JP2008224115A - Guided missile, and guidance control device and method for guided missile - Google Patents

Guided missile, and guidance control device and method for guided missile Download PDF

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文哉 広嶋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem on degradation of a flying distance and turning performance as in a conventional side thruster, the attitude is controlled by optionally changing the direction of thrust by moving an injection tip projected to a side face, which causes the increase of resistance by the movable injection tip and the increase of base machine mass by installation of a dedicated driving device. <P>SOLUTION: This guided missile comprises the thruster injecting a gas and controlling the attitude of the guided flying object, a steering wing controlling the flowing direction of the gas injected by the thruster and controlling the attitude during flying, and a guidance control portion for operating the thruster and the steering wing and guiding the flying object to a target, and high attitude controllability can be achieved by deflecting the injected gas injected by the thruster without increasing air resistance and mass. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、地表または空中より発射され、目標に向かって空中を飛しょうする誘導飛しょう体に関するものである。   The present invention relates to a guided vehicle that is launched from the ground or in the air and flies in the air toward a target.

誘導飛しょう体が、空気密度の小さい高高度を飛しょうする場合や、発射直後のように低速で飛しょうする場合、誘導飛しょう体の機体周辺の動圧が非常に小さくなる。このため、操舵翼を用いた空力操舵装置を使用して姿勢制御すると、制御の効果が非常に小さくなる。そこで現在、胴体の周囲表面に設けられた噴射口より胴体外側にガスを噴射してその推力によって姿勢制御する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。   When a guided flying object is flying at a high altitude with a low air density, or when flying at a low speed just after launching, the dynamic pressure around the fuselage's airframe becomes very small. For this reason, when the attitude control is performed using the aerodynamic steering apparatus using the steering blade, the effect of the control becomes very small. Therefore, at present, mobility is improved by using a side thruster device that injects gas to the outside of the fuselage from an injection port provided on the peripheral surface of the fuselage and controls the posture by the thrust.

このようなサイドスラスタ装置の一例として、従来、胴体表面に回転可能な噴射口を備え、また、胴体後方向きに固定した噴射口の後方に偏向板を備えることで、サイドスラスタの推力の方向を任意に変化させる飛しょう体の姿勢制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As an example of such a side thruster device, conventionally, a rotatable injection port is provided on the surface of the fuselage, and a deflection plate is provided behind the injection port fixed to the rear of the fuselage so that the thrust direction of the side thruster can be changed. A flying body attitude control device that is arbitrarily changed is known (for example, see Patent Document 1).

特開平06−337200号公報(第6頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 06-337200 (page 6, FIG. 1)

しかしながら、特許文献1に記載された飛しょう体は、胴体側面に突出した噴射口或いは専用の偏向板を必要とするため、空力抵抗が増大するという課題があった。また、噴射口或いは専用の偏向板を作動する専用の駆動装置が必要となるため機体の質量が増大し、結果として、飛しょう可能な距離が減少するなどの問題があった。   However, since the flying body described in Patent Document 1 requires an injection port protruding from the side of the fuselage or a dedicated deflection plate, there is a problem that aerodynamic resistance increases. Further, since a dedicated drive device for operating the injection port or the dedicated deflecting plate is required, the mass of the airframe is increased, resulting in a problem that the distance that can be fly is reduced.

このように従来、低動圧条件下で姿勢制御を行うためにサイドスラスタ装置を利用していたが、制御方向を変化させる噴射口或いは偏向板によって、飛しょう体の空気抵抗が増大し、飛しょう距離の低下を引き起こすとともに、噴射口或いは偏向板を作動する専用駆動装置が機体の高密度化を妨げ、質量の増大による旋回性能の低下を引き起こすという課題があった。   Conventionally, side thrusters have been used to control posture under low dynamic pressure conditions. However, the air resistance of the flying object is increased by the injection port or deflecting plate that changes the control direction. In addition to causing a reduction in the clearance distance, a dedicated drive device that operates the injection port or the deflecting plate hinders the density of the airframe from being increased and causes a decrease in turning performance due to an increase in mass.

この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、低動圧条件下でサイドスラスタ装置を用いて姿勢制御を行なう際に、機体質量の増大による旋回性能の低下や、抵抗増大による飛しょう距離の低下を招くことなく、簡易な構成で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。   The present invention has been made to solve such a problem, and when performing posture control using a side thruster device under a low dynamic pressure condition, the turning performance is reduced due to an increase in the mass of the fuselage or the resistance is increased. An object is to obtain a guided flying body that realizes high mobility with a simple configuration without causing a decrease in flying distance.

