DE1293040B

DE1293040B - Verfahren und Anlage zur Fernlenkung eines um seine Laengsachse rotierenden Flugkoerpers

Info

Publication number: DE1293040B
Application number: DEN24519A
Authority: DE
Inventors: Bezerie Jean Pierre
Original assignee: NORD AVIAT SOC NATIONALE DE CO
Current assignee: NORD AVIAT SOC NATIONALE DE CO
Priority date: 1963-02-27
Filing date: 1964-02-27
Publication date: 1969-04-17
Also published as: DE1431262C3; GB1057591A; NL6401601A; DE1431262A1; DE1431262B2; SE302082B; US3332641A; GB1053713A; FR1391681A; SE319093B; NL6401943A; NL142778B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage der die durch die Lage des Flugkörpers im Raum zur Fernlenkung eines um seine Längsachse rotieren- gegebenen Größen Vy und Vz entsprechend rechtden Flugkörpers, dessen Steuerwirkung von einem winkliger Koordinaten zugeführt sind, daß ein Wandeinzigen Ruder ausgeübt wird, wobei der jeweilige ler die Größen Vy und Vz in Polarkoordinaten Vq Rollwinkel im Flugkörper gemessen und über einen 5 und Vf umwandelt und an den Rechner anlegt, welcher Übertragungsweg zum Lenkstand übermittelt wird, diese in Gleichspannungen Vq)₁ und F^₂ umformt, wo von einem Rechner aus dem Rollwinkel und die der Additionsstufe zugeführt werden, und daß fiugrichtungsabhängigen Informationen Lenkbefehle der Ausgang der Additionsstufe mit dem Flugkörper für die Ruderbetätigung gebildet werden. verbunden ist.

Zur voUphasenrichtigen Übermittlung bzw. Aus- io Bei einer vorzugsweise verwendeten Ausgestaltung führung von Fernlenkbefehlen bei Flugkörpern, die der erfindungsgemäßen Fernlenkanlage ist ein zwischen um ihre Längsachse rotieren, ist es bekannt, den je- die Phasen-Korrekturstufe und den Koordinatenweiligen Rollwinkel im Flugkörper zu messen, die wandler geschalteter Schwerkraftkompensator mit dem erhaltenen Meßdaten zu einem Lenkstand zu über- Rechner verbunden.

tragen und in diesem Lenkstand mittels einer Rechen- 15 Zur Erreichung eines einwandfreien Überganges von einrichtung aus diesen Daten und flugrichtungs- der Start-Phase in die Flug-Phase ist in einer vorteilabhängigen Informationen Lenkbefehle für den Flug- haften Ausführungsform ein Generator zur Erzeugung körper zu bilden, die dann zu dem Flugkörper über- interner Impulse und eine Abgleichssteuerung vorgetragen werden. Bei den nach diesem bekannten Ver- sehen, wobei der Generator zur Erzeugung interner fahren arbeitenden Fernlenkanlagen sind jedoch 20 Impulse vor dem Start des Flugkörpers die Impulse für komplizierte, im allgemeinen mehrkanalige Über- die Auslösung der Sägezahnspannung liefert, und die tragungseinrichtungen erforderlich, die die Störungs- Steuerung beim Start derart geschaltet ist, daß die in anfälligkeit der Anlage erhöhen. einer Kapazität gespeicherte Abgleichsgleichspannung

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens in die Additionsstufe eingeführt wird, zur Fernlenkung eines um seine Längsachse rotieren- 25 Schließlich zeichnet sich eine weitere vorteilhafte den Flugkörpers, das eine mit relativ geringem Auf- Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fernlenkanlage wand zu erreichende, störungsunanfällige und trotz- dadurch aus, daß eine Stufe vorgesehen ist, die beim dem sehr genau funktionierende Lenkung des Flug- Start des Flugkörpers die Flugkörperimpulse Unterkörpers gestattet und bei einer zur Durchführung des drückt, wobei der Sägezahngenerator gesperrt ist, daß Verfahrens dienenden Fernlenkanlage nur ein ein- 30 die Steigung der Sägezahnspannung, welche durch den faches Steuerorgan im Flugkörper und einen einfachen Generator für die internen Impulse festgelegt ist, ge-Übertragungsweg zwischen Lenkstand und Flugkörper speichert wird und daß die Frequenz für die internen erfordert. Impulse gleich der theoretischen Rollfrequenz des Flug-Ausgehend von einem der bekannten Verfahren körpers im Augenblick der Freigabe der Sägezahnspanwird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, 35 nung gewählt ist.

