JPH09257398A - 飛しょう体 - Google Patents

飛しょう体

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JPH09257398A
JPH09257398A JP8068207A JP6820796A JPH09257398A JP H09257398 A JPH09257398 A JP H09257398A JP 8068207 A JP8068207 A JP 8068207A JP 6820796 A JP6820796 A JP 6820796A JP H09257398 A JPH09257398 A JP H09257398A
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JP
Japan
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shape memory
memory alloy
flying
heater
flying body
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JP8068207A
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English (en)
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Satoyuki Morooka
智行 師岡
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操舵翼をもつ飛しょう体では、操舵翼の空力
抵抗により飛しょう速度の減少が大きくなるため所望の
飛しょう距離において目標を撃破するための運動エネル
ギが得られない。 【解決手段】 飛しょう体1に加速度及び角速度を検出
する姿勢検出器と温度変化により形状が変化する形状記
憶合金と形状記憶合金の変位量を検出する歪ゲージと形
状記憶合金の変位量を算出する計算機と形状記憶合金に
温度変化を与えるヒータとヒータ電源とヒータ電源を制
御する温度制御装置を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空間を高速で飛
しょうし、操舵翼を持たない飛しょう体の姿勢制御を形
状記憶合金の形状変化を利用して行うようにした飛しょ
う体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7〜図11を用いて従来の操舵翼を有
する飛しょう体について説明する。図7において、1は
飛しょう体、2は飛しょう体1の尾部に配置された固定
翼、3は飛しょう体1の周方向に配置した複数の操舵翼
である。図8及び図9は、飛しょう体1を頭部側より見
た時の操舵翼3の動作方向を示す図である。図10は飛
しょう体1の速度と時間の関係を示す図である。図11
は操舵翼3の翼端で発生した渦流が飛しょう体1の胴
体、及び固定翼2に干渉する様子を示した図である。
【0003】飛しょう体1は空間に機体のロール姿勢を
安定化して飛しょうし、操舵翼3を使用し翼または飛し
ょう体胴体に発生する揚力により飛しょう経路を変更す
る。操舵翼3の動作方向は、ピッチ方向に飛しょう経路
を変更する場合は、図8に示すように操舵翼3b及び3
dの一組の翼を上下に可動させることによって操舵翼3
に揚力を発生し飛しょう体1の姿勢を変化させて飛しょ
う体1の胴体に揚力を発生させる。飛しょう体1の胴体
に発生した揚力は向心力となりピッチ方向に飛しょう経
路を変更する。同様に、ヨー方向に飛しょう経路を変更
する場合は、図9に示すように操舵翼3a及び3cの一
組の翼を左右に可動させることによって操舵翼3に揚力
を発生し飛しょう体1の姿勢を変化させて飛しょう体1
の胴体に揚力を発生させる。飛しょう体1の胴体に発生
した揚力は向心力となりヨー方向に飛しょう経路を変更
する。
【0004】操舵翼3による操舵方向には、操舵翼3の
