JP4647985B2 - Flying object propulsion control device - Google Patents
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Description
本発明は、ロケット等の飛翔体の推力制御や姿勢制御或いは軌道制御等の飛翔体の推進に伴う制御を効率良く行うことができるとともに、簡易な構造とすることで小型、軽量化を図ることができる飛翔体推進制御装置に関するものである。 The present invention can efficiently perform control associated with propulsion of a flying object such as thrust control, attitude control, or trajectory control of a flying object such as a rocket, and achieve a reduction in size and weight by adopting a simple structure. The present invention relates to a flying object propulsion control device that can
従来、飛翔体の推力制御や姿勢制御に使用され、固体推進薬が収容されたロケットモータを用いた飛翔体推進制御装置として、次の2通りの方式が知られている。すなわち、その第1は固体推進薬を燃焼させてその燃焼ガスの流量や噴射方向をバルブ又はピントルにより制御する方式(例えば、特許文献1を参照)であり、第2は飛翔体に収容された多数の小型ロケットモータからその燃焼ガスを飛翔体の外周部に面したノズルから噴射する方式(例えば、特許文献2を参照)である。 Conventionally, the following two methods are known as a flying object propulsion control apparatus using a rocket motor that is used for thrust control and attitude control of a flying object and contains a solid propellant. That is, the first is a method in which the solid propellant is burned and the flow rate and injection direction of the combustion gas is controlled by a valve or pintle (for example, see Patent Document 1), and the second is accommodated in the flying object. This is a system in which the combustion gas is injected from a number of small rocket motors from nozzles facing the outer periphery of the flying object (see, for example, Patent Document 2).
具体的に図面を用いて説明する。図4は、燃焼ガスをピントルとバルブにより制御する方式の飛翔体推進制御装置を示す説明図である。この例では、飛翔体30内に固体推進薬31が装填された大型の燃焼室32を備え、その燃焼室32の後端部には断面横T字状をなすガス流路33が接続されている。そのガス流路33の中間部にはバルブ34及びピントル35が設けられ、ガス流路33の両先端部にはサブノズル36が設けられている。飛翔体30の後端部にはメインノズル37が設けられている。そして、固体推進薬31を常時燃焼させ、発生する燃焼ガスをガス流路33に設けられたバルブ34とピントル35により制御してサブノズル36から燃焼ガスを噴出させ、横方向に任意の時間推力を発生させて飛翔体30の姿勢制御を行うようになっている。
This will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a flying object propulsion control device that controls combustion gas using a pintle and a valve. In this example, a
一方、図5は、従来の多数の小型ロケットモータを用いて制御する方式の飛翔体推進制御装置を示す説明図である。(a)は飛翔体推進制御装置の一部を破断して示す正面図であり、(b)はその5b−5b線における断面図である。これらの図に示すように、飛翔体30内には複数の小型ロケットモータ38が飛翔体30の半径方向に延びるように放射状に配設され、各小型ロケットモータ38の外周側端部にはサブノズル36が設けられている。飛翔体30の後端部にはメインノズル37が設けられている。そして、各小型ロケットモータ38のいずれかを作動させることにより、飛翔体30の姿勢制御を行うようになっている。
しかしながら、図4に示す飛翔体推進制御装置では、固体推進薬31が飛翔体30内の1箇所にまとめて装填されていることから、固体推進薬31を一旦燃焼させると、推力を発生させる必要がない場合でも固体推進薬31が燃焼を続けるために固体推進薬31の利用効率が悪く、飛翔体30の推進制御の効率が悪い。加えて、バルブ34の開閉手段やピントル35を移動させるためのロッドやその駆動手段等の制御用機械部品が必須であって、飛翔体30の構造が複雑になり大型化するという問題があった。
However, in the flying object propulsion control device shown in FIG. 4, the
一方、図5に示す飛翔体推進制御装置では、1個の小型ロケットモータ38に1個のサブノズル36が必要であり、それぞれの小型ロケットモータ38で高い推力を得るためには、それぞれに大きなサブノズル36を装着する必要があり、そのために体積や質量が増加するという問題があった。また、一度燃焼させた小型ロケットモータ38のサブノズル36方向に再度推力が必要になった場合には、機体を回転させるか又は複数の小型ロケットモータ38を作動させる必要があり、効率的ではないという問題もあった。
On the other hand, in the flying object propulsion control apparatus shown in FIG. 5, one
さらに、飛翔時間を延ばすために例えば図6に示すような飛翔体推進制御装置も考えられる。すなわち、飛翔体30内には前後一対のロケットモータ39a、39bが配設されている。各ロケットモータ39a、39bは、円筒状をなす固体推進薬31と前端部の点火装置40とを備え、両ロケットモータ39a、39b間には耐圧隔壁41が設けられている。
Furthermore, in order to extend the flight time, for example, a flying object propulsion control apparatus as shown in FIG. 6 can be considered. That is, a pair of front and