この発明の誘導飛しょう体は、ガスを噴射して誘導飛しょう体の姿勢を制御するスラスタと、前記スラスタが噴射するガスの流れの方向を制御して、前記誘導飛しょう体の姿勢を制御する操舵翼と、前記スラスタと前記操舵翼とを作動して前記誘導飛しょう体を目標に誘導する誘導制御部とを備えるようにした。   The guided flying body of the present invention controls the attitude of the guided flying body by controlling the orientation of the gas flow injected by the thruster and the thruster for injecting gas to control the attitude of the guided flying body. And a guidance control unit that operates the thruster and the steering wing to guide the guided flying object to a target.

この発明によれば、低動圧条件下であっても、機体質量の増大による旋回性能の低下や、抵抗増大による飛しょう距離の低下を招くことなく、簡易な構成で、飛しょう体の機動性を向上することができる。   According to the present invention, even under low dynamic pressure conditions, the flying body can be operated with a simple configuration without causing a decrease in turning performance due to an increase in the mass of the aircraft or a reduction in flying distance due to an increase in resistance. Can be improved.

実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細を説明する。
図1は、実施の形態1による誘導飛しょう体用のサイドスラスタ装置の構成を示している。以下、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。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the configuration of a side thruster device for a guided flying object according to the first embodiment. Hereinafter, various types of components and devices are provided in the guided flying body 1 shown in the drawings, but only the part that is the gist of the present invention will be described here.

図1において、飛しょう中の姿勢を推力により制御するスラスタ3は、誘導飛しょう体1を構成する胴体2の側面外周に、噴射口を胴体2の外側表面に向け、噴射口の中心軸が機体軸に垂直になる方向に配置される。スラスタ3は、噴射口から外向きにガスを噴射し、機体軸の垂直方向に推力を発生する。その推力の大きさは、胴体2内部のガス流量制御装置4により制御する。
また、スラスタ3が噴射するガスの流れの方向を制御して、飛しょう中の誘導飛しょう体の姿勢を空力により制御する操舵翼5が、スラスタ3の近辺でスラスタ3の配置位置より機体後方の位置に配置される。胴体2内部の操舵翼駆動装置6は、操舵翼5の角度を制御することで所要の大きさの揚力を発生させる。なお、空気密度の小さい高高度を飛しょうする場合や、発射直後のように低速で飛しょうする場合ではなく、通常の動圧条件下においては、この操舵翼5を機体(誘導飛しょう体とも言う)の姿勢制御に使用することができる。
また、胴体2内部には、スラスタ3の発生する推力と操舵翼5の発生する揚力とを利用して誘導飛しょう体1を目標に誘導するために、ガス流量制御装置4と操舵駆動装置6に指令を送る誘導制御部7が配置されている。
In FIG. 1, a thruster 3 that controls the attitude during flight by thrust is directed to the outer periphery of the side surface of the fuselage 2 constituting the guided flight vehicle 1, with the injection port directed toward the outer surface of the fuselage 2, Arranged in the direction perpendicular to the aircraft axis. The thruster 3 injects gas outward from the injection port and generates thrust in the direction perpendicular to the body axis. The magnitude of the thrust is controlled by the gas flow rate control device 4 inside the body 2.
Further, the steering wing 5 that controls the direction of the flow of the gas injected by the thruster 3 and aerodynamically controls the attitude of the guided flying object during the flight is located in the vicinity of the thruster 3 from the rear position of the thruster 3. It is arranged at the position. The steering blade drive device 6 inside the fuselage 2 generates lift of a required magnitude by controlling the angle of the steering blade 5. In addition, when flying at a high altitude with a small air density, or when flying at a low speed just after launching, the steering wing 5 is used as a fuselage (both guided flying bodies) under normal dynamic pressure conditions. Can be used for attitude control.
Further, in the fuselage 2, a gas flow rate control device 4 and a steering drive device 6 are used to guide the guided flying object 1 to the target by using the thrust generated by the thruster 3 and the lift generated by the steering blade 5. A guidance control unit 7 for sending a command to is arranged.

また、誘導飛しょう体1の機体後方には、機体軸前方に推力を発生させるメインスラスタ(図示せず)が設けられる。誘導飛しょう体1はメインスラスタの動作によって機体を推進させる。誘導飛しょう体1は、メインスラスタの動作により、機体軸前方に飛しょうする。スラスタ3は、飛しょう体1の重心位置から機体軸方向に離れた位置に配置する程、機体軸垂直方向に作業する制御力をより大きくすることができる。なお、スラスタ3は、所望の制御力に応じて、誘導飛しょう体1の適切な位置に配置すれば良い。   Further, a main thruster (not shown) for generating a thrust in front of the aircraft axis is provided behind the aircraft body of the guided flying body 1. The guided vehicle 1 propels the aircraft by the operation of the main thruster. The guided flying object 1 flies forward of the aircraft axis by the operation of the main thruster. As the thruster 3 is disposed at a position away from the center of gravity of the flying body 1 in the direction of the aircraft axis, the control force for working in the direction perpendicular to the aircraft axis can be increased. The thruster 3 may be arranged at an appropriate position of the guided flying object 1 according to a desired control force.