配置場所により前翼操舵方式、主翼操舵方式、及び後翼
操舵方式に分別される。また、操舵翼3を前翼及び後翼
に配置した複合操舵方式もある。
【0005】前翼操舵方式は、飛しょう体1の重心位置
より前方に配置した操舵翼3を可動させ、まず操舵翼3
に揚力を発生し、飛しょう体1の姿勢を変化させる。飛
しょう体1の姿勢が変化することにより操舵翼3に発生
した揚力と同方向の揚力が飛しょう体1の胴体に発生す
ることにより飛しょう経路を変化させる方式である。
【0006】主翼操舵方式は、飛しょう体1の重心付近
に配置した操舵翼3により直接大きな揚力を発生させて
飛しょう経路を変化させる方式である。応答は前翼操舵
方式や後翼操舵方式に比べ非常に速いが、旋回能力は小
さい。また、主翼操舵方式は、操舵翼3に直接大きな揚
力を発生させるため、翼面積の大きな操舵翼3を用い
る。このため、操舵翼3を駆動させるサーボ装置も大出
力が必要になる。
【0007】後翼操舵方式は、飛しょう体1の重心より
後部に配置した操舵翼3を可動させ、操舵翼3に揚力を
発生させ飛しょう体1の姿勢を変化させる。飛しょう体
1の姿勢が変化することにより前翼操舵方式とは逆に、
操舵翼3に発生した揚力とは逆方向の揚力が飛しょう体
1の胴体に発生することにより飛しょう経路を変化させ
る方式である。このため、操舵翼3の揚力と飛しょう体
1の胴体に発生した揚力は打ち消しあうため、前翼操舵
方式ほど大きな旋回能力は得られない。
【0008】高速で飛しょうする飛しょう体1は図10
の速度プロファイルを有し飛しょう体1の推進薬が燃焼
終了と同時に急激に速度が低下する。これは、飛しょう
体1が飛しょう中は常に速度の2乗に比例した抵抗が作
用するが、推進薬燃焼中は推進薬の燃焼によって得られ
る推進力の方が飛しょう体1に作用する空気抵抗よりも
はるかに大きいため飛しょう体の速度は増加する。推進
薬の燃焼が終了すると、飛しょう体1は慣性力で飛しょ
うし、空気抵抗のみ作用するため速度は急激に低下し低
速度になるにつれて速度減少率は低減する。
【0009】飛しょう体1が空気中を高速で飛しょうす
ると、空気の粘性の影響により抵抗が発生する。抵抗は
大別すると2種類あり、1つは飛しょう体1の表面に平
行に作用する摩擦抵抗、もう1つは飛しょう体1の表面
に垂直に作用する圧力抵抗である。
【0010】摩擦抵抗は飛しょう体1の表面積の大きさ
によって変化し表面積が大きいほど摩擦抵抗は大きくな
る。また、圧力抵抗は、図11に示すように操舵翼3の
翼端の影響で発生する渦流が後方に流れ、飛しょう体1
の胴体及び固定翼2に干渉し圧力分布が変化して抵抗が
発生する。
【0011】さらに、超高速で飛しょうすると操舵翼3
に衝撃波が発生する。衝撃波の発生に伴い操舵翼3の前
方の空気が圧縮され、衝撃波後方では圧力が上昇するた
め抵抗が発生する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来の操舵翼を有する
飛しょう体1では、操舵翼3の翼端の影響で発生する渦
流が後方に流れ飛しょう体1の胴体及び固定翼2にあた
る。渦流が胴体、及び固定翼2にあたると空力干渉が発
生し、胴体及び、固定翼2の表面の気流が乱され圧力分
布が変化して抵抗が発生するため、飛しょう体1の推進
薬燃焼後の飛しょう速度の減少が大きくなる。飛しょう
速度が減少すると、所望の飛しょう距離における飛しょ
う体1の運動エネルギが低下するため、目標を効果的に
撃破するための運動エネルギが得られないという課題が
あった。
【0013】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、直進飛しょう時における機体表面の凸面
を固定翼3以外はなくし、抵抗を少なくすることで飛し
ょう体1の推進薬燃焼後の飛しょう速度の減少を低減化
することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】第1の発明による飛しょ
う体は、飛しょう経路を制御するための誘導信号を出力