daß der im Flugkörper gemessene jeweilige Roll- Ein Ausführungsbeispiel der Fernlenkanlage ist in

winkel periodisch über den Übertragungsweg dem der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Lenkstand zugeführt wird, wobei die in dem Rechner F i g. 1 ein Blockdiagramm des Steuergerätes,

gebildeten Lenkbefehle anschließend periodisch über F i g. 2 und 3 Erläuterungen zum Betrieb des

den Übertragungsweg für die Rollwinkelsignale, 40 Steuergerätes.

jedoch zeitlich von der Übertragung der Rollwinkel- Die Anlage weist ein Fernsteuergerät mit einer Syn-

signale getrennt, zum Flugkörper übertragen und als chronisationskette auf, welcher die Signale des Flug-

Ein-Aus-Befehl an das einzige Ruder gelegt werden. körpers zugeführt werden, die beim zyklischen Durch-

Die Fernlenkanlage zur Durchführung des erfin- gang des Flugkörpers durch den Rollwinkel-Bezugs-

dungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, 45 punkt hervorgerufen werden und ein Befehlsverarbsi-

daß im Flugkörper Einrichtungen zur periodischen tungssystem steuern.

Übertragung der Rollwinkelsignale zum Lenkstand Dieses Befehlsverarbeitungssystem empfängt zwei

und im Lenkstand Einrichtungen zur periodischen Befehle, welche die Komponenten der gewünschten

und zeitrichtigen Übertragung der Lenkbefehle zum Bewegung des Flugkörpers in einem Bezugssystem,

Flugkörper vorgesehen sind. 50 beispielsweise die horizontale und die vertikale Kom-

Vorzugsweise ist bei einer Fernlenkanlage gemäß ponente, darstellen. Die Synchronisationskette steuert

der Erfindung zur Messung des Rollwinkels ein Roll- dieses System derart, daß ein periodisches Signal ge-

kreisel vorgesehen, der bei jeder Drehung des Flug- wonnen wird, dessen Frequenz der Rollfrequenz des

körpers ein Synchronisationssignal liefert. Flugkörpers entspricht. Die Amplitude dieses Signals

Die Einrichtung zur periodischen Übertragung der 55 stellt dabei die Amplitude der Resultierenden des auf

Rollwinkelsignale besteht vorteilhafterweise aus einem den Flugkörper zu übertragenden Steuerbefehls dar,

Decodierer. während die Phase bezüglich des die Rollwinkellage

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der des Flugkörpers bestimmenden Signals die Richtung

Fernlenkanlage gemäß der Erfindung zeichnet sich des Befehls verkörpert.

dadurch aus, daß eine zu den Einrichtungen im Lenk- 60 Zur Fernlenkanlage gehört ferner ein im Flugkörper

stand gehörende Empfangsstufe für die Synchronisa- vorgesehenes Ruder, das bezüglich der Längsachse des

tionssignale einen mit einem Sägezahnregler verbünde- Flugkörpers ein transversales Drehmoment erzeugen

nen Sägezahngenerator aufweist, daß dieser Generator kann und im Ein-Aus-Betrieb arbeitet. Weiter ist ein

und dieser Regler an einen Kompensator zur Ruder- Rollkreisel vorgesehen, der mit Einrichtungen zur Er-

verzögerung angeschlossen sind, daß der Generator 65 zeugung des Rollwinkel-Bezugssignals sowie mit einem

und der Kompensator mit einer Additionsstufe in Decodierer versehen ist, dessen Aufgabe es ist, die das

Verbindung stehen, daß der Rechner zur Ermittlung Ruder steuernden Ströme aus den von dem Fern-

der Lenkbsfehle eine Phasen-Korrekturstufe aufweist, Steuerungsgerät ausgesandten Befehlssignalen zu bilden