図2は、誘導飛しょう体1を目標に向けて誘導するために機体の姿勢を制御する誘導制御部7の詳細な構成を示す図である。次に、図2を用いて誘導制御部7の動作を説明する。
誘導装置10は、母機あるいは発射機8(以降、母機/発射機8とする)から目標位置や目標速度等の目標情報1を受ける。また、誘導装置10は、目標を捕捉して追尾するシーカ部9から目標方位等の目標情報2を受ける。
誘導装置10は母機/発射機8及びシーカ部9からの目標情報1、2に基づき、誘導方向、目標速度等を定めた誘導信号を発生して、航法計算回路12に出力する。
慣性装置11は、母機/発射機8から目標情報1を受ける。慣性装置11は、この目標情報1と内部の慣性センサで計測した誘導飛しょう体1の加速度および角速度とに基づき誘導飛しょう体1の機体位置、機体高度、機体速度、機体加速度、機体姿勢角(姿勢角、角速度)とを計算し、慣性信号として、航法計算回路12と舵角指令計算回路13とスラスタ推力制御回路14とゲイン計算回路15に対して出力する。
航法計算回路12は、誘導信号と慣性信号に基づいて、誘導飛しょう体を目標に向けて誘導するための加速度および角度を指示した加速度指令および角度指令を計算し、加速度指令と角度指令を、舵角指令計算回路13とスラスタ推力制御回路14に対して出力する。
ゲイン計算回路15は、慣性信号に基づき、飛しょう体1の高度と速度に応じたオートパイロット系ゲインを計算して舵角指令計算回路13とスラスタ推力制御回路14に対して出力する。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the guidance control unit 7 that controls the attitude of the airframe in order to guide the guided flying object 1 toward the target. Next, operation | movement of the guidance control part 7 is demonstrated using FIG.
The guidance device 10 receives target information 1 such as a target position and a target speed from a mother machine or a launcher 8 (hereinafter referred to as a mother machine / launcher 8). In addition, the guidance device 10 receives target information 2 such as a target direction from a seeker unit 9 that captures and tracks a target.
Based on the target information 1 and 2 from the mother aircraft / launcher 8 and the seeker unit 9, the guidance device 10 generates a guidance signal that defines a guidance direction, a target speed, and the like, and outputs the guidance signal to the navigation calculation circuit 12.
Inertial device 11 receives target information 1 from mother machine / launcher 8. The inertial device 11 is based on the target information 1 and the acceleration and angular velocity of the guided flying object 1 measured by the internal inertial sensor, and the aircraft position, aircraft altitude, aircraft speed, aircraft acceleration, and aircraft attitude angle of the guided flying vehicle 1. (Attitude angle and angular velocity) are calculated and output to the navigation calculation circuit 12, the steering angle command calculation circuit 13, the thruster thrust control circuit 14 and the gain calculation circuit 15 as inertia signals.
The navigation calculation circuit 12 calculates an acceleration command and an angle command instructing an acceleration and an angle for guiding the guided flying object toward the target based on the guidance signal and the inertia signal, and the acceleration command and the angle command are calculated. Output to the steering angle command calculation circuit 13 and the thruster thrust control circuit 14.
The gain calculation circuit 15 calculates an autopilot system gain according to the altitude and speed of the flying object 1 based on the inertia signal, and outputs it to the steering angle command calculation circuit 13 and the thruster thrust control circuit 14.

舵角指令計算回路13とスラスタ推力制御回路14は、慣性装置11から受ける慣性信号と、航法計算回路12から受ける加速度指令、角度指令と、ゲイン計算回路15から受けるオートパイロット系ゲインとに基づいて、誘導飛しょう体1が目標に会合することを実現する舵角指令およびガス流量指令をそれぞれ決定する。
具体的には、加速度指令と慣性信号の機体加速度から加速度偏差を算出し、この偏差にオートパイロット系ゲインの乗数を掛け合せ、この結果と慣性信号の角速度に基づいて所定の航法を実現するために必要な飛しょう体に与える荷重と回転モーメントを計算する。 そして、舵角指令計算回路13とスラスタ推力制御回路14は、制御データベース16を参照して、必要な荷重と回転モーメントを発生する舵角指令およびガス流量指令を計算する。
The steering angle command calculation circuit 13 and the thruster thrust control circuit 14 are based on the inertia signal received from the inertial device 11, the acceleration command and angle command received from the navigation calculation circuit 12, and the autopilot system gain received from the gain calculation circuit 15. The steering angle command and the gas flow rate command for realizing that the guided flying object 1 meets the target are respectively determined.
Specifically, to calculate the acceleration deviation from the acceleration command and the acceleration of the airframe of the inertia signal, multiply this deviation by a multiplier of the autopilot system gain, and to realize a predetermined navigation based on this result and the angular velocity of the inertia signal Calculate the required load and rotational moment for the flying object. Then, the rudder angle command calculation circuit 13 and the thruster thrust control circuit 14 refer to the control database 16 and calculate a rudder angle command and a gas flow rate command for generating a necessary load and rotational moment.

