JP2000346598A - Lateral propulsion force controller - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は飛しょう体の運動制
御に用いる制御装置、特に機体軸と直交する方向に機体
重心位置から高圧ガスを噴射させ、この噴射ガスにより
機体軸と直交する方向に姿勢角を変えることなく横移動
させて、又は機体重心位置から離隔した位置から噴射ガ
スを噴射させ、機体重心まわりの回転モーメントを発生
させ、又は機体軸と直交する方向から偏心した方向に高
圧ガスを噴射させ、軸心まわりの回転モーメントを発生
させ、これらの回転モーメントにより飛しょう体の姿勢
角を変えて運動制御を行うようにした横推力制御装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the movement of a flying object, and more particularly to a control device for injecting high-pressure gas from a position of the center of gravity of a vehicle in a direction perpendicular to the body axis. The gas is moved laterally without changing the attitude angle, or the jet gas is injected from a position distant from the center of gravity of the aircraft to generate a rotational moment around the center of gravity of the aircraft, or the high pressure gas is generated in a direction eccentric from a direction orthogonal to the body axis. The present invention relates to a lateral thrust control device for injecting a jet to generate a rotational moment about an axis and performing a motion control by changing a posture angle of the flying object by the rotational moment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高速で飛しょうする飛しょう体の運動制
御としては、飛しょう体の機体重心まわりに回転モーメ
ントを発生させ、機体軸の方向を変向させて行われるピ
ッチ角制御、ヨー角制御の如き重心まわりの回転モーメ
ントを利用して行う運動制御、機体軸まわりに回転モー
メントを発生させ、水平方向から機体を傾けて行われる
ロール角制御の如き軸心まわりの回転モーメントを利用
して行う運動制御、並びに機体重心又は軸心まわりの回
転モーメントを発生させることなく、機体軸の方向を一
定にしたまま機体を上下又は左右に移動させ、回転モー
メントを発生させることなく行われる運動制御がある。2. Description of the Related Art Motion control of a flying object flying at high speed includes pitching control, yaw angle, which is performed by generating a rotational moment around the center of gravity of the flying object and changing the direction of the aircraft axis. Motion control using the rotational moment around the center of gravity, such as control, generating rotational moment around the fuselage axis, using the rotational moment around the axis, such as roll angle control performed by tilting the fuselage from the horizontal direction The motion control to be performed and the motion control to be performed without generating the rotational moment by moving the aircraft up and down or left and right while keeping the direction of the aircraft axis constant without generating the rotational moment around the machine body weight center or the axis center. is there.
【０００３】また、これらの運動制御を行わせるための
制御装置としては、飛しょう体の外周辺を高速で移動す
る空気力を利用するようにした操舵翼形式の制御装置、
又は飛しょう体の後端部に設置された推力エンジンから
後方に高速で噴射される噴射ガスの方向を変化させて、
偏向した噴射ガスの反力を利用するようにした（推力）
ベーン形式の制御装置がある。As a control device for performing these motion controls, a control device of a steering wing type utilizing an aerodynamic force moving at high speed around the outer periphery of the flying object,
Or by changing the direction of the injected gas that is injected at high speed backward from the thrust engine installed at the rear end of the flying object,
The reaction force of deflected injection gas is used (thrust)
There are vane type controls.
【０００４】しかしながら、操舵翼形式の制御装置、ベ
ーン形式の制御装置では制御装置を駆動する駆動装置等
の構造が複雑になるとともに、特に操舵翼又はベーンお
よびこれらを回動させるための駆動装置の設置が必須要
件となるために重量が大きくなり、構造が複雑となる欠
点があり、さらには、操舵翼又はベーンの回動により変
動する空気の流れ又は噴射ガスの流れが変化することに
よって、初めて運動制御に必要な制御力が発生するため
に、制御応答性が劣るものとなる欠点がある。[0004] However, the structure of a driving device for driving the control device becomes complicated in the control device of the steering wing type or the control device of the vane type, and particularly, the steering wing or the vane and the driving device for rotating these components are rotated. The installation is an indispensable requirement, which has the disadvantage of increasing the weight and complicating the structure. There is a disadvantage that control responsiveness is deteriorated because a control force necessary for motion control is generated.
【０００５】このために、軽量化、高運動性能が要求さ
れている飛しょう体では、機体軸と直交する方向に高温
の燃焼ガス等の高圧ガスを外部へ直接噴射させ、この噴
射ガスの反力により、機体を機体軸と直交する方向に移
動させる、いわゆる機体に横移動を発生させ、機体軸と
直交する方向から偏心した方向に高圧ガスを噴射させ、
機体軸まわりの回転モーメントを発生させて飛しょう体
の姿勢角を変えて運動制御を行うようにし、さらには、
この噴射ガスを機体重心位置から離隔した機軸方向位置
から噴射させるようにした噴射ガスの反力により、機体
重心まわりの回転モーメントを発生させ、これらの横移
動若しくは回転モーメントにより飛しょう体の姿勢角を
変えて運動制御を行うようにした横推力制御装置を採用
するようにしたものがある。[0005] For this reason, in a flying object that is required to be light in weight and have high kinetic performance, a high-pressure gas such as a high-temperature combustion gas is directly injected to the outside in a direction orthogonal to the fuselage axis, so that the injected gas is counteracted. By force, the body is moved in a direction perpendicular to the body axis, so-called lateral movement is generated in the body, and high-pressure gas is injected in a direction eccentric from the direction perpendicular to the body axis,
By generating a rotational moment about the fuselage axis and changing the attitude angle of the flying object, motion control is performed.
The reaction force of the propellant gas, which is designed to inject the propellant gas from the position in the machine axis direction away from the center of gravity of the aircraft, generates a rotational moment around the center of gravity of the aircraft, and the lateral movement or the rotational moment causes the attitude angle of the flying object There is an apparatus that employs a lateral thrust control device that performs motion control by changing the control.
【０００６】図３は、従来の横推力制御装置の断面図を
表わす図で、図３（ａ）は、横推力制御装置を構成する
ノズルが搭載された軸方向位置で飛しょう体を輪切りに
した横断面図を表わし、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す
矢視Ａ−Ａにおける周方向位置を軸方向に切った縦断面
図を表わしている。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional lateral thrust control device. FIG. 3 (a) shows a cross section of a flying object at an axial position where a nozzle constituting the lateral thrust control device is mounted. FIG. 3B is a longitudinal sectional view in which the circumferential position at AA shown in FIG. 3A is cut in the axial direction.
【０００７】図３に示す横推力制御装置では、機体軸心
に対して対向して配置された２つのノズル０２からなる
１組の横推力制御装置０１５を構成する制御機構を二
対、直交配置し、対向して配置した１組の横推力制御装
置０１５で互に逆方向に発生する二方向の横推力を制御
し、全体で四方向の横推力が制御できるようにしてい
る。In the lateral thrust control device shown in FIG. 3, two pairs of control mechanisms constituting a set of lateral thrust control devices 015 each composed of two nozzles 02 arranged opposite to the body axis are orthogonally arranged. Then, a pair of lateral thrust control devices 015 arranged opposite to each other controls lateral thrusts generated in two directions opposite to each other, so that lateral thrusts in four directions can be controlled as a whole.
【０００８】図に示すように、横推力制御装置０１５
は、マニホールド０１にネジ結合されたノズル０２、ノ
ズル０２の軸心に軸心を一致させて、マニホールド０１
内に穿設された穴０９に挿入されたピストンヘッド部０
１０とノズル０２の開口部に接するポペット部０１１と
を設けたノズル制御弁０３、ノズル制御弁０３のピスト
ンヘッド部０１０の後端面側と細い流路で繋がったパイ
ロット弁０４から成る。As shown in FIG.
Are aligned with the axis of the nozzle 02, which is screw-connected to the manifold 01, and the axis of the nozzle 02.
Piston head 0 inserted into hole 09 drilled in
It comprises a nozzle control valve 03 provided with 10 and a poppet portion 011 in contact with the opening of the nozzle 02, and a pilot valve 04 connected to the rear end face side of the piston head 010 of the nozzle control valve 03 by a narrow flow path.
【０００９】また、横推力制御装置０１５には、ノズル
０２の開口部から噴射させ横推力を発生させる作動媒体
である燃焼ガスＧを発生させて供給するためのガス発生
器の一部である、推進剤を充填したチャンバ０６、推進
剤を燃焼させ高温ガスを発生させる燃焼室０８、燃焼室
０８で発生させた高温ガスを加速して、各ノズル０２へ
分岐する分岐室へ噴射させるスロート０７が設けられる
と共に、マニホールド０１の中には高圧ガスとしてのこ
れらのガス発生器で発生させた燃焼ガスＧを、ノズル制
御弁０３の作動によるポペット部０１１の開放によりノ
ズル０２の開口部に導くためのガス溜部０１２に導入す
るガス流路０５が穿設されている。The lateral thrust control device 015 is a part of a gas generator for generating and supplying a combustion gas G, which is a working medium for generating a lateral thrust by injecting from the opening of the nozzle 02. A chamber 06 filled with propellant, a combustion chamber 08 for burning the propellant to generate a high-temperature gas, and a throat 07 for accelerating the high-temperature gas generated in the combustion chamber 08 and injecting it into a branch chamber branched to each nozzle 02. At the same time, the manifold 01 is used to guide the combustion gas G generated by these gas generators as a high-pressure gas to the opening of the nozzle 02 by opening the poppet unit 011 by the operation of the nozzle control valve 03. A gas flow path 05 to be introduced into the gas reservoir 012 is provided.
