JP2003240500A - Side thruster for flying body - Google Patents

Side thruster for flying body

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JP2003240500A
JP2003240500A JP2002037680A JP2002037680A JP2003240500A JP 2003240500 A JP2003240500 A JP 2003240500A JP 2002037680 A JP2002037680 A JP 2002037680A JP 2002037680 A JP2002037680 A JP 2002037680A JP 2003240500 A JP2003240500 A JP 2003240500A
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JP
Japan
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nozzle
nozzles
flow
gas
opening area
Prior art date
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Application number
JP2002037680A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Sugimine
真憲 杉峰
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IHI Aerospace Co Ltd
Original Assignee
IHI Aerospace Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide large lateral thrust by the same gas generation amount. <P>SOLUTION: A plurality of nozzles 4A-4D is arranged within a plane orthogonal to a body center axis, and a flow control valve 6 is provided to conduct variable control for gas flow-rates in the respective nozzles 4A-4D while distributing high-pressure gas from a chamber side to the respective nozzles 4A-4D. In the flow control valve 6, an opening area in each of the nozzles 4A-4D is variably controlled as a function of a position of each pintle 8 driven by a cam 9 to open and close each nozzle throat part 7, and is set to keep a fixed ratio of total opening area of the nozzle throat parts 7 to the total number of the nozzles all the time. The flow-rate corresponding to total gas flow-rate supplied from the chamber side is allowed to flow to the one nozzle selected optionally. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、飛しょう体のサイ
ドスラスタに関し、特に大気圏内もしくは大気圏外を飛
しょうするロケット等の飛しょう体に搭載して、軌道変
更等に際して機体中心軸と直交方向に高圧ガスを噴射す
ることにより同方向の推力を発生させて機体の姿勢制御
あるいは軌道制御を行うようにしたいわゆるサイドスラ
スタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a side thruster for a flying vehicle, and in particular, it is mounted on a flying vehicle such as a rocket flying in or out of the atmosphere, and is used in a direction orthogonal to the center axis of the vehicle when changing the trajectory. The present invention relates to a so-called side thruster in which thrust of the same direction is generated by injecting high-pressure gas into the vehicle to control the attitude or trajectory of the airframe.

【0002】[0002]

【従来の技術】サイドスラスタに関する技術として、例
えば特開2000−346598号公報および特開平1
0−103156号公報に記載のものが提案されてい
る。
2. Description of the Related Art As a technique related to a side thruster, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-346598 and Japanese Unexamined Patent Publication No.
The one described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 0-103156 has been proposed.

【0003】前者のものは、機体中心軸と直交する平面
内に90度位相で四つのノズルを放射状に、すなわち二
つのノズル同士が互いに対向するように合計4個のノズ
ルを配置し、互いに対向する二つのノズルスロート部の
開口面積を可変制御するピントルを一体的に動かして、
横方向の推力を制御するようになっている。すなわち、
同一軸線上に二つのノズルが配置されていることになる
二つのノズル対向軸線が互いに直交するように設定され
ていることから、各ピントルはそれぞれ上記ノズル対向
軸線に沿ってスライド変位することになる。
In the former type, four nozzles are radially arranged in a plane orthogonal to the central axis of the machine at 90 ° phase, that is, a total of four nozzles are arranged so that the two nozzles face each other and face each other. By moving the pintle that variably controls the opening area of the two nozzle throat parts,
It is designed to control lateral thrust. That is,
Since the two nozzles are arranged on the same axis and the two nozzle facing axes are set to be orthogonal to each other, each pintle is slidably displaced along the nozzle facing axis. .

【0004】また、後者のものは、上記と同様の配置と
した四つのノズルの中央部に球面軸受タイプのバルブ部
材を配置して、このバルブ部材をノズルの対向配置方向
である二方向に回転変位させることで各ノズルスロート
部の開口面積を可変制御するようになっている。
In the latter type, a spherical bearing type valve member is arranged at the center of four nozzles arranged in the same manner as described above, and the valve member is rotated in two directions in which the nozzles are opposed to each other. By displacing, the opening area of each nozzle throat is variably controlled.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術では、前者,後者のいずれの構造のものも相互に対向
させた二つのノズルのスロート部の開口面積を対として
可変制御する方式であることから、相互に対向している
二つのノズルのうちいずれか一方のノズルスロート部の
開口面積を増大させればそれに応じて他方のノズルスロ
ート部の開口面積が減少することになり、その結果とし
て相互に対向する二つノズルのスロート部の開口面積の
和が常に一定(全部のノズルのスロート部の開口面積の
和の1/2)になるように保たれ、ひいてはノズル総数
分のスロート部開口面積の和が常に一定となるように設
定されている。これは、特定方向での推力発生のための
ノズルスロート面積の総和の最大値は、ノズル総数分の
ノズルスロート面積の総和の半分にしかならないことを
意味している。
In the prior art as described above, both the former and latter structures are variably controlled as a pair of opening areas of the throat portions of two nozzles facing each other. Therefore, increasing the opening area of either one of the two nozzles facing each other will decrease the opening area of the other nozzle throat accordingly. As a result, the sum of the opening areas of the throat portions of the two nozzles facing each other is always kept constant (1/2 of the sum of the opening areas of the throat portions of all nozzles), and by extension, the throat portions for the total number of nozzles are maintained. It is set so that the sum of the opening areas is always constant. This means that the maximum sum of the nozzle throat areas for generating thrust in a specific direction is only half the sum of the nozzle throat areas for the total number of nozzles.

【0006】したがって、いわゆる単軸作動として例え
ば直交する二つのノズル対向軸線のうちいずれか一方の
軸線に沿うように推力を発生させようとする場合に、も
う一方のノズル対向軸線上にある二つのノズルでは中立
状態を保つためにそれぞれノズル総数分の1/4ずつの
ガスを消費していることになり、結果として推力発生の
ために有効利用されるガスはガス総発生量の半分だけと
なり、消費するガス発生量の割りには得られる推力が小
さく、きわめて効率が悪いものとなっている。その一
方、必要十分なガス発生量を確保するためには搭載する
推進薬を増やす以外に方法がなく、推進薬重量が嵩むこ
ととなって好ましくない。
Therefore, when a thrust force is to be generated along one of the two nozzle-opposing axes that are orthogonal to each other as a so-called single-axis operation, the two nozzle-opposing axes on the other nozzle-opposing axis will be used. To maintain the neutral state, each nozzle consumes 1/4 of the total number of nozzles, and as a result, the amount of gas that is effectively used to generate thrust is only half of the total amount of gas generated. The thrust obtained is small relative to the amount of gas generated, resulting in extremely low efficiency. On the other hand, in order to secure a necessary and sufficient amount of gas generation, there is no method other than increasing the number of propellants to be mounted, and the weight of the propellant increases, which is not preferable.

【0007】また、前者の構造を基本として、それぞれ
のピントルを個別に進退駆動させ、もって各ノズルのス
ロート部の開口面積をそれぞれ独立して且つ自由に変化
させるようにしたものも一部で考案されている。
In addition, based on the former structure, some pintles are individually devised so that the opening area of the throat portion of each nozzle can be independently and freely changed. Has been done.

【0008】しかしながら、この場合にはピントルの駆
動機構までも各ピントルごとに独立させる必要があり、
その重量および占有スペースが大きくなるとともに構造
が複雑化するほか、それぞれのピントルが独立して動く
ためにノズルスロート部の総開口面積が常に一定したも
のとならず、ガス発生器側での燃焼および圧力が不安定
になり、制御性および応答性の低下が危惧される。
However, in this case, it is necessary to make the pintle driving mechanism independent for each pintle.
In addition to increasing its weight and occupying space, it also complicates the structure, and since each pintle moves independently, the total opening area of the nozzle throat part is not always constant, and the combustion on the gas generator side The pressure becomes unstable, and the controllability and responsiveness are deteriorated.

