JP5748433B2 - 飛翔体 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばロケット等の飛翔体に関する。
ロケットやミサイル等の飛翔体は、例えば、細長い円筒形の胴体と、推進力を発生させる推進装置と、飛翔を安定させるために胴体の後端部に設けられた複数の尾翼などを備える。
飛翔体の向きを調節するために、胴体における例えば前方側部分に操舵翼を設けることが提案されている。この操舵翼をアクチュエータにより動作させることで、飛翔体の向きを調節することができる。このような操舵翼は、例えば、下記の非特許文献1や特許文献1に記載されている。
特開2007−306715号公報 Jane’s Armour and Artillery 2008−2009 page 1026
しかし、上述したアクチュエータは、複雑な機構を有し、各操舵翼毎にアクチュエータが必要であるため、コストがかかる。
そこで、本発明の目的は、単純な機構により、飛翔体の飛翔方向または姿勢を制御できるようにすることにある。
上述の目的を達成するため、本発明によると、空気中を飛翔する飛翔体であって、
飛翔用の推進力を発生させる推進装置と、
該推進装置が固定された本体と、
本体の中心軸回りに本体に対して回転自在に設けられた制御翼と、
前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を備え、
飛翔中において、前記制御翼は、前記空気から受ける前記中心軸回りの空気力により回転し、翼固定装置により本体に固定されると、前記空気力を前記本体に伝達し、
前記制御翼として、第1および第2の制御翼が設けられ、これらの制御翼は、本体の前記中心軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられており、
第1の制御翼は、前記中心軸を回る第1の周方向に前記空気力を受け、第2の制御翼は第1の周方向と逆向きの第2の周方向に前記空気力を受けるように構成されており、
第1および第2の制御翼に対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼の回転角を検出する第1および第2の回転角センサと、
前記各回転角センサが検出した回転角に基づいて、翼固定装置を制御することで第1および第2の制御翼を互いに独立して所望の回転角で本体に固定させる制御装置と、を備える、ことを特徴とする飛翔体が提供される。
本発明の別の実施形態によると、空気中を飛翔する飛翔体であって、
飛翔用の推進力を発生させる推進装置と、
該推進装置が固定された本体と、
本体の中心軸回りに本体に対して回転自在に設けられた制御翼と、
前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を備え、
飛翔中において、前記制御翼は、前記空気から受ける前記中心軸回りの空気力により回転し、翼固定装置により本体に固定されると、前記空気力を前記本体に伝達し、
前記制御翼として、第1および第2の制御翼が設けられ、これらの制御翼は、本体の前記中心軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられており、
第1および第2の制御翼は、前記中心軸を回る同じ周方向に前記空気力を受けるように構成されており、
飛翔体は、第1および第2の制御翼に対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼の回転角を検出する第1および第2の回転角センサと、
前記各回転角センサが検出した回転角に基づいて、翼固定装置を制御することで第1および第2の制御翼を互いに独立して所望の回転角で本体に固定させる制御装置と、を備える、ことを特徴とする飛翔体が提供される
本発明の別の実施形態によると、空気中を飛翔する飛翔体であって、
飛翔用の推進力を発生させる推進装置と、
該推進装置が固定された本体と、
本体の中心軸回りに本体に対して回転自在に設けられた制御翼と、
前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を備え、
飛翔中において、前記制御翼は、前記空気から受ける前記中心軸回りの空気力により回転し、翼固定装置により本体に固定されると、前記空気力を前記本体に伝達し、
前記制御翼として、第1、第2、第3および第4の制御翼が設けられ、これらの制御翼は、本体の前記中心軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられており、
第1および第2の制御翼は、前記中心軸を回る第1の周方向に前記空気力を受けるように構成され、第3および第4の制御翼は第1の周方向と逆向きの第2の周方向に前記空気力を受けるように構成されており、
飛翔体は、第1、第2、第3および第4の制御翼に対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼の回転角を検出する第1、第2、第3および第4の回転角センサと、
前記各回転角センサが検出した回転角に基づいて、翼固定装置を制御することで第1、第2、第3および第4の制御翼を互いに独立して所望の回転角で本体に固定させる制御装置と、を備える、ことを特徴とする飛翔体が提供される