【００１０】次に、図４は図３に示すノズル制御弁０３
の作動により、ガス溜部０１２にガス流路０５を経由し
て導入された燃焼ガスＧを、ノズル０２に供給するため
の作動を模式的に表わす図で、図４（ａ）はノズル制御
弁０３の先端部に形成されたポペット部０１１がノズル
０２のガス溜部０１２に開口させた開口部に設置された
弁座に接触して、開口部が閉の状態にされノズル０２か
らの燃焼ガスＧの噴射が行われていない状態を示す図、
図４（ｂ）はポペット部０１１が弁座から離隔して開口
部がノズル制御弁０３により開の状態にされ、ノズル０
２からの燃焼ガスＧの外部への噴射が行われ、横推力制
御装置０１５が作動し、横推力Ｆを発生させている状態
を示す図である。Next, FIG. 4 shows the nozzle control valve 03 shown in FIG.
FIG. 4A is a view schematically showing an operation for supplying the combustion gas G introduced into the gas reservoir 012 via the gas flow path 05 to the nozzle 02 by the operation of FIG. The poppet portion 011 formed at the tip of the nozzle 03 comes into contact with the valve seat installed at the opening formed in the gas reservoir 012 of the nozzle 02, and the opening is closed, and the combustion gas from the nozzle 02 is closed. The figure which shows the state in which the injection of G is not performed,
FIG. 4B shows a state in which the poppet part 011 is separated from the valve seat, the opening is opened by the nozzle control valve 03, and the nozzle 0
FIG. 6 is a diagram showing a state in which the combustion gas G is injected from the outside to the outside, the lateral thrust control device 015 is operated, and the lateral thrust F is generated.
【００１１】すなわち、図３において示したガス発生器
を構成する燃焼室０８で発生した燃焼ガスＧは、同様に
ガス発生器を構成するスロート０７を通り、分岐室に導
入され分岐されて各ノズル０２に連通するガス流路０５
に流れ込み、ガス流路０５を通った燃焼ガスＧは、ノズ
ル制御弁０３のポペット部０１１側が配置されている側
に画成されたガス溜部０１２内に導入される。また、図
４において示すように、燃焼ガスＧが導入されＰ1 圧力
になるノズル制御弁０３のポペット部０１１側の部屋で
あるガス溜部０１２は、ノズル制御弁０３のピストンヘ
ッド０１０後方に形成されるピストン作動室０１３に断
面積Ｓ1のオリフィス０１４を介して繋がっており、ピ
ストン作動室０１３内は、オリフィス０１４を介して流
入する燃焼ガスＧにより圧力Ｐ2 になっている。That is, the combustion gas G generated in the combustion chamber 08 constituting the gas generator shown in FIG. 3 similarly passes through the throat 07 constituting the gas generator, is introduced into the branch chamber, is branched, and is divided into nozzles. Gas flow path 05 communicating with 02
The combustion gas G flowing through the gas flow path 05 is introduced into a gas reservoir 012 defined on the side of the nozzle control valve 03 on which the poppet portion 011 is disposed. Further, as shown in FIG. 4, the gas reservoir portion 012 poppet portion 011 side of the room of the nozzle control valve 03 to the combustion gas G is P 1 pressure is introduced, formed in the piston head 010 behind the nozzle control valve 03 The piston working chamber 013 is connected via an orifice 014 having a sectional area S 1 , and the inside of the piston working chamber 013 is at a pressure P 2 by the combustion gas G flowing through the orifice 014.
【００１２】更に、圧力Ｐ2 になるピストン作動室０１
３は、全開時にＳ2 のパイロット弁断面積に形成された
開口を開閉するパイロット弁０４（以下説明を簡単にす
るためパイロット弁断面積をＳ2 と呼称することとす
る。）を介して外気に繋がるようにしている。このパイ
ロット弁断面積Ｓ2 はピストンヘッド０１０に穿設され
たオリフィス０１４のオリフィス断面積Ｓ1 より大きく
されており、このため図４（ｂ）に示すように、パイロ
ット弁０４の全開時には、ピストン作動室０１３内の圧
力Ｐ2 はガス溜部０１２の圧力Ｐ1 よりも低くなる。Furthermore, the piston working chamber to a pressure P 2 01
3, through a pilot valve 04 for opening and closing the opening formed in the pilot Bendan area of S 2 (pilot Bendan area for simplicity of description hereinafter referred to as that referred to as S 2.) When fully opened outside air It is connected to. The pilot Bendan area S 2 is greater than the orifice cross-sectional area S 1 of the piston head 010 in drilled orifice 014, as shown in this order FIG. 4 (b), when fully opened pilot valve 04, piston the pressure P 2 in the working chamber 013 becomes lower than the pressure P 1 of the gas reservoir portion 012.
【００１３】従来の横推力制御装置０１５は、上述のよ
うに構成されているので、電気制御のパイロット弁０４
を励磁すると、図４（ａ）に示すようにピストン作動室
０１３の開口部がパイロット弁断面積Ｓ2 のパイロット
弁０４で閉鎖され、ガス溜部０１２内とピストン作動室
０１３とはオリフィス０１４を介して繋がっているの
で、ガス溜部圧力Ｐ1 とピストン作動室圧力Ｐ2 とは等
しくでき、しかもガス溜部圧力Ｐ1 の作用するピストン
ヘッド０１０の前端面の面積は、ピストン作動室圧力Ｐ
2 で作用するピストンヘッド０１０の後端面の面積より
も小さいので、ノズル制御弁０３は、ポペット部０１１
をノズル０２の開口部に設置された弁座に当接させてノ
ズル０２を閉じるように、図４（ａ）で示されるように
ノズル０２の開口部に向けて上方に動く。[0013] Since the conventional lateral thrust control device 015 is configured as described above, the electric control pilot valve 04 is used.
When excited, the opening of the piston working chamber 013 as shown in FIG. 4 (a) is closed by the pilot valve 04 of the pilot Bendan area S 2, the orifice 014 and the gas reservoir 012 and the piston working chamber 013 Therefore, the gas reservoir pressure P 1 and the piston working chamber pressure P 2 can be equalized, and the area of the front end face of the piston head 010 on which the gas reservoir pressure P 1 acts is the piston working chamber pressure P 1
2 is smaller than the area of the rear end face of the piston head 010 acting in the second position , the nozzle control valve 03
Is moved upward toward the opening of the nozzle 02 as shown in FIG. 4A so as to close the nozzle 02 by bringing the nozzle into contact with a valve seat provided at the opening of the nozzle 02.
【００１４】これにより、ノズル０２の開口部を通り外
部に噴射される燃焼ガスＧ流がなくなるので、ノズル０
２では横推力Ｆは発生させることはできない。As a result, the flow of the combustion gas G injected outside through the opening of the nozzle 02 is eliminated.
In No. 2, the lateral thrust F cannot be generated.
【００１５】また、電気制御のパイロット弁０４を非励
磁にすると、ピストンヘッド部０１０の後端面側から大
気へ連通する流路の開口がパイロット弁断面積Ｓ2 のパ
イロット弁０４で開放され、ピストン作動室０１３は、
パイロット弁断面積Ｓ2 の開口で大気と連通され、ピス
トン作動室０１３内の燃焼ガスＧは大気へ放出される。Further, when the pilot valve 04 of the electric control deenergized, opening of the flow paths communicating to the atmosphere is opened by the pilot valve 04 of the pilot Bendan area S 2 from the rear end face side of the piston head portion 010, the piston The working chamber 013 is
Communicates with the atmosphere at the opening of the pilot Bendan area S 2, the combustion gas G of the piston working chamber 013 is discharged to the atmosphere.
【００１６】しかも、オリフィス断面積Ｓ1 はパイロッ
ト弁断面積Ｓ2 より小さくされているので、燃焼ガスＧ
の流れはオリフィス０１４で絞られて、ガス溜部圧力Ｐ
1 がピストン作動室圧力Ｐ2 よりも充分に大きくなり、
前述したようにガス溜部圧力Ｐ1 の作用するピストンヘ
ッド０１０の受圧面積が、ピストン作動室圧力Ｐ2 が作
用するピストンヘッド０１０の受圧面積よりも小さいに
も拘わらず、図４（ｂ）に示すようにノズル制御弁０３
は、ノズル０２開口部の弁座に当接しているポペット０
１１が後退してノズル０２の開口部を開くように、図４
（ｂ）で示されるように下方に移動する。Further, since the orifice sectional area S 1 is smaller than the pilot valve sectional area S 2 , the combustion gas G
Is restricted by the orifice 014 and the gas reservoir pressure P
1 becomes sufficiently larger than the piston working chamber pressure P 2 ,
Pressure receiving area of the piston head 010 to the action of the gas reservoir pressure P 1 as described above is, in spite smaller than the pressure receiving area of the piston head 010 which acts the piston working chamber pressure P 2, in FIG. 4 (b) As shown, the nozzle control valve 03
Is a poppet 0 in contact with the valve seat at the opening of the nozzle 02.