【0009】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたものであり、ノズル総数分の流量調整ポートの総開
口面積が常に一定の大きさとなるように維持することを
前提として、特定方向での推力発生のための有効開口面
積の最大値をノズル総数分の流量調整ポートの総開口面
積と等しくできるようにして、すなわち任意に選択した
一つのノズルに対してガス発生器側から供給される全て
のガス流量を流すことができるようにして、もって安定
的に且つより大きな推力が得られるようにした構造を提
供するものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is premised that the total opening area of the flow rate adjusting ports for the total number of nozzles is always maintained at a constant size. The maximum value of the effective opening area for thrust generation can be made equal to the total opening area of the flow adjustment ports for the total number of nozzles, i.e., one nozzle selected arbitrarily is supplied from the gas generator side. It is intended to provide a structure in which all the gas flow rates can be made to flow and a stable and larger thrust can be obtained.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、機体中心軸と直交する平面内に機体外周面側に向か
って開口する複数のノズルを機体中心軸を中心として放
射状に配置するとともに、いずれかのノズルから高圧ガ
スを噴射することにより機体中心軸と直交方向の推力を
発生させて姿勢制御あるいは軌道制御を行うようにした
飛しょう体のサイドスラスタであることを前提としてい
る。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of nozzles, which open toward the outer peripheral surface of the machine body, are arranged radially in a plane orthogonal to the machine body center axis. At the same time, it is premised on a side thruster of a flying body that is configured to generate thrust in a direction orthogonal to the central axis of the airframe by injecting high-pressure gas from any nozzle to perform attitude control or trajectory control.

【0011】そして、ガス発生装置側から各ノズルへの
高圧ガスの分配を行いながら各ノズルでのガス流量を可
変制御する流量制御バルブを設け、この流量制御バルブ
は、流量調整ポートを開閉する弁体の位置の関数として
各ノズルの流量調整ポートの開口面積が可変制御される
ようになっている一方、ノズル総数分の流量調整ポート
の総開口面積が常に一定の大きさとなるように設定され
ていて、さらに任意に選択した一つのノズルに対してガ
ス発生装置側から供給される全てのガス流量を流すこと
ができるようになっていることを特徴とする。
A flow control valve for variably controlling the gas flow rate at each nozzle while distributing the high-pressure gas from the gas generator side to each nozzle is provided, and this flow control valve is a valve for opening and closing the flow rate adjusting port. The opening area of the flow rate adjusting ports of each nozzle is variably controlled as a function of the position of the body, while the total opening area of the flow rate adjusting ports corresponding to the total number of nozzles is always set to a constant size. In addition, the flow rate of all the gas supplied from the gas generator side can be made to flow to one arbitrarily selected nozzle.

【0012】ガス発生装置としては、例えば搭載した固
体推進薬をチャンバー内で燃焼させることで高圧ガスを
発生させる公知の構造のものを用いるものとする。
As the gas generator, for example, a known structure for generating high-pressure gas by burning the mounted solid propellant in the chamber is used.

【0013】また、ノズルの配置としては、例えば従来
と同様に二つのノズル同士が互いに対向するように合計
4個のノズルを配置するものとする。ただし、ノズルの
総数は必ずしも4個に限定されるものではない。
As for the arrangement of the nozzles, a total of four nozzles are arranged so that the two nozzles face each other as in the conventional case. However, the total number of nozzles is not necessarily limited to four.

【0014】この場合において、請求項2に記載のよう
に、弁体は各ノズルごとに独立していて、それら複数の
弁体が共有する単一のカム部材によって各弁体が個別に
開閉駆動されるようになっているか、もしくは請求項3
に記載のように、各ノズルは単一の弁体を共有してい
て、この弁体を開閉駆動することにより各ノズルの流量
調整ポートの開口面積が個別に可変制御されるようにな
っていることが駆動制御の簡素化の上で望ましい。
In this case, as described in claim 2, the valve element is independent for each nozzle, and each valve element is individually opened and closed by a single cam member shared by the plurality of valve elements. Or the claim 3
As described above, each nozzle shares a single valve body, and by opening and closing this valve body, the opening area of the flow rate adjusting port of each nozzle is individually and variably controlled. It is desirable to simplify drive control.

【0015】そして、流量調整ポートを開閉する弁体の
位置の関数として各ノズルの流量調整ポートの開口面積
を可変制御する一方で、ノズル総数分の流量調整ポート
の総開口面積が常に一定の大きさとなり、且つ任意に選
択した一つのノズルに対してガス発生装置側から供給さ
れる全てのガス流量を流すことができるようにするため
には、その特性に応じて請求項2に記載のカム部材のプ
ロフィール形状を予め三次元的な形状に設定しておく
か、もしくは請求項3に記載の弁体であるオリフィスの
流量調整ポート形状を同様に設定しておくものとする。
Then, while the opening area of the flow rate adjusting port of each nozzle is variably controlled as a function of the position of the valve body that opens and closes the flow rate adjusting port, the total opening area of the flow rate adjusting ports corresponding to the total number of nozzles is always large. In addition, in order to allow all the gas flow rates supplied from the gas generator side to flow to one arbitrarily selected nozzle, the cam according to claim 2 according to its characteristics. The profile shape of the member is set to a three-dimensional shape in advance, or the shape of the flow rate adjusting port of the orifice, which is the valve element, is set in the same manner.

【0016】これら請求項2,3にいう流量調整ポート
は請求項4に記載のように各ノズルのスロート部であっ
て、弁体はこのノズルスロート部の有効開口面積を可変
制御するものであることが構造の簡素化の上で望まし
い。
The flow rate adjusting ports described in claims 2 and 3 are the throat portion of each nozzle as described in claim 4, and the valve body variably controls the effective opening area of the nozzle throat portion. It is desirable to simplify the structure.

【0017】したがって、これら請求項1〜4に記載の
発明では、各ノズルの流量調整ポートであるノズルスロ
ート部の開度を弁体の位置の関数として可変制御するこ
とにより、ノズル総数分のノズルスロート部の総開口面
積が常に一定の大きさとなるように保たれて、さらに必
要に応じて任意に選択した一つのノズルに対してガス発
生装置側から供給される全てのガス流量を流すことがで
きるようになる。これは、特定方向での推力発生のため
のノズルスロート面積の総和の最大値は、ノズル総数分
のノズルスロート面積の総和と同等のものとなることを
意味していることにほかならず、推力発生のためのノズ
ルスロート面積の総和の最大値がノズル総数分のノズル
スロート面積の総和の半分にしかならない従来のもと比
べて効率が著しく改善される。
Therefore, in the inventions according to claims 1 to 4, the opening amount of the nozzle throat, which is the flow rate adjusting port of each nozzle, is variably controlled as a function of the position of the valve element, so that the nozzles corresponding to the total number of nozzles are provided. The total opening area of the throat part is always maintained to be a constant size, and it is possible to flow all gas flow rates supplied from the gas generator side to one nozzle arbitrarily selected as needed. become able to. This means that the maximum sum of nozzle throat areas for thrust generation in a specific direction is equal to the sum of nozzle throat areas for the total number of nozzles. The maximum value of the total sum of the nozzle throat areas for is only half of the total sum of the nozzle throat areas corresponding to the total number of nozzles.

【0018】請求項5に記載の発明は、請求項4に記載
の弁体はノズル軸心方向に進退移動してノズルスロート
部を開閉するピントルであって、各ピントルは機体中心
軸方向に進退移動可能で且つ回転可能なカム部材によっ
て開閉駆動されるようになっていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the valve body according to the fourth aspect is a pintle that moves back and forth in the axial direction of the nozzle to open and close the nozzle throat portion, and each pintle moves forward and backward in the central axis direction of the machine body. It is characterized in that it is adapted to be opened and closed by a movable and rotatable cam member.

【0019】また、請求項6に記載の発明は、請求項4
に記載の弁体は機体中心軸と平行な軸を回転中心として
回転可能なシャッターであって、各シャッターは機体軸
心方向に進退移動可能で且つ回転可能なカム部材によっ
て開閉駆動されるようになっていることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the same as claim 4
The valve body described in (1) is a shutter that can be rotated about an axis parallel to the center axis of the machine body, and each shutter can be moved forward and backward in the axial direction of the machine body and can be opened and closed by a rotatable cam member. It is characterized by becoming.

