DE4244682B4

DE4244682B4 - Hochintensive pyrotechnische Infrarot-Leuchtdrohne

Info

Publication number: DE4244682B4
Application number: DE4244682A
Authority: DE
Inventors: Peter George Knockholt Sevenoaks Pelham; Douglas Shoreham Sevenoaks Smith
Original assignee: Qinetiq Ltd
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1991-10-01
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: ITRM920709A1; SE9202834L; US5585594A; AU660914B1; CA2078764C; CA2078764A1; GB9120803D0; SE510589C2; ITRM920709A0; IT1262996B; DE4244682A1

Abstract

Von einem Flugzeug aus abzuschießende pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) zum Ablenken von auf das Flugzeug zufliegenden Geschossen von seinem Gasausstoß, die mindestens einen Preßkörper (2) aufweist, der in einem gasdichten, zerreißbaren Behälter (4, 6; 66, 68) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß
(A) der Preßkörper (2) eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung (62) bestehen,
(B) die pyrotechnische Zusammensetzung (62) ein oxidierendes halogenhaltiges Polymer und ein oxidierbares metallisches Material, die nach Zündung exotherm miteinander reagieren können und Infrarotstrahlung emittieren, und mit einem Metallsalz imprägnierte aktivierte Kohlenstoffasern aufweist und
(C) der Behälter (4, 6; 66, 68) so ausgebildet ist, daß er unter dem durch die Verbrennung der pyrotechnischen Zusammensetzung resultierenden, vorgegebenen Innendruck aufreißt und die einzelnen Teile freigibt, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet wurden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochintensive pyrotechnische Infrarot-Leuchtdrohne und insbesondere eine Leuchtdrohne, die von einem Flugzeug abgeworfen werden kann, um auf das Flugzeug zufliegende Geschosse mit Infrarotdetektorsystemen vom Flugzeugdüsenaustritt abzulenken, der selbst eine Infrarotquelle darstellt.

Bekannte Leuchtdrohnen weisen üblicherweise eine Mischung aus zerkleinerten oxidierbaren und oxidierenden Materialien auf, die nach ihrer Zündung pyrotechnische Reaktionen ein gehen und miteinander mit einem organischen Bindemittel verbunden und in Tablettenform gepreßt sind. Beispiele für oxidierbare Materialien sind oxidierbare Metalle, insbesondere Magnesium und seine Legierungen, und Beispiele für oxidierende Materialien sind oxidierende halogenierte Polymere, insbesondere Polytetrafluorethylen (im folgenden PTFE genannt). Wenn ein auf das Flugzeug zukommendes Geschoß vom Flugzeug erfaßt wird, wird ein Preßkörper vom Flugzeug aus abgeworfen und in dem Moment gezündet. Der Preßkörper brennt über seine Oberfläche und bildet eine Infrarotquelle, deren Intensität größer ist als die des Düsenaustritts des Flugzeugs. Wenn das auf das Flugzeug zufliegende Geschoß ein Infrarotsuchsystem hat, kann das Geschoß dadurch vom Düsenaustritt des Flugzeugs auf den stärker brennenden Preßkörper abgelenkt werden, der schnell vom Flugzeug abfällt.

Leuchtdrohnen können ein Suchsystem nur vom Düsenaustritt eines Flugzeugs weglocken, wenn deren Infrarotintensität größer ist als die des Düsenaustritts des Flugzeugs. Die Flugzeuggeschwindigkeit ist begrenzt, wenn die Leuchtdrohne wirken soll, da mit steigender Flugzeuggeschwindigkeit der Hitzeausstoß aus den Flugzeugdüsen und damit die Infrarotintensität der Abgase ansteigt. Übliche Leuchtdrohnen sind nicht in der Lage, ein Flugzeug in der Nähe des maximalen Hitzeausstoßwertes seiner Triebwerke zu schützen. Diese Begrenzung der Flugzeuggeschwindigkeit ist ein Nachteil, da damit die Zeit, die das Flugzeug braucht, um ein feindliches Gebiet zu verlassen, verlängert und die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der das Flugzeug sich von einem heranfliegenden Geschoß wegmanövrieren kann.

Ein bekanntes Verfahren, um den Täuschungseffekt konventioneller Leuchtdrohnen zu verstärken, besteht darin, zwei oder mehrere Preßkörper in rascher Folge abzuwerfen, um das Suchersystem des Geschosses mit weiteren Infrarotquellen irrezuführen.

Solche Täuschungsvorrichtungen sind jedoch noch nicht in der Lage, ein Flugzeug in der Nähe der maximalen Hitzeentwicklung seiner Triebwerke zu schützen.

DE 28 19 863 A1 offenbart einen ballistischen Körper aus verpreßten Pellets zur Erzeugung einer Nebelwolke über einem zu schützenden Objekt. Die hierfür verwendete Zusammensetzung ist ein Gemisch mit rotem. Phosphor als Hauptbestandteil, das unter Bildung eines dichten Nebels verbrennt. Sie befindet sich in einem Behälter, der beim Verschließen des Körpers durch eine Zündzerlegereinheit geöffnet wird. Die einzelnen Pellets können in einer Matrixphase eingelagert sein, wobei die Integrität der einzelnen Pellets beim Verpressen erhalten bleiben soll.