4 so that the nozzle 11 retracts and opens the opening of the nozzle 02.
It moves downward as shown in (b).
【００１７】これにより、ノズル０２内の開口部には燃
焼ガスＧが流れ、この燃焼ガスＧの開口部から外部への
噴射により、ノズル０２には横推力Ｆが発生する。As a result, the combustion gas G flows through the opening inside the nozzle 02, and a lateral thrust F is generated at the nozzle 02 by the injection of the combustion gas G to the outside from the opening.
【００１８】このような、横推力Ｆを発生させ、又は横
推力Ｆの推力の発生を止めるノズル０２、ノズル制御弁
０３、パイロット弁０４は、上、下および左右に対向さ
せて一組にされた横推力制御装置０１５が二組一対で作
動するようにし、燃焼ガスＧの流路は常に閉じられるこ
との無いよう、どちらか一方が常に開くようにされてお
り、これによりガス発生器内の圧力異常上昇が生じない
ようにして、燃焼室０８での異常燃焼の発生を防ぐよう
にしている。The nozzle 02, the nozzle control valve 03, and the pilot valve 04 that generate the lateral thrust F or stop the generation of the thrust of the lateral thrust F are combined as a set facing up, down, left and right. The two sets of lateral thrust control devices 015 are operated, and one of them is always opened so that the flow path of the combustion gas G is not always closed. Abnormal pressure rise is prevented so that abnormal combustion in the combustion chamber 08 is prevented from occurring.
【００１９】しかしながら、このような従来の横推力制
御装置０１５では、次のような問題が生じる不具合のあ
るものとなっている。However, such a conventional lateral thrust control device 015 has a problem that the following problem occurs.
【００２０】（１）ノズル０２の開口部は、Ｐ1 ＞Ｐ2
となりノズル制御弁０３が最下方に移動した“全開”も
しくはＰ1 ＝Ｐ2 になるもののピストンヘッド０１０の
受圧面積の差により、ノズル制御弁０３が最上方に移動
した“全閉”のどちらかの状態での作動しか行えず、開
口部の開度を連続的に制御して行うことができず、この
ため飛しょう体の微妙な運動制御ができない。(1) The opening of the nozzle 02 is P 1 > P 2
Either “full open” in which the nozzle control valve 03 has moved to the lowest position or “full closed” in which the nozzle control valve 03 has moved to the uppermost position due to the difference in the pressure receiving area of the piston head 010 although P 1 = P 2 . Only the operation in the state described above can be performed, and the opening degree of the opening cannot be controlled continuously, so that the subtle movement control of the flying object cannot be performed.
【００２１】（２）微妙な飛しょう体の運動制御を、連
続的な制御ができるモータ部で開閉するようにしたパイ
ロット弁０４の連続的な開度制御によって、ノズル制御
弁０３を最下方と最上方との中間位置に保持して行うこ
とも考えられるが、パイロット弁０４はガス溜部０１２
からオリフィス０１４を通過して、ピストン作動室０１
３内に導入される高温の燃焼ガスＧにさらされるように
なっている為、パイロット弁０４の作動を安定させるこ
とができず、微妙な飛しょう体の運動制御を、パイロッ
ト弁０４の作動制御によって行うことのできる性能のも
のにすることが難しい。(2) The nozzle control valve 03 is set at the lowest position by the continuous opening control of the pilot valve 04 which is opened and closed by a motor unit capable of continuous control for subtle flying object movement control. It is also conceivable to carry out the operation while holding it at an intermediate position with the uppermost position.
From the orifice 014 to the piston working chamber 01
The operation of the pilot valve 04 cannot be stabilized because of being exposed to the high-temperature combustion gas G introduced into the inside 3, and the subtle movement control of the flying object is performed by controlling the operation of the pilot valve 04. It is difficult to achieve a performance that can be performed by the system.
【００２２】（３）制御系の異常により、全てのパイロ
ット弁０４が閉じた状態が生じる可能性があり、このよ
うな場合、全てのノズル０２は全閉となり、ガス発生器
で発生させた燃焼ガスＧは外部へ一切排出されず、ガス
発生器内の圧力が異常に上昇し、ガス発生器が爆発する
可能性が生じ、安全上の問題がある。(3) It is possible that all the pilot valves 04 are closed due to an abnormality in the control system. In such a case, all the nozzles 02 are fully closed and the combustion generated by the gas generator is stopped. The gas G is not discharged to the outside at all, and the pressure inside the gas generator rises abnormally, which may cause the gas generator to explode, which poses a safety problem.
【００２３】（４）ノズル０２は、全開、全閉の制御し
かできず、全開状態から全閉状態又は全閉状態から全開
状態に、緩やかに一定速度で開度が連続的に変動できる
ようにした過渡的なノズル０２の開度制御ができない
為、燃焼ガスＧを外部に排出する開口面積総和は急激に
変化するため、これによりガス発生器の燃焼圧力も急激
変化することがあり、燃焼室０８内の燃焼に異常を起
し、燃焼効率が低下し横推力Ｆを発生させるために多量
の推薬を必要とする。(4) The nozzle 02 can only be controlled to be fully open and fully closed, so that the degree of opening can be gradually varied from a fully open state to a fully closed state or from a fully closed state to a fully open state at a constant speed. Because the opening degree control of the transient nozzle 02 cannot be performed transiently, the total opening area for discharging the combustion gas G to the outside changes abruptly, so that the combustion pressure of the gas generator may also change abruptly, and the combustion chamber may change. An abnormality occurs in the combustion in 08, the combustion efficiency decreases, and a large amount of propellant is required to generate the lateral thrust F.
【００２４】なお、横推力制御装置としては、上述した
横推力制御装置０１５のほかに、パイロット弁は二組一
対で作動させずに、個別に作動させるようにしたものも
ある。しかしながら、このようにした横推力制御装置で
は、上述した問題点に加えて、４つのパイロット弁をそ
れぞれ独立に制御させるために、４個の制御回路が必要
となる問題点が生じると共に、ノズル制御弁０３を駆動
する各パイロット弁０４の駆動力を増巾するために増巾
装置の設置が必要になるという問題点がある。As the lateral thrust control device, in addition to the above-described lateral thrust control device 015, there is a type in which the pilot valves are individually operated instead of operating two pairs of pilot valves. However, in such a lateral thrust control device, in addition to the above-described problems, a problem arises in that four control circuits are required to control the four pilot valves independently, and the nozzle control is required. There is a problem that it is necessary to install a width increasing device in order to increase the driving force of each pilot valve 04 for driving the valve 03.
【００２５】[0025]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の横推力制御装置、特に、二組一対で作動させるよう
にしたノズル制御弁を設けて横推力を発生させるように
した横推力制御装置の不具合を解消するため、ノズル開
口部の開度が連続的に制御でき、ノズル開度を連続的に
変化させて行う飛しょう体の微妙な運動制御ができると
ともに、燃焼ガスＧを外部に排出する開口面積総和が急
激に変化しないようにでき、ガス発生器の燃焼圧力が急
激に変化することに伴い生じる燃焼室０８内の燃焼に異
常を起すことがなく、効率的な燃焼を行わせることがで
き、横推力Ｆを発生させるための推薬量を低減でき、さ
らには、ノズル制御弁の制御を行うために、ガス溜部か
らオリフィスを通過して、ピストン作動室内に導入され
る高温の燃焼ガスＧにさらされ、作動が不安定になるパ
イロット弁を使用する必要がなくなり、ノズル制御弁の
作動性能を安定したものにできて、ノズルの連続的な開
度制御と相俟って、微妙な飛しょう体の運動制御を行わ
せることができ、さらには制御系の異常により、全ての
ノズル制御弁が閉じた状態が生じる可能性がなくなり、
ガス発生器内の圧力が異常に上昇し、ガス発生器が爆発
する可能性を回避することができ、安全上の問題がなく
することのできる横推力制御装置を提供することを課題
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a conventional lateral thrust control apparatus as described above, and more particularly, to a lateral thrust control apparatus for generating lateral thrust by providing a pair of nozzle control valves which are operated in pairs. In order to resolve the malfunction of the device, the opening of the nozzle opening can be controlled continuously, the delicate movement of the flying object can be controlled by continuously changing the nozzle opening, and the combustion gas G can be sent to the outside. The total sum of the opening areas to be discharged can be prevented from changing suddenly, and the combustion in the combustion chamber 08 caused by the sudden change in the combustion pressure of the gas generator does not cause an abnormality, thereby enabling efficient combustion. The amount of propellant for generating the lateral thrust F can be reduced, and further, in order to control the nozzle control valve, the high temperature introduced through the orifice from the gas reservoir and into the piston working chamber. Combustion gas It is no longer necessary to use a pilot valve that becomes unstable and the operation of the nozzle control valve becomes unstable, and the operation performance of the nozzle control valve can be stabilized. It is possible to control the movement of the sheath, and furthermore, there is no possibility that all nozzle control valves will be closed due to abnormality in the control system,
An object of the present invention is to provide a lateral thrust control device capable of avoiding a possibility that the pressure in a gas generator abnormally rises and causing the gas generator to explode and eliminating a safety problem.