このような飛翔体推進制御装置では、前部位置のロケットモータ39aを構成する固体推進薬31や点火装置40を後部位置のロケットモータ39bによる燃焼熱や燃焼圧力から保護するための耐圧隔壁41の構造が複雑になることや、両ロケットモータ39a、39bの固体推進薬31を同時に点火することができないため推力は一定に制限される。しかも、飛翔体30内にロケットモータを3個以上並べて組み込むことは構成部品の配置面或いは熱や圧力等の面で難しい場合がある。
In such a flying object propulsion control apparatus, the
そこで本発明の目的とするところは、推力制御や姿勢制御等の飛翔体の推進に伴う制御を効率良く行うことができるとともに、簡易な構造とすることで小型、軽量化を図ることができる飛翔体推進制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to efficiently perform control associated with propulsion of a flying object such as thrust control and attitude control, and to achieve a small structure and light weight with a simple structure. The object is to provide a body propulsion control device.
上記の目的を達成するために、本発明における第1の発明の飛翔体推進制御装置は、飛翔体内に設けられ、後端部に点火装置及び前端部に耐圧耐熱性の材料で形成されたクロージャーが設けられた1次燃焼室内に装填され、内孔を有する円筒状の固体推進薬を有する複数のロケットモータと、単一の2次燃焼室が前記複数の1次燃焼室に連通されるように構成された複数の2次燃焼室とを備え、前記1次燃焼室と2次燃焼室との間にメインノズルのスロート部よりも断面積が小さいスロートを有するノズルを設置し、かつ2次燃焼室にはスロート部分を有するサブノズルを設置し、さらに後部に装填された固体推進薬の燃焼ガスをメインノズルから噴出させて推力を得るように構成し、前記各固体推進薬は外部からの点火信号に基づいて個別に点火装置が作動して固体推進薬が燃焼されるように構成されているとともに、前記2次燃焼室のサブノズルは飛翔体の重心位置で飛翔体の軸心に対して直交方向に延びるように配置されていることを特徴とするものである。 To achieve the above object, the projectile propulsion control apparatus of the first invention in the present invention is provided in the flying body, it is formed in a pressure heat-resistant material in the ignition device and the front end to the rear end portion A plurality of rocket motors having a cylindrical solid propellant having an inner hole are loaded into a primary combustion chamber provided with a closure, and a single secondary combustion chamber communicates with the plurality of primary combustion chambers. A plurality of secondary combustion chambers configured as described above, and a nozzle having a throat having a smaller cross-sectional area than the throat portion of the main nozzle is installed between the primary combustion chamber and the secondary combustion chamber, and 2 A sub-nozzle having a throat portion is installed in the next combustion chamber. Further, the solid propellant combustion gas loaded in the rear part is jetted from the main nozzle to obtain thrust, and each solid propellant is supplied from the outside. Individual based on ignition signal The ignition device is operated to burn the solid propellant, and the sub-nozzles of the secondary combustion chamber are arranged so as to extend in a direction orthogonal to the axis of the flying object at the center of gravity of the flying object. It is characterized by being.
第2の発明の飛翔体推進制御装置は、第1の発明において、前記各ロケットモータは、先のロケットモータの燃焼が終了した後、後のロケットモータの燃焼が開始されるように構成されているものである。 The flying object propulsion control device according to a second aspect of the present invention is the flying object propulsion control device according to the first aspect, wherein each of the rocket motors is configured such that the combustion of the subsequent rocket motor is started after the completion of the combustion of the previous rocket motor. It is what.
第3の発明の飛翔体推進制御装置は、第1又は第2の発明において、前記複数のロケットモータが飛翔体の軸心と平行方向に延びるように配置されているものである。 A flying object propulsion control device according to a third aspect of the invention is the first or second aspect of the invention, wherein the plurality of rocket motors are arranged to extend in a direction parallel to the axis of the flying object.
