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                                          Grundlagen  der Fla Raketentechnik

 

                                      Bestimmung der Winkelkoordinaten Ziel und Raketen

                                       wie funktioniert denn das ?

        

      

               Der Artikel beinhaltet :

lokale Koordinaten , zentralisierte Koordinaten ,  relative Koordinaten

  •  Wie werden Koordinaten

    •        von Fla Raketen   bestimmt

    •        von Flugzielen bestimmt

    •        und  warum werden Koordinaten von Flugkörpern bestimmt

    •        Gibt es den Leitstrahl ?

     

  •  

    •        erfassen des Flugkörpers   nach dem Start

      •       Erfassen und nahe Grenze  der Vernichtungszone / footprint . Wie entsteht der Totbereich

    •        Warum Selektion in 3 Koordinaten , warum Blanking und Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung

    •        Nichterfassen des Flugkörpers

    •        Probleme beim Erfassen des Flugkörpers bei Zielen in geringen Höhen

 

 

  •  Koordinatenbestimmung und Probleme

    •        beim Flug in geringen Höhen

    •        Flugkörper

    •        Luftziel

    •        Windlast auf Antenne , Einfluss von Wind

    •        Gruppenziel

    •        MW System

    •        Verzerrung wegen Doppelweg Ziel

    •        Verzerrung wegen Doppelweg Rakete

    •         Verzerrung mit MTI

    •         Abtastrate

    •        Fluktuationen der empfangenen Raketensignale durch Polarisationsverdrehungen

 

  •  Wie werden unter  Jamming  die und  Koordinaten bei Ziel und Rakete beeinflusst

    •        chaff, Düppel

    •        intelligentes jamming

      • synchrone  Pulsstörungen nach Entfernung , Winkel

      • Rauschen

    •        Störungen gegen den Raketenkanal

    •        Störungen gegen den Zielkanal

    •        Was bedeutet : Flugkörper wurde nicht erfasst

 

 

Populärwissenschaftlich geschrieben .      Keine Geheimnisse militärischer Art   im  Artikel .

 

 

 

                              Koordinatenbestimmung allgemein

                                     

                       

             Koordinaten                 relative Koordinaten    Messimpuls     Torschaltung        erfassen          lokale Koordinaten             Selektion   

 

                      Was sind Koordinaten

                                           LOKAL

Typische Darstellung Rundsichtgerät zur Darstellung der lokalen Luftlage                              

                                             

 

                      Ein Netz von RADAR- Anlagen

Während eine Feuereinheit der Fla Raketentruppen  eigene Mittel der Luftraumaufklärung nutzt , lässt sich eine weiträumige Luftlage durch Zusammenschluss vieler RADAR Anlagen erstellen. Diese Anlagen können dauerhaft  installiert werden . Zusätzlich können mobile Einheiten lokal und zeitlich begrenzt aufgebaut werden.

Jede Station erzeugt lokal für sich und auf sich bezogen Zielkoordinaten . Diese werden in ein einheitliches Muster gebracht und sind  für anderen  Nutzer lesbar .Notwendig ist ein einheitliches Koordinatensystem.

Die Luftlage kann zentralisiert ausgewertet werden . Zielkoordinaten werden durch ein einheitliches Koordinatensystem an andere Feuereinheiten durchgereicht. Solche einheitlichen Systeme beruhen auf einem gemeinsamen Nullpunkt  . Die Lage im Raum wird auf die Entfernung bzw. die Winkellage bezogen auf den Nullpunkt beschrieben. Man nimmt den Äquator und den Nullmeridian von Greenwich als Urspurung. Die Lage eines Flugkörpers wird entweder als absolute Km Angabe oder Winkellage ( das kommt aus der Seefahrt ) angegeben .

Zur Vereinfachung wird die gesamte Erde Großquadrate aufgeteilt. Diese Quadrate haben 60 Minuten ( Winkel ) Ausmaße. Die Km und Meterzahlen sind den Winkelangaben identisch. So lässt sich mit Nennung des Großquadrates und weiterer immer feinerer Unterteilung ein Luftziel bis auf wenige Meter genau beschreiben .

Zur Lenkung von Flugkörpern ist das Verfahren ungeeignet.

Bezeichnungen sind :

UTM

GEOREFF

Typische Navigationssysteme aus der Luftfahrt geben diese Angaben in geografischen Angaben als  Winkel  an:

Beispiel 

 xx° xx` nördlicher Breite und xx° xx` östlicher Länge .

 

          Einspeisung in die zentrale LL

 

 

 

 

               

                                                                 

 

    Wie werden Koordinaten von gelenkten Raketen im        Flug bestimmt ?

Zur Lenkung von Flugkörpern müssen die 4 Zielkoordinaten vom Ziel und die 4 Koordinaten von jedem gelenkten Flugkörper im Flug  und in Echtzeit  bestimmt werden.

Diese Angaben werden von einer Recheneinheit in Echtzeit bearbeitet und Lenkkommandos an die Flugkörper erarbeitet.

Die Lenkung erfolgt nach Lenkgesetzten ( Leitmethoden )

Entgegen weitläufig verbreiteter Meinung werden die Koordinaten von Ziel und Treffpunkt nicht ( ! ) vor dem Start auskalkuliert.

Vielmehr werden Lenkkommandos an den Flugkörper auf der Echtzeitlage der Zielkoordinaten und der des Flugkörpers in Echtzeit erarbeitet und Lenkkommandos an den Flugkörper gesendet .

Die Ausgabe der Koordinaten erfolgt technisch , dh als Lage von Messimpulsen zueinander. Die Ausgabe erfolgt nicht numerisch als geografische Koordinate im Raum  ! 

 

Die Abarbeitung der Abweichung erfolgt durch Regeln . Diese Regeln , Leitmethoden beschreiben wie mit Abweichungen von Messimpulsen zu verfahren ist.

Aus der Lage der Pulse und ihrer Bewegung werden Koordinaten wie Geschwindigkeit (  m /sec )

Entfernung  , Winkelbeschleunigungen und Entfernung Flugkörper zum Ziel , Annäherungsgeschwindigkeit Rakete zu Ziel  etc .  bestimmt.

Als Nebenprodukt werden diese numerisch angezeigt .

 

 

Koordinaten     legen die Lage   im Raum    in        4 Eigenschaften      fest   .                            

Höhe ,Seite und Entfernung beziehen sich  auf  eine  Radaranlage. Dabei handelt es sich um eine lokale ( eigene ) Anlage .

Das kann ein Längen und Breitengrad auf der Erde sein. Legt man  noch eine gemeinsame Ausrichtung fest (  z.B. nach Norden ) lässt sich die räumliche Lage eines Flugzeuges beschreiben :      XX  Km         westlich von der    Referenz        ( Nullmeridian auf der Erde ) und YY Km nördlich vom Äquator.

Wenn man über die Erde ein Gitter legt , lässt sich die Lage des Flugzeuges nach der   Gitternummer         ( dem Groß - Quadrat ) angeben .

Als Maßeinheit kann man die geografischen Angaben in Grad ,   Minuten und Sekunden nutzen   ( GPS Signal ) oder Km und Meter . Beide Einheiten lassen sich über einen Zusammenhang beidseitig umrechnen.

Bei 4 dimensionaler Anzeige wird die Geschwindigkeit als Koordinate erfasst. Der Kurs der einzelnen Flugzeuge wird  über eine Zeitdauer dargestellt .

 

 

 

          

                    absolute Angaben als X und Y Koordinaten

 

 

                                        

 

    Verfeinerung durch Nennung des Großquadrates     E

    Mit weiterer Unterteilung nach A und weiterer Unterteilung nach Winkelmaßen

    X =35    und Y =25 .      Die Koordinate könnte lauten EA 35 25. 

 

                          

Messimpuls Rakete und Ziel für eine Ebene            ( oder  Entfernung )

Die Abweichung von rot zu blau wird über Lenkkommandos abgearbeitet. Die Ausgabe erfolgt nicht " 3 m links" , oder "0,5° nach links" etc. Auch erfolgt die Koordinaten Ausgabe nicht in 3D , ähnlich einem GPS Gerät.

                                                                 

           Leitmethoden     von Fla Raketen           

           Benötigt werden :

           Entfernung  Rakete Ziel untereinander   Δ e

           Winkellage Ziel  ɛ ( bezogen auf Flugkörper, relativ )

           sowie Änderungen von e und ɛ  über die Zeit ( Beschleunigungen )

 

                                                               

       


 

Track Beam

Es haben sich zwei technische Methoden durchgesetzt: die Minimumpeilung und das Monopulssystem:

  1. Bei der Minimumpeilung rotiert ein schmales Antennendiagramm um die Achse, auf der sich auch der Standort des Zieles befindet. Bewegt sich das Ziel aus dieser Achse heraus, wird eine Fehlerspannung erzeugt und die Antenne nachgeführt, um wieder ein minimales Echosignal zu erhalten.
  2. Beim Monopulssystem werden vier Antennendiagramme gleichzeitig durch phasenabhängige Summenbildung von vier Empfangsantennen. Das Ziel muss sich immer in der Mitte der vier Diagramme befinden, sonst wird ein Fehlersignal erzeugt und die Diagramme wieder auf das Ziel gerichtet.

Kommandogelenkt wird ein System der Raketenleitung genannt, bei welchem ein Rechner Steuersignale für die Rakete errechnet und mit dem Kommandosender zur Rakete überträgt, um einen direkten Weg der Rakete zum Treffpunkt zu ermöglichen.

