JP2007030758A - Compressed air feed system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compressed air feed system capable of compressed air of the same flow rate as that of a compressed air generator of larger output to an air using device by using a compressed air generator of smaller output. <P>SOLUTION: In the compressed air feed system 16 for feeding compressed air to a posture control device 17 for controlling the posture of a flying object using compressed air, tanks 2, 3 are interposed between a compressor 1 and a posture control device 17, the compressor 1 feeds compressed air to the tanks 2, 3 and fills the tanks 2, 3 with compressed air, and compressed air is fed from the tanks 2, 3 to the posture control device 17. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧縮空気を利用して作動する装置に対して圧縮空気を供給する圧縮空気供給システムに関する。   The present invention relates to a compressed air supply system that supplies compressed air to a device that operates using compressed air.

圧縮空気を利用して作動する装置としては、タービンや空気噴射ノズルなどがある。それらに空気を供給して作動させる場合、圧縮空気を生成する圧縮空気生成装置から直接ダクト等を介してそれらの装置に圧縮空気を供給する方法が知られている。   Devices that operate using compressed air include turbines and air injection nozzles. When supplying air to them and operating them, a method is known in which compressed air is supplied from a compressed air generating device that generates compressed air directly to these devices via a duct or the like.

例えば、特許文献１に開示されている垂直離着陸機の姿勢制御装置は、コンプレッサを有する圧縮空気生成装置と、この圧縮空気を垂直離着陸機の機体の上下方向に噴射する一対のノズルとを備えている。この姿勢制御装置においては、コンプレッサで発生した圧縮空気は、コンプレッサとノズルとを接続するダクトを介して直接ノズルに供給される。そして、圧縮空気がノズルから噴射する際の反力によって発生する推力を利用して姿勢を制御する。
特開２００４−８２９９９号公報 For example, an attitude control device for a vertical take-off and landing aircraft disclosed in Patent Document 1 includes a compressed air generating device having a compressor, and a pair of nozzles for injecting the compressed air in the vertical direction of the vertical take-off and landing aircraft. Yes. In this attitude control device, the compressed air generated by the compressor is directly supplied to the nozzle via a duct connecting the compressor and the nozzle. Then, the posture is controlled using a thrust generated by a reaction force generated when the compressed air is injected from the nozzle.
JP 2004-82999 A

しかし、このように圧縮空気生成装置で生成された圧縮空気を、圧縮空気を利用して作動する装置（以下「空気利用装置」）に直接供給する圧縮空気供給システムにおいては、空気利用装置で必要とされる圧縮空気の流量を全て圧縮空気生成装置の出力で賄う必要がある。そのため、空気利用装置が所望の機能を発揮するために大流量の圧縮空気を供給する必要がある場合、圧縮空気生成装置の出力を大きくする必要があった。   However, in the compressed air supply system that directly supplies the compressed air generated by the compressed air generation device to a device that operates using the compressed air (hereinafter referred to as “air utilization device”), it is necessary for the air utilization device. Therefore, it is necessary to cover all the flow rate of compressed air with the output of the compressed air generator. Therefore, when it is necessary to supply a large flow rate of compressed air in order for the air utilization device to perform a desired function, it is necessary to increase the output of the compressed air generation device.

例えば、上記の特許文献１に記載の垂直離着陸機の姿勢制御装置の場合、種々の条件における姿勢制御において必要とされる推力のうち最大の推力に対応する流量の圧縮空気をコンプレッサが出力できなければならない。しかし、そのような要請に対応すべく大出力のコンプレッサを搭載した場合、コンプレッサが大型化したり燃料消費量が増加したりする可能性がある。その結果、機体重量の増加や搭載燃料の増大を招く虞があった。   For example, in the case of the attitude control device for a vertical take-off and landing aircraft described in Patent Document 1, the compressor must be able to output compressed air having a flow rate corresponding to the maximum thrust among the thrusts required for attitude control under various conditions. I must. However, if a high-output compressor is installed to meet such a demand, the compressor may be increased in size or fuel consumption may be increased. As a result, there is a risk of increasing the weight of the aircraft and increasing the amount of onboard fuel.

これに対し、ファンの回転によって推力を発生するファン推力発生装置を更に備え、空気噴射ノズルによる推力を利用した姿勢制御方式（以下「圧縮空気噴射方式」）とファンによる推力の差を利用した姿勢制御方式（以下「ファン推力差動方式」）とを併用することによりコンプレッサの小型化を図る姿勢制御装置が考えられている。この場合、ファン推力差動方式による推力発生の立ち上がりが遅いため、姿勢制御開始時は推力発生の立ち上がりが早い圧縮空気噴射方式を併用して推力の不足分を補助する。そして、ファン推力差動方式による推力が姿勢制御のために必要な大きさに達した時点で圧縮空気噴射方式による姿勢制御を停止し、ファン推力差動方式のみによって姿勢制御を行う。従って、姿勢制御開始時以外においてはコンプレッサに必要とされる出力は少なくて済む。   On the other hand, a fan thrust generator that generates thrust by the rotation of the fan is further provided, and the attitude control method using thrust by the air injection nozzle (hereinafter referred to as “compressed air injection method”) and the posture using the difference of thrust by the fan Attitude control devices that reduce the size of a compressor by using a control method (hereinafter referred to as a “fan thrust differential method”) have been considered. In this case, since the rise of thrust generation by the fan thrust differential method is slow, when the attitude control is started, the compressed air injection method with a fast rise of thrust generation is used together to assist the shortage of thrust. Then, when the thrust by the fan thrust differential method reaches a magnitude necessary for posture control, the posture control by the compressed air injection method is stopped, and the posture control is performed only by the fan thrust differential method. Therefore, the output required for the compressor is small except when the attitude control is started.

しかし、このような姿勢制御装置であっても、姿勢制御開始時にファン推力差動方式による推力の不足を補助する際には、短い時間ではあるが姿勢制御を行うための推力のほぼ全てを圧縮空気噴射方式によって発生させる必要がある。そのため、この間は空気噴射ノズルに大流量の圧縮空気を供給しなければならず、コンプレッサも大出力のものを搭載する必要があった。そのため、依然としてコンプレッサの大型化や燃料消費量の増大を解消することは困難な場合があり、結果として飛翔体の機体を軽量コンパクト化する要請に相
反する虞があった。 However, even with such an attitude control device, when assisting the lack of thrust by the fan thrust differential method at the start of attitude control, almost all of the thrust for attitude control is compressed in a short time. It must be generated by air injection. Therefore, a large flow rate of compressed air must be supplied to the air injection nozzle during this period, and the compressor must also have a large output. Therefore, it may still be difficult to eliminate the increase in the size of the compressor and the increase in the fuel consumption, and as a result, there is a possibility that it conflicts with the request to make the flying body lighter and more compact.

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大出力の圧縮空気生成装置と同等の流量の圧縮空気を、より小さい出力の圧縮空気生成装置を用いて、空気利用装置に供給することを可能とする技術を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide compressed air having a flow rate equivalent to that of a high-output compressed air generator and a compressed air generator having a smaller output. It is providing the technique which makes it possible to supply to an air utilization apparatus using.

上記目的を達成するための本発明は、圧縮空気生成装置と空気利用装置との間に圧縮空気が充填される複数のタンクを設け、圧縮空気生成装置で生成された圧縮空気を空気利用装置に直接供給するのではなく、一旦タンクに充填し、圧縮空気が十分に充填されたタンクから空気利用装置に圧縮空気を供給するようにしたことを最大の特徴とする。   To achieve the above object, the present invention provides a plurality of tanks filled with compressed air between a compressed air generating device and an air using device, and the compressed air generated by the compressed air generating device is used as the air using device. The main feature is that the compressed air is supplied to the air utilization device from the tank which is filled with the compressed air once instead of being supplied directly.