【００２６】[0026]
【課題を解決するための手段】このため、本発明の横推
力制御装置は次の手段とした。Therefore, the lateral thrust control device of the present invention has the following means.
【００２７】（１）飛しょう体の軸心に対し対向して配
設され一組にされた二つのノズルのそれぞれに形成され
た開口部から異なる流量の高圧ガスを噴射させて軸心と
直交する方向の横力を発生させるノズルの間に、飛しょ
う体の軸心を通り軸心と直交する方向に軸方向が配設さ
れ、対向する二つのノズルのそれぞれに向けて進退自在
にされたロッドを設けた。(1) A high-pressure gas having a different flow rate is jetted from openings formed in a pair of two nozzles arranged opposite to the axis of the flying object so as to be orthogonal to the axis. The axial direction is arranged between the nozzles that generate the lateral force in the direction that passes through the axis of the flying object and is perpendicular to the axis, and it is made to be able to advance and retreat toward each of the two opposed nozzles A rod was provided.
【００２８】なお、ロッドは飛しょう体の軸心に対して
対向させて設けられた一組のノズルからそれぞれ噴射さ
れる高圧ガスが、一方のノズルからのみ噴射され、他方
のノズルからは噴射されない位置までノズル制御弁を進
退させることができるとともに、ノズル制御弁の位置を
一組のノズルからそれぞれ噴射される高圧ガスの流量を
任意の割合にできる位置に保持できるものにすることが
好ましい。また、軸心に対して対向させて設けられるノ
ズルは、一組からなるものの外、二組以上の複数組から
なるものとしても良い。The high-pressure gas ejected from a pair of nozzles provided opposite to the axis of the flying object is ejected only from one nozzle, but not from the other nozzle. Preferably, the nozzle control valve can be advanced and retracted to the position, and the position of the nozzle control valve can be maintained at a position where the flow rate of the high-pressure gas injected from each set of nozzles can be set at an arbitrary ratio. Further, the nozzles provided to face the axis may be composed of one set or two or more sets.
【００２９】（２）ロッドの両端部にそれぞれ結合さ
れ、ノズルのそれぞれに形成された開口部に向けて進退
させるロッドの軸方向の進退とともに、対向させて設け
たノズルのそれぞれに形成された開口部に向けて進退
し、先端部に設けたポペット部とノズルの開口部に設け
られポペット部と当接させるようにした弁座との間隔を
変化させて、高圧ガスを噴射させる開口部の面積を変
え、それぞれのノズルで発生する横推力の大きさを変え
ることのできるノズル制御弁を設けた。(2) The rods respectively connected to both ends of the rod and moved toward and away from the openings formed in the respective nozzles in the axial direction, and the openings formed in the respective nozzles provided to face each other. The area of the opening for injecting high-pressure gas by changing the distance between the poppet part provided at the tip and the valve seat provided at the opening of the nozzle so as to abut the poppet part. And a nozzle control valve capable of changing the magnitude of the lateral thrust generated in each nozzle.
【００３０】なお、高圧ガスが噴射するノズル制御弁の
開口部の面積は、軸方向の進退とともに開口部に向けて
進退するロッドの進退量により変化するノズル制御弁の
位置に関わらず、開口面積総和が一定になるようノズル
制御弁先端部のポペット部と開口部との間隔が調整され
たものにすることが好ましい。The area of the opening of the nozzle control valve from which the high-pressure gas is injected, regardless of the position of the nozzle control valve, which varies depending on the amount of movement of the rod that moves toward and away from the opening along with the axial movement. It is preferable that the distance between the poppet portion at the tip of the nozzle control valve and the opening is adjusted so that the sum is constant.
【００３１】（３）ノズル制御弁の先端部に設けたポペ
ット部とノズルの開口部との間隔を変え、高圧ガスを噴
射させる開口部の面積を変え、ノズルで発生する横推力
の大きさを変えるため、ノズル制御弁を開口部に向けて
進退させるためのロッドを軸方向に進退させる駆動手段
を設けた。(3) The distance between the poppet provided at the tip of the nozzle control valve and the opening of the nozzle is changed, the area of the opening for injecting high pressure gas is changed, and the magnitude of the lateral thrust generated by the nozzle is reduced. In order to change the position, a driving means for moving a rod for moving the nozzle control valve toward and away from the opening in the axial direction is provided.
【００３２】なお、駆動手段は、高圧ガスとして高温の
燃焼ガスが使用される場合には、燃焼ガスをノズルに供
給するガス流路から離隔して設け、高温の燃焼ガスが直
接接触しないようにするため、例えばガス流路をノズル
が設置される機体の外周側に設け、ガス流路の内周側に
駆動手段を配設して、高温化するのを防止し作動が不安
定にならないようにすることが好ましい。When a high-temperature combustion gas is used as the high-pressure gas, the driving means is provided separately from a gas flow path for supplying the combustion gas to the nozzle so that the high-temperature combustion gas does not come into direct contact with the nozzle. Therefore, for example, the gas flow path is provided on the outer peripheral side of the body in which the nozzle is installed, and the driving means is disposed on the inner peripheral side of the gas flow path to prevent the temperature from becoming high and prevent the operation from becoming unstable. Is preferable.
【００３３】本発明の横推力制御装置は、上述（１）〜
（３）の手段により、（ａ）駆動手段によるロッドの軸
方向への進退によりノズル制御弁が開口部に向けて進退
することにより、ノズルの開口部は全開、全閉のいずれ
かの状態だけではなく、全開、全閉の中間の任意の開度
状態になる連続した開度に制御することができ、さらに
はロッドの軸方向への進退、換言すれば開口部を連続し
た開度に制御するためのノズル制御弁の開口部に向けて
進退を行う駆動手段を、高温の燃焼ガスが直接接触しな
いように配置することにより、ノズル制御弁の開口部の
開度制御をより安定したものにすることができ、飛しょ
う体に微妙な運動制御を行わせることができ、運動性能
に秀れたものにすることができる。The lateral thrust control device according to the present invention has the above (1) to
By means of (3), (a) the nozzle control valve advances or retreats toward the opening due to the axial movement of the rod by the driving means, so that the opening of the nozzle is either fully open or fully closed. Instead, it can be controlled to a continuous opening that will be in an arbitrary opening state between the fully open and fully closed positions, and furthermore, the rod will be advanced or retracted in the axial direction, in other words, the opening will be controlled to a continuous opening degree The drive means for moving forward and backward toward the opening of the nozzle control valve is arranged so that the high temperature combustion gas does not come into direct contact, so that the opening control of the opening of the nozzle control valve can be controlled more stably. Delicate motion control can be performed on the flying object, and the flying performance can be improved.
【００３４】また、ノズル制御弁を駆動する駆動手段、
もしくはこれを制御するための制御系等に異常が生じた
場合においても、ノズル開口部面積の開度総和は常に一
定に保持されるようにすることにより、全ノズル開口部
の閉塞に伴いガス発生器内に異常圧力上昇が生じること
がなくなり、ガス発生器の爆発等の発生を回避すること
ができ、これにともなう安全上の問題をなくすることが
でき、さらにはガス発生器内の圧力上昇による異常燃焼
等を防止することができ、横推進力を発生させるための
推進薬等の低減を計ることができる。Driving means for driving the nozzle control valve;
Alternatively, even when an abnormality occurs in a control system or the like for controlling the same, the total opening of the nozzle opening area is always kept constant, so that gas generation occurs due to blockage of all the nozzle openings. Abnormal pressure rise in the gas generator can be prevented, and explosion of the gas generator can be avoided, which can eliminate safety problems and increase pressure inside the gas generator. It is possible to prevent abnormal combustion and the like due to the above, and it is possible to reduce the amount of propellant for generating lateral propulsion.
【００３５】さらに、ノズル開口部面積の開度総和が常
に一定に保持され、開度総和の変化を微小にすることに
より、ロッドの両端に結合された一組のノズル制御弁に
作用する圧力に抗してロッドを駆動する駆動負荷を相殺
させることができるため、駆動手段に必要とする駆動力
を軽減することができる。Further, the total opening degree of the nozzle opening area is always kept constant, and the change in the total opening degree is minimized to reduce the pressure acting on a set of nozzle control valves connected to both ends of the rod. Since the driving load for driving the rod can be offset, the driving force required for the driving means can be reduced.
【００３６】また、ノズル制御弁はロッドの両端に結合
された一組の二個のノズル制御弁を一個の駆動手段で同
期制御して駆動できるので、ノズル制御弁を制御するた
めの制御回路を半減できるとともに、ノズル制御弁を駆
動するための駆動力を軽減することができ、さらにはノ
ズル制御弁の駆動力を増幅するための増幅器等の設置が
不要になる。Further, since the nozzle control valve can drive a set of two nozzle control valves connected to both ends of the rod in a synchronous manner by one driving means, a control circuit for controlling the nozzle control valve is provided. The driving force for driving the nozzle control valve can be reduced, and the installation of an amplifier or the like for amplifying the driving force for the nozzle control valve becomes unnecessary.