する誘導装置と飛しょう体の加速度及び角速度を検出す
る姿勢検出器と飛しょう体表面を部分的に覆っていて温
度変化により飛しょう体外側に突出するように変化し、
かつ操舵翼と同等の作用を行う形状記憶合金と形状記憶
合金の変位量を検出する歪ゲージと誘導装置から出力さ
れる誘導信号と上記姿勢検出器から出力される加速度信
号及び角速度信号より形状記憶合金の変位量を算出する
計算機と形状記憶合金に温度変化を与えるヒータとヒー
タを作動させるヒータ電源とヒータ電源を制御する温度
制御装置とを飛しょう体頭部に設けたものである。
【0015】また、第2の発明による飛しょう体は、飛
しょう体表面を部分的に覆っていて温度変化により飛し
ょう体外側に突出するように変化し、かつ操舵翼と同等
の作用を行う形状記憶合金と形状記憶合金の変位量を検
出する歪ゲージと形状記憶合金に温度変化を与えるヒー
タとヒータを作動させるヒータ電源とヒータ電源を制御
する温度制御装置とを飛しょう体尾部に設けたものであ
る。
【0016】また、この発明の実施の形態3による飛し
ょう体は、飛しょう体表面を部分的に覆っていて温度変
化により飛しょう体外側に変化し、かつ操舵翼と同等の
作用を行う形状記憶合金と形状記憶合金の変位量を検出
する歪ゲージと形状記憶合金に温度変化を与えるヒータ
とヒータを作動させるヒータ電源とヒータ電源を制御す
る温度制御装置とを飛しょう体頭部、及び尾部にそれぞ
れ設けたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1は、この発明の形態1を示す飛しょ
う体の構成図であり、図において1は飛しょう体、4は
目標と飛しょう体1の相対位置から両者を会合させるよ
うな飛しょう経路を制御するための誘導信号を出力する
誘導装置、5は飛しょう体1の加速度及び角速度を検出
する姿勢検出器、6は飛しょう体1の表面を部分的に覆
っていて温度変化により飛しょう体1の外側に突出する
ように変化し、かつ操舵翼と同等の作用を行う形状記憶
合金、7は形状記憶合金6の歪量を計測する歪ゲージ、
8は誘導装置4から出力される誘導信号と姿勢検出器5
から出力される加速度信号及び角速度信号をもとに形状
記憶合金6の変位量を算出する計算機、9は形状記憶合
金6に温度変化を与えるヒータ、10はヒータ9を作動
させるヒータ電源、11は計算機8が出力する変位量と
歪ゲージ7から出力される形状記憶合金6の変位量を比
較してヒータ電源10を制御する温度制御装置である。
図2は、飛しょう体1が直線飛しょうしている時の形状
記憶合金6の状態を示した図である。図3は、形状記憶
合金6が飛しょう体1の表面を部分的に覆っている箇所
の断面図である。図4は、形状記憶合金6が飛しょう体
1の外側に突出するように変化した時に発生する力関係
を表わす図である。
【0018】上記のように構成された飛しょう体1にお
いて、図2に示すように直進飛しょう時には形状記憶合
金6は飛しょう体1の頭部側の周上を部分的に覆ってい
て飛しょう体1の表面には固定翼2のみ突出している。
【0019】誘導装置4が目標と飛しょう体1の相対位
置から飛しょう経路を変更する必要があると判断する
と、飛しょう経路を変更するための誘導信号を計算機8
へ出力する。計算機8は、誘導装置4から出力された誘
導信号と姿勢検出器5から出力された加速度信号及び角
速度信号より形状記憶合金6の変位量を算出し温度制御
装置11へ出力する。温度制御装置11は計算機8から
形状記憶合金6の変位量が出力されると形状記憶合金6
を飛しょう体1の外側に突出するように変化させるため
ヒータ電源10をオンにする。ヒータ電源10をオンに
するとヒータ9の温度が上昇し、所定の温度に達する
と、ヒータ9に接している形状記憶合金6は飛しょう体
1の外側に突出するように変化する。歪ゲージ7は形状
記憶合金6の変位量を検出し温度制御装置11へ出力す
る。温度制御装置11は計算機8より出力された変位量
と歪ゲージ7から出力された変位量が一致するようにヒ
ータ電源10を制御し、ヒータ9の温度を調節する。