より詳しくは、本発明に係る圧縮空気供給システムは、
圧縮空気を生成する圧縮空気生成装置と、
前記圧縮空気生成装置によって生成された圧縮空気が充填される複数のタンクと、
前記タンクに充填された圧縮空気を利用して作動する空気利用装置と、
前記タンクの各々と前記圧縮空気生成装置とを連通し、前記圧縮空気生成装置によって生成された圧縮空気を前記タンクの各々に導く供給路と、
前記タンクの各々と前記空気利用装置とを連通し、前記タンクの各々に充填された圧縮空気を前記空気利用装置に導く放出路と、
前記タンクの各々に流入する前記圧縮空気の量を調節する供給量調節装置と、
前記タンクの各々から流出する前記圧縮空気の量を調節する放出量調節装置と、
前記供給量調節装置によって前記タンクのうちの少なくとも一つのタンクに前記圧縮空気を導入し所定量の前記圧縮空気を充填する充填制御を行うとともに、前記放出量調節装置によって前記所定量の前記圧縮空気を充填済みのタンクから前記空気利用装置に前記圧縮空気を供給する放出制御を行う供給制御装置と、
を備えることを特徴とする。 More specifically, the compressed air supply system according to the present invention is:
A compressed air generating device for generating compressed air;
A plurality of tanks filled with compressed air generated by the compressed air generating device;
An air utilization device that operates using compressed air filled in the tank;
A supply path that communicates each of the tanks with the compressed air generating device and guides the compressed air generated by the compressed air generating device to each of the tanks;
A discharge passage that communicates each of the tanks with the air utilization device and guides the compressed air filled in each of the tanks to the air utilization device;
A supply amount adjusting device for adjusting the amount of the compressed air flowing into each of the tanks;
A discharge amount adjusting device for adjusting the amount of the compressed air flowing out of each of the tanks;
The supply amount adjusting device performs charging control for introducing the compressed air into at least one of the tanks and filling the predetermined amount of the compressed air, and the discharge amount adjusting device controls the predetermined amount of the compressed air. A supply control device that performs discharge control for supplying the compressed air from the tank filled with the air to the air utilization device;
It is characterized by providing.

上記のように構成された圧縮空気供給システムにおいては、圧縮空気生成装置と空気利用装置との間にはタンクが介装されている。そして、圧縮空気生成装置から出力された圧縮空気は、直接空気利用装置に供給されるのではなく、まずタンクに供給される。さらに、圧縮空気を充填したタンクから必要時に圧縮空気が放出され、空気利用装置に供給される。   In the compressed air supply system configured as described above, a tank is interposed between the compressed air generation device and the air utilization device. And the compressed air output from the compressed air production | generation apparatus is not supplied directly to an air utilization apparatus, but is first supplied to a tank. Further, compressed air is released from the tank filled with compressed air when necessary and supplied to the air utilization device.

タンクに圧縮空気を充填する場合には、供給制御装置は、まず圧縮空気生成装置を作動させて圧縮空気を生成させるとともに、複数のタンクのうち少なくとも一つのタンクについて、該タンクへ圧縮空気が流入可能なように供給量調節装置を制御し、且つ該タンクからの圧縮空気の流出を制限するように放出量調節装置を制御することによって、圧縮空気生成装置から出力された圧縮空気を該タンクに供給する。そして、該タンクに所定量の圧縮空気を充填する。このようにしてタンクに圧縮空気を充填する制御が本発明における充填制御である。   When filling the tank with compressed air, the supply control device first operates the compressed air generating device to generate compressed air, and at least one of the plurality of tanks, the compressed air flows into the tank. Compressed air output from the compressed air generating device is supplied to the tank by controlling the supply amount adjusting device as much as possible and controlling the discharge amount adjusting device so as to limit the flow of compressed air from the tank. Supply. The tank is filled with a predetermined amount of compressed air. The control for filling the tank with the compressed air in this way is the filling control in the present invention.

また、タンクから圧縮空気を放出する場合には、供給制御装置は、上記の充填制御によって所定量の圧縮空気が充填されたタンクのいずれかについて、該タンクへの圧縮空気の流入を制限するように供給量調節装置を制御し、且つ該タンクから圧縮空気が流出可能なように放出量調節装置を制御することによって、該タンクから圧縮空気を放出させ、空気利用装置に供給する。このようにしてタンクから圧縮空気を放出する制御が本発明における放出制御である。   When the compressed air is discharged from the tank, the supply control device limits the inflow of the compressed air into the tank for any of the tanks filled with the predetermined amount of compressed air by the above-described filling control. The supply amount adjusting device is controlled, and the discharge amount adjusting device is controlled so that the compressed air can flow out from the tank, whereby the compressed air is discharged from the tank and supplied to the air utilization device. The control for releasing the compressed air from the tank in this way is the release control in the present invention.

ここで、上記の所定量とは、タンクに充填される圧縮空気の量に関して予め定められた
量であって、供給制御装置が放出制御を行った際に、空気利用装置を作動させるために必要な流量（以下「必要流量」と呼ぶ）で、圧縮空気を空気利用装置に供給可能となるように定められた量である。 Here, the predetermined amount is a predetermined amount with respect to the amount of compressed air filled in the tank, and is necessary for operating the air utilization device when the supply control device performs the discharge control. This is an amount determined so that compressed air can be supplied to the air utilization device at a low flow rate (hereinafter referred to as “necessary flow rate”).

従来のように圧縮空気生成装置から出力された圧縮空気が直接空気利用装置に供給されるように構成された圧縮空気供給システムにおいては、圧縮空気生成装置から必要流量と同等以上の流量で圧縮空気が出力される必要があった。   In a compressed air supply system configured so that the compressed air output from the compressed air generating device is directly supplied to the air utilization device as in the prior art, the compressed air is supplied at a flow rate equal to or higher than the required flow rate from the compressed air generating device. Needed to be output.

それに対し、上記のように構成された圧縮空気供給システムにおいては、必要流量で圧縮空気を出力し、空気利用装置に供給する役割はタンクが担うことになる。そのため、圧縮空気生成装置が出力可能な圧縮空気の流量が必要流量より小さい場合であっても、空気利用装置に対して必要流量の圧縮空気を供給することが可能となる。   On the other hand, in the compressed air supply system configured as described above, the tank plays a role of outputting compressed air at a necessary flow rate and supplying it to the air utilization device. Therefore, even when the flow rate of compressed air that can be output by the compressed air generation device is smaller than the required flow rate, it is possible to supply the required flow rate of compressed air to the air utilization device.

このような圧縮空気供給システムにおいては、供給制御装置が、充填制御によって所定量の圧縮空気が充填されたタンクに対して放出制御を行って空気利用装置に対して圧縮空気を供給した後、該タンクに対して再び所定量の圧縮空気を充填すべく充填制御を行っている間は、該タンクから空気利用装置に対して十分な流量で圧縮空気の供給を行うことができない場合がある。   In such a compressed air supply system, the supply control device performs discharge control on a tank filled with a predetermined amount of compressed air by filling control and supplies the compressed air to the air utilization device, and then While filling control is being performed to fill the tank again with a predetermined amount of compressed air, compressed air may not be supplied from the tank to the air utilization device at a sufficient flow rate.

しかし、本発明においては、複数のタンクが備えられており、供給制御装置は、あるタンクに対して放出制御を行っている間、並行して他のタンクに対する充填制御を行うことができる。そのため、一つのタンクに対する放出制御が終了した後、該放出制御中に充填制御が完了した他のタンクに対して放出制御を行うことができる。その結果、ひとつのタンクに対する放出制御終了後、引き続き空気利用装置に対して圧縮空気を供給することができる。   However, in the present invention, a plurality of tanks are provided, and the supply control device can perform filling control on other tanks in parallel while performing discharge control on a certain tank. Therefore, after the discharge control for one tank is completed, the discharge control can be performed for another tank for which the filling control is completed during the discharge control. As a result, compressed air can be continuously supplied to the air utilization device after the end of the discharge control for one tank.

これにより、空気利用装置が消費する圧縮空気の量が前記所定量を超える場合であっても、本発明に係る圧縮空気供給システムを適用することが可能となる。   Thereby, even if it is a case where the quantity of the compressed air which an air utilization apparatus consumes exceeds the said predetermined quantity, it becomes possible to apply the compressed air supply system which concerns on this invention.

以上のように、本発明に係る圧縮空気供給システムによって、より小さい出力の圧縮空気生成装置を用いて、大出力の圧縮空気生成装置と同等の流量の圧縮空気を空気利用装置に対して供給することが可能となる。   As described above, with the compressed air supply system according to the present invention, compressed air having a flow rate equivalent to that of the high-output compressed air generator is supplied to the air utilization device using the compressed air generator having a smaller output. It becomes possible.

本発明に係る圧縮空気供給システムにおける空気利用装置は、
前記タンクから供給される圧縮空気を噴射することによって推力を発生する一対又は複数対の圧縮空気噴射装置を有し、前記圧縮空気噴射装置の発生する推力によって飛翔体の姿勢を制御する姿勢制御装置とすることもできる。 The air utilization device in the compressed air supply system according to the present invention,
Attitude control device having a pair or plural pairs of compressed air injection devices that generate thrust by injecting compressed air supplied from the tank, and controlling the attitude of the flying object by the thrust generated by the compressed air injection device It can also be.

