JPS5968020A - 飛しよう体のオ−トパイロツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、誘導飛しよう体のオートパイロットに関す
るものである。

一般に、飛しよう体のオートパイロットは、自機を希望
する方向に軌道修正もしくは維持するだめのものである
。そのため、適切な操舵を行っていく必要があるが、運
用する速度、高度が大幅に変化する場合に、オートパイ
ロットのコイ−トノくツクゲイン等は状況に応じて設定
値を変えなければ、飛しよう体制御は困難になる。従っ
て、適応制御系、プログラム設定等の手法がとられ、飛
しよう制御が行われている。以下飛しよう体のオートパ
イロット実施例として、誘導飛しよう体のオートハイロ
ットの一例について述べる。

従来、高度速度が大幅に変化する場合の誘導飛しよう体
のオートパイロット実施例として、第１図に示すものが
あった。図において、（１）はピッチ軸レートジャイロ
、（２）はピッチ軸加速度計、（３１ハ機軸方向の加速
度計、（４）は高度計、（５）はヨー軸し−トジャイロ
、（６）はヨー軸加速度計、（７）はピッチ軸加速度誤
差信号増幅器、（８）はピッチ軸積分器。

（９）はピッチ軸操舵装置、（１１はヨー軸増幅器、α
υはヨー軸積分器、（Ｉ２はヨー軸操舵装置、０ｊはゲ
イン整合器、（Ｉ４は機軸方向の加速度から速度を求め
る積分器、　ａＳは初期速度入力端子である。

次に動作について説明する。誘導装置等から誘導のため
に必要な加速度コマンドがオートパイロットに入力され
る。まずピッチ軸について考えると、オートパイロット
では、レートジャイロ（１１によって、ピッチレート信
号が計測され、加速度計（２）によってピッチ方向の加
速度が計測される。計測された加速度信号は、ピッチ加
速度コマンドと比較され、誤差の信号が加速度誤差信号
増幅器（７）に入力される。加速度誤差信号増幅器（７
）の出力は。

レートジャイロ（１）の出力と比較され、積分器（８）
。

操舵装置（９）によって、必要な舵角がとられる。その
時に、増幅器（７）、積分器（８）、操舵装置（９）の
ゲイン等は、自機の高度、速度に応じてゲイン整合器Ｏ
１によって調節される。この速度は２機軸方向に取り付
けられた加速度（３）により測定された加速信号を積分
器（Ｉ４１で積分することで得る。この時の初速は、初
速入力端子ＯＱによって外部から入力される。高度は、
電波等を利用した高度計（４）によって得ることが出来
る。

速度、高度が大幅に変化する誘導角しよう体の。

上記従来方式では、加速度計が３個必要で、丑だ電波高
度計等を利用するため、系が複雑化する場合が多い。そ
して自機速度を計算するためには。

発射時の初速を外部から与える必要があるため。

空対空（又は空対地）誘導角しよう体の場合に。

母機、飛しよう体間に情報伝送を行なう電気的インター
フェースが必要になる。従って、母機側の配線、誘導角
ｌ〜よう体自身の複雑化、高価格化等の点で、単純な誘
導角しよう体システムの構成は難しい。

この発明は以上のような点にかんがみてなされたもので
、高価な加速度計も、母機との電気的インターフェース
も不要で、特殊なピトー静圧管を利用し、た安価々飛し
よう体用オートパイロットを提案するものである。

以下この発明の一実施例について２図面を追って説明す
る。

第２図は、この発明で使用する第３図のピトー静圧管を
説明するために、従来航空機等で使用されているピトー
静圧管の一例を示したものである。

図中、（１ｅはピトー静圧管、Ｑηはよどみ点圧力を測
定するための総圧穴、αｅは静圧を測定する静圧測定穴
、０！Ｉけ総圧を伝える総圧管、翰は静圧を伝える静圧
管を示す。

上記ピトー静圧管αＱは２通常、飛しよう体の先端又は
翼端から気流に向ってつき出し、飛しよう体の気流に対
する速度及び高度を計測するものである。ベルヌーイの
定理によると、気流の総圧Ｐ。。

静圧ＰＳ　、速度■、密度Ｃ２高度りの間には次式の関
係がある。

一ρ■２＋Ｐｓ＝Ｐｏｏ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１）ρ＝ρ　（１−Ｋｈ
）４．２５６１・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（２）ニー ｈ　”＝　Ｔ（）／　ｎ、　ｏｏ６ｓ　（ｌ　　（ｐ　
／ｐ。）　５．２５６１　）　・、、・・、　（３）（
１）、　（２）、　（３）式において、ρｏ、Ｔｏ、Ｐ
ｏはそれぞれ海面上における空気密度、気温、圧力を示
し、には比例定数である。気流の総圧Ｐ。が測定されれ
ば。