図3は、制御データベース16に格納されるデータの一例を示した図である。制御データベース16には、飛しょう体の姿勢(迎角、ロール角)と高度と速度等の条件と、その条件下において飛しょう体に与える荷重と回転モーメントと、操舵翼5の舵角δとスラスタ3の推力NTとの関係を示すテーブルが格納されている。これらの関係を示すデータは、風洞試験や数値計算等を用いたシミュレーション等により予め作成される。
角指令計算回路13とスラスタ推力制御回路14は、慣性信号から得られる誘導飛しょう体1の高度、速度、飛しょう体1の姿勢において、機体の制御に必要となる荷重と回転モーメントを発生する、操舵翼5の舵角δ(飛しょう体1に設けられた各操舵翼5の舵角δ1、δ2、δ3、δ4)、およびスラスタ3の推力NT(飛しょう体1に設けられた各スラスタ3の推力NT1、NT2、NT3、NT4)を補完計算等にて抽出し決定する。
角指令計算回路13で決定された舵角δは操舵駆動装置6に出力され、操舵翼5を所要の舵角に操舵する。
また、スラスタ推力制御回路14で決定された推力NTはガス流量制御装置4に出力され、スラスタ3から所定のガス量を噴射して、所要の推力を発生する。
なお、テーブル組合せが多いほど、あるいは各データ間隔が密であるほど、精度の高い誘導制御が実現できる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of data stored in the control database 16. In the control database 16, conditions such as the attitude (attack angle, roll angle), altitude and speed of the flying object, the load and rotational moment applied to the flying object under the conditions, the steering angle δ of the steering blade 5, and A table indicating the relationship with the thrust NT of the thruster 3 is stored. Data indicating these relationships is created in advance by a simulation using a wind tunnel test or numerical calculation.
The angle command calculation circuit 13 and the thruster thrust control circuit 14 generate a load and a rotational moment necessary for controlling the aircraft in the altitude, speed, and attitude of the flying vehicle 1 obtained from the inertia signal. , Steering angle δ of steering blade 5 (steering angles δ1, δ2, δ3, δ4 of each steering blade 5 provided on flying body 1) and thrust NT of thruster 3 (each thruster provided on flying body 1) 3 thrusts NT1, NT2, NT3, NT4) are extracted and determined by complementary calculation or the like.
The steering angle δ determined by the angle command calculation circuit 13 is output to the steering drive device 6 to steer the steering blade 5 to a required steering angle.
The thrust NT determined by the thruster thrust control circuit 14 is output to the gas flow rate control device 4, and a predetermined amount of gas is injected from the thruster 3 to generate a required thrust.
As the number of table combinations increases, or the data intervals become denser, more accurate guidance control can be realized.

次に、実施の形態1によるスラスタ3と操舵翼5の作動による機体の制御について説明する。
図4は、一組のスラスタ3と操舵翼5の作動による制御力発生の様子を説明するための図である。図4(a)はスラスタ3のみを作動した場合の、制御力発生の様子を説明する図である。図4(b)は操舵翼5のみ作動した場合の、制御力発生の様子を説明する図である。図4(c)はスラスタ3と操舵翼5と同時に作動した場合の、制御力発生の様子を説明する図である。なお、誘導飛しょう体1は、図3の右から左方向に水平に飛しょうしているものとする。これにより、誘導飛しょう体1に対して機体前方から動圧Qの気流16が流れているとする。
Next, the control of the airframe by the operation of the thruster 3 and the steering blade 5 according to the first embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining how the control force is generated by the operation of the pair of thrusters 3 and the steering blades 5. FIG. 4A is a diagram for explaining how the control force is generated when only the thruster 3 is operated. FIG. 4B is a diagram for explaining how the control force is generated when only the steering blade 5 is operated. FIG. 4C is a diagram for explaining the state of control force generation when the thruster 3 and the steering blade 5 are operated simultaneously. The guided flying object 1 is assumed to fly horizontally from the right to the left in FIG. As a result, it is assumed that an air flow 16 of dynamic pressure Q flows from the front of the aircraft with respect to the guided flying body 1.