上述した本発明によると、本体の中心軸回りに本体に対し回転自在に設けられた制御翼と、前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を設け、飛翔中において、前記制御翼は、翼固定装置により本体に固定されると、中心軸回りの空気力を前記本体に伝達する。これにより、飛翔体の飛翔方向または姿勢を制御することが可能となる。
従って、制御翼を回転自在にする構成や翼固定装置などの単純な機構により、飛翔体の飛翔方向または姿勢を制御することが可能となる。
本発明の第1実施形態による飛翔体の構成図である。 図1の飛翔体の縦断面図である。 図1(A)のB−B矢視図に相当するが、第1実施形態による制御翼の作用を説明する図である。 本発明の第2実施形態による飛翔体の構成図である。 図4(A)のB−B矢視図に相当するが、第2実施形態による制御翼の作用を説明する図である。 本発明の第3実施形態による飛翔体の構成図である。 図6の飛翔体の縦断面図である。 図1(6)のB−B矢視図に相当するが、第3実施形態による制御翼の作用を説明する図である。 本発明の第4実施形態による飛翔体の構成図である。 図9の飛翔体の縦断面図である。
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
[第1実施形態]
図1(A)は、本発明の第1実施形態による飛翔体10の全体を示す。図1(B)は、図1(A)のB−B矢視図であるが、飛翔体10の前方側部分のみを示す。図2は、飛翔体10の中心軸Cを含む仮想平面による飛翔体10の部分断面図である。
図1の例では、飛翔体10は、空気中を飛翔するロケットである。飛翔体10は、推進装置3、本体5、および制御翼7a、7bを備える。
推進装置3は、飛翔体10に飛翔用の推進力を発生させる。推進装置3は、本体5内部に設けられ、固体燃料または液体燃料を推進剤として用いるロケットモータである。推進装置3は、推進剤が収容されたモータケース3aと、推進剤の燃焼により発生する燃焼ガスを飛翔体10の後方へ噴出するノズル3bとを有する。
本体5には、推進装置3(すなわち、モータケース3aやノズル3b)が固定されている。本体5は、ロケットの非回転外殻5bと、非回転外殻5bと一体的に結合している後述の中心軸部5aと、を有する。なお、非回転外殻5bの後端部には、飛翔体10の飛翔を安定させる複数の尾翼5cが設けられている。この例では、各尾翼5cは、駆動されず、一定の姿勢を維持するように非回転外殻5bに固定されている。
制御翼7a、7bは、本体5の中心軸C(すなわち、図2の中心軸部5a)の回りに本体5に対して回転自在に本体5に設けられる。第1実施形態では、第1および第2の制御翼7a、7bは、本体5の中心軸Cと平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられている。なお、中心軸Cは、飛翔体10自体の中心軸でもある。
第1の制御翼7aは、飛翔体10の飛行中に、中心軸Cを回る第1の周方向(図1(B)において反時計回りの方向)に空気力Faを受けるように構成されている。第2の制御翼7bは、飛翔体10の飛行中に、第1の周方向と逆向きの第2の周方向(図1(B)において時計回りの方向)に空気力Fbを受けるように構成されている。
第1実施形態では、制御翼7a、7bは、飛翔体10の前方側部分に設けられる。
各制御翼7a、7b毎に、図2のように、回転フレーム13、軸受構造15、回転外殻17、および翼固定装置19が設けられる。
回転フレーム13は、軸受構造15を介して中心軸部5aに取り付けられることで、中心軸部5aに対し中心軸C回りに回転自在となっている。
軸受構造15は、中心軸部5aに直接または間接的に取り付けられる。軸受構造15は、半径方向(中心軸Cに対する半径方向。以下同様)に回転フレーム13の荷重を受けるラジアル軸受15aと、軸方向(中心軸Cと平行な方向。以下同様)に回転フレーム13の荷重を受けるスラスト軸受15bとを有する。
回転外殻17は、回転フレーム13に一体的に結合されており、回転フレーム13と共に中心軸C回りに回転自在となっている。回転外殻17から半径方向外側に延びるように制御翼7a、7bは回転外殻17に固定されている。これにより、制御翼7a、7bは、回転フレーム13および回転外殻17と共に中心軸C回りに回転自在となっている。各回転外殻17に制御翼7aまたは7bが1つだけ固定されている。
翼固定装置19は、制御翼7a、7bを本体5に対して固定させるように動作するブレーキ装置である。図2の例では、翼固定装置19は、回転フレーム13に固定された被制動部13aを軸方向に挟み込むように動作することで、制御翼7a、7bを中心軸部5a(本体5)に対して固定させる。好ましくは、各制御翼7a、7bは、本体5に対して固定されると、大きさが同じで向きが互いに逆である空気力を本体5に伝達するように構成される。
また、翼固定装置19により制御翼7aまたは7bが本体5に対して固定されていない回転自在状態では、当該制御翼は、本体5に空気力を伝達しないか、または、無視できる程度の大きさの空気力を本体5に伝達する。
中心軸部5aは、本体5の一部を構成する。中心軸部5aは、回転外殻17よりも後方側に位置する非回転外殻5bと、回転外殻17よりも前方側に位置する非回転外殻5bとに固定されている。
また、飛翔体10は、第1および第2の回転角センサ11a、11bと制御装置20を備える。
第1および第2の回転角センサ11a、11bは、第1および第2の制御翼7a、7bに対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼7a、7bの回転角(中心軸C回りの回転角)を検出する。回転角センサ11a、11bは、中心軸部5aに直接または間接的に設置されている。好ましくは、各回転角センサ11a、11bは、中心軸部5aにおける中心軸C回り方向の同じ基準位置に、対応する制御翼7a、7bが位置している時には、同じ値の回転角を出力するように設定されている。
制御装置20は、翼固定装置19の制御を行う。すなわち、制御装置20は、各回転角センサ11a、11bが検出した回転角に基づいて、翼固定装置19を制御することで第1および第2の制御翼7a、7bを互いに独立して所望の回転角で本体5に固定させる。
第1実施形態では、制御装置20は、第1および第2の制御翼7a、7bを、第1および第2の制御翼7a、7bが中心軸Cを基準に互いに正反対に位置するように第1および第2の制御翼7a、7bを本体5に固定させる制御を行う(例えば、図3を参照)。すなわち、制御装置20は、中心軸C回り方向における位置を示す位相差が、第1および第2の制御翼7a、7bの間で180度となるように第1および第2の制御翼7a、7bを本体5に固定させる制御を行う。
例えば、制御装置20は、第1および第2の制御翼7a、7bに対して次の制御方法A1、A2、B1、B2を実行することができる。なお、飛翔体10は、水平面に対する本体5の姿勢を検出する姿勢センサ21を備える。
(制御方法A1)
制御装置20は、回転角センサ11a、11bにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図3(A)のように、中心軸Cを基準に、水平方向一方側の上方力作用位置にて第1の制御翼7aを本体5に固定し、水平方向他方側の上方力作用位置にて第2の制御翼7bを本体5に固定する。これにより、各制御翼7a、7bは、それぞれ、鉛直上向きに空気力Fa、Fbを受けて、当該空気力Fa、Fbを本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ピッチ方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して鉛直上向きに移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が鉛直上方側へ変更させられる。
なお、上方力作用位置は、鉛直上向きの空気力が対象とする制御翼に作用する周方向位置(中心軸C回りに関する位置。以下同様)である。制御装置20は、例えば、当該制御翼に対応する回転角センサにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された前記姿勢と、基準回転角および基準姿勢とに基づいて、上方力作用位置に相当する回転角を算出する。基準回転角は、飛翔体10が水平方向に飛翔中に本体5が水平面に対して中心軸C回りの基準姿勢を取り、かつ、対象とする制御翼が上方力作用位置に位置している時に、当該制御翼に対応する回転角センサが検出することになる既知の回転角である。
(制御方法A2)
制御装置20は、回転角センサ11a、11bにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図3(B)のように、中心軸Cを基準に、水平方向一方側の下方力作用位置にて第1の制御翼7aを本体5に固定し、水平方向他方側の下方力作用位置にて第2の制御翼7bを本体5に固定する。これにより、各制御翼7a、7bは、それぞれ、鉛直下向きに空気力Fa、Fbを受けて、当該空気力Fa、Fbを本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ピッチ方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して鉛直下向きに移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が鉛直下方側へ変更させられる。
なお、下方力作用位置は、鉛直下向きの空気力が対象とする制御翼に作用する周方向位置である。制御装置20は、当該制御翼に対応する回転角センサにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された前記姿勢と、基準回転角および基準姿勢とに基づいて、下方力作用位置に相当する回転角を算出する。基準回転角は、飛翔体10が水平方向に飛翔中に本体5が水平面に対して中心軸C回りの基準姿勢を取り、かつ、対象とする制御翼が下方力作用位置に位置している時に、当該制御翼に対応する回転角センサが検出することになる既知の回転角である。
(制御方法B1)
制御装置20は、回転角センサ11a、11bにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図3(C)のように、中心軸Cを基準に、鉛直方向一方側の第1水平力作用位置にて第1の制御翼7aを本体5に固定し、鉛直方向他方側の第1水平力作用位置にて第2の制御翼7bを本体5に固定する。これにより、各制御翼7a、7bは、それぞれ、第1水平方向(図3(C)における左方向)に空気力Fa、Fbを受けて、当該空気力Fa、Fbを本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ヨー方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して第1水平方向に移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が第1水平方向へ変更させられる。
なお、第1水平力作用位置は、第1水平方向の空気力が対象とする制御翼に作用する周方向位置である。制御装置20は、当該制御翼に対応する回転角センサにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された前記姿勢と、基準回転角および基準姿勢とに基づいて、第1水平力作用位置に相当する回転角を算出する。基準回転角は、飛翔体10が水平方向に飛翔中に本体5が水平面に対して中心軸C回りの基準姿勢を取り、かつ、対象とする制御翼が第1水平力作用位置に位置している時に、当該制御翼に対応する回転角センサが検出することになる既知の回転角である。
(制御方法B2)
制御装置20は、回転角センサ11a、11bにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図3(D)のように、中心軸Cを基準に、鉛直方向一方側の第2水平力作用位置にて第1の制御翼7aを本体5に固定し、鉛直方向他方側の第2水平力作用位置にて第2の制御翼7bを本体5に固定する。これにより、各制御翼7a、7bは、それぞれ、第2水平方向(図3(D)における右方向)に空気力Fa、Fbを受けて、当該空気力Fa、Fbを本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ヨー方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して第2水平方向に移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が第2水平方向へ変更させられる。
なお、第2水平力作用位置は、第2水平方向の空気力が対象とする制御翼に作用する周方向位置である。制御装置20は、当該制御翼に対応する回転角センサにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された前記姿勢と、基準回転角および基準姿勢とに基づいて、第2水平力作用位置に相当する回転角を算出する。基準回転角は、飛翔体10が水平方向に飛翔中に本体5が水平面に対して中心軸C回りの基準姿勢を取り、かつ、対象とする制御翼が第2水平力作用位置に位置している時に、当該制御翼に対応する回転角センサが検出することになる既知の回転角である。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態による飛翔体10について説明する。第2実施形態において、以下で説明する以外の点(構成や制御など)は、上述の第1実施形態と同じである。
図4(A)は、第2実施形態による飛翔体10を示す。図4(B)は、図4(A)のB−B矢視図である。
第2実施形態では、第1および第2の制御翼7a、7bは、飛翔体10の飛行中に、中心軸Cを回る同じ周方向(図4(B)の例では、この図における反時計回りの方向)に前記空気力を受けるように構成されている。好ましくは、各制御翼7a、7bは、本体5に対して固定されると、大きさと向きが同じ空気力を本体5に伝達するように構成される。
第2実施形態では、制御装置20は、第1および第2の制御翼7a、7bに対して次の制御方法C1を実行することができる。
(制御方法C1)
第1および第2の制御翼7a、7bを、図5に示すように、第1および第2の制御翼7a、7bが中心軸Cを基準に互いに正反対に位置するように第1および第2の制御翼7a、7bを本体5に固定させる制御を行う。すなわち、制御装置20は、中心軸C回り方向における位置を示す位相差が、第1および第2の制御翼7a、7bの間で180度となるように第1および第2の制御翼7a、7bを本体5に固定させる制御を行う。これにより、本体5を、中心軸C回りに安定して回転させることができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態による飛翔体10について説明する。第3実施形態において、以下で説明する以外の点(構成や制御など)は、上述の第1実施形態と同じである。
図6(A)は、第3実施形態による飛翔体10を示す。図6(B)は、図6(A)のB−B矢視図である。図7は、飛翔体10の中心軸Cを含む仮想平面による飛翔体10の部分断面図である。
第3実施形態では、第1、第2、第3および第4の制御翼7a、7b、7c、7dが設けられ、これらの制御翼は、本体5の中心軸Cと平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられている。
第1および第2の制御翼7a、7bは、飛翔体10の飛行中に、中心軸Cを回る第1の周方向(図6(B)における反時計回り)に空気力Fa、Fbを受けるように構成されている。第3および第4の制御翼7c、7dは、飛翔体10の飛行中に、第1の周方向と逆向きの第2の周方向(図6(B)における時計回り)に空気力Fc、Fdを受けるように構成されている。
好ましくは、各制御翼7a、7b、7c、7dは、本体5に対して固定されると、大きさが同じ空気力を本体5に伝達するように構成され、かつ、第1および第2の制御翼7a、7bと、第3および第4の制御翼7c、7dとは、本体5に対して固定されると、向きが逆の空気力を本体5に伝達するように構成される。
各制御翼7a、7b、7c、7d毎に、回転フレーム13、軸受構造15、回転外殻17、および翼固定装置19が設けられる。
また、翼固定装置19により制御翼7a、7b、7cまたは7dが本体5に対して固定されていない回転自在状態では、当該制御翼は、本体5に空気力を伝達しないか、または、無視できる程度の大きさの空気力を本体5に伝達する。
また、飛翔体10は、第1、第2、第3および第4の回転角センサ11a、11b、11c、11dを備える。第1、第2、第3および第4の回転角センサ11a、11b、11c、11dは、第1、第2、第3および第4の制御翼7a、7b、7c、7dに対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼7a、7b、7c、7dの回転角を検出する。
制御装置20は、各回転角センサ11a、11b、11c、11dが検出した回転角に基づいて、翼固定装置19を制御することで第1、第2、第3および第4の制御翼7a、7b、7c、7dを互いに独立して所望の回転角で本体5に固定させる。
第3実施形態では、制御装置20は、第1、第2、第3および第4の制御翼7a、7b、7c、7dのうち、2つの制御翼が中心軸Cを基準に互いに正反対に位置するように当該2つの制御翼を本体5に固定させる制御を行う(例えば、図8を参照)。すなわち、制御装置20は、中心軸C回り方向における位置を示す位相差が、当該2つの制御翼の間で180度となるように当該2つの制御翼を本体5に固定させる制御を行う。この場合、他の2つの制御翼は回転自在にしておくのがよい。
例えば、制御装置20は、次の制御方法A10、A20、B10、B20、C10、C20を実行することができる。
(制御方法A10)
制御装置20は、回転角センサ11a、11b、11c、11dにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図8(A)のように、中心軸Cを基準に、水平方向一方側の上述した上方力作用位置にて第1および第2の制御翼7a、7bの一方(図8(A)の例では、第1の制御翼7a)を本体5に固定し、水平方向他方側の上述した上方力作用位置にて第3および第4の制御翼7c、7dの一方(図の例では、第3の制御翼7c)を本体5に固定する。これにより、第1および第2の制御翼7a、7bの前記一方と、第3および第4の制御翼7c、7dの前記一方は、それぞれ、鉛直上向きに空気力(図8(A)の例では、Fa、Fc)を受けて、当該空気力を本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ピッチ方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して鉛直上向きに移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が鉛直上方側へ変更させられる。
この制御方法A10において、第1および第2の制御翼7a、7bの他方と、第3および第4の制御翼7c、7dの他方を回転自在にしておく。
(制御方法A20)
制御装置20は、回転角センサ11a、11b、11c、11dにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図8(B)のように、中心軸Cを基準に、水平方向一方側の上述した下方力作用位置にて第1および第2の制御翼7a、7bの一方(図8(B)の例では、第1の制御翼7a)を本体5に固定し、水平方向他方側の上述した下方力作用位置にて第3および第4の制御翼7c、7dの一方(図8(B)の例では、第3の制御翼7c)を本体5に固定する。これにより、第1および第2の制御翼7a、7bの前記一方と、第3および第4の制御翼7c、7dの前記一方は、それぞれ、鉛直下向きに空気力(図の例では、Fa、Fc)を受けて、当該空気力を本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ピッチ方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して鉛直下向きに移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が鉛直下方側へ変更させられる。
この制御方法A20において、第1および第2の制御翼7a、7bの他方と、第3および第4の制御翼7c、7dの他方を回転自在にしておく。
(制御方法B10)
制御装置20は、回転角センサ11a、11b、11c、11dにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図8(C)のように、中心軸Cを基準に、鉛直方向一方側の上述した第1水平力作用位置にて第1および第2の制御翼7a、7bの一方(図8(C)の例では、第1の制御翼7a)を本体5に固定し、鉛直方向他方側の上述した第1水平力作用位置にて第3および第4の制御翼7c、7dの一方(図の例では、第3の制御翼7c)を本体5に固定する。これにより、第1および第2の制御翼7a、7bの前記一方と、第3および第4の制御翼7c、7dの前記一方は、それぞれ、第1水平方向(図8(C)における左方向)に空気力(図8(C)の例では、Fa、Fc)を受けて、当該空気力を本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ヨー方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して第1水平方向に移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が第1水平方向へ変更させられる。
この制御方法B10において、第1および第2の制御翼7a、7bの他方と、第3および第4の制御翼7c、7dの他方を回転自在にしておく。
(制御方法B20)
制御装置20は、回転角センサ11a、11b、11c、11dにより検出された回転角と、姿勢センサ21により検出された本体5の前記姿勢とに基づいて、翼固定装置19を制御することで、図8(D)のように、中心軸Cを基準に、鉛直方向一方側の上述した第2水平力作用位置にて第1および第2の制御翼7a、7bの一方(図8(D)の例では、第1の制御翼7a)を本体5に固定し、鉛直方向他方側の上述した第2水平力作用位置にて第3および第4の制御翼7c、7dの一方(図8(D)例では、第3の制御翼7c)を本体5に固定する。これにより、第1および第2の制御翼7a、7bの前記一方と、第3および第4の制御翼7c、7dの前記一方は、それぞれ、第2水平方向(図8(D)における右方向)に空気力(図8(D)の例では、Fa、Fc)を受けて、当該空気力を本体5に伝達する。これにより、飛翔体10の前方側部分は、ヨー方向に制御させられる。すなわち、飛翔体10の前方側部分は、飛翔体10の後方側部分に対して第2水平方向に移動させられて、飛翔体10の飛翔方向が第2水平方向へ変更させられる。
この制御方法B20において、第1および第2の制御翼7a、7bの他方と、第3および第4の制御翼7c、7dの他方を回転自在にしておく。
(制御方法C10)
制御装置20は、回転角センサ11a、11bにより検出された回転角に基づいて、翼固定装置19を制御することで、図8(E)に示すように、第1および第2の制御翼7a、7bが中心軸Cを基準に互いに正反対に位置するように第1および第2の制御翼7a、7bを本体5に固定させる。これにより、上述した制御方法C1と同様に、本体5を、中心軸C回り(図8(E)における反時計回り)に安定して回転させることができる。
この制御方法C10において、第3および第4の制御翼7c、7dを回転自在にしておく。
(制御方法C20)
制御装置20は、回転角センサ11c、11dにより検出された回転角に基づいて、翼固定装置19を制御することで、図8(F)に示すように、第3および第4の制御翼7c、7dが中心軸Cを基準に互いに正反対に位置するように第3および第4の制御翼7c、7dを本体5に固定させる。これにより、上述した制御方法C1と同様に、本体5を、中心軸C回り(図8(F)における時計回り)に安定して回転させることができる。
この制御方法C20において、第1および第2の制御翼7a、7bを回転自在にしておく。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態による飛翔体10について説明する。第4実施形態において、以下で説明する以外の点(構成や制御など)は、上述の第1実施形態と同じである。
図9(A)は、第4実施形態による飛翔体10を示す。図9(B)は、図9(A)のB−B矢視図である。図10は、飛翔体10の中心軸Cを含む仮想平面による飛翔体10の部分断面図である。
第4実施形態では、1組の回転フレーム13、軸受構造15、回転外殻17、および翼固定装置19が設けられる。
第4実施形態では、第1および第2の制御翼7a、7bは、飛翔体10の飛行中に、中心軸Cを回る同じ周方向(この例では、図9(B)において反時計回りの方向)に空気力Fa、Fbを受けるように構成されている。
第4実施形態では、第1および第2の制御翼7a、7bは、同じ回転外殻17に固定されている。また、第4実施形態では、第1および第2の制御翼7a、7bは、中心軸Cを基準に互いに正反対に位置している。すなわち、中心軸C回り方向における位置を示す位相差が第1および第2の制御翼7a、7bの間で180度となるように、第1および第2の制御翼7a、7bは回転外殻17に固定されている。
好ましくは、各制御翼7a、7bは、本体5に対して固定されると、大きさと向きが同じ空気力を本体5に伝達するように構成される。