DE 35 15 166 A1 betrifft einen ballistischen Körper als Leuchtdrohne, mit dem das Auftreten eines "Strahlungslochs" vermieden werden soll, das durch einen zeitlichen Versatz zwischen dem Zünden einer Zerlegerladung und dem Abbrand von Brennplättchen verursacht wird. Zur Vermeidung dieses Problems ist eine schnell abbrennende Masse als Anzündhilfe vorgesehen. Die Brenndauer wird durch Auswahl von Brennplättchen mit unterschiedlicher Abbrandgeschwindigkeit eingestellt. Der Behälter der Leuchtdrohne wird nicht durch Gasinnendruck, sondern durch die Zerlegerladung aufgerissen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wenigstens einen Teil der oben aufgeführten Nachteile zu überwinden, indem eine Infrarot-Leuchtdrohne angegeben wird, die mit erhöhter Infrarotintensität gegenüber bekannten Leuchtdrohnen brennt und somit in der Lage ist, Suchsysteme vom Flugzeug wegzulocken, das mit einer höheren Fluggeschwindigkeit fliegen kann, als dies zuvor der Fall war.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße von einem Flugzeug aus abzuschießende pyrotechnische Leuchtdrohne zum Ablenken von auf das Flugzeug zufliegenden Geschossen von seinem Gasausstoß weist mindestens einen Preßkörper auf, der in einem gasdichten, zerreißbaren Behälter enthalten ist; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß

(A) der Preßkörper eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung bestehen,
(B) die pyrotechnische Zusammensetzung ein oxidierendes halogenhaltiges Polymer und ein oxidierbares metallisches Material, die nach Zündung exotherm miteinander reagieren können und Infrarotstrahlung emittieren, und mit einem Metallsalz imprägnierte aktivierte Kohlenstoffasern aufweist und
(C) der Behälter so ausgebildet ist, daß er unter dem durch die Verbrennung der pyrotechnischen Zusammensetzung resultierenden, vorgegebenen Innendruck aufreißt und die einzelnen Teile freigibt, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet wurden.

Die pyrotechnische Zusammensetzung kann ein organisches Bindemitttel als Matrixmaterial enhalten.

Bei Verwendung einer Leuchtdrohne nach der Erfindung wird eine höhere Infrarotintensität durch die Verbrennung des Presskörpers erzielt als bei herkömmlichen Leuchtdrohnen, die homogene Preßkörper gleicher Größe und gleicher pyrotechnischer Zusammensetzung aufweisen.

Wenn die erfindungsgemäße Leuchtdrohne von einem Flugzeug abgeworfen und gezündet ist und keine Bindemittelmatrix vorhanden ist, breitet sich die Verbrennung schnell über die Oberfläche des Presskörpers aus und dringt ebenso schnell in die Zwischenräume zwischen den getrennten Teilen ein. Die gasförmigen Produkte der Verbrennung der Teile läßt den Druck im Behälter steigen, was wiederum die Abbrandgeschwindigkeit der Teile steigert, so daß im wesentlichen alle Teile im Bruchteil einer Sekunde gezündet sind. Wenn der Druck innerhalb des Behälters aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte den vorgegebenen Innendruck erreicht, bricht der Behälter. Wenn der Behälter bricht, zerbirst der Preßkörper aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte an den Grenzflächen der Teile in seine Bestandteile.

Wenn eine Bindemittelmatrix vorhanden ist, breitet sich die Verbrennung nach der Zündung schnell durch die Matrix aus und zündet dabei die getrennten Teile. Auch hier erhöht sich der Druck im Behälter aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte beim Verbrennen der Matrix und gegebenenfalls auch durch die Verbrennung der Teile, wodurch die Abbrandgeschwindigkeit der Matrix erhöht wird. Hier sind wiederum alle Teile im Bruchteil einer Sekunde gezündet, und wenn der Druck innerhalb des Behälters aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte den vorgegebenen Innendruck erreicht, bricht der Behälter. Wenn der Behälter bricht, zerplatzt der Preßkörper in seine Bestandteile aufgrund der Bildung gasförmiger Produkte zwischen den Teilen. Die Verwendung einer Bindemittelmatrix ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die getrennten Teile aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung bestehen, die schwierig zu zünden ist.

Die Vielzahl der Teile hat insgesamt eine viel größere Oberfläche als die Oberfläche des Presskörpers, und somit wird die pyrotechnische Zusammensetzung (die an ihrer Oberfläche verbrennt), aus welcher der erste Preßkörper besteht, schneller verbrannt als dies der Fall ist, wenn die pyrotechnische Zusammensetzung als homogene Masse den Preßkörper bildet. Auch aufgrund des Anwachsens der Oberfläche der Teile werden diese schneller durch den Luftwiderstand abgebremst. Dies reduziert schnell die Geschwindigkeit der Luftströmung über den Teilen und verringert schnell den Abkühleffekt des Luftstroms, was dazu führt, daß die Teile schneller brennen. Daher brennt ein Preßkörper nach der vorliegenden Erfindung mit höherer Intensität für eine kürzere Zeit, als dies bei einzelnen homogenen Preßkörpern aus dergleichen pyrotechnischen Zusammensetzung der Fall wäre.