（３）式から高度りがわかり、高度りがわかれば、（２
）式よシその高度での空気密度ρがわかる。そして（１
）式を変形した（４）式から、速度がわかる。

第３図は、この発明で利用するピトー静圧管の一例であ
る。図中、ａＳ−Ｗは第２図と同じ、Ｑυは３枚以上域
シ付けた翼（図では代表的々例として４枚の場合を示し
た。）、（２）はストレンゲージ。

（ハ）はストレンゲージの出力線を示す。このピトー静
圧管は、第２図の一般的なピトー静圧管と、速度高度算
出については全く同様の作動を行う。そして飛しよう体
が、揚力を発生し、迎角又は横すべり角を生じていると
、上記ピトー静圧管の胴体ａ０に揚力が発生する。発生
した揚力は、ピトー靜静圧管Ｏｅの根元の部分では曲げ
モーメントとして働く。根元の部分に取り付けたストレ
ンゲージ（財）は、上記のモーメントを電気的に計測す
るために取り付けられた素子である。コード（ハ）はス
トレンゲージと計測器を持続するものである。

第４図は、飛しよう体の頭部に取ｐ付けた。この発明に
よるピトー静圧管の様子を示す。図中。

（旧はピトー静圧管、ｅ４）は飛しよう体、（ハ）はピ
トー静圧管に働く空気力Ｎｐ　、（ハ）は飛しよう体に
働く揚力り、を示す。

迎角α及びピトー静圧管に働く迎角α′に対して。

揚力Ｌ（イ）、ＮＰ＠、速度Ｖとの間には下記に示す関
係がある。Ｓは基準面積、ＣＬａ、ＣＮＰａは係数を示
す。

ピトー静圧管を軽量な構造物で構成し、加速度による影
響が空気力に比較して無視出来る場合に。

ストレンゲージの出力は、おおむねＮｐになる。

ＬとＮＰの迎角α及びα′の差は、ピトー静圧管のたわ
みによって生じ次の関係がある。

（７）式でＫは比例定数である。（５）〜（７）式より
揚力りとＮｐ　、動圧（Ｔρｖ２　）の間には次の関係
がある。

ＮＰ 従って、飛しよう体に働く加速度は、（９）式で示され
る関係がある。

ここで、動圧（−ρｖ２　）は、（１）式により総圧Ｐ
、）。。

静圧Ｐｓの差によって計測することが出来、ＮＰは前述
のとおり、ストレンゲージ出力によって計測が可能であ
る。係数ＣＮＰｃｔ、ＣＬａは風洞試験等によって推定
し、速度等によるテーブルデータとして処理すれば良い
。上記（９）式では、迎角αに関して述べたピッチ方向
の加速度に相当するが、αのかわりに横すべり角βとす
ればヨ一方向の加速度も同様に推定が可能である。

第５図は、この発明のピトー静圧管を利用した誘導飛し
よう体オートパイロットの一実施例を示したものである
。図中、　（１１，（５１，（７）〜０国は第１図と同
じものを示し、　Ｑ［９，（２３は第３図と同じものを
示す。図において勾はピッチ軸動歪計、＠はヨー軸動歪
計、＠は総圧用圧力計、Ｃ３１は静圧用圧力計。

（６１）はピッチ軸加速度を計算する加速度計算装置、
　（３２）はヨー軸加速度を計算する加速度計算装置、
　（３３）は高度計算装置、　（３４）は速度計算装置
を示す。

次に動作について説明する。壕ず、飛しよう体が、ピッ
チ方向、ヨ一方向各々の軸方向に揚力を生じ、所定の高
度、速度で飛しようしている場合を考える。その時、こ
の発明の特徴をなすピトー静圧管には、上記空気力が働
いている。その空気力に従って、ストレンゲージＣ１３
の抵抗値が変化する。動歪計（２）、（ハ）はそれぞれ
、ピッチ方向、ヨー（９） 方向のストレンゲージ（イ）の歪を電気信号に変換する
。動歪計罰、＠で得られた電気信号は、加速度計算装置
（３１）　、　（３２）によって処理されて、飛しよう
体に働く加速度の推定値とされる。一方ビトー静圧管Ｏ
ｅの圧力系統は、総圧−及び静圧Ｐｓを検出するが、各
々圧力計ｗ、　ｃｎによって電気信号に変換される。前
述のとおり、総圧Ｐ、ｘ、からは。

