JPS6143640B2 - - Google Patents

Description

技術分野 この発明は、空中または水中ミサイル用の方向
制御装置に関するものである。

背景技術 ミサイルなど大部分の制御可能な飛行体は機体
後分に取り付けられた１組の操縦面を傾けること
により操縦される。しかし、ここ数年、先尾翼制
御装置の性能に相当量の研究が注がれてきた。こ
の研究はモジユールの追加によつて既存のミサイ
ルの役割や性能を拡大しようとする動向から刺激
を受けたものである。その一例は標準爆弾から
“スマート”爆弾への転換である。そのような場
合に、前胴を取り去つて、それを目標センサ、い
くつかの基本情報源、およびミサイルを目標へ向
けて飛行させる制御装置で置き換えることは魅力
的であり、原則として簡単である。しかしなが
ら、突き出た先尾翼面は周囲の状況によつては梱
包に問題点があり、その上、静的に安定なミサイ
ルを釣合迎角に設定したときに、先尾翼面が発生
する揚力はミサイルの垂直加速度を増す方向にあ
るのに対し後尾翼面は垂直加速度に逆う作用をす
るので、先尾翼面のほうが後尾翼面より有利であ
ると考えられるが、その空力的性能は期待される
ほど良くない。しかしながら、ミサイルが先尾翼
より胴体直径数個分下流に揚力面を有している場
合、これらの揚力面は流れ整流板として働き、先
尾翼面によつて生じた吹下しを除去しようとす
る。そのように作用する場合、揚力面は先尾翼面
の垂直力にほぼ等しい垂直力の減少が生じる。し
たがつて、先尾翼の正味の効果は、縦揺れモーメ
ントは得られるが、一般にミサイルの垂直加速度
に対する貢献はほんのわずかである。

発明の開示 この発明の目的は、簡単に応用でき、なお有効
に方向制御ができる改良された制御形式を提供す
ることである。この目的はこの発明にしたがつ
て、偏向可能な頭部を使用することによつて達成
されており、頭部はどの面内においても偏向可能
なことが好ましい。

このような装置は、ミサイルの梱包性に悪い影
響を与えることはないであろうし、また頭部の偏
向による頭部揚力は流れの中に横に拡がらずに、
一般に胴体の風下に吹下しを伴うので、下流の揚
力面は吹下しを除去するのにそれほどの効果はな
いであろう。頭部を常に目標へ指向させるように
すれば、非常に簡単なミサイル操縦法が得られる
ことが理解されるであろう。その場合、ミサイル
に働く諸力により、ミサイルは目標へ向つて飛行
する。

下に曲がる頭部を用いる航空機は勿論知られて
いるが、これは単に航空機が着陸するとき、滑走
路がよく見えるようにするためであつて方向制御
のために使用されているのではない。

丸い先端をもつ細長いわん曲した頭部と胴体を
使用し、わん曲した頭部を偏向可能に製作して、
典型的なミサイル胴体上の偏向可能な頭部の制御
の有効性について風洞試験を実施した。操縦面す
なわち揚力面の干渉がない場合における偏向可能
な頭部の制御の有効性を調べるのが目的であるか
ら、模型には揚力面は取り付けなかつた。亜音速
および超音速において、力とモーメントを測定し
た。その結果から、この装置が有効であり、空中
または水中で航空する飛行体に容易に応用できる
ことがわかつた。

この装置の実際の構造はさまざまなものが可能
であるが、簡単な構造の場合、飛行体すなわちミ
サイルは、飛行体の胴体上の球形軸受に取り付け
られた胴体の軸線に対しその軸線を偏向させるこ
とが可能な頭部を有している。頭部を角偏位させ
るために、駆動手段が設置されている。駆動手段
は胴体に対する頭部の制御パターンにしたがつて
自在に方向を定めれるように、頭部と胴体の間に
使用されている。