Vorzugsweise hat die gaserzeugende pyrotechnische Infrarot-Zusammensetzung eine Abbrandgeschwindigkeit zwischen 5 cm·s^–1 und 15 cm·s^–1 in Luft bei Atmosphärendruck. Eine pyrotechnische Zusammensetzung mit einer solch hohen Abbrandgeschwindigkeit ist vorzuziehen, da eine solche es erlaubt, im wesentlichen alle voneinander getrennten Teile innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde zu zünden. Wenn alle voneinander getrennten Teile gezündet sind, können diese versprengt werden, und wenn diese Teile schnell gezündet sind, können diese ebenso schnell versprengt werden und können somit länger brennen, wodurch sie für einen längeren Zeitraum eine Infrarotquelle darstellen.

Der Preßkörper ist bevorzugt in dem luftdichten Behälter dicht gepackt, so daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte, die erzeugt werden, wenn die gaserzeugende pyrotechnische Zusammensetzung verbrennt, den Druck im Behälter schneller ansteigen läßt, als wenn Luftspalten zwischen dem Presskörper und dem Behälter vorliegen würden. Ein solcher Druckanstieg kann die Abbrandgeschwindigkeit der bevorzugten gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung auf mehrere Meter pro Sekunde steigern, wodurch die voneinander getrennten Teile schneller gezündet werden.

Der vorgegebene Innendruck, bei dem der Behälter bricht, wird so eingestellt, daß er dem Druck entspricht, der bei der Verbrennung der gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung entsteht, wenn im wesentlichen alle ge trennten Teile gezündet wurden. Es ist vorteilhaft, daß im wesentlichen alle diskreten Teile gezündet sind, bevor der Behälter bricht, da nicht gezündete Teile nicht mehr zündbar sind, wenn der Preßkörper auseinanderbricht und die somit verschwendet wären. Ferner ist es vorteilhaft, daß der Behälter bricht, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet worden sind, so daß dann, wenn der Preßkörper zerbricht, die gezündeten Teile so lange wie möglich brennen.

Vorzugsweise haben die getrennten Teile, aus denen der Preßkörper gebildet ist, ein Volumen von wenigstens 5 mm³. Wenn die getrennten Teile kleiner sind, ist es möglich, daß die Zeit, welche die Wolke aus brennenden Teilen braucht, um zu verbrennen, nicht lang genug ist, daß die Wolke vom Suchsystem erfaßt werden kann und das Suchsystem auf die Fackel umgelenkt wird.

Die Gesamtoberfläche der voneinander getrennten Teile, aus denen der Preßkörper besteht, ist vorzugsweise 5- bis 75-mal so groß wie die Oberfläche des Presskörpers. In diesem Bereich ist die Verzögerung der Wolke aus Teilen wesentlich größer als die Verzögerung des Preßkörpers, wodurch somit der abkühlende Luftstrom über den brennenden Teilen signifikant reduziert wird.

Der luftdichte Behälter weist bevorzugt zwei Behälterkammern auf, die durch eine zerreißbare Verbindung miteinander verbunden sind, so daß der Innendruck, unter dem die Verbindung reißt, genau vorgegeben werden kann. Nach einer noch bevorzugteren Ausführungsform weist ein erster Behälterteil einen Metallzylinder auf, der an einem Ende verschlossen ist, und ein anderer Behälterteil weist eine Metallscheibe auf, die einen Durchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Behälters, und die zerreißbare Verbindung wird gebildet durch ein Bördeln des offenen Endes des Zylinders über den Rand der Scheibe. Vorzugsweise wird der Behälter aus Aluminium, Titan oder aus einer ihrer Legierungen hergestellt, da diese Metalle leicht sind, hohe Festigkeit besitzen und für die oben beschriebenen zerreißbaren Verbindungen gut geeignet sind.

Vorzugsweise bestehen die getrennten Teile aus einer gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung mit einer klebrigen Konsistenz, so daß die Teile aneinanderkleben und unter Druck den Preßkörper bilden. Pyrotechnische Zusammensetzungen mit einer solchen Konsistenz sind wohl bekannt.

Die getrennten Teile sind aus einem Gemisch aus aktivierten Kohlenstoffasern, die mit einem Metallsalz imprägniert sind und einer gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung, die Infrarotlicht abstrahlt, hergestellt, die ein Gemisch aus einem oxidierenden halogenierten Polymer und einem oxidierbaren Metallmaterial darstellt, die geeignet sind, exotherm miteinander auf eine Zündung hin zu reagieren und Infrarotlicht abzustrahlen; sie enthält ferner gegebenenfalls ein organisches Bindemittel.

Der Zusatz von imprägnierten Kohlenstoffasern zu der pyrotechnischen Verbindung kann die Infrarotintensität der Zusammensetzung steigern, wenn diese verbrennt. Dies liegt daran, daß die Anwesenheit der imprägnierten Kohlenstoffasern die Abbrandgeschwindigkeit der Zusammen setzung durch einen noch nicht bekannten Mechanismus beschleunigt. Bei der Verwendung von der pyrotechnischen Zusammensetzung mit imprägnierten Kohlenstoffasern als diskrete Teile gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Infrarotabstrahlung erzielt, die bis zu 3-Mal größer ist als die, welche mit herkömmlichen Leuchtdrohnen erzielt wird; somit kann die Leuchtdrohne nach der vorliegenden Erfindung ein Flugzeug bis zum maximalen Wärmeausstoß der Triebwerke des Flugzeugs schützen. Ferner macht das Einbringen von imprägnierten Kohlenstoffasern die Leuchtdrohne sicherer in der Anwendung, bei der Lagerung und der Handhabung, da Kohlenstoff inert ist.

