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Die Erfindung betrifft einen Flugkörper, insbesondere Lenkflugkörper oder Marschflugkörper, umfassend ein luftatmendes Triebwerk, insbesondere ein Turbo-Jet-Triebwerk, und einen einen in einer Außenhaut des Flugkörpers angeordneten Lufteinlass aufweisenden Einlauf, insbesondere einen NACA-Lufteinlass, durch den Luft aus der Umgebung zu dem Triebwerk führbar oder geführt ist, wobei der Flugkörper wenigstens eine Verstelleinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Pfeilung wenigstens eines Flügels des Flugkörpers von einer Transportpfeilung in einem Transportzustand in eine Flugpfeilung in einem Flugzustand zu verstellen.
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Flugkörper der eingangs genannten Art, die ein luftatmendes Triebwerk aufweisen, das durch einen Luftstrom versorgt werden kann, der durch einen Lufteinlass in der Außenhaut des Flugkörpers aus der Umgebung zu dem Triebwerk geführt wird, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Bei derartigen Flugkörpern wird üblicherweise auch eine Verstelleinrichtung vorgesehen, mittels der die Pfeilung der Flügel des Flugkörpers zwischen einer Transportpfeilung in einem Transportzustand in eine Flugpfeilung in einem Flugzustand verstellt werden kann. Mit anderen Worten weisen die Flügel in dem Transportzustand eine Transportpfeilung auf, beispielsweise, wenn der Flugkörper von einer Trägerplattform, insbesondere einer Drohne oder einem Flugzeug, getragen bzw. transportiert wird. In der Transportpfeilung können die Flügel angelegt sein, d. h., dass die Transportpfeilung die größte Pfeilung im Betrieb des Flugkörpers darstellt. Wird der Flugkörper abgesetzt, wird die Transportpfeilung in die Flugpfeilung verstellt, in dem beispielsweise die Flügel des Flugkörpers „ausklappen“ bzw. schwenken. Die Verstelleinrichtung ist üblicherweise durch einen Federmechanismus gebildet, sodass bei Auslösen der Verstelleinrichtung ein direkter Übergang aus dem Transportzustand in den Flugzustand erfolgt.
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Bei derartigen Flugkörpern ist es weiter bekannt, dass das Triebwerk auf bestimmte Einsatzbedingungen ausgelegt und zertifiziert ist, wodurch beispielsweise festgelegt ist, bis zu welcher Startmachzahl das Triebwerk des Flugkörpers gestartet werden kann. Oberhalb der zugelassenen bzw. zertifizierten Startmachzahl des Triebwerks kann der Luftmassenstrom, der durch den Einlauf zu dem Triebwerk geführt wird, zu groß sein, sodass ein definiertes Starten des Triebwerks gegebenenfalls nicht sichergestellt ist. Mit anderen Worten ist der Flugkörper bezüglich des Triebwerkstarts auf diejenige Machzahl begrenzt, für die das Triebwerk ausgelegt und zertifiziert ist.
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Dies kann dazu führen, dass die Trägerplattform, durch die der Flugkörper transportiert wird, grundsätzlich mit höherer Geschwindigkeit bzw. größerer Machzahl bewegt werden kann, jedoch für ein Absetzen des Flugkörpers die Geschwindigkeit auf diejenige Startmachzahl reduzieren müsste, für die das Triebwerk des Flugkörpers ausgelegt ist. Um die Startenveloppe zu erweitern, d. h., den Flugkörper bei höheren Machzahlen zuverlässig starten zu können, ist zumeist eine aufwändige Veränderung des Flugkörpers, insbesondere bezüglich des Triebwerks, nötig. Zum Beispiel kann eine neue Auslegung und Zertifizierung des Triebwerks auf die angestrebte Machzahl erforderlich werden, bei der der Flugkörper abgesetzt und das Triebwerk gestartet werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Flugkörper anzugeben, bei dem insbesondere ein Absetzen des Flugkörpers auch unter Einsatzbedingungen, insbesondere oberhalb einer Startmachzahl, möglich ist, die außerhalb der Zertifizierung des Triebwerks liegt.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung einen Flugkörper, insbesondere Lenkflugkörper oder Marschflugkörper, umfassend ein luftatmendes Triebwerk, insbesondere ein Turbo-Jet-Triebwerk, und einen einen in einer Außenhaut des Flugkörpers angeordneten Lufteinlass aufweisenden Einlauf, insbesondere einen NACA-Lufteinlass, durch den Luft aus der Umgebung zu dem Triebwerk führbar oder geführt ist, wobei der Flugkörper wenigstens eine Verstelleinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Pfeilung wenigstens eines Flügels des Flugkörpers von einer Transportpfeilung in einem Transportzustand in eine Flugpfeilung in einem Flugzustand zu verstellen. Als luftatmendes Triebwerk wird insbesondere ein Triebwerk verstanden, das den zur Verbrennung des Treibstoffs notwendigen Sauerstoff aus der Umgebungsluft bezieht. Vorliegend wird die Umgebungsluft dem Triebwerk über den Einlauf bereitgestellt, der mit dem Lufteinlass verbunden ist, der in der Außenhaut des Flugkörpers angeordnet bzw. in diese integriert ist. Der Einlauf kann insbesondere durch einen sogenannten NACA-Lufteinlass gebildet werden, der grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Im Speziellen ist das Triebwerk als Turbo-Jet-Triebwerk oder Turbo-Fan-Triebwerk ausgeführt.