飛しよう高度が、高度計算装置（３３）によって計算さ
れる。そして、総圧Ｐ。０と静圧Ｐｓの差からは。

速度計算装置（５４）によって飛しよう速度が計算され
る。以上の処理によって検出された速度、高度情報は、
ゲイン整合器０３に入力されて、オートパイロット系の
ゲインは、飛しよう高度、速度に応じた値に適合される
。ところで、誘導装置等で作シ出されたピッチ、ヨー加
速度コマンドは、ストレンゲージ（ハ）の値から推定さ
れた値と比較されて。

加速度誤差信号となる。ピッチ軸について考えると、ピ
ッチ軸加速度誤差信号は、増幅器（７）によって２機体
のレート信号と比較出来る状態となる。

機体のレート信号はレートジャイロｆｌ）によって（１
０） 測定され供給される。レート信号と加速度誤差信号を処
理された信号は、積分器（８）、操舵装置（９）によっ
て処理され、舵角信号として機体は制御される。ヨ一方
向も同様の作動を行う。

以上のようにこの発明による誘導飛しよう体のオートパ
イロットは構成されているだめ、従来のオートパイロッ
トのように、加速度計を装着することなく、凍た初期速
度を外部から入力せずに速度、加速度が推定出来、また
、電波高度計等を使用することなく高度が推定出来るた
め、低価格なオートパイロットが実現することが可能で
ある。

ところで、ここでは誘導飛しよう体のオートハイロット
を考えたが、一般の航空機にも応用することも可能であ
り、この発明による特殊ピトー静圧管は、揚力高度、速
度計測用素子として、オートパイロットのみならず、飛
しよう試験等の機器としても応用が可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の誘導飛しよう体のオートパイロットの一
実施例を示すブロック図、第２図は従来（１１） のピトー静圧管の実施例の断面図、第３図はこの発明で
使用したピトー静圧管の一実施例の断面図。 第４図は上記ピトー静圧管を飛しよう体に取り付けた場
合の実例を示す図、第５図はこの発明の一実施例を示す
ブロック図であり２図中、（１）はピッチ軸レートジャ
イロ、（２）はピッチ軸加速度計、（３）は機軸方向の
加速度計、（４）は高度計、（５）はヨー軸レートジャ
イロ、（６）はヨー軸加速度計、（７）はピッチ軸加速
度誤差信号増幅器、（８）はピッチ軸積分器。 （９）はピッチ軸操舵装置、　（ＩＩはヨー軸増幅器、
０υはヨー軸積分器、０２はヨー軸操舵装置、０埠はゲ
イン整合器、０４）は機軸方向の加速度から速度を求め
る積分器、ＯＱは初期速度入力端子、（１ｅはピトー静
圧管、０？）はよどみ点圧力を測定するための総圧穴。 ａ杓は静圧を計測するための静圧測定穴、　ＱＩは総圧
管、ｅｏは静圧管、　（２＋＋は上記ピトー静圧管に取
付けた翼、（イ）はストレンゲージ、＠はストレンゲー
ジ出力線、ｃ！４は飛し志う体、（ト）は上記ピトー静
圧管に加わる力ＮＰ、（２［９は飛しよう体の揚力り、
＠はピッチ軸動歪計、ＣＨｌは総圧用圧力計、（至）け
静圧用（１２） 圧力計、　（Ｓｌ）はピッチ軸加速度を計算する加速度
計算装置、　（３２）はヨー軸加速度を計算する加速度
計算装置、　（３１）は高度計算装置、　（３４）は速
度計算装置を示す。 なお図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人　葛野信− （１３）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標に向って飛しようを行う誘導飛しよう体のオートパ
   イロットにおいて、ピトー静圧管と、上記ピトー静圧管
   から出力される総圧及び静圧を電気的信号に変換する圧
   力計と、上記ピトー静圧管に取付けられた複数の小翼と
   、上記ピトー静圧管の根元に取付けられ上記複数の小翼
   に働く空気力を測定する複数のストレンゲージと、上記
   ストレンゲージに働く力を電圧に変換する動歪計と、上
   記総圧と静圧の差の値から速度を求める速度計算装置と
   、上記総圧の値から高度を求める高度計算装置と、上記
   動歪計の出力を推定加速度に変換する加速度計算装置と
   ２機体の角速度を検出するレートジャイロと、上記高度
   及び速度情報に応じてオートパイロットゲインを調整す
   るゲイン整合器とを備え、運用高度、速度に応じてオー
   トパイロットのゲインを変えることを特徴とする飛しょ
   う体のオートパイロット。