Die Wirksamkeit der Kohlenstoffasern, gemessen durch ihre spezifische Wärme beim Benetzen mit Silicon, liegt vorzugsweise zwischen 20 J·g^–1 (geringe Wirksamkeit) und 120 J·g^–1 (hohe Wirksamkeit). Kohlenstoffasern mit einer Benetzungswärme von mehr als 120 J·g^–1 weisen eine geringe Faserfestigkeit auf und können auf die Zündung hin auseinanderfallen. Wenn andererseits aktivierte Kohlenstoffasern mit einer niedrigen Aktivität und mit einer Benetzungswärme von weniger als 20 J·g^–1 verwendet werden, kann es schwer sein, den Kohlenstoff mit einer hinreichenden Menge Metallsalz zu imprägnieren.

Vorzugsweise ist die Konzentration an dem Metallsalz in den imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern so, daß sie 1 bis 20 Gew.-% Metall enthalten. Das Vorliegen eines Metalls in diesem Mengenbereich erleichtert die Zündung und unterhält die Verbrennung des Kohlenstoffs in der pyrotechnischen Zusammensetzung. Vorzugsweise ist das Metallsalz ein Kupfersalz, z.B. Kupfersulfat, Kupfernit rat, Kupferacetat und Kupferchlorid, da solche Salze leicht auf Kohlenstoffasern abgelagert werden können und relativ hohe Abbrandgeschwindigkeiten in einer sauerstoffärmeren Atmosphäre ergeben. Andere Metallsalze können ebenfalls verwendet werden, wie z.B. Aluminium- und Zinksalze.

Die aktivierten Kohlenstoffasern werden bevorzugt in Form von aktiviertem Kohlenstoffgewebe verwendet. Das Gewebe ist vorzuziehen, da es mit der pyrotechnischen Verbindung beschichtet werden kann und eine gleichmäßige Grenzschicht zwischen den imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern und der Zusammensetzung bildet. Lose Fasern können weniger gleichmäßig beabstandet sein, und somit würden Bereiche, in denen ein Mangel an Kohlenstoff besteht, so verbrennen, daß sie eine relativ niedrige Infrarotintensität ergeben. Alternativ zu dem aktivierten Kohlenstoffgewebe kann ein aktivierter Kohlenstoff-Filz mit der pyrotechnischen Zusammensetzung beschichtet werden, der ähnliche Ergebnisse wie das Gewebe liefert.

Die getrennten Teile enthalten vorzugsweise 15 bis 45 Gew.-% imprägnierte Kohlenstoffasern. Innerhalb dieses Bereichs wird ein wesentlicher Teil der pyrotechnischen Zusammensetzung durch den unmittelbaren Kontakt mit den imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern während der Verbrennung günstig beeinflußt, und die imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern können vollständig mit dieser Zusammensetzung beschichtet sein.

Vorzugsweise besteht das Matrixmaterial aus der gaserzeugenden, Infrarotstrahlung aussendenden pyrotechnischen Zusammensetzung, da eine solche pyrotechnische Zusammen setzung eine hohe Abbrandgeschwindigkeit hat, die unter Druck bis auf einige Meter pro Sekunde ansteigen kann.

Geeignete oxidierende halogenierte Polymere sind in der Pyrotechnik gut bekannt; Beispiele sind Polytrifluorchlorethylen und Copolymere von Trifluorchlorethylen mit beispielsweise Vinylidenfluorid. Ähnlich geeignete organische Bindemittel sind gut bekannt; Beispiele sind geradkettige chlorierte Paraffine, z.B. Alloprene^® und Cereclor^®. Ebenso kann Polyvinylchlorid verwendet werden. Geeignete oxidierbare Metallmaterialien sind ebenfalls in der Pyrotechnik gut bekannt; dazu gehören Magnesium, Magnesium- Aluminium-Legierungen, Aluminium, Titan, Bor und Zirkonium.

Das oxidierende halogenierte Polymer, das in der pyrotechnischen Zusammensetzung verwendet wird, ist bevorzugt ein fluoriertes Polymer; Beispiele hierfür sind Copolymere von Tetrafluorethylen mit Perfluorpropylen, Homopolymere von Perfluorpropylen und Copolymere von Perfluorpropylen mit Vinylidenfluorid, Polyhexafluorpropylen und Copolymere von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid. Noch bevorzugter ist das oxidierende fluorierte Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE). PTFE ist eine in der Pyrotechnik bekannte Zusammensetzung und hat einen hohen Gehalt an Fluor und ist dafür bekannt, daß es mit den oxidierbaren Metallmaterialien aus der oben aufgeführten Liste stark reagiert.

Vorzugsweise enthält die pyrotechnische Zusammensetzung 15 bis 50 Gew.-% PTFE und 35 bis 70 Gew.-% Magnesium. Das Verhältnis von oxidierendem halogenierten Polymer zu oxidierbarem Metallmaterial in der Zusammensetzung ist im allgemeinen nicht stöchiometrisch. Bevorzugterweise liegt ein Überschuß an Metall vor, da in niedriger Höhe der in der Luft vorhandene Sauerstoff mit dem Metall reagieren kann. Wenn das organische Bindemittel fluoriert ist, wird dieses ebenfalls mit dem Metallmaterial reagieren.