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Wie ebenfalls bereits beschrieben, ist es grundsätzlich möglich, mittels der Verstelleinrichtung die Pfeilung wenigstens eines Flügels des Flugkörpers zu verstellen. Dadurch kann zum Beispiel die Pfeilung der Flügel von der Transportpfeilung in die Flugpfeilung verstellt werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Verstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Startpfeilung des wenigstens einen Flügels einzustellen, die zwischen der Transportpfeilung und der Flugpfeilung liegt, um zur Luftmassenstromreduzierung des Triebwerks in der Startpfeilung den Lufteinlass zumindest teilweise zu überdecken. Mit anderen Worten wird der Funktionsumfang der Verstelleinrichtung gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Flugkörpern erweitert. Die Verstelleinrichtung ist somit dazu ausgebildet, den wenigstens einen Flügel, insbesondere ein Flügelpaar, ausgehend von der Transportpfeilung in eine Startpfeilung zu stellen, die als Zwischenstellung zwischen der Transportpfeilung und der Flugpfeilung verstanden werden kann. Beispielsweise wird durch das Stellen der Flügel in die Startpfeilung eine Luftmassenstromreduzierung bezüglich des bei Flugpfeilung vorliegenden Luftmassenstroms erreicht.
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Die Startpfeilung wird insbesondere eingestellt, um das Triebwerk zu starten, beispielsweise, wenn der Flugkörper abgesetzt ist bzw. abgesetzt werden soll. Gegenüber üblicherweise bekannten Verstelleinrichtungen ist die vorliegende Verstelleinrichtung somit zumindest dazu ausgebildet, ausgehend von dem Transportzustand einen Startzustand einzunehmen, indem der wenigstens eine Flügel von der Transportpfeilung in die Startpfeilung verstellt wird. Dadurch kann der Lufteinlass in der Transportpfeilung von dem wenigstens einen Flügel abgedeckt werden,. Die Abdeckung kann beispielsweise in Radialrichtung bezogen auf eine Längsachse des Flugkörpers betrachtet erfolgen. Der Lufteinlass kann in der Startpfeilung zu einem definierten Anteil freigegeben werden. Für die Bewegung zwischen der Transportpfeilung und der Startpfeilung werden die Flügel beispielsweise um eine parallel zur Hochachse des Flugkörpers verlaufende Schwenkachse verschwenkt. Dadurch wird eine definierte Position der Flügel relativ zur Längsachse des Flugkörpers erreicht. Dadurch kann gezielt eingestellt werden, welcher Luftmassenstrom in dem Startzustand durch den Lufteinlass in den Einlauf gelangt und somit dem Triebwerk zur Verfügung gestellt wird. Somit kann durch Einstellung der Flügelpfeilung, insbesondere durch Einnehmen der Startpfeilung, der Luftmassenstrom im Einlauf reduziert werden, insbesondere gegenüber der Flugpfeilung.
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Da die Zertifizierung bzw. Auslegung des Triebwerks üblicherweise auf die Flugmachzahl und die freie Anströmung bezogen ist, d. h. die zugelassene Machzahl des Triebwerks auf den bei der Machzahl vorliegenden Luftmassenstrom, der von außen in den Einlauf einströmt, festgelegt ist, kann vorteilhafterweise eine Erweiterung der Einsatzbedingungen des Triebwerks dadurch realisiert werden, dass bei Machzahlen oberhalb der zugelassenen Machzahl der Einlauf in der Startpfeilung soweit verdeckt wird, dass der in den Einlauf gelangende Luftmassenstrom zumindest soweit reduziert wird, dass dieser im Bereich des bzw. unterhalb des Luftmassenstroms liegt, der bei der zugelassenen Machzahl bei freier Anströmung anliegen würde. Dadurch kann der Flugkörper auch bei Machzahlen eingesetzt bzw. gestartet werden, für die das Triebwerk für sich genommen nicht zertifiziert bzw. ausgelegt ist. Durch die gezielte Einstellung der Startpfeilung wird im Einlauf jedoch die Randbedingung so erzeugt, dass diese den Einsatzbedingungen entspricht, für die das Triebwerk ausgelegt bzw. zertifiziert ist. Vorteilhafterweise ist es daher nicht erforderlich, das Triebwerk neu auszulegen bzw. zu zertifizieren und dennoch ist ein Einsatz des Flugkörpers mit dem Triebwerk in erweiterten Einsatzbedingungen möglich.