図4(a)において、スラスタ3から噴射ガス6が噴射されると、誘導飛しょう体1を並進させる向きにスラスタ推力NTが作用する。このとき、噴射ガス17は動圧Qの気流16によって下流側すなわち機体後方に流されるが、操舵翼5は作動していないため、機体制御力は推力NTのみである。ちなみに、推力NTは動圧Qに依存しない。   In FIG. 4A, when the injection gas 6 is injected from the thruster 3, the thruster thrust NT acts in the direction in which the guided flying body 1 is translated. At this time, the injected gas 17 is caused to flow downstream, that is, rearward of the aircraft by the air flow 16 of the dynamic pressure Q. However, since the steering blade 5 is not operated, the aircraft control force is only the thrust NT. Incidentally, the thrust NT does not depend on the dynamic pressure Q.

図4(b)において、操舵翼5を操舵し舵角δをとった場合、気流9による揚力NAが誘導飛しょう体1を機軸周りに回転(ロール回転)する向きに作用する。この揚力NAは動圧Q、舵角δなどに依存し、動圧Qが小さくなると小さくなるため、制御性能が低下する。   In FIG. 4B, when the steering blade 5 is steered and the steering angle δ is taken, the lift NA by the airflow 9 acts in the direction in which the guided flying object 1 rotates (rolls) around the axis. The lift NA depends on the dynamic pressure Q, the steering angle δ, and the like, and decreases as the dynamic pressure Q decreases.

図4(c)において、スラスタ3が作動している間に、操舵翼5を操舵し舵角δをとった場合、誘導飛しょう体1を並進させる向きにスラスタ推力NTが作用すると同時に、噴射ガス17と操舵翼5が干渉することにより、揚力NGが、誘導飛しょう体1をロール回転する向きに作用する。この揚力NGは動圧Q、舵角δの他、推力NTにも依存するため、動圧Qが小さくなっても噴射ガス17によって、制御性能の低下を抑制できる。   In FIG. 4C, when the steering blade 5 is steered and the steering angle δ is taken while the thruster 3 is operating, the thruster thrust NT acts in the direction in which the guided flying object 1 is translated, and at the same time, the injection. When the gas 17 and the steering blade 5 interfere with each other, the lift NG acts in the direction in which the guided flying object 1 is rotated. Since the lift NG depends on the thrust NT as well as the dynamic pressure Q and the steering angle δ, the control gas can be prevented from being deteriorated by the injected gas 17 even when the dynamic pressure Q is reduced.

このように、スラスタ3が噴出するガスの流れの方向を制御して機体の姿勢制御を行う操舵翼5を設け、スラスタ3と操舵翼5と同時に作動することで、動圧Qが小さい状態であっても機体の制御性能の低下を抑制できる。   In this way, the steering blade 5 that controls the attitude of the airframe by controlling the flow direction of the gas ejected by the thruster 3 is provided, and is operated simultaneously with the thruster 3 and the steering blade 5, so that the dynamic pressure Q is small. Even if it exists, the fall of the control performance of an airframe can be suppressed.

次に、スラスタ3と操舵翼5の作動による機体のロール回転方向の制御について説明する。
図5は、機体のロール回転方向の姿勢制御を行なう様子を示したものであり、図5(a)、(b)は、操舵翼5のみ作動した場合の、ロール回転方向の制御の様子を説明する図であり、図5(c)はスラスタ3と操舵翼5を組合せて作動した場合の、ロール回転方向の制御の様子を説明する図である。
Next, control of the roll rotation direction of the airframe by the operation of the thruster 3 and the steering blade 5 will be described.
FIG. 5 shows a state in which the attitude control in the roll rotation direction of the fuselage is performed. FIGS. 5A and 5B show the control in the roll rotation direction when only the steering blade 5 is operated. FIG. 5C is a diagram for explaining the control of the roll rotation direction when the thruster 3 and the steering blade 5 are operated in combination.

誘導飛しょう体1が、空気密度の高い低高度を飛しょうする場合や、発射し推進装置にて加速された後のように高速で飛しょうする場合では、機体周辺の動圧が非常に高くなる。この様な高動圧条件の場合、図5(a)に示すように、操舵翼5の舵角を変化させ揚力NAを制御することで、ロールモーメントLを制御してロール回転方向の姿勢の制御が可能となる。しかし、高高度飛しょうや発射直後の低速で飛しょうの様な低動圧条件の場合、図5(b)に示すように、揚力NAは小さくなりロールモーメントLが小さくなることで、ロール回転方向の制御が困難となる。   When the guided vehicle 1 is flying at a low altitude with high air density, or when flying at a high speed, such as after being launched and accelerated by a propulsion device, the dynamic pressure around the aircraft is very high. Become. In the case of such a high dynamic pressure condition, as shown in FIG. 5A, by changing the steering angle of the steering blade 5 and controlling the lift NA, the roll moment L is controlled to change the posture in the roll rotation direction. Control becomes possible. However, in the case of low dynamic pressure conditions such as flying at high altitude or flying at low speed immediately after launch, as shown in FIG. 5 (b), the lift NA becomes smaller and the roll moment L becomes smaller. It becomes difficult to control the direction.