Das organische Bindemittel ist bevorzugt ein fluoriertes organisches Bindemittel, z.B. das Terpolymer von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen; noch bevorzugter besteht das fluorierte organische Bindemittel aus einem Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, z.B. aus VITON^® A. VITON^® A bedeckt und verbindet das oxidierende halogenierte Polymer und das oxidierbare Metallmaterial sehr gut und gibt der pyrotechnischen Zusammensetzung eine geeignete klebrige Konsistenz, so daß die Teile der pyrotechnischen Zusammensetzung zusammenkleben und unter Druck einen Preßkörper bilden.

Bevorzugterweise enthält die pyrotechnische Zusammensetzung zwischen 1 bis 20 Gew.-% an organischem Bindemittel. Generell kann man sagen, daß, je mehr organisches Bindemittel verwendet wird, die Handhabung der Zusammensetzung unso sicherer ist. Generell kann man ferner sagen, dass, je mehr Bindemittel verwendet wird, die Zusammensetzung umso einfacher zu zünden ist, wobei die Abbrandgeschwindigkeit jedoch abnimmt. Die verwendete Bindemittelmenge kann variiert werden, um die Klebrigkeit der Zusammensetzung zu variieren.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Leuchtdrohne mindestens zwei Preßkörper aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung und Zeitverzögerungsmittel zum sequentiellen Zünden der Preßkörper mit einem vorgegebenen Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Zündungen der Preßkörper auf, wobei zumindest der zuerst gezündete Preßkörper ein Preßkörper gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