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Der beschriebene Flugkörper kann dahingehend weitergebildet werden, dass der wenigstens eine Flügel, insbesondere zwei gegenüberliegend an einem Rumpf des Flugkörpers angeordnete Flügel, in der Transportpfeilung den Lufteinlass zu einer Transportüberdeckung überdecken, wobei der wenigstens eine Flügel in der Startpfeilung den Lufteinlass zu einer gegenüber der Transportüberdeckung geringeren Startüberdeckung überdeckt. Mit anderen Worten kann durch Verbringen des wenigstens einen Flügels aus der Transportpfeilung in die Startpfeilung der Lufteinlass des Einlauf weiter freigegeben werden, da dieser in der Startpfeilung die Startüberdeckung aufweist, die den Lufteinlass gegenüber der Transportüberdeckung weniger überdeckt. Das bedeutet, dass in der Transportpfeilung, in der der wenigstens eine Flügel den Lufteinlass in der Transportüberdeckung überdeckt, beispielsweise vollständig verdeckt, durch Verstellen des wenigstens einen Flügels in die Startpfeilung der Lufteinlass „geöffnet“ werden kann.
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Hierbei wird in der Startüberdeckung jedoch der Lufteinlass nicht vollständig freigegeben, sondern gezielt so weit überdeckt, dass der Luftmassenstrom in den Einlass und damit in den Einlauf reguliert wird und somit einen definierten Start des Triebwerks erlaubt. Nach Start des Triebwerks kann, wie bereits beschrieben, durch die Verstelleinrichtung ein Verstellen des wenigstens einen Flügels von der Startpfeilung in die Flugpfeilung ausgeführt werden. In der Flugpfeilung kann der Lufteinlass beispielsweise vollständig geöffnet sein, d. h., dass in der Flugpfeilung keine Überdeckung zwischen dem wenigstens einen Flügel und dem Lufteinlass mehr vorliegt. Wie beschrieben, kann der Anteil des Lufteinlasses, der geöffnet ist, d. h., der nicht von dem wenigstens einen Flügel verdeckt ist, gezielt eingestellt werden, um den inneren Luftmassenstrom im Einlauf einzustellen.
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Die Verstelleinrichtung kann in einer weiteren Ausführungsform des Flugkörpers dazu ausgebildet sein, den wenigstens einen Flügel für eine Startphase des Triebwerks in die Startpfeilung zu stellen und nach dem Start des Triebwerks den wenigstens einen Flügel in die Flugpfeilung zu stellen. Als Startphase wird diejenige Phase bzw. Zeitspanne verstanden, in der das Triebwerk gestartet wird. Beispielsweise kann als Startphase des Triebwerks die Zeitspanne zwischen einem Startbefehl und einem vollständigen Start des Triebwerks festgelegt sein. Die Startphase dauert üblicherweise mehrere Sekunden, sodass während sich das Triebwerk in der Startphase befindet bzw. während der Flugkörper die Startphase des Triebwerks ausführt, die Verstelleinrichtung den wenigstens einen Flügel in die Startpfeilung stellt und dort für die Dauer der Startphase bzw. während der Startphase gestellt lässt. Erst wenn das Triebwerk zuverlässig gestartet ist, verstellt die Verstelleinrichtung den wenigstens einen Flügel ausgehend aus der Startpfeilung in die Flugpfeilung.
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Der Flugkörper kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Startpfeilung festgelegt ist oder dass die Startpfeilung variabel einstellbar ist. Die festgelegte Startpfeilung bietet insbesondere den Vorteil, dass die Verstelleinrichtung einfacher bezüglich des konstruktiven Aufwands und des Ansteuerungsaufwands ausgeführt werden kann. In dieser Variante bildet die Startpfeilung einen festgelegten Zwischenzustand zwischen dem Transportzustand bzw. der Transportpfeilung und dem Flugzustand bzw. der Flugpfeilung. Beispielsweise kann, wenn der Flugkörper oberhalb einer Startmachzahl abgesetzt werden soll, für die das Triebwerk ausgelegt ist, die festgelegte Startpfeilung eingenommen werden, weitgehend unabhängig von dem vorliegenden Umgebungsbedingungen.
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Nach der zweiten beschriebenen Alternative kann die Startpfeilung variabel einstellbar sein. Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass die vorherrschenden Umgebungsbedingungen bzw. Randbedingungen einbezogen werden können und die Startpfeilung beispielsweise auf diese abgestimmt werden kann. Dies erlaubt insbesondere, dass die Startpfeilung genau so gewählt werden kann, dass diese in Bezug auf den Luftmassenstrom, der in den Lufteinlass und somit in den Einlauf gelangt, genau an die Anforderungen des Triebwerks für einen optimalen Start angepasst werden kann.
