JP2004190881A

JP2004190881A - 誘導飛しょう体

Info

Publication number: JP2004190881A
Application number: JP2002356375A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Hiroshima; 文哉広嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】低動圧条件下で飛行する飛しょう体において、推力偏向装置を利用した場合は推力偏向体の耐熱性能によって運用状況が制限され、サイドスラスタ装置を利用した場合は制御効果を向上させる装置が機体の高密度化を妨げたり、構造強度の低下による旋回荷重性能の低下を生じさせていた。
【解決手段】飛しょう体の機体後部に配置された操舵翼と、操舵翼近傍に配置されたスラスタを備えることで、スラスタ単独の推力で得る以上の回転モーメントを発生して機動性を向上させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地表および空中より発射され、空中を飛しょうする目標体に向かって飛しょうする誘導飛しょう体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、誘導飛しょう体の姿勢制御において、操舵翼を用いた空力操舵装置を利用する場合、飛しょう高度が空気密度の小さい高高度であったり、発射直後の飛しょう速度が小さいなど、低動圧条件下での操舵翼による姿勢制御の効果が小さくなる状態が存在する。この状態では、誘導飛しょう体の機動性が劣化するため、推力偏向装置およびサイドスラスタ装置を利用して機動性の向上が図られている。
【０００３】
このような推力偏向装置の一例として、空力操舵翼と推力偏向装置とを容易に連結、切離しできる飛しょう体の姿勢制御装置に関する従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−２１０７９９号公報（第２−３頁、第１図）
【０００５】
しかし、誘導飛しょう体の運用状況により推力偏向装置の作動時間を長くする必要がある場合、推力偏向体には所望の推力偏向能力を維持するための高耐熱性能が必要となる。また、推力偏向体が受ける抗力により飛しょう距離が減少する。さらに、推力偏向装置を切り離して空中投棄した場合には、飛散して発射機などの構造物を破損する可能性があるなどの問題があった。
【０００６】
また、上述したサイドスラスタ装置の一例として、スラスタの噴射ガスと気流の空力干渉により生じるスラスタ後方の低圧力部を大気圧程度に維持して、制御効果を向上させる飛しょう体の姿勢制御装置に関する従来技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献２】
特開平０９−１０１０９７号公報（第３頁、第１図）
【０００８】
しかし、スラスタ後方の低圧力部を大気圧程度に維持する円筒形状の静圧調整部を配置するため、大きな空間が必要となり構造強度も低下する。また、静圧調整部表面の複数の連通孔により摩擦抵抗が増大し飛しょう距離が減少するという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の飛しょう体において、低動圧条件下の高機動性能を得る方法として、従来の推力偏向装置を利用した場合、推力偏向体の耐熱性能によって運用状況が制限されたり、装置の切離しによる他の構造物の破損や、射程の減少を引き起こし機動性を劣化させるという問題があった。
【００１０】
また、従来のサイドスラスタ装置を利用した場合、制御効果を向上するための装置が、機体の高密度化を妨げたり、構造強度の低下による旋回荷重性能の低下や、射程の減少を引き起こすという問題があった。
【００１１】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、低動圧条件下において、空中を飛しょうする際に、抵抗増による射程の減少や強度低下による旋回荷重性能の低下を招くことなく、より高い機動性を実現する誘導飛しょう体を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘導飛しょう体は、機体と、機体後部に配置された複数の操舵翼と、隣接する操舵翼の間に配置された複数のスラスタとを備えたものである。
【００１３】