Die Leuchtdrohne nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verstärkt den Täuschungseffekt, weil, da zwei oder mehr Preßkörper in rascher Folge abgeworfen werden, das Suchsystem durch weitere Infrarotquellen irritiert wird. Die Zeitverzögerungsmittel sind so ausgebildet, daß jeder Preßkörper gezündet wird, bevor der vorhergehende Preßkörper ausgebrannt ist, so daß das Suchsystem zwischen dem Abbrand zwischen dem Abbrand aufeinanderfolgender Preßkörper nicht auf den Gasaustritt des Flugzeugs abgelenkt wird.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen im folgenden näher erläutert; es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine pyrotechnische Leuchtdrohne gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 einen Längsschnitt durch eine doppelte Leuchtdrohne gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 ein Diagramm der Strahlungsintensität über der Zeit, wenn die in 1 gezeigte pyrotechnische Leuchtdrohne in einer Höhe von 300 m und bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s gezündet wird,
4 ein Diagramm der Strahlungsintensität über der Zeit, wenn die in 2 gezeigte pyrotechnische Leuchtdrohne in einer Höhe von 300 m und bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s gezündet wird,
5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der pyrotechnischen Leuchtdrohne gemäß der vorliegenden Erfindung,
6 einen Schnitt entlang der Linie AA in 5,
7 ein Diagramm der Strahlungsintensität über der Zeit für den Fall, daß die in 5 und 6 gezeigte pyrotechnische Leuchtdrohne in einer Höhe von 300 m und bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s gezündet wird,
8 ein Diagramm, welches das Gewicht an Metallsalz pro 50 ml Wasser und pro 5 g Kohlenstoffgewebe in Abhängigkeit vom prozentualen Anteil an Metall im behandelten Kohlenstoffgewebe zeigt, das bei einer bevorzugten Zusammensetzung für getrennte Teile in der Leuchtdrohne nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Ein Preßkörper nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf folgende Weise hergestellt werden. 20 g VITON^® A wird in 200 ml Aceton gelöst. Zu der sich ergebenden Lösung werden 179 g granuliertes Magnesium, 16 g VITON^® A, 104 g granuliertes, nach Größe sortiertes PTFE und 26 g preßerleichterndes, nach Größe sortiertes PTFE hinzugegeben. Das sich ergebende Gemenge wird vermischt, und ergibt eine Suspension mit streichbarer Konsistenz. Diese Suspension wird dann gleichmäßig auf 150 g kommerziell erhältliches kupferbehandeltes C-Tex^®-Kohlenstoffgewebe verteilt, das beispielsweise von der Firma Siebe Gorman & Co. Ltd. erhalten werden kann. Dies wird ausgeführt, indem die Suspension mit einem Spatel auf dem Gewebe verteilt wird.
Das kupferbehandelte C-Tex^®-Gewebe war mit etwa 11 Gew.-% Kupfer imprägniert worden. Das beschichtete Gewebe wird dann anschließend einige Stunden trocknen gelassen, bis das Aceton aus dem Gewebe verdunstet ist und eine gummiartige Beschichtung auf dem Gewebe hinterläßt. Das beschichtete Gewebe wird in kleine Quadrate mit einer Seitenlänge von 0,5 cm geschnitten, und 140 g dieser kleinen Gewebequadrate werden mit einem Druck von 64·10⁶ Pa in eine zylindrische Preßkörperform gepreßt.
Alternativ kann das imprägnierte Kohlenstoffgewebe durch Imprägnieren eines Kohlenstoffgewebes, z.B. eines unbehandelten C-Tex^®-Kohlenstoffgewebes, ebenfalls erhältlich von der Firma Siebe Gorman & Co. Ltd., mit wasserlöslichen Metallsalzen auf folgende Weise hergestellt werden. Ungefähr 5 g (25 × 15 cm) des Gewebes, getrocknet bei 105°C, werden 2 min bei 90° C in 50 ml einer wäßrigen Lösung des Metallsalzes eingetaucht. Das Gewebe wird dann entnommen, entwässert und getrocknet. Die ungefähren Mengen von Kupfersalzen pro 50 ml Wasser pro 5 g trockenes Gewebe, die notwendig sind, um den erforderlichen Prozentsatz an Metall in der Faser bei 60 relativer Feuchtigkeit zu ergeben, sind in 8 ge zeigt. Dieses Verfahren kann entsprechend der benötigten Menge Kohlenstoffgewebe ausgelegt werden.
Betrachtet man nun 1, so sieht man, daß die mit 1 bezeichnete pyrotechnische Leuchtdrohne einen zylinderförmigen Preßkörper 2 aufweist, der wie oben beschrieben hergestellt wurde und der innerhalb eines zylinderförmigen Gehäuses 4 angeordnet ist, das an seiner Rückseite offen ist. Das Gehäuse 4 ist aus einer niedrig schmelzenden Aluminiumlegierung hergestellt und hat eine Dicke von 0,5 mm. Ein Metallstopfen 6, vorzugsweise aus Aluminium, ist in das hintere Ende des Gehäuses 4 eingepaßt, so daß der Stopfen 6 den Preßkörper 2 berührt. Das offene Ende des Gehäuses 4 ist um den Rand des hinteren Stopfens 6 gebördelt, um eine aufbrechbare Verbindung herzustellen. Löcher sind in den hinteren Stopfen 6 für die Anordnung einer Treibladung 8 für Übernahmeladungen 10, 12, 16, 18 und eines Federverschlusses 14 gebohrt. Die Treibladung 8 ist eine Ladung, die auf ihre Zündung hin ein großes Gasvolumen erzeugt, beispielsweise eine Vortriebsladung. In dieser Ausführungsform ist die Treibladung 8 eine Schießpulverladung. Die Übernahmeladung ist aus einer ersten Zündladung 10, einer ersten Verzögerungsleitung 12, einer zweiten Verzögerungsleitung 16, die von der ersten Verzögerungsleitung 12 durch einen Metallfederverschluß (vorzugsweise einen Aluminiumfederverschluß) 14 getrennt ist, und eine zweite Zündladung 18 gebildet. Die erste und die zweite Zündladung 10 und 18 und die erste und die zweite Verzögerungsleitung 12 und 16 sind jeweils aus gasfreiem Verzögerungszündermaterial hergestellt, z.B. einer Mischung aus Bor und Wismutoxid. Die Leuchtdrohne 1 ist in einem zylinderförmigen Abschußrohr 20 angeordnet, das am Flug zeug angebracht ist. Das Abschußrohr 20 ist mit einer dünnen Aluminiumkappe 22 versehen, die auf seinem Vorderende aufgesteckt ist, um die Leuchtdrohne 1 im Abschußrohr 20 zurückzuhalten, bis diese abgeschossen wird.
Während des Fluges werden auf das Flugzeug zufliegende Geschosse erfaßt, und ein Signal vom Flugzeugcomputer zündet die Treibladung 8 und die erste Spreng-Zündladung 10. Die Treibladung 8 verbrennt und erzeugt heiße Gase am hinteren Ende der Leuchtdrohne 1. Wenn die heißen Gase einen vorbestimmten Druck erreichen, bricht die dünne Aluminiumkappe 22, und die Leuchtdrohne 1 wird entlang des Abschußrohrs 20 beschleunigt. In der Zwischenzeit zündet die Zündladung 10 die Zündleitung 12. Wenn die Leuchtdrohne 1 außerhalb des Abschußrohrs 20 angelangt ist, wird der Federverschluß 14 nicht länger durch die Innenwand des Abschußrohres 20 in den hinteren Stopfen 6 gepreßt, so daß der Federverschluß 14 aus dem hinteren Stopfen 6 herausgedrückt wird. Der Verzögerungszünder 12 zündet dann den Verzögerungszünder 16, und dieser zündet die zweite Zündladung 18, die wiederum den zylinderförmigen Preßkörper 2 zündet. Die Verbrennung des Preßkörpers 2 breitet sich auf den Oberflächen der zusammengepreßten Stücke des beschichteten Gewebes (d.h. über der Oberfläche des Preßkörpers 2 und den Grenzflächen zwischen den Teilen beschichteten Tuchs) aus. Die gasförmigen Produkte, die während der Verbrennung der Gewebeteile erzeugt werden, bewirken, daß die Verbindung zwischen dem Gehäuse 4 und dem Stopfen 6 bricht. Die Verbrennung an den Grenzflächen zwischen den Gewebestücken erzeugt heiße Gase und bewirkt, daß der Preßkörper 2 in seine Bestandteile, d.h. brennende Gewebe, zerfällt, wenn dieser das Gehäuse 4 verläßt. Eine Wolke brennender beschichteter Gewebestückchen wird gebildet, die schnell abgebremst wird und für kurze Zeit mit einer hohen Infrarotintensität brennt.