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Wie beschrieben, ist die Verstelleinrichtung grundsätzlich dazu ausgebildet, den wenigstens einen Flügel bezüglich seiner Pfeilung zu verändern, nämlich aus der Transportpfeilung in die Startpfeilung zu verstellen und anschließend aus der Startpfeilung in die Flugpfeilung zu überführen. Hierzu kann die Verstelleinrichtung wenigstens einen Aktor aufweisen und der Aktor kann grundsätzlich beliebig ausgeführt sein, zum Beispiel als Elektromotor, pneumatischer Aktor, hydraulischer Aktor und dergleichen. Die Verstelleinrichtung kann für die einzelnen Zustände unterschiedliche Raststufen aufweisen, zum Beispiel eine erste Raststufen für die Transportpfeilung, eine zweite Raststufen für die Startpfeilung und eine dritte Raststufe für die Flugpfeilung.
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Weiter kann bei dem Flugkörper vorgesehen sein, dass die Startpfeilung in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters und/oder Umgebungsparameters einstellbar ist. Wie bereits zuvor beschrieben, kann die Startpfeilung variabel einstellbar sein, d.h. dass die Verstelleinrichtung dazu ausgebildet sein kann, die Startpfeilung variabel einzustellen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Startpfeilung auf vorherrschende Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter eingestellt werden kann bzw. die Verstelleinrichtung zu einer Einstellung der Startpfeilung basierend auf einem Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter ausgebildet sein kann. Als Betriebsparameter werden insbesondere die Betriebsgrößen des Flugkörpers bzw. der Trägerplattform verstanden. Zum Beispiel kann als Betriebsparameter ein Luftbedarf des Triebwerks, ein maximal zum Starten des Triebwerks erlaubter Luftmassenstrom oder Luftdruck, ein Luftdruck oder eine Lufttemperatur im Einlauf, eine Temperatur des Triebwerks, eine Geschwindigkeit des Flugkörpers und dergleichen verstanden werden.
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Als Umgebungsparameter in der freien Anströmung kann die Umgebungstemperatur, ein Anstellwinkel, ein Luftmassenstrom in der Umgebung bzw. eine Geschwindigkeit oder eine Machzahl, der Umgebungsdruck und dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann in dem Einlauf eine Luftdruckmessung und eine Lufttemperaturmessung ausgeführt werden. Die restlichen Betriebsgrößen bzw. Umgebungsgrößen können berechnet bzw. ermittelt werden. Beliebige Kombinationen der einzelnen Parameter sind möglich. Abhängig von dem Betriebsparameter und/oder dem Umgebungsparameter kann somit eine Startpfeilung variabel eingestellt werden, die zu den Parametern den optimalen Luftmassenstrom in dem Einlauf gewährleistet. Beispielsweise kann für den wenigstens einen Betriebsparameter und/oder Umgebungsparameter eine „look-up-table“ bereitgestellt werden bzw. kann, beispielsweise mittels einer Steuerungseinrichtung, eine Berechnung der Startpfeilung erfolgen, die mittels der Verstelleinrichtung gestellt werden soll.
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Ferner kann bei dem Flugkörper vorgesehen sein, dass die Startpfeilung, beispielsweise während des Startvorgangs, nachgeführt wird. Verändert sich ein Betriebsparameter und/oder ein Umgebungsparameter kann die Startpfeilung somit während der Startphase bzw. während des Startvorgangs weiter variabel eingestellt werden. Zum Beispiel ist es möglich, über den Startvorgang des Triebwerks hinweg, die Startpfeilung zu verändern, um, zum Beispiel kontinuierlich, mehr Luft in den Einlauf einzulassen. Die Nachführung der Startpfeilung während der Startphase erlaubt insbesondere auf Veränderungen des Betriebsparameters und/oder des Umgebungsparameters zu reagieren.
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Weiter kann bei dem Flugkörper eine Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, einen gestarteten Zustand des Triebwerks zu erfassen, wobei die Verstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Flügel in Abhängigkeit des erfassten gestarteten Zustands von der Startpfeilung in die Flugpfeilung zu stellen. Wie beschrieben, wird die Startpfeilung insbesondere für die Startphase des Triebwerks eingenommen. Um sicherzustellen, dass das Triebwerk zuverlässig gestartet wurde, kann die Erfassungseinrichtung bereitgestellt werden, die den gestarteten Zustand des Triebwerks erfassen kann. Erst wenn seitens der Erfassungseinrichtung der gestartete Zustand des Triebwerks erfasst wurde, d. h. sichergestellt wurde, dass das Triebwerk zuverlässig arbeitet, wird, beispielsweise durch entsprechende Ausgabe eines Startsignals oder Freigabesignals an die Verstelleinrichtung, seitens der Verstelleinrichtung der wenigstens eine Flügel von der Startpfeilung in die Flugpfeilung gestellt.