【0020】したがって、これらの請求項5,6に記載
の発明では、弁体として機能するピントルもしくはシャ
ッターが各ノズルごとに独立してはいても、各ピントル
もしくはシャッターが共有している共通のカム部材を2
方向に駆動させることにより各ピントルもしくはシャッ
ターがそれぞれ独立して変位し、もって上記と同様にノ
ズル総数分のノズルスロート部の総開口面積が常に一定
の大きさとなるように保たれるとともに、必要に応じて
任意に選択した一つのノズルに対してガス発生装置側か
ら供給される全てのガス流量を流すことができるように
なる。
Therefore, in the inventions according to the fifth and sixth aspects, even if the pintle or shutter functioning as a valve element is independent for each nozzle, a common cam shared by each pintle or shutter is provided. 2 parts
By driving in the direction, each pintle or shutter is independently displaced, and as a result, the total opening area of the nozzle throat part for the total number of nozzles is always maintained at a constant size, as well as necessary. Accordingly, the flow rate of all the gas supplied from the gas generator side can be made to flow to one arbitrarily selected nozzle.

【0021】請求項7に記載の発明は、請求項4に記載
の弁体は機体中心軸と同一軸線上に配置されるとともに
各ノズルスロート部に対応するオリフィス通路が形成さ
れたオリフィスであって、このオリフィスを機体中心軸
方向に進退移動させるとともに回転駆動させることで各
オリフィス通路とノズルスロート部のオーバーラップ量
を可変制御するようになっていることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the invention, the valve body according to the fourth aspect is an orifice arranged on the same axis as the central axis of the machine body and having orifice passages corresponding to the respective nozzle throat portions. It is characterized in that the amount of overlap between each orifice passage and the nozzle throat portion is variably controlled by moving this orifice forward and backward along the central axis of the machine and rotating it.

【0022】したがって、この請求項7に記載の発明で
は、オリフィスの進退移動に基づき各オリフィス通路と
ノズルスロート部のオーバーラップ量を可変制御するこ
とで、上記と同様にノズル総数分のノズルスロート部の
総開口面積が常に一定の大きさとなるように保たれると
ともに、必要に応じて任意に選択した一つのノズルに対
してガス発生装置側から供給される全てのガス流量を流
すことができるようになる。
Therefore, according to the invention described in claim 7, the overlap amount of each orifice passage and the nozzle throat portion is variably controlled based on the forward / backward movement of the orifices, so that the nozzle throat portions corresponding to the total number of nozzles are similarly controlled. So that the total opening area of the gas generator is always maintained at a constant size, and all gas flow rates supplied from the gas generator side can be made to flow to one nozzle arbitrarily selected as needed. become.

【0023】ここで、請求項2〜7の記載において、請
求項8に記載のように弁体およびカム部材が耐熱性材料
にて形成されいることが長秒時作動の場合に特に好まし
い。
In the second to seventh aspects, it is particularly preferable that the valve element and the cam member are made of a heat-resistant material as in the eighth aspect, in the case of long-time operation.

【0024】[0024]

【発明の効果】請求項1〜4に記載の発明によれば、各
ノズルへの高圧ガスの分配を行う流量制御バルブは、流
量調整ポートもしくは流量調整ポートであるノズルスロ
ート部を開閉する弁体の位置の関数としてその開口面積
を可変制御するようになっていて、それによりノズル総
数分の流量調整ポートもしくはノズルスロート部の総開
口面積が常に一定の大きさとなり、且つ任意に選択した
一つのノズルに対してガス発生装置側から供給される全
てのガス流量を流すことができるようにしたものであ
る。したがって、特定方向での推力発生のための流量調
整ポートもしくはノズルスロート面積の総和の最大値
は、ノズル総数分の流量調整ポートもしくはノズルスロ
ート面積の総和と同等のものとなり、従来と比べてその
エネルギー効率が著しく向上し、より大きな推力を発生
することができるほか、ガス発生装置側での燃焼および
圧力が安定化し、制御性が向上する。
According to the invention described in claims 1 to 4, the flow rate control valve for distributing the high pressure gas to each nozzle is a valve body for opening and closing a flow rate adjusting port or a nozzle throat portion which is a flow rate adjusting port. The opening area of the nozzle is variably controlled as a function of the position of the nozzle, so that the total opening area of the flow rate adjusting ports or nozzle throats for the total number of nozzles is always a constant size, and one selected arbitrarily. The flow rate of all the gas supplied from the gas generator side to the nozzle can be made to flow. Therefore, the maximum sum of the flow rate adjustment ports or nozzle throat areas for generating thrust in a specific direction is equivalent to the sum of the flow rate adjustment ports or nozzle throat areas for the total number of nozzles. The efficiency is remarkably improved, a larger thrust can be generated, the combustion and pressure on the gas generator side are stabilized, and the controllability is improved.

【0025】特に請求項2に記載の発明によれば、各ノ
ズルごとに独立している弁体が駆動用の単一のカム部材
を共有しており、また請求項3に記載の発明によれば、
各ノズルが単一の弁体を共有しているものでるから、部
品点数を減らしてその機械的構造を一段と簡素化できる
利点がある。
Particularly, according to the invention described in claim 2, independent valve bodies for each nozzle share a single cam member for driving, and according to the invention described in claim 3, If
Since each nozzle shares a single valve body, there is an advantage that the number of parts can be reduced and the mechanical structure can be further simplified.

【0026】請求項5,6に記載の発明によれば、弁体
として機能するピントルもしくはシャッターを、進退移
動可能で且つ回転可能なカム部材によって駆動するよう
にしたものであるから、そのカム部材の進退移動と回転
とを相互に独立したモータ等にて個別に行わせることに
より、カム部材の動きに弁体であるピントルもしくはシ
ャッターを忠実に追従させて、ノズルスロート部の開口
面積の可変制御を正確に行える利点がある。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the pintle or the shutter functioning as a valve element is driven by a cam member that is movable back and forth and rotatable. By independently moving the motor back and forth and rotating it independently of each other, the pintle or shutter, which is the valve element, can follow the movement of the cam member faithfully, and the opening area of the nozzle throat can be controlled variably. There is an advantage that can be done accurately.

【0027】請求項7に記載の発明によれば、各ノズル
に共通の弁体として機能するオリフィスの進退移動と回
転とを相互に独立したモータ等にて個別に行うようにし
たものであるから、少ない部品点数でノズルスロート部
の開口面積の可変制御を正確に行えるほか、流量制御バ
ルブの構造を一段と簡素化できる利点がある。
According to the invention described in claim 7, the forward and backward movement and rotation of the orifice functioning as a valve body common to each nozzle are individually performed by mutually independent motors or the like. In addition to accurately controlling the opening area of the nozzle throat with a small number of parts, there is an advantage that the structure of the flow control valve can be further simplified.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1〜8は本発明の好ましい第1
の実施の形態を示す図で、図1は飛しょう体の一例を示
す全体の概略構成説明図を示し、また図2は図1のa−
a線に沿う拡大断面図を、図3は図2のb−b線に沿う
断面図を、図4は図3の右側面図をそれぞれ示してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 8 show the first preferred embodiment of the present invention.
1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall schematic configuration explanatory diagram showing an example of a flying body, and FIG.
3 is an enlarged sectional view taken along line a, FIG. 3 is a sectional view taken along line bb of FIG. 2, and FIG. 4 is a right side view of FIG.