しかしながら、低動圧条件下においても、図5(c)の様に、スラスタ3を作動させつつ操舵翼5を作動させることにより、揚力NGを発生させ、ロールモーメントLを制御してロール回転方向の姿勢の制御が可能となる。   However, even under a low dynamic pressure condition, as shown in FIG. 5C, by operating the steering blade 5 while operating the thruster 3, the lift NG is generated and the roll moment L is controlled to control the roll rotation direction. Can be controlled.

このように、スラスタ3と、姿勢制御に元々必要な操舵翼5を組合せることによって、スラスタの噴射方向を変化させる突起した噴射口や偏向板を取付けることなく、またこれを制御する専用駆動装置を増やすことなく、誘導飛しょう体1のロール回転方向の制御が可能となる。   In this way, by combining the thruster 3 and the steering blade 5 originally required for attitude control, a dedicated drive device for controlling the thruster without changing the projecting injection port or deflecting plate that changes the injection direction of the thruster. It is possible to control the direction of roll rotation of the guided flying object 1 without increasing.

この実施の形態1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、任意の制御力を発生することができる。   Since the first embodiment is configured as described above, any guided vehicle that is launched from the ground and in the air, tracks the target flying in the air, and associates with a nearby point of the target is arbitrary. A control force can be generated.

したがって、従来の誘導飛しょう体に比べて、質量増大による旋回性能の低下や、抵抗増大による飛しょう距離の低下を招くことなく、低動圧条件下であっても、高い姿勢制御能力を保持することができる。   Therefore, compared to conventional guided flying objects, it maintains high attitude control capability even under low dynamic pressure conditions without causing a decrease in turning performance due to an increase in mass or a decrease in flight distance due to an increase in resistance. can do.

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。実施の形態1では、機体のロール回転方向の制御を可能としたが、実施の形態2では、機体に垂直方向の制御性の向上を可能とする。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, it is possible to control the roll rotation direction of the airframe, but in the second embodiment, it is possible to improve the controllability in the direction perpendicular to the airframe.

図6は、スラスタ3と操舵翼5を組合せて制御することによって、機体の垂直方向の姿勢制御を行なう様子を示したものであり、図6(a)は、スラスタ3のみ作動した場合の、機体の垂直方向の姿勢制御を説明する図であり、図6(b)は、スラスタ3と操舵翼5を組合せて作動した場合の、姿勢制御の様子を説明する図である。 FIG. 6 shows a state in which the attitude control in the vertical direction of the fuselage is performed by controlling the thruster 3 and the steering blade 5 in combination. FIG. 6A shows the case where only the thruster 3 is operated. FIG. 6B is a view for explaining the attitude control in the case where the thruster 3 and the steering blade 5 are operated in combination.

低動圧条件下において、図6(a)の様に、スラスタ3を作動し推力NTの大きさを制御すると、推力NTの合力である垂直力Nの大きさと方向を制御することが可能である。しかしながら、誘導飛しょう体に更なる高機動性の向上が求められる場合には、スラスタ3の作動のみでは不十分となる。 When the thruster 3 is operated and the magnitude of the thrust NT is controlled under the low dynamic pressure condition as shown in FIG. 6A, the magnitude and direction of the vertical force N that is the resultant force of the thrust NT can be controlled. is there. However, when further improvement in high mobility is required for the guided vehicle, the operation of the thruster 3 alone is insufficient.

この場合、図6(b)の様に、スラスタ3と操舵翼5を組み合わせて作動させることにより、揚力NGを発生させることができる。これにより、垂直力Nはスラスタ3の推力NTと操舵翼5の揚力NGの合力となり、スラスタ3のみで得られる垂直力Nより更に大きな推力方向の制御力を得ることができる。
このように、スラスタ3と、姿勢制御に元々必要な操舵翼5を組合せることによって、低動圧条件下であっても、スラスタの噴射方向を変化させる突起した噴射口や偏向板を取付けることなく、またこれを制御する専用駆動装置を増やすことなく、大きな垂直力を得て、機体を制御することができる。
In this case, lift NG can be generated by operating the thruster 3 and the steering blade 5 in combination as shown in FIG. As a result, the vertical force N becomes a resultant force of the thrust NT of the thruster 3 and the lift NG of the steering blade 5, and a control force in a thrust direction larger than the vertical force N obtained only by the thruster 3 can be obtained.
In this way, by combining the thruster 3 and the steering blade 5 originally required for attitude control, a protruding injection port or deflecting plate that changes the injection direction of the thruster can be attached even under low dynamic pressure conditions. In addition, a large vertical force can be obtained and the airframe can be controlled without increasing the number of dedicated driving devices that control this.