Capture Beam / Guidance Beam

Bei kommandogelenkten Raketen dient ein sehr breites Antennendiagramm (Capture Beam) zur Erfassung der Rakete kurz nach dem Start, um diese in das schmalere Antennendiagramm des Kommandosenders (guidance beam) zu leiten. Das Bild zeigt den Weg einer gestarteten Rakete zum Zeitpunkt des Erfassens der Rakete durch die Leitstation.

  1. Eine Radarantenne ist das Teil in einem Hochfrequenzsystem, welches Energie in Form von elektromagnetischen Wellen sendet oder empfängt.
     
  2. Die Umkehrbarkeit des Vorganges bewirkt, dass man die gleiche Antenne zum Senden und zum Empfangen nutzen kann.
     
  3. Die zwei hauptsächlich verwendeten Typen sind die Parabolreflektorantenne („Schüssel”) und die Phased Array Antenne.
     
  4. Antennen werden in zwei Gruppen eingeteilt: Richtantennen und Rundstrahler.
    • Omnidirektionale Antennen (oder Rundstrahler) strahlen ungerichtet ab.
    • Richtantennen bündeln die Energie in einem möglichst kleinen Öffnungswinkel in eine definierte Hauptrichtung, welche abhängig von der mechanischen Antennenposition ist.


 

  1. Das Antennendiagramm kann sowohl in einem kartesischen (rechtwinkligen) als auch in einem Polarkoordinatensystem gezeichnet werden.
    • Ein isotroper Strahler strahlt die Energie gleichmäßig in alle Richtungen ab.
    • Ein anisotroper Strahler strahlt die Energie ungleichmäßig ab.
    • Eine Hauptkeule enthält die meiste abgestrahlte Energie.
    • Nebenkeulen und die Rückkeule sind unerwünscht und sollen möglichst klein sein.
  1. Bei einer Monopulsantenne werden im Summenkanal für ein Ziel eine sehr große Zielamplitude gemessen. Im Differenzkanal kann für dieses Ziel allerdings kein Echo beobachtet werden. Das kann heißen:


  der Off- Boresight Angle ist gleich Null Grad,
  das Ziel befindet sich genau in der Mitte des Antennendiagramms,
  der Summenkanal ist defekt oder übersteuert.

 

  1. Bei einer Monopulsantenne wurden bei Wartungsarbeiten versehentlich die Antennenzuleitungen für die Differenzkanäle ΔAz (Delta Azimut) und ΔEl (Delta Elevation) vertauscht. Wie wirkt sich das auf das Radar aus?


  Die Reichweite des Radargerätes sinkt,
      weil die Sendeleistung falsch (gegenphasig) verteilt wird.
  Dieser Fehler wirkt sich nur auf den Empfang aus,
      da diese Signale erst nach den Duplexern auf dem Empfangsweg gebildet werden.

 

 

 

     

Zur Lenkung von Flugkörpern müssen die 4 Zielkoordinaten vom Ziel und die 4 Koordinaten von jedem gelenkten Flugkörper im Flug  und in Echtzeit  bestimmt werden.

Diese Angaben werden von einer Recheneinheit in Echtzeit bearbeitet und Lenkkommandos an die Flugkörper erarbeitet.

Die Lenkung erfolgt nach Lenkgesetzten ( Leitmethoden )

Entgegen weitläufig verbreiteter Meinung werden die Koordinaten von Ziel und Treffpunkt nicht ( ! ) vor dem Start auskalkuliert.

Vielmehr werden Lenkkommandos an den Flugkörper auf der Echtzeitlage der Zielkoordinaten und der des Flugkörpers in Echtzeit erarbeitet und Lenkkommandos an den Flugkörper gesendet .

Die Ausgabe der Koordinaten erfolgt technisch , dh. als Lage von Messimpulsen zueinander. Die Ausgabe erfolgt nicht numerisch als geografische Koordinate im Raum  ! 

 

 

Mit zunehmender Entfernung der Flugkörper wird deren Koordinatenbestimmung immer ungenauer . Die Qualität der Lenkung nimmt ab. Das wird kompensiert durch die Annäherung des Zielzeiches.

Mit zunehmender Entfernung der Flugkörper wird deren Koordinatenbestimmung immer ungenauer . Die Qualität der Lenkung nimmt ab. Das wird kompensiert durch die Annäherung des Zielzeichens. Durch die fehlende Komponente "Entfernungsbestimmung "  ist die Methode DPM wegen geringerer Fluktuationsvielfacher für die Rakete günstiger als zB die Methode Begradigung

 

Mit zunehmender Entfernung der Flugkörper wird deren Koordinatenbestimmung immer ungenauer . Die Qualität der Lenkung nimmt ab. Das wird kompensiert durch die Annäherung des Zielzeichens. Durch die fehlende Komponente "Entfernungsbestimmung "  ist die Methode DPM wegen geringerer Fluktuationsvielfacher für die Rakete günstiger als z.B. die Methode "Begradigung "

Dafür nehmen für den Nahbereich bei Lenkung nach DPM ( Bereiche unterhalb 15 Km und Höhe bei 5000 - 8000 m ) die Lastvielfachen für den Flugkörper zu und überschreiten das vorher günstige Verhältnis zu den Fluktuationsvielfachen.

Optimierte Bedingungen für DPM liegen vor :;

Das Verhältnis der Raketengeschwindigkeit zur Zielgeschwindigkeit ligt bei 2,5 zu 1 ( zu Gunsten der Rakete )

Quelle : Neupokojww , Schiessen mit Fla Raketen. Aus dem russ. . Sowie Lehrmeinung OHS LSK / LV und höhere Schule für Luftverteidigung Kalinin - Russland )

Bei optischem Schiessen nach TV System  ist DPM  für den Entfernungsbereich größer 20 Km im Treffpunkt günstiger als das Verfahren "Begradigung "

Bei manövrierenden Zielen ist "Begradigung"  der Methode DPM  immer vorzuziehen. Bei DPM wird durch die Operateure die Visierline immer auf dem Ziel gehalten. ( im übrigen führt ungleichmäßiges  Nachführen  ebenfalls zum " Pendeln " der Flugkörper um die Visierlinie )

Bei DPM werden alle Manöver des Zieles  durch die Flugkörper "mitgeflogen" . In der Endphase kurz vor Treffpunkt mit dem Ziel entstehen bei DPM für den Flugkörper  dynamische Lenkfehler und " Durchhängen der Flugbahn des Flugkörpers zur erforderlichen  Flugbahnlage. Im Nahbereich unter 10 Km ( Höhe 2000 - 8000 m ) und Parameter im Vorbeiflug um die 20 Km entstehen zusätzliche dynamische Lenkfehler im Bereich + - 15 m . Hier ist das Verfahren nach Begradigung deutlich günstiger

 

 

 

                                                                       

                                                                   Nach dem Start von Fla Raketen

Bei der Steuerung von Fla Raketen vom Boden aus werden Koordinaten von Ziel und Flugkörper im Flug verglichen und Lenkkommandos an den Flugkörper gebildet. Bei Lenkverfahren nach TVM ( track via missile ) wird das Ziel durch die Leitantenne beleuchtet . Der Flugkörper erfasst sein Zielzeichen und lenkt sich selbst ohne Zutun der Bodenanlage zum Ziel. Die Koordinatenbestimmung befindet sich an Bord des Flugkörpers. Üblich sind Mischformen, dh. Heranlenkung des Flugkörpers vom Boden aus und Selbstlenkung des Flugkörpers im letzten Flugabschnitt .

                

                                                                  Der Flugkörper antwortet aktiv

Flugkörper im Fluge werden durch den Raketensender angestrahlt . Dessen Antennenrichtdiagramm muss die gesamte mögliche Fluglage der Flugkörper im Seiten und Höhenwinkel  abdecken.  ( mechanische und  parabole Form oder  elektronischer Strahlschwenkung )

Die Empfangsanlage  muss die Raketensignale aus allen Fluglagen    ( Winkel in Seite und Höhe ) im weiten Winkelbereich und mit  Polarisationsverdrehungen  durch Verdrehungen der Flugkörper während des Fluges empfangen. Gleiches gilt für die Empfangsanlage im Flugkörper. Es  treten Fluktuationen ua. durch Polarisationsverdrehung auf. Abhilfe schafft zirkulare Polarisation beim Sender und Empfänger RADAR und Flugkörper.

                                                  

                                Ziel und Raketensignale werden über eine Antenne empfangen

 

Flugkörper wird angestrahlt und antwortet aktiv. Die Feuerleitantenne sucht den Flugkörper selbst nicht. Aber aus der Einfallrichtung der Raketensignale wird über die elektronische Strahlschwenkung "rückwärts" die Lage im Raum bestimmt . Die Abfrage der Flugkörper kann nun über elektronische Strahlschwenkung gerichtet ( Leistung ) im Seiten und Höhenwinkel zum Flugkörper gestrahlt werden. Es handelt sich nicht ( ! ) um einen Tracking Strahl. Es werden nur Abfragen an den / die Flugkörper gesendet.