【0029】図1〜4に示すように、飛しょう体1の機
体2の内部には固体推進薬が装填されて燃焼室を兼ねた
ガス発生装置としてのチャンバー3が配置されていると
ともに、その後方側であって且つ機体中心軸(機軸)C
と直交する平面内には機体外周側に向かって開口する合
計四つのノズル4A〜4Dが機体中心軸Cを中心として
放射状に90度位相で配置されている。これら四つのノ
ズル4A〜4Dのうちノズル4Aと4Cとはノズル対向
軸線P1上で互いに対向しているとともに、残るノズル
4Bと4Dもまたノズル対向軸線P2上で互いに対向し
ていて、ノズル対向軸線P1,P2同士は互いに直交関
係にある。そして、各ノズル4A〜4Dはそれぞれに独
立したガス通路5を介してチャンバー3に接続されてい
るとともに、各ノズル4A〜4Dが互いに共有するよう
にして流量調整バルブ6が設けられていて、後述するよ
うにチャンバー3内での燃焼に伴って発生した燃焼ガス
がガス通路5を通って各ノズル4A〜4Dに分配され
て、そのノズル4A〜4Dから噴射されるようになって
いる。
As shown in FIGS. 1 to 4, a solid propellant is loaded inside a fuselage 2 of a flying body 1 and a chamber 3 serving as a gas generator which also serves as a combustion chamber is arranged. On the side and the center axis of the machine (machine axis) C
A total of four nozzles 4A to 4D, which open toward the outer peripheral side of the machine body, are arranged radially in a 90-degree phase around the machine body central axis C in a plane orthogonal to. Of these four nozzles 4A to 4D, the nozzles 4A and 4C face each other on the nozzle facing axis P1, and the remaining nozzles 4B and 4D also face each other on the nozzle facing axis P2. P1 and P2 are orthogonal to each other. The nozzles 4A to 4D are connected to the chamber 3 via independent gas passages 5, and the flow rate adjusting valve 6 is provided so that the nozzles 4A to 4D share each other. As described above, the combustion gas generated by the combustion in the chamber 3 is distributed to the nozzles 4A to 4D through the gas passage 5 and is injected from the nozzles 4A to 4D.

【0030】この流量調整バルブ6は、各ガス通路5に
個別に設けられて実質的に流量調整ポートとして機能す
るノズルスロート部7を開閉してその開口面積(開度)
を可変制御する弁体としてのピントル8と、各ピントル
8が共有するようにしてそのピントル配列の中心位置に
配置された三次元形状のカム9とから構成される。各ピ
ントル8はノズル対向軸線P1もしくはP2に沿って進
退移動可能であり、その一端の接触部がカム9のプロフ
ィール面に接している。また、カム9は機体中心軸C周
りを回転可能で且つその機体中心軸Cに沿って進退移動
可能なように軸受部材10にて両持ち支持されていて、
そのカム9の回転はサーボモータ11にて、またカム9
の進退移動は別のサーボモータ12にてそれぞれ独立し
て行われるようになっている。
The flow rate adjusting valve 6 opens and closes the nozzle throat portion 7 which is individually provided in each gas passage 5 and substantially functions as a flow rate adjusting port, and its opening area (opening degree).
The pintle 8 is a valve body for variably controlling the pintle 8 and a three-dimensional cam 9 arranged in the center position of the pintle array so as to be shared by the pintles 8. Each pintle 8 can move back and forth along the nozzle facing axis P1 or P2, and the contact portion at one end thereof is in contact with the profile surface of the cam 9. The cam 9 is supported on both sides by a bearing member 10 so that the cam 9 can rotate around the machine body central axis C and can move back and forth along the machine body central axis C,
The rotation of the cam 9 is performed by the servo motor 11 and the cam 9
Further, the forward and backward movements are independently performed by different servo motors 12.

【0031】より詳しくは、軸受部材10には後述する
内筒部材14とともにボールねじを形成することになる
非回転式のスクリューシャフト13が両持ち支持されて
いて、このスクリューシャフト13にボールねじのナッ
ト側部材として機能することになる内筒部材14が螺合
しているとともに、内筒部材14にカム9が相対回転可
能に支持されている。カム9には図4に示すようにこれ
と一体のアーム15が延設されていて、このアーム15
と回転駆動用のサーボモータ11との間にはそのサーボ
モータ11側の出力軸をスクリューシャフトとしアーム
15側をナット部材とするボールねじ16が介装されて
いる。したがって、サーボモータ11の起動によりカム
9が回転駆動されるようになっている。
More specifically, a non-rotating screw shaft 13 that forms a ball screw together with an inner cylinder member 14 to be described later is supported on both sides of the bearing member 10, and this screw shaft 13 supports the ball screw. The inner cylinder member 14 that functions as a nut side member is screwed together, and the cam 9 is supported by the inner cylinder member 14 so as to be relatively rotatable. As shown in FIG. 4, an arm 15 integral with the cam 9 is extended to the cam 9, and the arm 15
A ball screw 16 having a screw shaft as an output shaft on the side of the servo motor 11 and a nut member on the side of the arm 15 is interposed between and the servo motor 11 for rotational driving. Therefore, the cam 9 is driven to rotate by the activation of the servo motor 11.

【0032】同様にして、内筒部材14にはこれと一体
のアーム18が延設されていて、このアーム18と進退
駆動用のサーボモータ12との間にはそのサーボモータ
12側の出力軸をスクリューシャフトとしアーム18側
をナット部材とするボールねじ17が介装されている。
したがって、サーボモータ12の起動により内筒部材1
4を回転させると、その内筒部材14はスクリューシャ
フト13との螺合のために進退移動し、その内筒部材1
4とともにカム9が機体中心軸C方向に進退するように
なっている。この時、カム9はアーム15やボールねじ
16によって拘束されているので、内筒部材14ととも
に回転することはない。
Similarly, an arm 18 integral with the inner cylinder member 14 is extended to the inner cylinder member 14, and an output shaft on the side of the servo motor 12 is provided between the arm 18 and the servo motor 12 for advancing and retracting. A ball screw 17 having a screw shaft as a shaft and a nut member on the arm 18 side is interposed.
Therefore, by starting the servomotor 12, the inner cylinder member 1
When the inner cylinder member 14 is rotated, the inner cylinder member 14 moves forward and backward due to the screw engagement with the screw shaft 13, and the inner cylinder member 1
4, the cam 9 moves forward and backward in the direction of the central axis C of the machine. At this time, since the cam 9 is constrained by the arm 15 and the ball screw 16, it does not rotate together with the inner cylinder member 14.

【0033】カム9のプロフィールは例えば図5,6に
示すように三次元的な立体形状となっており、サーボモ
ータ11によるカム9の回転と同じくサーボモータ12
によるカム9の進退移動とを単独もしくは両者併用する
ことで、それぞれのピントル8が個別に進退移動して、
該当するノズルスロート部7を開閉してその開度を可変
制御することになる。
The profile of the cam 9 has a three-dimensional three-dimensional shape as shown in FIGS. 5 and 6, for example, and the servo motor 12 rotates in the same manner as the rotation of the cam 9 by the servo motor 11.
By using the forward and backward movement of the cam 9 singly or both in combination, the respective pintles 8 individually move forward and backward,
The corresponding nozzle throat section 7 is opened and closed to variably control the opening degree.

【0034】ここで、カム9の回転方向をX、同じくカ
ムの進退移動方向をYとすると、図7はガス発生量を
「1」としたときの推力パターンを示している。すなわ
ち、同図の中心からの距離が「1」の円Rは全方向に発
生ガスを100%の効率で使えた場合(中心からの距離
が1)のパターンを示していて、先に述べた従来技術の
場合には符号Q2で示すようにX,Y方向でそれぞれ1
/2の推力パターンしか得られないことを示している。
なお、図7のX方向は先に述べたノズル対向軸線P1,
P2のいずれか一方に一致していて、Y方向はもう一方
のノズル対向軸線にそれぞれ一致していることになる。
Here, assuming that the rotating direction of the cam 9 is X and the moving direction of the cam is Y, FIG. 7 shows a thrust pattern when the gas generation amount is "1". That is, the circle R with the distance "1" from the center in the figure shows the pattern when the generated gas can be used with 100% efficiency in all directions (the distance from the center is 1). In the case of the prior art, as shown by the symbol Q2, 1 is set in the X and Y directions
It shows that only a thrust pattern of / 2 can be obtained.
The X direction in FIG. 7 corresponds to the nozzle facing axis P1,
It coincides with any one of P2, and the Y direction coincides with the other nozzle facing axis.