このように構成された圧縮空気供給システムにおいては、飛翔体の運転状態や外乱などによって発生する姿勢制御の要請に応じて間欠的に圧縮空気噴射装置に圧縮空気を供給し、飛翔体の姿勢制御を行う。   In the compressed air supply system configured as described above, the compressed air is intermittently supplied to the compressed air injection device in response to the attitude control request generated by the operating state or disturbance of the flying object, and the attitude control of the flying object is performed. I do.

本発明に係る圧縮空気供給システムを、このような姿勢制御装置に圧縮空気を供給するシステムとして構成した場合、圧縮空気生成装置が出力可能な圧縮空気の流量は、姿勢制御の際に必要な推力を発生させるために空気噴射装置に供給すべき圧縮空気の流量より小さくすることができる。そのため、圧縮空気生成装置を小型化することができる。また、それにより燃料消費量が減少し、搭載燃料を少なくすることもできる。その結果、飛翔体の機体をより軽量コンパクトにすることが可能となる。   When the compressed air supply system according to the present invention is configured as a system for supplying compressed air to such an attitude control device, the flow rate of the compressed air that can be output by the compressed air generation device is the thrust required for attitude control. Therefore, the flow rate of compressed air to be supplied to the air injection device can be reduced. Therefore, the compressed air generating device can be reduced in size. This also reduces fuel consumption and reduces the amount of on-board fuel. As a result, the flying aircraft can be made lighter and more compact.

本発明に係る圧縮空気供給システムにおける前記姿勢制御装置は、
ファンの回転運動によって推力を発生する一対又は複数対のファン推力発生装置を更に有し、前記圧縮空気噴射装置及び前記ファン推力発生装置の発生する推力によって前記飛翔体の姿勢を制御する姿勢制御装置とすることもできる。 The posture control device in the compressed air supply system according to the present invention is:
A posture control device that further includes a pair or a plurality of fan thrust generation devices that generate thrust by the rotational movement of the fan, and that controls the posture of the flying object by the thrust generated by the compressed air injection device and the fan thrust generation device It can also be.

このような圧縮空気噴射装置とファン推力発生装置との２つの推力発生装置を備えた姿勢制御装置においては、ファン推力差動方式による推力発生の立ち上がりが遅いため、姿勢制御開始時はファン推力差動方式と並行して推力発生の立ち上がりが早い圧縮空気噴射方式による姿勢制御を行う。そして、ファン推力差動方式による推力が姿勢制御のために必要な大きさに達した時点で、圧縮空気噴射方式による姿勢制御を停止して、ファン推力差動方式のみによって姿勢制御を行う。   In such a posture control device provided with two thrust generation devices, ie, a compressed air injection device and a fan thrust generation device, the start of thrust generation by the fan thrust differential method is slow, so the fan thrust difference at the start of posture control In parallel with the dynamic method, the attitude control is performed by the compressed air injection method, in which the thrust generation starts quickly. Then, when the thrust by the fan thrust differential method reaches a magnitude necessary for posture control, the posture control by the compressed air injection method is stopped and the posture control is performed only by the fan thrust differential method.

本発明に係る圧縮空気供給システムを、このような姿勢制御装置に圧縮空気を供給するシステムとして構成した場合、圧縮空気生成装置が出力可能な圧縮空気の流量は、姿勢制御の際に必要な推力を発生させるために空気噴射装置に供給すべき圧縮空気の流量より小さくすることができる。そのため、圧縮空気生成装置を小型化することができる。また、それにより燃料消費量が減少し、搭載燃料を少なくすることもできる。その結果、飛翔体の機体をより軽量コンパクトにすることが可能となる。   When the compressed air supply system according to the present invention is configured as a system for supplying compressed air to such an attitude control device, the flow rate of the compressed air that can be output by the compressed air generation device is the thrust required for attitude control. Therefore, the flow rate of compressed air to be supplied to the air injection device can be reduced. Therefore, the compressed air generating device can be reduced in size. This also reduces fuel consumption and reduces the amount of on-board fuel. As a result, the flying aircraft can be made lighter and more compact.

本発明により、大出力の圧縮空気生成装置と同等の流量の圧縮空気を、より小さい出力の圧縮空気生成装置を用いて、空気利用装置に供給することが可能となる。   According to the present invention, compressed air having a flow rate equivalent to that of a high-output compressed air generation device can be supplied to an air utilization device using a compressed air generation device with a smaller output.

以下に図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings.

図１は、本実施の形態に係る圧縮空気供給システムを備えた飛翔体の姿勢制御装置の概念図を示す。   FIG. 1 is a conceptual diagram of a flying body attitude control device including a compressed air supply system according to the present embodiment.

圧縮空気供給システム１６は、コンプレッサ１で生成された圧縮空気を飛翔体（図示せず）の姿勢制御装置１７に供給するシステムである。   The compressed air supply system 16 is a system that supplies the compressed air generated by the compressor 1 to the attitude control device 17 of the flying object (not shown).

コンプレッサ１は第一供給路８によって第一タンク２と連通するとともに、第二供給路９によって第二タンク３と連通している。   The compressor 1 communicates with the first tank 2 through the first supply path 8 and communicates with the second tank 3 through the second supply path 9.

また、姿勢制御装置１７は第一放出路１０によって第一タンク２と連通するとともに、第二放出路１１によって第二タンク３と連通している。   The attitude control device 17 communicates with the first tank 2 through the first discharge path 10 and communicates with the second tank 3 through the second discharge path 11.

第一供給路８の第一タンク２との接続部近傍には第一供給バルブ４が設けられている。第一供給バルブ４はコントローラ２６と電気的に接続されており、コントローラ２６からの信号によってコンプレッサ１から第一タンク２へ流入する圧縮空気の量を調節可能になっている。
また、第二供給路９の第二タンク３との接続部近傍には第二供給バルブ５が設けられている。第二供給バルブ５はコントローラ２６と電気的に接続されており、コントローラ２６からの信号によってコンプレッサ１から第二タンク３へ流入する圧縮空気の量を調節可能になっている。 A first supply valve 4 is provided in the vicinity of the connection portion between the first supply path 8 and the first tank 2. The first supply valve 4 is electrically connected to the controller 26, and the amount of compressed air flowing into the first tank 2 from the compressor 1 can be adjusted by a signal from the controller 26.
A second supply valve 5 is provided in the vicinity of the connection portion of the second supply path 9 with the second tank 3. The second supply valve 5 is electrically connected to the controller 26, and the amount of compressed air flowing from the compressor 1 into the second tank 3 can be adjusted by a signal from the controller 26.

一方、第一放出路１０の第一タンク２との接続部近傍には第一放出バルブ６が設けられている。第一放出バルブ６はコントローラ２６と電気的に接続されており、コントローラ
２６からの信号によって第一タンク２から姿勢制御装置１７へ流入する圧縮空気の量を調節可能になっている。
また、第二放出路１１の第二タンク３との接続部近傍には第二放出バルブ７が設けられている。第二放出バルブ７はコントローラ２６と電気的に接続されており、コントローラ２６からの信号によって第二タンク３から姿勢制御装置１７へ流入する圧縮空気の量を調節可能になっている。 On the other hand, a first discharge valve 6 is provided in the vicinity of the connection portion between the first discharge path 10 and the first tank 2. The first discharge valve 6 is electrically connected to the controller 26, and the amount of compressed air flowing from the first tank 2 to the attitude control device 17 can be adjusted by a signal from the controller 26.
Further, a second discharge valve 7 is provided in the vicinity of the connection portion of the second discharge path 11 with the second tank 3. The second discharge valve 7 is electrically connected to the controller 26, and the amount of compressed air flowing from the second tank 3 to the attitude control device 17 can be adjusted by a signal from the controller 26.

第一供給バルブ４及び第二供給バルブ５は、本発明における供給量調節装置に相当する。また、第一放出バルブ６及び第二放出バルブ７は、本発明における放出量調節装置に相当する。   The first supply valve 4 and the second supply valve 5 correspond to the supply amount adjusting device in the present invention. The first discharge valve 6 and the second discharge valve 7 correspond to the discharge amount adjusting device in the present invention.

コントローラ２６は本発明における供給制御装置に相当する。   The controller 26 corresponds to the supply control device in the present invention.