この発明は、一般に、空中または水中を軸方向
に前進する、飛行軸のまわりに形成された胴体か
ら成る空中または水中ミサイル用の方向制御装置
であつて、前記胴体は胴体の飛行軸に対し角偏位
が可能で胴体周囲の流体の流れの様子を変えるこ
とによりミサイルを操縦する手段となる頭部と、
頭部と胴体との間にあつて角偏位を生じさせる手
段とを備えている。

頭部を偏向させる機構は多くのさまざまな形式
が可能であるが、頭部に連結された油圧作動式ま
たは電気作動式プツシユ・ロツドまたはケーブル
などの一連の制御装置が相互に直角にＸ軸とＹ軸
上に配置されていて、差動動作によりどの面内に
おいても頭部を偏向できるものが好ましい。

方向制御装置はマイクロプロセツサ装置により
要求された動作パターンで動かすことができ、ま
たは無縁制御により作動させることができる。あ
るいは、所定の誘導法則にしたがつてミサイルの
運動を制御するホーミング装置を使用することが
できる。このように、突き出たフインすなわち先
尾翼を付けなくても有効な装置が得られるので、
銃から発射する必要のある、あるいは魚雷管など
管から発射する必要のあるミサイルの場合に特に
有利である。方向制御装置を胴体殻など回転する
ミサイルに装着する場合は、一般に軸受を使用し
て頭部をミサイルの胴体に取り付け、スピンの影
響を除くことが必要となる。

頭部と胴体の接合部は、流体の流れの干渉をで
きるだけ少なくするため整形することができる。
外形を滑らかにする弾力性のある手段を付けるこ
ともできる。また、要求された制御量にしたがつ
て頭部の偏向をその長さに沿つて次第に大きくす
ることができるように、頭部をいくつかの独立部
分で構成して弾力性のある外皮で被覆することも
できよう。

添付図面は、方向制御を行なうためミサイルの
頭部をどのように胴体に取り付けることができる
かを典型的に示す。しかし、図面は実例としてだ
けのものであり、発明を限定するものでないこと
を理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は非回転のミサイルの断面図、第２図は
回転するミサイルの断面図、および第３図は非回
転の、または回転することが可能なミサイルの断
面図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図において、ミサイル１は３で自在に連結
された頭部２を有している。胴体１に取り付けら
れ頭部２をＸ軸およびＹ軸まわりに傾けるように
配置されたモータ４，５によつて、頭部２に角偏
位が与えられる。点線は、操縦の場合頭部がどの
ように傾くかを示す。頭部の後方部分はピボツト
軸受３のまわりに放射状の部分球形になつてお
り、胴体１の同様な形状のソケツト６に接触して
いる。

第２図において、ミサイル１０の頭部はプラツ
トフオーム１３の傾斜用軸受１２上に支持されて
いる。プラツトフオーム１３はミサイルの胴体に
より支持された逆スピン用モータ１４の軸に取り
付けられていて、ミサイルの胴体に対し回転する
ことができる。プラツトフオームに支持された２
個のモータ１５，１６は、同様に、操縦のとき頭
部を傾ける。頭部１１は可撓性膜１７によつてプ
ラツトフオーム１３につながるよう整形されてい
る。

第３図において、頭部２０は胴体２２の周囲に
等間隔で配置された３個のモータ２１の上に支持
されており、頭部の角度はモータ２１の軸部２３
を差動的に伸縮させることによつて制御される。

頭部２０と胴体２２は間隔があいているが、弾
力性のあるリングＲがそのすきまを埋めて延びて
いる。探知センサ２４はリード線２６でマイクロ
プロセツサ２５に接続されており、マイクロプロ
セツサ２５からモータ２１の差動的駆動が行なわ
れ、モータの軸部２３は、マイクロプロセツサ２
５の制御のもとで前述のように差動的にほぼ軸方
向に動いて、頭部２０をどの角度方向にでも動か
すことができる。

満すべき条件は以下のように要約できる。

第１図の非回転の胴体と頭部の場合には、胴体
のロール安定化は標準的な方法たとえば胴体内に
塔載されたロール速度センサと制御装置によつて
行なわれる。ロール制御トルクは、操縦面を傾け
ること、スポイラを引つ込めること、あるいはガ
ス噴射を行なうことなど既知の方法で与えられ
る。