【0035】これに対して、本実施の形態では、その推
力パターンが図7の符号Q1で示すものとなることか
ら、位相角で0度、90度、180度および270度の
方向には、最大100%の効率(1の推力)を発生させ
ることができることを意味している。例えば、位相角で
45度の方向の最大推力を発生させるためには、0度の
方向に1/2のガスを、90度の方向に1/2のガスを
それぞれ流することにより、結局45度の方向には0.
865の推力を発生させることができることを示してい
る。従来の場合では、0度の方向に最大推力を出すため
には、0度の方向に1/2のガスを、90度および27
0度の方向に1/4のガスをそれぞれ流すため、結果と
して0度の方向には1/2の推力しか発生できないこと
になる。ただし、45度の方向に最大推力を出すために
は、0度および90度の方向に1/2ずつのガスを流す
ため、0.865の推力を発生させることができる。こ
のように、本実施の形態では、その推力パターンQ1が
従来の推力パターンQ2に比べて飛躍的に大きくなる利
点がある。
On the other hand, in the present embodiment, the thrust pattern is as shown by the symbol Q1 in FIG. 7, so that the phase angles 0, 90, 180 and 270 degrees are as follows. This means that a maximum efficiency of 100% (a thrust of 1) can be generated. For example, in order to generate the maximum thrust in the direction of 45 degrees at the phase angle, 1/2 gas is passed in the direction of 0 degree and 1/2 gas is passed in the direction of 90 degrees, so that 45 degrees is finally obtained. 0 in the direction of degrees.
It shows that a thrust of 865 can be generated. In the conventional case, in order to obtain the maximum thrust in the direction of 0 degree, 1/2 gas in the direction of 0 degree is used at 90 degrees and 27 degrees.
Since ¼ of the gas flows in the direction of 0 °, only 1/2 of the thrust can be generated in the direction of 0 °. However, in order to generate the maximum thrust in the direction of 45 degrees, 1/2 of each gas is flowed in the directions of 0 degree and 90 degrees, so that the thrust of 0.865 can be generated. As described above, the present embodiment has the advantage that the thrust pattern Q1 is dramatically larger than the conventional thrust pattern Q2.

【0036】また、本実施の形態では、図8に示すよう
に、そのX方向でのカム9の変位をxとするとともに同
じくY方向でのカム9の変位をyとし、さらに各ノズル
4A〜4Dのスロート部7の開口面積をA1,B1,C
1,D1としたとき、変位x,yに各ノズルスロート部
の開口面積A1,B1,C1,D1すなわちその開口面
積A1,B1,C1,D1のもとで発生する推力の大き
さが比例するように、言い換えるならば弁体であるピン
トル8の位置の関数として各ノズルスロート部7の開口
面積が連続的に変化するように、カム9のプロフィール
形状のほかそのカム9と各ピントル8との関係を予め決
定してある。これにより、各ノズルスロート部7の実際
の開口面積の総和を常に一定のものに保ちながら、同時
に必要に応じていずれか一つのノズルスロート部7のみ
を全開状態としてそれ以外のノズルスロート部7を全閉
状態とすることにより特定の一つのノズルにガス発生装
置側からの全ての燃焼ガスを流すことができるように、
すなわち各ノズルスロート部7の実際の開口面積の総和
の最大値が、ノズル総数分のノズルスロート部7の開口
面積の総和と同等のものとなるように設定してある。
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the displacement of the cam 9 in the X direction is x, the displacement of the cam 9 in the Y direction is y, and the nozzles 4A to 4A. Set the opening area of the 4D throat section 7 to A1, B1, C
1, D1, the displacement x, y is proportional to the opening area A1, B1, C1, D1 of each nozzle throat, that is, the thrust force generated under the opening area A1, B1, C1, D1. In other words, in other words, in addition to the profile shape of the cam 9, the cam 9 and each pintle 8 are arranged so that the opening area of each nozzle throat portion 7 continuously changes as a function of the position of the pintle 8 which is the valve body. The relationship is predetermined. As a result, while keeping the total sum of the actual opening areas of the nozzle throat portions 7 always constant, at the same time, if necessary, only one of the nozzle throat portions 7 is fully opened and the other nozzle throat portions 7 are opened. By making it fully closed, it is possible to flow all the combustion gas from the gas generator side to one specific nozzle,
That is, the maximum sum of the actual opening areas of the nozzle throat portions 7 is set to be equal to the sum of the opening areas of the nozzle throat portions 7 for the total number of nozzles.

【0037】したがって、本実施の形態によれば、カム
9のX方向での変位xである回転方向位置を変化させる
と、例えばノズル対向軸線P1方向で飛しょう体1の機
体2に作用する推力すなわちそのノズル対向軸線P1上
にある二つのノズル4A,4C同士のスロート部7の開
度差に基づく推力差が変化し、この差分の推力が飛しょ
う体1の機体2にノズル対向軸線P1方向の推力として
作用する。
Therefore, according to the present embodiment, when the position in the rotational direction, which is the displacement x of the cam 9 in the X direction, is changed, for example, the thrust acting on the body 2 of the flying body 1 in the nozzle facing axis P1 direction. That is, the thrust difference based on the opening difference of the throat portion 7 between the two nozzles 4A and 4C on the nozzle facing axis P1 changes, and the thrust of this difference is applied to the body 2 of the flying vehicle 1 in the nozzle facing axis P1 direction. Acts as the thrust of.

【0038】このとき、カム9の回転変位に伴い同時に
もう一方のノズル対向軸線P2方向で飛しょう体1の機
体2に作用する推力も変化することになるが、先に述べ
たようにノズル総数分の実際のスロート部開口面積の総
和が常に一定のものとなるように、且つまたそのもう一
方のノズル対向軸線P2上にある二つのノズル4B,4
D同士の開度差に基づく推力差そのものは変化しないよ
うにカムプロフィール形状等を予め設定したあるため、
カム9の回転変位に基づいて積極的に推力が制御される
ノズル対向軸線P1方向と直交するもう一方のノズル対
向軸線P2方向での正味有効推力は変化しない。
At this time, with the rotational displacement of the cam 9, the thrust acting on the airframe 2 of the flying body 1 also changes at the same time in the other nozzle facing axis P2 direction, but as described above, the total number of nozzles is increased. The two nozzles 4B, 4 located on the other nozzle facing axis P2 so that the total sum of the actual opening areas of the throat portions of the minute is always constant.
Since the cam profile shape and the like are set in advance so that the thrust difference itself based on the opening difference between Ds does not change,
The net effective thrust does not change in the other nozzle facing axis P2 direction orthogonal to the nozzle facing axis P1 direction in which the thrust is positively controlled based on the rotational displacement of the cam 9.

【0039】同様にして、カム9のY方向での変位yと
して機体中心軸C方向にカムを積極的に進退移動させる
と、ノズル対向軸線P2方向で飛しょう体1の機体2に
作用する推力すなわちそのノズル対向軸線P2上にある
二つのノズル4B,4D同士のスロート部7の開度差に
基づく推力差が変化し、この差分の推力が飛しょう体1
の機体2にノズル対向軸線P2方向の推力として作用す
ることになる。
Similarly, when the cam 9 is positively moved back and forth in the direction of the central axis C of the machine as the displacement y of the cam 9 in the Y direction, the thrust acting on the machine 2 of the flying body 1 in the direction of the nozzle facing axis P2. That is, the thrust difference based on the opening difference of the throat portion 7 between the two nozzles 4B and 4D on the nozzle facing axis P2 changes, and the thrust of this difference changes.
Will act on the machine body 2 as a thrust force in the direction of the nozzle facing axis P2.

【0040】また、図8の開度特性よりして、カム9を
回転と進退移動とを併用することにより、必要に応じて
合計四つのノズル4A〜4Dのうちいすれか一つのノズ
ルを全開状態とし残る三つのノズルを全閉状態とするこ
とが可能である。これは、ノズル総数分のスロート部の
開口面積の総和に基づく最大推力を特定の一つのノズル
をもって発生させることができることを意味している。
Further, based on the opening characteristic of FIG. 8, by using the cam 9 in combination with rotation and forward / backward movement, one of the four nozzles 4A to 4D is fully opened as required. It is possible to fully close the three remaining nozzles. This means that the maximum thrust force based on the total sum of the opening areas of the throat portions corresponding to the total number of nozzles can be generated by one specific nozzle.

