JP2014037177A - Jet interaction actuator and atmospheric re-entry vehicle including the same - Google Patents
Jet interaction actuator and atmospheric re-entry vehicle including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014037177A JP2014037177A JP2012179278A JP2012179278A JP2014037177A JP 2014037177 A JP2014037177 A JP 2014037177A JP 2012179278 A JP2012179278 A JP 2012179278A JP 2012179278 A JP2012179278 A JP 2012179278A JP 2014037177 A JP2014037177 A JP 2014037177A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- jet
- airframe
- interference
- wall body
- atmospheric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ジェット干渉効果を利用したジェット干渉アクチュエータおよびこれを用いた大気圏再突入機に関するものである。 The present invention relates to a jet interference actuator using the jet interference effect and an atmospheric re-entry machine using the same.
大気圏に再突入する宇宙機(大気圏再突入機)の姿勢制御方法には、舵面操舵による空力トルクを利用する方法と、ジェット気流の噴射(スラスター)による推力を利用する方法とがあり、地球周回軌道から帰還するカプセル型の宇宙機では後者が一般的である。 There are two types of attitude control methods for spacecraft that re-enter the atmosphere (atmosphere re-entry aircraft): a method that uses aerodynamic torque by control surface steering and a method that uses thrust generated by jet stream thrust (thruster). The latter is common for capsule-type spacecraft returning from a circular orbit.
しかし、カプセル内の容積は限られており、ジェット気流噴射用の推進剤(圧縮ガスや燃料等)を充分に搭載するためには、例えば機体のペイロード(輸送能力)を減少させて搭載容積を確保する必要が生じる場合もある。このため、推進剤の消費量を必要最小限とするべく努力が払われてきた。 However, the volume in the capsule is limited, and in order to fully load propellants (compressed gas, fuel, etc.) for jet air current injection, the payload (transportation capacity) of the fuselage is reduced, for example. It may be necessary to ensure. For this reason, efforts have been made to minimize propellant consumption.
一方、宇宙機の大気圏突入時にはマッハ1以上の超音速域に達するため、非特許文献1,2に示されているように、噴射したジェット気流と外部の超音速気流との間に発生する空力干渉により、ジェット気流の噴出孔の周辺に複数の衝撃波と離渦とを含む複雑な流れ場が形成される。この空力干渉により、機体表面圧力が変化し、結果として、機体はジェット気流の反力以外に、空力干渉による力の影響を受ける。この現象は一般にジェット干渉効果(Jet Interaction)と呼ばれており、特にマッハ5以上の極超音速域で影響が大きい。
On the other hand, since the supersonic region of Mach 1 or higher is reached when the spacecraft enters the atmosphere, as shown in Non-Patent
このため、特許文献1に記載されているように、ジェット気流噴射による機体の姿勢制御が困難になり、所定の運動性が得られないという課題があった。また、そうなると、ジェット気流を噴射する度合(噴射時間、噴射回数等)が大きくなるため、想定した以上の推進剤が消費されてしまうという問題もあった。
For this reason, as described in
これまで、このジェット干渉効果には、上記のように機体の姿勢制御を困難にする問題点であるという認識しかなく、ジェット干渉効果を積極的に活用した技術はなかった。 Until now, the jet interference effect has only been recognized as a problem that makes it difficult to control the attitude of the aircraft as described above, and there has been no technology that actively uses the jet interference effect.