【００３７】また、本発明の横推力制御装置は、上述
（１）〜（３）の手段に加え、次の手段とした。The lateral thrust control device of the present invention employs the following means in addition to the above-mentioned means (1) to (3).
【００３８】（４）高圧ガスを噴射させ、軸心と直交す
る方向の横力を発生させるノズルが、飛しょう体の軸心
方向の同一位置に配置され、周方向に９０°角度を設け
て配置されて、飛しょう体の軸心に対して対向させて配
置された二個のノズルからなる一組のノズルが二組設け
られたノズルからなるものとした。(4) Nozzles for injecting high-pressure gas and generating a lateral force in a direction perpendicular to the axis are arranged at the same position in the axis direction of the flying object, and are provided with a 90 ° angle in the circumferential direction. One set of two nozzles arranged and arranged opposite to the axis of the flying object is comprised of two sets of nozzles.
【００３９】（５）ノズル制御弁を二個のノズル開口部
に向けてそれぞれ進退させノズル開口部の面積を変化さ
せるロッドが、飛しょう体の軸心を通るとともに、互い
に直交させて配設された二本のロッドからなり、二本の
ロッドのうちの一方のロッドが、軸心部で他方のロッド
を貫通するとともに、二本のロッドともに軸方向の進退
を自在にするために、一方のロッドが貫通する他方のロ
ッドには、他方のロッドの全ストロークの進退に必要な
長さの長穴を設け、一方のロッドを貫通させるものとし
た。(5) Rods for moving the nozzle control valves toward and away from the two nozzle openings to change the area of the nozzle openings are provided so as to pass through the axis of the flying object and to be orthogonal to each other. One rod of the two rods penetrates the other rod at the axial center, and both rods can freely advance and retreat in the axial direction. The other rod through which the rod penetrates is provided with a long hole required to advance and retreat the entire stroke of the other rod, so that one rod penetrates.
【００４０】本発明の横推力制御装置は、上述（４）
（５）の手段により、上述（ａ）に加え、（ｂ）飛しょ
う体の上、下および左、右方向の横推力を発生させるこ
とのできる横推力制御装置とすることができ、飛しょう
体は、運動性能がより向上し、正確でしかも微妙な運動
ができる飛しょうをさせることができるものにすること
ができる。The lateral thrust control device according to the present invention is described in (4) above.
By means of (5), in addition to the above (a), (b) a lateral thrust control device capable of generating lateral thrusts in the upward, downward, left, and right directions can be obtained. The body can be made to fly with improved athletic performance and accurate and subtle movement.
【００４１】また、二本のロッドが軸心部を通り、しか
も二本のロッドのうちの一方のロッドが、軸心部で他方
のロッドに設けた長穴を貫通して、二本のロッドともに
軸方向の進退を自在にしたために、二組のノズルは独立
に作動させることができ、さらに二組のノズルを構成す
る四個のノズルは、飛しょう体の軸心方向の同一位置に
配置され、二本のロッドの進退によって作動するノズル
制御弁による高圧ガスの噴射により、飛しょう体の同一
位置に上、下および左、右方向の横推力を発生させるこ
とのできるようになる。The two rods pass through the shaft center, and one of the two rods passes through the elongated hole provided in the other rod at the shaft center, and the two rods Both of them can move freely in the axial direction, so the two sets of nozzles can be operated independently, and the four nozzles that make up the two sets of nozzles are arranged at the same position in the axial direction of the flying object Then, the high-pressure gas is injected by the nozzle control valve which is operated by the forward and backward movement of the two rods, whereby it is possible to generate upward, downward, leftward, and rightward lateral thrusts at the same position of the flying object.
【００４２】また、四個のノズルが飛しょう体の軸心方
向の同一位置に配置されているので、二組のノズルでそ
れぞれ発生する横推力は、飛しょう体の軸心方向の同一
位置に発生して、二組のノズルでそれぞれ発生する横推
力により重心まわりに生じる回転モーメントは、いずれ
の組のノズルで発生する横推力によっても同一の回転モ
ーメントにできるとともに、姿勢角を変えることなく飛
しょう体を上、下および左、右方向に移動させる場合に
おいては、作動させる組のノズルによっては生じること
のある、重心まわりに回転モーメントが発生しないの
で、姿勢角の変化を完全になくして飛しょうさせること
ができる。Also, since the four nozzles are arranged at the same position in the axial direction of the flying object, the lateral thrusts generated by the two sets of nozzles are at the same position in the axial direction of the flying object. The rotational moment generated around the center of gravity by the lateral thrusts generated by the two sets of nozzles can be made the same rotational moment by the lateral thrusts generated by either set of nozzles, and fly without changing the attitude angle. When moving the sheath up, down, left, and right, no rotational moment is generated around the center of gravity, which may occur depending on the nozzles of the set to be operated. I can help you.
【００４３】[0043]
【発明の実施の形態】以下、本発明の横推力制御装置の
実施の一形態を図面にもとづき説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a lateral thrust control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００４４】図１は、本発明の横推力制御装置の実施の
第１形態を示す断面図で、図１（ａ）は横推力制御装置
が搭載された軸方向位置の飛しょう体を輪切りにした横
断面図を表わし、図１（ｂ）は横推力制御装置が搭載さ
れた近傍の飛しょう体を軸方向に切った縦断面図を表わ
している。なお、図３、図４に示す部材と同一若しくは
類似の部材については、同一符号を付して説明は省略す
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a lateral thrust control device according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of a flying object at an axial position on which the lateral thrust control device is mounted. FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the flying object near the mounting of the lateral thrust control device, cut in the axial direction. Note that members that are the same as or similar to those shown in FIGS. 3 and 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
【００４５】図１に示すように、本実施の形態の横推力
制御装置１５は、マニホールド０１にネジで結合され対
向するように配置されたノズル０２、ノズル０２の開口
部であるチョーク部（スロート部）１６にポペット部０
１１の先端が挿入され、チョーク部１６のガス溜部０１
２開口部に設けられた弁座とポペット部０１１との間隔
を変化させて、チョーク部１６の開度を決めるノズル制
御弁０３、対向させて設けた２個のノズル制御弁０３を
機械的に結合するロッド１７、このロッド１７をロッド
１７の軸心方向に摺動可能に保持するロッドガイド１
８、ロッド１７の一部を形成するスロット１９とこれと
嵌合する偏心軸２０を作り付けた駆動軸２１、この駆動
軸２１を回転可能にして保持する軸受２２，２３、駆動
軸２１の回転を制御するステッピングモータ２４から成
る。As shown in FIG. 1, a lateral thrust control device 15 according to the present embodiment includes a nozzle 02 which is connected to a manifold 01 with a screw and is arranged to face the same, and a choke portion (throat) which is an opening of the nozzle 02. Part) Poppet part 0 at 16
11 is inserted into the gas reservoir 01 of the choke 16.
2 The nozzle control valve 03 for determining the opening degree of the choke portion 16 by changing the distance between the valve seat provided at the opening and the poppet portion 011 and the two nozzle control valves 03 provided to face each other mechanically. Rod 17 to be connected, rod guide 1 for holding rod 17 slidably in the axial direction of rod 17
8, a drive shaft 21 having a slot 19 forming a part of the rod 17 and an eccentric shaft 20 fitted with the slot 19, bearings 22 and 23 for rotatably holding the drive shaft 21, and rotation of the drive shaft 21. It comprises a stepping motor 24 to be controlled.
【００４６】このように、ロッド１７の進退を行わせる
駆動手段は、ステッピングモータ２４、駆動軸２１およ
びスロット１９に嵌合する偏心軸２０から構成されてい
る。As described above, the driving means for moving the rod 17 forward and backward comprises the stepping motor 24, the driving shaft 21 and the eccentric shaft 20 fitted in the slot 19.
【００４７】また、本実施の形態の横推力制御装置１５
では、上述した構成の二組のノズル制御弁０３の作動機
構を同一平面上に直交配置し、且つ、一方の組のノズル
制御弁０３を機械的に結合するためのロッド１７に軸方
向に長くされた長穴、いわゆるキャビティをもうけ、他
方の組のノズル制御弁０３を機械的に結合するようにし
たロッド１７を、このキャビティに貫通させて、二本の
ロッド１７は軸心方向の同一位置に配設され、しかも独
立に駆動できるようにしている。The lateral thrust control device 15 according to the present embodiment
In the above, the operating mechanisms of the two sets of nozzle control valves 03 having the above-described configuration are arranged orthogonally on the same plane, and are long in the axial direction on the rod 17 for mechanically connecting one set of nozzle control valves 03. A rod 17 having an elongated hole, a so-called cavity, and mechanically connecting the other set of nozzle control valves 03 is penetrated through the cavity, and the two rods 17 are positioned at the same position in the axial direction. , And can be driven independently.