【0041】このように本実施の形態によれば、従来の
ものと比較した場合に、仮に同じガス発生量であっても
飛しょう体1の機体2に横方向から加わる推力パターン
が飛躍的に大きくなる。
As described above, according to the present embodiment, the thrust pattern applied laterally to the body 2 of the flying vehicle 1 is dramatically increased even if the same amount of gas is generated, as compared with the conventional one. growing.

【0042】なお、図2〜4に示したサーボモータ1
1,12によるカム9の駆動形態すなわちカム9を回転
もしくは進退移動させる機構は一例を図示したものにす
ぎず、要はカム9の回転と進退移動とについてそれぞれ
独立して作動させることができればよいから、他の機構
を採用してもよいことは言うまでもない。
The servo motor 1 shown in FIGS.
The drive mode of the cam 9 by 1, 12 or the mechanism for rotating or reciprocating the cam 9 is only an example, and the point is that the rotation and the reciprocating movement of the cam 9 can be independently operated. Therefore, it goes without saying that another mechanism may be adopted.

【0043】図9〜11には本発明の第2の実施の形態
を示し、図1〜4に示した第1の実施の形態と共通する
部分には同一符号を付してある。
9 to 11 show a second embodiment of the present invention, and the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are designated by the same reference numerals.

【0044】この第2の実施の形態では、流量制御バル
ブ21の構造が第1の実施の形態のものと異なってお
り、図9,10に示すように、ガス発生装置として機能
するチャンバー3と各ノズル4A〜4Dとを接続してい
る単一のガス通路22の内部に、カム9とともに流量制
御バルブ21を構成することになる弁体としての回転可
能なシャッター23が設けられている。シャッター23
は各ノズル4A〜4Dごとに独立しているとともに、そ
れぞれのノズル4A〜4Dの流量調整ポートであるスロ
ート部7を開閉するようになっている。各シャッター2
3はこれと一体に軸部24が形成されていて、ガス通路
22を形成している隔壁25の一部にその軸部24をも
って回転可能に支持されている。また、各シャッター2
3の端部にはアーム26が一体に形成されているととも
にこのアーム26はガス通路22の外部に突出してい
て、その先端のエッジ部が図2,3と同様のカム9のプ
ロフィール面に接している。なお、カム9は機体中心軸
C方向に進退移動可能で且つ回転可能に構成されてお
り、そのカム9の回転はサーボモータ11にて、またカ
ム9の進退移動は別のサーボモータ12にて、それぞれ
図3,4と同様の機構を介して独立して行われるように
なっている。
In the second embodiment, the structure of the flow control valve 21 is different from that of the first embodiment, and as shown in FIGS. 9 and 10, the chamber 3 functioning as a gas generator is used. Inside the single gas passage 22 connecting the nozzles 4 </ b> A to 4 </ b> D, there is provided a rotatable shutter 23 as a valve body that constitutes the flow rate control valve 21 together with the cam 9. Shutter 23
Is independent for each of the nozzles 4A to 4D, and opens and closes the throat portion 7 which is a flow rate adjusting port of each of the nozzles 4A to 4D. Each shutter 2
A shaft 24 is formed integrally with the shaft 3, and the shaft 3 is rotatably supported by a part of a partition wall 25 forming the gas passage 22. Also, each shutter 2
An arm 26 is integrally formed at the end of the cam 3, and the arm 26 projects to the outside of the gas passage 22. The edge of the tip of the arm 26 contacts the profile surface of the cam 9 as in FIGS. ing. The cam 9 is configured to be movable back and forth in the direction of the central axis C of the machine body and rotatable. The rotation of the cam 9 is performed by the servo motor 11, and the forward and backward movement of the cam 9 is performed by another servo motor 12. , Respectively, independently via the same mechanism as in FIGS.

【0045】そして、図11に示すように、カム9の回
転変位もしくは進退移動に応じアーム26を介して各シ
ャッター23を回転変位させることにより、ノズルスロ
ート部7の開度αすなわち開口面積が可変制御されるよ
うになっている。
Then, as shown in FIG. 11, each shutter 23 is rotationally displaced via the arm 26 in accordance with the rotational displacement or forward / backward movement of the cam 9, whereby the opening α of the nozzle throat portion 7, that is, the opening area is changed. It is controlled.

【0046】ここで、この第2の実施の形態において
も、弁体であるシャッター23の位置の関数として各ノ
ズルスロート部7の開口面積が連続的に変化するよう
に、カム9のプロフィール形状のほかそのカム9と各ア
ーム26との関係を予め決定してある。これにより、各
ノズルスロート部7の実際の開口面積の総和を常に一定
のものに保ちながら、同時に必要に応じていずれか一つ
のノズルスロート部7のみを全開状態としてそれ以外の
ノズルスロート部を全閉状態とすることにより特定の一
つのノズルにガス発生装置側からの全ての燃焼ガスを流
すことができるように、すなわち各ノズルスロート部7
の実際の開口面積の総和の最大値が、ノズル総数分のノ
ズルスロート部7の面積の総和と同等のものとなるよう
に設定してある。
Here, also in the second embodiment, the profile shape of the cam 9 is changed so that the opening area of each nozzle throat portion 7 continuously changes as a function of the position of the shutter 23 which is the valve body. In addition, the relationship between the cam 9 and each arm 26 is determined in advance. As a result, while keeping the total sum of the actual opening areas of the nozzle throat portions 7 always constant, only one of the nozzle throat portions 7 is fully opened and the other nozzle throat portions are completely opened as needed. All the combustion gases from the gas generator side can be made to flow to one specific nozzle by closing the nozzles, that is, each nozzle throat portion 7
The maximum value of the total sum of the actual opening areas is set to be equal to the total sum of the areas of the nozzle throat portions 7 corresponding to the total number of nozzles.

【0047】したがって、この第2の実施の形態におい
ても第1の実施の形態のものと全く同様の作用効果が得
られることになる。
Therefore, also in the second embodiment, the same operational effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0048】図12には本発明の第3の実施の形態を示
し、図1〜4に示した第1の実施の形態のものと共通す
る部分には同一符号を付してある。
FIG. 12 shows a third embodiment of the present invention, and the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are designated by the same reference numerals.

【0049】この第3の実施の形態でも、流量制御バル
ブ31の構造が第1の実施の形態のものと異なってお
り、図12に示すように、ガス発生装置として機能する
チャンバー3と各ノズルと4A〜4Dを接続している単
一のガス通路32の内部に、流量制御バルブ31の弁体
として機能する円筒状のオリフィス33が設けられてい
る。オリフィス33は回転可能で且つ機体中心軸C方向
に進退移動可能であって、各ノズル4A〜4Dはこの単
一のオリフィス33を共有していて、各ノズル4A〜4
Dの流量調整ポートであるノズルスロート部7に対応す
る位置にはノズルスロート部7の開閉もしくは開度調整
のためのオリフィス通路34が個別に形成されている。
Also in this third embodiment, the structure of the flow control valve 31 is different from that of the first embodiment, and as shown in FIG. 12, the chamber 3 and each nozzle functioning as a gas generator are provided. A cylindrical orifice 33 that functions as a valve body of the flow rate control valve 31 is provided inside a single gas passage 32 that connects 4A to 4A and 4A to 4D. The orifice 33 is rotatable and movable back and forth in the central axis C of the machine body, and each nozzle 4A to 4D shares this single orifice 33, and each nozzle 4A to 4D.
Orifice passages 34 for opening / closing or adjusting the opening of the nozzle throat portion 7 are individually formed at positions corresponding to the nozzle throat portion 7 which is the flow rate adjusting port D.

【0050】オリフィス33はそれと一体に形成された
操作ロッド部35がガス通路32の外部に突出してい
て、その操作ロッド部35がベアリング36を介して回
転可能に且つ機体中心軸C方向に進退移動可能に支持さ
れている。そして、オリフィス33の回転はサーボモー
タ11にて、またオリフィス33の進退移動は別のサー
ボモータ12にて、それぞれ図3,4と同様の機構を介
して独立して行われるようになっている。これにより、
各ノズルスロート部7とオリフィス通路34とのオーバ
ーラップ量(重なり量)を積極的に可変調整すること
で、各ノズルスロート部7の開閉もしくはその開度調整
が行われるようになっている。
In the orifice 33, an operating rod portion 35 formed integrally with the orifice 33 projects to the outside of the gas passage 32, and the operating rod portion 35 is rotatable via a bearing 36 and moves back and forth in the central axis C of the machine body. Supported as possible. The rotation of the orifice 33 is independently performed by the servo motor 11, and the forward / backward movement of the orifice 33 is independently performed by another servo motor 12 through the same mechanism as in FIGS. . This allows
By positively and variably adjusting the overlap amount (overlap amount) between each nozzle throat portion 7 and the orifice passage 34, each nozzle throat portion 7 is opened / closed or its opening degree is adjusted.

