Lenkraketen an MiG-21-Doppelsitzern

[radist]

Hallo Fishbed792,
kannst Du noch mehr über die Art des ZSK der R-3S sagen? Mich wundert das der Spiegel sich (ausser der Rotation) auch noch in anderen Achsen bewegt hat.

In gewissen Grenzen musster der Suchkopf dem Ziel folgen können, ohne dass gleich die ganze Rakete folgt:
- wenn die Rakete noch am Träger hängt und sich nicht im ganzen zum Ziel drehen kann
- um Ziel und Rakete in gewissem Maße "entkoppeln" zu können, meint bei Manövern des Ziels folgt erstmal der Suchkopf, bis über die Steuerung die Rakete wieder auf das Ziel ausgerichtet ist

 

[DDA]

Ich hab gestern abend mit Herrn Hentschel (dem Autor einiger Veröffentlichungen zu sowjetischen Flugzeugfunkmeßstationen und Zielsuchköpfen Siehe hier (CD-5 und CD-15)) telefoniert und ihn zum ZSK der R-3R befragt. Seine Aussage hierzu, die vom Oberoffizier Bewaffnung der LSK gestützt wird, ist, daß die Rakete einen Monopuls- Zielsuchkopf hat.

Nun sind wir erst einmal so klug wie zuvor....

Axel

 

[crossiathh]

Ich hab gestern abend mit Herrn Hentschel (dem Autor einiger Veröffentlichungen zu sowjetischen Flugzeugfunkmeßstationen und Zielsuchköpfen Siehe hier (CD-5 und CD-15)) telefoniert und ihn zum ZSK der R-3R befragt. Seine Aussage hierzu, die vom Oberoffizier Bewaffnung der LSK gestützt wird, ist, daß die Rakete einen Monopuls- Zielsuchkopf hat.

Nun sind wir erst einmal so klug wie zuvor....

Axel

Auch wenn ich Herrn Hentschels Expertise schätze kann ich das nicht glauben. Die erste ex-sowjetische Flugzeugrakete mit Monopuls ZSK war die R-23R der MiG-23, welche ca. 1974 in Dienst ging (Mal ein interessanter Vergleich: die erste AIM-7 Sparrow Version der Amerikaner mit Monopuls war die AIM-7M im Jahr 1982 !!! Der grosse Bruder hat nicht immer nur kopiert... ;) ).
Hat Herr Hentschel noch weitere Details genannt? Zum Beispiel ob der ZSK der R-3R mehrachsig bewegt werden konnte?

 

[DDA]

Nein, er bedauerte auch, keine weiteren Informationen zu diesem ZSK zu haben.
Allerdings hat er meine Vermutung bestätigt, daß der Beleuchtungskanal des RP-22 vom Magnetron gespeist wurde.

Axel

 

[radist]

Ich hab gestern abend mit Herrn Hentschel (dem Autor einiger Veröffentlichungen zu sowjetischen Flugzeugfunkmeßstationen und Zielsuchköpfen Siehe hier (CD-5 und CD-15)) telefoniert und ihn zum ZSK der R-3R befragt. Seine Aussage hierzu, die vom Oberoffizier Bewaffnung der LSK gestützt wird, ist, daß die Rakete einen Monopuls- Zielsuchkopf hat.

Nun sind wir erst einmal so klug wie zuvor....

Axel

Ich habe auch mal 2 Quellen angezapft, Waffenleute aus dem JG-9, leider war die R-3R tatasächlich mit ihrer Bindung an die bis so ein Exot, dass ich von dort keine Infos bekommen konnte.

 

[crossiathh]

Ich habe auch mal 2 Quellen angezapft, Waffenleute aus dem JG-9, leider war die R-3R tatasächlich mit ihrer Bindung an die bis so ein Exot, dass ich von dort keine Infos bekommen konnte.

Hallo Radist,
kannst Du die beiden Waffenleute auch mal nach der R-3S und R-13M befragen?
Mich würde interessieren ob diese einen beweglichen Sucher hatten. Die R-60/60M hatten das und konnte daher auch von den Bordsensoren (z.B. Radar) aktiv auf die Ziele gerichtet werden. Das ging bei der R-3S und R-13M nicht. Hier hat man mit der Flugzeuglängsachse "gezielt".

