L3.2 Lenkflugkörpersysteme

Leitung

Dipl.-Ing. Otto Jakob
Leitung

Diehl BGT Defence GmbH & Co. KG
Postfach 10 11 55
88641 Überlingen

Tel.: 07551 / 896957
Fax: 07551 / 894080
E-Mail: Otto.Jakob(at)diehl-bgt-defence.de

Klaus Weinand
Stellvertr. Leitung

MBDA Deutschland GmbH
Hagenauer Forst 27
86529 Schrobenhausen

Tel.: 0 8252 99 8135
Fax: 08252 99 8908
E-Mail: klaus.weinand(at)mbda-systems.de

Definition, Abgrenzung, Ziele

Definition

Die Aufgaben des Fachausschusses leiten sich ab aus der Definition des übergeordneten Fachbereichs L3 Unbemannte Fluggeräte. Danach wird definiert:

Der Fachausschuß L3.2 Lenkflugkörper-Systeme beschäftigt sich mit der Entwicklung, der Produktion und dem Betrieb von gelenkten sowie autonomen Flugkörpern und Projektilen

Lenkflugkörper werden gesehen

  • im ganzheitlichen Zusammenwirken ihrer Ausrüstungssysteme, Subsysteme und Teile sowie
  • als Komponenten im Gesamtwaffensystem.

Der Fachausschuß Lenkflugkörper-Systeme fasst alle system- und projektbezogenen DGLR-Aktivitäten auf den Gebieten der Forschung und Entwicklung, der Produktion und des Betriebs von Flugkörpern und Flugkörper-Systemen zusammen.

Flugkörper-Systeme umfassen dabei je nach - meist militärischen Aufgabenstellungen - auch die jeweiligen Einsatzplattformen sowie deren Einsatzführung und Sensorik. Die Flugkörper selbst sind dabei unbemannte, meist selbst lenkende Fluggeräte mit implementierter Sensorik (Suchköpfe, Lagereferenz Systeme), Intelligenz (Lenkung, Autopilot) und Aktuatoren (Ruderstell-Systeme, Aerodynamische Steuerungsmittel und Querschub-Systeme). Die zu implementierende Intelligenz der Verarbeitung von Sensor-Signalen und deren Umsetzung in Steuerkommandos im geschlossenen Regelkreis wird mit dem Begriff Flugführungs-Systeme zusammengefasst.

Flugkörper und Projektile dienen im Allgemeinen dem Schutz gegen feindliche Bedrohungen in militärischen Auseinandersetzungen. Die situationsgerechte Anwendbarkeit von Flugkörpern und Projektilen orientiert sich an deren Fähigkeiten in Bezug auf Reichweite, Treffgenauigkeit, Wirkung im Ziel und auch der Flugggeschwindigkeit. Die Fluggeschwindigkeit ist von Bedeutung für die mögliche Reaktionsschnelligkeit gegen zeitkritische Ziele und die Fähigkeit zur Überwindung gegnerischer Abwehrmaßnahmen. Die Verbesserung der genannten Eigenschaften beansprucht ein breites Spektrum verschiedenster Technologien und führt zu einer stetigen Fortentwicklung dieser Technologien über den aktuellen Wissensstand hinaus.

In heutiger Zeit ist die Entwicklung von Flugkörpern und Projektilen mehr denn je getrieben von ökonomischen Kriterien. Nur bedarfsgerechte Entwicklungen sind zu rechtfertigen. Die Herstellung erfolgt in Stückzahlen, die Mindestanforderungen genügen, wobei ein Verzicht auf Quantität nur bedingt durch Qualität ausgeglichen werden kann. Der Anspruch an die Ingenieurleistung ist in dem Maße gestiegen, wie neben der Funktion auch die Wirtschaftlichkeit der Lösung dramatisch an Bedeutung erlangt hat. Ansätze sind hier die Schaffung modularer, d.h. breitbandig verwendbarer Baugruppen und die Nutzung kommerzieller, in großer Stückzahl und damit kostengünstig verfügbarer Technologien.

Die Notwendigkeit zur Schaffung hochwertiger, intelligenter, leistungsfähiger Flugkörper und Projektile erwächst aber auch aus dem seit dem Fall des eisernen Vorhangs geänderten politisch-militärischen Szenario. Die Erfordernis der Fähigkeit zur Bewältigung großangelegter territorialer Konflikte an den Grenzen des eigenen Hoheitsgebiets ist gewichen gegenüber der Durchführbarkeit punktueller und begrenzter militärischer Operationen zur Friedensschaffung und Friedenssicherung in geographisch entlegenen Regionen. Die Wirksamkeit der Waffensysteme muss dabei einerseits hoch sein, um geringe erforderliche Transportmassen und schnelle Verlegung zu ermöglichen, andererseits muss die Wirkung strikt und zuverlässig auf das Zielobjekt konzentriert werden können, um die Zivilbevölkerung und deren Infrastruktur, die in diesen Konfliktherden mit den Einrichtungen des Aggressors örtlich verzahnt sein wird, weitestgehend zu schonen. Die Anforderungen, die sich aus diesen beiden Aspekten für Flugkörper und Projektile ergeben, von denen vorrangig die präzise Treffgenauigkeit zu nennen wäre, stehen in Einklang miteinander und geben heute die Richtung vor, in der die relevanten Technologien fortentwickelt werden.


