JP2012193906A - 誘導飛しょう体 - Google Patents

Abstract

【課題】発射後、目標を捜索、捕そくし、目標に向かって誘導する後翼操舵方式の飛しょう体において、なるべく小さな抵抗と大きな旋回加速度を両立させる姿勢制御装置を有する誘導飛しょう体を得る。
【解決手段】後方に配置した操舵翼４ａ，４ｂを用いて姿勢制御を行う際に、操舵翼４ａ，４ｂの回動動作と連動して、上下左右に回頭可能なノーズ３をリンク機構により回頭させることにより、簡易な構成で十分な制御性を確保するのみならず、空気抵抗を増加させずに高い機動性を実現する。
【選択図】図１

Description

この発明は、後方に操舵翼を有し、地上、海上または航空機から発射され、発射後、目標を捜索、捕そくし、目標に向かって飛しょうする誘導飛しょう体に関する。

従来、機体と、機体の外側に複数の回動可能に設けられた操舵翼とを備えた誘導飛しょう体が知られており、操舵翼を用いて所望の空気力を発生させることで機体姿勢の制御力を生み出している。
このものの場合、なるべく小さな抵抗と大きな旋回加速度を得ようとすると、機体後方に操舵翼を設ける方式が一般的である。しかし、機敏な姿勢変更をするためには、前方に操舵翼を設けるほうが有利である。

このような誘導飛しょう体の姿勢制御装置の一例として、機体の前部及び後部に操舵翼を備え、前部の操舵翼を操舵する前部操舵装置及び前記後部の操舵翼を操舵する後部操舵装置を備えた飛しょう体が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２７３９６９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された飛しょう体は、前部および後部の両方に制御装置を配置することが必要となり、機体内のスペースを減少させるという問題があった。また、複雑な制御則が必要となり、コストが上昇するという問題があった。さらに前翼を操舵しない場合であっても前翼は機体外部に張り出しているため、抵抗が増加するという問題があった。

この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、後方に配置した操舵翼を用いて姿勢制御を行う際に、簡易な構成で十分な制御性を確保するのみならず、空気抵抗を増加させずに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。

この発明に係る誘導飛しょう体は、機体側面後方に、前記機体の機軸に対し対称となる位置に設けられた少なくとも２枚の回動可能な操舵翼と、前記機体の前方に設けられ、前記機軸に対し鉛直方向に回頭可能なノーズと、前記操舵翼の回動動作と前記ノーズの回頭動作とを連動させるリンク機構を備え、前記リンク機構は、前記２枚の操舵翼が共に同方向に回動する場合に、前記ノーズが前記操舵翼の回動方向と１８０度反対の方向に回頭するように動作し、前記２枚の操舵翼が互いに逆方向に回動する場合に、前記ノーズは回動しないように動作する。

この発明によれば、簡易な構成でありながら高い機動性を有する誘導飛しょう体を提供することができる。

実施の形態１．
図１は、この実施の形態に係る誘導飛しょう体１を示す三面図である。
この実施の形態に係る誘導飛しょう体１は、機体２と、この機体２の前方に設けられ、機体２と回転軸９によって結合されたノーズ３と、機体２の外側に回動可能に設けられた４個の操舵翼４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）と、機体２の内部に設けられ、左右の操舵翼４（４ａ、４ｂ）が各々回動する回動軸から前方のノーズ３側に伸びるアーム５（５ａ、５ｂ）と、機体２の内部中央上部と下部に設けられた２個の動滑車６（６ａ、６ｂ）と、ノーズ３の後方上部または下部に固定され、それぞれ前記動滑車６の軸に固定される２本のワイヤー８（８ａ、８ｂ）と、左右の操舵翼４に取り付けられたアーム５（５ａ、５ｂ）の先端に固定され、途中それぞれ上下の動滑車６ａ、６ｂの車輪を介して取り付けられた２本のワイヤー７（７ａ、７ｂ）と、ノーズ３の内部に備えられ、目標を探知追尾するシーカー１０からなる。
なお２個の動滑車６ａ、６ｂは、それぞれ第１の動滑車、第２の動滑車の一例である。また、ワイヤー７ａ、７ｂは後方ワイヤーの一例であり、ワイヤー８ａ、８ｂは前方ワイヤーの一例である。また、ワイヤー７ａとワイヤー８ａとのことを第１のワイヤーともいい、ワイヤー７ｂとワイヤー８ｂとのことを第２のワイヤーともいう。