 

[radist]

Hallo Radist,
kannst Du die beiden Waffenleute auch mal nach der R-3S und R-13M befragen?
Mich würde interessieren ob diese einen beweglichen Sucher hatten. Die R-60/60M hatten das und konnte daher auch von den Bordsensoren (z.B. Radar) aktiv auf die Ziele gerichtet werden. Das ging bei der R-3S und R-13M nicht. Hier hat man mit der Flugzeuglängsachse "gezielt".

Eine "Zielausrichtung" konhte bei der R-3S nicht gemacht werden. Wie Du richtig schreibst, musste mit der Flugzeuglängsachse im Bereich +/- 1,5° gezielt (das war die mögliche auslenkung - glaube ich:?! ) werden.

 

[Gabi]

WIMRE war der ZSk der R-3S starr und hatte nur den von Radist genannten Erfassungssektor. Ich hab mal etwas in meinen Unterlagen für die LK-1 gekramt und folgendes zur Wirkungsweise gefunden.
Wie auf dem Bild unten zu erkennen, bestand sie darin, dass die Infrarotsignatur des Zieles entsprechend des Abstandes vom Mittelpunkt ein bestimmtes Amplitudensignal erzeugte, dessen Größe mit dem Abstand zum Mittelpunkt zunahm. Dieses Signal wurde dann in entsprechende Steuersignale für die Rakete umgerechnet, mit dem Ziel, die Amplitude immer gen Null zu halten, das bedeutete in Praxi, dass dann die Rakete genau auf das Ziel zuflog. Ich weiß nur nicht mehr, ob sich der Zielsuchkopf drehte oder die Drehung durch die Rakete zustande kam. Ich glaube, die drehte sich während des Fluges, die Drehgeschwindigkeit wurde aber durch die die im Luftstrohm drehenden Pendel an den Steuerflächen in bestimmten Grenzen gehalten. (wenn nicht alles schon so lange her wäre :?! )

 

[HorizontalRain]

Ich weiß nur nicht mehr, ob sich der Zielsuchkopf drehte oder die Drehung durch die Rakete zustande kam.

Der Zielsuchkopf drehte sich!
Zitat aus der A 107/1/204 "Flugzeug 96A Bewaffnung": "Der Infrarot-Zielsuchkopf ist ein optisches Kreiselgerät, das nach einer passiven Methode, auf der Grundlage des Empfangs der Wärmestrahlung des Zieles funktioniert. Er dient zum Erfassen und Begleiten des Zieles zur beliebigen Tageszeit, außerhalb der Wolken und unter einem Winkel zur Sonne von mindestens 20°."
Und weiter: "Zur Stabilisierung nach der Schräglage sitzen an den Flügeln der Rakete Kreiselruder. Ein Kreiselruder stellt ein Kreisel mit zwei Freiheitsgraden dar." ... "Beim Abschuß der Rakete werden die Kreiselruder etwas nach 0,5 s freigegeben, und die Drehgeschwindigkeit der Rotoren steigt auf 40 000 bis 80 000 U/min an. Bei der Drehung der Rakete um die Längsachse entsteht die Präzession des Kreisels; auf Grund dessen dreht sich jedes Kreiselruder auf seiner Schwingachse in Drehrichtung der Rakete. Bei Drehen des Kreiselruders tritt eine aeodynamische Kraft auf, die ein Moment erzeugt, welches die Drehgeschwindigkeit der Rakete um die Längsachse bis zu einem Wert von höchstens 1 rad/s begrenzt."
Und diese Drehgeschwindigkeit wäre natürlich für eine "erfolgreiche Arbeit" des Infrarot-Zielsuchkopf natürlich nicht ausreichend.

HR

 

[crossiathh]

Sehr schön ... jetzt kommen wir der Sache näher.
Das von Gabi gezeigte Bild zeigt die Anwendung der Amplituden-Phasenmodulation zur Bestimmung der Winkellage des Ziels und auch zur Unterdrückung von Störsignalen. Der Kern dieses Verfahrens bildet die sogenannte Modulatorscheibe. Über ein optisches System, bestehend aus einem Hohlspiegel (2) einem Planspiegel (3) und einem Linsensystem (4), wird auf die sich drehende Modulatorscheibe (7) fokusiert, so daß ein Wärmeziel hier punktförmig abgebildet wird. Dahinter liegt der Sensor/Fotowiderstand (5). Hinzu kommen noch Filter (6) zum eingrenzen der zu verfolgenden Wellenlängen.
Das wirkliche Aussehen der Modulatorscheibe einer jeden Infrarot Rakete wird wohl ein sehr gut gehütetes Geheimnis sein, aber das grundsätzliche Aussehen ist rechts dargestellt.
Dabei ist der Hohlspiegel wohl eigentlich ein Dauermagnet, welcher durch Spulen im Raketenkörper in Rotation versetzt wird. Mit ein bisschen Phantasie glaub ich das auch in den Bildern von Waldkater erkennen zu können.
Der Modulator dreht sich zusammen mit dem Hohlspiegel.

