JP4535802B2

JP4535802B2 - 飛翔体の弾道修正装置

Info

Publication number: JP4535802B2
Application number: JP2004223030A
Authority: JP
Inventors: 英己安井
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006038415A

Description

本発明は、スピンしながら飛翔するロケット弾等の飛翔体において、飛翔中に弾道を修正するために用いられる飛翔体の弾道修正装置に関するものである。

一般に、ロケット弾等の飛翔体には、飛翔中の姿勢の安定化を図るために、スピンすなわち機軸回りの回転を付与することが行われている。また、飛翔体の弾道修正装置は、応答性の高いものとして、機体横方向に高圧ガスを噴射するサイドスラスタが周知であり、とくに、スピンしながら飛翔する飛翔体に用いるサイドスラスタとしては、一回の動作でガス噴射を終了する小型のガス発生器を機体外周に多数配列し、これらの点火制御を行うことで弾道を修正するようにしたものがあった。
『第２版航空宇宙工学便覧』丸善株式会社、平成４年９月３０日、ｐ．７２９〜７３０『最新防衛技術大成』Ｒ＆Ｄプランニング、昭和６０年２月１１日、ｐ．５１９〜５２０

しかしながら、上記したような従来の弾道修正装置にあっては、多数のガス発生器を用いることから、構造が複雑であるとともにコストが嵩むという問題点があり、また、多数のガス発生器を個別に制御する必要があるので、全体の制御が複雑になるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、スピンしながら飛翔する飛翔体において、構造の簡略化や低コスト化を実現することができると共に、制御も容易に行うことができる飛翔体の弾道修正装置を提供することを目的としている。

本発明の飛翔体の弾道修正装置は、請求項１として、スピンしながら飛翔する飛翔体の弾道修正装置であって、飛翔体の側面に設けたスリットを通して抵抗板を突没動作させる駆動手段と、飛翔体の回転に同期して駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記駆動手段は、出力軸に抵抗板を取り付けたモータと、モータ駆動回路とを備え、前記抵抗板を回転駆動して突没動作させる手段であり、前記制御手段は、飛翔体の位置を測定するＧＰＳと、飛翔体に附与された回転角度を検出するレートセンサと、飛翔体の回転位相を検出する地球センサと、ＧＰＳ、レートセンサ及び地球センサからのデータに基づいて駆動手段のモータ駆動回路に指令信号を出力するコントローラとを備え、前記飛翔体の回転に同期して弾道修正方向に対応する位相で抵抗板が突出し且つそれ以外の位相で没入するように前記駆動手段を制御する手段である構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

本発明の飛翔体の弾道修正装置は、スピンしながら飛翔する飛翔体において、弾道を修正しようとする位相方向に抵抗板が達したときだけ同抵抗板が飛翔体の側面から突出状態となるように制御を行うことで、突出した抵抗板に作用する空気抵抗によって飛翔体の弾道修正が行われることとなる。

本発明の請求項１に係わる飛翔体の弾道修正装置によれば、飛翔体の側面に設けたスリットを通して抵抗板を突没動作させる駆動手段と、この駆動手段を制御する制御手段を採用したことから、一つの抵抗板だけでも飛翔体のピッチ軸回り及びヨー軸回りの弾道修正を行うことができ、弾道修正を行う本来の機能を何ら損なうことなく構造を大幅に簡略化することができ、これにより低コスト化や小型軽量化をも実現することができると共に、アナログ制御を行うことができるので、制御自体も極めて容易なものとなる。

また、上記の弾道修正装置によれば、抵抗板を回転駆動する駆動手段としたことから、簡単な構造と簡単な制御によって抵抗板の突没動作を正確に且つ迅速に行うことができ、スピンしながら飛翔する飛翔体の弾道修正装置としてより一層好適なものとなる。

以下、図面に基づいて、本発明の飛翔体の弾道修正装置の一実施例を説明する。
図１に示す飛翔体Ａは、ロケットモータＢと弾頭部Ｃを備えたロケット弾であって、ロケットモータＢの尾部に安定翼Ｄを備えると共に、弾頭部Ｃに弾道修正装置１が搭載してある。この飛翔体Ａは、例えば、安定翼Ｄに適当なねじれ角を設けておくことで、発射後においてスピンすなわち機軸回りの回転が付与される。