なお、第一供給バルブ４及び第二供給バルブ５の２つのバルブを用いた上記の構成の代わりに、第一供給路８と第二供給路９との分岐箇所に三方バルブを設けてもよい。   A three-way valve may be provided at a branch point between the first supply path 8 and the second supply path 9 instead of the above-described configuration using the first supply valve 4 and the second supply valve 5. .

また、第一放出バルブ６及び第二放出バルブ７の２つのバルブを用いた上記の構成の代わりに、第一放出路１０と第二放出路１１との合流箇所に三方バルブを設けてもよい。   Further, instead of the above-described configuration using the first discharge valve 6 and the second discharge valve 7, a three-way valve may be provided at the junction of the first discharge path 10 and the second discharge path 11. .

コンプレッサ１から出力された圧縮空気は第一供給路８を経由して第一タンク２に流入する。その際、コントローラ２６は第一供給バルブ４を開き且つ第一放出バルブ６を閉じることによって、コンプレッサ１から出力された圧縮空気を第一タンク２に充填する。   The compressed air output from the compressor 1 flows into the first tank 2 via the first supply path 8. At that time, the controller 26 opens the first supply valve 4 and closes the first discharge valve 6 to fill the first tank 2 with the compressed air output from the compressor 1.

また、コンプレッサ１から出力された圧縮空気は第二供給路９を経由して第二タンク３に流入する。その際、コントローラ２６は第二供給バルブ５を開き且つ第二放出バルブ７を閉じることによって、コンプレッサ１から出力された圧縮空気を第二タンク３に充填する。   The compressed air output from the compressor 1 flows into the second tank 3 through the second supply path 9. At that time, the controller 26 opens the second supply valve 5 and closes the second discharge valve 7 to fill the second tank 3 with the compressed air output from the compressor 1.

このようなバルブ制御を以下充填バルブ制御と呼ぶ。   Such valve control is hereinafter referred to as filling valve control.

図１の１９で示す曲線は、コントローラ２６が第一タンク２に対して充填バルブ制御を行った場合の圧縮空気の流れを示している。   A curve indicated by 19 in FIG. 1 indicates the flow of compressed air when the controller 26 performs the filling valve control on the first tank 2.

充填バルブ制御によって圧縮空気が充填された第一タンク２に対して、コントローラ２６は第一供給バルブ４を閉じ且つ第一放出バルブ６を開くことによって、第一タンク２から圧縮空気を放出させる。第一タンク２から放出された圧縮空気は第一放出路１０を経由して姿勢制御装置１７に流入する。   For the first tank 2 filled with compressed air by the filling valve control, the controller 26 closes the first supply valve 4 and opens the first discharge valve 6 to release the compressed air from the first tank 2. The compressed air discharged from the first tank 2 flows into the attitude control device 17 via the first discharge path 10.

また、充填バルブ制御によって圧縮空気が充填された第二タンク３に対して、コントローラ２６は第二供給バルブ５を閉じ且つ第二放出バルブ７を開くことによって、第二タンク３から圧縮空気を放出させる。第二タンク３から放出された圧縮空気は第二放出路１１を経由して姿勢制御装置１７に流入する。   Further, the controller 26 releases the compressed air from the second tank 3 by closing the second supply valve 5 and opening the second discharge valve 7 for the second tank 3 filled with compressed air by the filling valve control. Let The compressed air discharged from the second tank 3 flows into the attitude control device 17 via the second discharge path 11.

このようなバルブ制御を以下放出バルブ制御と呼ぶ。   Such valve control is hereinafter referred to as discharge valve control.

図１の２０で示す曲線は、コントローラ２６が第二タンク３に対して放出バルブ制御を行った場合の圧縮空気の流れを示している。   The curve indicated by 20 in FIG. 1 indicates the flow of compressed air when the controller 26 performs the discharge valve control on the second tank 3.

なお、コントローラ２６は充填バルブ制御と放出バルブ制御とを同時に行うこともできる。   The controller 26 can perform the filling valve control and the discharge valve control simultaneously.

姿勢制御装置１７には、飛翔体の機体の重心１８に対して対称な位置に、圧縮空気を飛翔体に対して略垂直上向き又は下向きに噴射する第一ノズル１２及び第二ノズル１３が設けられている。   The attitude control device 17 is provided with a first nozzle 12 and a second nozzle 13 for injecting compressed air substantially vertically upward or downward with respect to the flying object at positions symmetrical to the center of gravity 18 of the flying object. ing.

第一ノズル１２及び第二ノズル１３は本発明における一対の圧縮空気噴射装置に相当する。   The first nozzle 12 and the second nozzle 13 correspond to a pair of compressed air injection devices in the present invention.

第一ノズル１２には第一上方空気噴射量調節弁１２ａ及び第一下方空気噴射量調節弁１２ｂが設けられている。第一上方空気噴射量調節弁１２ａ及び第一下方空気噴射量調節弁１２ｂはコントローラ２７と電気的に接続されており、コントローラ２７からの信号によってこれらの開度を調節することにより第一ノズル１２から噴射する圧縮空気の向きと量を調節可能になっている。   The first nozzle 12 is provided with a first upper air injection amount adjustment valve 12a and a first lower air injection amount adjustment valve 12b. The first upper air injection amount adjustment valve 12 a and the first lower air injection amount adjustment valve 12 b are electrically connected to the controller 27, and the first nozzle is adjusted by adjusting the opening degree by a signal from the controller 27. The direction and amount of compressed air injected from 12 can be adjusted.

また、第二ノズル１３には第二上方空気噴射量調節弁１３ａ及び第二下方空気噴射量調節弁１３ｂが設けられている。第二上方空気噴射量調節弁１３ａ及び第二下方空気噴射量調節弁１３ｂはコントローラ２７と電気的に接続されており、コントローラ２７からの信号によってこれらの開度を調節することにより第二ノズル１３から噴射する圧縮空気の向きと量を調節可能になっている。   The second nozzle 13 is provided with a second upper air injection amount adjustment valve 13a and a second lower air injection amount adjustment valve 13b. The second upper air injection amount adjustment valve 13 a and the second lower air injection amount adjustment valve 13 b are electrically connected to the controller 27, and the second nozzle 13 is adjusted by adjusting the opening degree thereof by a signal from the controller 27. It is possible to adjust the direction and amount of compressed air injected from the air.

例えば、図１の２１で示す曲線は、コントローラ２７が第一ノズル１２について第一上方空気噴射量調節弁１２ａを閉じ且つ第一下方空気噴射量調節弁１２ｂを開いた場合に、第一ノズル１２から噴射される圧縮空気の流れを示している。   For example, the curve indicated by 21 in FIG. 1 indicates that when the controller 27 closes the first upper air injection amount adjustment valve 12a and opens the first lower air injection amount adjustment valve 12b for the first nozzle 12, the first nozzle The flow of the compressed air injected from 12 is shown.

また、図１の２２で示す曲線は、コントローラ２７が第二ノズル１３について第二上方空気噴射量調節弁１３ａを開き且つ第二下方空気噴射量調節弁１３ｂを閉じた場合に、第二ノズル１３から噴射される圧縮空気の流れを示している。   Further, the curve indicated by 22 in FIG. 1 indicates that when the controller 27 opens the second upper air injection amount adjustment valve 13a and closes the second lower air injection amount adjustment valve 13b for the second nozzle 13, the second nozzle 13 The flow of the compressed air injected from is shown.

第一ノズル１２及び第二ノズル１３においては、各々のノズルから圧縮空気を噴射する際の反力によって推力が発生する。   In the first nozzle 12 and the second nozzle 13, thrust is generated by a reaction force when compressed air is injected from each nozzle.

姿勢制御装置１７は、コントローラ２７によって第一ノズル１２に供給する圧縮空気の向きと量を調節し、第一ノズル１２において発生する推力の向きと大きさを調節する。   The attitude control device 17 adjusts the direction and amount of compressed air supplied to the first nozzle 12 by the controller 27, and adjusts the direction and magnitude of thrust generated in the first nozzle 12.

また、姿勢制御装置１７は、コントローラ２７によって第二ノズル１３に供給する圧縮空気の向きと量を調節し、第二ノズル１３において発生する推力の向きと大きさを調節する。   Further, the attitude control device 17 adjusts the direction and amount of compressed air supplied to the second nozzle 13 by the controller 27, and adjusts the direction and magnitude of the thrust generated in the second nozzle 13.

このようにして発生した推力によって飛翔体の重心１８の回りに発生する回転モーメントを用いて、姿勢制御装置１７は飛翔体の姿勢を制御する。このような姿勢制御方式を圧縮空気噴射方式と呼ぶ。   The attitude control device 17 controls the attitude of the flying object using the rotational moment generated around the gravity center 18 of the flying object by the thrust generated in this way. Such an attitude control method is called a compressed air injection method.