【００４８】こうすることにより、飛しょう体の軸心に
対して対向する二方向の横推力を発生させるように、設
けられたノズル制御弁０３を両端部に結合し、一組のノ
ズル０２を形成するようにしたロッド１７を直交させて
配設することができ、さらに直交させ配設される二本の
ロッド１７は、軸心方向が同一な平面上で作用させるこ
とが出来、しかも、軸方向のモーメント成分の発生を防
いでいる。By doing so, the nozzle control valves 03 provided are connected to both ends so as to generate lateral thrusts in two directions facing the axis of the flying object, and one set of nozzles 02 is connected. The rods 17 to be formed can be arranged orthogonally, and the two rods 17 arranged orthogonally can act on the same plane with the same axial direction. The generation of the moment component in the direction is prevented.
【００４９】また、ガス流路０５を経由してガス溜部０
１２に導入し、ノズル制御弁０３の開閉によりノズル０
２から外部へ噴射させて横推力を発生させるガス発生器
を構成する、固体推進剤が充填されたチャンバ０６、固
体推進剤を燃焼させて高圧ガスとしての燃焼ガスＧを発
生させる燃焼室０８、および燃焼室０８で発生した燃焼
ガスＧをガス流路０５に噴射するスロート０７が図３と
同様に設けられている。Further, the gas reservoir 0
12 and the nozzle 0 is opened and closed by opening and closing the nozzle control valve 03.
A chamber 06 filled with a solid propellant, which constitutes a gas generator for generating lateral thrust by injecting the solid propellant from the outside, a combustion chamber 08 for burning the solid propellant to generate a combustion gas G as a high-pressure gas, A throat 07 for injecting the combustion gas G generated in the combustion chamber 08 into the gas flow path 05 is provided in the same manner as in FIG.
【００５０】次に、本実施の形態の横推力制御装置１５
で、ノズル制御弁０３を作動させる作動装置について説
明する。図２は、この横推力制御装置の作動を示す模擬
図で、図２（ａ）は作動装置の中立状態、すなわち、対
向して配設されたノズル０２から外部へ排出される燃焼
ガスＧの流量が平衡している状態を示し、図２（ｂ）
は、作動装置を作動状態、すなわち、対向して配設され
たノズル０２から外部へ排出される燃焼ガスＧの流量が
不平衡となり、図に示す右側のノズル０２から外部へ排
出される燃焼ガスＧの流量が増し、反対側のノズル０２
から外部へ排出される燃焼ガスＧの流量が減少し、図の
右側に横推力を発生している作動状態を示す図である。Next, the lateral thrust control device 15 of this embodiment
Next, an operating device for operating the nozzle control valve 03 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the lateral thrust control device. FIG. 2A shows a neutral state of the operation device, that is, the combustion gas G discharged from the nozzle 02 disposed opposite to the outside. FIG. 2 (b) shows a state where the flow rates are balanced.
Indicates that the operating device is in the operating state, that is, the flow rate of the combustion gas G discharged to the outside from the nozzle 02 disposed oppositely becomes unbalanced, and the combustion gas discharged to the outside from the right nozzle 02 shown in the drawing. The flow rate of G increases, and the opposite nozzle 02
FIG. 4 is a diagram showing an operation state in which the flow rate of combustion gas G discharged from the outside to the outside is reduced and a lateral thrust is being generated on the right side of the drawing.
【００５１】図２（ａ）において示すように、ノズル制
御弁０３とチョーク部１６に設けた弁座との間隔を左右
で同じにして、中立状態にされているステッピングモー
タ２４が駆動軸２１まわりに回動して時計方向に回転す
ると、これと一体形成された偏心軸２０も時計方向に揺
動する。As shown in FIG. 2 (a), the distance between the nozzle control valve 03 and the valve seat provided on the choke portion 16 is made equal on the left and right, and the stepping motor 24 in the neutral state is rotated around the drive shaft 21. When rotated in the clockwise direction, the eccentric shaft 20 integrally formed therewith also swings clockwise.
【００５２】この偏心軸２０の揺動は、ロッド１７の略
中央に形成されたスロット１９に伝えられ、ロッド１７
を左方にスライドさせる。The swing of the eccentric shaft 20 is transmitted to a slot 19 formed substantially at the center of the rod 17,
Slide to the left.
【００５３】このロッド１７の軸方向の動きが、ロッド
１７の両端に機械的に結合されたノズル制御弁０３のポ
ペット部０１１とポペット部０１１が当接する弁座との
間隔を変え、ポペット部０１１と弁座との隙間で形成さ
れるノズル０２の開口部としてのチョーク部１６の開口
面積を変化させる。The axial movement of the rod 17 changes the distance between the poppet portion 011 of the nozzle control valve 03 mechanically connected to both ends of the rod 17 and the valve seat with which the poppet portion 011 abuts, and the poppet portion 011 The opening area of the choke 16 as the opening of the nozzle 02 formed by the gap between the valve and the valve seat is changed.
【００５４】対向して設けられたノズル０２とノズル制
御弁０３との間に形成される開口面積は、上述したロッ
ド１７が左方にスライドする場合は、左側のノズル０２
とノズル制御弁０３との間に形成される開口部の面積は
縮小し、右側のノズル０２とノズル制御弁０３との間に
形成される開口部の面積は拡大するように、一方が増加
すれば他方はそれと同じだけ減少し、且つこの増加又は
減少する開口部の面積の変化は、ステッピングモータ２
４の回転角に依存することになる。When the rod 17 slides to the left, the opening area formed between the nozzle 02 provided opposite to the nozzle control valve 03 and the nozzle control valve 03 is set to the left nozzle 02
The area of the opening formed between the nozzle control valve 03 and the nozzle control valve 03 is reduced, and the area of the opening formed between the right nozzle 02 and the nozzle control valve 03 is increased so that one of the openings increases. If the other decreases by the same amount, and this increasing or decreasing change in the area of the opening, the stepping motor 2
4 will depend on the rotation angle.
【００５５】従って、ガス発生器からガス流路０５を通
り、ガス溜部０１２に供給された燃焼ガスＧは、ノズル
０２とノズル制御弁０３、正確にはポペット部０１１と
弁座の間にロッド１７の左右方向の移動で形成された開
口部を経てノズル０２から噴き出し右側への推力を発生
させ、この推力によりノズル０２が飛しょう体の重心位
置に設けられている場合には飛しょう体は推力の方向と
反対側の左側に移動させ、また、ノズル０２が重心位置
より後方に設けられている場合は、飛しょう体を重心ま
わりに反時計方向に回転させる回動モーメントを発生さ
せ、飛しょう体の姿勢角を変化させる。Accordingly, the combustion gas G supplied from the gas generator through the gas flow path 05 to the gas reservoir 012 is supplied between the nozzle 02 and the nozzle control valve 03, more precisely, between the poppet unit 011 and the valve seat. 17 thrusts from the nozzle 02 through the opening formed by the horizontal movement of 17 to generate a thrust to the right side. When this thrust causes the nozzle 02 to be provided at the position of the center of gravity of the flying object, When the nozzle is moved to the left side opposite to the direction of the thrust, and when the nozzle 02 is provided behind the position of the center of gravity, a turning moment for rotating the flying object counterclockwise around the center of gravity is generated, and the flying moment is generated. Change the posture angle of the body.
【００５６】また、ステッピングモータ２４の回転方向
を反時計方向にすると、ロッド１７の略中央に形成され
たスロット１９に挿入されている偏心軸２０は、反時計
方向に駆動軸２１まわりに回転して、ステッピングモー
タ２４の回転力はロッド１７を右方にスライドさせる方
向にスロット１９に伝達され、右側のノズル０２とロッ
ド１７の右側への移動により右側へ移動するノズル制御
弁０３との間に形成される開口部の面積は縮小し、左側
のノズル０２とノズル制御弁０３との間に形成される開
口部の面積は拡大し、前述したステッピングモータ２４
の時計方向の回転時と同様に、ステッピングモータ２４
の回転角に依存して、一方（左側の開口面積）が増加す
れば他方（右側の開口面積）はそれと同じだけ減少し
て、推力の方向を反転させ、左側への推力を発生させ、
飛しょう体を右側へ移動させ、又は重心点まわりに時計
方向に回転させる回転モーメントを発生させる。When the rotation direction of the stepping motor 24 is counterclockwise, the eccentric shaft 20 inserted in the slot 19 formed substantially at the center of the rod 17 rotates around the drive shaft 21 counterclockwise. The rotational force of the stepping motor 24 is transmitted to the slot 19 in a direction to slide the rod 17 to the right, and between the right nozzle 02 and the nozzle control valve 03 which moves to the right by the rod 17 moving to the right. The area of the opening formed is reduced, the area of the opening formed between the left nozzle 02 and the nozzle control valve 03 is enlarged, and the stepping motor 24 described above is enlarged.
As in the case of the clockwise rotation of
Depending on the rotation angle of, if one (the opening area on the left) increases, the other (the opening area on the right) decreases by the same amount, reverses the direction of thrust, and generates thrust to the left,
A rotational moment is generated to move the flying object to the right or rotate clockwise around the center of gravity.