弾道修正装置１は、飛翔体Ａの側面から抵抗板２を突没動作させる駆動手段３と、飛翔体Ａの回転に同期して弾道修正方向に対応する位相で抵抗板２が突出し且つそれ以外の位相で没入するように駆動手段３を制御する制御手段４を備えると共に、図示しない電源等を備えている。なお、飛翔体Ａの側面にはスリットＳが形成してあり、抵抗板２はこのスリットＳを通して突没動作を行う。

抵抗板２は、形状や材質がとくに限定されることはないが、この実施例では円板状を成すと共に、空力加熱等に充分耐え得る材料で形成してあり、例えばＣＦＲＰのように耐熱性に優れ且つ軽量である複合材料を採用すれば、抵抗板としての本来の機能に加えて、駆動手段３に対する負荷を軽減し得るなどの利点がある。

駆動手段３は、モータ５及びモータ駆動回路６を備えると共に、モータ５の出力軸に抵抗板２が取り付けてあり、この際、抵抗板２の中心から外れた偏心位置にモータ５の出力軸を連結している。これにより、駆動手段３は、抵抗板２を回転駆動することで突没動作させるものとなっている。

制御手段４は、ＧＰＳ７、レートセンサ８、地球センサ９及びマイクロコントローラ１０を備えている。ＧＰＳ７は、複数の人工衛星から受信した信号に基づいて飛翔体Ａの位置を測定する周知のものである。レートセンサ８は、例えば飛翔体Ａに生じたスピン角速度を計測し、付与された回転角度（地球等の基準点からの角度）を検出する。地球センサ９は、例えば地球から放射される赤外線を検出し、その検出結果に基づいて、スピンが付与された飛翔体Ａの回転位相を検出する。

マイクロコントローラ１０は、当該飛翔体Ａが向かう目標の位置や、目標に至る弾道（飛翔経路）を記憶すると共に、上記のＧＰＳ７、レートセンサ８及び地球センサ９から夫々のデータを入力し、これらのデータに基づいて駆動手段３に対して指令信号を出力するものであって、後記するように、飛翔体Ａが設定した弾道上を飛翔するようにフィードバック制御を行う。マイクロコントローラ１０の指令信号は、図１（ｃ）から明らかなように駆動手段３のモータ駆動回路６に入力する。

上記構成を備えた飛翔体Ａは、ロケットモータＢに点火することにより発射され、スピンしながら飛翔する。なお、一例として、飛翔体Ａの速度はマッハ２程度であり、スピンは毎秒５０回転程度である。

上記の如くスピンしながら飛翔する飛翔体Ａの弾道修正装置１は、ＧＰＳ７、レートセンサ８及び地球センサ９からの各データをマイクロコントローラ１０に入力し、とくにＧＰＳ７からのデータにより、飛翔体Ａが設定した弾道上にあるか否かを判断する。そして、飛翔体Ａが設定した弾道から外れた場合には、その誤差を修正する方向に飛翔体Ａの姿勢が変化するように、駆動手段３に対して指令信号を出力する。

より具体的には、弾道修正装置１は、飛翔体Ａがスピンしているので、図２に示すように、地球センサ９で地球（地面）の有無を規則的に検出しており、このデータを基準にして飛翔体Ａの回転位相を認識している。そして、飛翔体Ａが設定した弾道から外れたことを検出した場合には、その誤差を修正する方向すなわち弾道修正方向に対応する位相で抵抗板２が突出し、且つそれ以外の位相では抵抗板２が没入するように、駆動手段３に対して指令信号を出力する。

つまり、スピンしながら飛翔する飛翔体Ａにおいて、弾道を修正しようとする位相方向に抵抗板２が達したときだけ同抵抗板２が飛翔体の側面から突出状態となるように、モータ５の回転を制御する。これにより、突出した抵抗板２に作用する空気抵抗によって飛翔体Ａの弾道修正が行われることとなり、その後も上記の制御を繰り返し行う。