3 zeigt die Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich zwischen 3 und 5 μm, die sich mit der Zeit ändert, wenn die Leuchtdrohne nach 1 von einem Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 200 m/s und in einer Höhe von 300 m abgeschossen und gezündet wird. Man erkennt, daß die Wolke aus beschichteten Kohlenstoffgewebe mit einer Intensität bis zu 11 kW·s^–1 für einen Zeitraum von etwa 0,2 Sekunden brennt.
2 zeigt eine erste Leuchtdrohne 42 und eine zweite Leuchtdrohne 44, die jeweils ähnlich der Leuchtdrohne 1 gemäß 1 sind, mit dem Unterschied, daß der zylinderförmige Preßkörper 46 aus einer homogenen gepreßten MTV-Zusammensetzung ähnlich der Zusammensetzung, die auf dem Kohlenstoffgewebe aufgebracht ist, besteht. Ein Zeitverzögerungszünder 48 bestehend aus einer bestimmten Länge einer Zündschnur braucht 0,2 Sekunden, um die Zündschnur abzubrennen, und verbindet die Treibladung 50 der Leuchtdrohne 42 mit der Treibladung 52 der Leuchtdrohne 44.
Während des Fluges erfaßt das Flugzeug ein auf es zufliegendes Geschoß, und ein Signal vom Flugzeugcomputer zündet die Treibladung 50 und die Treibladung 54. Die Treibladung 50 zündet den Verzögerungszünder 48. Die erste Leuchtdrohne 42 wird abgeschossen und gezündet, wie für die Leuchtdrohne 1 oben beschrieben. Der Verzögerungszünder 48 brennt in seiner Länge ab und zündet die Treibladung 52 und die Treibladung 56 0,2 Sekunden, nachdem die Treibladung 50 und die Treibladung 54 gezündet wurden. Die zweite Leuchtdrohne 44 wird dann abgeschossen, wie für die Leuchtdrohne 1 beschrieben.
4 zeigt, wie die Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich von 3 bis 5 μm mit der Zeit variiert, wenn die in 2 gezeigte Leuchtdrohne von einem Flugzeug bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s in einer Höhe von 300 m abgeschossen wird. Der erste Peak entspricht dem Peak in 3 und wird durch die erste Leuchtdrohne 42 erzeugt. Während der erste Preßkörper brennt, kann das Flugzeug so manövriert werden, daß die Infrarotintensität der Flugzeugabgase aus der Richtung des Suchsystems gesehen reduziert ist. Die Zeitverzögerung zwischen der Zündung der Leuchtdrohnen 42 und 44 ist so gewählt, daß, wenn die erste Leuchtdrohne 42 ausbrennt, die zweite Leuchtdrohne 44 brennt und als Infrarotquelle dient. Dies entspricht dem zweiten Anstieg der Infrarotintensität, der in 4 gezeigt ist und 0,5 Sekunden dauert. Wenn das Flugzeug erfolgreich manövriert worden ist, ist die Leuchtdrohne 44 die intensivste Infrarotquelle, die das Suchsystem sieht, und das Suchsystem wird auf diese Preßkörper 46 anstatt auf das Flugzeug gelenkt.
Die 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die mit 60 bezeichnete Leuchtdrohne besteht aus 91 Teilen 62 (ungefähr 345 g), bestehend aus einer gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung (im folgenden Zusammensetzung A genannt), die in einem Matrixmaterial 64 eingebettet ist. Die Teile 62 sind zylinderförmig mit einem Durchmesser von 14 mm und einer Länge von 11 mm.
Die gaserzeugende pyrotechnische Zusammensetzung A wird auf folgende Weise hergestellt. 25 g VITON^® A werden in 250 ml Aceton gelöst; die Lösung wird kräftig gerührt. Es kann mehr Aceton zugegeben werden, um der Mischung eine leicht rührbare Konsistenz zu verleihen, und um verdampftes Aceton zu ersetzen. 275 g granuliertes Magnesium und 120 g nach Größe sortiertes granuliertes PTFE und 80 g nach Größe sortiertes granuliertes preßerleichterndes PTFE werden der Lösung hinzugefügt, während die Mischung weiter kräftig gerührt wird. Dann werden 1200 ml Hexan zugegeben, und die Zusammensetzung aus Magnesium, PTFE und VITON^® A (Zusammensetzung A) schlägt sich aus der Mischung nieder. Die Zusammensetzung A wird aus der Hexan/Aceton-Lösung durch Filtration unter Vakuum abgetrennt. Die pyrotechnische Zusammensetzung A wird 3 Mal mit 1200 ml Hexan gewaschen, was jedesmal durch Vakuumfiltration abgetrennt wird. Anschließend wird die Zusammensetzung A trocknen gelassen.
Wenn sie trocken ist, wird sie mit einem Druck von etwa 64·10⁶ Pa gepreßt, um einzelne Teile 62 zu bilden. Die Teile 62 werden in die Matrix 64 eingebracht, die aus dergleichen Zusammensetzung besteht, die auf die imprägnierten aktivierten Kohlenstoffgewebe aufgetragen wurde, wie oben beschrieben. Die Teile 62 werden in der Matrix, wie in den 5 und 6 gezeigt, angeordnet, wobei jeder Zylinder aus 13 Teilen 62 besteht, die aufeinandergestapelt sind.
Die Teile 62 und die Matrix 64 sind in einem Aluminiumbehälter 66 mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 160 mm angeordnet, wobei der Behälter eine Dicke von 0,5 mm hat. Ein rückwärtiger Stopfen 68, der identisch mit dem rückwärtigen Stopfen 6 ist, der in 1 gezeigt ist, ist in das hintere offene Ende des Gehäuses 66 eingepaßt.
Im Betriebsfall wird die Leuchtdrohne 60 abgeschossen und gezündet, wie oben für die Leuchtdrohne 1 beschrieben. Die zweite Zündladung 70 zündet die Matrix 64. Die Verbrennung der Matrix 64 breitet sich schnell aus und zündet die Teile 62, die über ihrer Oberfläche verbrennen. Die Verbrennung der Matrix 64 und der Teile 62 erzeugt heiße gasförmige Produkte, die dazu führen, daß der rückwärtige Stopfen 68 und der Preßkörper 60 aus dem offenen Ende des Gehäuses 66 herausfliegen und dazu führen, daß der Preßkörper 60 seine ihre Bestandteile 62 aus der brennenden pyrotechnischen Zusammensetzung A zerplatzt. Es bildet sich eine Wolke von Teilen 62 aus der brennenden pyrotechnischen Zusammensetzung A, die schnell abgebremst wird und für eine kurze Zeit mit einer hohen Infrarotintensität brennt.
7 zeigt, wie sich die Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich von 3 bis 5 μm mit der Zeit ändert, wenn die in den 5 und 6 gezeigte Leuchtdrohne 60 von einem Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 200 m/s und in einer Höhe von 300 m abgeschossen und gezündet wird. Der anfängliche Peak entspricht der Verbrennung des Matrixmaterials 64. Wie man sieht, brennt die Wolke aus den Teilen 62 mit einer Intensität bis zu 7,5 kW·s^–1 für eine Zeitdauer von etwa 2 Sekunden.

