JP2006250388A

JP2006250388A - 誘導飛しょう体

Info

Publication number: JP2006250388A
Application number: JP2005065106A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Tatsumi; 薫辰己
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】安定翼を含む機体後方のロケットモーター周りに、付加的な構造を設けることなく、良好なロール制御を可能にすることを目的とする。
【解決手段】誘導制御装置が搭載された前部胴体と、ロケットモータが搭載されるとともに上記前部胴体に対しロール軸周りに回動自在に支持された後部胴体と、上記前部胴体に対しロール軸と交差する回転軸周りに回動自在に支持された操舵翼と、上記後部胴体に固定された安定翼を備えて、上記誘導制御装置は、上記前部胴体のロール回転に応じて、同回転方向と同方向に上記後部胴体を回転させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、前翼操舵の誘導飛しょう体に関するものである。

誘導飛しょう体は、機体のローリングに対して目標を精度良く探知補足するために、シーカのロール回転に関する安定化とロールレート制御が行われる。

この種の誘導飛しょう体の一例として、リングを介して複数の安定翼をリンク結合させ、誘導制御装置に設置した駆動装置を用いて、複数の安定翼に同一のロール舵角を取らせるという従来技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平２−１６６４００号公報（第３頁、第１図）

従来の前翼操舵誘導飛しょう体は、本来ロール制御性が悪く、そのためにロール制御性を向上させる装置を胴体後方に持たせていた。しかしながら、安定翼を含む胴体後方のロケットモーターの周囲にリングを設けた場合は、その構造が複雑となってしまうという問題があった。

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、安定翼を含む機体後方のロケットモーター周りに付加的な構造を設けることなく、良好なロール制御を可能にすることを目的とする。

この発明による誘導飛しょう体は、自己を目標に誘導する誘導制御装置が搭載された前部胴体と、ロケットモータが搭載されるとともに、上記前部胴体に対しロール軸周りに回動自在に支持された後部胴体と、上記前部胴体に対しロール軸と交差する回転軸周りに回動自在に支持された操舵翼と、上記後部胴体に固定された安定翼と、を備え、上記誘導制御装置は、上記前部胴体のロール回転に応じて、同回転方向と同方向に、上記後部胴体を回転させるものである。

この発明によれば、安定翼を含む機体後方のロケットモーター周りに付加的な構造を設けることなく、いかなる姿勢においても前部胴体の誘導制御装置に対して、良好なロール制御を行うことができる。

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（以下、単に「飛しょう体」という。）には、各種の機器が搭載されているが、ここではこの発明の要旨とする部分のみを説明する。

飛しょう体は、前部胴体１と後部胴体２から構成される。後部胴体２は後部胴体回転駆動用サーボ３によって、前部胴体１に対し機体中心軸（ロール軸）周りに回転自在に支持されている。後部胴体回転駆動用サーボ３は、機体中心軸上に配置された支持棒で前部胴体１と後部胴体２を支持するとともに、前部胴体１に内蔵されたアクチュエータによって、後部胴体２を回転駆動する。また、後部胴体回転駆動用サーボ３は、前部胴体１に対する後部胴体２の回転角度θｓおよび回転角速度ωｓを検出する。

前部胴体１は、目標を探知・追尾するためのシーカ４、飛しょう体の誘導制御装置５を収納する。また、前部胴体１は４枚の操舵翼８、各操舵翼を駆動するサーボ９を備えている。後部胴体２は、ロケットモーター６と複数の安定翼７が配置される。

シーカ４はレーダ装置や撮像装置が搭載され、目標を探知するとともに、探知した目標の追尾動作する処理を適宜行い、航法計算回路１１に機体中心軸に対する探知した目標方向の情報（目標視線角情報）を与える。

ロケットモーター６は後部胴体２の大部分を占有する。ロケットモーター６は燃料と、燃料を燃焼させる燃焼室と、燃焼室で燃焼したガスを機体後方に噴射するノズルを備えている。ロケットモーター６の動作によって、機体は推力を得て前方に飛しょうする。

操舵翼８は機体重心よりも前方に位置する。操舵翼８は、前部胴体１の機体中心軸を中心とした半径方向に平行な方向、すなわち機体中心軸と直交する方向を軸方向とする回転軸を有する。操舵翼８はその回転軸周りに回動可能に軸支され、操作翼駆動サーボ９によって回転駆動される。各操舵翼８毎に操作翼駆動サーボ９が設けられて、各操舵翼８は互いに独立に回転動作される。

安定翼７は機体重心よりも後方に位置する。安定翼７は後部胴体２の機体中心軸を中心とした半径方向に平行な方向、すなわち機体中心軸と直交する方向を軸方向として、後部胴体２に配置される。

図１では、操舵翼８と安定翼７を上下２枚しか図示していないが、一般的には共に９０度間隔で４枚配置される。なお、後部胴体回転駆動サーボ３の構造は一例であって、前後胴体の外周同士がリング状に連結され、ピニオンギアによって回転を駆動する形態等、他の回転駆動方式でもよい。

図２は、前部胴体１の内部構成を示す機能ブロック図である。
誘導制御装置５は、ジャイロ１０、航法計算回路１１、後部胴体回転角指令計算回路１２、舵角指令計算回路１３を備えて構成される。ジャイロ１０は前部胴体１の姿勢変化量を検出する。例えば、姿勢変化量として、慣性空間に対する姿勢角度（ロール角θｒ、ピッチ角θｐ、ヨー角θｙ）や、角速度（ロール角速度ωｒ、ピッチ角速度ωｐ、ヨー角速度ωｙ）を検出する。

航法計算回路１１は、ジャイロ１０が感知した姿勢変化量と、シーカ４から供給される機体中心軸に対する探知した目標方向の情報に基づいて、機体のピッチ、ヨー、ロールの制御量として、例えば目標ピッチ角度、目標ヨー角度、および目標ロール角度などの目標姿勢角度や、目標ピッチ角速度、目標ヨー角速度、および目標ロール角速度などの目標姿勢角速度を計算する。

航法計算回路１１は、計算した制御量に基づいて舵角指令計算回路１３および後部胴体回転角指令計算回路１２に、機体のピッチ、ヨー、ロールの各姿勢を制御するための制御指令を与える。
舵角指令計算回路１３は、与えられたピッチ、ヨーの制御指令に基づいて、操舵翼駆動サーボ９に対し操舵翼８を所望角度だけ操舵する操舵角指令を与える。操舵翼駆動サーボ９は、与えられた操舵角指令に基づいて、操舵翼８を操舵する。これによって機体はピーチ、ヨー方向に姿勢変化し、目標方向に向かって誘導される。
また、後部胴体回転角指令計算回路１２は、与えられた機体のロールの制御指令に基づいて、後部胴体回転駆動サーボ３に対し後部胴体２を回転させる制御指令を与える。

誘導飛しょう体のロール制御動作についてさらに詳述する。
操舵翼８が安定翼７より前方に取り付けられた前翼操舵型の誘導飛しょう体では、ある姿勢においては、前翼の操舵によって生じるローリングモーメントが、前翼後流の吹き降ろしにより発生した後方の安定翼７による反対方向のローリングモーメントによって打ち消される場合がある。これによって、飛しょう体の姿勢によって発生するロールモーメントが大きく変化するので、操舵翼８だけですべての姿勢において良好なロール制御を行うことは難しい。また、通常の誘導飛しょう体では機体後部にロケットモーターを有しているので、安定翼に何らかのロール制御機構を付加した場合には、機体後方の安定翼部にロール制御機構を組み込むことも難しい。ロケットモーターは機体中心線上に位置しており、この制御機構はこの部分を避けた胴体外周部分等に置く必要があるからである。
したがって、この実施の形態では、後部胴体回転駆動サーボ３を用いて前部胴体１に対し後部胴体２を回転させることによって、ロール制御を行う。