また、機体を空力的に姿勢制御するために前記操舵翼を操舵させるとともに、前記機体を姿勢制御するために前記スラスタからの噴出ガスの噴出量を調整する制御ユニットを備えても良い。
【００１４】
さらに、スラスタの噴射ガスと気流による空力干渉から生じる高圧力部の作用面積を操舵翼分だけ大きくし、前記空力干渉により生じるスラスタ後方の低圧力部の作用面積を小さくするように、前記スラスタを配置しても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。図１は実施の形態１による誘導飛しょう体の構成を示している。図に記載する誘導飛しょう体１には各種の構成部品および装置が設けられているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。
【００１６】
誘導飛しょう体１は、機体を構成する胴体２の後部に、飛しょう中の姿勢を空力的に制御する複数（図では４枚）の操舵翼３が、胴体外周に沿った所定の間隔で（図では機軸に対して対称となる位置に）配置される。また、スラスタ４は、隣接する操舵翼３の間に夫々配置され（図では、隣接する２つの操舵翼３から夫々等距離となる位置であって操舵翼３の前方側に、全部で４箇所配置される）、ガス噴射により推力を発生する。このスラスタ４は、胴体２の外周に噴射口が設けられ、各噴射口から外向きに燃焼ガスを噴出する。
【００１７】
誘導飛しょう体１には、図示しない制御ユニットが設けられており、スラスタからの噴出ガスの噴出量を調整するスラスタ制御指令を送出することによって、機体の姿勢制御を行うように構成される。また、この制御ユニットは、操舵翼に対して操舵指令を送出し、誘導飛しょう体１の機体の空力的な姿勢制御も行うように構成される。
【００１８】
図２は誘導飛しょう体１のスラスタ４の作動時における空力干渉の様子を示したものであり、図２（ａ）はガス噴射するスラスタを上から見た上面図、図２（ｂ）は側面図である。図２（ｂ）では、図上側に配置された操舵翼４が点線で示されている。
【００１９】
図２（ｂ）において、スラスタ４からガス５が噴射されるとスラスタ推力ＮＴが生じる。また、操舵翼３はスラスタ推力ＮＴと同じ方向に揚力ＮＷを発生させるべく前縁を下げるように操舵する。このとき、噴射ガス５と速度ＶＡの気流６との空力干渉により、噴射ガス５の上流側に気流圧力ＰＡより高い圧力ＰＵの高圧力領域７と、ガス５の下流側に気流圧力ＰＡより低い圧力ＰＤの低圧力領域８が生じる。
【００２０】
図２（ａ）において、空力干渉による高圧力領域７は胴体２と操舵翼３の表面（高圧力面９）の圧力を圧力ＰＵに上昇させ、低圧力領域８はスラスタ４の後方から胴体２後端の表面（低圧力面１０）の圧力を圧力ＰＤまで低下させる。ここで、スラスタ４を操舵翼３近傍に配することで高圧力面９の面積は操舵翼３の分だけ大きくし、スラスタ４を胴体２後部に配してスラスタ４の下流側の面積を小さくするように配置することで低圧力面１０の面積は小さくなる。
【００２１】
このように、スラスタの噴射ガスと気流による空力干渉から生じる高圧力部の作用面積を、操舵翼分だけ大きくし、前記空力干渉により生じるスラスタ後方の低圧力部の作用面積を小さくするようにスラスタを配置することによって、これらの表面圧力変化により生じる空力干渉力ＮＩは、図２（ｂ）に示すとおり、スラスタ推力ＮＴと同じ向きに働く。
【００２２】
図３は誘導飛しょう体１の姿勢制御の力およびモーメントを示している。スラスタ４と操舵翼３の作動時において、誘導飛しょう体１の重心ＣＧまわりのトータルモーメントは、スラスタ推力ＮＴによるモーメントＭＴと空力干渉力ＮＩによるモーメントＭＩと操舵翼３の揚力ＮＷによるモーメントＭＷの和となる。したがって、トータルモーメントは、スラスタ４のみ、或いは操舵翼３のみのモーメントよりも大きくなり、誘導飛しょう体１の機動性は向上する。
【００２３】
この実施の形態は以上のように構成されているので、地表および空中より発射され、空中を飛しょうする目標体を追尾し、目標体の近傍点に会合する誘導飛しょう体において、機体後部の空力制御用操舵翼とその近傍に配置したスラスタを同時に使用して、スラスタ噴射と気流の空力干渉から生じる力の分だけ大きな制御力を得ることができる。
【００２４】
したがって、飛しょう高度が空気密度の小さい高高度であったり、発射直後など飛しょう速度が小さいなどの低動圧条件下において、スラスタ単独の推力で得る以上の回転モーメントを発生することができるので、従来の誘導飛しょう体に比べて、抵抗増による射程の減少や強度低下による旋回荷重性能の低下を招くことなく、それ以上の機動性の高い飛行特性を実現することができる。