本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
第1の発明の飛翔体推進制御装置は、後端部に点火装置及び前端部に耐圧耐熱性の材料で形成されたクロージャーが設けられた1次燃焼室内に装填され、内孔を有する円筒状の固体推進薬を有する複数のロケットモータと、単一の2次燃焼室が前記複数の1次燃焼室に連通されるように構成された複数の2次燃焼室とを備えている。このように、固体推進薬を有する複数のロケットモータの1次燃焼室と、単一の2次燃焼室が前記複数の1次燃焼室に連通される複数の2次燃焼室との組合せにより、推力制御や姿勢制御等の飛翔体の推進に伴う制御を効率良く行うことが可能である。しかも、従来のようにバルブやピントルを必要とせず、またロケットモータ毎の余分なノズルを必要とせず、簡易な構造とすることで小型、軽量化を図ることができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
Projectile propulsion control apparatus of the first aspect of the invention is loaded into the primary combustion chamber the closure formed by the pressure- and heat-resistant material in the ignition device and the front end to the rear end portion is provided, a cylinder having an inner bore a plurality of rocket motors with Jo of solid propellant, and a plurality of secondary combustion chamber which is constructed as a single secondary combustion chamber is communicated to said plurality of primary combustion chamber. Thus, the primary combustion chamber of a plurality of rocket motors having a solid propellant, by a combination of a plurality of secondary combustion chamber in which a single secondary combustion chamber is communicated to said plurality of primary combustion chamber, Control accompanying propulsion of the flying object such as thrust control and attitude control can be performed efficiently. In addition, a valve and a pintle are not required as in the prior art, and an extra nozzle for each rocket motor is not required, and a simple structure can reduce the size and weight.
さらに、各ロケットモータは外部からの点火信号に基づいて個別に点火装置が作動して固体推進薬が燃焼されるように構成されている。このため、各ロケットモータを任意のタイミングで点火でき、必要なときに点火信号に基づき推力を発生することができるため、上記の効果に加えて、平均飛翔速度や飛行時間の増大が可能となる。また、1つ以上の任意数のロケットモータを同時に点火することも可能であるため、必要なときに複数個のロケットモータの同時点火によって、任意の大きさの推力が得られ、飛翔体の飛翔性能を向上させることができる。さらに、2次燃焼室に接続されたそれぞれ異なるロケットモータを作動させることも可能であるため、推力ベクトルの合力方向に推力を発生することができ、飛翔体の推進に伴う制御特性を大幅に高めることができる。
加えて、2次燃焼室のサブノズルは飛翔体の重心位置で飛翔体の軸心に対して直交方向に延びるように配置されているため、飛翔体の平行移動ができ、姿勢制御を効果的に行うことができるとともに、飛翔体に横方向へ発生する推力をサイドスラスタ(側方推力体)として用いることができる。
第2の発明の飛翔体推進制御装置では、各ロケットモータは、先のロケットモータの燃焼が終了した後、後のロケットモータの燃焼が開始されるように構成されている。その結果、飛翔体の飛翔距離を延ばすことができるとともに、所定の飛翔速度を維持しながら飛翔時間を延ばすことができる。
Further, each rocket motor is configured so that the solid propellant is burned by individually operating the ignition device based on an external ignition signal. For this reason, each rocket motor can be ignited at an arbitrary timing, and thrust can be generated based on the ignition signal when necessary. In addition to the above effects, the average flight speed and the flight time can be increased. . In addition, since it is possible to ignite one or more arbitrary numbers of rocket motors at the same time, an arbitrary amount of thrust can be obtained by simultaneous ignition of a plurality of rocket motors when necessary. Performance can be improved. Furthermore, since it is possible to operate different rocket motors connected to the secondary combustion chamber, thrust can be generated in the resultant direction of the thrust vector, and the control characteristics accompanying the propulsion of the flying object are greatly improved. be able to.
In addition, since the sub-nozzles of the secondary combustion chamber are arranged so as to extend in a direction orthogonal to the axis of the flying object at the center of gravity of the flying object, the flying object can be moved in parallel, effectively controlling the attitude. The thrust generated in the lateral direction of the flying object can be used as a side thruster (side thrust body).
In the flying object propulsion control device of the second invention, each rocket motor is configured so that the combustion of the subsequent rocket motor is started after the combustion of the previous rocket motor is completed. As a result, the flight distance of the flying object can be extended, and the flight time can be extended while maintaining a predetermined flight speed.
第3の発明の飛翔体推進制御装置では、複数のロケットモータが飛翔体の軸心と平行方向に延びるように配置されている。そのため、複数のロケットモータを飛翔体内に高密度に配置することができ、第1又は第2の発明に係る効果に加え、飛翔体推進制御装置の小型、軽量化を向上させることができる。また、固体推進薬製造時においても、平行に並んだロケットモータの1次燃焼室内に固体推進薬を一方向から一度に充填することができるため、ロケットモータの製造が容易になり、製造時における経済性の観点からも有利である。 In the flying object propulsion control device of the third invention, the plurality of rocket motors are arranged so as to extend in a direction parallel to the axis of the flying object. Therefore, a plurality of rocket motors can be arranged at high density in the flying object, and in addition to the effects according to the first or second invention, the flying object propulsion control device can be reduced in size and weight. In addition, since the solid propellant can be filled from one direction at a time into the primary combustion chambers of the rocket motors arranged in parallel at the time of manufacturing the solid propellant, the manufacture of the rocket motor becomes easy. This is also advantageous from the viewpoint of economy.
(第1実施形態)
以下、本発明の飛翔体推進制御装置を具体化した第1実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the flying object propulsion control device of the present invention is embodied will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)〜(d)は、第1実施形態の飛翔体推進制御装置を示す図であって、図1(a)は飛翔体推進制御装置の要部を破断して示す正面図、図1(b)はロケットモータの拡大断面図、図1(c)は図1(b)の1c−1c線における断面図及び図1(d)は図1(a)の1d−1d線における断面図である。
FIGS. 1A to 1D are views showing the flying object propulsion control apparatus of the first embodiment, and FIG. 1A is a front view showing a main part of the flying object propulsion control apparatus in a cutaway state. 1B is an enlarged sectional view of the rocket motor, FIG. 1C is a sectional view taken along line 1c-1c in FIG. 1B, and FIG. 1D is taken along
図1(a)に示すように、第1実施形態の飛翔体10を構成する機体11はほぼ円筒状に形成され、前端部は前端ほど縮径されたテーパ状(砲弾状)に形成されるとともに、後端部にはスロート部12aを経て後方へ開口するメインノズル12が飛翔体10の軸心、つまり機体11の軸心Xに対して平行方向に延びるように配置されている。機体11内の中央部より若干後方位置には複数のロケットモータ13が機体11の軸心Xと平行方向に延びるように配設されている。図1(d)に示すように、第1実施形態では19本のロケットモータ13が最密充填されるように配置されている。これらのロケットモータ13は、機体11の軸心Xに対して点対称に配置されるとともに、水平線Y及び垂直線Zに対しても対称に配置されている。
As shown in FIG. 1A, the
図1(b)に示すように、各ロケットモータ13は、その内部が1次燃焼室14となり、1次燃焼室14の前端部に点火装置15が設けられ、後端部に耐圧耐熱性の材料で形成されたクロージャー16が設けられるとともに、それらの間に固体推進薬17が装填されて構成されている。点火装置15は、点火部とその点火部に点火信号を送るためのリード線が接続されて構成されている。各ロケットモータ13は外部からの点火信号に基づいて個別に点火装置15に点火されて固体推進薬17が燃焼されるようになっている。クロージャー16は固体推進薬17の燃焼によるガスの噴出で破裂するもので、好ましくは1〜2mmの厚みを有している。図1(c)に示すように、固体推進薬17は円筒状をなし、中心に内孔18を有している。そして、点火装置15の点火により、固体推進薬17がその内孔18側から燃焼し、その燃焼が径方向へ拡がって外周面へ達するようになっている(内面燃焼)。
As shown in FIG. 1B, each
各ロケットモータ13としては、2種類以上のサイズ(形状及び大きさ)の異なるロケットモータ13を使用することができ、その場合機体11内での装填率を高くすることも可能である。また、それぞれのサイズに適した固体推進薬17の組成及び燃焼速度を設定すれば、異なるサイズのロケットモータ13を用いても発生推力を等しくすることが可能である。固体推進薬17についても、燃焼速度や形状を同一にする必要がなく、燃焼速度や形状の異なる2種類以上の固体推進薬17を組合せて用いても構わない。
As each
図1(a)に示すように、前記1次燃焼室14とメインノズル12との間の機体11内空間部は、2次燃焼室19となっている。従って、各ロケットモータ13内の1次燃焼室14と2次燃焼室19とは連通されている。ロケットモータ13の1次燃焼室14と2次燃焼室19との間にメインノズル12のスロート部12aよりも断面積が小さいスロート部を有するノズルを設置し、1次燃焼室14の燃焼圧力を2次燃焼室19の圧力より数倍以上高く設定することで、ロケットモータ13を1個或いは複数個燃焼させ、2次燃焼室19の圧力が変化しても、ロケットモータ13の燃焼圧力を一定に保つことができる。これにより、ロケットモータ13の燃焼時間を変化させることなく2次燃焼室19内の圧力、すなわち発生推力を増大させることができる。
As shown in FIG. 1 (a), the space inside the
飛翔体推進制御装置は、前記の1次燃焼室14に装填された固体推進薬17を有する複数のロケットモータ13と、1次燃焼室14に連通される2次燃焼室19とにより構成されている。
The flying object propulsion control device includes a plurality of
飛翔体10が空気中を飛翔(飛行)する場合、空気抵抗により機体11の速度は徐々に低下する。従来の飛翔体では、大推力の固体ロケットモータを1回燃焼させることで初期の機体速度を十分に上げて最終速度を確保している。そのため、高速になるほど空気抵抗が大きくなって推進エネルギーが無駄に消費されるほか、初期の加速度が高くなり過ぎるという問題があった。このことについて、図2(a)〜(c)に基づいて説明する。図2(a)は飛翔体10の速度と時間との関係を示す速度パターン図、図2(b)は飛翔体10の推力と時間との関係を示す推力パターン図及び図2(c)は飛翔体10の飛翔距離と時間との関係を示す飛翔距離パターン図である。
When the flying
これらの図2(a)〜(c)に示すように、従来の飛翔体推進制御装置では破線で示す曲線になるのに対し、第1実施形態の飛翔体推進制御装置では実線で示す曲線となる。すなわち、第1実施形態においては、複数のロケットモータ13が個別に外部からの信号に基づいて燃焼することが可能なため、初期のロケットモータ13の燃焼が終了した後次のロケットモータ13の燃焼を開始し、その燃焼が終了した後さらに次のロケットモータ13を燃焼させることができる。その結果、飛翔体10の飛翔距離を延ばすことができるとともに、所定の飛翔速度を維持しながら飛翔時間を延ばすことができる。
As shown in FIGS. 2A to 2C, the conventional flying object propulsion control device has a curve indicated by a broken line, whereas the flying object propulsion control device of the first embodiment has a curve indicated by a solid line. Become. That is, in the first embodiment, since the plurality of
一方、飛翔距離や飛翔時間を延ばすために、前記図6に示すような飛翔体30内に2個以上の固体推進薬31と点火装置40とをそれぞれ配置した構造の場合には、前記のように耐圧隔壁41の構造が複雑になることや、推力が一定に制限される。しかも、3個以上の固体推進薬31や点火装置40を組み込むことは、構成品の配置の点或いは熱や圧力の保護の点で難しい場合がある。
On the other hand, in the case of a structure in which two or more
しかしながら、第1実施形態では、各ロケットモータ13の1次燃焼室14は2次燃焼室19と耐圧、耐熱性のクロージャー16で仕切られているために、熱及び圧力対策が容易となり、ロケットモータ13の発数を増やして複数回の推力を発生させることも構造上容易である。しかも、複数個のロケットモータ13の同時点火が可能であるために、必要により全てのロケットモータ13を短時間に燃焼させて一気に加速することも可能である。
However, in the first embodiment, since the
次に、ロケットモータ13の形状及び配置と、固体推進薬17の種類等とについて説明する。
第1実施形態のロケットモータ13の形状を円筒状としているが、複数のロケットモータ13を機体11内に高密度に配置するために六角筒状や扇形筒状であっても差し支えない。ロケットモータ13内の1次燃焼室14を高圧で使用する場合には耐圧強度を考慮して円筒状を採用し、充填率を重視する場合には六角筒状や扇形筒状とし、燃焼圧力を低下させることができる。1次燃焼室14に装填される固体推進薬17としては、公知の推進薬例えばダブルベース推進薬、コンポジット推進薬等が使用され、特に限定されるものではない。