比較的小型なカプセル状の宇宙機においては、前述のように内容積が限られているため、ジェット気流用の推進剤の搭載量を極力少なくし、ペイロードを大きく確保する、あるいは機体を小型化したいという要求がある。 In a relatively small capsule-type spacecraft, the internal volume is limited as described above, so the amount of propellant for the jet stream is reduced as much as possible to ensure a large payload, or the aircraft is downsized. There is a demand to do.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、ジェット干渉効果を積極的に活用することにより、機体の姿勢制御用のジェット気流噴射の依存度を低下させて推進剤の搭載量を少なくし、機体ペイロードの増大、あるいは機体の小型化を図ることのできるジェット干渉アクチュエータおよびこれを備えた大気圏再突入機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by actively utilizing the jet interference effect, the dependence of jet air current injection for controlling the attitude of the aircraft is reduced and the amount of propellant loaded is reduced. It is another object of the present invention to provide a jet interference actuator capable of increasing the payload of a fuselage or reducing the size of the fuselage and an atmospheric re-entry machine equipped with the jet interference actuator.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係るジェット干渉アクチュエータは、ジェット干渉効果を利用して大気圏再突入機の姿勢を制御するようにしたジェット干渉アクチュエータであって、前記大気圏再突入機の機体の、超音速気流がぶつかる受圧面から起立する壁体と、前記壁体の少なくとも片面の、壁体頂部から所定の距離を置いた位置に形成されて、該壁体の面方向に直交する方向にジェット気流を噴射するジェット噴射孔と、を備えてなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the jet interference actuator according to the present invention is a jet interference actuator that controls the attitude of the atmospheric re-entry machine using the jet interference effect, and the supersonic airflow of the airframe of the atmospheric re-entry machine is A wall standing up from a pressure-receiving surface that collides with, and at least one surface of the wall is formed at a predetermined distance from the top of the wall and jets a jet stream in a direction perpendicular to the surface direction of the wall A jet injection hole.
上記構成によれば、大気圏再突入機が大気圏に再突入する時、つまり大気圏再突入機の受圧面に超音速気流がぶつかっている時には、機体の受圧面から起立する壁体の両側を超音速気流が流れており、この状態でジェット噴射孔からジェット気流を噴射させると、ジェット干渉効果によって、壁体の頂部とジェット噴射孔との間の領域における壁面圧力が上昇し、この圧力によって壁面が押圧される。 According to the above configuration, when the atmospheric re-entry aircraft re-enters the atmosphere, that is, when a supersonic airflow collides with the pressure receiving surface of the atmospheric re-entering device, both sides of the wall standing up from the pressure receiving surface of the aircraft are supersonic. When a jet stream is jetted from a jet injection hole in this state, the wall pressure in the region between the top of the wall and the jet injection hole increases due to the jet interference effect, and this pressure causes the wall to Pressed.
したがって、ジェット気流噴射の反力に加えて、ジェット干渉効果によっても壁面が押圧されるため、ジェット気流噴射の反力のみの場合よりも強い力で壁面を押圧することができ、大気圏再突入機の姿勢制御が容易になる。このため、ジェット気流噴射への依存率を低下させることができ、その分、ジェット気流噴射用の推進剤の搭載量を小さくし、大気圏再突入機のペイロード増大、もしくは機体の小型化を図ることができる。 Therefore, in addition to the reaction force of jet airflow injection, the wall surface is also pressed by the jet interference effect, so that the wall surface can be pressed with a stronger force than the case of only the reaction force of jet airflow injection. The posture control becomes easy. For this reason, the dependency on jet stream injection can be reduced, and accordingly, the amount of propellant for jet stream injection can be reduced, and the payload of the atmospheric re-entry aircraft can be increased, or the size of the aircraft can be reduced. Can do.
また、本発明に係る大気圏再突入機は、上記のジェット干渉アクチュエータを備えたことを特徴とする。 In addition, an atmosphere re-entry machine according to the present invention includes the jet interference actuator described above.
この大気圏再突入機によれば、超音速ジェット干渉アクチュエータの壁体に設けられたジェット噴射孔から噴射されるジェット気流の反力と、上記ジェット気流に超音速気流が干渉することによって壁面が押圧されるジェット干渉効果との両方によって壁面が押圧されるため、ジェット気流噴射の反力のみの場合よりも強い力で壁面を押圧することができる。このため、ジェット気流噴射の依存度を低下させてジェット気流噴射用の推進剤搭載量を小さくし、大気圏再突入機のペイロード増大、もしくは機体の小型化を図ることができる。 According to this atmospheric re-entry machine, the wall surface is pressed by the reaction force of the jet stream injected from the jet injection hole provided in the wall of the supersonic jet interference actuator and the supersonic stream interferes with the jet stream. Since the wall surface is pressed by both of the jet interference effect, the wall surface can be pressed with a stronger force than the case of only the reaction force of jet air jet. For this reason, the dependence of jet airflow injection can be reduced, the amount of propellant loaded for jet airflow injection can be reduced, and the payload of an atmospheric re-entry machine can be increased or the size of the airframe can be reduced.
