JP2017204690A

JP2017204690A - アンテナ駆動装置

Info

Publication number: JP2017204690A
Application number: JP2016094421A
Authority: JP
Inventors: 小林　裕; Yutaka Kobayashi; 裕小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-05-10
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2017-11-16

Abstract

【課題】複雑な形状のレドームに対して、レドーム内部に収容されるアンテナの開口面をより大きく確保するとともに、アンテナ覆域をより大きくし、アンテナがレドームと母機との接合部分で遮蔽される部分を避けるアンテナ駆動装置を得ることを目的とする。
【解決手段】レドーム内部に収容されるアンテナを、６個のボールジョイントを介して各々支持するとともに、他の６個のボールジョイントを介して各々基部に支持される、スチュワートプラットホーム機構を構成する６個の直動アクチュエータを備え、上記直動アクチュエータの伸縮により、上記レドーム内面と接触しないように上記アンテナを６自由度で可動する。
【選択図】図１

Description

この発明は、航空機、飛翔体等のレドーム内部に搭載されるレーダ装置用アンテナにおいて、アンテナの電波軸を所望方向に向けるアンテナ駆動装置に関する。

従来の航空機に搭載されているアンテナ駆動装置は、２軸の回転軸で構成されるジンバル機構によってアンテナを支持し、各軸のモータをそれぞれ回転駆動することで、アンテナの電波軸を所望方向に向けていた。この種のジンバル機構として、例えばPitch軸とYaw軸の２軸周りにアンテナを回転するものがある（例えば特許文献１参照）。アンテナ、ジンバル機構、およびアンテナ駆動装置は、レドーム内部に収容されて航空機、飛翔体等に搭載される。

特開平１０−１３５７２４号公報

近年の航空機は、外部の他のレーダ装置によって検知され難いように、レドームの外形を複雑な形状としている。複雑な形状のレドームの内部において、アンテナの開口面を大きく確保するとともに、アンテナ覆域の拡大も求められる。

しかしながら、従来の航空機のレーダ装置用アンテナでは、アンテナの回転中心が一定となるジンバル機構を用いており、レドーム内面との干渉を考慮すると、アンテナ開口面を大きく確保できないという課題があった。

また、アンテナの回転中心が一定であるため、アンテナから送受信する電波がレドームと母機の接合部分に干渉しないように、アンテナの可動角を制限することによって、アンテナ覆域を大きく取れないという課題があった。

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って、レドーム内部に収容されるアンテナの開口面をより大きく確保するとともに、アンテナ覆域をより大きくすることを目的とする。

この発明によるアンテナ駆動装置は、レドーム内部に収容されるアンテナを、６個のボールジョイントを介して各々支持するとともに、他の６個のボールジョイントを介して各々基部に支持される、スチュワートプラットホーム機構を構成する６個の直動アクチュエータを備え、上記直動アクチュエータの伸縮により、上記レドーム内面と接触しないように上記アンテナを６自由度で可動するものである。

この発明によれば、複雑な形状のレドーム内部においても、アンテナの開口面を６自由度のリンク機構で支持し、直動アクチュエータによってリンク長を可変することによって、レドーム内部の空間を有効利用してアンテナ開口面を移動することができるため、アンテナ開口面を大きく確保することが可能となる。また、アンテナの回転中心を自由に変えられるため、アンテナ覆域を拡大することが可能となる。

実施の形態１によるレドーム内部に搭載されるレーダ装置用アンテナのアンテナ駆動装置を説明するための図である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１におけるアンテナ駆動装置の構成例を示す図である。図１において、レーダ装置１０は、航空機、飛翔体等の母機１に搭載される。レーダ装置１０を構成するアンテナ４とアンテナ駆動装置２０は、母機１に搭載されて、レドーム３０の内部に収容される。

レドーム３０は、レドーム電波透過部３とレドーム接合部２によって構成される。レドーム接合部２は、レドーム電波透過部３を母機１に固定する。レドーム接合部２は樹脂リングや金属リング等によって成形され、母機１に固定するためのねじ穴が形成され、電波を透過しない。レドーム電波透過部３は、アンテナ４から送受信される電波を透過し、内部にアンテナ４を収納する空間を形成している。レドーム電波透過部３は、電波を乱反射する流線形状をしており、左右対称でありつつ上部と下部が非対称となるように円錐を複雑に変形させた曲面形状をなしている。

アンテナ駆動装置２０は、６個のボールジョイント６と６個の直動アクチュエータ７によって構成される。アンテナ４は、アンテナ４側の６個のボールジョイント６を介在して、６個の直動アクチュエータ７の各々に３軸方向の周りを回転自在に支持される。６個の直動アクチュエータ７は、基部５側の他の６個のボールジョイント６のそれぞれを介在して、基部５に対して３軸方向の周りを回転自在に支持される。直動アクチュエータ７は、ボールねじ、油圧駆動または空気圧駆動等の内蔵アクチュエータ（図示せず）によって軸に対し直線方向に伸縮する。これによって、アンテナ４は、６個の直動アクチュエータ７をリンクとして、６軸のリンクによって支持された６自由度のリンク機構を構成する。

基部５は母機１に固定される。基部５の母機１への固定面は傾斜しており、上側の傾斜面とレドーム接合部２との接合部は、下側の傾斜面とレドーム接合部２との接合部よりも母機１の後方に下がるように配置される。これによって、レドーム接合部２における母機１の下部との接合部は、アンテナ４の下側に接近しており、アンテナ４の下側の覆域の範囲を制約する。基部５は、直動アクチュエータ７に接続した制御装置（図示せず）が設けられている。

このように構成された実施の形態１によるアンテナ駆動装置２０は、６個の直動アクチュエータ７を伸縮駆動し、６自由度のリンク機構により自由に回転および並進駆動する。このような機構は、一般的に、スチュワートプラットホーム機構と呼ばれている。実施の形態１によるアンテナ駆動装置２０は、このスチュワートプラットホーム機構により母機１に搭載されるアンテナ４の姿勢制御を行う。

直動アクチュエータ７は、ソレノイドや回転計等の内蔵センサ（図示せず）を用いて、伸縮により可変長を計測する。各直動アクチュエータ７は、アンテナ４の可動角度に対応した可変長が予め上記制御装置（図示せず）に設定されている。外部からアンテナ４の電波軸を向けたい方向が入力されると、上記制御装置（図示せず）の制御動作によって直動アクチュエータ７が駆動し、アンテナ４の可動角度に対応した所望の可変長まで、アクチュエータ７が自己の長さを可変する。

これによって、複雑な形状のレドーム３０の内部空間を有効に活用して、アンテナ４のアンテナ開口面を大きく確保することが可能となる。また、アンテナ４の回転中心を自由に変更することが可能なため、レドーム接合部２によって電波が遮蔽される部分を避けるようにアンテナ４を可動することができる。これによってアンテナ４の回転角が拡がり、アンテナ覆域を拡大することも可能となる。

例えば、図１の点線５０に示す位置までアンテナ４を可動する場合、上側に配置された直動アクチュエータ７と下側に配置された直動アクチュエータ７の長さを調整することで、アンテナ４の回転中心を可動途中で段階的に変化させることができるので、可動途中でアンテナ４がレドーム電波透過部３の内面に接触しないようにアンテナ４を移動することができる。かくして、アンテナ４から送受信する電波の電波軸を、レドーム電波透過部３の内面形状に沿う範囲で最大限下方向に向けることができる。

なお、従来のアンテナ駆動装置は、アンテナの回転中心が可動途中で段階的に変化せずに一定であった。このため図１の点線５０に示すような位置までアンテナ４を可動する場合、可動途中でアンテナがレドームと接触する、もしくはアンテナから送受信される電波がレドーム接合部と干渉する等の支障を生じるため、アンテナの覆域が制限される。

かくして、複数のリンクで並列に連結したチュワートプラットホーム機構をアンテナ駆動装置に用いることで、アンテナ４の回転中心を自由に変更することにより、複雑な形状のレドーム３０の内部において、アンテナ４を６自由度のリンク機構で自由に移動させることが可能なため、レドーム３０内部の空間を有効活用し易く、アンテナ開口面を大きく確保することが可能となる。また、アンテナの回転中心を自由に変えられるため、レドーム接合部２において電波が遮蔽される部分を避けるように、アンテナ４を可動することやアンテナ覆域を拡大することが可能となる。これにより、２軸のジンバル機構を用いてアンテナを駆動する従来のアンテナ駆動装置に比して、アンテナ４の開口面や覆域をより拡大することができる。

以上説明した通り、実施の形態１によるアンテナ駆動装置は、レドーム３０の内部に収容されるアンテナ４を、６個のボールジョイント６を介して各々支持するとともに、他の６個のボールジョイント６を介して各々基部５に支持される、スチュワートプラットホーム機構のリンク機構を構成する６個の直動アクチュエータ７を備え、上記直動アクチュエータ７の伸縮により、上記アンテナ４の開口面がレドーム３０内面と接触しないように、上記アンテナ４を６自由度で可動することを特徴とする。

これによって、複雑な形状のレドーム３０内部においても、アンテナ４の開口面を６自由度のスチュワートプラットホーム機構をなすリンク機構で支持し、直動アクチュエータ７によってリンク長を可変することによって、レドーム３０内部の空間を有効利用してアンテナ４の開口面を移動することができるため、アンテナ４の開口面を大きく確保することが可能となる。また、アンテナ４の回転中心を自由に変えられるため、アンテナ覆域を拡大することが可能となる。

１母機、２レドーム接合部、３レドーム電波透過部、４アンテナ、５基部、６ボールジョイント、７直動アクチュエータ、１０レーダ装置、２０アンテナ駆動装置、３０レドーム。

Claims

レドーム内部に収容されるアンテナを、６個のボールジョイントを介して各々支持するとともに、他の６個のボールジョイントを介して各々基部に支持される、スチュワートプラットホーム機構を構成する６個の直動アクチュエータを備え、上記直動アクチュエータの伸縮により、上記レドーム内面と接触しないように上記アンテナを６自由度で可動するアンテナ駆動装置。