機体２は、円筒形状に形成されている。機体２の後方に回動軸が９０度おきに４本設けられている。各回動軸には操舵翼４が１枚ずつ取り付けられている。
各操舵翼４の回動角度は機体２の内側に設けられた操舵翼駆動用装置（図示せず）が操舵翼４の操舵軸の回動を制御することによって制御される。それとともに、アーム５の角度も操舵翼４の角度と同様に変化し、アーム５の先端に固定されたワイヤー７は上下に移動可能である。動滑車６はワイヤー７の動きに伴い、前後に移動可能である。ワイヤー８は動滑車６の前後移動に伴い前後に移動可能である。ノーズ３は、上下に取り付けられたワイヤー８の前後移動に伴い回転軸９を中心として機軸鉛直面内に回転可能である。

また、誘導飛しょう体１の機体後端には、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。操舵翼４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、機体重心周りの制御力をより大きくすることができるため、誘導飛しょう体１のなるべく後方に配置することが好ましい。

次に、実施の形態１による操舵翼４の作動による機体の垂直方向の姿勢制御について説明する。図２は、左右の操舵翼４の作動による上下方向への制御力発生の様子を説明するための図である。なお、上下の操舵翼４については、図中に破線で表わしている。また、誘導飛しょう体１は、図２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気流１６が流れているとする。

左右の操舵翼４が共に前縁下向きに回動すると、左右の操舵翼４はそれぞれ下向きの空気力ＮＬ、ＮＲを発生する。これにより、飛しょう体１に頭上げ方向のピッチングモーメントＭＹが発生する。また、操舵翼４の回動に連動してアーム５も下向きに回動するため、上方のワイヤー７ａの両端はともに下向きに移動する。また、下方のワイヤー７ｂの両端もともに下向きに移動する。これにより、上側の動滑車６aは後方に、下側の動滑車６ｂは前方に移動する。これにより上部のワイヤー８ａを介してノーズ３の上部が後方に、下部のワイヤー８ｂを介して下部が前方に移動するため、ノーズ３は頭上げ方向に回転する。そのため、気流１６によってノーズ３には上向きの空気力ＮＮが発生する。これは頭上げ方向のピッチングモーメントＭＹをさらに増加させる。

次に、操舵翼４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３は、機体のロール回転方向の姿勢制御を行う様子を示したものである。なお、上下の操舵翼４については、図中に破線で表わしている。

左の操舵翼４ａが前縁下向き、右の操舵翼４ｂが前縁上向きに回動すると、左の操舵翼４ａには下向きの空気力ＮＬ、右の操舵翼４ｂには上向きの空気力ＮＲが発生する。これにより、飛しょう体１に反時計回りのロールモーメントＭＸが発生する。また、左の操舵翼４ａの回動に連動して左のアーム５ａは下向きに回動し、右の操舵翼４ｂの回動に連動して右のアーム５ｂは上向きに回動するため、上側のワイヤー７ａは左方向に、下側のワイヤー７ｂは右方向に移動する。これにより、上下の動滑車６はともに前後方向に移動しない。これによりノーズ３も移動（回頭）しないため、気流１６によってノーズ３には垂直方向の空気力は発生しない。

次に、操舵翼４の作動による機体と目標の視野の変化について説明する。図４は、操舵した際の機体の視野の変化を説明するための図である。

図４に示すとおり、目標１０１が上方にある場合、姿勢を上向きに変化させる必要があるため、頭上げのピッチングモーメントを発生させるよう、左右の操舵翼４（４ａ、４ｂ）を前縁下向きに回動させるよう制御する。このとき図２と同様の動作となるため、ノーズ３が機首上げの向きに回転する。そのため、シーカー１０がノーズ３とともに頭上げの向きに回転する。このときシーカー１０が目標探知できる視野１０２は、ノーズ３が機軸方向に向いているときの視野１０３よりも上方にシフトする。このため、ノーズが固定されている従来の飛しょう体に比べ、実際の視野が拡大する。

以上説明したように、この実施の形態に係る誘導飛しょう体１によれば、操舵翼と共に機首が傾くことで旋回モーメントを増加させるため、従来の飛しょう体に比べより大きな旋回加速度が得られ、旋回応答性が向上する効果が得られる。
また、機首が傾くことでシーカーが目標方向に向くため、シーカー単体での視野よりも視野を広げる効果が得られる。
さらに、前方に操舵翼を追加する方式に比べると、単純な機構で構成されているため信頼性が高く、複雑な制御装置を搭載する必要がないため、全備重量が少なく、搭載スペースが確保できる。また、機構はすべて機体内部に備えられるため、空気抵抗を増加を抑えられる。

実施の形態２．
図５はこの実施の形態に係る誘導飛しょう体１を示す三面図である。
この実施の形態に係る誘導飛しょう体１は、固定翼１７が、ノーズ３の外側面に対して機軸方向に並行に取り付けられている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

次に、実施の形態２による操舵翼４の作動による機体の垂直方向の姿勢制御について説明する。図６は、左右の操舵翼４の作動による上下方向への制御力発生の様子を説明するための図である。なお、上下の操舵翼４および上下の固定翼１７については、図中に破線で表わしている。左右の操舵翼４が共に前縁下向きに回動すると、左右の操舵翼４はそれぞれ下向きの空気力ＮＬ、ＮＲを発生する。これにより、飛しょう体１に頭上げ方向のピッチングモーメントＭＹが発生する。また、操舵翼４の回動に連動してアーム５も下向きに回動するため、上方のワイヤー７ａの両端はともに下向きに移動する。また、下方のワイヤー７ｂの両端もともに下向きに移動する。これにより、上側の動滑車６aは後方に、下側の動滑車６ｂは前方に移動する。これにより上部のワイヤー８ａを介してノーズ３の上部が後方に、下部のワイヤー８ｂを介して下部が前方に移動するため、ノーズ３は頭上げ方向に回転する。そのため、気流１６によってノーズ３には上向きの空気力ＮＮが発生する。さらに、ノーズ３の左右側面に備えられた固定翼１７による空気力ＮＦが発生する。これらは頭上げ方向のピッチングモーメントＭＹをさらに増加させる。

以上説明したように、この実施の形態に係る誘導飛しょう体１によれば、固定翼１７が備わったことにより、ノーズ３の傾きに対してノーズ３単独よりも大きな垂直力を発生させるので、実施の形態１よりもさらに大きな制御力を発生することができる。また、機首が傾くことでシーカーが目標方向に向くため、シーカー単体での視野よりも視野を広げる効果が得られる。
さらに、前方に操舵翼を追加する方式に比べると、単純な機構で構成されているため信頼性が高く、複雑な制御装置を搭載する必要がないため、全備重量が少なく、搭載スペースが確保できる。

この発明の実施の形態１による誘導飛しょう体の構成図である。 この発明の実施の形態１による、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。 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。 この発明の実施の形態１による、目標を探知・追尾する際の様子を示す図である。 この発明の実施の形態２による誘導飛しょう体の構成図である。 この発明の実施の形態２による、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。

１ 誘導飛しょう体、２ 胴体、３ ノーズ、４ａ、４ｂ 左右の操舵翼、５ａ、５ｂ アーム、６ａ、６ｂ 動滑車、７ａ、７ｂ 後方ワイヤー、８ａ、８ｂ 前方ワイヤー、９ 回転軸、１０ シーカー、１６ 気流、１７ 固定翼、１０１ 目標、１０２ シーカー視野、１０３ ノーズが機軸方向に一致している際のシーカー視野。

Claims (4)

1. 機体側面後方に、前記機体の機軸に対し対称となる位置に設けられた少なくとも２枚の回動可能な操舵翼と、
   前記機体の前方に設けられ、前記機軸に対し鉛直方向に回頭可能なノーズと、
   前記操舵翼の回動動作と前記ノーズの回頭動作とを連動させるリンク機構を備え、
   前記リンク機構は、前記２枚の操舵翼が共に同方向に回動する場合に、前記ノーズが前記操舵翼の回動方向と１８０度反対の方向に回頭するように動作し、前記２枚の操舵翼が互いに逆方向に回動する場合に、前記ノーズは回動しないように動作することを特徴とする誘導飛しょう体。
2. 前記リンク機構は、前記ノーズが回頭する回転軸と前記２枚の操舵翼が各々回動する回動軸とを間に挟み、
   前記回転軸と前記回動軸の上方にあって、前記ノーズの上方端と、前記回動軸に取り付けられ前記ノーズ側に伸びる２本のアームとの間を、第１の動滑車を介して接続する第１のワイヤーと、
   前記回転軸と前記回動軸の下方にあって、前記ノーズの下方端と、前記２本のアームとの間を、第２の動滑車を介して接続する第２のワイヤーと、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の誘導飛しょう体。
3. 前記第１のワイヤーは、前記ノーズの上方端と前記第１の動滑車とを接続する前方ワイヤーと、前記２本のアームの間を前記動滑車を間に介して接続する後方ワイヤーとからなり、
   前記第２のワイヤーは、前記ノーズの下方端と前記第２の動滑車とを接続する前方ワイヤーと、前記２本のアームの間を前記動滑車を間に介して接続する後方ワイヤーとからなることを特徴とする請求項２記載の誘導飛しょう体。
4. 前記ノーズの側面に、更に、固定翼が備えられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の誘導飛しょう体。

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