Abgrenzung

1. Die gesamte Thematik gelenkter bzw. autonomer angetriebener Flugkörper und antriebslos fliegender Projektile wird durch den Fachbereich L3.2 Lenkflugköper-Systeme abgedeckt.

2. Die Grenze zu Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) ist fließend mit teilweiser Überdeckung an der Grenze zwischen autonomen Cruise Missiles und Unmanned Combat Air Vehicles (UCAVs). Hier liegt ein großes Potential an Synergien, die durch teilweise gemeinsame Aktivitäten mit dem Fachbereich L3.1 "Unmanned Air Vehicles (UAV)" erkundet und akzentuiert werden.

Ziele

Abgeleitet aus §2 der DGLR-Satzung verfolgt der Fachausschuß L3.2 Lenkflugkörper-Systeme das Ziel, die technisch-wissenschaftliche Arbeit auf dem Gebiet der Unbemannten Fluggeräte zu fördern.

Dieses Ziel soll erreicht werden durch:

  • Die Veranstaltung (teilweise gemeinsam mit dem Fachbereich L3.1) von Symposien, Tagungen und Workshops,
  • aktives Fördern und Plazieren von diesbezüglichen Beiträgen auf dem alljährlich stattfindenden "Deutschen Luft- und Raumfahrtkongress"
  • die Pflege persönlicher Kontakte und Verbindungen zwischen den Fachleuten des Fachgebiets,
  • aktive Vernetzung des Know-Hows der einschlägigen Firmen mit den auf diesem Gebiet arbeitenden Universitäten.

Technische Unterteilung

Die technologischen Herausforderungen bei der Entwicklung und Produktion, liegen vor allem in der Integration sehr unterschiedlicher Fachdisziplinen zu einem auf kleinstem Raum zu realisierenden, zuverlässigen und effektiven Fluggerät.
Dabei werden für ein Flugkörper-Projekt jeweils Fachaufgaben aus den unterschiedlichsten Gebieten zusammengeführt:

  • Aerodynamik, Flugmechanik
  • Flugkörper Zelle (Strukturdynamik, Materialien)
  • Antriebe (Raketenantriebe, Luft-atmende Triebwerke)
  • Flugregelung und -Lenkung
  • Multisensorielle integrierte Navigationssysteme
    • Inertialtsensoren, Inertial Measurement Units (IMU)
    • GPS Satellitenreceiver
    • Radarhöhenmesser-gestützte Terrain Referenz Subsysteme (TRN)
    • Image Based Navigation Subsysteme (IBN)
  • Infrarot- bzw. Radar-Suchköpfe für Zielerfassung und IBN
  • Signal-/Bilddaten-Verarbeitung
  • Stell-Systeme (Rudermaschinen)
  • Bord-Energieversorgung
  • Pyrotechnik und Wirksysteme

Die Flugkörper Systemtechnik bildet dabei die Klammer für den Einsatz dieser Fachdisziplinen. Wegen des zum Teil hochkomplexen Zusammenwirkens der verschiedenen Komponenten und Verfahren in einem auf kleinstem Raum integrierten Gesamtsystem, kommt diesem Fachgebiet mit seinen Spezialgebieten in allen Projektphasen eine herausragende Bedeutung zu:

  • Anforderungsanalyse, Systemauslegung und Systemdefinition
  • Flugkörper-System-Engineering, -Spezifikation, -Entwicklung
  • Flugkörper-Simulation (Mathematische Modelle und Hardware in the Loop)
  • Flugkörper-System-Integration
  • Test, Flugversuche und Systemnachweise
  • Komponenten- und Systemtests, Flugversuche und Systemnachweise
  • Betrieb, Logistik, Wartung (Integrated Logistic Support)

Die Zusammenführung all dieser Teildisziplinen erfolgt durch den Systemingenieur. Genau diese ganzheitliche Sicht will der Fachausschuß L3.2 durch interdisziplinäre Workshops abdecken, in denen sowohl die Fachleute der durchaus untereinander konkurrierenden Firmen, Entscheidungsträger der Amtsstellen als auch Vertreter von Hochschul-Forschungseinrichtung auf dem "neutralen" Boden der DGLR die Möglichkeit geboten bekommen, gemeinsam aktuelle Probleme zu diskutieren und strategische Weichenstellungen für die Zukunft zu suchen.

