JP2021050883A

JP2021050883A - 飛しょう体用ブースタ

Info

Publication number: JP2021050883A
Application number: JP2019175010A
Authority: JP
Inventors: 洋平實松; Yohei Jitsumatsu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2021-04-01

Abstract

【課題】飛しょう体ブースタ側にアクチュエータを付加することなく、ブースタ付の飛しょう体の空力制御性を改善する飛しょう体用ブースタを提供する。【解決手段】飛しょう体本体の操舵翼に対し、摺動可能に嵌合して操舵翼と分離可能に接続する接続部と、回転軸に回転可能に支持された安定翼と、前記接続部と前記安定翼を回転可能に連結するヒンジ部と、前記飛しょう体本体のロケットモータ側に分離可能に連結する連結部を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、射程延伸のための分離可能なブースタを付加した飛しょう体用ブースタに関する。

射程延伸のためのブースタを取り付けた飛しょう体として、ブースタの分離後にブースタの安定翼を９０°回転させることで空気抵抗を増し、分離時にブースタが飛しょう体本体に衝突することを避ける技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

実開平５−６１６９７

後翼操舵の飛しょう体の本体後部に、射程延伸のためのブースタを付加した場合、飛しょう体の本体単体に比べて重心が後方に移動するため、機体の空力静安定性が低下することがわかっている。また、重心から操舵翼までの距離であるアーム長の減少により、制御力も低下するため、機体の空力制御がより難しくなる。空力制御性の改善のために、ブースタに例えば可動翼やベーン等を駆動する操舵翼やＴＶＣ（ＴｈｒｕｓｔＶｅｃｔｏｒＣｏｎｔｒｏｌ）装置等のアクチュエータのデバイスを付加する方法も考えられる。しかしながら、アクチュエータを付加することで機体規模が大きくなり、製造コストも増大する問題がある。また、ブースタに固定の安定翼を付加することで、空力安定性を改善する効果を得ることはできるが、この場合、飛しょう体本体の操舵翼と後流側のブースタの安定翼とが空力干渉を発生するため、安定な空力制御力を得ることができないという問題がある。

この発明は係る課題を解決するために成されたものであり、ブースタ側に操舵翼やＴＶＣ等のアクチュエータを付加することなく、ブースタ付の飛しょう体の空力制御性を改善する飛しょう体用ブースタを提供することを目的とする。

この発明に係る飛しょう体用ブースタは、飛しょう体本体に設けられた操舵翼の端部に対し、一端部が摺動可能に嵌合して当該操舵翼と分離可能に接続する接続部と、一端部と他端部の間に配された回転軸に回転可能に支持された安定翼と、前記接続部の他端部と前記安定翼の一端部とを回転可能に連結するヒンジ部と、前記飛しょう体本体のロケットモータ側に分離可能に連結する連結部とを備えたものである。

この発明によれば、ブースタ側に操舵翼やＴＶＣ等のアクチュエータを付加することなく、ブースタ付の飛しょう体の空力制御性を改善することが可能となる。

実施の形態１による飛しょう体用ブースタの構成および安定翼の動作を示す図である。

実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１による飛しょう体について説明する。図１は、実施の形態１による飛しょう体用ブースタの構成および安定翼の動作を示す図であって、（ａ）は飛しょう体１０を側面から見た図であり、（ｂ）は飛しょう体の飛しょう体用ブースタにおける安定翼側からみた部分側面図である。なお、図中、接続部は部分断面を模式的に記載している。

実施の形態１による飛しょう体１０は、飛しょう体本体１と、飛しょう体本体１の後部に分離可能に取り付けられた飛しょう体用ブースタであるブースタ２を備えている。飛しょう体本体１は、操舵翼３と、操舵軸５と、ロケットモータ１１と、制御装置１２を備える。ブースタ２は、安定翼４と、接続部８と、連結部９と、回転軸６と、ヒンジ部７と、ロケットモータ２１を備える。連結部９は、飛しょう体本体１におけるロケットモータ１１の後方側に、飛しょう体本体１から分離可能に連結している。連結部９は例えば飛しょう体本体１にブースタ２を緊縛する結合バンドと結合バンドを切断する爆発ボルト等から構成される。ブースタ２は、ロケットモータ２１に搭載された固定燃料もしくは液体燃料等の燃焼が終わった後に、連結部９が切り離されて飛しょう体本体１から分離する。これにより飛しょう体１０の重心位置は、例えば図１に示すように飛しょう体本体１とブースタ２を組み合わせた重心位置Ｇ１から、飛しょう体本体１単独の重心位置Ｇ２に移動する。

操舵翼３は、飛しょう体本体１の後方部の機体外周に設けられ、機体の機軸周りに所定の角度（例えば９０°間隔）で４枚配置されている。操舵翼３は、飛しょう体本体１の機体に固定された操舵軸５を中心に回転可能に支持されている。ロケットモータ１１は、飛しょう体本体１の後部に設けられ、飛しょう体本体１の後方から機軸の後ろ方向にロケット噴射を行う。制御装置１２は飛しょう体本体１の前方内部に設けられ、慣性装置と計算機が搭載されて、慣性装置により機体の自己位置および姿勢を観測し、計算機が観測情報と予め得られた制御指令に基づいて、飛しょう体本体１のロケットモータ１１を駆動し推力制御を行い、また操舵翼３を駆動する操舵制御を行って機体の姿勢を制御する。

安定翼４は、前端部と後端部の間で、ブースタ２の胴体に固定された回転軸６を中心に回転可能に支持されている。
安定翼４の前端部は、ヒンジ部７に連結している。接続部８は、後端部がヒンジ部７に連結している。これにより安定翼４の前端部と接続部８の後端部は、ヒンジ部７を介して互いに回転可能に連結している。また、接続部８は少なくとも前端部側が中空の袋状構造となっており、飛しょう体本体１の操舵翼３の後端部が接続部８の当該袋状部分に挿入されて、操舵翼３が接続部８に嵌合する構造となっている。これにより接続部８は、その前端部が操舵翼３の後端部に摺動可能に嵌合し、操舵翼３に対し分離可能に接続されることとなる。すなわち接続部８は、ブースタ２の分離時に、操舵翼３の後端部から抜けて操舵翼３から分離する。また、ブースタ２の分離前は接続部８が操舵翼３に接続しているので、飛しょう体本体１の操舵翼３の回転に応じて接続部８が連動して回転し、さらに接続部８と連結している安定翼４が連動して回動するようになっている。
なお、安定翼４は、９０°前後回転したところで係止する回転ストッパが設けられている。

次に、実施の形態１による飛しょう体１０およびブースタ２の動作について説明する。
飛しょう体１０の飛しょう中に、機体制御のために操舵翼３を操舵軸５の周りに回転動作させると、接続部８を介して安定翼４も回転動作する。このとき操舵翼３と安定翼４は図１の紙面に向かって反対向き周りに回転する。回転軸６はブースタ２に固定された軸であるため、安定翼４はヒンジ部７を軸にして飛しょう体本体１に対し相対的に変形し、操舵翼３と安定翼４からなる一体の可動翼のキャンバーが変化する。この可動翼のキャンバー変化の効果により、操舵翼３単体の場合以上に同一舵角に対してより大きな揚力変化を得ることができる。

ブースタ２の安定翼４がブースタ２の後部に固定されている場合は、飛しょう体本体１の操舵翼３を操舵した際に、操舵翼３と安定翼４の空力干渉により、非常に非線形的な変化を生じる空気力が機体に作用するが、上記のように操舵翼３と安定翼４からなる一体の翼のキャンバーが変化することにより生じる揚力変化は、操舵翼３の舵角に対し線形的に変化する特性となるため、ブースタ付の飛しょう体１０を安定的に空力制御することが可能となる。

また、ブースタ２の燃焼終了後は、連結部９に設けられた爆発ボルトを起動し結合バンドを切断することにより、ブースタ２を分離する。ブースタ２が飛しょう体１から離れた場合に、接続部８は操舵翼３から自然に抜けて嵌合が外れる構造とすることで、ブースタ２の側には操舵翼やＴＶＣ装置等のアクチュエータを追加する必要がないため、機体の質量増、コスト上昇を抑える効果が期待できる。また、接続部８が抜けると、安定翼４は回転軸６を中心に自由に回転する。ここで安定翼４が９０°以上回転しないような回転ストッパを設けた構造とすることで、安定翼４の分離後のブースタの抵抗を大きくする効果ももたらす。かくして、分離後のブースタ２が飛しょう体１本体の後方から速やかに離脱し、飛しょう体１０の運用上の安全性を高める効果も得られる。これによって飛しょう体１０は、所望の目標に向かって安定して飛しょうすることが可能となる。

以上説明した通り、実施の形態１による飛しょう体１０および飛しょう体用のブースタ２は、飛しょう体本体１の操舵翼３と安定翼４を接続部８で接続することで、回転軸６とヒンジ部７の動作により、安定翼４が飛しょう体本体１の操舵翼３と連動して動作するようになすことで、飛しょう体本体１の操舵翼３とブースタ２の安定翼４とを一体化した可動翼を制御翼としたことを特徴とする。これによって、ブースタ側に操舵翼やＴＶＣ等のアクチュエータを付加することなく、ブースタ付の飛しょう体の空力制御性を改善することが可能となる。

また、ブースタ２の分離時は、接続部８が自然に抜ける機構とする。これにより、非線形特性が小さく、十分な制御力を有する制御翼を、アクチュエータを追加することなく実現することができる。加えて、ブースタ２の分離時は、接続部８が自然に抜ける機構となっているので、ブースタ２の側において、連結部９の爆発ボルトを除き、分離に必要な他の特別なアクチュエータも必要としない。

１飛しょう体、２ブースタ、３操舵翼、４安定翼、５操舵軸、６回転軸、７ヒンジ部、８接続部、９連結部。

Claims

飛しょう体本体に設けられた操舵翼の端部に対し、一端部が摺動可能に嵌合して当該操舵翼と分離可能に接続する接続部と、
一端部と他端部の間に配された回転軸に回転可能に支持された安定翼と、
前記接続部の他端部と前記安定翼の一端部とを回転可能に連結するヒンジ部と、
前記飛しょう体本体のロケットモータ側に分離可能に連結する連結部と
を備えた飛しょう体用ブースタ。
前記安定翼は、前記飛しょう体本体の操舵翼の回転に応じて連動して回動する請求項１記載の飛しょう体用ブースタ。
前記接続部は、当該ブースタ分離時に、前記操舵翼の端部から抜けて前記操舵翼から分離する請求項１記載の飛しょう体用ブースタ。