【0051】ここで、この第3の実施の形態において
も、弁体であるオリフィス33の位置の関数として各ノ
ズルスロート部7の開口面積が連続的に変化するよう
に、各サーボモータ11,12の制御特性を予め決定し
てある。これにより、各ノズルスロート部7の実際の開
口面積の総和を常に一定のものに保ちながら、同時に必
要に応じていずれか一つのノズルスロート部7のみを全
開状態としてそれ以外のノズルスロート部を全閉状態と
することにより特定の一つのノズルにガス発生装置側か
らの全ての燃焼ガスを流すことができるように、すなわ
ち各ノズルスロート部7の実際の開口面積の総和の最大
値が、ノズル総数分のノズルスロート部7の開口面積の
総和と同等のものとなるように設定してある。
Here, also in the third embodiment, the servomotors 11 and 12 are arranged so that the opening area of each nozzle throat portion 7 continuously changes as a function of the position of the orifice 33 which is the valve body. The control characteristic of is determined in advance. As a result, while keeping the total sum of the actual opening areas of the nozzle throat portions 7 always constant, only one of the nozzle throat portions 7 is fully opened and the other nozzle throat portions are completely opened as needed. The closed state allows all the combustion gases from the gas generator side to flow to one specific nozzle, that is, the maximum sum of the actual opening area of each nozzle throat portion 7 is the total number of nozzles. It is set so as to be equivalent to the sum of the opening areas of the nozzle throat portion 7 for each minute.

【0052】図13は図12に示すノズルスロート部7
とオリフィス通路34との相互関係を示す展開説明図で
あって、同図に示すようにノズルスロート部7とオリフ
ィス通路34とが互いにオーバーラップしている部分す
なわちハッチングを付した部分がノズルスロート部7の
有効開口面積となる。なお、図示した例では各ノズルス
ロート部7の開度を互いに等しくして、全ガス流量の1
/4ずつをそれぞれのノズルスロート部7に流すように
した状態を示している。
FIG. 13 shows the nozzle throat section 7 shown in FIG.
FIG. 3 is a development explanatory view showing a mutual relationship between the nozzle throat portion and the orifice passage, and a portion where the nozzle throat portion 7 and the orifice passage 34 overlap each other, that is, a hatched portion is a nozzle throat portion. The effective opening area is 7. In the illustrated example, the opening degrees of the nozzle throat portions 7 are made equal to each other so that the total gas flow rate is 1%.
It shows a state in which each / 4 is made to flow to each nozzle throat portion 7.

【0053】また、図14の(A)〜(C)は流量制御
の別の例を示し、同図(A)は表1にも示すように0度
位相位置にあるノズルのガス流量を全ガス流量の9/1
6とするとともに、90度位相位置および270度位相
位置にあるノズルのガス流量を3/16ずつとして互い
に等しくし、且つ0度位相位置のノズルと対向すること
になる180度位相位置にあるノズルに残りの1/16
のガスを流すようにしたものである。図12の(B)
は、表2にも示すように0度位相位置および90度位相
位置にあるノズルのガス流量をそれぞれ1/2ずつとし
たものであり、同図(C)は表3にも示すように0度位
相位置にあるノズルの全ガス流量を流すようにしたもの
である。
Further, FIGS. 14A to 14C show another example of flow rate control. As shown in Table 1, FIG. 14A shows the total gas flow rate of the nozzle at the 0 ° phase position. 9/1 of gas flow rate
6, the nozzles at the 90-degree phase position and the 270-degree phase position have the same gas flow rate of 3/16, and the nozzles at the 180-degree phase position are opposed to the nozzle at the 0-degree phase position. The remaining 1/16
It was designed to flow the gas of. FIG. 12B
Shows that the gas flow rates of the nozzles at the 0-degree phase position and the 90-degree phase position are respectively halved, as shown in Table 2, and FIG. The total gas flow rate of the nozzle in the phase position is made to flow.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】[0056]

【表3】 [Table 3]

【0057】ここで、同図(A)の0度位相位置のノズ
ルの流量は9/16で1/2よりも大きくなっていてそ
の発生推力も1/2より大きくなるものの、それと対向
する180度位相位置のノズルの流量は1/16でそれ
相応の推力が発生しているので、0度位相位置のノズル
と180度位相位置のノズルとでは1/16のガス流量
に相当する発生推力が相殺されてしまい、その結果とし
て双方のノズルの対向軸線方向で得られる正味有効推力
は1/2となる。
Here, although the flow rate of the nozzle at the 0 degree phase position in FIG. 9A is larger than 1/2 on 9/16 and the generated thrust is also larger than 1/2, it is opposed to 180. Since the flow rate of the nozzle at the 1-degree phase position is 1/16 and the corresponding thrust is generated, the generated thrust force corresponding to the gas flow rate of 1/16 is generated between the nozzle at the 0-degree phase position and the nozzle at the 180-degree phase position. Offsetting each other, resulting in a net effective thrust of 1/2 in the opposing axial directions of both nozzles.

【0058】また、図15,16は図11,12と比較
すると明らかなように各ノズルスロート部7とオリフィ
ス通路34とをそれぞれ菱形状のものとしたもので、図
13,14に示したものと全く同様の機能が発揮される
ものであることは言うまでもない。
Further, FIGS. 15 and 16 show that each nozzle throat portion 7 and the orifice passage 34 have a rhombic shape as shown in FIGS. 13 and 14, as is clear from comparison with FIGS. It goes without saying that the same functions as those described above are exhibited.

【0059】したがって、この第3の実施の形態におい
ても第1の実施の形態のものと全く同様の作用効果が得
られることになる。
Therefore, also in the third embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0060】ここで、上記の各実施の形態におけるカム
9のほか弁体として機能するピントル8、シャッター2
3およびオリフィス33等は燃焼ガスにさらされること
になるので、十分な耐熱性を有している必要がある。そ
こで、カム9の材料として例えばジルコニアを使用する
ものとし、また弁体の材料としてはC/Cコンポジッド
(カーボン/カーボンコンポジッド)、モリブデン、タ
ングステン、SiC/SiCコンポジッド(炭化ケイ素
/炭化ケイ素コンポジッド)、C/SiCコンポジッド
(カーボン/炭化ケイ素コンポジッド)等のいずれかを
単独もしくは組み合わせて使用するものとする。また、
弁体を構成しているタングステン等の表面層の内側に例
えばアラミドEPDM等のの断熱層を形成してもよい。
このように各要素が耐熱性を有していることは、特に長
秒時作動を実現する上で有利となる。
Here, in addition to the cam 9 in each of the above-described embodiments, the pintle 8 and the shutter 2 functioning as valve bodies.
Since 3 and the orifice 33 are exposed to the combustion gas, it is necessary to have sufficient heat resistance. Therefore, for example, zirconia is used as the material of the cam 9, and C / C composite (carbon / carbon composite), molybdenum, tungsten, SiC / SiC composite (silicon carbide / silicon carbide composite) is used as the material of the valve body. , C / SiC composite (carbon / silicon carbide composite), etc., either alone or in combination. Also,
A heat insulating layer such as aramid EPDM may be formed inside the surface layer such as tungsten that constitutes the valve body.
The heat resistance of each element is particularly advantageous in achieving long-time operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】サイドスラスタを備えた飛しょう体全体の概略
説明図。
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an entire flying body including a side thruster.

【図2】本発明の第1の実施の形態を示す図で、図1の
a−a線に沿う拡大断面図。
FIG. 2 is a view showing the first embodiment of the present invention and is an enlarged sectional view taken along the line aa in FIG.