このように、上記実施例の飛翔体Ａの弾道修正装置１は、一つの抵抗板２だけで飛翔体Ａのピッチ軸回り及びヨー軸回りの弾道修正を行うことができ、多数のガス発生器を用いた従来の装置に比べて、弾道修正の本体の機能を何ら損なわずに構造が大幅に簡略化されたものとなり、低コスト化や小型軽量化を実現し得ることが明らかであると共に、アナログ制御を行うことから制御が容易である。

また、抵抗板２を回転駆動する駆動手段３を採用しているので、構造のさらなる簡略化を実現し得ると共に、飛翔体Ａの高速回転と抵抗板２の突没動作を正確に且つ容易に同期させることができ、スピンしながら飛翔する飛翔体Ａの弾道修正装置１として非常に好適である。

図３は、本発明に係わる飛翔体の弾道修正装置の他の実施例を説明する図である。図示の弾道修正装置は、図１に示す駆動手段３や制御手段４とほぼ同様の回路構成を備えていると共に、先の実施例との相違点として、飛翔体Ａの円周方向に隣接して配置した二枚の抵抗板１２，１２を備えている。

各抵抗板１２は、概略円板状を成しており、先の実施例では偏心位置を中心にして回転駆動されていたのに対して、この実施例では夫々の円弧中心０１，０２を中心にして回転駆動されるものとなっている。また、各抵抗板１２は、飛翔体Ａの外周面と同じ円弧に沿って一部を切除した形態を成しており、図３（ａ）に示す没入状態では、その切除面と飛翔体Ａの外周面とが同一面状に連なるようにして、空力的な影響を極力与えないものにしている。

そして、上記抵抗板１２を備えた弾道修正装置は、図中の矢印Ｐ１，Ｐ２で示すように各抵抗板１２を互いに逆向きに回転駆動してこれらを突没動作させることとなり、先の実施例と同様に、飛翔体Ａの回転（スピン）に同期して、弾道修正方向に対応する位相では図３（ｂ）に示す如く各抵抗板１２が突出し、且つそれ以外の位相では図３（ａ）に示す如く各抵抗板１２が没入するように制御する。

これにより、突出した各抵抗板１２に作用する空気抵抗によって飛翔体Ａの弾道修正が行われることとなり、とくにこの実施例では、二枚の抵抗板１２により空気抵抗が増大して弾道修正効果がより高いものとなる。

なお、本発明の飛翔体の弾道修正装置は、その構成の細部が上記実施例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で具体的な構成を適宜変更することが可能である。また、上記各実施例では、抵抗板が一枚の場合と二枚の場合を説明したが、抵抗板を二枚以上設けることも当然可能であり、飛翔体の大きさや性能などに応じて抵抗板の数や大きさ等を選択すればよい。

本発明に係わる飛翔体の弾道修正装置の一実施例を説明する飛翔体の斜視図（ａ）、飛翔体の正面図（ｂ）及び弾道修正装置の説明図（ｃ）である。地球センサの出力信号、飛翔体の回転位相及び抵抗板の突没位相を説明するタイミングチャートである。本発明に係わる飛翔体の弾道修正装置の他の実施例を説明する図であって、抵抗板が没入した状態を示す正面図（ａ）及び抵抗板が突出した状態を示す正面図（ｂ）である。

符号の説明

Ａ飛翔体
１弾道修正装置
２抵抗板
３駆動手段
４制御手段
１２抵抗板

Claims

スピンしながら飛翔する飛翔体の弾道修正装置であって、
前記弾道修正装置は、飛翔体の側面に設けたスリットを通して抵抗板を突没動作させる駆動手段と、飛翔体の回転に同期して駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記駆動手段は、出力軸に抵抗板を取り付けたモータと、モータ駆動回路とを備え、前記抵抗板を回転駆動して突没動作させる手段であり、
前記制御手段は、飛翔体の位置を測定するＧＰＳと、飛翔体に附与された回転角度を検出するレートセンサと、飛翔体の回転位相を検出する地球センサと、ＧＰＳ、レートセンサ及び地球センサからのデータに基づいて駆動手段のモータ駆動回路に指令信号を出力するコントローラとを備え、前記飛翔体の回転に同期して弾道修正方向に対応する位相で抵抗板が突出し且つそれ以外の位相で没入するように前記駆動手段を制御する手段である
ことを特徴とする飛翔体の弾道修正装置。