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und auf dem gleichen Wege Rollwinkel-Bezugssignale durch die zweite Kapazität aufgespsicherte Energie von auszusenden. einem Impuls zum anderen konstant. Wenn die Wieder-

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsfor- holungsfrequenz der Impulse sich ändert, ändert sich men der erfindungsgemäßen Fernlenkanlage erläutert. die durch die zweite Kapazität aufgespeicherte Energie

Im Falle der Handsteuerung (Fig. 1) werden die 5 von einem Impuls zum anderen, und die Spannung Befehle mit Hilfe eines Steuerknüppels gegeben. Der dieser Kapazität wird größer oder geringer. Die zweite Pilot beobachtet mit seiner Hilfe eines auf das Ziel Kapazität dient zur Speisung des konstanten Stromgerichteten Fernrohres die Lage des Flugkörpers be- Verstärkers, welcher bsi seinem Zyklus die Steigung züglich der Zielachse und bedient den Flugkörper— des Sägezahnes steuert.

züglich der Zielachse und bedient den Steuerknüppel, io Wenn die Wiederholungsfrequenz der Impulse konum den Flugkörper auf die Achse zurückzubringen. stant ist, ist die Steigung des Sägezahnes konstant. Der Steuerknüppel liefert mittels zweier Potentiometer Wenn die Wiederholungsfrequenz der Impulse verzwei elektrische Spannungen Vz und Vy, welche pro- schieden ist, wird die Steigung des Sägezahnes größer portional den kartesischen Komponenten der metri- oder geringer, in einem Sinne, welcher die Änderungen sehen Abweichung des Flugkörpers bezüglich der Ziel- 15 der Amplitude kompensiert, die durch die Änderungen achse sind. Diese Komponenten werden in dem recht- der Wiederholungsrate der Impulse hervorgerufen winkligsn Achsensystem gemessen, welches dem Fern- wurden.
Steuerungsgerät zugeordnet ist. Der periodisch an den Flugkörper übertragene

Im Falle der automatischen Steuerung werden die Steuerbefehl (F i g. 3) hat die Form einer Rechteck-Größen Vz,Vy durch ein Goniometer bekannter Art ao spannung, deren Anfang durch die Schnittstelle der geliefert, welches die Abweichungen zwischen der Sägezahnspannung und der Spannung F^₁ bestimmt ist Richtung des Flugkörpers und der Zielachse mißt. und deren Ende durch die Schnittstelle der Sägezahn-

Diese beiden Spannungen werden jeweils in eine spannung und der Spannung Vcp₂ bestimmt ist. Diese Phasen-Korrekturstufe eingeführt, welche dazu be- Operation wird in einer Additionsstufe ausgeführt, stimmt ist, die Verzögerungen der Steuerkette (Pilot, 25 Eine Ausgangsstufe verstärkt die Befehlsspannung Befehlsverarbeitungsgerät, Flugkörper) zu kompen- und wählt die Flugkörper-Drehwinkelimpulse, die sieren. nach Rückformung an den Sägezahngenerator gegeben

Zu der der Vertikalkomponente der metrischen Ab wei- werden.

chung des Flugkörpers proportionalen Spannung Vz Im Verlauf einer Drehperiode des Flugkörpers unterwird eine Spannung Voz hinzugefügt, welche dazu be- 30 drückt sie die Impulse von 0 bis 255° und dann die stimmt ist, den Flugkörper im Flug horizontal zu Befehle von 255 bis 360°. Außerdem unterdrückt eine halten, wenn der Pilot dem Flugkörper keinen Befehl zweite Sperre die parasitären Impulse, welche während in der Vertikalebene zu geben wünscht. Diese Span- des Befehls auftreten könnten. Das hat die Vermeidung nung entspricht für den Flugkörper einem Befehl, der der Überlagerung der Befehle und der Impulse in dem »Kompensation der Schwerkraft« genannt wird. Die 35 gleichen Kreis zur Folge. Die von dem Flugkörper Spannungen Vz und Voz und Vy sind proportional den stammenden Impulse werden in dem von 255 bis 360° kartesischen Komponenten des gesamten Steuerungs- gehenden Sektor erwartet, wobei von der Tatsache befehls. Gebrauch gemacht wird, daß dieser Sektor für das

Eine Koordinatenwandlungsstufe liefert aus Ruder einem Befehl nach unten entsprechen würde,

, 40 welcher durch die Wirkung der Schwerkraft erhalten

Vz + Koz und Vy werden kann (Beseitigung der Spannung Voz der

zwei Spannungen Vq und Vf, die proportional den Schwerkraftkompensation).