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Dies erlaubt, dass das Triebwerk für das Startintervall bzw. die Startdauer sicher gezündet werden kann bzw. anlaufen kann und der durch den Übergang in die Flugpfeilung vergrößerte Luftmassenstrom nicht zu einer Beeinträchtigung des Starts des Triebwerks führen kann. Andererseits erlaubt die Erfassungseinrichtung den genauen Zeitpunkt zu erfassen, zu dem das Triebwerk gestartet ist, sodass bereits dann die Flugpfeilung eingenommen werden kann. Mit anderen Worten kann in diesem Fall auf ein festgelegtes Zeitintervall, das einen sicheren Start des Triebwerks in jedem Fall abdeckt, verzichtet werden und stattdessen der gestartete Zustand des Triebwerks erfasst werden.
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Der beschriebene Flugkörper kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass eine Transportmachzahl des Flugkörpers größer ist als eine Startmachzahl des Triebwerks, wobei die Verstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, durch die Startüberdeckung die Transportmachzahl in Bezug auf den Einlauf zumindest auf die Startmachzahl zu reduzieren. Wie bereits beschrieben, kann durch die Verstellung des wenigstens einen Flügels in die Startpfeilung der Lufteinlass so überdeckt werden, nämlich durch Einstellung der Startüberdeckung, dass der in den Lufteinlass eingeführte bzw. einströmende Luftmassenstrom reduziert werden kann, nämlich einer niedrigeren Machzahl entsprechen kann als diejenige Transportmachzahl, in der der Flugkörper aktuell bewegt wird. Die beschriebene Ausführungsform erlaubt daher den Flugkörper in einer Transportmachzahl zu bewegen, die größer ist als diejenige Startmachzahl für die das Triebwerk ausgelegt bzw. zertifiziert ist. Die Startmachzahl gibt sonach diejenige Machzahl an, bis zu der das Triebwerk bei vollständig geöffnetem Lufteinlass sicher gestartet werden kann. Bezogen auf den Einlauf wird somit durch Überdeckung des Lufteinlasses der Luftmassenstrom, der bei der Transportmachzahl des Flugkörpers anliegt, auf einen Luftmassenstrom im Einlauf reduziert, der zumindest der Startmachzahl des Triebwerks entspricht, d.h. bei dieser anliegen würde, oder darunter liegt.
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Die beschriebene Veränderung des Luftmassenstroms im Einlauf ermöglicht, wie beschrieben, dass der Flugkörper auch bei Machzahlen abgesetzt werden kann, die oberhalb der Startmachzahl des Triebwerks liegen, bis zu der das Triebwerk ausgelegt bzw. zertifiziert ist. Dadurch wird die Startenveloppe des Flugkörpers vergrößert, ohne Veränderungen am Triebwerk selbst vornehmen zu müssen. Dies erlaubt eine Erweiterung der Einsatzbedingungen des Flugkörpers, sodass dieser auch in Einsatzzuständen der Trägerplattform eingesetzt werden kann, für die das Triebwerk üblicherweise nicht ausgelegt ist. Vorteilhafterweise ist es dadurch nicht nötig, die Geschwindigkeit der Trägerplattform für das Absetzen des Flugkörpers zu reduzieren. Im Speziellen in der Verwendung des Flugkörpers als Remote Carrier, können die Möglichkeiten der Trägerplattform weiter ausgenutzt werden und der Einsatz des Flugkörpers führt nicht zu Zwangsbedingungen bezüglich der Bewegung der Trägerplattform. Im Besonderen werden dadurch höhere Fluggeschwindigkeiten, höhere Reichweiten mit anderen Worten eine Erhöhung der Leistung des Flugkörpers möglich.
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Neben dem Flugkörper betrifft die Erfindung eine Verstelleinrichtung für einen Flugkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, die dazu ausgebildet ist, die Pfeilung wenigstens eines Flügels des Flugkörpers von einer Transportpfeilung in einem Transportzustand in eine Flugpfeilung in einem Flugzustand zu verstellen, wobei die Verstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Startpfeilung des wenigstens einen Flügels einzustellen, die zwischen der Transportpfeilung und der Flugpfeilung liegt.
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Weiter betrifft die Erfindung eine Trägerplattform, umfassend wenigstens einen zuvor beschriebenen Flugkörper. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Flugkörpers, insbesondere Lenkflugkörpers oder Marschflugkörpers, umfassend ein luftatmendes Triebwerk, insbesondere ein Turbo-Jet-Triebwerk, und einen einen in einer Außenhaut des Flugkörpers angeordneten Lufteinlass aufweisenden Einlauf, insbesondere einen NACA-Lufteinlass, durch den Luft aus der Umgebung zu dem Triebwerk führbar oder geführt ist, wobei der Flugkörper wenigstens eine Verstelleinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Pfeilung wenigstens eines Flügels des Flugkörpers von einer Transportpfeilung in einem Transportzustand in eine Flugpfeilung in einem Flugzustand zu verstellen, wobei eine Startpfeilung des wenigstens Flügels eingestellt wird, die zwischen der Transportpfeilung und der Flugpfeilung liegt.