Claims

Von einem Flugzeug aus abzuschießende pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) zum Ablenken von auf das Flugzeug zufliegenden Geschossen von seinem Gasausstoß, die mindestens einen Preßkörper (2) aufweist, der in einem gasdichten, zerreißbaren Behälter (4, 6; 66, 68) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß (A) der Preßkörper (2) eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung (62) bestehen, (B) die pyrotechnische Zusammensetzung (62) ein oxidierendes halogenhaltiges Polymer und ein oxidierbares metallisches Material, die nach Zündung exotherm miteinander reagieren können und Infrarotstrahlung emittieren, und mit einem Metallsalz imprägnierte aktivierte Kohlenstoffasern aufweist und (C) der Behälter (4, 6; 66, 68) so ausgebildet ist, daß er unter dem durch die Verbrennung der pyrotechnischen Zusammensetzung resultierenden, vorgegebenen Innendruck aufreißt und die einzelnen Teile freigibt, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet wurden.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung (62) ferner ein organisches Bindemittel als Matrixmaterial enthält.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas freisetzende, Infrarotlicht emittierende pyrotechnische Zusammensetzung, eine Abbrandgeschwindigkeit von 5 bis 15 cm/s in Luft bei Atmosphärendruck aufweist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper (2) im Behälter (4, 6; 66, 68) dicht gepackt ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile jeweils ein Volumen von wenigstens 5 mm³ besitzen.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtoberfläche der einzelnen Teile 5- bis 75-mal größer ist als die Oberfläche des Preßkörpers (2).
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4, 6; 66, 68) zwei Behälterteile (4 und 6; 66 und 68) aufweist, die durch eine zerreißbare Verbindung miteinander verbunden sind.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Behälterteil ein Metallzylinder (4; 66) ist, der an einem Ende verschlossen ist, und ein zweiter Behälterteil eine Metallscheibe (6; 68) mit einem Durchmesser ist, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Metallzylinders (4), und die zerreißbare Verbindung durch Bördeln des offenen Endes des Metallzylinders (4) über den Rand der Metallscheibe (6) hergestellt ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4, 6; 66, 68) aus Aluminium oder Titan oder aus Legierungen von Aluminium oder Titan besteht.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung mit klebriger Konsistenz bestehen und unter Druck einen Preßkörper (2) bilden.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Metallsalzes in den imprägnierten aktivierten Kohlenstofffasern so gewählt ist, daß die imprägnierten Kohlenstofffasern 1 bis 20 Gew.-% Metall enthalten.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz ein Kupfersalz ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierten Kohlenstofffasern ein aktiviertes Kohlenstoffgewebe sind.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung 15 bis 45 Gew.-% imprägnierte aktivierte Kohlenstofffasern enthält.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das halogenhaltige Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierbare metallische Material Magnesium ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung 15 bis 50 Gew.-% PTFE und 38 bis 70 Gew.-% Magnesium enthält.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Bindemittel ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung 1 bis 20 Gew.-% organisches Bindemittel enthält.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel als Matrixmaterial eine Gas freisetzende und Infrarotlicht emittierende pyrotechnische Zusammensetzung nach der Erfindung ist.
Pyrotechnische Leuchtdrohne (42, 44), die mindestens zwei Preßkörper (45, 46) aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung sowie Zeitverzögerungsmittel (48) zur sequentiellen Zündung der Preßkörper mit einem vorgegebenen Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Zündungen der Preßkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der zuerst gezündete Preßkörper (45) ein Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ist.