 

[crossiathh]

So wie ich das verstanden habe erfolgt die Bestimmung der Winkellagen bei der Amplituden-Phasenmodulation wie folgt:
Die Modulatorscheibe besteht aus einem durchsichtigen Träger, welcher einen Halbkreis mit einem Stroboskopmuster (gepaart mit einem Schachbrettmuster) und einen Halbkreis der konzentrische Kreise darstellt. Diese sind so angeordnet das bei einem punktförmigen Wärmeziel und der sich drehenden Modulatorscheibe im Mittel durch beide Hälften 50% des Energiestroms geht. Das daraus resultierende Grundsignal ist in Diagramm (a) dargestellt. Es zeigt gleichzeitig was passiert wenn sich das Ziel genau in der Längsachse des ZSK befindet und somit genau in die Mitte der Modulatorscheibe projeziert wird.
Befindet sich das Ziel ausserhalb der Mitte wird das Signal beim Durchgang die die Schachbrettmusterhälfte moduliert - Diagramm (b) und (c).
Die Winkelinformation (Phi z) wird hierbei aus dem Beginn der Phase mit dem modulierten Signal und dem Bezugssystem (y-Achse gewonnen) - Diagramm (c) zeigt das sehr deutlich. Ausserdem gibt die Höhe der Amplitude auskunft darüber wie weit sich das Ziel von der Längsachse des ZSK befindet - im Bild Delta z. Somit hat man Informationen zur Lage des Ziels gewonnen.
Wie Gabi geschrieben hat versucht der ZSK das Ziel in den Längsachse zu zentrieren.

 

[crossiathh]

Der Nachteil diese Modulationsart ist das die Signalanalyse umso schwerer wird je näher sich das Wärmeziel in der Längsachse des ZSK befindet, da die zu messende Amplitude immer kleiner wird.
Ein weiteres Problem ist das das System, aufgrund seines Funktionsprinzips, einem entstehenden Fehlersignal zu "folgen" versucht um dieses wieder zu minimieren.
Das ist problematisch beim Einsatz von Störkörpern durch das Ziel. Angenommen das Ziel befindet sich genau in der Mitte des ZSK (kein Fehlersignal wird erzeugt). Stößt das Ziel nun ein Fackel aus entsteht durch diese neue Wärmeziel ein neues Fehlersignal ausserhalb der ZSK Längsachse. Der ZSK würde nun bestrebt sein dieses auszugleichen, also eventuell der Fackel folgen. Alles natürlich mal wieder stark vereinfacht dargestellt. Deshalb waren die ersten IR Raketen wohl sehr leicht zu stören.

 

[Waffen's]

...
Das wirkliche Aussehen der Modulatorscheibe einer jeden Infrarot Rakete wird wohl ein sehr gut gehütetes Geheimnis sein, aber das grundsätzliche Aussehen ist rechts dargestellt.
...

Die R-3S hat noch kein eingetrübtes Glas vor. Wenn man etwas schräg in den ZSK hineinsieht, kann man die Modulatorscheibe schwach erkennen. Es ließ sich in Gatow zwar schlecht fotografieren, aber nach 10 bis 15 Versuchen hat es dann doch noch halbwegs geklappt. Das Bildrauschen bitte ich zu entschuldigen.

Gruß
Uwe

 

[crossiathh]

Sehr gut. Hätte wir das auch geklärt! Kannst Du vielleicht noch was zu den eventuellen Freiheitsgraden des Suchkopfes sagen?

 

[DDA]

Und noch etwas:
Wie schnell drehte die Modulatorscheibe? Dies ist ausschlaggebend für die Frequenz des Fehlersignales

Beim Übergang von einer Schachbrettzeile zur nächsten müßte es zu einem Phasensprung von 180 Grad kommen. Wurde dieser auch mit ausgewertet?