【００２５】
実施の形態２．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態２について説明する。図４は実施の形態２による誘導飛しょう体の構成を示しており、図１と同一符号のものは同一構成のものを示している。
【００２６】
小型スラスタ１１は、操舵翼３と同じ周位置における胴体２の外周に噴射口が設けられ、各噴射口から外向きに燃焼ガスを噴出する。小型スラスタ１１は、実施の形態１に比べて噴出口から噴出される燃焼ガスの量が小さ鋳物でも良く、推力が小さくても、空力干渉を生じさせるのに十分な大きさのものを用いれば良い。
【００２７】
誘導飛しょう体１には、実施の形態１で簡単に説明したように、図示しない制御ユニットが設けられている。この制御ユニットは、小型スラスタ１１からの噴出ガスの噴出量を調整する小型スラスタ制御指令を送出することによって、機体の姿勢制御を行う。
【００２８】
図５は小型スラスタ１１の作動時における空力干渉の様子を示し、図はガス噴射する小型スラスタ１１を上から見た図である。図２と同一符号のものは同一のものを示す。
【００２９】
噴射された小型スラスタ１１のガス５ｂと気流６との空力干渉により、操舵した操舵翼３の上流側表面（高圧力面９）の圧力が上昇する。この際、低圧力領域８ｂは高圧力面９ｂの内部に小さな領域として存在する。その結果、この表面圧力変化により生じる空力干渉力ＮＩ_２は操舵翼３の揚力ＮＷと同じ向きに働く。
【００３０】
したがって、この実施の形態２によれば、小型スラスタ１１の噴射ガス５ｂと気流６の空力干渉によって生じる空力干渉力ＮＩ_２によって、低動圧条件下における操舵翼３の揚力ＮＷの減少分が補われ、空力操舵特性をさらに向上させることができる。
【００３１】
以上により、この実施の形態２では、スラスタ４によって生じる空力干渉力ＮＩ_２の作用によって、実施の形態１よりも機動性の高い飛行特性を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明によれば、機体後部の空力制御用操舵翼とその近傍に配置したスラスタを用いることによって、空気密度の小さい高高度や、発射直後など飛しょう速度が小さい場合の低動圧条件下においても、抵抗増による射程の減少や強度低下による旋回荷重性能の低下を招くことなく、機動性の高い飛行特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による誘導飛しょう体の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による誘導飛しょう体の空力干渉を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による誘導飛しょう体の姿勢制御の力およびモーメントを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２による誘導飛しょう体の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２による誘導飛しょう体の空力干渉を示す図である。
【符号の説明】
１誘導飛しょう体
２胴体
３操舵翼
４スラスタ
１１小型スラスタ

Claims

機体と、
前記機体後部に配置された複数の操舵翼と、
隣接する前記操舵翼の間に配置された複数のスラスタと、
を備えた誘導飛しょう体。
前記機体を空力的に姿勢制御するために前記操舵翼を操舵させるとともに、前記機体を姿勢制御するために前記スラスタからの噴出ガスの噴出量を調整する制御ユニットを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導飛しょう体。
前記スラスタの噴射ガスと気流による空力干渉から生じる高圧力部の作用面積を操舵翼分だけ大きくし、前記空力干渉により生じるスラスタ後方の低圧力部の作用面積を小さくするように、前記スラスタを配置したことを特徴とする請求項１記載の誘導飛しょう体。
前記誘導飛しょう体の操舵翼前方に、小型スラスタを備えたことを特徴とする請求項１記載の誘導飛しょう体。
前記小型スラスタは、噴射ガスと気流による空力干渉から生じる高圧力部を操舵翼に作用させるように配置したことを特徴とする請求項４記載の誘導飛しょう体。