Stand der Technik

Nachdem in Deutschland bahnbrechende technische Entwicklungen auf den Schlüsselgebieten - insbesondere der Fugkörperantriebe - vorlagen, wurden die Flugkörperarbeiten durch die militärischen Vorkriegszielsetzungen vereinnahmt und mit weiteren System- und Komponenten-Entwicklungen forciert. In Deutschland wurde die Flugkörper-Technologie und -Systemtechnik nach dem 2. Weltkrieg weitgehend in die USA, nach Frankreich, England und in die damalige Sowjet-Union transferiert. Für viele Schlüsseltechnologien bildete dies die Grundlage – oder leistete einen erheblichen Beitrag – für den Aufbau einer eigenen industriellen Infrastruktur auf dem Gebiet der Flugkörper-Systeme in diesen Ländern (siehe auch DGLR Fachbereiche L7.2 und R3.3 zur Geschichte der Luft und Raumfahrt).

Mit dem Aufbau der Bundeswehr und dem Eintritt der Bundesrepublik Deutschland in die NATO und Einbindung in europäische Verteidigungs-Institutionen (WEU) wurde auf den verschiedenen Technologiefeldern weitgehend der Anschluss der Flugkörper-Systemtechnologie an die Weltspitzenleistungen hergestellt.
Neben einer Reihe von Komponentenherstellern sind in Deutschland heute folgende Industriefirmen, Institute und Behörden auf dem Gebiet der Flugkörper-Systemtechnik tätig:

  • Fa. BODENSEEWERK GERÄTETECHNIK GmbH (BGT) in Überlingen/Bodensee
  • Fa. DIEHL MUNITIONSSYSTEME GmbH & Co. KG in Röthenbach an der Pegnitz (bei Nürnberg)
  • Fa. DORNIER GmbH (EADS Deutschland) in Friedrichshafen/Bodensee
  • Fa. INDUSTRIEANLAGEN BETRIEBSGESELLSCHAFT (IABG) in München
  • Fa. LFK-LENKFLUGKÖRPERSYSTEME GmbH (EADS Deutschland) in München
  • Fa. STN ATLAS ELEKTRONIK in BremenFRAUNHOFER ERNST MACH INSTITUT FÜR KURZZEITDYNAMIK in Freiburg
  • BUNDESAMT FÜR WEHRTECHNIK UND BESCHAFFUNG (BWB) in Koblenz

Damit werden alle Fachaufgaben sowie alle systemtechnischen Spezialgebiete in Deutschland für die Entwicklung, die Produktion und den Betrieb von Flugkörper-Systemen abgedeckt, wodurch die Durchführung eigener nationaler Flugkörperprojekte ermöglicht wird. Die überwiegende Mehrzahl der Projekte wird jedoch heute, wie in den meisten NATO- und WEU-Staaten multilateral, d.h. im Rahmen von Kooperationen mit ausländischen Partnerfirmen und Beschaffungsämtern abgewickelt.

Aktuelle Veranstaltungen, Literaturempfehlungen

  1. Robert H.M. Macfadzean (1992): Surface Based Air Defense System Analysis. Artech House. ISBN 0-89006-451-2.
  2. Paul Zarchan: Tactical and Strategic Missile Guidance. In: Progress in Astronautics and Aeronautics AIAA-Publication. ISBN 0079-6050.
  3. G.E. Jensen/David W. Netzer (1996): Tactical Missiles Propulsion. In: Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA-Publication. ISBN 1-56347-118-3.
  4. Michael J. Hensch (1992): Tactical Missile Aerodynamics: General Issues. In: Progress in Aeronautics and Astronautics, AIAA Publication. ISBN 1-56347-015-2.
  5. E.J. Eichblatt Jr. (1989): Test and Evaluation of Tactical Missile. In: Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA Publication. ISBN 0-930403-56-8.
  6. A.R. Seebass: Tactical Missile Warheads. In: Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA Publication. ISBN 0079-6050.
  7. D. H. Titterton/J. L. Weston: Strapdown Inertial Navigation Technology. Peter Peregrinus Ltd.
  8. R. Brown/P. Hwang: Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering. John Wiley.
  9. Farrell, J./Barth, M. (1999): The Global Positioning System & Inertial Navigation. McGraw-Hill: New York.
  10. Grewal, M.S. et al. (2001): Global Positioning Systems, Inertial Navigation and Integration. John Wiley & Sons: New York.
  11. R. M. Rogers (2000): Applied Mathematics in Integrated Navigation Systems. In: AIAA Education Series.
  12. D. J. Biezad (1999): Integrated Navigation and Guidance Systems. In: AIAA Education Series.
  13. R. Colgren (2004): Application of Robust Control to Nonlinear Systems. In: AIAA Publication. ISBN 1563476665.
  14. P. Mantle (2004): The Missile Defence Equation. Factors for Decision Making. In: AIAA Publication. ISBN 1563476096.