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Das Verfahren kann mit der zuvor beschriebenen Verstelleinrichtung , insbesondere als Bestandteil des Flugkörpers, ausgeführt werden. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf den Flugkörper beschrieben wurden, sind vollständig auf die Verstelleinrichtung, die Trägerplattform und das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines Flugkörpers in einem Längsschnitt;
- 2 eine Prinzipdarstellung einer Unterseite des Flugkörpers von 1 in einem Transportzustand;
- 3 eine Prinzipdarstellung der Unterseite des Flugkörpers von 1, 2 in einem Startzustand; und
- 4 eine Prinzipdarstellung der Unterseite des Flugkörpers von 1-3 in einem Flugzustand.
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1-4 zeigen einen Flugkörper 1 in verschiedenen Ansichten und in verschiedenen Zuständen. Der Flugkörper 1 ist insbesondere als Lenkflugkörper oder Marschflugkörper ausgebildet. Der Flugkörper 1 kann beispielsweise von einer nicht näher dargestellten Trägerplattform getragen bzw. transportiert werden. Der Flugkörper 1 kann insbesondere als sogenannter „Remote Carrier“ ausgeführt sein.
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Der Flugkörper 1 weist ein luftatmendes Triebwerk 2 auf, das im Speziellen als Turbo-Jet-Triebwerk ausgebildet ist. Das Triebwerk 2 ist mit einem Einlauf 3 verbunden, der einen Lufteinlass 4 aufweist, der in einer Außenhaut 5 eines Rumpfes des Flugkörpers 1 angeordnet ist. Mit anderen Worten verwendet das Triebwerk 2 Sauerstoff aus der Umgebungsluft, die dem Triebwerk 2 durch einen Luftmassenstrom zugeführt wird, der aus der Umgebung in den Lufteinlass 4 und durch den Einlauf 3 zu dem Triebwerk 2 strömen kann. Der Einlauf 3 kann durch einen grundsätzlich bekannten NACA-Lufteinlass ausgeführt sein.
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Der Flugkörper 1 umfasst ferner eine Verstelleinrichtung 6, die dazu ausgebildet ist, eine Pfeilung wenigstens eines Flügels 7 bzw. der in 1-4 beispielhaft dargestellten Flügel 7, 7' einzustellen. Im Speziellen stellt die Verstelleinrichtung 6 die Pfeilung der Flügel 7, 7' gleich bzw. gegengleich ein. 1, 2 zeigen beispielhaft einen Transportzustand, in dem die Flügel 7, 7' eine Transportpfeilung 8, 8' aufweisen (vgl. 2). In dem gezeigten Ausführungsbeispiel decken die Flügel 7, 7' den Lufteinlass 4 in einer Transportüberdeckung ab. Wie beispielhaft dargestellt ist, kann der Lufteinlass 4 in dem Transportzustand bzw. in der Transportüberdeckung vollständig abgedeckt sein, sodass näherungsweise keine Umgebungsluft in den Lufteinlass 4 und somit in den Einlauf 3 einströmen kann. Beispielsweise kann der Flugkörper 1 in dem Transportzustand von der Trägerplattform transportiert werden.
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Soll der Flugkörper 1 abgesetzt werden, insbesondere bei einer Machzahl, die über der Startmachzahl liegt, für die das Triebwerk 2 ausgelegt bzw. zertifiziert ist, kann die Verstelleinrichtung 6, wie in 3 gezeigt, die Flügel 7, 7' in eine Startpfeilung 9, 9' stellen. Die Startpfeilung 9, 9' kann so gewählt sein, dass der Luftmassenstrom der Umgebungsluft, die in den Lufteinlass 4 und von dort in den Einlauf 3 einströmt, so reduziert wird, dass die Startbedingungen der durch das Triebwerk 2 vorgegebenen Startenveloppe erfüllt sind. Mit anderen Worten kann der Flugkörper 1 mit einer Transportmachzahl bewegt werden, die über der zugelassenen Startmachzahl des Triebwerks 2 liegt. Obwohl hier der Luftmassenstrom in den Lufteinlass 4 zu hoch wäre, kann der Luftmassenstrom in den Lufteinlass 4 durch die Startüberdeckung, um die die Flügel 7, 7' in der Startpfeilung 9, 9' den Lufteinlass 4 überdecken, so reduziert werden, dass dieser für einen zuverlässigen Start des Triebwerks 2 verwendet werden kann.
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Beispielsweise ist in 4 eine Flugpfeilung 10, 10' dargestellt, in der die Verstelleinrichtung 6 die Flügel 7, 7' ausgehend von der in 3 dargestellten Startpfeilung 9, 9' gestellt hat. Ersichtlich ist der Lufteinlass 4 in der Flugpfeilung 10, 10' der Flügel 7, 7' vollständig freigegeben, sodass keine Überdeckung vorliegt. Würde die Verstelleinrichtung 6 die Flügel 7, 7' zum Starten in die Flugpfeilung 10, 10' stellen, wäre die Transportmachzahl des Flugkörpers 1 auf die zugelassene Startmachzahl des Triebwerks 2 begrenzt, da oberhalb der Startmachzahl des Triebwerks 2 die Startenveloppe verlassen werden würde und somit ein sicherer Start des Triebwerks 2 nicht gewährleistet werden könnte.