【００５７】以上述べたように、本実施の形態の横推力
制御装置は上述の構成にされているので、 （１）ノズル０２は、“全開”もしくは“全閉”のどち
らかの作動ではなく、全開と全閉の間の開度に連続的に
制御することができ、ノズル０２から噴射される燃焼ガ
スの噴射量を変え、横推力の大きさを連続的に変えて飛
しょう体の微妙な運動制御を行わせることができ、飛し
ょう体の運動性能を向上させることができる。As described above, since the lateral thrust control device of the present embodiment is configured as described above, (1) the nozzle 02 does not operate in either "fully open" or "fully closed". , The opening degree between full open and fully closed can be controlled continuously, changing the injection amount of combustion gas injected from the nozzle 02 and changing the magnitude of the lateral thrust continuously, the subtlety of the flying object Exercise control can be performed, and the exercise performance of the flying object can be improved.
【００５８】（２）推力を発生させるノズルの開口を微
妙に制御するためにノズル制御弁の微妙な制御に必要と
するモータ部が従来のパイロット弁のように高温燃焼ガ
スに曝されない為、ノズル制御弁の安定した制御がで
き、ノズルの開口を微妙に制御して、微妙な推力の制御
が可能となる。これにより、ノズルの連続的な開度制御
と相俟って、微妙な飛しょう体の運動制御を行わせるこ
とができ、飛しょう体の運動性能を向上させることがで
きる。(2) Since the motor portion required for fine control of the nozzle control valve for finely controlling the opening of the nozzle for generating thrust is not exposed to high-temperature combustion gas unlike the conventional pilot valve, The control valve can be controlled stably, and the opening of the nozzle can be delicately controlled, so that the delicate thrust can be controlled. Thus, coupled with the continuous control of the opening of the nozzle, fine movement control of the flying object can be performed, and the movement performance of the flying object can be improved.
【００５９】（３）制御系の異常により、全てのノズル
制御弁が閉じた状態が生じる可能性がなくなり、制御系
の異常が発生しても、ノズル制御弁の作動に伴うノズル
の開口部の面積総和は常に一定に保持されガス発生器内
の圧力が異常に上昇し、ガス発生器が爆発するなどの可
能性を回避することができ、安全上の問題がなくするこ
とのできる。(3) There is no possibility that all the nozzle control valves are closed due to an abnormality in the control system. The total area is always kept constant, so that the possibility that the pressure inside the gas generator rises abnormally and the gas generator explodes can be avoided, and safety problems can be eliminated.
【００６０】（４）過渡的なノズルの開口面積総和が一
定になることから、開口面積総和が急激に変化すること
によって、生じることのあったガス発生器の燃焼圧力が
急激に変化することがなくなるため燃焼室０８内の燃焼
に異常を起すことがなく、効率的な燃焼を行わせること
ができ、推薬量を低減できる。(4) Since the total opening area of the transient nozzle becomes constant, the sudden change in the total opening area may cause a sudden change in the combustion pressure of the gas generator which may occur. Since there is no combustion, no abnormality occurs in combustion in the combustion chamber 08, efficient combustion can be performed, and the amount of propellant can be reduced.
【００６１】（５）一対の制御弁をロッドで結合し、こ
のロッドをアクチュエータ等で駆動し必ずどちらかのノ
ズルの開口部を開放し、かつ開口面積総和の変化を最小
にしているので、ロッドの両端に機械的に結合された一
組のノズル制御弁に作用する圧力に抗する駆動負荷を相
殺させることができ、アクチュエータの駆動力を最小と
することができる。(5) A pair of control valves are connected by a rod, and this rod is driven by an actuator or the like to always open the opening of one of the nozzles, and the change in the total opening area is minimized. The driving load against the pressure acting on a set of nozzle control valves mechanically coupled to both ends of the actuator can be offset, and the driving force of the actuator can be minimized.
【００６２】（６）また、一対のノズル制御弁を機械的
にロッドの両端部に連結し同期制御するようにしたの
で、ノズル制御弁のそれぞれを制御させるための制御回
路を少くとも半減でき、しかもノズル制御弁の駆動力を
増幅する装置の設置を不要にできる。(6) Since a pair of nozzle control valves are mechanically connected to both ends of the rod for synchronous control, a control circuit for controlling each of the nozzle control valves can be reduced by at least half. Moreover, it is not necessary to install a device for amplifying the driving force of the nozzle control valve.
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の横推力制
御装置は、飛しょう体の軸心に対し対向して配設され一
組にされた二つのノズルに形成された開口部から異なる
流量の高圧ガスを噴射させて軸心と直交する方向の横力
を発生させるノズルの間に配設され、二つのノズルに向
けて進退自在にされたロッド、ロッドの両端部にそれぞ
れ結合され、ノズルの開口部に向けて進退するロッドの
軸方向の進退とともに開口部に向けて進退し、先端部と
開口部との間隔を変化させ、高圧ガスを噴射させる開口
部の面積を変え、ノズルで発生する横推力の大きさを変
えることのできるノズル制御弁、ノズル制御弁とノズル
の開口部との間隔を変えて開口部の面積を変え、ノズル
で発生する横推力の大きさを変えるためにノズル制御弁
を開口部に向けて進退させるロッドを軸方向に進退させ
る駆動手段を設けたものとした。As described above, the lateral thrust control device of the present invention differs from the opening formed in the two nozzles which are arranged opposite to the axis of the flying object and are formed as a set. A rod that is disposed between nozzles that injects a high-pressure gas at a flow rate to generate a lateral force in a direction perpendicular to the axis, and that is movable toward and away from the two nozzles, is coupled to both ends of the rod, The rod that advances and retreats toward the opening of the nozzle advances and retreats toward the opening along with the axial movement of the rod, changes the distance between the tip and the opening, changes the area of the opening for injecting high-pressure gas, and A nozzle control valve that can change the magnitude of the lateral thrust generated, changing the area between the nozzle control valve and the opening of the nozzle to change the area of the opening, and changing the magnitude of the lateral thrust generated by the nozzle Point the nozzle control valve at the opening The withdrawal causes the rod was one provided with drive means for advancing and retracting in the axial direction.
【００６４】本発明の横推力制御装置は、これにより駆
動手段によるロッドの軸方向への進退によりノズル制御
弁が開口部に向けて進退し、ノズルの開口部は全開、全
閉の間の連続した開度に制御することができ、さらには
ロッドの軸方向への進退によりノズル制御弁の開口部に
向けて進退させる駆動手段を、高温の燃焼ガスの影響を
受けないように配置でき、ノズル制御弁の開口部制御を
より安定したものにすることができ、飛しょう体を運動
性能に秀れたものにすることができる。According to the lateral thrust control device of the present invention, the nozzle control valve advances and retreats toward the opening by the axial movement of the rod by the driving means, and the opening of the nozzle is continuously opened and closed. The opening degree can be controlled to be adjusted, and furthermore, the driving means for moving forward and backward toward the opening of the nozzle control valve by moving the rod in the axial direction can be arranged so as not to be affected by the high-temperature combustion gas. The control of the opening of the control valve can be made more stable, and the flying object can be made to have excellent exercise performance.
【００６５】また、ノズル制御弁を駆動する駆動手段、
又は制御系に異常が生じた場合においても、ノズル開口
部面積の開度総和は常に一定に保持され、開口部の閉塞
に伴い生じるガス発生器内に異常圧力上昇が生じること
がなく、爆発等の発生を回避することができ、安全上の
問題をなくすることができ、さらにガス発生器内の圧力
上昇による異常燃焼等を防止でき、推進薬等の低減を計
ることができる。Driving means for driving the nozzle control valve;
Or, even if an abnormality occurs in the control system, the total opening degree of the nozzle opening area is always kept constant, and no abnormal pressure rise occurs in the gas generator caused by the closing of the opening, and an explosion, etc. Can be avoided, safety problems can be eliminated, abnormal combustion or the like due to pressure increase in the gas generator can be prevented, and the amount of propellant and the like can be reduced.
【００６６】さらに、ノズル開口部面積の開度総和が常
に一定に保持されることにり、ノズル制御弁に作用する
圧力に抗する駆動負荷を相殺させることができ、駆動手
段に必要とする駆動力を軽減することができる。Further, since the total opening degree of the nozzle opening area is always kept constant, the driving load against the pressure acting on the nozzle control valve can be offset, and the driving means required for the driving means can be offset. Power can be reduced.
【００６７】また、一組二個のノズルを制御するノズル
制御弁は、一個の駆動手段で同期制御して駆動でき、制
御回路を半減でき、駆動力を軽減することができるとと
もに、ノズル制御弁の駆動力を増幅するための増幅器等
の設置が不要になる。A nozzle control valve for controlling a pair of two nozzles can be driven synchronously by a single driving means, the control circuit can be reduced by half, the driving force can be reduced, and the nozzle control valve can be reduced. Therefore, it is not necessary to provide an amplifier or the like for amplifying the driving force of the device.