【図3】図2のb−b線に沿う断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line bb of FIG.

【図4】図3の右側面説明図。FIG. 4 is a right side explanatory view of FIG. 3.

【図5】図2,3のカムのプロフィール形状を示す説明
図。
5 is an explanatory view showing a profile shape of the cam of FIGS.

【図6】図2,3のカムのプロフィール形状を違う方向
から見た説明図。
FIG. 6 is an explanatory view of the profile shapes of the cams of FIGS. 2 and 3 viewed from different directions.

【図7】図2,3のノズルスロート部の開度特性に基づ
く推力パターンの説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a thrust pattern based on the opening characteristic of the nozzle throat portion of FIGS.

【図8】図2,3のノズルスロート部の開度特性を示す
説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the opening characteristic of the nozzle throat portion of FIGS.

【図9】本発明の第2の実施の形態を示す図で、図3と
同等部位の断面図。
FIG. 9 is a view showing a second embodiment of the present invention and is a cross-sectional view of a portion equivalent to FIG.

【図10】図9のd−d線に沿う拡大断面図。10 is an enlarged cross-sectional view taken along the line dd of FIG.

【図11】図10の要部の作動説明図。FIG. 11 is an operation explanatory view of a main part of FIG.

【図12】本発明の第3の実施の形態を示す図で、図3
と同等部位の断面図。
FIG. 12 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG.

【図13】図12でガス通路を形成している部材の展開
説明図。
FIG. 13 is a development explanatory view of a member forming a gas passage in FIG.

【図14】図13の他の制御パターンを示す展開説明
図。
FIG. 14 is a development explanatory diagram showing another control pattern of FIG. 13;

【図15】図13の部材の変形例を示す展開説明図。FIG. 15 is a development explanatory view showing a modified example of the member of FIG.

【図16】図15の他の制御パターンを示す展開説明
図。
16 is a development explanatory diagram showing another control pattern of FIG. 15. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…飛しょう体 2…機体 3…チャンバー(ガス発生装置) 4A〜4D…ノズル 6…流量調整バルブ 7…ノズルスロート部(流量調整ポート) 8…ピントル(弁体) 9…カム 11,12…サーボモータ 21…流量調整バルブ 23…シャッター(弁体) 26…アーム 31…流量制御バルブ 33…オリフィス(弁体) 34…オリフィス通路 C…機体中心軸 P1,P2…ノズル対向軸線 1 ... Flying body 2 ... Airframe 3 ... Chamber (gas generator) 4A to 4D ... Nozzle 6 ... Flow control valve 7 ... Nozzle throat (flow rate adjustment port) 8 ... Pintle (valve body) 9 ... cam 11, 12 ... Servo motor 21 ... Flow control valve 23 ... Shutter (valve body) 26 ... Arm 31 ... Flow control valve 33 ... Orifice (valve body) 34 ... Orifice passage C ... Airframe center axis P1, P2 ... Nozzle facing axis

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機体中心軸と直交する平面内に機体外周
面側に向かって開口する複数のノズルを機体中心軸を中
心として放射状に配置するとともに、いずれかのノズル
から高圧ガスを噴射することにより機体中心軸と直交方
向の推力を発生させて姿勢制御あるいは軌道制御を行う
ようにした飛しょう体のサイドスラスタであって、 ガス発生装置側から各ノズルへの高圧ガスの分配を行い
ながら各ノズルでのガス流量を可変制御する流量制御バ
ルブを設け、 この流量制御バルブは、流量調整ポートを開閉する弁体
の位置の関数として各ノズルの流量調整ポートの開口面
積が可変制御されるようになっている一方、 ノズル総数分の流量調整ポートの総開口面積が常に一定
の大きさとなるように設定されていて、 さらに任意に選択した一つのノズルに対してガス発生装
置側から供給される全てのガス流量を流すことができる
ようになっていることを特徴とする飛しょう体のサイド
スラスタ。
1. A plurality of nozzles that open toward the outer peripheral surface of the fuselage are arranged radially in a plane orthogonal to the fuselage center axis, and high-pressure gas is injected from any of the nozzles. This is a side thruster for a flying vehicle that generates thrust in a direction orthogonal to the center axis of the airframe to perform attitude control or trajectory control.While distributing high-pressure gas from the gas generator side to each nozzle, A flow control valve is provided to variably control the gas flow rate at the nozzle, and this flow control valve is designed to variably control the opening area of the flow control port of each nozzle as a function of the position of the valve body that opens and closes the flow control port. On the other hand, the total opening area of the flow adjustment ports for the total number of nozzles is set to always be a constant size. Side thrusters flying object, characterized by being adapted to be able to flow all the gas flow supplied from the gas generator side of the.
【請求項2】 弁体は各ノズルごとに独立していて、そ
れら複数の弁体が共有する単一のカム部材によって各弁
体が個別に開閉駆動されるようになっていることを特徴
とする請求項1に記載の飛しょう体のサイドスラスタ。
2. The valve element is independent for each nozzle, and each valve element is individually opened and closed by a single cam member shared by the plurality of valve elements. The side thruster for a flying vehicle according to claim 1.
【請求項3】 各ノズルは単一の弁体を共有していて、
この弁体を開閉駆動することにより各ノズルの流量調整
ポートの開口面積が個別に可変制御されるようになって
いることを特徴とする請求項1に記載の飛しょう体のサ
イドスラスタ。
3. Each nozzle shares a single valve body,
The side thruster for a flying vehicle according to claim 1, wherein the opening area of the flow rate adjusting port of each nozzle is individually and variably controlled by driving the valve body to open and close.
【請求項4】 流量調整ポートは各ノズルのスロート部
であって、弁体はノズルスロート部の有効開口面積を可
変制御するものであることを特徴とする請求項2または
3に記載の飛しょう体のサイドスラスタ。
4. The flight according to claim 2, wherein the flow rate adjusting port is a throat portion of each nozzle, and the valve body variably controls an effective opening area of the nozzle throat portion. Body side thruster.
【請求項5】 弁体はノズル軸心方向に進退移動してノ
ズルスロート部を開閉するピントルであって、各ピント
ルは機体中心軸方向に進退移動可能で且つ回転可能なカ
ム部材によって開閉駆動されるようになっていることを
特徴とする請求項4に記載の飛しょう体のサイドスラス
タ。
5. The valve body is a pintle that moves back and forth in the axial direction of the nozzle to open and close the nozzle throat, and each pintle is opened and closed by a rotatable cam member that can move forward and backward in the central axis direction of the machine body. The side thruster for a flying object according to claim 4, wherein
【請求項6】 弁体は機体中心軸と平行な軸を回転中心
として回転可能なシャッターであって、各シャッターは
機体軸心方向に進退移動可能で且つ回転可能なカム部材
によって開閉駆動されるようになっていることを特徴と
する請求項4に記載の飛しょう体のサイドスラスタ。
6. The valve body is a shutter rotatable about an axis parallel to the center axis of the machine body, and each shutter is opened / closed by a rotatable cam member that is movable in the axial direction of the machine body. The side thruster for a flying object according to claim 4, wherein
【請求項7】 弁体は機体中心軸と同一軸線上に配置さ
れるとともに各ノズルスロート部に対応するオリフィス
通路が形成されたオリフィスであって、このオリフィス
を機体中心軸方向に進退移動させるとともに回転駆動さ
せることで各オリフィス通路とノズルスロート部のオー
バーラップ量を可変制御するようになっていることを特
徴とする請求項4に記載の飛しょう体のサイドスラス
タ。
7. The valve body is an orifice which is arranged on the same axis as the central axis of the machine body and has an orifice passage corresponding to each nozzle throat part. The orifice is moved forward and backward in the central axis direction of the machine body. 5. The side thruster for a flying vehicle according to claim 4, wherein the amount of overlap between each orifice passage and the nozzle throat is variably controlled by rotationally driving.
【請求項8】 弁体およびカム部材が耐熱性材料で形成
されていることを特徴とする請求項2〜7のいずれかに
記載の飛しょう体のサイドスラスタ。
8. The side thruster for a flying vehicle according to claim 2, wherein the valve body and the cam member are made of a heat resistant material.
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