Abtastrate der Empfangsantenne Ziel :

Analoge Antenne : Dauerempfang oder Abtastung des Empfangsdiagramms im ms Zeittakt. Bei mechanischen Antennen mit gleichzeitigem scann beider Ebenen haben sich Empfangszeiten von 10 ms pro Kanal ( Höhe , Seite ) durchgesetzt. Demnach muss der Abfrageimpuls der Raketenleitstation an die Öffnung / Sperrung der beiden Ebenen angepasst werden. Die Pulsperiode zur Anstrahlung des Zieles muss ebenfalls angepasst  sein.

Beim System SA 3 ( S 125 NEVA ) ist die Pulsfolgeperiode 280 µs ( 280 x10-6  sec . )

 

 

Abtastrate der Empfangsantenne Raketenzeichen :

 

Abtastrate Abfrage Rakete  :

 

Die Lage im Raum wird zur Darstellung auf Sichtgeräten der Flugkörper benötigt , die Winkelkoordinaten werden damit nicht bestimmt .Zusatzaufgaben wie die Bestimmung des optimalen Startzeitpunktes , die numerische Angabe der Entfernung , Geschwindigkeit etc. werden daraus errechnet .

Empfangen wird " rückwärts " mit elektronischer Strahlschenkung . Die Lage des Flugkörpers wird für den nächsten Abfragepuls  grob vorhergesagt und wird in die ungefähre zu erwartende Richtung / Höhe abgestrahlt .Gleichzeitig wird  nach zeitlicher Taktung der Empfang der  Raketensignale erwartet .

Über Monopulsverfahren wird die exakte Lage im Raum als Messimpuls bestimmt ( Grundlage ist das empfangene Signal des Flugkörpers )

Zielbeleuchtung , Tracking des Zieles und Anleuchten Flugkörper und Empfang sind zeitlich voneinander getrennte Prozesse und erfolgen unabhängig voneinander.

 

                 Flugkörper muss sich im gemeinsamen Antennenrichtdiagramm Zielsuche  und  Beleuchtung befinden

Wichtig ist , dass sich alle Flugkörper im Antennenrichtdiagramm Senden der Abfrage und im Empfangsdiagramm         ( gemeinsam Ziel und Flugkörper ) befinden. Bei Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung hat sich eine Empfangsdiagramm von 90 ° im Sektor durchgesetzt.

In Abhängigkeit von Leitmethoden werden werden über die  Sende / Empfangsantenne  Lenkkommandos an die Flugkörper abgestrahlt.

Ältere analoge RADAR - Anlagen  hatten für die unterschiedlichen Aufgaben verschiedene Antennen. So auch zur Übertragung de Lenkkommandos , zur Abfrage und eine Anlage zum Empfang der Raketensignale. Zielsignale wurden wiederum mit einer anderen Antenne abgestrahlt bzw. empfangen. Andere Konstruktionen von   Feuerleitanlagen hatten eine andere Philosophie und empfingen Ziel und Raketensignale mit einer Antenne. Beide Varianten haben Vor und Nachteile.

Neuere Feuerleitanlagen ( digital und elektronische Strahlschwenkung nutzen die selbe Antenne zum Zielbeleuchten , sowie Ziel und Raketenempfang . ( russische S 300 / SA10  S 400 , Patriot , MEADS )

Die Raketensignale werden über die gemeinsame Antenne Ziel-Raketensignale empfangen.    Die unterschiedlichen Signale          ( Frequenz , Form , Puls , Leistung  etc. ) werden in getrennten Kanälen verarbeitet : Zielkanal und Raketenkanal .

Bei Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung ist der Empfangsbereich abhängig von der Anzahl der aktiven/passiven Antennenelemente und den Möglichkeiten einen maximalen Winkel nach der Seite / Höhe abzustrahlen. Günstige Werte ohne Verzerrungen werden bis 30 ° ( auch 45 ° ) erreicht. Darüber hinaus wird  eine weitere Auslenkung zur Ziellagebestimmung ungenau und  verzerrt.

 

                   Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung im Raketenkanal  und Blanking im Zielkanal

Die Verarbeitung der Raketensignale erfolgt automatisch ohne Zutun der Operatoren in der Feuerleitanlage. Die  Empfangsanlage weist hohe Dynamik auf : im Nahbereich haben die Raketensignale große Leistung . Bis zum Treffpunkt nimmt die Empfangsleistung ab , zusätzlich kommen durch Fading Schwankungen hinzu. Fading hat großen Einfluss auf die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung durch die Folgesysteme. Über eine Regulierung der Verstärkung im Nahbereich ( " Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung " , deutscher Begriff ) und einer sehr schnellen automatischen Regulierung der Amplitude werden Fluktuationsfehler der Messimpulse unterdrückt. Im Gegensatz zum Zielkanal wird der Raketenkanal in der Entfernung nicht ( ! ) im Nahbereich gesperrt ( Blanking )

Der Zielkanal wird " geblankt " wegen großer Reflektionsleistungen im Nahbereich ( Boden , clutter ) und hat nichts ( ! ) mit dem " Totbereich " zu tun.  Technisch ist es möglich nach einigen hundert Metern Entfernung Zielzeichen  zu empfangen . 

Totbereich : Sende -Empfangsanlage schaltet elektronisch zwischen Senden und Empfangen um. Während des Sendens können keine Signale ( Ziel und Raketensignale ) empfangen werden. Bei gepulster Abstrahlung können diese Sperrzeiten 0,1 - 0,5  µs   betragen . Bei heutigen modernen Sendeanlagen werden die Sendepulse " gezirpt ". Diese Sendepulse können bis zu 100 µs  ( und mehr ) zeitliche Dauer haben. Der Totbereich vergrößert sich auf einige hundert Meter .

Für den Nahbereich am RADAR ( früher hieß das "örtliche Rose " ) lassen sich einzelne Seitenwinkel / Sektoren im Empfänger ausblenden und sperren. Es wird in diese Winkel eingestrahlt aber im Empfänger gesperrt. Ebenfalls ist es  technisch möglich in diese diese Seitenwinkel nicht abzustrahlen. Man vermeidet Reflexionen von Reflexionen der Erdoberfläche bzw. Hindernissen im Nahbereich. Der Empfänger wird " durch Reflexionen im Nahbereich "geblendet " ..

Original Artikel bei     Antennen

 

                                                                 Erfassen

Nach dem Start des Flugkörpers werden die abgestrahlten Signale des Flugkörpers im Nahbereich ( ca. ab 300 - 1000 m  Entfernung )  empfangen und  verschiedene Signale von mehreren  Flugkörper unterschieden .  Das Radar selbst strahlt den Flugkörper nicht an und empfängt die reflektierten Signale ( Nein ! ) Technisch gibt es mehrere Lösungen: der Flugkörper wird durch das RADAR abgefragt ( ähnlich IFF Freund Feind Kennungsanlage ) und antwortet. Oder Der Flugkörper antwortet und strahlt Signale im GHz Bereich selbständig rückwärts zum Feuerleit- RADAR .

                  Es gibt keinen Tracking Strahl für die Rakete

Die Sende - Empfangsantennen gewährt das Erfassen im gesamten Winkelbereich . Bei Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung muss der voraussichtliche Seitenwinkel an dem der Flugkörper erscheint vorgegeben werden. In diesen Sektor wird der Empfangsbereich geöffnet

Es wird kein Tracking Strahl auf den Flugkörper gestellt oder der Flugkörper in einem engen Strahl gehalten .

Nach dem Verlassen des Flugkörpers aus Kanister / Rampe und erstem Antworten nach Abfrage    "erwartet " das RADAR ( der Raketenkanal ) ein Raketensignal .

Die Lage ist nicht genau vorhersagbar. ( ZB benötigen russische Fla Raksysteme  SA 3 , SA 2 , SA 5 , SA 10 die  Seitenwinkellage , Höhe der Rampe und Entfernung bezogen auf das  RADAR  für ein optimales Erfassen , es wird sogar die Winkelgeschwindigkeit beim mitdrehen nach dem Ziel berücksichtigt )

DAS RADAR erwartet das Auftauchen des Flugkörpers in einem Seitenwinkel .

 

                 Das RADAR öffnet sich im Raketenkanal über die volle Breite und Höhe

Der Empfangsbereich für Raketensignale ist technisch in den Winkeln so weit wie möglich offen .

Die Erfassungs-Logik öffnet ein Zeitfenster und wartet . Die Raketenabfrage sendet .

Erscheint kein Flugkörper schließt sich das Fenster , der Raketenkanal schließt sich für diesen Flugkörper. Es wird eine Fehlermeldung generiert .

                                                

 

                           Die  " Entfernung " beginnt  als Erste

Ein Raketensignal nun empfangen . Ein Geschwindigkeitsfilter prüft , ob es sich um eine Fla Rakete ( die eigene ) handelt:  hat das Signal die entsprechende Geschwindigkeit , bewegt es ich von mir fort ?

Als nächstes läuft das Raketensignal in die wartende Logik der Entfernungserfassung ein . 

                                        

Signal erzeugt in beiden Hälften der Torschaltung ein Ungleichgewicht. Fehlersignal stellt das Tor wieder auf die Mitte .

 

2  Begleitpulse   ( Torschaltung )  stellen sich auf das Raketensignal . Das Tor ist ein Regelkreis und stellt sich automatisch auf das Zeichen und regelt sich selbständig auf die Mitte . Nach dem erfassen der Entfernung wird die Entfernung selektiert : ein Entfernungsfenster öffnet nur  den Bereich um das Raketenzeichen . ( Entfernungsselektion )

Jetzt stellen sich die Torschaltung Winkellage " Höhe " und "Seite " auf das Signal. Ein "Fehlgriff " auf ein anderes Raketensignal ( bei SALVO ) oder Festzeichen am Boden   wird durch die Selektion und Aussperrung der Entfernung ausgeschlossen.