【0020】形状記憶合金6が飛しょう体1の外側に突
出するように変化すると、図4に示すように飛しょう体
1の機軸を中心に形状記憶合金6が変化した側と変化し
ない側とでは飛しょう体1に沿って流れる気流に速度差
が生じる。形状記憶合金6が変化した側は気流の速度が
形状記憶合金6が変化しない側に比べて速くなる。この
ため、形状記憶合金6が変化した側には揚力が発生し、
この揚力によって飛しょう体1の姿勢は変化する。飛し
ょう体1の姿勢が変化すると飛しょう体1の胴体に揚力
が発生し飛しょう経路を変更する。
【0021】飛しょう体1が所定の飛しょう経路へ変更
終了すると、ヒータ温度制御装置11はヒータ電源10
をオフにしヒータ9の温度を低下させる。ヒータ9の温
度が低下すると、飛しょう体1の外側に突出するように
変化していた形状記憶合金6は元の形状へと戻る。
【0022】実施の形態2.図5はこの発明の実施の形
態2を示す飛しょう体の構成図であり、図において1は
飛しょう体、2は固定翼、6は飛しょう体1の尾部の周
上を部分的に覆っていて温度変化により飛しょう体1の
外側に突出するように変化し、かつ操舵翼と同等の作用
を行う形状記憶合金である。
【0023】上記のように構成された飛しょう体1にお
いて、直進飛しょう時には形状記憶合金6は飛しょう体
1の尾部の周上を部分的に覆っていて飛しょう体1の表
面には固定翼2のみ突出している。
【0024】飛しょう体1の頭部側内部に設けられた誘
導装置4が目標と飛しょう体1の相対位置から飛しょう
経路を変更する必要があると判断すると、飛しょう経路
を変更するための誘導信号を計算機8へ出力する。計算
機8は、誘導装置4から出力された誘導信号と姿勢検出
器5から出力された加速度信号及び角速度信号より飛し
ょう経路を変更しようとする方向と反対側にある形状記
憶合金6の変位量を算出し温度制御装置11へ出力す
る。温度制御装置11は計算機8より形状記憶合金6の
変位量が出力されると形状記憶合金6を飛しょう体1の
外側に突出するように変化させるためヒータ電源10を
オンにする。ヒータ電源10をオンにするとヒータ9の
温度が上昇し、所定の温度に達すると、ヒータ9に接し
ている形状記憶合金6は飛しょう体1の外側に突出する
ように変化する。歪ゲージ7は形状記憶合金6の変位量
を検出し温度制御装置11へ出力する。温度制御装置1
1は計算機8より出力された変位量と歪ゲージ7から出
力された変位量が一致するようにヒータ電源10を制御
し、ヒータ9の温度を調節する。
【0025】形状記憶合金6が飛しょう体1の外側に突
出するように変化すると、飛しょう体1の機軸を中心に
形状記憶合金6が変化した側と変化しない側とでは飛し
ょう体1に沿って流れる気流に速度差が生じる。形状記
憶合金6が変化した側は気流の速度が形状記憶合金6が
変化しない側に比べて速くなる。このため、形状記憶合
金6が変化した側に揚力が発生し、この揚力によって飛
しょう体1の尾部に回転モーメントが生じて姿勢が変化
する。飛しょう体1の姿勢角が変化すると飛しょう体1
の胴体に揚力が発生し飛しょう経路を変更する。このと
き、形状記憶合金6は固定翼2より後方にあるため、形
状記憶合金6が飛しょう体1の外側に突出するように変
化したことにより気流が乱されて発生する渦流の影響を
受けることがないため安定した飛しょうができる。
【0026】飛しょう体1の所定の飛しょう経路へ変更
終了すると、ヒータ温度制御装置11はヒータ電源10
をオフにしてヒータ9の温度を低下させる。ヒータ9の
温度が低下すると、飛しょう体1の外側に突出するよう
に変化していた形状記憶合金6は元の形状へと戻る。
【0027】実施の形態3.図6はこの発明の実施の形
態3を示す飛しょう体の構成図であり、図において1は
飛しょう体、2は飛しょう体1の重心付近に十字形に配
置された固定翼、6は飛しょう体1の頭部と尾部の周上
をそれぞれ部分的に覆っている形状記憶合金である。
【0028】上記のように構成された飛しょう体1にお
いて、直進飛しょう時には形状記憶合金6は飛しょう体
1の頭部側及び尾部側の周上をそれぞれ部分的に覆って
