synchrone; Finr;tellung der Ruder 33, 34. Hierdurch lassen sich eben-OO fall:;, wie beim Aus]" uhri-nrrsbe.i spiel nach Figur 1 und Figur 2, Nick—

momente für den Flugkörper 10 erzeugen.

Die erfindunßsgemäße Stellanordnung nach Figur 1 bis 4 hat den großen Vorteil, mit lediglich drei Stellmotoren sämtliche für die Steuerung eine« Flugkörpers erforderlichen Stellbewegungen von Zwillingsschwenkdüsen und aerodynamische Lenkorgane aufweisenden Flugkörper ausführen zu können.

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Claims

7723-09 " 10. Mai 1977 Patentanspruch

1.) Stellanordnung zur Steuerung aerodynamischer und schubabhängiger Lenkorgane von Zwillingsschwenkdüsen aufweisenden Flugkörpern, dadurch gekennzeichnet , daß für die um eine geraeinsame Achse 19 separat schwenkbaren Düsen (ll, 12) der Zwillingsschwenkdüse je ein Stellmotor (20, 21; 42, 43) vorgesehen ist, der gleichzeitig zum Antrieb eines um eine zur gemeinsamen Schwenkachse (19) parallelen Achse (26) schwenkbaren aerodynamischen Lenkorgans (24, 25) dient und daß ein weiterer Stellmotor (27, 47) beide Düsen (11, 12) in den zur gemeinsamen Schwenkachse (l9) senkrechten Achsen (28, 29) geraeinsam einstellt und gleich-• zeitig zwei um eine zu diesen Schwenkachsen (28, 29) parallele Achse (35> 48) schwenkbare aerodynamische Lenkorgane (33» 34) antreibt.

2.) Stcllanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwillingsschwenkdüsen (ll, 12) in Kardanrahmen (l6, I7) gelagert sind, deren Halterungen an einem Spant (l8) des Flugkörpers (lO) befestigt sind und daß die an Spant (l8) angebrachten Stellmotore (20, 21, 27) die Düsen (11, 12) mittels Stoßstangen (22, 30) und die aerodynamischen Lenkorgane (24, 25; 33, 34) mittels Wellen (23, 32) antreiben.

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3· ) Stellanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Stellmotor (27) zum geneinsamen Antrieb beider Düsen (ll, 12) in zueinander parallelen Achsen (28, 29) ein Umkehrgetriebe (31) aufweist und daß der Antrieb einer Düse (12) direkt vom Ausgang des Stellmotors (27) und der Antrieb der zueiten Düse (ll) über das Umkehrgetriebe (31) erfolgt.

4.) Stellanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Stellmotor (47) zum gemeinsamen Antrieb beider Düsen (ll, 12) in zueinander parallelen Achsen (28, 29) über einen die Zwillingsschwenkdüsen tragenden, die Stellbewegung ausführenden Rahmen (44) einwirkt, dessen Form zur Ausführung von Schwenkbewegurgen der Düsen (H, 12) um die gemeinsame Schwenkachse (19) eine entsprechende Krümmung aufweist.

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