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Vorteilhafterweise ist es in der Startpfeilung 9, 9' somit möglich, das Triebwerk 2 auch in höheren Geschwindigkeiten, insbesondere höheren Machzahlen, zu starten bzw. abzusetzen und den in diesem Szenario vorliegenden höheren Luftmassenstrom in den Lufteinlass 4 bzw. Einlauf 3 durch die Startpfeilung der Flügel 7, 7' so zu reduzieren, dass das Triebwerk 2 in seiner Startenveloppe arbeiten bzw. starten kann. Rein Beispielhaft ist in 1 eine Triebwerkseintrittsfläche 14 des Triebwerks 2 sowie eine freie Anströmung 15 dargestellt. Die freie Anströmung 15 gibt beispielsweise den Luftmassenstrom außerhalb des Lufteinlasses 4 an, der bei der aktuellen Machzahl bzw. Geschwindigkeit des Flugkörpers 1 vorliegt.
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Durch das gezielte Einstellen der Flügel 7, 7' in die Startpfeilung 9, 9' wird der Lufteinlass 4 nur teilweise freigegeben bzw. gezielt überdeckt, sodass gegenüber einem vollständigen Öffnen, das beispielsweise in der Flugpfeilung 10, 10' vorliegt, nicht die freie Anströmung 15, sondern nur ein reduzierter Luftmassenstrom zur Triebwerkseintrittsfläche 14 gelangt. Dies erlaubt trotz höherem Luftmassenstrom in der freien Anströmung 15, insbesondere aufgrund höherer Machzahl des Flugkörpers 1, im Speziellen oberhalb einer Zertifizierung, dennoch ein sicheres Starten des Triebwerks 2 auszuführen, da der Luftmassenstrom in den Einlauf 3 und somit zu der Triebwerkseinlassfläche 14 durch die definierte Überdeckung des Lufteinlasses 4 mittels der in der Startpfeilung 9, 9' stehenden Flügel 7, 7' gezielt eingestellt wird.
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Wie bereits beschrieben, ist es zum einen möglich, die Startpfeilung 9, 9' fest vorzugeben, beispielsweise einen festen Zustand zwischen der Transportpfeilung 8, 8' und der Flugpfeilung 10, 10' einzunehmen. Ebenso ist es möglich, dass die Startpfeilung 9, 9' in Abhängigkeit von einem Umgebungsparameter und/oder einem Betriebsparameter des Flugkörpers 1 bzw. des Triebwerks 2 variabel einstellbar ist. Mit anderen Worten kann die Verstelleinrichtung 6 in Abhängigkeit des Umgebungsparameters oder Betriebsparameters die Startpfeilung 9, 9' variabel einstellen, um so mit der dadurch realisierten Startüberdeckung den Luftmassenstrom zu dem Triebwerk 2 bzw. in den Einlauf 3 optimal einzustellen.
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Zum Beispiel kann der Luftmassenstrom so eingestellt werden, dass dieser den Startanforderungen des Triebwerks 2 optimal entspricht. Hierbei können verschiedene Umgebungsparameter berücksichtigt werden, beispielsweise ein Luftdruck, Lufttemperatur, eine Geschwindigkeit bzw. Machzahl und dergleichen. Ebenso können verschiedene Betriebsparameter des Flugkörpers 1, beispielsweise Geschwindigkeit bzw. Machzahl, ein Luftdruck im Einlauf 3 bzw. am Triebwerk 2 oder eine Strömungsgeschwindigkeit im Einlauf 3 bzw. Triebwerk 2, eine Lufttemperatur im Einlauf 3 und dergleichen bestimmt, erfasst oder berechnet werden. Weiter ist es möglich, dass die Verstelleinrichtung 6 die Startpfeilung 9, 9' nachführt, zum Beispiel über eine Startphase des Triebwerks 2 hinweg die Startpfeilung 9, 9' in Richtung der Flugpfeilung 10, 10' verstellt, um dem Triebwerk 2 einen, beispielsweise für einen optimalen Triebwerkstart, erforderlichen größeren Luftstrom bereitzustellen und insbesondere anfänglich bei der Startphase den Luftmassenstrom zu reduzieren, um ein zuverlässiges Zünden des Triebwerks 2 zu gewährleisten.