いて飛しょう体1の表面には固定翼3のみ突出してい
る。
【0029】飛しょう体1の頭部側内部に配置された誘
導装置4が目標と飛しょう体1の相対位置から飛しょう
経路を変更する必要があると判断すると、飛しょう経路
を変更するための誘導信号を計算機8へ出力する。計算
機8は、誘導装置4から出力された誘導信号と姿勢検出
器5から出力された加速度信号及び角速度信号より形状
記憶合金6の変位量を算出し温度制御装置11へ出力す
る。このとき、飛しょう体1の頭部の形状記憶合金6に
対しては飛しょう経路を変更する方向と同方向にある形
状記憶合金6の変位量を、また、飛しょう体1の尾部の
形状記憶合金6に対しては飛しょう経路を変更する方向
と反対方向にある形状記憶合金6の変位量を算出する。
温度制御装置11は計算機8より形状記憶合金6の変位
量が出力されると形状記憶合金6を飛しょう体1の外側
に突出するように変化させるためヒータ電源10をオン
にする。ヒータ電源10をオンにするとヒータ9の温度
が上昇し、所定の温度に達すると、ヒータ9に接してい
る形状記憶合金6は飛しょう体1の外側に突出するよう
に変化する。歪ゲージ7は形状記憶合金6の変位量を検
出し温度制御装置11へ出力する。温度制御装置11は
計算機8より出力された変位量と歪ゲージ7から出力さ
れた変位量が一致するようにヒータ電源10を制御し、
ヒータ9の温度を調節する。
【0030】形状記憶合金6が飛しょう体1の外側に突
出するように変化すると、飛しょう体1の機軸を中心に
形状記憶合金6が変化した側と変化しない側とでは飛し
ょう体1に沿って流れる気流に速度差が生じる。飛しょ
う体1の形状記憶合金6が変化した側は気流の速度が形
状記憶合金6が変化しない側に比べて速くなる。このた
め、飛しょう体1の形状記憶合金6が変化した側には揚
力が発生し、この揚力によって飛しょう体1の頭部側及
び尾部側に回転モーメントが生じて姿勢が変化する。飛
しょう体1の姿勢角が変化すると飛しょう体1の胴体に
揚力が発生し飛しょう経路を変更する。このとき、飛し
ょう体1の胴体に発生する揚力は飛しょう体1の頭部側
の形状記憶合金6の形状変化によって胴体に発生した揚
力と、飛しょう体1の尾部側の形状記憶合金6の形状変
化によって胴体に発生した揚力の合力となるため大きな
旋回能力が得られる。
【0031】飛しょう体1が所定の飛しょう経路へ変更
終了すると、ヒータ温度制御装置11はヒータ電源10
をオフにしヒータ9の温度を低下させる。ヒータ9の温
度が低下すると、飛しょう体1の外側に突出するように
変化していた形状記憶合金6は元の形状へと戻る。
【0032】
【発明の効果】第1の発明によれば、温度変化により飛
しょう体外側に突出するように変化し、かつ操舵翼と同
等の作用を行う形状記憶合金を飛しょう体の頭部表面を
部分的に覆うように設けたことにより、直進飛しょう時
は飛しょう体の表面には固定翼だけ突出しており、旋回
時のみ形状記憶合金を飛しょう体外側に突出するように
変化させるため、飛しょう体の空気抵抗が低減化され、
飛しょう体の速度減少を低減することができ所定の飛し
ょう距離において目標を撃破するために必要とされる運
動エネルギを確保できる。
【0033】また、第2の発明によれば、温度変化によ
り飛しょう体外側に突出するように変化し、かつ操舵翼
と同等の作用を行う形状記憶合金を飛しょう体の尾部表
面を部分的に覆うように設けたことにより、飛しょう経
路変更時に形状記憶合金を飛しょう体の外側に突出する
ように変化させた際に気流が乱され発生する渦流が固定
翼に干渉しないため安定した飛しょう制御ができる。
【0034】また、第3の発明によれば、温度変化によ
り飛しょう体外側に突出するように変化し、かつ操舵翼
と同等の作用を行う形状記憶合金を飛しょう体の頭部、
及び尾部のそれぞれの表面を部分的に覆うように設けた
ことにより、大きな旋回能力が得られ旋回能力の向上が
図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はこの発明の実施の形態1を示す構成図
である。
【図2】 図2はこの発明の実施の形態1における形状
記憶合金の状態を示す図である。
【図3】 図3はこの発明の実施の形態1の断面図であ
る。
【図4】 図4はこの発明の実施の形態1における力の
作用線図である。
【図5】 図5はこの発明の実施の形態2を示す構成図
である。
【図6】 図6はこの発明の実施の形態3を示す構成図
である。
【図7】 図7は従来の飛しょう体を示す構成図であ
る。
【図8】 図8は従来の飛しょう体の操舵翼の可動方向
を示す図である。
【図9】 図9は従来の飛しょう体の操舵翼の可動方向
を示す図である。
【図10】 図10は従来の飛しょう体の速度−時間線
図である。
【図11】 図11は従来の飛しょう体の操舵翼翼端に
発生する渦流の状況を示す図である。
【符号の説明】
1 飛しょう体、2 固定翼、3 操舵翼、4 誘導装
置、5 姿勢検出器、6 形状記憶合金、7 歪ゲー
ジ、8 計算機、9 ヒータ、10 ヒータ電源、11
温度制御装置。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 1/10 G05D 1/10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飛しょう体の飛しょう経路を制御するた
    めの誘導信号を出力する誘導装置と、飛しょう体の位置
    や加速度及び角速度を検出する姿勢検出器と、飛しょう
    体表面を部分的に覆っていて、温度変化により飛しょう
    体の外側に突出するように変化し、かつ操舵翼と同等の
    作用を行う形状記憶合金と、形状記憶合金の変位量を検
    出する歪ゲージと、誘導装置から入力される誘導信号と
    姿勢検出器から入力される加速度及び角速度信号より形
    状記憶合金の変位量を算出する計算機と、形状記憶合金
    に温度変化を与えるヒータと、ヒータを作動させるヒー
    タ電源と、計算機が出力する制御信号と上記歪ゲージか
    ら出力される形状記憶合金の変位量からヒータ電源を制
    御する温度制御装置とを有することを特徴とする飛しょ
    う体。
  2. 【請求項2】 飛しょう体表面を部分的に覆っていて温
    度変化により飛しょう体外側に突出するように変化し、
    かつ操舵翼と同等の作用を行う形状記憶合金と、形状記
    憶合金の変位量を検出する歪ゲージと、形状記憶合金に
    温度変化を与えるヒータと、ヒータを作動させるヒータ
    電源と、ヒータ電源を制御する温度制御装置とを飛しょ
    う体尾部に設けたことを特徴とする請求項1記載の飛し
    ょう体。
  3. 【請求項3】 飛しょう体表面を部分的に覆っていて温
    度変化により飛しょう体外側に突出するように変化し、
    かつ操舵翼と同等の作用を行う形状記憶合金と、形状記
    憶合金の変位量を検出する歪ゲージと、形状記憶合金に
    温度変化を与えるヒータと、ヒータを作動させるヒータ
    電源と、ヒータ電源を制御する温度制御装置とを飛しょ
    う体頭部と尾部にそれぞれ設けたことを特徴とする請求
    項1記載の飛しょう体。
JP8068207A 1996-03-25 1996-03-25 飛しょう体 Pending JPH09257398A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100986364B1 (ko) * 2004-12-21 2010-10-08 현대자동차주식회사 차량용 가변식 과급기
JP2013063769A (ja) * 2005-06-21 2013-04-11 Boeing Co:The 航空宇宙機ヨー発生システムおよび関連方法
JP2014230475A (ja) * 2013-05-27 2014-12-08 トヨタ自動車株式会社 板状アクチュエータ

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