制御装置20は、翼固定装置19を制御することで、回転フレーム13と共に第1および第2の制御翼7a、7bを本体5に対して固定する。これにより、本体5を、中心軸C回りに安定して回転させることができる。
なお、第4実施形態では、回転角センサ11aと姿勢センサ21を省略してよい。
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、各組の回転フレーム13、軸受構造15、回転外殻17、および翼固定装置19は、飛翔体10における前後方向(中心軸C方向)の後方側部分に設けてもよい。
本発明の飛翔体は、ロケットに限定されず、他の飛翔体であってもよい。
3 推進装置、3a モータケース、3b ノズル、
5 本体、5a 中心軸部、5b 非回転外殻、5c 尾翼、
7a〜7d 制御翼、10 飛翔体、11a〜11d 回転角センサ、
13 回転フレーム、13a 被制動部、
15 軸受構造、15a ラジアル軸受、15b スラスト軸受、
17 回転外殻、19 翼固定装置、20 制御装置、21 姿勢センサ

Claims (3)

  1. 空気中を飛翔する飛翔体であって、
    飛翔用の推進力を発生させる推進装置と、
    該推進装置が固定された本体と、
    本体の中心軸回りに本体に対して回転自在に設けられた制御翼と、
    前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を備え、
    飛翔中において、前記制御翼は、前記空気から受ける前記中心軸回りの空気力により回転し、翼固定装置により本体に固定されると、前記空気力を前記本体に伝達し、
    前記制御翼として、第1および第2の制御翼が設けられ、これらの制御翼は、本体の前記中心軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられており、
    第1の制御翼は、前記中心軸を回る第1の周方向に前記空気力を受け、第2の制御翼は第1の周方向と逆向きの第2の周方向に前記空気力を受けるように構成されており、
    第1および第2の制御翼に対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼の回転角を検出する第1および第2の回転角センサと、
    前記各回転角センサが検出した回転角に基づいて、翼固定装置を制御することで第1および第2の制御翼を互いに独立して所望の回転角で本体に固定させる制御装置と、を備える、ことを特徴とする飛翔体。
  2. 空気中を飛翔する飛翔体であって、
    飛翔用の推進力を発生させる推進装置と、
    該推進装置が固定された本体と、
    本体の中心軸回りに本体に対して回転自在に設けられた制御翼と、
    前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を備え、
    飛翔中において、前記制御翼は、前記空気から受ける前記中心軸回りの空気力により回転し、翼固定装置により本体に固定されると、前記空気力を前記本体に伝達し、
    前記制御翼として、第1および第2の制御翼が設けられ、これらの制御翼は、本体の前記中心軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられており、
    第1および第2の制御翼は、前記中心軸を回る同じ周方向に前記空気力を受けるように構成されており、
    第1および第2の制御翼に対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼の回転角を検出する第1および第2の回転角センサと、
    前記各回転角センサが検出した回転角に基づいて、翼固定装置を制御することで第1および第2の制御翼を互いに独立して所望の回転角で本体に固定させる制御装置と、を備える、ことを特徴とする飛翔体。
  3. 空気中を飛翔する飛翔体であって、
    飛翔用の推進力を発生させる推進装置と、
    該推進装置が固定された本体と、
    本体の中心軸回りに本体に対して回転自在に設けられた制御翼と、
    前記制御翼を本体に対して固定させるように動作可能な翼固定装置と、を備え、
    飛翔中において、前記制御翼は、前記空気から受ける前記中心軸回りの空気力により回転し、翼固定装置により本体に固定されると、前記空気力を前記本体に伝達し、
    前記制御翼として、第1、第2、第3および第4の制御翼が設けられ、これらの制御翼は、本体の前記中心軸と平行な方向に関して互いに異なる位置に設けられており、
    第1および第2の制御翼は、前記中心軸を回る第1の周方向に前記空気力を受けるように構成され、第3および第4の制御翼は第1の周方向と逆向きの第2の周方向に前記空気力を受けるように構成されており、
    第1、第2、第3および第4の制御翼に対してそれぞれ設けられ、対応する制御翼の回転角を検出する第1、第2、第3および第4の回転角センサと、
    前記各回転角センサが検出した回転角に基づいて、翼固定装置を制御することで第1、第2、第3および第4の制御翼を互いに独立して所望の回転角で本体に固定させる制御装置と、を備える、ことを特徴とする飛翔体。
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