Diesen Prozess nennt man umgangsprachig : Erfassen .

 

3 Koordinaten werden nun gleichzeitig und in Echtzeit an den Rechner abgeliefert .

 

                           Warum   Selektion nach den 3 Koordinaten

Nach dem Erfassen in  den Winkeln werden im Empfänger die Raketensignale  ebenso wie die Entfernung selektiert, der Bereich außerhalb für im  Empfänger gesperrt .

                                                

Selektion und Aussperrung nach Entfernung und Winkeln . Flugkörper wird angestrahlt und Antwortet. Die Lage des Flugkörpers ist   bekannt . Der Strahl wird gerichtet zum Flugkörper ausgelenkt . ENDE

 

 

 

                              

 

                                    Der Flugkörper wurde nicht erfasst

Neben technischen Ursachen in der Erfassungsschaltung kommt jamming in Betrachtung . Spätestens nach dem 2. Verlust des Flugkörpers unmittelbar  nach dem Start sollte diese Möglichkeit in Betracht gezogen werden .

 

Im Idealfall wird bei der automatischen Zielbegleitung die Visierlinie über die automatische Antennennachführung auf das Zielzeichen gestellt und gehalten. Bei Handbegleitung steuern die beiden Funkorter Epsilon und Beta nach Seite und Höhe ihre Visierlinie auf das Ziel. Der Entfernungs- Funkorter begleitet entweder über Epsilon oder Beta ( er wählt sich das beste Bild aus)  nach der  Entfernung .

Die Warteimpulse / Begleitimpulse am unteren Rand des Sichtgerätes stellen die Winkelimpulse der Flugkörper dar. Nach dem Start des Flugkörpers beginnt dieser aktiv zu antworten. Der Empfangskanal für den Zielkanal ist im Nahbereich ausgeblendet             ( russ. Begriff : Tiefe der zeitlichen Verstärkungsregulierung ) Der Raketenkanal ist ab  ca. 50 m in der Entfernung durchgehend geöffnet. Bei der Kontrolle der Flugkörper auf der Rampe sind so die aktiven Abstrahlungen der Fla Rakete auf der Rampe am Sichtgerät zu beobachten ( Rauschstreifen an der Unterkante am Sichtgerät ) Diese Vorgefechtskontrolle ist nur auf dem Schiessplatz erlaubt . Über einen Filter nach der Geschwindigkeit überprüft das Entfernungsfolgesystem des Koordinatensystems , ob es sich um die Fla Rakete handelt . Nach  einer  Entfernung von ca. 2,4 Km fällt der Start- Booster ab und der Raketensender beginnt zu arbeiten . Jetzt erfasst als erstes  die Torschaltung das Raketensignal nach der Entfernung. Als nächstes ( fast gleichzeitig)  erfassen Epsilon und Beta das Raketensignal . Diese 3 Messimpulse bleiben durch die Regelschaltung auf dem Raketenzeichen. An den Flanken der Begleitimpulse werden Nadelimpulse erzeugt. Diese stellen die relative Lage der Fla Rakete in 3 Koordinaten dar. Diese Koordinaten werden mit denen des Zieles verglichen und nach der mathematischen Regel für die Dreipunkt - Methode werden Lenkkommandos an die Fla Rakete gesendet.

Das Erfassen der Fla Raketen erfolgt durch das Koordinatensystem und automatisiert . Aktive Störungen gegen den Raketenkanal sind sehr effektiv. Flugkörper die  nicht erfasst werden  fliegen ungelenkt .  Eine Sicherheitsautomatik zerstört nicht erfasste Flugkörper in der Luft.

Beim  S 75 Wolchow   Luftabwehrsystem öffnet der " Entfernungs - Selektor  Rakete "  seinen  Empfangsbereich  , gleichzeitig öffnen der Selektor  Epsilon und Beta .

Die beiden Winkel öffnen im Empfangsbereich vollständig auf 10 °  ( -5 ° bis +5° ) Zusätzlich wird die Parallaxe  der Rampe  zur Antenne berücksichtigt. Die Rampe zielt auf die Verlängerung der Visierlinie. Der Parallaxenrechner berücksichtigt : Entfernung der Rampe zur Antenne , den Höhenunterschied und den Seitenwinkel zur Antenne .

Nach dem Erfassen des Flugkörpers werden Lenkkommandos erarbeitet und an den Flugkörper gesendet. Das typisches Bild für den erfolgreichen " Erfass-Vorgang"  ist ein ruckartiges und  energisches Anlenken des Flugkörpers . Der Flugkörper wird nun auf die errechnete Bahn gelenkt . Dies geschieht in Echtzeit . Durch Vergleich der jeweils 3 Koordinaten von Ziel und Flugkörper werden für den jetzigen ( ! ) Zeitpunkt Bahnkorrekturen ausgegeben.

Es gibt keine voraussichtliche Flugbahn ( ! ) Der voraussichtliche Treffpunkt wird bei allen Fla Raketensystemen als Prognose angezeigt. In die Formel zur Erarbeitung der Lenkkommandos gehen nur die aktuellen Lage Daten Flugkörper und Ziel ein.

Nach dem erfolgreichen Erfassen erfolgt im Raketenkanal eine Selektion der Entfernung und nach den Winkeln. Störende Signale aus den Seiten und nach der Entfernung werden im Empfänger ausgeblendet.               Jamming ( Stören im Raketenkanal ) mit Rauschen  und moduliertem Rausche  ist gegen die Koordinatenbestimmung  sehr  wirksam  .

Durch diese Winkelselektion wird verhindert, dass Begleitimpulse auf " falsche " Fla Raketen erfassen. Bei mehreren gestarteten Fla Raketen können die Raketensignale  auf verschiedenen Frequenzen empfangen werden , das erhindert aber nicht, dass Begleitimpulse auf " falsche"   Raketen erfassen könnten .

Denkbar sind Störungen im Raketenkanal ( neben Rauschstörungen )  synchrone Impulsstörungen . Im Takt der Abfrageimpulse der Raketenleitstation werden in Richtung der Raketenleitstation zeitversetzt Raketensignale zur Station gesendet. Die Zeitverzögerung wird durch Zwischenspeicherung und zeitlich abgestimmte Abstrahlung gewährleistet. Es kommt zum Abriss der Entfernungsbegleitung im Folgesystem " Koordinate Rakete Entfernung "   durch die zusätzlichen " echten " Raketenzielzeichen.  Die Lenkung der Fla Rakete reißt ab .

Rauschstörungen gegen den Raketenkanal ( Raketenleitstation )   bewirken grobe Ungenauigkeiten in der Koordinatenbestimmung der Flugkörper .

Rauschen gegen den Raketenkanal ist über die Empfangsnebenkeulen des Radar möglich. Die Rück und Nebenkeulen lassen sich elektronisch ausblenden. In der Praxis wurde beim Fla Raketensystem eine Abdeckung hinter dem RADAR verbaut. Damit wird Empfang von hinten und seitlich über das feedhorn unterdrückt. Bei russ. Luftabwehrsystemen wurde diese  Abdeckung noch nicht beobachtet.

Typisches Anzeichen dafür sind :

Rauschen um das Raketensignal, unruhiger Flug und  Abriss der Lenkung . Fehlschüsse um 120 m am Ziel vorbei. Nicht Ansprechen des Funkzünders der Fla Rakete und  nicht Detonieren des Gefechtsteiles der Fla Rakete deuten auf Störungen gegen den Raketenkanal.

Das Unterdrücken und Stören der Übertragung der Lenkkommandos des Flugkörpers hat sich bisher  als unwirksam erwiesen .

Störungen gegen den Flugkörper selbst sind nicht effektiv.  Die genaue Lage der anfliegenden  Flugkörper kann nur vermutet werden. So muss in einem Winkelbereich von 10 - 20 ° abgestrahlt werden. Die notwendige spektrale Leistungsdichte wird nicht erreicht .

 

DPM

Der Höhenwinkel bei gestarteten Fla Raketen hat keinen Einfluss auf den "Totbereich "bzw. die nahe Grenze der Vernichtungszone. Damit der Begleitimpuls nicht auf Festziele am Boden erfasst wird durch die Logik ein Geschwindigkeitsfilter vorgegeben. Das Zielzeichen Rakete muss sich bewegen und von der Antenne fort bewegen. Zu langsame Fla Raketen in der Geschwindigkeit werden nicht erfasst.

Nach Abfall des Boosters beginnt der Bakensender der Fla Rakete zu senden. Der Abfragesender der Raketenleitstation sendet Abfrage-Impulse zur fliegenden Fla Rakete. Die Antwort der Fla Rakete ist mit der Abfrage und den Leitsichtgeräten synchronisiert. Deswegen sieht man die Fla Raketen auf den Sichtgeräten mit zunehmender Entfernung fliegen.  Die Fla Raketen werden nicht durch das RADAR  ( ! ) angestrahlt  , das geschieht nur für das Luftziel .