Bei schneller Zielbewegung könnte dieser Phasensprung das Zählergebnis auch noch beeinflussen(erhöhen)

Axel

 

[Waffen's]

Die Modulatorscheibe drehte zum Zeitpunkt des Abschusses mit 72,5 Umdrehungen je Sekunde. Nach 21 Sekunden mussten noch mindestens 50 Umdrehungen je Sekunde anliegen. Dieser Wert wurde auf der Prüfstation wohl auch geprüft.

Wie das Signal konkret ausgewertet worden ist, wie es umgewandelt wurde u.ä. haben wir nie erfahren. Unter dem Motto: "Durch die elektronischen Bauteile wird ein für die Ruderzelle auswertbares Signal erzeugt. Basta.". Mehr als die bereits auf der vorhergehenden Seite gezeigten Diagramme gab es nicht.

Einen Wert habe ich noch in meinem Technikerheft gefunden: Auffassungswinkel des optischen Systems: 3° 30'.

Gruß
Uwe

 

[DDA]

Danke, da hast Du schon wesentlich mehr erfahren als wir in der Staffel. So genau hab ich das Prinzip der IR-Rakete nie erfahren.

72.5 1/s *12/2 Schachbrettfelder(für eine Schwingung braucht man eine helle und eine dunkle Fläche) macht als 435 Hz Fehlersignalfrequenz und halt 72.5 Messungen zur Richtungsbestimmung pro Sekunde. Ist ja alles noch im beherrschbaren Bereich (und im Endeffekt müssen ja auch die mechanischen Ruderflächen und damit die Rakete reagieren).

Wann begann die Scheibe sich zu drehen, erst kurz vor dem Abschuß oder schon während der Zielerfassung am Träger?

Axel

 

[crossiathh]

Der Nachteil diese Modulationsart ist das die Signalanalyse umso schwerer wird je näher sich das Wärmeziel in der Längsachse des ZSK befindet, da die zu messende Amplitude immer kleiner wird.
Ein weiteres Problem ist das das System, aufgrund seines Funktionsprinzips, einem entstehenden Fehlersignal zu "folgen" versucht um dieses wieder zu minimieren.
Das ist problematisch beim Einsatz von Störkörpern durch das Ziel. Angenommen das Ziel befindet sich genau in der Mitte des ZSK (kein Fehlersignal wird erzeugt). Stößt das Ziel nun ein Fackel aus entsteht durch diese neue Wärmeziel ein neues Fehlersignal ausserhalb der ZSK Längsachse. Der ZSK würde nun bestrebt sein dieses auszugleichen, also eventuell der Fackel folgen. Alles natürlich mal wieder stark vereinfacht dargestellt. Deshalb waren die ersten IR Raketen wohl sehr leicht zu stören.

Um diese Nachteile auszugleichen ist man später zu einer Frequenzmodulation übergegangen. Die R-60/60M nutzt dieses. Leider habe ich keine Informationen für die R-13M.
Grundsätzlich geht es hier darum ein ständig moduliertes Signal zu haben und die Abhängigkeit von der Amplitude zu reduzieren. Das optische System wurde dahingehend geändert das hier der Planspiegel schräg gestellt ist (rotierend). Damit wird eine konische Abtastung erreicht, wobei der Fokus auf der Modulatorscheibe kreisförmig rotiert.

 

[crossiathh]

Ich habe mal wieder ein Bildchen dazu gezeichnet... :red:
Die konische Abtastung lässt das Wärmeziel kreisförmig auf der Modulatorscheibe rotieren, wenn sich das Ziel genau in der Längsachse des ZSK befindet - blau durchgehende Line. Dabei ensteht durch die Modulatorscheibe ein moduliertes Signal gleicher Frequenz - Diagramm b).
Wandert der Zielpunkt nun ausserhalb der Längsachse verschiebt sich der rotierende Fokus auf der Modulatorscheibe - hellblaue Linie. Das Ergebnis ist ein frequenzmoduliertes Signal - Diagramm c). Diese Fehlersignal wird wiederum genutzt um die Winkellage des Ziels zu bestimmen...

 

[DDA]

So hier jetzt die Antwort meines ehemaligen Chefs (Oberoffizier FunkFunkmeß des Geschwaders) zur R-3R:

Das Ziel wird vom RP-22 SMA weiter angestrahlt und die R3R empfängt die reflektierte Strahlung und wird durch Flimmerpeilung ins Ziel oder dessen Nähe gelenkt (Funkmessannäherungszünder)

Damit bleibt die Flimmerpeilung wohl wirklich das Verfahren der Wahl. Zum ZSK hat er aber auch keine weiteren Informationen.

Axel