Next, the shape and arrangement of the
Although the shape of the
また、複数のロケットモータ13は、機体11の軸心Xと平行方向に延びるように配置されていることから、固体推進薬17の製造工程において全ての1次燃焼室14に一度に固体推進薬17を装填することが可能になり、その製造作業が容易となる。さらに、機体11の前から後へ順に点火装置モジュール、推進薬モジュール、ノズル付き2次燃焼室19の順に配置されており、飛翔体推進制御装置の製造においてモジュール毎の製造及び組み立てが可能で、低コスト化を図ることができる。以上のように、機体11の軸心X方向に複数のロケットモータ13を揃えて配置することにより、機体11内にロケットモータ13を高密度で配置することができ、小型、軽量化を図ることができるとともに、飛翔体推進制御装置の製造作業も容易になって、経済的にも大きな利点が得られる。
Further, since the plurality of
次に、前記固体推進薬17の燃焼方式について説明する。
それぞれのロケットモータ13は、好ましくは内面燃焼方式が採用されるため、個々の固体推進薬17はその内部に内孔18を有する構造になる。図1の例では固体推進薬17の厚さがどの方向も均等になるようにするために内孔18を丸孔形状としているが、一般の固体推進薬17に使用されているような内周部の形状が星型やスロット形状(スリットを有する形状)でも可能である。1次燃焼室14の断面形状や必要な推力パターンに応じて適切な内孔18形状にすることが好ましい。但し、本実施形態では多数のロケットモータ13が隣接配置されているため、1次燃焼室14の内壁面が燃焼火炎で加熱されることを極力抑えることが必要であり、燃焼末期まで燃焼面が順に拡大していく丸孔や断面星型形状の孔は好ましい形状である。
Next, the combustion method of the
Since each
以上の第1実施形態により発揮される効果を以下にまとめて記載する。
・ 第1実施形態の飛翔体推進制御装置は、1次燃焼室14に装填された固体推進薬17を有する複数のロケットモータ13と、1次燃焼室14に連通される2次燃焼室19とを備えている。つまり、2次燃焼室19のメインノズル12が各ロケットモータ13の1次燃焼室14と共有されている。このように、固体推進薬17を有する複数のロケットモータ13の1次燃焼室14と、それに連通される2次燃焼室19との組合せにより、特に推力制御等の飛翔体10の推進に伴う制御を効率良く行うことができる。しかも、従来のようにバルブやピントルを必要とせず、また余分なノズルを必要とせず、簡易な構造とすることで小型、軽量化を図ることができる。
The effects exhibited by the above first embodiment will be summarized below.
· Projectile propulsion control apparatus of the first embodiment includes a plurality of
・ また、各ロケットモータ13は外部からの点火信号に基づいて個別に点火装置15が作動して固体推進薬17が燃焼されるように構成されている。このため、各ロケットモータ13を任意のタイミングで点火でき、必要なときに点火信号に基づき推力を発生することができるため、平均飛翔速度や飛行時間の増大が可能となる。さらに、1つ以上の任意数のロケットモータ13を同時に点火することも可能であるため、必要なときに複数個のロケットモータ13の同時点火によって、任意の大きさの推力が得られ、飛翔体10の飛翔性能を向上させることができる。
Each
・ また、固体推進薬17は円筒状に形成され、その内孔18の内側から外側へ、すなわち内孔18の内周面から半径方向外方へ燃焼が進行するように構成されている。従って、ロケットモータ13の燃焼熱が1次燃焼室14の内壁面に伝わることを抑制することができ、周囲のロケットモータ13の温度を上昇させにくく、燃焼性能を安定させることができる。
The
・ 加えて、複数のロケットモータ13が機体11の軸心Xと平行方向に延びるように配置されている。そのため、複数のロケットモータ13を高密度に配置することができ、飛翔体推進制御装置の小型、軽量化を向上させることができる。また、固体推進薬製造時においても、平行に並んだロケットモータ13の1次燃焼室14内に固体推進薬17を一方向から一度に充填することができるため、ロケットモータ13の製造が容易になり、製造時における経済性の観点からも有利である。
In addition, a plurality of
・ また、2次燃焼室19のメインノズル12が飛翔体10の軸心Xに対して平行方向に延びるように配置されていることから、特に飛翔体10の推力制御を容易に行うことができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の飛翔体推進制御装置を具体化した第2実施形態につき、図3に基づいて説明する。この第2実施形態では、第1実施形態と異なる点について主に説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については同じ部材番号を付して説明する。
In addition, since the
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment that embodies the flying object propulsion control device of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. In addition, the same member number is attached | subjected and demonstrated about the same member as 1st Embodiment.
図3(a)〜(e)は、第2実施形態の飛翔体推進制御装置を示す図であって、図3(a)は飛翔体推進制御装置の要部を破断して示す正面図、図3(b)はロケットモータの拡大断面図、図3(c)は図3(b)の3c−3c線における断面図、図3(d)は図3(a)の3d−3d線における断面図及び図3(e)は図3(a)の3e−3e線における断面図である。
FIGS. 3A to 3E are views showing a flying object propulsion control apparatus according to a second embodiment, and FIG. 3A is a front view showing a main part of the flying object propulsion control apparatus in a broken state. 3B is an enlarged cross-sectional view of the rocket motor, FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line 3c-3c in FIG. 3B, and FIG. 3D is taken along
図3(a)に示すように、2次燃焼室19は機体11の中央部(重心部)に設けられ、図3(e)に示すように、隔壁20により4つに均等に分割され、各2次燃焼室19aはほぼ三角柱状に形成されている。各2次燃焼室19aの外周部には、スロート部分21aを有するサブノズル21が機体11の軸心Xに対して直交方向(径方向)に延びるように配置されている。従って、サブノズル21は合計4個設けられている。2次燃焼室19aのサブノズル21の個数は、固体推進薬17の燃焼性能、2次燃焼室19aの大きさ、飛翔体10の大きさ、その重量、制御目的等に応じて適宜設定することができる。ここで、直交方向とは機体11の軸心Xに対して必ずしも直角(90度)でなくとも良く、直角に近い方向を意味する。
As shown in FIG. 3 (a), the
複数(第2実施形態では32本)のロケットモータ13は、2次燃焼室19aの後方位置に配設され、8本ずつのロケットモータ13がそれぞれ4つの2次燃焼室19aに対向するように配置され、1つの2次燃焼室19aに8つの1次燃焼室14が連通されている。図3(b)に示すように、点火装置15は1次燃焼室14の後端位置に配設され、クロージャー16は前端位置に配設されている。また、図3(c)に示すように、固体推進薬17は第1実施形態と同様に円筒状に形成され、内孔18を有している。第2実施形態の飛翔体10においては、図示されていないが、メインノズル12から燃焼ガスを噴出させるための固体推進薬17が機体11の後部に装填されており、機体11の軸心X方向への推力が得られるように構成されている。
A plurality (32 in the second embodiment) of the
従って、この第2実施形態の飛翔体推進制御装置によれば、2次燃焼室19のサブノズル21が飛翔体10の軸心Xに対して直交方向に延びるように配置されているため、飛翔体10の姿勢制御を容易に行うことができるとともに、飛翔体10に横方向へ発生する推力をサイドスラスタとして用いることができる。この推力のタイミングは、固体推進薬17の燃焼のタイミングにより制御される。しかも、2次燃焼室19aに接続されたそれぞれ異なるロケットモータ13を点火することも可能であるため、推力ベクトルの合力方向に推力を発生することができ、飛翔制御特性を大幅に高めることができる。
Therefore, according to the flying object propulsion control device of the second embodiment, the sub-nozzle 21 of the
さらに、2次燃焼室19a間が隔壁20によって4分割されていることから、一度に燃焼させる固体推進薬17の個数及びそのタイミングを制御することができるので、装填される固体推進薬17を最少にすることができ、また細かな推力の大きさ及び方向の制御が可能となる。しかも、燃焼ガスを一旦2次燃焼室19aに蓄圧することにより、燃焼反応を十分に進めることができ、かつスペース的に余裕ができて適切な開口比を有するサブノズル21を配置することができるため、従来のような各小型ロケットモータ38に設けられたサブノズル36から直接燃焼ガスを噴出させる方式より燃焼効率やノズル効率が良くなる。
Further, since the space between the
加えて、前記ロケットモータ13の1次燃焼室14は4つの2次燃焼室19aにそれぞれが連通されているが、1次燃焼室14と2次燃焼室19aとの間の流路を狭めることにより2次燃焼室19aの圧力が変化しても、1次燃焼室14の燃焼圧力を一定に保つことができる。従って、ロケットモータ13の燃焼時間を変化させることなく、発生推力を増大させることができる。
In addition, the
なお、本実施形態は、次のように変更して実施することも可能である。
・ 第1実施形態において、2次燃焼室19を複数に分割するように構成することもできる。その場合、推力制御の制御態様を第2実施形態のように変化させることができる。
It should be noted that the present embodiment can be implemented with the following modifications.