Polarkomponenten des gesamten Steuerungsbefehls Außer den oben beschriebenen Hauptorganen umsind, faßt die Fernsteuerungsvorrichtung die folgenden

Eine Rechenstufe liefert aus Vq und Vf zwei Span- 45 Elemente:

nungen Vq)₁ und Vf₂ wie folgt: Einen Kompensationskreis für die Ruderverzöge-

_α rung, dessen Zweck es ist, die Lage der Befehls-Recht-

Vq)₁ = Vf — Vq , eckimpulse um einen Winkel vorzurücken, der pro

portional der Ruderverzögerung und der Flugkörper-

oc 50 Drehwinkelfrequenz ist; der Term der Verzögerungs-

Fi^₂ = Vf H — Vq . kompensation wird von der Fehlerspannung der Säge

zahnregelung abgenommen. Diese Spannung wird in

Der Wert des Koeffizienten « ist durch die Kenn- die Additionsstufe eingeführt.

linien des Flugkörpers und die des Ruders (F i g. 2) Einen automatischen Abgleichskreis, welcher vor

festgelegt. 55 dem Start des Flugkörpers den Befehl der Schwerkraft-

Die von dem Flugkörper abgegebenen Drehwinkel- kompensation genau auf die Mitte des Sägezahns Bezugssignale synchronisieren einen Sägezahngenera- (vertikal) einstellt. Da es dann keinen Flugkörperimtor, dessen Spannungsamplitude geregelt ist, um einen puls gibt, liefert ein interner Impulsgenerator die Auskonstanten Wert zu behalten, wenn die Frequenz der löseimpulse der Sägezahnspannung. Die Steuerung des Drehung des Flugkörpers sich, ändert (F i g. 3). 60 Abgleiche wird beim Start des Flugkörpers abgeschaltet.

Zu diesem Zweck wird eine erste Kapazität während Die Abgleichsgleichspannung, welche in einer Kapades zwei aufeinanderfolgende Impulse des Flugkör- zität gespeichert wird, wird in die Additionsstufe einpers trennenden Zeitintervalls geladen oder entladen. gespeist.

Die von dieser Kapazität aufgespeicherte Energie wird Eine Stufe zur Unterdrückung der Flugkörperim-

periodisch auf eine zweite Kapazität übertragen, welche 65 pulse während der Startphase, während sich die Drehdiese speichert bis zu der folgenden Überführung (be- winkelgeschwindigkeit schnell ändert und die Synstimmt durch die Flugkörperimpulse). Wenn die Wie- chronisation der Sägezahnspannung unmöglich wäre, derholungsfrequenz der Impulse konstant ist, ist die Während dieser Phase ist der Sägezahngenerator ge-

sperrt, lind die Steigung der Sägezahnspannung, die durch den internen Impulsgenerator festgelegt ist, wird gespeichert. Da die Frequenz der internen Impulse gleich der theoretischen Frequenz der Flugkörperdfehung zum Zeitpunkt der Freigabe der Sägezahnspannung gewählt wird, wird die Steuerung der Sägezahnspannung nach den Flugkörperimpülsen erleichtert und effolgt innerhalb einer minimalen Zeit.

In dem Flugkörper befinden sich:

Ein als Decodierer bezeichnetes elektronisches Gerät, das die Steuerbefehle verstärkt und in Form von Aus-Eih-Befehlen, d. h. bei jeder Drehung des Flügkörpers, zyklisch an eine Strahlablenkeinrichtung anlegt, welche der Triebwerkdüse des Flugkörpers zugeordnet ist. An Stelle einer derartigen vorzugsweise verwendeten Ablenkeinrichtung kann 'auch eine Vorrichtung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit Von den Steuerbefehlen für eine bestimmte Zeit in Tätigkeit gesetzt wird.

Ein Rollkreisel, welcher einen Synchronisations- ao signalsender in der Weise steuert, daß dieser im Verlauf einer Umdrehung des Flugkörpers jedesmal dann einen Impuls abgibt, wenn sich das Ruder durch eine vorgegebene Winkellage bewegt. Diese Synchronisationssignale werden durch die gleichen, beispielsweise aus Drähten bestehenden Übertragungsmittel auf die Ferhsteuervorriehtuhg übertragen, die auch zur Übertragung der die Bewegung des Flugkörpers bestimmenden Befehle dienen.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fernlenkung eines um seine Längsachse rotierenden Flügkörpers, dessen Steuerwirkung von einem einzigen Ruder ausgeübt wird, wobei der jeweilige Rollwinkel im Flugkörper gemessen ürfd Über einen Übertragungsweg zum Lenkstand übermittelt wird, wo von einem Rechner aus dem RöUwihkel und flügriehtungsabhängigen Informationen Lenkbefehle für die Ruderbetatigung gebildet werden, dadurch gekennzeich-η e t, daß der im Flugkörper gemessene jeweilige Rollwinkel periodisch über den Übertragungsweg dem Lenkstand zugeführt wird, wobei die in dem Rechner gebildeten Lenkbefehle anschließend periodisch über den Übertragungsweg für die RoIlwinkelsignale, jedoch zeitlich von der Übertragung der Rollwinkelsignale getrennt, zum Flugkörper übertragen und als Ein-Aus-Befehl an das einzige Ruder gelegt werden.

2. Fernlenkanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, •daß fm Flügkörper Einrichtungen zur periodischen Übertragung der Rollwinkelsignale zum Lenkstand und im Lenkstand Einrichtungen zur periodischen und zeitrichtigen Übertragung der Lenkbefehle zum Flugkörper vorgesehen sind.

3. Fernlenkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Rollwinkels ein Rollkreisel vorgesehen ist, der bei jeder Drehung des Flugkörpers ein Synchronisationssignal liefert.

4. Fernlenkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur periodischen Übertragung der Rollwinkelsignale aus einem Decodierer besteht.

5. Fernlettkanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu den Einrichtungen im Lenkstand gehörende Empfangsstufe für die Synchronisationssignale einen mit einem Sägezahnregler verbundenen Sägezahngenerator aufweist, daß dieser Generator und dieser Regler an einen Kompensator zur Ruderverzögerung angeschlossen sind, daß der Generator und der Kompensator mit einer Additionsstufe in Verbindung stehen, daß der Rechner zur Ermittlung der Lenkbefehle eine Phasen-Korrekturstufe aufweist, der die durch die Lage des Flugkörpers im Raum gegebenen Größen Vy und Vz entsprechend rechtwinkliger Koordinaten zugeführt sind, daß ein Wandler die Größen Vy und Vt in Polarkoordinaten Vq und Vf umwandelt und an den Rechner anlegt, welcher diese in Gleichspannungen V<p_x und Vq>2 umformt, die der Additiönsstüfe zugeführt werden, und daß der Ausgang der Additionsstufe mit dem Flugkörper verbunden ist.

6. Fernlenkänlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen die Phasen-Korrekturstufe Und den Koordinatenwandler geschalteter Schwerkraftkompensator mit dem Rechner verbunden ist.

7. Fernlenkanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator zur Erzeugung interner Impulse und eine Abgleiehssteüerung vorgesehen sindj daß der Generator zur Erzeugung interner Impulse vor dem Start des Flugkörpers die Impulse -für die Auslösung der Sägezahnspannung liefert und daß die Steuerung beim Start derart geschaltet ist, daß die in einer Kapazität gespeicherte Abgleichsgleichspannung in die Additionsstufe eingeführt wird.

8. Fernlenkanlage nach den Ansprüchen 2, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stufe vorgesehen ist, die beim Start des Flugkörpers die Flugkörperimpulse unterdrückt, wobei der Sägezahngenerator gesperrt ist, daß die Steigung der Sägezahnspannung, welche durch den Generator für die internen Impulse festgelegt ist,· gespeichert wird und daß die Frequenz für die internen Impulse gleich der theoretischen Rollfrequenz des Flugkörpers im Augenblick der Freigabe der Sägezahnspannung 'gewählt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen