JP2807437B2 - 空気力学的浮揚および制御表面、並びにそれを使用する制御システム - Google Patents

空気力学的浮揚および制御表面、並びにそれを使用する制御システム

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に、空気力学
的浮揚および制御表面、並びに制御システムに関し、特
にミサイルあるいは魚雷のような空気力学的ビークルで
使用し、保管のためにビークルの周りに折り畳まれる巻
き付けられた格子フィンおよび制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の格子フィンは、文献(W. D. Wash
ington氏、U.S. Army Missile Command, Redstone Arse
nal, AlabamaによってAmerican Institute of Aeronaus
tics and Astronautics and Astronautics paper AIAA
93-0035 )に記載されている。この論文は、第31回 A
erospace Sciences Meeting & Exibit(1993年11月11乃
至14日)において発表された。この論文において説明さ
れた格子フィンの欠点は、内側の格子構造が、平行四辺
形を折り曲げ、それに対応して格子および箱側部に対し
て可撓性の材料を使用していないことである。したがっ
て、この従来の格子フィン構造は、ミサイルの本体の周
りに折り曲げられず、圧縮された保管形態を与えない。
【0003】従来の格子のフィン設計は、内側の格子構
造を主フレームに対して45°に方向付けることによっ
て強度対加重比を最大にするように形成されている。そ
れは、この方向のために半径方向に圧縮不可能な構造に
なり、展開されたフィンの軸およびミサイルの軸によっ
て定められる平面において、フィンを回転させることに
よってミサイル本体に保管されなければならない。折り
曲げられた格子フィンのために要求される外側の容器
は、各フィンの周囲位置におけるミサイルの半径にフィ
ンの翼弦(chord )の長さを付加する。この保管のため
の追加の体積のために、圧縮して運搬することが必要な
機体上では、格子フィンの使用は不可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、空気力学的ビークルで使用するために巻付けら
れた格子フィンを具備する空気力学的浮揚および制御表
面を提供することである。本発明の別の目的は、コンパ
クトな保管構造を提供するために、ビークル本体の周り
に折り畳まれることのできる空気力学的浮揚および制御
表面を提供することである。本発明のさらに別の目的
は、空気力学的浮揚および制御表面を使用する空気力学
的ビークルを使用するための制御システムを提供するこ
とである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記のおよびその他の目
的を達成するために、本発明は、内側の格子を取り囲
み、その格子部材が箱構造に平行している外側の箱構造
を具備する空気力学的浮揚および制御表面を提供する。
外側の箱構造は、ばね付き蝶番によって角部において接
続されている4個のパネルを具備している。蝶番が抑え
られていない時、外側の箱構造は平らで薄い平行四辺形
の形態に圧縮されている。内側の格子は、可撓性の蝶番
によって互いにおよび外側の箱構造に接続されている複
数の板を具備している。本発明はさらに、空気力学的ビ
ークルで使用する制御装置も提供する。この制御装置
は、ビークル内に配置されたアクチュエータに結合され
ており、それを回転することによって空気力学的浮揚お
よび制御表面に接続される少なくとも1つの空気力学的
浮揚および制御表面を具備する。
【0006】本発明は、従来の格子型の空気力学的浮揚
および制御表面を改良したものである。本発明の巻付け
られた格子フィンは、外側の箱構造に対して45°傾け
られた従来の格子フィンとは対照的に、その内側の格子
はそれに対して平行している。格子構造を外側の箱構造
の縁部に平行にすることによって、長方形の箱を幅の狭
い平行四辺形の形態に潰す方法と同じように、全格子フ
ィンを比較的に薄い構造に潰すことができる。この潰さ
れたフィンは、ビークルの円筒型の本体構造の周りに巻
付けられて、使用する前の格子フィンの圧縮された保管
を可能にする。
【0007】巻付けられた格子フィンは、発射前に著し
く圧縮された運搬を要求する機体および魚雷で使用する
ために設計されている。格子フィン型式の空気力学的浮
揚および制御表面は、従来の平面の浮揚表面に対して、
非常に高い角度からの攻撃のための浮揚機能および低空
気力学的蝶番モメントを含む幾つかの効果を有すること
が証明された。
【0008】本発明は、外側の箱構造に平行するように
内側の格子構造を整列させることによって、平行四辺形
型の構造が、その実行面積をゼロにするまで減少させる
一方で、一定の長さの外側側部を維持できることを利用
している。可撓性の材料から外側の箱構造あるいはフレ
ームおよび内側の格子を作ることによって、圧縮された
格子フィンは、ビークル本体の周りに巻付けられて、格
子フィンのコンパクトな保管を可能にする。ビークルの
寸法は、圧縮された平行四辺形の側部の厚さだけを増加
する。これは、例えば空気力学的な高い制御力を必要と
するが、管および発射台の境界面によって厳格にパッケ
ージングが制約されることが認識されている現在および
未来のミサイルに対して巻付けられた格子フィンの使用
を可能にする。
【0009】
【発明の実施の形態】図面を参照すると、図1乃至3
は、ミサイル10のような機体、あるいは魚雷10である可
能性もあるビークル10上に配置された従来の格子フィン
11の断面図、側面図、および斜視図である。格子フィン
11は、小さい蝶番モメントによる高い制御力を要求する
ミサイル10の安定および制御を行う従来の平面の空気力
学表面に代わって使用される。図1は、例示的な4つの
フィン(十字型)の構造において、取り付けられた従来
の格子フィン11を示している。フィン11は、ミサイルの
運動方向(図2および3においてx軸で示されている)
と整列した格子12を有して配置されている。図2は、側
部から見たフィン11を示し、上部のフィン11は展開され
た位置で示され、下部のフィン11はミサイル10の本体表
面に沿って折り畳まれた保管位置において示されてい
る。明らかに、この保管構造は、ほとんどの装置におけ
るフィン11の圧縮された運搬を妨げ、ミサイル10の本体
表面の外側に相当量の体積を付加している。図3は、外
側の箱構造13に対して45°で配置された格子12を詳細
に示している。
【0010】図4乃至6はそれぞれ、ミサイル10の上に
配置された本発明の巻付けられた格子フィン20を具備す
る空気力学的浮揚および制御表面20の断面図、側面図、
および斜視図を示している。本発明の巻付けられた格子
フィン20は、外側の箱構造13に平行に配置された内側の
格子21を有する。図4に示されているように外側の箱構
造13に平行な格子21を再び方向付けることによって、箱
構造13および格子21は図5に下部のフィン20に関して示
されているように折り曲げられる。空気力学的作用は、
内側の格子構造21によって維持される。小さい空気力学
的蝶番モメントは、従来の格子フィンのルート翼弦と同
じ極めて短かいルート翼弦によって維持される。
【0011】図7および8は、本発明の空気力学的浮揚
および制御表面20あるいは巻付けられた格子フィン20の
拡大された正面図および側面図である。図9のa乃至d
は、単一の巻付けられた格子フィン20の展開(保管およ
び開放)のシーケンスを示している。基本的な外側の箱
構造13は、ばね付き蝶番23によってそれらの角部におい
て接続された4つのパネルを具備している。外側のパネ
ル22は、例えば複合材料あるいは鋼鉄のような、その曲
げ特性を適切に調節できる可撓性の材料から作られる。
ばね付き蝶番23が抑えられていない時、外側の箱構造13
は、平らで薄い平行四辺形に圧縮され、図9のaに示さ
れているように周辺方向においてミサイル10の胴体の周
りに巻付けられる。内側の格子21は、弾性材料から作ら
れ90°の範囲まで曲げることができる可撓性の蝶番26
によって互いにおよび外側の箱構造13に接続された板25
を具備している。
【0012】可撓性の箱構造13の角部を形成しているば
ね付き蝶番23は、抑えられていない時は、フィン20を図
7に示されているような剛性の箱型構造に直立させる、
例えばばねのような付勢装置27を含んでいる。保管中、
ばね付き蝶番23は、例えば、ミサイル10の本体の周りに
完全に巻付けられ、命令にしたがって解放される外側の
周辺のひも(図示されていない)のような保持装置によ
って保持される。図9のbおよびcは、ばね付き蝶番23
が箱構造13を直立させるように作動する間に、巻付けら
れた格子フィン20を巻付られた状態から展開状態へ移行
させる状況を示している。
【0013】完全に展開された位置において、ばね付き
蝶番23は、内側ロック機構(図示されていない)を使用
してさらに動作することを妨げる。全ての4つのばね付
き蝶番23がロックされると、格子フィン20は、要求され
る空気力学および慣性の付加を維持するのに十分な強度
を備えて剛性の箱構造として存在する。格子フィン20の
回転は、ミサイル10の胴体の内部のアクチュエータ28に
接続されているアクチュエータ軸24を介して行われる。
【0014】本発明の空気力学的浮揚および制御表面20
は、先尾翼制御機体10で使用される。これらの先尾翼制
御機体10は、高角度の攻撃において大きい制御力を要求
する。それらの制御システムは、単一のアクチュエータ
28を使用し、その寸法は制御表面の空気力学的蝶番モメ
ントによって決定される。本発明の制御表面20あるいは
格子フィン20は、一層低い蝶番モメントおよびより一層
小型のアクチュエータ28および一層低いコストで、従来
の空気力学的フィンよりも一層高い操縦性を達成する制
御力を備えた先尾翼機を提供する。
【0015】本発明の空気力学的浮揚および制御表面20
あるいは巻付られた格子フィン20は、戦術弾道ミサイル
において使用されても良い。このミサイル10に対する非
常に高い動的圧力の環境は、大きい制御力を要求する。
しかしながら、ミサイル10の本体内側のアクチュエータ
28に対して割り当てられる体積は小さい。本発明の格子
フィン20の使用は、飛行の初期の段階における外側の空
気力学的衝撃を最小にしつつ、これらの目的を達成す
る。
【0016】本発明の空気力学的浮揚および制御表面20
あるいは巻付られた格子フィン20は、魚雷10にも使用す
ることができる。魚雷10は、存在する操縦性および制御
レベルを維持しつつ、その速度を減少する(音響反射効
果を減少する)ために変更される。これらの対立する要
求のために、水力学的制御力を増大しなければならな
い。魚雷10は、管から発射されるので、通常の平面の制
御表面を拡大することはできない。本発明の巻付られた
格子フィン20を使用することによって、外側の体積およ
び制御の蝶番モメントの衝撃を与えずに、制御力を増大
することができる。
【0017】図10のa乃至dは、本発明の空気力学的
浮揚および制御表面20の第2の実施形態、特に制御表面
20の1つを閉じるシーケンスを示している。この第2の
実施形態において、図7および8を参照すると、制御表
面20は、矢印31によって示されるように、箱構造13の
“平面”がミサイル10あるいは魚雷10の軸と平行するよ
うに、アクチュエータ28を使用して回転される。その結
果、制御表面20は、図7および8に示されている方向に
対して90°回転される。この方向において、空気力学的
浮揚および制御表面20は、図10のb乃至dに示されて
いるようにミサイル10あるいは魚雷10の軸に沿って位置
する平行四辺形の形態に折り曲げられる。したがって、
この実施形態において、パネル22および内側格子21はミ
サイル10あるいは魚雷10の本体の周りに巻付ける必要が
ないので、それらは可撓性でなくても良い。
【0018】コンパクトな保管を行うビークル本体の周
りに折り畳むことのできるミサイル、魚雷、およびそれ
に類似するもののような空気力学的ビークルで使用する
ための空気力学的浮揚および制御表面が説明された。説
明された実施形態は、単に本発明の原理の応用を示す多
くの特定の実施形態を例示したものであることが理解で
きるであろう。明らかに、数多くの別の構造が、本発明
の技術的範囲から逸脱することなく実施することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】ミサイル上に配置された従来の格子フィンの断
面図。
【図2】ミサイル上に配置された従来の格子フィンの側
面図。
【図3】ミサイル上に配置された従来の格子フィンの斜
視図。
【図4】ミサイル上に配置された本発明の制御表面の断
面図。
【図5】ミサイル上に配置された本発明の制御表面の側
面図。
【図6】ミサイル上に配置された本発明の制御表面の斜
視図。
【図7】本発明の制御表面の拡大された正面図。
【図8】図4の制御表面の側面図。
【図9】制御表面を展開する際の展開のシーケンスの説
明図。
【図10】本発明の第2の実施形態を示す図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−69294(JP,A) 米国特許4664339(US,A) 米国特許4736909(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F42B 10/14 F42B 10/46

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ばね付き蝶番が抑えられていない時、平
    らで薄い平行四辺形の形態に圧縮されるように、ばね付
    き蝶番によって角部において接続された4個のパネルで
    構成されている外側の箱構造と、 可撓性の蝶番によって互いにおよび外側の箱構造に接続
    されている複数の板を具備している内側の格子とを具備
    することを特徴とする空気力学的浮揚および制御表面。
  2. 【請求項2】 パネルが可撓性の材料で構成されている
    請求項1記載の空気力学的の浮揚および制御表面。
  3. 【請求項3】 可撓性の材料が複合材料を含む請求項2
    記載の空気力学的の浮揚および制御表面。
  4. 【請求項4】 複数の板が可撓性の材料で構成されてい
    る請求項1記載の空気力学的の浮揚および制御表面。
  5. 【請求項5】 ばね付き蝶番が抑えられていない時、平
    らで薄い平行四辺形の形態に圧縮されるように、ばね付
    き蝶番によって角部において接続された4個のパネルで
    構成されている外側の箱構造と、 可撓性の蝶番によって互いにおよび外側の箱構造に接続
    されている複数の板を具備している内側の格子と、 ビークル内に配置され、制御表面を回転させるためにこ
    の制御表面接続されたアクチュエータとを具備している
    空気力学的浮揚および制御表面を具備していることを特
    徴とする空気力学的ビークルで使用するための制御装
    置。
  6. 【請求項6】 可撓性の材料が複合材料を含む請求項5
    記載の装置。
  7. 【請求項7】 可撓性の材料が鋼鉄を含む請求項6記載
    の装置。
  8. 【請求項8】 複数の蝶番が弾性材料で構成されている
    を含む請求項5記載の装置。
  9. 【請求項9】 外側の箱構造および内側の格子が、ビー
    クルの軸に直交するように方向付けられ、ビークルの軸
    に沿って延在する平らで薄い平行四辺形の形態に圧縮さ
    れる請求項5記載の装置。
  10. 【請求項10】 外側の箱構造および内側の格子が、ビ
    ークルの軸に直交するように方向付けられ、ビークルの
    周りに巻付けられる平らで薄い平行四辺形の形態に圧縮
    される請求項5記載の装置。
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