-In 1st Embodiment, it can also comprise so that the
・ 第2実施形態において、1次燃焼室14と2次燃焼室19aの位置関係を逆にして第1実施形態のような配置にすることも可能である。
In the second embodiment, it is also possible to place as in the first embodiment and a positional relationship between the
・ 第1実施形態のロケットモータ13より前方位置に、第2実施形態の構成、すなわち複数のロケットモータ13及び複数の2次燃焼室19aを設けるように構成することもできる。その場合、推力制御と姿勢制御とを組合せて飛翔体10の制御を行うことができる。
The configuration of the second embodiment, that is, a plurality of
・ ロケットモータ13を、機体11の軸心X、水平線Y及び垂直線Zの少なくとも1つに対して対称とならないように配置することもできる。
・ 固体推進薬17を内孔18を有しないような中実体として構成することも可能である。
The
It is also possible to configure the
・ 飛翔体推進制御装置にタイマーを備え、飛翔体10の推力制御や姿勢制御を所定時間おきに行うように構成することもできる。
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
The flying object propulsion control device may be provided with a timer so that thrust control and attitude control of the flying
Further, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be described below.
・ 前記複数のロケットモータは、飛翔体の軸心に対して点対称となる位置に配置されている請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の飛翔体推進制御装置。このように構成した場合、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加え、飛翔体の推進に伴う制御を安定した状態で、容易に行うことができる。 · Said plurality of rocket motors, projectile propulsion control apparatus according to any one of claims 1 to 3, which is arranged at a position which is a point symmetry with respect to the axis of the projectile. In such a configuration, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3, the control associated with the promotion of the projectile in a stable state, can be easily performed.
・ 前記複数のロケットモータは、飛翔体内で最密充填となるように配置される請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の飛翔体推進制御装置。このように構成した場合、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加え、飛翔体の推進に伴う制御をより効率良く行うことができるとともに、飛翔体の小型化を図ることができる。 The flying object propulsion control device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the plurality of rocket motors are arranged so as to be closest packed in the flying object. In such a configuration, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 3 , the control associated with the propulsion of the flying object can be performed more efficiently, and the flying object can be reduced in size. Can do.
10…飛翔体、12…ノズルとしてのメインノズル、13…ロケットモータ、14…1次燃焼室、15…点火装置、17…固体推進薬、18…内孔、19、19a…2次燃焼室、21…ノズルとしてのサブノズル、X…軸心。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記各固体推進薬は外部からの点火信号に基づいて個別に点火装置が作動して固体推進薬が燃焼されるように構成されているとともに、前記2次燃焼室のサブノズルは飛翔体の重心位置で飛翔体の軸心に対して直交方向に延びるように配置されていることを特徴とする飛翔体推進制御装置。 Provided flying body, the closure formed in the ignition device and the front end portion in a pressure heat-resistant material to the rear end portion is loaded into the primary combustion chamber which is provided, a cylindrical solid propellant having an inner bore a plurality of the rocket motor, and a plurality of secondary combustion chamber which is constructed as a single secondary combustion chamber is communicated to said plurality of primary combustion chamber, said primary combustion chamber and the secondary combustion with A nozzle having a throat having a smaller cross-sectional area than the throat portion of the main nozzle is installed between the chamber and a sub- nozzle having a throat portion in the secondary combustion chamber, and a solid propellant loaded in the rear portion Combustion gas is ejected from the main nozzle to obtain thrust,
Each solid propellant is configured so that the solid propellant is burned by individually operating an ignition device based on an external ignition signal, and the sub-nozzle of the secondary combustion chamber is positioned at the center of gravity of the flying object. The flying object propulsion control apparatus is arranged so as to extend in a direction orthogonal to the axis of the flying object.
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