例えば、図１の場合、第一ノズル１２においては下向きに噴射する圧縮空気によって上向きの推力が発生する。また、第二ノズル１３においては上向きに噴射する圧縮空気によって下向きの推力が発生する。その結果、飛翔体の機体の重心１８の回りに回転モーメント２５が生じる。   For example, in the case of FIG. 1, in the first nozzle 12, upward thrust is generated by compressed air jetted downward. Further, in the second nozzle 13, a downward thrust is generated by the compressed air jetted upward. As a result, a rotational moment 25 is generated around the center of gravity 18 of the flying body.

さらに、姿勢制御装置１７には、飛翔体の機体の重心１８に対して対称な位置に第一ファン１４及び第二ファン１５が設けられている。   Further, the attitude control device 17 is provided with a first fan 14 and a second fan 15 at positions symmetrical with respect to the center of gravity 18 of the flying body.

第一ファン１４及び第二ファン１５は本発明における一対のファン推力発生装置に相当する。   The first fan 14 and the second fan 15 correspond to a pair of fan thrust generators in the present invention.

図１に示すように、第一ファン１４は第一ノズル１２に隣接するように設けられ、第二ファン１５は第二ノズル１３に隣接するように設けられている。第一ファン１４及び第二ファン１５はコントローラ２７と電気的に接続されており、コントローラ２７からの信号によってファンの回転運動を調節可能になっている。   As shown in FIG. 1, the first fan 14 is provided adjacent to the first nozzle 12, and the second fan 15 is provided adjacent to the second nozzle 13. The first fan 14 and the second fan 15 are electrically connected to the controller 27, and the rotational movement of the fan can be adjusted by a signal from the controller 27.

第一ファン１４及び第二ファン１５においては、各々のファンの回転によって推力が発生する。   In the first fan 14 and the second fan 15, thrust is generated by the rotation of each fan.

姿勢制御装置１７は、コントローラ２７によって第一ファン１４の回転運動を調節し、第一ファン１４によって発生する推力の大きさを調節する。   The attitude control device 17 adjusts the rotational motion of the first fan 14 by the controller 27 and adjusts the magnitude of the thrust generated by the first fan 14.

また、姿勢制御装置１７は、コントローラ２７によって第二ファン１５の回転運動を調節し、第二ファン１５によって発生する推力の大きさを調節する。   Further, the attitude control device 17 adjusts the rotational motion of the second fan 15 by the controller 27 and adjusts the magnitude of the thrust generated by the second fan 15.

このようにして発生した推力の差によって飛翔体の重心１８の回りに発生する回転モーメントを用いて、姿勢制御装置１７は飛翔体の姿勢を制御する。このような姿勢制御方式をファン推力差動方式を呼ぶ。   The attitude control device 17 controls the attitude of the flying object using the rotational moment generated around the center of gravity 18 of the flying object due to the difference in thrust generated in this way. Such a posture control method is called a fan thrust differential method.

例えば、図１の２３で示す矢印は第一ファン１４の回転によって生じる推力の向きと大きさを表す。また、２４で示す矢印は第二ファン１５の回転によって生じる推力の向きと大きさを表す。   For example, the arrow indicated by 23 in FIG. 1 represents the direction and magnitude of the thrust generated by the rotation of the first fan 14. An arrow 24 indicates the direction and magnitude of the thrust generated by the rotation of the second fan 15.

図１は、第一ファン１４によって生じる推力２３の方が第二ファン１５によって生じる推力２４よりも大きくなるように姿勢制御装置１７の制御が行われていることを示している。これにより、飛翔体の機体の重心１８の回りにモーメント２５が生じる。   FIG. 1 shows that the attitude control device 17 is controlled such that the thrust 23 generated by the first fan 14 is greater than the thrust 24 generated by the second fan 15. As a result, a moment 25 is generated around the center of gravity 18 of the flying body.

図２に、姿勢制御装置１７による姿勢制御が開始された時の、圧縮空気噴射方式による推力と、ファン推力差動方式による推力の時間変化を示す。   FIG. 2 shows time changes in thrust by the compressed air injection method and thrust by the fan thrust differential method when posture control by the posture control device 17 is started.

図２において一点鎖線で表された曲線は、姿勢制御開始時におけるファン推力差動方式による推力の時間変化を示している。この曲線に示されるように、ファン推力差動方式による推力の時間変化は緩やかであり、推力の立ち上がりが遅い。   A curve represented by a one-dot chain line in FIG. 2 indicates a time change of thrust by the fan thrust differential method at the time of starting the attitude control. As shown in this curve, the time change of the thrust by the fan thrust differential method is gradual and the rise of the thrust is slow.

これに対し、図２において実線で表された曲線は、姿勢制御開始時における圧縮空気噴射方式による推力の時間変化を示している。この曲線で示されるように、圧縮空気噴射方式による推力の時間変化は急峻であり、推力の立ち上がりが早い。   On the other hand, the curve represented by the solid line in FIG. 2 shows the time change of the thrust by the compressed air injection method at the start of the attitude control. As shown by this curve, the time change of the thrust by the compressed air injection method is steep and the thrust rises quickly.

ここで、Ｆは姿勢制御装置１７が姿勢制御を実行する際に必要な推力の大きさを示す。   Here, F indicates the magnitude of thrust required when the attitude control device 17 executes attitude control.

また、Δｔ１は姿勢制御開始時からファン推力差動方式による推力の大きさがＦに立ち上がる時点までの時間を表している。 Δt 1 represents the time from the start of attitude control to the point when the magnitude of the thrust by the fan thrust differential method rises to F.

本実施の形態に係る姿勢制御装置１７においては、姿勢制御開始時の圧縮空気噴射方式による推力の時間変化と、ファン推力差動方式による推力の時間変化との相違を考慮し、圧縮空気噴射方式とファン推力差動方式とを組み合わせた姿勢制御を行う。   In the attitude control device 17 according to the present embodiment, in consideration of the difference between the time change of thrust by the compressed air injection system at the start of attitude control and the time change of thrust by the fan thrust differential system, the compressed air injection system And attitude control combined with fan thrust differential method.

すなわち、姿勢制御開始時においては、圧縮空気噴射方式とファン推力差動方式とを併
用して姿勢制御を行う。これにより、姿勢制御開始直後のファン推力差動方式による推力の不足分を、圧縮空気噴射方式による推力で補助することができる。その結果、姿勢制御開始時において可及的速やかに姿勢制御に必要な推力Ｆを得ることが可能となる。 That is, at the start of attitude control, attitude control is performed using both the compressed air injection method and the fan thrust differential method. Thereby, the shortage of the thrust by the fan thrust differential method immediately after the start of the attitude control can be assisted by the thrust by the compressed air injection method. As a result, it is possible to obtain the thrust F required for posture control as quickly as possible at the start of posture control.

そして、ファン推力差動方式による推力が姿勢制御に必要な大きさＦに立ち上がるまでの時間Δｔ１が経過した後、圧縮空気噴射方式による推力の発生を停止する。その後はファン推力差動方式による推力のみを用いて姿勢制御を行う。 Then, after the time Δt 1 until the thrust by the fan thrust differential system rises to the magnitude F necessary for attitude control has elapsed, the generation of thrust by the compressed air injection system is stopped. After that, attitude control is performed using only the thrust by the fan thrust differential method.

圧縮空気噴射方式とファン推力差動方式とを組み合わせた上述のような姿勢制御においては、圧縮空気が第一ノズル１２又は第二ノズル１３に供給されるのは姿勢制御装置１７において姿勢制御が開始されてからΔｔ１の時間に限られる。 In the attitude control as described above that combines the compressed air injection method and the fan thrust differential method, the attitude control device 17 starts the attitude control so that the compressed air is supplied to the first nozzle 12 or the second nozzle 13. Since then, the time is limited to Δt 1 .

そのため、圧縮空気供給システム１６は姿勢制御装置１７に対して圧縮空気を常時供給し続けるのではなく、姿勢制御装置１７において姿勢制御が開始されるタイミングに合わせて間欠的に圧縮空気を供給することになる。   For this reason, the compressed air supply system 16 does not constantly supply compressed air to the attitude control device 17 but supplies compressed air intermittently in accordance with the timing at which the attitude control device 17 starts attitude control. become.

このような姿勢制御において、第一ノズル１２又は第二ノズル１３に流入する圧縮空気の流量の時間変化を示したのが図３である。第一ノズル１２又は第二ノズル１３に流入する圧縮空気の流量と、その圧縮空気を噴射することによって得られる推力の大きさとは、正の相関関係を有する。従って、図３において第一ノズル１２又は第二ノズル１３に流入する圧縮空気の流量の時間変化を示す曲線は、図２において圧縮空気噴射方式による推力の大きさの時間変化を示す曲線と同様の急峻な形状を有する。   FIG. 3 shows the change over time of the flow rate of the compressed air flowing into the first nozzle 12 or the second nozzle 13 in such attitude control. The flow rate of the compressed air flowing into the first nozzle 12 or the second nozzle 13 and the magnitude of the thrust obtained by injecting the compressed air have a positive correlation. Therefore, the curve showing the time change of the flow rate of the compressed air flowing into the first nozzle 12 or the second nozzle 13 in FIG. 3 is the same as the curve showing the time change of the magnitude of the thrust by the compressed air injection method in FIG. Has a steep shape.

図３において、ＧＡは第一ノズル１２又は第二ノズル１３に流入する圧縮空気の流量の最大値を示す。   In FIG. 3, GA indicates the maximum value of the flow rate of the compressed air flowing into the first nozzle 12 or the second nozzle 13.

第一ノズル１２によって姿勢制御のために必要な推力Ｆを発生させるためには、圧縮空気供給システム１６はこの最大流量ＧＡ以上の流量で圧縮空気を第一ノズル１２に供給する必要がある。   In order to generate the thrust F necessary for posture control by the first nozzle 12, the compressed air supply system 16 needs to supply compressed air to the first nozzle 12 at a flow rate equal to or greater than the maximum flow rate GA.

また、第二ノズル１３によって姿勢制御のために必要な推力Ｆを発生させるためには、圧縮空気供給システム１６は最大流量ＧＡ以上の流量で圧縮空気を第二ノズル１３に供給する必要がある。   Further, in order to generate the thrust F necessary for attitude control by the second nozzle 13, the compressed air supply system 16 needs to supply the compressed air to the second nozzle 13 at a flow rate equal to or greater than the maximum flow rate GA.

従来の圧縮空気供給システムでは、最大流量ＧＡ以上の流量を全て圧縮空気生成装置（本実施の形態においてはコンプレッサ１）によって出力する必要があった。しかし、本実施の形態における圧縮空気供給システム１６においては、姿勢制御装置１７に対して最大流量ＧＡ以上の流量で圧縮空気を供給する役割は第一タンク２又は第二タンク３が担っている。   In the conventional compressed air supply system, it is necessary to output all the flow rates exceeding the maximum flow rate GA by the compressed air generation device (the compressor 1 in the present embodiment). However, in the compressed air supply system 16 in the present embodiment, the first tank 2 or the second tank 3 plays a role of supplying compressed air to the attitude control device 17 at a flow rate equal to or greater than the maximum flow rate GA.

そのため、第一タンク２及び第二タンク３は、コントローラ２６が充填バルブ制御を行って所定量の圧縮空気を充填完了したタンクに対して放出バルブ制御を行った場合に、図３に示す圧縮空気の流量と同等か又はそれ以上の流量で圧縮空気を放出することが可能なように設計されている。   Therefore, the first tank 2 and the second tank 3 are the compressed air shown in FIG. 3 when the controller 26 performs the filling valve control and performs the discharge valve control on the tank that has been filled with a predetermined amount of compressed air. It is designed to be able to release compressed air at a flow rate equal to or higher than the flow rate of the air flow.

すなわち、所定量の圧縮空気が充填された第一タンク２に対して放出バルブ制御が行われると、最大流量ＧＡで第一タンク２から圧縮空気が放出され、第一放出路１０を経由して姿勢制御装置１７に流入する。   That is, when the discharge valve control is performed on the first tank 2 filled with a predetermined amount of compressed air, the compressed air is discharged from the first tank 2 at the maximum flow rate GA and passes through the first discharge path 10. It flows into the attitude control device 17.

また、所定量の圧縮空気が充填された第二タンク３に対して放出バルブ制御が行われる
と、最大流量ＧＡで第二タンク３から圧縮空気が放出され、第二放出路１１を経由して姿勢制御装置１７に流入する。 When the discharge valve control is performed on the second tank 3 filled with a predetermined amount of compressed air, the compressed air is discharged from the second tank 3 at the maximum flow rate GA and passes through the second discharge path 11. It flows into the attitude control device 17.

このように、コントローラ２６が所定量の圧縮空気を充填した第一タンク２又は第二タンク３に対して放出バルブ制御を行って圧縮空気を放出する制御は、本発明における放出制御に相当する。   Thus, the control in which the controller 26 releases the compressed air by performing the discharge valve control on the first tank 2 or the second tank 3 filled with a predetermined amount of compressed air corresponds to the discharge control in the present invention.

また、コントローラ２６が、コンプレッサ１を作動させて圧縮空気を発生させるとともに、第一タンク２又は第二タンク３に対して充填バルブ制御を行って所定量の圧縮空気を充填する制御は、本発明における充填制御に相当する。   The controller 26 operates the compressor 1 to generate compressed air, and performs control for filling the first tank 2 or the second tank 3 with a filling valve control to fill a predetermined amount of compressed air. This corresponds to the filling control in.

ここでいう所定量とは、図３における圧縮空気の流量変化を示す曲線を時間積分して得られる圧縮空気の総流通量であり、図３において斜線が施された面積Ｗによって示されている。   The predetermined amount referred to here is the total circulation amount of compressed air obtained by time integration of the curve indicating the flow rate change of the compressed air in FIG. 3, and is indicated by the hatched area W in FIG. .

所定量Ｗの圧縮空気が充填制御によって第一タンク２又は第二タンク３に充填される際に、コンプレッサ１から出力される圧縮空気の流量の時間変化を図４に示す。   FIG. 4 shows the time change of the flow rate of the compressed air output from the compressor 1 when the predetermined amount W of compressed air is filled into the first tank 2 or the second tank 3 by the filling control.

図４においてΔｔ２は、コントローラ２６が充填制御を開始してから第一タンク２又は第二タンク３に所定量Ｗの圧縮空気が充填完了するまでの時間を示している。 In FIG. 4, Δt 2 indicates the time from when the controller 26 starts filling control until the first tank 2 or the second tank 3 is filled with a predetermined amount of compressed air.

また、ＧＢは充填制御において第一タンク２又は第二タンク３に供給される圧縮空気の流量の最大値を示し、ＧＢＡは該流量の時間平均を示している。すなわち、Ｗ、Δｔ２、ＧＢＡの間には次の関係式が成り立っている。 GB indicates the maximum value of the flow rate of the compressed air supplied to the first tank 2 or the second tank 3 in the filling control, and GBA indicates the time average of the flow rate. That is, the following relational expression is established among W, Δt 2 , and GBA.

Ｗ＝ＧＢＡ×Δｔ２・・・・（１）
図４に示すように、充填制御時にコンプレッサ１から第一タンク２又は第二タンク３に圧縮空気が供給される際の流量変化は略一定であり、この際の平均流量ＧＢＡはコンプレッサ１に必要な圧縮空気の出力性能の指標とすることができる。 W = GBA × Δt 2 (1)
As shown in FIG. 4, the flow rate change when compressed air is supplied from the compressor 1 to the first tank 2 or the second tank 3 during the filling control is substantially constant, and the average flow rate GBA at this time is necessary for the compressor 1. It can be used as an index of output performance of compressed air.

姿勢制御装置に直接コンプレッサから圧縮空気を供給する従来の圧縮空気供給システムの場合は、コンプレッサは姿勢制御装置が消費する圧縮空気の流量と同等以上の流量で圧縮空気を出力できなければならなかった。この場合、コンプレッサは図３に示す最大流量ＧＡ以上の流量で圧縮空気を出力可能な性能を有する必要があった。   In the case of a conventional compressed air supply system that supplies compressed air directly from the compressor to the attitude control device, the compressor must be able to output compressed air at a flow rate equal to or higher than the flow rate of the compressed air consumed by the attitude control device. . In this case, the compressor needs to have a performance capable of outputting compressed air at a flow rate equal to or higher than the maximum flow rate GA shown in FIG.

一方、本実施の形態に係る圧縮空気供給システムにおいては、図３及び図４に示すように、総流通量Ｗが同じでありさえすれば、コンプレッサ１が出力する圧縮空気の流量変化を、姿勢制御装置１７が消費する圧縮空気の流量変化とは独立に設定することができる。これは、姿勢制御装置１７に必要流量の圧縮空気を供給する役割は第一タンク２又は第二タンク３が担っているからである。   On the other hand, in the compressed air supply system according to the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, as long as the total circulation amount W is the same, the flow rate change of the compressed air output from the compressor 1 is It can be set independently of the flow rate change of the compressed air consumed by the control device 17. This is because the first tank 2 or the second tank 3 plays a role of supplying the required flow rate of compressed air to the attitude control device 17.

そのため、本実施の形態においては、コンプレッサ１が出力する圧縮空気の平均流量ＧＢＡの大きさを、姿勢制御装置１７が消費する圧縮空気の最大流量ＧＡより小さい量に設定することができる。   Therefore, in the present embodiment, the magnitude of the average flow rate GBA of compressed air output from the compressor 1 can be set to an amount smaller than the maximum flow rate GA of compressed air consumed by the attitude control device 17.

これにより、より小さい出力のコンプレッサ１を用いて圧縮空気供給システム１６を構成することが可能となり、コンプレッサ１の小型化や燃料消費量の低減を図ることができる。その結果、圧縮空気供給システム１６及び姿勢制御装置１７を搭載する飛翔体の機体をより軽量コンパクトにすることが可能となる。   As a result, the compressed air supply system 16 can be configured using the compressor 1 having a smaller output, and the compressor 1 can be reduced in size and fuel consumption can be reduced. As a result, it is possible to make the airframe of the flying body equipped with the compressed air supply system 16 and the attitude control device 17 lighter and more compact.

本実施の形態に係る圧縮空気供給システム１６においては第一タンク２及び第二タンク３の２つのタンクが備えられている。そのため、一方のタンクに対して放出制御が行われ、姿勢制御装置１７に圧縮空気が供給されている時に、同時に他方のタンクに対して充填制御を行うことができる。これにより、一方のタンクに充填された圧縮空気が放出制御によって消費されたとしても、その時点において他方のタンクに対する充填制御が完了していれば、該他方のタンクに対して放出制御を行うことにより、再び姿勢制御装置１７に対して圧縮空気を供給することが可能となる。   The compressed air supply system 16 according to the present embodiment is provided with two tanks, a first tank 2 and a second tank 3. Therefore, when the discharge control is performed on one tank and the compressed air is supplied to the attitude control device 17, the filling control can be performed on the other tank at the same time. As a result, even if the compressed air filled in one tank is consumed by the release control, if the filling control for the other tank is completed at that time, the release control is performed for the other tank. Thus, the compressed air can be supplied to the attitude control device 17 again.

図５に第一タンク２及び第二タンク３に対する放出制御及び充填制御の実施タイミングチャートの一例を示す。   FIG. 5 shows an example of an execution timing chart of discharge control and filling control for the first tank 2 and the second tank 3.

図５の横軸は時間経過を表し、縦軸は第一供給バルブ４、第二供給バルブ５、第一放出バルブ６、及び第二放出バルブ７の開閉状態を表す。   The horizontal axis of FIG. 5 represents the passage of time, and the vertical axis represents the open / closed state of the first supply valve 4, the second supply valve 5, the first discharge valve 6, and the second discharge valve 7.

また、上のグラフは第一タンク２に対する充填制御及び放出制御の実施タイミングを表し、下のグラフは第二タンク３に対する充填制御及び放出制御の実施タイミングを表す。   Further, the upper graph represents the execution timing of the filling control and the discharge control for the first tank 2, and the lower graph represents the execution timing of the filling control and the discharge control for the second tank 3.

また、この例においては、Δｔ１とΔｔ２が等しい時間となるように姿勢制御装置１７やコンプレッサ１を設定したものとする。 In this example, it is assumed that the attitude control device 17 and the compressor 1 are set so that Δt 1 and Δt 2 are equal.

まず、時刻ｔ＝０においては、第一タンク２には所定量の圧縮空気が充填されており、また第二タンク３には圧縮空気は充填されていない。ここでコントローラ２６は、第一放出バルブ６を開き且つ第一供給バルブ４を閉じることによって第一タンク２に対して放出制御を行うとともに、第二供給バルブ５を開き且つ第二放出バルブ７を閉じることによって第二タンク３に対して充填制御を行う。これにより、姿勢制御装置１７に対しては第一タンク２から圧縮空気が供給されることにより飛翔体の姿勢制御が行われ、それと並行して第二タンク３にはコンプレッサ１から圧縮空気が供給され圧縮空気が充填されていく。   First, at time t = 0, the first tank 2 is filled with a predetermined amount of compressed air, and the second tank 3 is not filled with compressed air. Here, the controller 26 controls the first tank 2 by opening the first discharge valve 6 and closing the first supply valve 4, and opens the second supply valve 5 and opens the second discharge valve 7. The filling control is performed on the second tank 3 by closing. As a result, the attitude control device 17 is supplied with compressed air from the first tank 2 to control the attitude of the flying object, and at the same time, the compressed air is supplied from the compressor 1 to the second tank 3. Then it is filled with compressed air.

そして時間Δｔ１経過後、第一タンク２は圧縮空気の放出を完了してそれ以上姿勢制御装置１７に対して圧縮空気の供給を継続不可能な状態になるとともに、第二タンク３には所定量の圧縮空気の充填が完了し、姿勢制御装置１７に対して圧縮空気の供給を開始できる状態になっている。 After the passage of time Δt 1 , the first tank 2 completes the discharge of the compressed air, and the supply of the compressed air to the attitude control device 17 cannot be continued any more. The filling of the fixed amount of compressed air is completed, and the supply of compressed air to the attitude control device 17 can be started.

そこで、時刻ｔ＝Δｔ１において、コントローラ２６は、第一供給バルブ４を開き且つ第一放出バルブ６を閉じることによって第一タンク２に対する充填制御を開始するとともに、第二放出バルブ７を開き且つ第二供給バルブ５を閉じることによって第二タンク３に対して放出制御を開始する。これにより、姿勢制御装置１７に対して第二タンク３から圧縮空気が供給されることにより飛翔体の姿勢制御が行われ、それと並行して第一タンク２にはコンプレッサ１から圧縮空気が供給され圧縮空気が充填されていく。なお、図１に示されている圧縮空気の流れはこの時刻ｔ＝Δｔ１以降の状態に対応したものになっている。 Therefore, at time t = Δt 1 , the controller 26 starts filling control for the first tank 2 by opening the first supply valve 4 and closing the first discharge valve 6, and opens the second discharge valve 7 and Release control is started for the second tank 3 by closing the second supply valve 5. Thereby, the attitude control of the flying object is performed by supplying the compressed air from the second tank 3 to the attitude control device 17, and in parallel, the compressed air is supplied from the compressor 1 to the first tank 2. Filled with compressed air. Note that the flow of compressed air shown in FIG. 1 corresponds to the state after this time t = Δt 1 .

そして、さらに時間Δｔ１経過後、第二タンク３は圧縮空気の放出を完了してそれ以上姿勢制御装置１７に対して圧縮空気の供給を継続不可能な状態になるとともに、第一タンク２には所定量の圧縮空気の充填が完了し、姿勢制御装置１７に対して圧縮空気の供給を開始できる状態になっている。 Further, after the time Δt 1 has elapsed, the second tank 3 completes the discharge of the compressed air, and the supply of the compressed air to the attitude control device 17 cannot be continued any more. The charging of the predetermined amount of compressed air is completed, and supply of compressed air to the attitude control device 17 can be started.

このように、充填制御によって所定量の圧縮空気が充填された一つのタンクから１回の放出制御によって姿勢制御装置１７に供給可能な圧縮空気の量は有限であるが、放出制御に要する時間Δｔ１及び充填制御に要する時間Δｔ２の長さを適切に設定することによっ
て、姿勢制御装置１７に対してある程度の時間継続して圧縮空気を供給することも可能になる。 As described above, the amount of compressed air that can be supplied to the attitude control device 17 by one release control from one tank filled with a predetermined amount of compressed air by the filling control is finite, but the time Δt required for the discharge control. By appropriately setting the length of 1 and the time Δt 2 required for the filling control, it becomes possible to continuously supply the compressed air to the attitude control device 17 for a certain period of time.

なお、以上述べてきた実施の形態は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施形態には種々の変更を加え得る。例えば、タンクの個数を２個以上とするシステムを構成することも可能である。その場合、圧縮空気生成装置の出力を大きくすることによって所定量の圧縮空気の充填を完了したタンクを複数個準備することが可能となり、空気利用装置が頻繁に圧縮空気を消費するような装置であっても、本発明に係る圧縮空気供給システムで対応することができる。また、放出制御に要する時間Δｔ１及び充填制御に要する時間Δｔ２の長さを等しくした実施形態を例示したが、Δｔ１とΔｔ２とは異なる長さに設定可能であり、例えば、充填制御に要する時間Δｔ２を短く設定することによって、圧縮空気の供給要請の頻度が高い空気利用装置に対しても本発明に係る圧縮空気供給システムを適用可能となる。また、本実施の形態においては、姿勢制御装置として一対の圧縮空気噴射装置及び一対のファン推力発生装置が備えられたものを例示したが、圧縮空気噴射装置及び／又はファン推力発生装置を複数対備えた姿勢制御装置に対して本発明に係る圧縮空気供給システムを適用することも可能である。そのような姿勢制御装置を備えることによってより細かな姿勢制御が可能となる。 The above-described embodiment is an example for explaining the present invention, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the gist of the present invention. For example, a system in which the number of tanks is two or more can be configured. In that case, it is possible to prepare a plurality of tanks that have been filled with a predetermined amount of compressed air by increasing the output of the compressed air generating device, and the air utilization device frequently consumes compressed air. Even if it exists, it can respond with the compressed air supply system which concerns on this invention. Moreover, although the embodiment in which the length of the time Δt 1 required for the release control and the time Δt 2 required for the filling control are made equal is shown, Δt 1 and Δt 2 can be set to different lengths. By setting the time Δt 2 required to be short, the compressed air supply system according to the present invention can be applied even to an air utilization device that is frequently requested to supply compressed air. Further, in the present embodiment, an example in which a pair of compressed air injection devices and a pair of fan thrust generation devices are provided as the attitude control device is illustrated, but a plurality of pairs of compressed air injection devices and / or fan thrust generation devices are provided. It is also possible to apply the compressed air supply system according to the present invention to the attitude control device provided. By providing such an attitude control device, finer attitude control becomes possible.

本発明の実施の形態に係る圧縮空気供給システム及び姿勢制御装置の概念図を示す図である。It is a figure which shows the conceptual diagram of the compressed air supply system and attitude | position control apparatus which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る姿勢制御装置の姿勢制御開始時における圧縮空気噴射方式及びファン推力差動方式による推力発生の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the thrust generation by the compressed air injection system at the time of the attitude | position control start which concerns on embodiment of this invention, and a fan thrust differential system. 本発明の実施の形態に係る姿勢制御装置の姿勢制御開始時においてノズルに供給される圧縮空気の流量の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the flow volume of the compressed air supplied to a nozzle at the time of the attitude | position control start of the attitude | position control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るタンクにコンプレッサから圧縮空気を充填する際の圧縮空気の流量の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the flow volume of compressed air at the time of filling the tank which concerns on embodiment of this invention with compressed air from a compressor. 本発明の実施の形態に係る２つのタンクに対する充填制御と放出制御の実施タイミングを表す図である。It is a figure showing the implementation timing of the filling control with respect to two tanks concerning embodiment of this invention, and discharge | release control.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・コンプレッサ
２・・・第一タンク
３・・・第二タンク
４・・・第一供給バルブ
５・・・第二供給バルブ
６・・・第一放出バルブ
７・・・第二放出バルブ
８・・・第一供給路
９・・・第二供給路
１０・・・第一放出路
１１・・・第二放出路
１２・・・第一ノズル
１２ａ・・・第一上方空気噴射量調節弁
１２ｂ・・・第一下方空気噴射量調節弁
１３・・・第二ノズル
１３ａ・・・第二上方空気噴射量調節弁
１３ｂ・・・第二下方空気噴射量調節弁
１４・・・第一ファン
１５・・・第二ファン
１６・・・圧縮空気供給システム
１７・・・姿勢制御装置
１８・・・飛翔体の機体の重心
１９・・・充填制御時の圧縮空気の流れ
２０・・・放出制御時の圧縮空気の流れ
２１・・・第一ノズルからの圧縮空気噴射
２２・・・第二ノズルからの圧縮空気噴射
２３・・・第一ファンによる推力
２４・・・第二ファンによる推力
２５・・・重心の回りのモーメント
２６・・・コントローラ
２７・・・コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor 2 ... 1st tank 3 ... 2nd tank 4 ... 1st supply valve 5 ... 2nd supply valve 6 ... 1st discharge valve 7 ... 2nd discharge | release Valve 8 ... First supply path 9 ... Second supply path 10 ... First discharge path 11 ... Second discharge path 12 ... First nozzle 12a ... First upward air injection amount Control valve 12b ... First lower air injection amount adjustment valve 13 ... Second nozzle 13a ... Second upper air injection amount adjustment valve 13b ... Second lower air injection amount adjustment valve 14 ... First fan 15 ... second fan 16 ... compressed air supply system 17 ... attitude control device 18 ... center of gravity 19 of flying vehicle body ... compressed air flow 20 during filling control ... Compressed air flow 21 during discharge control ... Compressed air injection 22 from the first nozzle 22 Compressed air from the second nozzle The moment around 26 ... controller 27 ... Controller thrust 25 ... center of gravity due to the thrust 24 ... second fan by injection 23 ... first fan

Claims (3)

圧縮空気を生成する圧縮空気生成装置と、
前記圧縮空気生成装置によって生成された圧縮空気が充填される複数のタンクと、
前記タンクに充填された圧縮空気を利用して作動する空気利用装置と、
前記タンクの各々と前記圧縮空気生成装置とを連通し、前記圧縮空気生成装置によって生成された圧縮空気を前記タンクの各々に導く供給路と、
前記タンクの各々と前記空気利用装置とを連通し、前記タンクの各々に充填された圧縮空気を前記空気利用装置に導く放出路と、
前記タンクの各々に流入する前記圧縮空気の量を調節する供給量調節装置と、
前記タンクの各々から流出する前記圧縮空気の量を調節する放出量調節装置と、
前記供給量調節装置によって前記タンクのうちの少なくとも一つのタンクに前記圧縮空気を導入し所定量の前記圧縮空気を充填する充填制御を行うとともに、前記放出量調節装置によって前記所定量の前記圧縮空気を充填済みのタンクから前記空気利用装置に前記圧縮空気を供給する放出制御を行う供給制御装置と、
を備えることを特徴とする圧縮空気供給システム。 A compressed air generating device for generating compressed air;
A plurality of tanks filled with compressed air generated by the compressed air generating device;
An air utilization device that operates using compressed air filled in the tank;
A supply path that communicates each of the tanks with the compressed air generating device and guides the compressed air generated by the compressed air generating device to each of the tanks;
A discharge passage that communicates each of the tanks with the air utilization device and guides the compressed air filled in each of the tanks to the air utilization device;
A supply amount adjusting device for adjusting the amount of the compressed air flowing into each of the tanks;
A discharge amount adjusting device for adjusting the amount of the compressed air flowing out of each of the tanks;
The supply amount adjusting device performs filling control for introducing the compressed air into at least one of the tanks and filling the predetermined amount of the compressed air, and the discharge amount adjusting device controls the predetermined amount of the compressed air. A supply control device that performs discharge control for supplying the compressed air from the tank filled with the air to the air utilization device;
A compressed air supply system comprising: 前記空気利用装置は、
前記タンクから供給される圧縮空気を噴射することによって推力を発生する一対又は複数対の圧縮空気噴射装置を有し、前記圧縮空気噴射装置の発生する推力によって飛翔体の姿勢を制御する姿勢制御装置であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮空気供給システム。 The air utilization device is
Attitude control device having a pair or plural pairs of compressed air injection devices that generate thrust by injecting compressed air supplied from the tank, and controlling the attitude of the flying object by the thrust generated by the compressed air injection device The compressed air supply system according to claim 1, wherein: 前記姿勢制御装置は、
ファンの回転運動によって推力を発生する一対又は複数対のファン推力発生装置を更に有し、前記圧縮空気噴射装置及び前記ファン推力発生装置の発生する推力によって前記飛翔体の姿勢を制御することを特徴とする請求項２に記載の圧縮空気供給システム。 The attitude control device includes:
It further comprises a pair or a plurality of pairs of fan thrust generators that generate thrust by the rotational movement of the fans, and the attitude of the flying object is controlled by the thrust generated by the compressed air injection device and the fan thrust generator. The compressed air supply system according to claim 2.
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