また、本発明に係る大気圏再突入機は、上記構成において、前記機体の平面視で、前記機体は曲線又は直線で形成された対称形状であり、前記機体の略中心部および重心位置を通る水平基準線の片端付近または両端付近にそれぞれ前記ジェット干渉アクチュエータが設けられ、これら各ジェット干渉アクチュエータにおける前記壁体の面方向が前記水平基準線に沿っていることを特徴とする。 In addition, the atmosphere re-entry aircraft according to the present invention has a symmetric shape formed by a curved line or a straight line in a plan view of the airframe in the above-described configuration, and passes through a substantially central portion and a center of gravity position of the airframe. The jet interference actuator is provided near one end or both ends of a reference line, respectively, and the surface direction of the wall body in each jet interference actuator is along the horizontal reference line.
上記構成によれば、各ジェット干渉アクチュエータにおける壁体のジェット噴射孔から噴射されるジェット気流が、機体平面視で、機体の略中心部および重心位置を通る水平基準線の片端付近または両端付近から直角方向に噴射される。このため、ジェット気流噴射の反力および超音速ジェット干渉効果による押圧力が、機体の重心位置を中心に機体を回転させる力に最も効率良く変換される。したがって、ジェット干渉アクチュエータによる機体の姿勢制御を効率良く行い、ジェット気流噴射用の推進剤の消費量を削減して推進剤の搭載量を小さくすることができる。 According to the above configuration, the jet airflow injected from the jet injection holes of the wall body in each jet interference actuator is from one end or both ends of the horizontal reference line passing through the substantially center portion and the center of gravity of the body in plan view. Injected at right angles. For this reason, the reaction force of jet air flow injection and the pressing force due to the supersonic jet interference effect are most efficiently converted into a force for rotating the aircraft around the center of gravity of the aircraft. Therefore, it is possible to efficiently control the attitude of the airframe by the jet interference actuator, reduce the consumption of the propellant for jet stream injection, and reduce the amount of propellant mounted.
また、本発明に係る大気圏再突入機は、上記構成において、機体平面視で、前記重心位置が、前記水平基準線の中間点からいずれかの前記ジェット干渉アクチュエータの側に偏倚していることを特徴とする。 In addition, in the above configuration, the atmospheric re-entry aircraft according to the present invention is configured such that, in plan view, the center of gravity position is deviated from an intermediate point of the horizontal reference line toward one of the jet interference actuators. Features.
上記構成によれば、大気圏再突入機が大気圏中に斜めに再突入した時に、超音速気流の中で、気流による風圧中心点と機体の重心位置とがずれていると、両者が一致するように機体が回転し、機体の前後方向が決まる。機体の水平基準線はこの前後方向に沿い、この水平基準線の両端部にジェット干渉アクチュエータが設けられているため、ジェット干渉アクチュエータは常に機体の前端位置と後端位置にあり、これによって機体の姿勢制御が容易になる。したがって、ジェット干渉アクチュエータによる機体の姿勢制御を効率良く行い、ジェット気流噴射用の推進剤の消費量を削減して推進剤の搭載量を小さくすることができる。 According to the above configuration, when the atmospheric re-entry machine re-enters the atmosphere at an angle, if the wind pressure center point due to the air flow is shifted from the center of gravity of the aircraft in the supersonic air flow, the two appear to match. The aircraft will rotate to determine the longitudinal direction of the aircraft. The horizontal reference line of the aircraft is along this longitudinal direction, and jet interference actuators are provided at both ends of this horizontal reference line, so the jet interference actuators are always at the front end position and the rear end position of the aircraft. Attitude control becomes easy. Therefore, it is possible to efficiently control the attitude of the airframe by the jet interference actuator, reduce the consumption of the propellant for jet stream injection, and reduce the amount of propellant mounted.
また、本発明に係る大気圏再突入機は、上記構成において、大気圏中に再突入して降下している時に、前記機体の側面視で、前記超音速気流による風圧中心点と前記機体の重心位置とを通る直線と、前記重心位置と前記ジェット干渉アクチュエータの設置位置とを結ぶ直線とが、略直角となるような位置に、少なくとも1つの前記ジェット干渉アクチュエータが設置されていることを特徴とする。 In addition, the atmospheric re-entry machine according to the present invention has a wind pressure center point due to the supersonic air flow and the center of gravity position of the airframe in a side view of the airframe when the air reentry aircraft is reentering the atmosphere and descending in the above configuration. And at least one of the jet interference actuators is installed at a position where a straight line connecting the position of the center of gravity and the installation position of the jet interference actuator is substantially perpendicular. .
上記構成によれば、再突入時において、風圧中心点と機体の重心位置とが一致するように機体が傾いた姿勢において、重心位置から見て、風圧中心点と重心位置とを通る直軸に垂直な直線上にジェット干渉アクチュエータを配置することで、ジェット干渉アクチュエータからジェット気流を噴射させた時に発生する、機体をこの風圧中心点と重心位置Gを通る直軸以外の軸周りに回転させる力、例えば機体を左右に首振りさせるような力を無くすことができ、これによって機体の姿勢制御が容易になる。したがって、ジェット干渉アクチュエータによる機体の姿勢制御を効率良く行い、ジェット気流噴射用の推進材の消費量を削減して推進材の搭載量を小さくすることができる。 According to the above configuration, at the time of re-entry, when the aircraft is tilted so that the wind pressure center point coincides with the center of gravity position of the aircraft, as viewed from the center of gravity position, the straight axis passing through the wind pressure center point and the center of gravity position. By arranging the jet interference actuator on a vertical straight line, a force generated when jet air current is ejected from the jet interference actuator is used to rotate the airframe around an axis other than the straight axis passing through the wind pressure center point and the center of gravity G. For example, it is possible to eliminate the force of swinging the aircraft from side to side, which makes it easier to control the attitude of the aircraft. Therefore, it is possible to efficiently control the attitude of the airframe by the jet interference actuator, reduce the consumption of the propellant for jet stream injection, and reduce the amount of propellant mounted.
以上のように、本発明に係るジェット干渉アクチュエータおよびこれを備えた大気圏再突入機によれば、ジェット干渉効果を積極的に活用することにより、機体の姿勢制御用のジェット気流噴射の依存度を低下させて推進剤の搭載量を少なくし、機体ペイロードの増大、あるいは機体の小型化を図ることができる。 As described above, according to the jet interference actuator according to the present invention and the atmospheric re-entry aircraft equipped with the same, the dependence of the jet air flow injection for controlling the attitude of the aircraft can be reduced by actively utilizing the jet interference effect. It is possible to reduce the amount of propellant loaded, increase the payload of the aircraft, or reduce the size of the aircraft.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る大気圏再突入機の斜視図である。
図1〜図3に示すように、この大気圏再突入機1は、平面視(図3参照)で円形をなす略円錐台形の機体2を有し、その底面が、大気圏再突入時に超音速気流がぶつかる受圧面3となっている。大気圏再突入時には、受圧面3が略進行方向を向くように機体2の姿勢が制御される。この受圧面3は、機体2の外周輪郭線Oから緩やかに凸レンズ状に盛り上がっている。
FIG. 1 is a perspective view of an atmospheric reentry machine according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the
大気圏再突入機1は、一対のジェット干渉アクチュエータ5A,5Bを備えている。機体2は、ジェット干渉アクチュエータ5Aおよび5Bと機体中心軸線Cとを含む平面(図3中に示すS)に対し対称な形状となっている。これらのジェット干渉アクチュエータ5A,5Bは、後述するように、ジェット気流噴射とジェット干渉効果とを併用しながら、機体2の中心軸線Cを軸にして機体2を回転させたり、飛行中の機体2を水平方向に平行移動させたりして、機体2の姿勢を制御するものである。なお、これら2基のジェット干渉アクチュエータ5A,5Bのうちの一方のみを設けることとしてもよい。
The
ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bの設置位置は、機体2の平面視(図3参照)で、機体2の略中央部および重心位置Gを通る水平基準線Sの両端付近となっている。機体2の略中央部とは、本実施形態では機体2の中心軸線Cが通る付近である。また、水平基準線Sは機体2の対称面を平面視に投影したものに等しい。
The installation positions of the
機体2の重心位置Gは、水平基準線Sの中間点(中心軸線Cが直交する点)から、例えば一方のジェット干渉アクチュエータ5Aの側に偏倚している。このため、機体2の平面視で、他方のジェット干渉アクチュエータ5Bが重心位置Gから最も遠い位置に設けられている。
The center-of-gravity position G of the
ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bは、機体2の受圧面3から起立する壁体6を備えている。この壁体6は、超音速気流に対して十分な強度が得られ、且つ後述するスラスター(ジェット噴射装置)を内蔵できる必要最小限の厚みを持ち、その側面6aの面方向が、機体2の平面視(図3参照)で、機体2の略中央部および重心位置Gを通る水平基準線Sに沿っている。また、機体2の側面視(図4参照)で、壁体6は機体2の外周輪郭線Oに対して略直角である。
The jet interference actuators 5 </ b> A and 5 </ b> B include a
これは図3に示す水平基準線Sを含む対称面に対して線対称な機体形状において、この対称面内に含まれる任意の回転軸に対して、壁体6の両面から対称に推力が発生するようにすることを意図して直角にしたものであるが、所望の推力方向に垂直になるように面方向を設定すればよく、必ずしも直角である必要はない。さらに、壁体6の下面6bは略平面状であるが、平面でなくてもよい。なお、図4に示すように、側面6aと下面6bとが接する角部は、空力加熱を考慮して丸みを帯びている。
This is because the fuselage is axisymmetric with respect to the symmetry plane including the horizontal reference line S shown in FIG. 3, and thrust is generated symmetrically from both sides of the
そして、これら一対の壁体6の、各々の両面に、合計4つのジェット噴射孔7(スラスター)が設けられている。これらのジェット噴射孔7は、図4に示すように、壁体6の側面6aの面方向に直交する方向にジェット気流Jを噴射する。このジェット気流Jは、圧縮された窒素等の気体や、燃料を燃焼させたガスを噴射することによって生成される。
A total of four jet injection holes 7 (thrusters) are provided on both surfaces of the pair of
各ジェット噴射孔7は、図2に示すように、各壁体6において、機体2の直径方向の外周側の領域に設けるとともに、図4に示すように、各壁体6の頂部(下面6b)から所定の距離Lを置いた位置に設けるのが好ましい。さらに、ジェット気流Jのプルーム(噴射気流)が機体2の受圧面3に干渉しないように、ジェット噴射孔7を受圧面3からある程度の間隔を空けて開設するのが好ましい。なお、本実施形態において、各ジェット噴射孔7は単一の小孔状に形成されているが、例えば水平方向に並ぶ複数の小孔としたり、あるいは水平方向に延びるスリット状としたり、その他の形状にすることも考えられる。
As shown in FIG. 2, each
以上のように構成された大気圏再突入機1は、大気圏に再突入する時に、機体2の受圧面3にマッハ1以上の超音速気流を受けながら降下する。この状況下で機体2の姿勢を制御するために、ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bのジェット噴射孔7からジェット気流Jが噴射される。例えば、一対の壁体6の同じ側のジェット噴射孔7からジェット気流Jを噴射すると、機体2を水平方向に平行移動させることができる。また、一対の壁体6の異なる側のジェット噴射孔7からジェット気流Jを噴射すると、中心軸線Cを軸にして機体2を回転させることができる。これらの動きを組み合わせることにより、大気圏再突入機1を所定の着陸地点に誘導することが可能となる。
The
ジェット噴射孔7からジェット気流Jが噴射される時には、このジェット気流噴射Jの反力F1(図4参照)に加えて、ジェット干渉効果によっても壁体6が押圧される。即ち、大気圏に再突入する時、つまり機体2の受圧面3に超音速気流がぶつかっている時には、図4に示すように、受圧面3から起立している壁体6の両側面6aを超音速気流が流れ、この状態で一方のジェット噴射孔7からジェット気流Jを噴射させると、ジェット干渉効果によって、壁体6の頂部(下面6b)とジェット噴射孔7との間の領域(図4中のハッチング部分)における壁面圧力が上昇し、この圧力によって壁体6の側面6aが押圧力F2で押圧される。
When the jet stream J is ejected from the
このように、ジェット気流噴射Jによる反力F1に加えて、ジェット干渉効果による押圧力F2によっても壁体6の側面6aが押圧されるため、これらの力F1,F2を併用することにより、ジェット気流噴射Jの反力F1のみの場合よりも強い力で側面6aを押圧することができ、大気圏再突入機1の姿勢制御が容易になる。このため、ジェット気流噴射への依存率を低下させることができる。
As described above, the
例えば、ジェット気流噴射の噴射量を小さくしたり、噴射時間を短くしたりすることができ、その分、ジェット気流噴射用の推進剤の搭載量を小さくし、大気圏再突入機1のペイロード増大、もしくは機体2の小型化を図ることができる。発明者らの試算によれば、上記の構成を採用することにより、従来の構成に比べて、ジェット気流噴射用の推進剤の搭載量を約20%削減することができる。
For example, it is possible to reduce the injection amount of jet air current injection or shorten the injection time, and accordingly, to reduce the loading amount of propellant for jet air current injection, increase the payload of the
しかも、機体平面視で、少なくとも一方のジェット干渉アクチュエータ5Aが、機体2の重心位置Gから最も遠い位置に設けられているため、ジェット干渉アクチュエータ5Aにおけるジェット気流噴射Jの反力F1およびジェット干渉効果による押圧力F2を、機体2の姿勢を変化させる力のモーメントに最も有効に変換することができる。このため、ジェット気流噴射用の推進剤の搭載量を小さくし、ペイロードの増大、あるいは機体2の小型化により貢献することができる。
Moreover, since at least one of the
さらに、機体平面視で、円形の機体2の略中心部および重心位置Gを通る水平基準線Sの両端付近にそれぞれジェット干渉アクチュエータ5A,5Bが設けられ、これら各ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bにおける壁体6の面方向が水平基準線Sに沿っているため、各ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bにおける壁体6のジェット噴射孔7から噴射されるジェット気流Jが、機体平面視で、機体2の重心位置Gを通る水平基準線Sの両端付近から直角方向に噴射される。
Furthermore,
このため、ジェット気流噴射Jの反力F1および超音速ジェット干渉効果による押圧力F2が、機体2の重心位置Gを中心に機体2を回転させる力に最も効率良く変換される。したがって、ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bによる機体2の姿勢制御を効率良く行い、ジェット気流噴射用の推進剤の消費量を削減して推進剤の搭載量を小さくすることができる。
For this reason, the reaction force F1 of the jet airflow injection J and the pressing force F2 due to the supersonic jet interference effect are most efficiently converted into a force for rotating the
また、機体平面視で、機体2の重心位置Gが、水平基準線Sの中間点(図3中のC点)から、例えば一方のジェット干渉アクチュエータ5Aの側に偏倚しているため、下記の作用、効果が得られる。
Moreover, since the gravity center position G of the
即ち、図5に示すように、大気圏再突入機1が大気圏中に斜めに再突入した時に、側面視において、機体2の重心位置Gと、超音速気流による風圧中心点WPとが、降下方向に沿う直線DLと一致するように、重心位置Gと風圧中心点WPとを通る面に直角もしくは略直角な直線PL回りに機体2が回転し、この姿勢で安定する。これにより、機体2の前後方向が決まる。
That is, as shown in FIG. 5, when the
機体2の水平基準線Sはこの前後方向に沿い、この水平基準線Sの両端部にジェット干渉アクチュエータ5A,5Bが設けられているため、ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bは常に機体2の前端位置と後端位置に位置付けられ、これによって機体2の姿勢制御が容易になる。
したがって、ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bによる機体2の姿勢制御を効率良く行い、ジェット気流噴射用の推進剤の消費量を削減して推進剤の搭載量を小さくすることができる。
The horizontal reference line S of the
Therefore, the attitude control of the
また、機体2の重心位置Gと、超音速気流による風圧中心点WPとが、降下方向に沿う直線(DL)に一致するように傾いて安定した姿勢において、重心位置Gから見て、重心位置Gと風圧中心点WPを通る直線DLに略直角な直線PL上にジェット干渉アクチュエータ5Bを配置することで、ジェット噴射孔7からジェット気流Jを噴射させた時に発生する、機体2を直線DL以外の軸周りに回転させる力、例えば機体2を左右に首振りさせるような力を無くすことができ、これによって機体2の姿勢制御が容易になる。したがって、ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bによる機体2の姿勢制御を効率良く行い、ジェット気流噴射用の推進剤の消費量を削減して推進剤の搭載量を小さくすることができる。
The center of gravity position G of the
以上説明したように、本発明に係るジェット干渉アクチュエータ5A,5Bおよびこれを備えた大気圏再突入機1によれば、ジェット干渉効果を積極的に活用することにより、機体2の姿勢を制御するジェット気流噴射の依存度を低下させて推進剤の搭載量を少なくし、機体2のペイロードの増大、あるいは機体2の小型化を図ることができる。
As described above, according to the
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、機体2の形状は必ずしも円錐台形状でなくてもよい。機体2の平面視形状も、図3に示した円形に限らず、水平基準線Sに対して略線対称な形状であれば良い。また、機体2の受圧面3の形状や、受圧面3に対するジェット干渉アクチュエータ5A,5Bの設置構造等は、他の構造であってもよい。
また、ジェット干渉アクチュエータ5A,5Bの設置数も、前後2個所に限らず、前方のみ、後方のみとしてもよく、さらに、適宜通常のスラスターと組み合わせて適用してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and can be appropriately modified or improved within a scope not departing from the gist of the present invention. Are also included in the scope of rights of the present invention.
For example, the shape of the
Further, the number of installed
1 大気圏再突入機
2 機体
3 受圧面
5A,5B ジェット干渉アクチュエータ
6 壁体
6a 壁体の側面
6b 壁体の底面(壁体頂部)
7 ジェット噴射孔
C 中心軸線
DL 風圧中心点と機体の重心位置とを通る直線
F1 ジェット気流噴射Jの反力
F2 ジェット干渉効果による押圧力
G 重心位置
J ジェット気流
L 壁体の頂部からジェット噴射孔までの距離
PL 機体の重心位置とジェット干渉アクチュエータの設置位置とを結ぶ直線
S 水平基準線
WP 風圧中心点
DESCRIPTION OF
7 Jet injection hole C Center axis DL Straight line passing the wind pressure center point and the center of gravity of the aircraft F1 Reaction force F2 of the jet stream injection J Pressing force G due to the jet interference effect J Center of gravity J Jet stream L Jet jet hole from the top of the wall Distance PL Distance between the center of gravity of the aircraft and the installation position of the jet interference actuator S Horizontal reference line WP Wind pressure center point
Claims (5)
前記大気圏再突入機の機体の、超音速気流がぶつかる受圧面から起立する壁体と、
前記壁体の少なくとも片面の、壁体頂部から所定の距離を置いた位置に形成されて、該壁体の面方向に直交する方向にジェット気流を噴射するジェット噴射孔と、
を備えてなることを特徴とするジェット干渉アクチュエータ。 A jet interference actuator that uses the jet interference effect to control the attitude of the atmospheric re-entry machine,
A wall body standing up from a pressure-receiving surface where the supersonic airflow of the airframe re-entry machine hits,
A jet injection hole which is formed at a predetermined distance from the top of the wall body on at least one side of the wall body and jets a jet stream in a direction perpendicular to the surface direction of the wall body;
A jet interference actuator comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012179278A JP6049347B2 (en) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | Jet interference actuator and atmospheric re-entry machine equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012179278A JP6049347B2 (en) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | Jet interference actuator and atmospheric re-entry machine equipped with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014037177A true JP2014037177A (en) | 2014-02-27 |
JP6049347B2 JP6049347B2 (en) | 2016-12-21 |
Family
ID=50285655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012179278A Active JP6049347B2 (en) | 2012-08-13 | 2012-08-13 | Jet interference actuator and atmospheric re-entry machine equipped with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6049347B2 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3093346A (en) * | 1959-10-16 | 1963-06-11 | Maxime A Faget | Space capsule |
US3113750A (en) * | 1958-11-28 | 1963-12-10 | Nat Res Associates Inc | Method of providing deceleration and lift for re-entry body |
US4518137A (en) * | 1979-11-01 | 1985-05-21 | The Boeing Company | Aerodynamic braking system for a space vehicle |
DE3442973C1 (en) * | 1984-11-24 | 1986-01-09 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Device for stabilising and reducing the oscillation of a missile flying at supersonic speed |
JPH0263999A (en) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Nec Corp | Attitude control system for reentry vehicle |
JPH0664594A (en) * | 1992-08-19 | 1994-03-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Route control device for wingless recovered object |
JPH0840397A (en) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High-speed flight vehicle |
RU2097286C1 (en) * | 1994-10-11 | 1997-11-27 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Device and method for control of space vehicle landing |
-
2012
- 2012-08-13 JP JP2012179278A patent/JP6049347B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3113750A (en) * | 1958-11-28 | 1963-12-10 | Nat Res Associates Inc | Method of providing deceleration and lift for re-entry body |
US3093346A (en) * | 1959-10-16 | 1963-06-11 | Maxime A Faget | Space capsule |
US4518137A (en) * | 1979-11-01 | 1985-05-21 | The Boeing Company | Aerodynamic braking system for a space vehicle |
DE3442973C1 (en) * | 1984-11-24 | 1986-01-09 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Device for stabilising and reducing the oscillation of a missile flying at supersonic speed |
JPH0263999A (en) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Nec Corp | Attitude control system for reentry vehicle |
JPH0664594A (en) * | 1992-08-19 | 1994-03-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Route control device for wingless recovered object |
JPH0840397A (en) * | 1994-07-28 | 1996-02-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | High-speed flight vehicle |
RU2097286C1 (en) * | 1994-10-11 | 1997-11-27 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Device and method for control of space vehicle landing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6049347B2 (en) | 2016-12-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7628356B2 (en) | Yaw control device for a nozzle having a rectangular outlet section | |
RU2661245C2 (en) | Space propulsion module with electric and solid-fuel chemical propulsion | |
US10612493B2 (en) | Orientable rocket-motor system | |
SCHMIDT et al. | Dynamics and control of hypersonic vehicles-the integration challenge for the 1990's | |
EP2862806B1 (en) | Flight vehicle with a differential throttling control enhancement | |
JP2017061294A (en) | Inlet flow restrictor | |
CN208021717U (en) | A kind of aircraft thrust vector spout | |
WO2019035378A1 (en) | Spacecraft and debris removal system | |
JP2019069749A (en) | Space flying object and debris removal system | |
US9500456B2 (en) | Combined steering and drag-reduction device | |
US20130340407A1 (en) | Clustered, fixed cant, throttleable rocket assembly | |
JP6049347B2 (en) | Jet interference actuator and atmospheric re-entry machine equipped with the same | |
JP4890969B2 (en) | Thrust direction nozzle | |
JP2005155953A (en) | Guided missile | |
JP4506543B2 (en) | Vertical take-off and landing aircraft | |
US8783605B2 (en) | Flight vehicle, propulsion system and thrust vectoring system | |
CA2838700A1 (en) | Jet propulsion device with thrust vector control | |
KR101188299B1 (en) | Airship with thrust vectoring jet engine and attitude control module | |
US8196858B1 (en) | Aircraft configured for flight in an atmosphere having low density | |
McNamara | Entry Atmospheric Flight Control Authority Impacts on GN&C and Trajectory Performance for Orion Exploration Flight Test 1 | |
Korzun et al. | Performance Characterization of Supersonic Retropropulsion for Application to High Mass Mars Entry, Descent, and Landing | |
KR100938997B1 (en) | Spaceplane, Reentry Attitude Control of the Spaceplane using Canard and Elevon | |
Isaac et al. | Fluidic thrust vectoring nozzles | |
JP2014190583A (en) | Flying object | |
JP2002357159A (en) | Universal head type thruster device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150608 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160324 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160329 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160530 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161025 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161122 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6049347 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |