JP2016070578A - 飛しょう体、飛しょうシステム、及び飛しょう制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い安定性と高い揚力とを得ることができる飛しょう体等を提供する。
【解決手段】実施形態の飛しょう体は、機体１１０に設置された後翼１１２と、機体に設置され、後翼の前方に位置し、機軸に平行にスライド可能な前翼１１１と、を備える。また、飛しょう体は、機体の飛行速度若しくは飛行形態が予め設定された状態か否か判別し、予め設定された状態であると判別された場合には、前翼を前方又は後方に向けてスライドさせる制御部、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、飛しょう体、飛しょうシステム、及び飛しょう制御方法に関する。

空力中心が機体後方に位置するほど飛しょう体の安定性は高まる。これは、空力中心が機体後方に位置することで空力中心が機体重心から離れ、その結果、突風等の外乱発生時に、機体の姿勢を元に戻そうとするピッチングモーメントが、機体に大きく働くためである。

特開２０１３−２９２２３号公報 特開２００６−１４２９１３号公報

前翼と後翼を備える飛しょう体の場合、前翼が後方に位置するほど、空力中心が機体後方に位置するので、飛しょう体の安定性が高まる。しかし、前翼が機体後方に位置するほど、前翼の吹き降ろし風が後翼に強く干渉するので、飛しょう体に働く揚力は小さくなる。

一方、前翼が前方に位置すれば、前翼の後翼への干渉は小さくなるので、飛しょう体は高い揚力を得られる。しかし、この場合、機体重心と空力中心とが近くなるので、飛しょう体の安定性が損なわれる。

本発明が解決しようとする課題は、高い安定性と高い揚力とを得ることができる飛しょう体、飛しょうシステム、及び飛しょう制御方法を提供することである。

実施形態の飛しょう体は、機体に設置された後翼と、機体に設置され、後翼の前方に位置し、機軸に平行にスライド可能な前翼と、を備える。また、実施形態の飛しょう体は、機体の飛行速度若しくは飛行形態が予め設定された状態か否か判別し、予め設定された状態であると判別された場合には、前翼を前方又は後方に向けてスライドさせる制御部、を備える。

実施形態の飛しょう体の外観を示す図である。 図１に示す飛しょう体の後翼部分の拡大図である。 実施形態の飛しょう体のブロック図である。 前翼付近の飛しょう体の構造を示す図である。 （Ａ）は機体後方に前翼が位置する飛しょう体に迎角が形成された様子を示す図、（Ｂ）は前翼と後翼付近の空気の流れを示す図である。 （Ａ）は機体前方に前翼が位置する飛しょう体に迎角が形成された様子を示す図、（Ｂ）は機体重心が空力中心より後方に位置した飛しょう体を示す図、（Ｃ）前翼と後翼付近の空気の流れを示す図である。 （Ａ）は機体に働くピッチングモーメントと迎角との関係を示す図、（Ｂ）は機体に働く揚力と迎角との関係を示す図である。 実施形態１の前翼制御処理を示すフローチャートである。 （Ａ）機体後方に前翼が位置する飛しょう体が左旋回する様子を示す図、（Ｂ）は機体前方に前翼が位置する飛しょう体が左旋回する様子を示す図である。 実施形態２の前翼制御処理を示すフローチャートである。 実施形態３の飛しょうシステムのブロック図である。

以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施形態１）
本実施形態の飛しょう体１００は、指定された目標まで自操で飛行する無人の飛しょう体である。飛しょう体１００は、操舵翼の生み出す揚力により旋回する空力操舵の飛しょう体である。飛しょう体１００は、図１に示すように、ロケット形状の機体１１０を備える。機体１１０は、前翼１１１と、後翼１１２と、胴体１１３と、を備える。

前翼１１１は、飛しょう体１００の主翼となる翼である。前翼１１１はカットデルタ翼（翼端部をカットしたデルタ翼）である。飛しょう体１００には、４枚の前翼１１１が設置されている。４枚の前翼１１１は、等間隔に（すなわち９０°間隔に）配置されている。

後翼１１２は、飛しょう体１００の操舵翼となる翼である。後翼１１２は前翼１１１よりやや翼面積が小さいカットデルタ翼である。飛しょう体１００には、４枚の後翼１１２が設置されている。４枚の後翼１１２は、等間隔に（すなわち９０°間隔に）配置されている。４枚の後翼１１２は、それぞれ、前翼１１１の設置位置から機軸Ａに沿って後方にシフトした位置に配置されている（つまり、前翼１１１と後翼１１２は一直線上に位置している）。後翼１１２は、制御部１２０の制御に従って、例えば図２に示すように舵角ｒを変化させる。これにより、後翼１１２は機体１１０に旋回加速度を与える。

胴体１１３は、一方の端部に燃料の噴射口を有し、他方の端部にノーズコーンを有する細長の筒状体である。ノーズコーンとは、空気抵抗の低減のために配置される機体先端の円錐状の部分のことである。以下の説明では、ノーズコーン側を「前方」、その反対側を「後方」と呼ぶ。胴体１１３の内部には、図３に示すように、制御部１２０と、センサ１３０と、推進器１４０と、推進剤１５０と、通信インタフェース１６０と、錘１７０と、アクチュエータ１８０と、が搭載されている。

制御部１２０は、プロセッサ等の処理装置から構成される。制御部１２０は、飛しょう体１００の各部を制御する制御装置として機能する。制御部１２０は不図示のＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）に格納されているプログラムに従って動作することで、飛しょう体１００の各部を制御する。

センサ１３０は、飛しょう体１００の現在の状態を検知する装置である。センサ１３０が検知する状態は、例えば、飛しょう体１００の高度、進行方向、飛行速度、迎え角である。センサ１３０は、例えば、高度計（例えば、電波高度計）、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサ、速度計（対気速度計、対地速度計）、又はジャイロセンサから構成される。センサ１３０は、飛しょう体１００の現在の状態を検知して制御部１２０に通知する。

推進器１４０は、推進剤１５０を胴体１１３の端部に設けられた噴射口から噴射することによって飛しょう体１００に推進力を与えるロケットエンジンである。推進器１４０は、例えば、固体燃料を燃焼させて飛しょう体１００に推進力を与えるロケットモータである。

推進剤１５０は、飛しょう体１００を推進させるための燃料である。推進剤１５０は、固体燃料であってもよいし、液体燃料であってもよい。推進剤１５０は、飛しょう体１００が飛行を開始した後、推進器１４０により消費され、その重量を徐々に小さくする。そのため、飛しょう体１００の重心位置は、飛行開始後、徐々に前方または後方に移動する。

通信インタフェース１６０は、飛しょう体１００が外部の装置と無線通信するための無線通信装置である。通信インタフェース１６０は、センサ１３０が検知した飛しょう体１００の現在の状態を外部の装置に送信する。また、通信インタフェース１６０は、外部の装置から制御情報を受信して制御部１２０に送信する。

胴体１１３の内部には、図４に示すように、機軸Ａと平行に４個のレール１１４が固定されている。図４は、４個のレール１１４のうちの１つを示している。レール１１４は、胴体１１３の内部の周面付近に固定されている。レール１１４は、前翼１１１の設置位置に合わせて設置されている。レール１１４は、胴体１１３の周面側と内部側にそれぞれレールを有している。周面側のレールには、前翼１１１がスライド可能に固定されている。

錘１７０は、機体１１０の重心位置の制御に使用される錘である。錘１７０は、例えば、鉄や鉛等の金属から構成される。錘１７０は、４つのレール１１４の内部側にスライド可能に固定されている。錘１７０は、制御部１２０の制御により動作する不図示の駆動装置に歯車等の動力伝達具を介して接続されている。制御部１２０は、不図示の駆動装置を制御することにより、錘１７０をレール１１４に沿って移動させる。

アクチュエータ１８０は、前翼１１１をスライドさせる装置である。アクチュエータ１８０は、一方の端部が前翼１１１の付け根に取り付けられたステム１８１と、ステム１８１を前後に往復動させる駆動部１８２と、を備えている。アクチュエータ１８０は、制御部１２０の制御に従って、ステム１８１を前方又は後方に動かすことによって、前翼１１１をレール１１４に沿ってスライドさせる。なお、以下の説明では、前翼１１１が移動可能な最も前方の位置をスライド位置Ｐｆ、前翼１１１が移動可能な最も後方の位置をスライド位置Ｐｒと呼ぶ。なお、スライド位置とは、レール上をスライドする物体のレール上の位置のことである。例えば、スライド位置は、レールの一方の端からの距離であってもよい。

図５（Ａ）と（Ｂ）は、前翼１１１が機体後方にスライドした飛しょう体１００を示す図である。突風等の外乱により、機体１１０に迎角Ｒが形成されることがある。迎角とは、空気が流れる方向に対する機体の傾きである。前翼１１１が図５（Ａ）に示すように機体後方にスライドしている時、空力中心ＡＣは機体重心Ｇから離れた場所に位置する。空力中心ＡＣが機体重心Ｇから離れているとき、機体１１０には大きなピッチングモーメントＰＭが働くので、機体１１０に迎角Ｒが形成されたとしても、機体１１０はすぐに元の飛行姿勢に戻る。従って、飛しょう体１００の飛行は安定している。しかし、この場合、前翼１１１によって生み出された吹き降ろし風が後翼１１２に干渉する。特に、迎角Ｒが小さいときは、図５（Ｂ）に示すように、前翼１１１の吹き降ろし風が後翼１１２に強く干渉する。そのため、機体１１０に働く揚力Ｌは小さい。

一方、前翼１１１が図６（Ａ）に示すように前方にスライドすると、空力中心ＡＣと機体重心Ｇの距離は近くなる。そのため、機体１１０に働くピッチングモーメントＰＭは小さいので、飛しょう体１００の飛行は不安定である。特に、推進剤１５０の消費等により、機体重心Ｇが空力中心ＡＣの位置より後方に移動してしまうと、図６（Ｂ）に示すように、迎角Ｒを拡大させる方向にピッチングモーメントＰＭが働くので、飛しょう体１００の飛行は極めて不安定となる。しかし、この場合、図６（Ｃ）に示すように、前翼１１１の吹き降ろし風は後翼１１２にあまり干渉しないので、機体１１０に働く揚力Ｌは大きい。

図７（Ａ）は、迎角ＲとピッチングモーメントＰＭとの関係を示す図である。破線は、前翼１１１が前方（スライド位置Ｐｆ）に位置しているときの迎角ＲとピッチングモーメントＰＭとの関係を示している。機体１１０が上方向に傾いているとき、迎角Ｒはプラスの値である。反対に、機体１１０が下方向に傾いているとき、迎角Ｒはマイナスの値である。また、機体１１０を左側方から見て時計回りにピッチングモーメントが働いているとき、ピッチングモーメントＰＭはプラスの値である。反対に、機体１１０を左側方から見て反時計回りにピッチングモーメントが働いているとき、ピッチングモーメントＰＭはマイナスの値である。

図７（Ａ）を見れば分かるとおり、前翼１１１が前方に位置しているときより、前翼１１１が後方に位置しているときの方が、機体姿勢を元に戻そうとするピッチングモーメントＰＭが大きい。機体姿勢を元に戻そうとするピッチングモーメントとは、迎角Ｒがプラスの値のときは、マイナスのピッチングモーメントであり、迎角Ｒがマイナスの値のときは、プラスのピッチングモーメントである。これは、すなわち、前翼１１１が前方に位置しているときより、前翼１１１が後方に位置しているときの方が、飛しょう体１００の飛行が安定していることを示している。言い換えると、前翼１１１が後方に位置しているときより、前翼１１１が前方に位置しているときの方が、飛しょう体１００の飛行が不安定であることを示している。特に、迎角Ｒが小さいとき（すなわち、図７（Ａ）に示す（ａ）のとき）、前翼１１１が前方に位置している場合に、迎角Ｒを拡大させる方向にピッチングモーメントＰＭが働いていることがわかる。これは、すなわち、前翼１１１が前方に位置しているときは、場合によっては、飛しょう体１００の飛行が極めて不安定となることを示している。

図７（Ｂ）は、迎角Ｒと上下方向に働く揚力Ｌとの関係を示す図である。上方向に揚力が働くとき、揚力Ｌはプラスの値である。反対に下方向に揚力が働くとき、揚力Ｌはマイナスの値である。破線は、前翼１１１が前方（スライド位置Ｐｆ）に位置しているときの迎角Ｒと揚力Ｌとの関係を示している。また、実線は、前翼１１１が後方（スライド位置Ｐｒ）に位置しているときの迎角Ｒと揚力Ｌとの関係を示している。前翼１１１が後方に位置しているときより、前翼１１１が前方に位置しているときの方が、機体１１０は大きな揚力を得ていることが分かる。具体的には、迎角Ｒがプラスの値の場合は、機体１１０は上向きの大きな揚力Ｌを得ており、迎角Ｒがマイナスの値の場合は、機体１１０は下向きの大きな揚力Ｌを得ていることが分かる。

そこで、飛しょう体１００は、飛行速度が小さくて大きな揚力が容易に得られない状況のときは、前翼１１１を機体前方にスライドさせて機体１１０に働く揚力を高め、飛行速度が大きくなって飛行が不安定になりやすい状況のときは、前翼１１１を機体後方にスライドさせて機体１１０の安定性を高める。この制御は、飛しょう体１００の制御部１２０が図８に示す前翼制御処理を実行することにより実現される。以下、前翼制御処理について説明する。

飛しょう体１００が推進を開始すると、制御部１２０は前翼制御処理を実行する。なお、以下の説明では、推進剤１５０の消費に伴い、機体重心Ｇは徐々に前方に移動するものとする。また、飛しょう体１００が推進を開始したときに、前翼１１１はスライド位置Ｐｒにあるものとする。以下、図８のフローチャートを参照して、前翼制御処理について説明する。

制御部１２０は、推進剤１５０の消費により、機体重心Ｇが予め設定された位置まで移動したか判別する（ステップＳ１０１）。機体重心Ｇが予め設定された位置まで移動したか否かは、例えば、推進剤１５０の残存量の情報を使って判別される。例えば、飛しょう体１００の製作者は、推進剤１５０の残存量と機体重心Ｇの位置との関係を示す実験データを予め飛しょう体１００の記憶部（不図示）に記憶させておく。そして、制御部１２０は、記憶部に記憶された実験データに推進剤１５０の残存量の情報を照合することにより機体重心Ｇの位置を判別する。このとき、制御部１２０は、例えば、推進器１４０の燃焼パターンと推進開始後の経過時間とに基づき推進剤１５０の残存量を算出してもよい。そして、制御部１２０は、算出した機体重心Ｇの位置と予め設定された位置とを比較して、機体重心Ｇが予め設定された位置まで移動したか否か判別する。

機体重心Ｇが予め設定された位置に移動していない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、機体重心Ｇが予め設定された位置に移動するまで、制御部１２０はステップＳ１０１を繰り返す。

機体重心Ｇが予め設定された位置に移動した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、制御部１２０はアクチュエータ１８０を制御して前翼１１１を機体前方のスライド位置Ｐｆに移動させる（ステップ１０２）。このとき、制御部１２０は、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致するように、錘１７０を後方に移動させる。錘１７０がスライドする位置は、例えば、予め実験して求めた実験データ等に基づき判別される。例えば、飛しょう体１００の製作者は、前翼１１１のスライド位置と、錘１７０のスライド位置と、機体重心Ｇの位置と、の関係を示すデータを予め記憶部（不図示）に記憶さておく。そして、制御部１２０は、記憶部に記憶させたデータと、スライド前と後の前翼１１１のスライド位置と、前翼１１１がスライドする前の錘１７０のスライド位置と、に基づいて、錘１７０をスライドさせる位置を判別する。

続いて、制御部１２０は、機体１１０の飛行速度が予め設定された第１の速度より大きくなったか判別する（ステップＳ１０３）。このとき、制御部１２０は、センサ１３０より取得したデータを使って機体１１０の飛行速度を判別してもよい。また、制御部１２０は、推進器１４０の燃焼パターンと推進開始後の経過時間とに基づき機体１１０の飛行速度を判別してもよい。

機体１１０の飛行速度が第１の速度より大きくなっていない場合（ステップＳ１０３：Ｎ０）、飛行速度が第１の速度より速くなるまでステップＳ１０３を繰り返す。

機体１１０の飛行速度が第１の速度より大きくなっている場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部１２０はアクチュエータ１８０を制御して前翼１１１を機体後方のスライド位置Ｐｒに移動させる（ステップＳ１０４）。このとき、制御部１２０は、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致するように、錘１７０を前方にスライドさせる。この場合、制御部１２０は、ステップ１０２と同様に、不図示の記憶部に記憶させたデータと、スライド前と後の前翼１１１のスライド位置と、前翼１１１がスライドする前の錘１７０のスライド位置と、に基づいて、錘１７０をスライドさせる位置を判別してもよい。

続いて、制御部１２０は、機体１１０の飛行速度が予め設定された第２の速度より小さくなったか判別する（ステップＳ１０５）。第２の速度は、ステップＳ１０３で使用した第１の速度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。異なっている場合、第２の速度は第１の速度より小さい速度であってもよい。第２の速度が第１の速度より小さい速度であることにより、前翼１１１の移動が頻繁に実行されることを防ぐことができる。

機体１１０の飛行速度が第１の速度より小さくなっていない場合（ステップＳ１０５：Ｎ０）、飛行速度が第１の速度より小さくなるまでステップＳ１０５を繰り返す。

機体１１０の飛行速度が第１の速度より小さくなっている場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、制御部１２０はアクチュエータ１８０を制御して前翼１１１を機体前方のスライド位置Ｐｆに移動させる（ステップＳ１０６）。このとき、制御部１２０は、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致するように、錘１７０を後方にスライドさせる。この場合、制御部１２０は、前翼１１１のスライド位置と錘１７０のスライド位置との関係を示すデータと、移動前後の前翼１１１の位置の情報と、を使って、錘１７０をスライドさせる位置を判別してもよい。前翼１１１と錘１７０のスライドが完了したら、制御部１２０はステップＳ１０３に戻る。

本実施形態によれば、飛行速度が小さい場合に制御部１２０が前翼１１１を機体前方にスライドさせているので、飛しょう体１００は、飛行速度が小さくて容易に大きな揚力が得られない状況であっても高い揚力を得ることができる。しかも、飛行速度が大きい場合には、制御部１２０が前翼１１１を機体後方にスライドさせているので、飛しょう体１００は飛行速度が大きくて飛行が不安定になり易い状況であっても、高い安定性を得ることができる。

機体重心Ｇの位置が複雑に移動すると、飛しょう体１００の飛行制御は困難となる。一般的に、飛しょう体１００は、推進剤１５０の消費に伴って機体重心Ｇが移動する。推進剤１５０の消費に加えて、前翼１１１の移動によっても機体重心Ｇが移動するとなると、飛しょう体１００の重心移動は極めて複雑なものとなる。しかし、本実施形態の飛しょう体１００は、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致するように、錘１７０をスライドさせているので、少なくとも前翼１１１の移動によっては大きな重心移動は起きない。その結果、飛しょう体１００は複雑に重心移動を起こさないので、飛しょう体１００の飛行制御は容易である。

（実施形態２）
実施形態１では機体１１０の飛行速度に基づいて前翼１１１を前方又は後方にスライドさせた。この前翼１１１の制御は、機体１１０の飛行形態、すなわち、機体１１０が直線飛行をしているか旋回飛行をしているかに基づいて行うことも可能である。

図９（Ａ）と（Ｂ）は、機体１１０が左旋回するために、上下の後翼１１２が舵角を変化させた様子を示す図である。前述したように、後翼１１２は、前翼１１１の設置位置から機軸Ａに沿って後方にシフトした位置に配置されている。そのため、前翼１１１が後方に位置していると、図９（Ａ）に示すように、後翼１１２は、前翼１１１に妨害されて風を効率よく捕らえることができない。この場合、後翼１１２は、機体１１０が旋回するための大きな揚力Ｆを生み出すことができない。なお、揚力とは、空気中におかれた物体（機体、翼等）に働く力のうち、空気が流れる方向に対して垂直な方向の成分のことである。鉛直方向（上下方向）の力のみならず、水平方向（左右方向）の力も揚力に含まれる。

一方、前翼１１１が機体後方にあると、図９（Ｂ）に示すように、前翼１１１の妨害はあまり起きず、後翼１１２は風を効率よく捕らえることができる。この場合、後翼１１２は、機体１１０が旋回するための大きな揚力Ｆを生み出すことができるので、機体１１０は大きな旋回加速度を得ることができる。

そこで、飛しょう体１００は、旋回飛行するときは前翼１１１を前方にスライドさせて後翼１１２に働く揚力Ｆを高め、直線飛行するときは前翼１１１を後方にスライドさせて機体１１０の安定性を高める。以下、実施形態２の飛しょう体１００について詳細に説明する。なお、飛しょう体１００の機体構成は実施形態１と同じであるので説明を省略する。

飛しょう体１００の制御部１２０は、飛しょう体１００の飛行速度が予め設定された速度より大きくなると、前翼制御処理を開始する。このとき、「予め設定された速度」は、実施形態１のステップＳ１０３の「第１の速度」と同じであってもよい。なお、前翼制御処理が開始されたときに、前翼１１１は機体後方のスライド位置Ｐｒにあるものとする。以下、図１０のフローチャートを参照して、前翼制御処理について説明する。

制御部１２０は、飛しょう体１００が旋回飛行を開始するか否か判別する（ステップＳ２０１）。飛しょう体１００が旋回飛行を開始するか否かは、例えば、飛しょう体１００の飛行を制御する不図示の制御ブロックが後翼１１２の舵角を０°から変化させるか否かによって判別してもよい。飛しょう体１００が旋回飛行を開始せず、直線飛行を継続する場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、制御部１２０は、飛しょう体１００が旋回飛行を開始するまでステップＳ２０１を繰り返す。

飛しょう体１００が旋回飛行を開始する場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部１２０はアクチュエータ１８０を制御して前翼１１１を機体前方のスライド位置Ｐｆまで移動させる（ステップＳ２０２）。このとき、制御部１２０は、実施形態１と同様に、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致するように、錘１７０を後方にスライドさせる。

続いて、制御部１２０は、飛しょう体１００が旋回飛行を終了して直線飛行を開始するか否か判別する（ステップＳ２０３）。飛しょう体１００が直線飛行を開始するか否かは、例えば、飛しょう体１００の飛行を制御する制御ブロック（不図示）が後翼１１２の舵角を０°に戻すか否かによって判別してもよい。飛しょう体１００が旋回飛行を継続する場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、制御部１２０は、飛しょう体１００が直線飛行を開始するまでステップＳ２０３を繰り返す。

飛しょう体１００が直線飛行を開始する場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、制御部１２０はアクチュエータ１８０を制御して前翼１１１を機体後方のスライド位置Ｐｒまで移動させる（ステップＳ２０４）。このとき、制御部１２０は、実施形態１と同様に、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置が一致するように、錘１７０を前方にスライドさせる。前翼１１１と錘１７０のスライドが完了したら、制御部１２０はステップＳ２０１に戻る。

本実施形態によれば、機体１１０が旋回飛行するときに制御部１２０が前翼１１１を前方にスライドさせているので、後翼１１２が風を効率よく受け止めることができる。その結果、飛しょう体１００は高い旋回加速度を得ることができる。しかも、機体１１０が直線飛行するときは制御部１２０が前翼１１１を機体後方にスライドさせているので、飛しょう体１００は安定性を大きく損なうことがない。

また、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致するように、制御部１２０が錘１７０をスライドさせているので、飛しょう体１００の飛行制御は容易である。

（実施形態３）
実施形態１、２の飛しょう体１００は、指定された目標まで自操で飛行した。しかし、飛しょう体１００は、外部からのコントロールに従って飛行してもよい。以下、外部からのコントロールに従って飛行する飛しょう体１００を備える飛しょうシステム１について説明する。

飛しょうシステム１は、図１１に示すように、飛しょう体１００と、飛しょう体１００を遠隔操作する飛しょう体制御装置２００と、を備える。

飛しょう体１００の構成は、実施形態１もしくは２と同じである。ただし、制御部１２０は、通信インタフェース１６０を介して受信した制御情報に基づいて飛しょう体１００の各部を制御する。

飛しょう体制御装置２００は、飛しょう体１００の飛行を制御する制御装置である。飛しょう体制御装置２００は、例えば、地上の施設や車両に設置される。飛しょう体制御装置２００は、通信インタフェース２１０と、制御部２２０と、を備える。

通信インタフェース２１０は、飛しょう体１００と無線通信するための無線通信装置である。通信インタフェース２１０は、飛しょう体１００のセンサ１３０が検知した飛しょう体１００の現在の状態を飛しょう体１００から受信する。また、通信インタフェース２１０は、制御部２２０から受信した制御情報を飛しょう体１００に送信する。制御情報は、飛しょう体１００の制御部２２０に飛しょう体１００の各部を制御させるための命令が記録された情報である。

制御部２２０は、プロセッサ等の処理装置から構成される。制御部２２０は、飛しょう体１００の各部を制御する制御装置として機能する。制御部２２０は不図示のＲＯＭやＲＡＭに格納されているプログラムに従って動作することで、通信インタフェース２１０、通信インタフェース１６０、及び制御部１２０を介して、飛しょう体１００の各部を制御する。

制御部２２０は、飛しょう体１００の制御部１２０に代わって実施形態１、２に示した前翼制御処理を行う。制御部２２０が実行する前翼制御処理は、図８と図１０に示した前翼制御処理と同じであるので説明を省略する。

本実施形態によれば、飛しょう体１００は、高い揚力を得つつ、高い安定性も得ることができる。

なお、上述の各実施形態は、種々の変更及び応用が可能である。例えば、上述の各実施形態では、飛しょう体１００は４枚の前翼１１１を備えるものとして説明したが、飛しょう体１００が備える前翼１１１の数は４枚より多くてもよいし、少なくてもよい。例えば、前翼１１１の数は２枚であってもよいし、３枚であってもよい。同様に、後翼１１２も４枚より多くてもよいし、少なくてもよい。

また、上述の各実施形態では推進器１４０は固体燃料を燃焼させて飛しょう体１００を推進させるものとして説明したが、推進器１４０は液体燃料を燃焼させて飛しょう体１００を推進させてもよい。

また、上述の各実施形態では、前翼１１１が停止可能なスライド位置はスライド位置Ｐｆとスライド位置Ｐｒの２箇所であった。前翼１１１が停止可能なスライド位置はスライド位置Ｐｆとスライド位置Ｐｒの２箇所に限定されない。前翼１１１が停止可能なスライド位置は２箇所より多くてもよい。例えば、前翼１１１はレール１１４のいずれの位置にも停止可能であってもよい。揚力と安定性のより高精度な制御が可能になる。

前翼１１１が後翼１１２に与える影響は飛行速度によって大きく変わる。そこで、制御部１２０は、機体１１０の飛行速度に基づいて前翼１１１が位置するスライド位置を判別し、判別したスライド位置に前翼１１１をスライドさせてもよい。前翼１１１をスライドさせる位置は、例えば、予め実験して求めた実験データに基づいて判別される。例えば、飛しょう体１００の製作者は、機体１１０の速度及び前翼１１１のスライド位置と、前翼１１１が後翼１１２に与える影響（例えば、揚力の低下のデータ）と、を関連づけたデータを予め記憶部（不図示）に記憶さておく。そして、制御部１２０は、飛しょう体１００の現在の速度と記憶部に格納されているデータとに基づいて、最も後翼１１２に影響を与えない前翼１１１のスライド位置を判別する。そして、制御部１２０は、判別したスライド位置に前翼１１１をスライドさせる。これにより、飛しょう体１００は、飛行の安定性と機体１１０に働く揚力とを更に高く保つことができる。

また、上述の各実施形態では、制御部１２０は、前翼１１１がスライドする前と後のスライド位置に基づいて、前翼１１１がスライドする前の機体重心Ｇの位置と、前翼１１１がスライドした後の機体重心Ｇの位置と、が一致する位置に、錘１７０を後方にスライドさせたが、錘１７０がスライドする位置はこれに限定されない。例えば、制御部１２０は、機体重心Ｇが常に同じ位置となるように錘１７０をスライドさせてもよい。例えば、制御部１２０は、推進剤１５０の残量と前翼１１１の現在のスライド位置とに基づき、機体重心Ｇが予め設定された位置となる錘１７０のスライド位置を判別する。そして、制御部１２０は判別したスライド位置に錘１７０をスライドさせる。これにより、機体重心Ｇの位置が、推進剤１５０の消費量に関わらず、常に同じ位置となるので、飛しょう体１００の飛行制御は更に容易になる。

また、上述の実施形態１では、上下に迎角Ｒが形成される場合（すなわち、ピッチングの場合）を例に説明したが、実施形態１の前翼制御処理を実行することにより得られる効果は、左右に迎角Ｒが形成される場合（すなわち、ヨーイングの場合）にも同様に得ることができる。もちろん、上下方向と左右方向、双方に迎角Ｒが形成される場合も同様である。

また、上述の実施形態２では、機体１１０が左旋回する場合を例に説明したが、実施形態２の制御部１２０が実行する前翼制御処理は、機体１１０が右旋回する場合にも適用可能である。また、実施形態２の前翼制御処理は、機体１１０が上下方向に旋回する場合にも適用可能である。もちろん、機体１１０が斜め方向（上下方向と左右方向の中間の方向）に旋回する場合にも適用可能である。実施形態３の制御部２２０が前翼制御処理を実行する場合も同様である。

また、実施形態３では、飛しょう体制御装置２００は１機の飛しょう体１００を制御するものとして説明したが、飛しょう体制御装置２００は複数の飛しょう体１００を制御してもよい。

また、実施形態３では、飛しょう体制御装置２００は地上の施設に設置されるものとして説明したが、飛しょう体制御装置２００は地上を移動する車両に搭載されてもよい、また、飛しょう体制御装置２００は、海上の施設や船舶に設置されてもよいし、航空機やヘリコプターに搭載されてもよい。また、飛しょう体制御装置２００は人工衛星に搭載されてもよい。

本実施形態の飛しょう体１００を制御する制御装置は、専用のシステムにより実現してもよいし、通常のコンピュータシステムにより実現してもよい。例えば、上述の動作を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、該プログラムをコンピュータにインストールして、上述の処理を実行することによって飛しょう体１００を制御する制御装置を構成してもよい。また、上記プログラムをインターネット等のネットワーク上のサーバ装置が備えるディスク装置に格納しておき、コンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。また、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）とアプリケーションソフトとの協働により実現してもよい。この場合には、ＯＳ以外の部分を媒体に格納して配布してもよいし、ＯＳ以外の部分をサーバ装置に格納しておき、コンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。

なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１...飛しょうシステム
１００...飛しょう体
１１０...機体
１１１...前翼
１１２...後翼
１１３...胴体
１１４...レール
１２０、２２０...制御部
１３０...センサ
１４０...推進器
１５０...推進剤
１６０、２１０...通信インタフェース
１７０...錘
１８０...アクチュエータ
１８１...ステム
１８２...駆動部
２００...飛しょう体制御装置

Claims (10)

1. 機体に設置された後翼と、
   前記機体に設置され、前記後翼の前方に位置し、機軸に平行にスライド可能な前翼と、
   前記機体の飛行速度若しくは飛行形態が予め設定された状態か否か判別し、予め設定された状態であると判別された場合には、前記前翼を前方又は後方に向けてスライドさせる制御部と、を備える、
   飛しょう体。
2. 前記制御部は、
   前記機体の飛行速度が予め設定された速度より小さい場合には、前記前翼を前記機体の前方に向けてスライドさせ、
   前記機体の飛行速度が予め設定された速度より大きい場合には、前記前翼を前記機体の後方に向けてスライドさせる、
   請求項１に記載の飛しょう体。
3. 前記後翼は、前記機体の旋回に必要な揚力を生み出す操舵翼であり、前記前翼の設置位置から機軸に沿って後方にシフトさせた場所に位置しており、
   前記制御部は、
   前記機体の飛行形態が旋回飛行の場合には、前記前翼を前記機体の前方に向けてスライドさせ、
   前記機体の飛行形態が直線飛行の場合には、前記前翼を前記機体の後方に向けてスライドさせる、
   請求項１又は２に記載の飛しょう体。
4. 前記制御部は、前記機体の現在の飛しょう速度に基づき前記前翼のスライド位置を判別し、判別したスライド位置に前記前翼をスライドさせる、
   請求項２に記載の飛しょう体。
5. 前記機体に内蔵され、前記機軸に平行にスライド可能な錘、を備え、
   前記制御部は、前記前翼がスライドする場合に、前記前翼がスライドする前の前記機体の重心位置と前記前翼がスライドした後の前記機体の重心位置とが一致する前記錘のスライド位置に前記錘をスライドさせる、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の飛しょう体。
6. 前記機体に内蔵された推進剤と、
   前記機体に内蔵され、前記機軸に平行にスライド可能な錘と、を備え、
   前記制御部は、前記推進剤の残量と前記前翼のスライド位置とに基づき、前記機体の重心位置が予め設定された重心位置となる前記錘のスライド位置を判別し、判別したスライド位置に前記錘をスライドさせる、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の飛しょう体。
7. 飛しょう体と、前記飛しょう体を遠隔操作する飛しょう体制御装置と、を備える飛しょうシステムであって、
   前記飛しょう体は、
   機体に設置された後翼と、
   前記機体に設置され、前記後翼の前方に位置し、機軸に平行にスライド可能な前翼と、
   前記飛しょう体制御装置から受信した命令に基づいて前記前翼をスライドさせる制御部と、を備え、
   前記飛しょう体制御装置は、
   前記飛しょう体から前記飛しょう体の飛しょう速度若しくは飛行形態の情報を取得し、
   前記機体の飛行速度若しくは飛行形態が予め設定された状態か否か判別し、予め設定された状態であると判別された場合には、前記前翼を前方又は後方にスライドさせるよう前記飛しょう体に対して命令を送信する、
   飛しょうシステム。
8. 機体に設置された後翼と、前記機体に設置され、前記後翼の前方に位置し、機軸に平行にスライド可能な前翼と、を備える飛しょう体の制御方法であって、
   前記機体の飛行速度若しくは飛行形態が予め設定された状態か否か判別し、予め設定された状態であると判別された場合には、前記前翼を前方又は後方に向けてスライドさせる制御ステップ、を有する、
   飛しょう制御方法。
9. 前記制御ステップでは、
   前記機体の飛行速度が予め設定された速度より小さい場合には、前記前翼を前記機体の前方に向けてスライドさせ、
   前記機体の飛行速度が予め設定された速度より大きい場合には、前記前翼を前記機体の後方に向けてスライドさせる、
   請求項８に記載の飛しょう制御方法。
10. 前記後翼は、前記機体の旋回に必要な揚力を生み出す操舵翼であり、前記前翼の設置位置から機軸に沿って後方にシフトさせた場所に位置しており、
    前記制御ステップでは、
    前記機体の飛行形態が旋回飛行の場合には、前記前翼を前記機体の前方に向けてスライドさせ、
    前記機体の飛行形態が直線飛行の場合には、前記前翼を前記機体の後方に向けてスライドさせる、
    請求項８又は９に記載の飛しょう制御方法。

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