Voraussetzung für das gleichzeitige empfangen von Ziel und Raketensignalen ist ein offener und weiter Empfangsbereich der gemeinsamen Antenne. ( Frequenz und Öffnungswinkel. ) Beim S 75 ist das Empfangsfenster 10 ° breit. Ausfliegen der Flugkörper ist technisch nicht möglich. Selbst bei der Leitmethode  halbe Begradigung MHB ( PS ) beträgt der Vorhalt max. 4 °. Das kann auf dem Leitsichtgerät auch so beobachtet  werden, die Fla Rakete fliegt links bzw. rechts von der Visierlinie zum Ziel .

Erfassen bei DPM

Das Erfassen bei DPM ist beendet , wenn der augenblickliche Lenkfehler den Wirkungsradius des Gefechtsteiles der Fla Rakete unterschreitet. Die Nahe Grenze der Vernichtungszone ( "Totbereich"  ) beträgt beim S 75 Wolchow  6- 7 Km und wird durch das Erfassen und Abarbeitung des Lenkfehlers beeinflusst.

                   Erfassen beendet , Lenkfehler innerhalb der Wirkungszone des Gefechtsteils

Die Lenkung des Flugkörpers  kann erstmalig nach Abtrennen des Boosters erfolgen. Die große Masse des Flugkörpers und hohe Geschwindigkeit beeinflusst den "Totbereich ". Typischerweise ist ein Überschwingen nach dem ersten Anlenken zur Visierlinie zu beobachten. Die Übertragungsfunktion des Regelkreises übersteigt das Verständnis des durchschnittlichen Lesers. ( PT Regler 2. Ordnung  0,6 sec )

 

 

Einfluss von Wind

Wetter und Wind beeinflussen den Prozess des Erfassens und Anlenkens an die Flugbahn nicht . Die vom Seitenwind ausgeübte Kraft reicht nicht aus den Flugkörper innerhalb  2 sec ungelenktem Flug zu verschieben .

Wind kann an der Antenne eine Last erzeugen . Ruckartige Bewegungen  lassen Zielzeichen quasi in den Winkeln            " springen"  . Die Zielzeichen und Zielimpulse verschieben sich ruckartig .Bei analogen Radarsystemen springt das Ziel im Seitenwinkel. Lenkkommandos werden erarbeitet um die Flugkörper anzulenken. Die Winkelkoordinaten der Raketensignale ändern sich sprunghaft .

Bei Radar-Systemen mit digitaler Signalverarbeitung können zusätzliche Zielzeichen entstehen. Durch Vorgabe eines größeren Spielraumes der Abtastungg in der Raumzelle lassen sich solche Doppelziele in ein Ziel zusammenfassen.

Zusätzlich treten durch Fehlstellung des Beams bei elektronisch gesteuerter Strahlschwenkung   Zielverluste auf       (  1- 2 sec ) Im Endanflug von Fla Raketen wird das Ziel nicht beleuchtet ( TVM Verfahren ) Lenkkommandos an die Fla Rakete werden nicht wie beim Ziel scharf gebündelt abgestrahlt . Trotzdem kann es zu Verzerrungen in den Koordinaten der Flugkörper durch ruckartige Bewegungen der Antennen kommen.  Über Softwareeinstellungen lassen sich Windeinflüsse auf die Antenne unterdrücken. 

Ruckartiges Windspiel führt zu falscher Beam-Stellung und Zielverlust , Ziele werde mehrmalig und zeitverzögert erfasst, Flugkörper werden nicht erfasset. Deswegen wird bei Wind der Erfassungsbereich für Raketensignale  für Antennen mit elektronischer Strahlschwenkung in den Winkel vergrößert . Für  Flugziele Ziele wird durch Software das Entstehen von 2 gleichzeitig ( " sprimngen der Antenne , hin und her durch Windspiel ) Zielen unterdrückt .

Steuersignale für die Flugkörper, die Abfragesignale für die Flugkörper und die empfangenen Raketensignale werden durch elektronische Strahlschwenkung in den Winkeln eng und gebündelt zum Flugkörper gesendet bzw. empfangen.

Beim russ. S 300 PMU   / SA 10 , 12    und beim amerk. Luftabwehrsystem PATRIOT wird die Windlast elektronisch kompensiert. Man erlaubt dem System "Sprünge " der Ziele ohne dass sofort eine Reaktion durch den Flugkörper erfolgt. Da die Zielzeichen digitalisiert und und synthetisch dargestellt und verarbeitet werden ,  stellt der Waffen- Computer selbstständig fest , dass es sich nicht um 2 Ziele handelt   .

Ein weiteres Problem entsteht durch Echtzeitabtastung des Raumes  und Prioritäten bei  der Beobachtung  des Luftraumes und im Empfang von Raketen und Zielsignalen.

So werden für den Moment des Erfassendes die erwarteten Seiten - und Höhenbereiche  in dem die Rakete vor dem Radar auftauchen wird ,- bevorzugt beobachtet . Der Empfangsbereich kann bis zu 90 ° im Seiten und Höhenwinkel geöffnet werden.

 

 

Link  Korrektur der Windlast

                                   

 

                              

     

     Gibt es den Leitstrahl

Senderseitig strahlt die Antenne auf der gedachten Visierlinie ( auf dem Sichtgerät als vertikale Marke bezeichnet ) Während der Zielsuche schwenkt der Strahl beim System SA 2 in einem 10 ° Fenster. Hier gibt es in dem Sinne keinen Strahl , vielmehr ein ständiges Schwenken mit einem messerförmigen Sendediagramm.

Bei der Betriebsart der Antennen  "Zielbegleitung"  ist der Strahl auf die Visierlinie der Empfangsantenne  fixiert ( Werksabstimmung ) Das Empfangsdiagramm der Antenne ist mit 10 ° in beiden Ebenen ( Winkeln ) ständig geöffnet. Nun könnte man glauben , dass der gebündelte Senderstrahl einen Leitstrahl darstellt.

Aus der Sicht der Beleuchtung ist das richtig. Die für  die Lenkung der Fla Raketen notwendigen Lageimpulse ( Koordinaten ) werden aber nicht von einer Abweichung vom " Leitstrahl " erzeugt. Die Koordinaten kommen durch die Begleitimpulse am Zielzeichen bzw. an den Raketenzeichen zustande. Die Raketenzeichen entstehen durch aktives Abstrahlen der Flugkörper, das Zielzeichen durch Beleuchtung mit dem Sender der Raketenleitstation.

Im Jahr 1944 flog im 2. Weltkrieg erstmalig auf der  Welt die deutsche Fla Rakete " Wasserfall ". Hier wurden bei Abweichung von einem Leitstrahl Lenkkommandos an die Fla Rakete gesendet , um diese wieder in den Leitstrahl einfliegen zu lassen. Der Leitstrahl wurde ständig auf das Ziel nachgeführt.  Die Leitmethode DPM Dreipunkt wurde damit von deutschen Ingenieuren erfunden.

bei modernen heutigen Fla Raketensystemen gibt es den Leitstrahl nicht .

 

 

                        Querverweise  auf Peters -ada :

ELOKA Spezial  :    Einfluss auf Koordinatenbestimmung      und Vernichtungswahrscheinlichkeit

                                    Ist die Fla Rakete ablenkbar ?       

                                    Störfestigkeit

                   Einfluss elektronischer Störungen auf die Lenkgenauigkeit     von Fla Raketen

                             Warum jamming  ?       Ist die Fla Rakete ablenkbar ?       Koordinatenbestimmung      Ablagen im Treffpunkt 

 

ARM attack 

jamming gegen Raketenkanal

Vernichtungswahrscheinlichkeit

Einfluss auf Koordinatenbestimmung      und Vernichtungswahrscheinlichkeit

Ist die Fla Rakete ablenkbar ?       

Ablagen im Treffpunkt

Koordinatenbestimmung

Frequenzwechsel

Chaff / Düppel

 wie werden Koordinaten  bei Fla Systemen bestimmt ?

 Warum jamming ? Was bedeutet das für die Fla Rak

 

 

 

                          Prinzip der Koordinatenbestimmung

 

2 Rechteckimpulse ( grün ) decken das Ziel ( oder Raketensignal ) für eine Ebene ab. Ein Integrator vergleicht die abgedeckten beiden Flächen vom Zielzeichen. Weichen beide voneinander ab, werden beide Rechteckimpulse solange geschoben, bis sie wieder genau auf der elektrischen Mitte des Zielzeichen stehen.

An der Rückflanke des Rechteckimpulses wird der eigentliche Messimpuls der Winkelkoordinate erzeugt.

siehe auch :  Geräte zur Lenkung von Fla Raketen , Lehrbuch.  Militärverlag DDR 1984 deutsch

Die Entfernungsbestimmung erfolgt nach dem gleichen Prinzip.

Winkelabdeckung für die Raketensignale bzw. deren Entfernung erfolgt immer durch eine Maschine, während die Zielabdeckung für das Zielzeichen auch durch Handbegleitung möglich ist . ( optische Begleitung bzw. Handbegleitung funktioniert unter Bedingungen der elektronischen Niederhaltung. ) Die Systeme für die Raketensignale lassen sich stören und sind eine Option der ELOKA .

 

Koordinate "Seite"  Ziel und Rakete während des gelenkten Fluges .

 

Im Gegensatz zur weit verbreiteter Meinung bestimmt die Raketenleitstation über Empfänger und nachfolgender Digitalisierung und Aufarbeitung der Nutzsignale alle Koordinaten relativ . Die Darstellung zum Beispiel als Matrizen , Vektoren oder 3 D ( mathematisch x- y- z ) ist unüblich . Auch wird der Treffpunkt zum Ziel vor dem Start nicht berechnet . Das Flugverhalten des Zieles lässt sich nicht vorhersagen . Nach Vorlage der Zielkoordinaten wird in Echtzeit der optimale Startzeitpunkt berechnet . Signale und Koordinaten der Fla Raketen liegen zu diesem Zeitpunkt ( noch ) nicht vor.

Bestimmt wird die Abweichung der Winkellage des Flugkörpers ( in 2 Ebenen ) zur Winkellage des Zieles ( in den 2 Ebenen  ) . Die Abweichung als solche ist Beginn der Nachstellung des zu lenkenden Flugkörpers auf die geforderte Winkellage des Zieles.

Winkellage Rakete / Ziel stimmen überein. Ablage = 0 = Flugkörper liegt  auf  dem für den jetzigen Zeitpunkt  notwendigen Punkt im Raum . Die Rechenanlage erarbeitet zZ keine Lenkkommandos .   Die Entfernung wird  bei bestimmten Leitmethoden für Lenkkommandos  betrachtet . Die Flugbahn wird nicht im voraus berechnet. Der Treffpunkt liegt nicht fest und wird vom Luftziel bestimmt. Dessen Verhalten kann nicht vorhergesagt werden. Bei der Erarbeitung der Lenkkommandos wird aber die Laufzeit der Signale vom Flugkörper zur Antenne und zurück beachtet. Die Kommandos an den Flugkörper haben eine gewisse Prognose (  Regelkreis  ) und Steilheit. Es wird ein zusätzlicher ( geringer ) Faktor zugegeben .  ( über die e-Funktion im Lenkkommando lässt sich die Steilheit stufenlos beeinflussen )

 

 

Winkelabweichung liegt vor. Rechner arbeitet und berechnet ein  Lenkkommando nach Formel der Leitmethode und sendet dieses an der Flugkörper.

Das Rechengerät vergleicht ständig beide Nadelimpulse miteinander und stellt über die Leitmethode und Ruderausschläge an der Rakete beide Pulse aufeinander.

Der gelenkte Flugkörper wird dazu nicht wie das Ziel  mit RADAR  angestrahlt , vielmehr wird ein Abfrage - Puls gesendet und der Flugkörper antwortet mit eigenem RADAR.

Lenkkommandos werden so lange gegeben bis die Abdeckung wieder erreicht ist . Im Flugkörper werden Luftruder   ( oder bei modernen Raketen auch Triebwerke an der Spitze gezündet )  angesteuert. Hier müssen beim Bewegen der Ruder Kräfte im Bereich von mehreren tausend Kp aufgebracht werden. Bei früheren Systemen gibt es nur 2 Ausschläge : rechts - links.

So wird der Sollwert mit Verzögerung ( Masseträgheit ) erreicht. Nun schwingt der Raketenkörper weiter, da die Lenkkommandos entweder noch immer anliegen oder mit Verzögerung abgestellt werden. Zusätzlich kommt die Ungenauigkeit der Koordinatenbestimmung und deren Verzögerung zur Geltung.

Das Pendeln wird immer kleiner , bis der Flugkörper wiederum seine exakte Lage eingenommen hat. Zusätzlich bewegt sich das Ziel ständig weiter und verändert auch seine Winkellage. das muss nun wiederum nachgesteuert werden.

                                  

Es ist möglich , vorausschauend Lenkkommandos zu geben ( beim   SA3 werden die Kommandos an den fliegenden Flugkörper mit Hilfe der e - Funktion an die laufende Entfernung angepasst. ) Die Lenkung erfolgt in Echtzeit. Bei Geschwindigkeiten von 1000 m/s wirken sich die Verzögerungszeiten und Trägheit so aus, dass ständig Ablagen entstehen. Die Leitmethode soll diese ständigen Ablagen  so klein halten , dass diese innerhalb der Wirkung des Gefechtsteiles  bleiben.

Abweichungen sind normal ,  jeglicher Regelungsvorgang beruht auf der Änderung einer zu regelnden Größe. Beim der Lenkung von PATRIOT Flugkörpern sind Direkttreffer möglich . ( Ablage kleiner 1 m )  Durch digitale Datenverarbeitung in Echtzeit an Bord des Flugkörpers und Nutzung von Wellenlängen im mm Bereich ( RADAR )  werden Treffer gegen Ziele mit 3000 - 6000 m/s Anfluggeschwindigkeit erreicht.  ( Vernichtung anfliegender taktsicher Raketen  TBM )

                            

 

 

Der Flugkörper wurde gesteuert, nun wandert dieser nach der anderen Seite aus und wird zurückgestellt.

Das Raketenausweichmanöver beruht auf diesem Zusammenhang. Bekannt ist z.B., für das Luftabwehrsystem S 125 NEVA / SA 3 , das 9 - 7 sec.  vor dem Treffpunkt ein 3 dimensionales Manöver des Flugzeuges sich ungünstig auf die Ablage und damit Vernichtungswahrscheinlichkeit im Treffpunkt auswirkt.

Der Regelkreis arbeitet die plötzliche Verschiebung des Zieles in jeder Ebene ab und steuert den Flugkörper nach. Alles Überschwingen und Nachregeln kann dazu führen , dass der Flugkörper in größerer Entfernung am Ziel detoniert oder gar ein Fehlschuss auftritt.

Die Ruder bewegen sich ständig  quasi nach  der Regel :  an  aus  an  aus  Mittellage  rechts links  an aus  Mittellage etc.

Auf Videos zum Endanflug von PATRIOT Flugkörpern ist dieses  " zackige  und eckige " Lenken zu beobachten .     siehe auch PAC3

 

                                

 

Im Gegensatz zu weit verbreiteten Meinung wird die Flugbahn  nicht im voraus berechnet , diese wird  in Echtzeit direkt für jede Zeitpunkt für den Flugkörper kalkuliert. Die Rechenregel dafür ist die Formel der Leitmethode. Auf jedem Punkt der Flugbahn wird verglichen : Liegt die Winkelkoordinate auf der des Zieles ( bei Zielabdeckungsverfahren ) bzw. ist  eine gewollte Abweichung  ( der entfernungsabhängige Vorhalt ) eingenommen. Wenn nicht- wird nachgeregelt. Der Vorhalt ändert sich damit ständig. Zusätzlich kommen "Störungen " in den Regelkreis , das sich der "Sollwertgeber "  Ziel ständig bewegt.

Betrachtet wurde nur eine Lenkebene . Zur Vernichtung eines Luftzieles muss der Flugkörper  3 dimensional gesteuert werden : 2 Winkelebenen . Die Entfernung wird nicht bei allen Leitmethoden benötigt. Der Rechner rechnet also ständig nut 2 Ebenen und regelt den Flugkörper. Da mehrere Flugkörper gleichzeitig gelenkt werden müssen , sind hier mehrere Verfahren möglich : für jeden Flugkörper einen eigenen Kanal , oder abwechselndes Nutzen der Kanäle (Luftabwehrsystem  SA 3 ) Die Lenkkommandos werden in Richtung der Flugkörper abgestrahlt. Jeder Flugkörper "erkennt " seine Lenkbefehle Befehle ( z.B.. Pulscodierung  )

Erfahrungen der nordvietnamesischen Luftverteidigung mit dem System S75 / SA2 gegen B52 Bomber unter schweren Bedingungen der ELOKA ( elektronischer Kampf und Niederhaltung )  führten dazu , dass Raketensender scheinbar von der Leistung überdimensioniert werden. Störung der Übertragungswege zu den gelenkten Flugkörpern führt zum Abriss der Lenkung oder großen Ablagen.

 

 

 

                                                                                Während des gelenkten Fluges der Fla Rakete

 

 

Der Abriss der Lenkung der Fla Rakete ist möglich , wenn das Zielsignal aus dem Empfangssektor der Sende / Empfangsantenne gelangt. Entgegen verbreiteter Meinung ist das Ausmanövrieren der anfliegenden Rakete durch Querflug , S - förmige Flugmanöver nutzlos. Der max. Vorhalt lässt Ausfliegen aus dem Antennensektor nicht zu.

In der Leitmethode selbst werden die Größen berechnet, bereits bei der Entwicklung werden Extremwerte auskalkuliert. So lässt sich durch einsetzten in die Formeln für das Waffensystem SA3  für Methode halbe Begradigung ein max. Vorhalt für jede Ebene von ca. 6 ° berechnen. Das stimmt auch mit visuellen Beobachtungen auf dem Leitsichtgerät überein. Der "Buckel" der Flugbahn wurde durch die Formel begrenzt. Ausfliegen  aus dem RADAR- Bereich wird unterbunden Manöver wirken sich darin aus, dass durch mechanische Begrenzung de Ruderausschläge bzw. durch die Formel selbst , diese Manöver nicht optimal abgearbeitet werden können. Die Übergangsprozesse dauern länger , der Flugkörper " hängt " auf seiner Flugbahn durch , er kann den Manövern nicht folgen.

theoretische Betrachtungen:      Der Leser  rechne  ( schätze ) selbst  :

Wie groß ist die Winkelgeschwindigkeit eines  sich mit 1000 m/s quer zur Antennen bewegenden Luftzieles in          25 Km :      gering

Wie groß ist die Winkelgeschwindigkeit   eines Luftzieles  in 25 Km , dass einen Vollkreis fliegt ?     unbedeutend

Für Ziele in geringen Höhen gilt  : diese Winkelgeschwindigkeiten steigen mit Anflug ( Kartenebene )  an die Leitantenne an. Der Höhenwinkel steigt ab 5 Km nicht mehr linear an . ( secans ) .     ( Für Zielanflüge im Tiefflugbereich unter 1000 m , eigenes Beobachten und Beurteilen durch den Autor ). Der Höhenwinkel steigt unbedeutend  , um dann ab 5 Km Zielentfernung sehr stark anzusteigen.

Vorbeiflug an der Antenne kann die  Zielbegleitung abreißen lassen . ( SA3 System verträgt "nur " 2 °/sec für die Antennensteuerung. Hier wurde durch Versuche festgestellt , dass die Mitführgeschwindigkeit bewusst gebremst werden muss  um Flugkörper lenken zu können. Die  2 °/sec treten im Nahbereich beim SA3 System im Vorbeiflug von 2 - 3 Km an der Antenne im Vorbeiflug auf. In diesen Entfernungen sollten alle Bekämpfungen abgeschlossen sein.

Vor Ort , aus der Sicht der fliegenden Rakete treten in Zielnähe bedeutende Winkelgeschwindigkeiten auf. Diese werden mit den technisch möglichen aufzubringenden Lastvielfachen in der Vernichtungszone aufgebracht ( bis zu 40 g )

Manöver werden durch den Vorhalt in Vorhaltemethoden kompensiert. Im Gegensatz  zu Abdeckungsmethoden fliegt der Flugkörper diese Manöver nicht mit und erst mit geringer werdender  Entfernung zum Ziel wird der Vorhalt geringer .

Beachtet werden muss  auch : mit zunehmender Entfernung zum Ziel nimmt die Genauigkeit der Koordinatenbestimmung  und die Lenkgenauigkeit ab.  Deswegen werden kombinierte Verfahren eingesetzt . Der Endflug kann durch  Selbstlenkung auf das Ziel verwirklicht ( 2 Punkte Methode )  werden Hierzu muss das Ziel nur noch abgestrahlt werden.

 

 

                                                                                      

 

                Probleme beim Schiessen in geringen Höhen

 

Ziele in geringen Höhen  reflektieren die vom RADAR kommende HF Energie nicht nur zum RADAR zurück , sondern auch an den Erdboden . Nun gelangen die Zielreflexionen über diesen  Umweg zum RADAR zurück. Wegen der längeren Laufzeit erschient das Zielzeichen in seinen räumlichen Ausmaßen länger und  verzerrt. Durch Phasenveränderung am Erdboden , Fluktuationen mit Phasenveränderungen , Polarisationsfluktuationen , Veränderung der Sende / Empfangsfrequenz und Beugung wird das Zielsignal verzerrt.

Der Flugkörper wird im Ergebnis ungenauer gelenkt, je nach Leitmethode treten zusätzliche Fluktuationslastvielfache während des Fluges auf.    Ein weiteres  Problem ist die Erkennung sich bewegender Ziele    gegen die Reflexionen der Erdoberfläche  . ( örtliche Rose , Bodenclutter )

Über MTI ( moving target indicator , SBZ  Selektion beweglicher Ziele ) werden Ziele , die sich bewegen  ( mit Phasenveränderung )  bearbeitet.  Das Einbringen zusätzlicher Systeme verschlechtert insgesamt die Eigenschaften des Empfängers  ( Empfindlichkeit ) zusätzlich .

Zusätzliche Systeme - wie diese -  verschlechtern die genaue interne  Koordinatenbestimmung   ( Für das  System S 125 NEVA / SA3 als Beispiel   um 30 % )

   

2  Rechteckimpulse  ( Tor 1 und Tor 2 ) stehen auf dem Zielzeichen. Sind beide Flächeninhalte gleich groß , so stehen beide genau auf dem Ziel, ist bei einem der beiden die ( grüne ) Fläche größer erzeugt das eine Regelspannung , die über Verzögerungsschaltung den Impuls verschiebt. An der Rückflanke wird Messimpuls generiert. Dieser stellt für die jeweilige Ebene ( Seite , Höhe , Entfernung ) die Koordinate im RADAR dar.

Bei Nutzung von MTI stellt sich das Zielzeichen verzerrt dar. Zusätzlich gibt es fading. Der Messimpuls steht unruhig und pendelt über dem Zielzeichen.

 

Weitere Probleme sind das Auffassen von tief fliegenden Zielen in der Entfernung . Nach der 4,18 Formel lassen sich Entfernungen für tief fliegende Ziele unter Berücksichtigung der Beugung in Erdnähe berechnen.  ( nein , das ist nicht die 4/3 grafische Diagramlösung der GEAG , Autor )

Für die fliegenden Flugkörper treten die gleichen Probleme auf. Antwortsignale an das RADAR (  BAKE ) werden nicht nur auf dem direkten Weg , sondern auch indirekt über den " Umweg " Erdoberfläche verzerrt. Wegen der Beugung des fokussierten RADARstrahles   ( beam )   wird die Beleuchtung des Ziels zwar gewährleistet , es gelangen " parasitäre " Anteile nach Reflexion am Ziel zum Suchkopf der Rakete.

Probleme ergeben sich für den Funkzünder der Fla Rakete.  Dieser soll nicht auf die Erdoberfläche ansprechen und vorzeitig detonieren. Man hebt die Flugbahn der Flugkörper deswegen an. Beim Angeben der Flugbahn ergibt sich ein erneutes Problem. Zum Treffpunkt wird ständig die genaue Entfernung benötigt. Das Entfernungsfolgesystem kann beim Fliegen durch den Bodenclutter ( Reflexionen an Festzielen , Erdoberfläche )  auf diese aufschalten. Der Flugkörper geht damit verloren. Schiessen ohne Entfernungsbestimmung ist aber möglich. Bei bestimmten Leitmethoden von Fla Raketen  ( ( Dreipunktemethode ) und Schiessen nach dem optischen Kanal wird die Entfernung nicht benötigt. Es besteht aber die Gefahr, das der Funkzünder auf die Erdoberfläche anspricht  .

 

        

Entstehung Spiegelsignal .   Das nachfolgend ankommende Signal wurde am Boden reflektiert : Spiegelsignal

 

Das Schiessen gegen Ziele in geringen Höhen gegen Marschflugkörper birgt weitere  Probleme.

Bei Nichtbeachtung der Fressellzone oder / und Hindernissen im Nahbereich am RADAR kann es für verschiedene  ( ! ) Seitenwinkel unterschiedlich ( ! ) tiefe Auffasszonen geben. Radare ab den 70er Jahren habe für die Nahziel- / Festzielunterdrückung Möglichkeiten diese entfernungsabhängig im Nahbereich zu unterdrücken. Bei ungünstigen Wetterlagen ( Nebel , nasser Boden nach Regen )  verstärken sich diese Effekte  .

Falscher Standort schafft im ungünstigsten Fall eine blinde Zone für tief fliegende Ziele und verschiedene  Seitenwinkel. Abhilfe schafft nur Erhöhung des RADAR oder Änderung des RADAR- Standortes um einige 50  m.  ( praktische Erfahrung am System SA 3 , Autor )  Systeme mit Pulskompression scheinen  dafür eine gewisse Schwäche zu haben.    ( Ludlow,  Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung  Ob die Russen bei Ihren ( digitalen ) Systemen  "chirpen " ist dem Autor nicht bekannt.

In Wüstengebieten ( oä. ) mit starker Abkühlung / Erwärmung der Luft über dem Boden ( nach Beginn der Dämmerung , bzw. Tagesanbruch ) kommt es zur Verstärkung dieser Effekte , der Beam wird zusätzlich gegen die Eroberfläche gebeugt.  ( praktische Erfahrungen Schiessplatz Kasachstan , Autor ) Die Folgeautomatik ( tracking ) kann auf Festziele aufschalten ( bei langsam fliegenden Zielen in geringen Höhen im Clutter  ) . Bodenclutter gelangt zusätzlich in dem Empfangstrakt.

Die Russen haben am SA 3 System ein 2. Folgesystem ( "  Wächterimpulse" ) , die das Entfernungsfenster / Winkelfenster  beim Tracking  " abschotten " und beim Durchflug gegen Bodenclutter verhindern , dass auf Festziele aufgeschaltet wird .

 

   

        

         Das Spiegelsignal verzerrt das eigentliche Zielzeichen . Die Winkelkoordinate wird verfälscht.

 

Weitere Probleme mit Zielen in geringen Höhen beruhen auf der Bestimmung des Erst - und vor allem bestmöglichen Startpunktes  der gelenkten Fla Rakete gegen das Ziel :

Der Vernichtungszone ist ein Bereich der Feuereröffnung vorgelagert : Startzone  . Nach Betrachtung der physischen Parameter : Geschwindigkeit , Höhe  , Kurswinkel und Parameter,  wird unter Berücksichtigung von Leitmethoden und Flugzeit der Rakete das Feuer an einem Punkt im Raum so eröffnet , dass die Vernichtung des Zieles an der fernen Grenze der Vernichtungszone  erfolgt ( optimal ) .

    

        

Unter Chaff ( es wird unterschieden : vor dem Ziel , innerhalb der Wolke und hinter der Wolke )  verändert sich die Vernichtungszone ( und damit die Vernichtungswahrscheinlichkeit ) .  Für Ziele in geringsten Höhen ( 10 -500 )  geht die VZ auf  1 / 3      zurück.  ( SA 3 )

 

        

Bei Flug durch den Bodenclutter besteht Gefahr, das  das Folgesystem sich auf Festzeichen aufschaltet . Über MTI wird gewährleistet  , dass  nur bewegende Ziele verarbeitet werden. Aber Zielzeichen werden verzerrt und trotz MTI ungenauer getrackt. Die Vernichtungswahrscheinlichkeit wird geringer....

 

 

 

               Allgemeine Beschreibung der Koordinatenbestimmung .

                                     Ergänzung

 

Der Flugkörper ist eine vom Boden aus ferngelenkte Rakete. Eine Bodenstation fasst das Ziel mit Radar auf und lenkt die Rakete über Radar / Funkbefehle zum Luftziel .    Die Antenne ( scharf gebündelter Strahl ) beleuchtet das Ziel und empfängt die Reflektierten Signale vom Ziel  und vom Flugkörper. Dieser strahlt selber Energie ab und wird so vom Radar gesehen . Die Zielzeichen Ziel und Rakete sind ähnlich.

Es werden  Ziel und Raketen auf Sichtgeräten ( Seite , Höhe , Entfernung ) dargestellt.

Die Lenkkommandos werden ständig kalkuliert. Es wird vor dem Start nicht  der voraussichtliche Treffpunkt im Raum berechnet und der Flugkörper dorthin geschossen. Alleine schon deswegen , da das Flugverhalten des Luftzieles nicht vorhersehbar ist. Der Flugkörper fliegt also nicht vorausberechnet an einen Punkt im Raum , sondern wird ständig gelenkt auf der Grundlage der sich ständig verändernden Zielkoordinaten.

Bei der Flak allerdings wurde der voraussichtliche Treffpunkt bestimmt und die Flak-Granate auf den errechneten Treffpunkt geschossen. ( 8.000 Granaten auf einen Abschuss. )

Es kann bei Feuereröffnung ein Vorhalt geschossen werden , dh. der Flugkörper kürzt etwas Flugstrecke ab. Dieser Vorhalt ist nicht statisch und ist entfernungsabhängig.

Die Koordinatenbestimmung vom Luftziel erfolgt manuell : 3 Operateure decken das Zielzeichen mit einer Marke ab. ( HAWK , Roland , OSA )       Halbautomatisch : die Operateure beobachten die automatische Zielbegleitung und greifen bei Abriss der Zielbegleitung   ein .( BUK, OSA, Roland  ).   Vollautomatisch . ( PATRIOT )

Die Bestimmung der Koordinaten für die fliegenden Flugkörper erfolgt automatisch.

Um das Ziel nicht lange suchen zu müssen werden zusätzliche  Radarsysteme zur Zielsuche und Darstellung der Luftlage genutzt.  

Die  Flugkörper  senden im Flug  Signale ab und werden als Raketen- Zielzeichen  auf den Sichtgeräten dargestellt. ( GHz Bereich )

Diese Koordinaten ( Entfernung , Seite , Höhe ) werden für jeden einzelnen Raketenkanal in der Rechenanlage bewertet. Es werden nicht die absoluten Koordinaten ( Meter, Winkel in ° etc. ) bestimmt. Auf die Mitte des Zielzeichens wird entweder durch den Operator oder bei den Raketensignalen ein Messimpuls gestellt. Bei Bewegung der Zielzeichen stellt die Automatik diese Messimpulse wieder auf die Mitte des Zielzeichens . 

Die Raketenkoordinate "Seite " Kanal1 ( Rakete 1 ) wird mit der Raketenkoordinate Ziel "Seite ) verglichen. Weichen die beiden Messimpulse voneinander ab, wird diese Abweichung für die Rechenanlage als Befehl für ein Lenkkommando verstanden :

"Stelle beide Messimpulse übereinander ! "

Alle Lenkkommandos werden ständig ( codiert  )und  gleichzeitig an die fliegenden Raketen gesendet. ( MHz Bereich ).

Die Entfernung wird dabei ( eigentlich ) nicht benötigt, aber :

in Abhängigkeit der Entfernung Rakete _ Ziel werden Lenkkommandos " feinfühliger " Bestimmte Lenkverfahren benötigen die laufende Entfernung zur Berechnung der Lenkkommandos ( MHB Lenkverfahren ). Mit Betrachtung der Entfernung lassen sich Lastvielfache  an der Fla Rakete  und Manöver des Zieleskompensieren . Der Funkzünder der Fla Rakete wird bei bestimmter Entfernung der Fla Rakete scharf gestellt.

 

 

 

 

1.  Beleuchtung und Tracking. Senderfrequenz ist elektronisch umstimmbar, entweder durch Frequenzverschiebung bis außerhalb der Störung oder durch  ständige Frequenzsprünge. Diese Verschiebungen / Sprünge sollten nach dem Start von Fla Raketen und Lenkung der Raketen zum Ziel für den Zielkanal unterlassen werden.

2. Das Feuerleitradar strahlt zum Flugkörper Lenkkommandos ab. Diese Lenkfrequenzen sind für alle gestarteten und fliegenden Flugkörper unterschiedlich. Die Lenkfrequenzen werden von Flugkörpern immer wieder verwendet und sind gleich. Jeder Flugkörper ist dem Feuerleitradar / Computer über eine Kennung bekannt und wird auf seiner eigenen Frequenz angesprochen. Änderung dieser Frequenzen ist technisch nicht möglich oder vorgesehen. Zusätzlich können Informationen vom Flugkörper via download durch den Flugkörper hindurch nach unten zum Feuerleitradar / Waffenleitrechner abgestrahlt werden. Die Frequenzen dieser Informationskanäle sind festgelegt .

3. Der Flugkörper antwortet aktiv. Die Sendefrequenzen sind festgelegt und während des Fluges nicht veränderbar. Diese Abstrahlung wird vom Feuerleitradar ausgewertet und bildet die Grundlage für Koordinatenbestimmung und Bildung von Lenkkommandos .

4. Feuerleitradar fragt Flugkörper ab, dieser antwortet aktiv. ( siehe Punkt 3. ). Dieser Kanal ( Raketenkanal ) ist äußerst wirkungsvoll störbar .Raketensignale werden verzerrt und unterdrückt empfangen.

 

 

 

 

Querverweis :

Wie wird die Koordinatenbestimmung unter Chaff ( Düppel ) und Jamming  beeinflusst ?

                                    

         Prinzip der Peilung.

Der Dipol zum Abstrahlen rotiert etwas außerhalb des Mittelpunktes der Antenne ("eiern")
Durch mechanisches Nachdrehen der gesamten Antenne erhält man bei genauer Abdeckung 2
gleichgroße Hüllkurfen (Zielsignale).

Das Prinzip ist auch unter "Flimmerpeilung bekannt."

  

 

Quellen

Autor : Peter Skarus, Dipl. ing. ( FH )      www.peters-ada.de

Der Autor studierte ( militärisch ) an einer Bildungseinrichtung der deutschen NVA , am Lehrstuhl  Fla Raketentruppen.

8 Jahre Dienst ( technisch -taktisch als LO bei  125 NEVA , 41. FRB 4133 ) bei den Fla Raketentruppen .

Das Thema Koordinatensystem war ein Teil von Vorlesungen im Fach SFR Schiessen mit Fla Raketen  und Teil des technischen Studiums der Fla Raketentechnik.

Das Thema ist offen ( ohne militärische Geheimnisse ) und in offenen Lehrbüchern gut beschrieben.

Selbige Begrifflichkeiten werden heute ( 2009 ) in englischer Sprache benannt , Prinzipien und Schaltungen sind ( fast ) die gleichen. Alles geht auf unsere deutschen Erfinder der Fla Raketentechnik bis zum Jahre 1945 zurück.

Im Truppendienst waren die vom Hersteller durchzuführenden technischen Überprüfungen und Abstimmarbeiten nur mit diesem technischen Hintergrundwissen überhaupt auszuführen und zu verstehen .

Das " Erfassen " des Flugkörpers nach dem Start war am Leitsichtgerät zu beurteilen und musste abgemeldet werden.

Faszinierend waren der Blick in das Koordinatensystem mit Osziloskop während tracking von Zielen in geringen Höhen ( Erdoberfläche) oder während jamming ( in Russland ).

Die Anleitung  der Techniker am System ( Unteroffiziere mit 3 Jahren Dienstzeit ) und Einschätzung der Einsatzbereitschaft der RLS ( Raketenleitstation ) bei der Funktionskontrolle forderten tiefes Verständnis der technischen Zusammenhänge am System .

Es war täglich Brot eines Ingenieurs bei den Fla Raketentruppen.

 

 

Physik     von Jay Orear          Anteil  für theoretische Wellen und HF Ausbreitung. 

Ludloff,    Praxiswissen Radar und Radarsignalverarbeitung   

Skolnik    Introduction to radar systems     
Skolnik    Radar Handbook   New York 1970
                   

          1942.  Freya Radar.

Intrduction to airborne radar      Stimson   englisch

     Abstimmvorschrift SNR S125 Koordinatensystem

     Schiessregeln SNR 125

     Erläuterung der Schiessregeln SNR 125

        

 

 Militärverlag NVA

         Die Bibel  
         

Neupokojew und Geräte zur Lenkung von Fla Raketen.