実施の形態3.
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態3について説明する。実施の形態1では、機体のロール回転方向の制御を可能とし、実施の形態2では、機体に垂直方向の制御性の向上を可能としたが、実施の形態3では、ロール回転方向の制御を可能にしつつ、垂直方向の制御性を向上する。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the first embodiment, it is possible to control the roll rotation direction of the airframe, and in the second embodiment, it is possible to improve the controllability in the direction perpendicular to the airframe, but in the third embodiment, the roll rotation direction is controlled. While making it possible, the controllability in the vertical direction is improved.

図7は、スラスタ3と操舵翼5を組合せて制御することによって、機体のロール方向および垂直方向の姿勢制御を行なう様子を示した図である。図7(a)は、ロール左回転方向に制御する場合の様子であり、図7(b)はロール右回転方向に制御する場合の様子である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the attitude control in the roll direction and the vertical direction of the fuselage is performed by controlling the thruster 3 and the steering blade 5 in combination. FIG. 7A shows a state in the case of controlling in the roll left rotation direction, and FIG. 7B shows a state in the case of control in the roll right rotation direction.

低動圧条件下において、全ての操舵翼5に揚力NGを発生させるため、全てのスラスタ3を作動し、推力NTと揚力NGの合力である垂直力Nを制御する。同時に、ロール方向のバランス、つまり各揚力NGの大きさのバランスを崩すことによってロール制御力Lを発生、制御し、図7(a)と(b)のように、制御力Lの方向を反転することが可能となる。 In order to generate the lift NG on all the steering blades 5 under the low dynamic pressure condition, all the thrusters 3 are operated to control the vertical force N which is the resultant force of the thrust NT and the lift NG. At the same time, the roll control force L is generated and controlled by breaking the balance in the roll direction, that is, the balance of the magnitude of each lift NG, and the direction of the control force L is reversed as shown in FIGS. It becomes possible to do.

なお、実施の形態1〜3においてはスラスタを飛しょう体の胴体周囲に4個設ける例について説明したが、スラスタの設置数は4個に限られるものではなく、4個以外の設置数であっても同様の効果を得ることができる。 In the first to third embodiments, an example in which four thrusters are provided around the body of the flying body has been described. However, the number of installed thrusters is not limited to four, and the number of installed thrusters is other than four. However, the same effect can be obtained.

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。1 is a configuration diagram of a guided flying body according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. この発明の実施の形態1による、誘導制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the guidance control part by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による、機体の姿勢制御に使用する制御データベースの一例である。It is an example of the control database used for the attitude | position control of the body by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による、一組のスラスタおよび操舵翼の作動による制御力発生の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the control force generation | occurrence | production by the action | operation of a set of thrusters and a steering blade by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による、機体のロール回転方向の姿勢制御を行なう様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the attitude | position control of the roll rotation direction of the body is performed by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による、機体の垂直方向の姿勢制御を行なう様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the attitude | position control of the vertical direction of the body is performed by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3による、機体のロール方向および垂直方向の姿勢制御を行なう様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the attitude | position control of the roll direction of a body and a perpendicular direction is performed by Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 誘導飛しょう体、2 胴体、3 スラスタ、4 ガス流量制御装置、5 操舵翼、6 操舵翼駆動装置、7 誘導制御部、8 母機あるいは発射機、9 シーカ部、10 誘導装置、11 慣性装置、12 航法計算回路、13 舵角指令計算回路、14 スラスタ推力制御回路、15 ゲイン計算回路、16 制御データベース、17 気流、18 噴射ガス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Guide flying body, 2 fuselage, 3 thrusters, 4 gas flow control device, 5 steering blade, 6 steering blade drive device, 7 guidance control part, 8 mother machine or launcher, 9 seeker part, 10 guidance device, 11 inertial device , 12 Navigation calculation circuit, 13 Steering angle command calculation circuit, 14 Thruster thrust control circuit, 15 Gain calculation circuit, 16 Control database, 17 Airflow, 18 Injection gas.

Claims (4)

ガスを噴射して誘導飛しょう体の姿勢を制御するスラスタと、
前記スラスタが噴射するガスの流れの方向を制御して、前記誘導飛しょう体の姿勢を制御する操舵翼と、
前記スラスタと前記操舵翼とを作動して前記誘導飛しょう体を目標に誘導する誘導制御装置と、を備えたことを特徴とする誘導飛しょう体。
A thruster that controls the attitude of the guided vehicle by injecting gas;
A steering wing that controls the direction of the flow of the guided flying body by controlling the direction of the flow of gas injected by the thruster;
A guided flying body comprising: a guidance control device that operates the thruster and the steering blade to guide the guided flying body to a target.
前記誘導制御装置は、
前記誘導飛しょう体の機体姿勢角と機体高度と機体速度と、前記誘導飛しょう体に与える荷重と回転モーメントと、からなる条件と、前記条件において設定すべき前記操舵翼の舵角と前記スラスタの推力と、を関連付けたテーブルを格納した制御データベースを備え、
入力した前記機体姿勢角と前記機体高度と前記機体速度と前記荷重と前記回転モーメントに基づき、前記制御データベースから関連付けらた前記舵角と前記推力とを抽出し、前記舵角を前記操舵翼に出力し、前記推力を前記スラスタに出力することを特徴とする請求項1記載の誘導飛しょう体。
The guidance control device includes:
A condition consisting of a fuselage attitude angle, a fuselage height, a fuselage speed of the guided flying object, a load and a rotational moment applied to the guided flying object, a steering angle of the steering blade to be set under the condition, and the thruster A control database that stores a table that correlates thrust and
Based on the inputted body attitude angle, the body height, the body speed, the load, and the rotational moment, the steering angle and the thrust associated with each other are extracted from the control database, and the steering angle is applied to the steering wing. The guided flying body according to claim 1, wherein the thrust is output and the thrust is output to the thruster.
誘導飛しょう体の機体姿勢角と機体高度と機体速度と、前記誘導飛しょう体に与える荷重と回転モーメントと、からなる条件と、前記条件において設定すべき前記操舵翼の舵角と前記スラスタの推力と、を関連付けたテーブルを格納した制御データベースを備え、
入力した前記機体姿勢角と前記機体高度と前記機体速度と前記荷重と前記回転モーメントに基づき、前記制御データベースから関連付けらた前記舵角と前記推力とを抽出し、前記舵角を前記操舵翼に出力し、前記推力を前記スラスタに出力することを特徴とする誘導飛しょう体の誘導制御装置。
The condition of the fuselage attitude angle, the fuselage height and the speed of the guided flying object, the load applied to the guided flying object and the rotational moment, the steering angle of the steering blade to be set under the condition and the thruster It has a control database that stores a table that associates thrust with
Based on the inputted body attitude angle, the body height, the body speed, the load, and the rotational moment, the steering angle and the thrust associated with each other are extracted from the control database, and the steering angle is applied to the steering wing. A guidance flying object guidance control device characterized in that the guidance thruster outputs the thrust to the thruster.
誘導飛しょう体に備えられた慣性装置が、前記誘導飛しょう体の機体姿勢角と機体高度と機体速度と具えた慣性情報を求めて舵角指令計算部とスラスタ推力計算部に出力するステップと、
航法計算回路部が、前記誘導飛しょう体が誘導される誘導方向と目標の速度とを具えた誘導信号と、前記慣性情報と、に基づいて、前記誘導飛しょう体を目標に向けて誘導するための加速度および角度を指示した加速度指令および角度指令を計算して舵角指令計算部とスラスタ推力計算部とに出力するステップと、
舵角指令計算部とスラスタ推力計算部が、
誘導飛しょう体の機体姿勢角と機体高度と機体速度と、前記誘導飛しょう体に与える荷重と回転モーメントと、からなる条件と、前記条件において設定すべき前記操舵翼の舵角と前記スラスタの推力と、を関連付けたテーブルを格納した制御データベースを参照して、前記慣性情報から得られる前記機体姿勢角と前記機体高度と前記機体速度と、前記加速度指令および角度指令から得られる前記荷重と前記回転モーメントとに関連付けられた前記操舵翼の舵角と前記スラスタの推力とを抽出して、前記舵角を前記操舵翼に出力し、前記推力を前記スラスタに出力するステップと、を備えることを特徴とする誘導飛しょう体の誘導制御方法。
An inertial device provided in the guided flying object obtains inertial information including the aircraft attitude angle, the aircraft height, the aircraft speed, and the thrusting angle command calculating unit and the thruster thrust calculating unit of the guided flying object; and ,
A navigation calculation circuit unit guides the guided vehicle toward the target based on a guidance signal including a guidance direction in which the guided vehicle is guided and a target speed, and the inertia information. Calculating an acceleration command and an angle command instructing an acceleration and an angle for output to the rudder angle command calculation unit and the thruster thrust calculation unit;
Rudder angle command calculator and thruster thrust calculator
The condition of the fuselage attitude angle, the fuselage height and the speed of the guided flying object, the load applied to the guided flying object and the rotational moment, the steering angle of the steering blade to be set under the condition and the thruster With reference to a control database storing a table in which thrust is associated, the body posture angle obtained from the inertia information, the body height, the body speed, the load obtained from the acceleration command and the angle command, and the Extracting the steering angle of the steering blade and the thrust of the thruster associated with a rotational moment, outputting the steering angle to the steering blade, and outputting the thrust to the thruster. A method for guiding and controlling a guided flying object.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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