【００６８】また、本発明の横推力制御装置は、高圧ガ
スを噴射させ、軸心と直交する方向の横力を発生させる
ノズルが、飛しょう体の軸心方向の同一位置に、周方向
に９０°角度を設けて配置されて、対向させて配置され
た二個のノズルからなる一組のノズルを二組設けたもの
とし、ノズル制御弁をノズル開口部に向けて進退させノ
ズル開口部の面積を変化させるロッドが、軸心を通り互
いに直交させて配設された二本のロッドからなり、他方
のロッドには他方のロッドの進退に必要な長さの長穴を
設け、一方のロッドが軸心部で他方のロッドの長穴を貫
通させる等により、二本のロッドともに軸方向の進退が
自在にしたものとした。In the lateral thrust control device of the present invention, a nozzle for injecting high-pressure gas and generating a lateral force in a direction orthogonal to the axis is provided at the same position in the axial direction of the flying object in the circumferential direction. The nozzle control valve is provided with two sets of two nozzles that are arranged at an angle of 90 ° and that are arranged to face each other. A rod whose area is changed is made up of two rods that are arranged perpendicularly to each other through the axis, and the other rod is provided with a long hole required to advance and retreat the other rod. The two rods can be freely advanced and retracted in the axial direction, for example, by penetrating an elongated hole of the other rod at the axis.
【００６９】本発明の横推力制御装置は、これにより飛
しょう体の上、下および左右方向の横推力を自在に発生
させることのできる横推力制御装置にでき、また、二本
のロッドが共に軸心部を通り、しかも二本のロッドのう
ちの一方のロッドが、軸心部で他方のロッドに設けた長
穴を貫通して、二本のロッドは軸方向の進退が自在にさ
れて、二組のノズルは独立に作動させることができると
ともに、二組のノズルを構成する四個のノズルは、軸心
方向の同一位置に配置され、ノズル制御弁による高圧ガ
スの噴射により、軸心方向の同一位置に上、下および左
右方向の横推力を発生させることができ、さらには、四
個のノズルが軸心方向の同一位置に配置され、二組のノ
ズルでそれぞれ発生する横推力は、軸心方向の同一位置
に発生するので、二組のノズルで発生する横推力により
重心まわりに生じる回転モーメントは、いずれの組のノ
ズルで発生する横推力によっても同一の回転モーメント
にできるとともに、姿勢角を変えることなく飛しょう体
を上、下および左右方向に移動させる場合、作動させる
組のノズルによらず姿勢角の変化をなくした飛しょう体
ができ、飛しょう体は運動性能がより向上したものにす
ることができる。The lateral thrust control device according to the present invention can be a lateral thrust control device capable of freely generating lateral thrusts in the up, down, left and right directions of the flying object. The rod passes through the shaft center, and one of the two rods penetrates the elongated hole provided in the other rod at the shaft center, and the two rods are freely movable in the axial direction. , The two sets of nozzles can be operated independently, and the four nozzles that constitute the two sets of nozzles are arranged at the same position in the axial direction. Lateral thrust in the upper, lower and left and right directions can be generated at the same position in the direction.Furthermore, four nozzles are arranged at the same position in the axial direction, and the lateral thrust generated by the two sets of nozzles is Occurs at the same position in the axial direction, The rotational moment generated around the center of gravity due to the lateral thrust generated by the nozzles of the pair can be made the same by the lateral thrust generated by any of the nozzles, and the flying object can be raised and lowered without changing the attitude angle. When moving in the left-right direction, a flying object with no change in the attitude angle can be obtained regardless of the nozzles of the set to be operated, and the flying object can have more improved exercise performance.
【図１】本発明の横推力制御装置の実施の第１形態を示
す断面図で、図１（ａ）は本実施の形態の横推力制御装
置が搭載された軸方向位置で飛しょう体を輪切りにした
横断面図、図１（ｂ）は横推力制御装置が搭載された軸
方向位置近傍を軸方向に切った縦断面図、FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a lateral thrust control device of the present invention. FIG. 1 (a) shows a flying object at an axial position where the lateral thrust control device of the present embodiment is mounted. 1 (b) is a longitudinal sectional view in which the vicinity of the axial position where the lateral thrust control device is mounted is cut in the axial direction;
【図２】本実施の形態の横推力制御装置の作動を示す模
擬断面図で、図２（ａ）は中立状態を示す図、図２
（ｂ）は作動状態を示す図、FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the operation of the lateral thrust control device according to the present embodiment, FIG. 2 (a) showing a neutral state, and FIG.
(B) is a diagram showing an operating state,
【図３】従来の横推力制御装置を示す断面図で、図３
（ａ）は横推力制御装置が搭載された軸方向位置で飛し
ょう体を輪切りにした横断面図、図３（ｂ）は図３
（ａ）に示す矢視Ａ−Ａにおける横推力制御装置が搭載
された軸方向位置近傍を軸方向に切った縦断面図、FIG. 3 is a sectional view showing a conventional lateral thrust control device.
FIG. 3A is a cross-sectional view of the flying object taken at the axial position where the lateral thrust control device is mounted, and FIG.
FIG. 5A is a vertical cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
【図４】図３に示す横推力制御装置の作動を示す模擬断
面図で、図４（ａ）はノズル開状態を示す図、図４
（ｂ）はノズル閉状態を示す図である。4 is a simulated cross-sectional view showing the operation of the lateral thrust control device shown in FIG. 3, wherein FIG.
(B) is a diagram showing a nozzle closed state.
０１ マニホールド ０２ ノズル ０３ ノズル制御弁 ０４ パイロット弁 ０５ ガス流路 ０６ チャンバ ０７ スロート ０８ 燃焼室 ０９ 穴 ０１０ ピストンヘッド ０１１ ポペット部 ０１２ ガス溜部 ０１３ ピストン作動室 ０１４ オリフィス １５，０１５ 横推力制御装置 １６ チョーク部 １７ ロッド １８ ロッドガイド １９ スロット ２０ 偏心軸 ２１ 駆動軸 ２２，２３ 軸受 ２４ ステッピングモータ Ｇ 燃焼ガス Ｆ 横推力 Ｓ1 オリフィス断面積 Ｓ2 パイロット弁断面積 Ｐ1 ガス溜部圧力 Ｐ2 ピストン作動室圧力01 Manifold 02 Nozzle 03 Nozzle control valve 04 Pilot valve 05 Gas flow path 06 Chamber 07 Throat 08 Combustion chamber 09 Hole 010 Piston head 011 Poppet part 012 Gas reservoir 013 Piston working chamber 014 Orifice 15,015 Lateral thrust control device 16 Choke part 17 Rod 18 Rod Guide 19 Slot 20 Eccentric Shaft 21 Drive Shaft 22, 23 Bearing 24 Stepping Motor G Combustion Gas F Lateral Thrust S 1 Orifice Cross Section S 2 Pilot Valve Cross Section P 1 Gas Reservoir Pressure P 2 Piston Working Chamber Pressure
Claims (2)
れ一組にされたノズルを配置し、前記ノズルのそれぞれ
に形成された開口部に向けてノズル制御弁を進退させ前
記開口部の面積を変え、それぞれ異なる流量の高圧ガス
を前記ノズルから噴射させ、前記軸心と直交する方向の
横力を前記飛しょう体に発生させる横推力制御装置にお
いて、前記軸心と直交して前記軸心を通り、前記開口部
の方向へ軸方向が配設され、対向する前記開口部の間に
配置され前記開口部に向けて進退するロッドと、前記ロ
ッドの両端部に結合され、前記ロッドの進退とともに前
記開口部に向けてそれぞれ進退し、前記開口部の面積を
変える前記ノズル制御弁と、前記ロッドを進退させる駆
動手段とを設けたことを特徴とする横推力制御装置。1. A set of nozzles provided opposite to the axis of a flying object is arranged, and a nozzle control valve is advanced and retracted toward an opening formed in each of the nozzles. In the lateral thrust control device which changes the area of the high pressure gas of different flow rates from the nozzles to generate a lateral force in a direction perpendicular to the axis on the flying object, A rod disposed axially in the direction of the opening, passing through the axis, and disposed between the opposing openings and moving toward and away from the opening; and a rod coupled to both ends of the rod; A lateral thrust control device comprising: the nozzle control valve that moves toward and away from the opening with the advance and retreat of the nozzle and changes the area of the opening; and a driving unit that moves the rod forward and backward.
けて前記軸心方向の同一位置に配置され、軸心に対して
対向してそれぞれ配置された二組のノズルからなり、前
記ノズル制御弁をそれぞれ進退させる前記ロッドが、前
記軸心を通り互いに直交して配設された二本のロッドか
らなり、一方の前記ロッドが前記軸心部で他方の前記ロ
ッドを貫通するとともに、前記ロッドのそれぞれが軸方
向に配設されている前記開口部に向けて進退自在にされ
ていることを特徴とする請求項１の横推力制御装置。2. The nozzle comprises two sets of nozzles arranged at the same position in the axial direction with a 90 ° angle in the circumferential direction, and respectively arranged opposite to the axial center. The rods for respectively moving the control valve forward and backward are composed of two rods disposed orthogonally to each other through the axis, and one of the rods penetrates the other rod at the axis portion, 2. The lateral thrust control device according to claim 1, wherein each of the rods is capable of moving forward and backward toward the opening provided in the axial direction.
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|---|---|---|---|
| JP15758299A JP3510527B2 (en) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | Lateral thrust control device |
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ID=15652859
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|---|---|---|---|---|
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| CN105736179A (en) * | 2016-02-18 | 2016-07-06 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | Gas flow adjusting device of solid rocket ramjet |
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1999
- 1999-06-04 JP JP15758299A patent/JP3510527B2/en not_active Expired - Fee Related
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