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In 1 ist weiter schematisch eine Erfassungseinrichtung 11 dargestellt, die dazu ausgebildet ist, einen gestarteten Zustand des Triebwerks 2 zu erfassen. Grundsätzlich ist es möglich, den Übergang aus der Startpfeilung 9, 9' in die Flugpfeilung 10, 10' nach Ablauf einer definierten Zeitspanne, die für einen sicheren Start des Triebwerks 2 über alle Betriebszustände hinweg ausreichend ist, durch die Verstelleinrichtung 6 vorzunehmen. Basierend auf der Erfassung durch die Erfassungseinrichtung 11, ist es nicht erforderlich, die definierte Zeitspanne abzuwarten, sondern in der aktuellen Betriebssituation kann von der Erfassungseinrichtung 11 erfasst werden, dass das Triebwerk 2 sicher gestartet wurde. In diesem Fall kann die Erfassungseinrichtung 11 ein Startsignal an die Verstelleinrichtung 6 senden, sodass diese direkt die Flügel 7, 7' ausgehend von der Startpfeilung 9, 9' in die Flugpfeilung 10, 10' verstellt, zum Beispiel in Bezug auf eine Längsachse 12 oder eine senkrechte Querachse 13 des Flugkörpers 1.
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Vorteilhafterweise ist somit eine Luftstrommassenreduzierung durch die Einstellung der Flügelpfeilung der Flügel 7, 7' möglich. Der Einsatzbereich des Flugkörpers 1 kann durch die Verstelleinrichtung 6, insbesondere durch das Stellen der Flügel 7, 7' in die Startpfeilung 9, 9' über die Grenzen des Triebwerks 2 hinaus erweitert werden. Insbesondere kann ein Absetzen des Flugkörpers 1 in höheren Geschwindigkeiten bzw. höheren Machzahlen möglich gemacht werden, sodass eine Trägerplattform beispielsweise nicht für das Absetzen des Flugkörpers 1 seine Geschwindigkeit reduzieren muss. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Triebwerk 2 bzw. der Einlauf 3 nicht der Außenströmung ausgesetzt ist, und der Lufteinlass 4 bei den höheren Geschwindigkeiten nicht direkt von der Außenströmung angeströmt wird. Stattdessen wird der Lufteinlass 4 gezielt in der Startpfeilung 9, 9' so überdeckt, nämlich in der Startüberdeckung, dass der effektive Luftmassenstrom in den Lufteinlass 4 reduziert ist, insbesondere zumindest auf denjenigen Luftmassenstrom, der bei einem vollständig geöffneten Lufteinlass 4 bei der zertifizierten Startmachzahl des Triebwerks 2 in den Einlauf 3 einströmen würde. Somit kann ohne Veränderung des Triebwerks 2, nämlich durch gezielte Reduzierung des Luftmassenstroms in den Einlauf 3 gewährleistet bleiben, dass das Triebwerk 2 sicher gezündet werden kann und sich eine stabile Flamme in der Brennkammer des Triebwerks 2 ausbilden kann.
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Mit anderen Worten muss der zertifizierte Bereich bzw. die zertifizierte Startenveloppe des Triebwerks 2 nicht verlassen werden, da die festgelegten Bedingungen an den Luftmassenstrom in den Einlauf 3 bzw. auch bei den höheren Transportmachzahlen, in denen der Flugkörper 1 abgesetzt werden soll, eingehalten werden. Daraus ergibt sich, dass die Trägerplattform deutlich höhere Geschwindigkeiten einnehmen kann, insbesondere in Abhängigkeit des Triebwerks 2 bis hin zu hohen subsonischen bzw. niedrigen transsonischen Flugmachzahlen, ohne dass für das Absetzen des Flugkörpers 1 eine Reduzierung der Geschwindigkeit der Trägerplattform notwendig ist oder dass eine Änderung seitens des Triebwerksherstellers erforderlich wird. Weiter kann, wie beschrieben, der Luftmassenstrom in den Einlauf 3 so eingestellt werden, dass die Zündung des Triebwerks unter optimalen Bedingungen ausgeführt werden kann.
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Die Verstelleinrichtung 6 ist für die Verstellung der Flügelpfeilung der Flügel 7, 7' insbesondere mechanisch mit den Flügeln 7, 7' gekoppelt. Die Verstelleinrichtung 6 kann die Flügelpfeilung der Flügel 7, 7' zum Beispiel elektromotorisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch oder beliebig anderweitig verstellen.
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Die in Bezug auf die einzelnen Fig. gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar. Das hierin beschriebene Verfahren kann mittels der Verstelleinrichtung 6 bzw. mit dem Flugkörper 1 ausgeführt werden. Der Flugkörper 1 kann beispielsweise Bestandteil einer Trägerplattform sein, die nicht näher dargestellt ist. Die Beschreibung ist daher auch vollständig auf das Verfahren, die Verstelleinrichtung 6 und die Trägerplattform übertragbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Flugkörper
- 2
- Triebwerk
- 3
- Einlauf
- 4
- Lufteinlass
- 5
- Außenhaut
- 6
- Verstelleinrichtung
- 7, 7'
- Flügel
- 8, 8'
- Transportpfeilung
- 9, 9'
- Startpfeilung
- 10, 10'
- Flugpfeilung
- 11
- Erfassungseinrichtung
- 12
- Längsachse
- 13
- Querachse
- 14
- Triebwerkseintrittsfläche
- 15
- freie Anströmung