ここで、図２を用いて後部胴体回転駆動サーボ３のロール制御動作を説明する。
何らかのロール制御が必要な場合、後部胴体回転角指令計算回路１２は、後部胴体回転駆動サーボ３に入力する制御指令（目標ロール角および目標ロールレート）を演算する。例えば、図１の前部胴体１に生じた方向Aのロール回転を止めたい場合、ジャイロ１０が感知した姿勢変化量とシーカ４が探知した目標方向の情報を受けた航法計算回路１１によって、機体のピッチ、ヨー、ロールの制御量が計算される。後部胴体回転角計算回路１２は、これらの内ロール制御量を受けて、後部胴体２を方向Aと同方向Bに回転させるように、後部胴体回転駆動サーボ３を作動させる。これにより、前部胴体１には方向Aと反対方向の回転トルクが生じて回転が打ち消される。後部胴体回転駆動サーボ３は後部胴体２の回転角度θｓおよび回転角速度ωｓを検出し、検出された回転角度および回転角速度に応じて、目標ロール角および目標ロールレートが得られるように、後部胴体２の回転角や、後部胴体回転駆動サーボ３の駆動トルクを制御する。

この実施の形態によれば、前部胴体１に生じるローリングモーメントは、後部胴体２のロール回転により生じ、その大きさは後部胴体２の角加速度のみに比例するため、いかなる姿勢においても前部胴体１に配置されたシーカ４のロール制御性は良好に保たれる。また、後部胴体２には前部胴体１との連結部を除き可動部分を持たないため、構造が簡単で組み立ても容易な飛しょう体となる。

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３は実施の形態２による誘導飛しょう体の構成を示している。図中の符号１から７は実施の形態１と同一である。４枚の操舵翼８は対面の２枚同士が軸１４で繋がれ、一つのサーボ９で２枚の操舵翼を、２つの軸１４で駆動できる。各軸１４は中央部にクランクが設けられる（図示せず）ので、軸１４の中央は互いに交差しない。

また、図４は飛しょう体の前部胴体１の内部構成を示している。操舵翼駆動サーボ９が２個となる以外は実施の形態１と同様の構成である。
この図を用いて動作を説明する。航法計算回路１１によって計算された機体のピッチ、ヨー、ロールの制御量の内、ロール制御量は実施の形態１と同様に後部胴体回転角計算回路１２にのみ送られ、ロール制御は後部胴体回転駆動用サーボ３のみで行う。舵角指令計算回路１３はピッチ、ヨーの制御量のみを受けて、操舵翼駆動サーボ９を動作させる。この時、ロール回転を抑えて操舵翼が常に上下左右が一定の位置にあるようロール制御すれば左右の操舵翼を駆動する操舵翼駆動サーボ９はピッチのみを、上下の操舵翼を駆動する操舵翼駆動サーボ９はヨーの制御のみを行わせることも可能である。

この実施の形態によれば、操舵翼を駆動するサーボを２個にすることができ、さらにピッチ、ヨー、ロール制御は各々独立したサーボを駆動するだけでよいため、誘導制御装置も簡略化される。

ところで、上記実施の形態はいずれもあくまでも一例であって、飛しょう体は運用形態によって種々の装置を搭載することができるとともに、ハードウェア構成もシステム構築時の最新の技術を駆使してシステム構成されることは言うまでもない。例えば、安定翼は後翼胴体に３枚以上ならば何枚あっても良く、その他に前部胴体にも配置されていてもよい。

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。この発明の実施の形態１による誘導飛しょう体前部胴体内部の構成図である。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。この発明の実施の形態２による誘導飛しょう体前部胴体内部の構成図である。

符号の説明

１前部胴体、２後部胴体、３後部胴体回転駆動サーボ、４シーカ、５誘導制御装置、６ロケットモーター、７安定翼、８操舵翼、９操舵翼駆動サーボ、１０ジャイロ、１１航法計算回路、１２後部胴体回転角計算回路、１３舵角指令計算回路、１４操舵翼結合軸。

Claims

自己を目標に誘導する誘導制御装置が搭載された前部胴体と、
ロケットモータが搭載されるとともに、上記前部胴体に対しロール軸周りに回動自在に支持された後部胴体と、
上記前部胴体に対しロール軸と交差する回転軸周りに回動自在に支持された操舵翼と、
上記後部胴体に固定された安定翼と、
を備え、
上記誘導制御装置は、上記前部胴体のロール回転に応じて、同回転方向と同方向に、上記後部胴体を回転させることを特徴とする誘導飛しょう体。
上記操舵翼を４枚備え、当該操舵翼の対面の２枚同士は、それぞれ１つのサーボ機構によって、同時に同一の回転角だけ駆動されることを特徴とする誘導飛しょう体。