回転する胴体と非回転もしくはゆつくり回転す
る頭部の場合、第２図の組立体は、ステータが胴
体に取り付けられ、ロータに頭部１３が取り付け
られたモータ１４を使用している。さらに、頭部
１３にロール速度センサ１８が取り付けられてい
る。ロール速度センサ１８を使つてモータの速度
を適当に制御すれば、頭部の回転速度は非常に小
さくなる。

略述した装置に対するもつとも簡単な誘導装置
は、レーザ誘導爆弾用に使用された装置にしたが
つて指示された目標へ向う追跡誘導であろう。空
気力学的効果とジヤイロ効果により、胴体１，１
０または２２は風ベクトルにぴつたり一致する
が、目標センサを内蔵した頭部２，１１または２
０は一般に目標を指向している。頭部と胴体の中
心線間の偏位角を表わす電気的誤差信号は、この
誤差信号がなくなるような方向にモータ４，５ま
たは、１５，１６または、２１を作動させる。ミ
サイルに塔載したジヤイロ・プラツトフオームと
頭部の角偏位および角速度を感知するセンサを用
いれば、より複雑な誘導装置を作ることができよ
う。その場合には、適当な伝達関数をもつ誘導装
置がモータを作動させてミサイルを目標へ向けて
制御する。

以上の説明から、流体中に航行し、多くの面内
で制御が必要な飛行体すなわちミサイルの有効な
操縦が、非常に簡単な方法で行なわれ、飛行体す
なわちミサイルの胴体の外に障害になる物が突き
出るなど望ましくない要因を招く外部制御手段を
使用する必要のないことが理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １請求の範囲 空中または水中を軸方向に前進する飛行軸のま
   わりに形成された胴体から成る方向制御装置を備
   え、前記胴体は、その飛行軸に対し角偏位が可能
   で且つ前記胴体の周囲の流体の流れの様子を変え
   ることによつてミサイルの操縦手段となる頭部を
   備えている空中または水中で使用されるミサイル
   において、前記頭部と前記胴体との間に接続され
   相互に直交する２つの軸の回りで必要な角偏位を
   生じさせる作動手段と、前記飛行軸に対する前記
   胴体の回転位置を検知するとともに、前記胴体
   の、前記飛行軸に対する回転位置に拘わらず頭部
   を前記必要な角偏位に維持する手段とから成るこ
   とを特徴とするミサイル。 ２ 前記頭部は前記胴部のユニバーサル支持手段
   に係合し、頭部と胴部の連結部に隣接する飛行軸
   の回りを頭部が全方向に枢動できることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のミサイル。 ３ 前記作動手段は、頭部を制御するよう接続さ
   れており、胴体ロールセンサと胴体の回転に拘わ
   らず頭部の角度を維持する手段とから成ることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のミサイ
   ル。 ４ 前記作動手段は、胴体に対して頭部を支持す
   るモータを含み、該モータの差動動作によつて頭
   部を角偏位させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のミサイル。 ５ 前記頭部の後部は胴体の飛行軸の球状軸受に
   係合していることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のミサイル。 ６ 胴体はその軸の回りにスピンをかけられ、頭
   部は胴体の飛行軸の回りに回転できるように支持
   されたプラツトフオームによつて逆スピンがかけ
   られ、プラツトフオームと胴体との間のセンサ手
   段と飛行軸に対して頭部を傾けるようプラツトフ
   オームに頭部を支持する手段とを備えた駆動手段
   を備え、前記センサ手段は胴体とプラツトフオー
   ムとの相対回転を制御することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のミサイル。 ７ 頭部は、胴体周縁に隣接して胴体飛行軸の回
   りに間隔を置いて配置された複数のモータ手段に
   よつて支持され、各モータ手段は、軸方向に伸長
   することができ且つ飛行軸に対してほぼ平行にな
   つていてモータ手段の延びの差により頭部を傾け
   ることができ、該延びの差を制御する手段が設け
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のミサイル。 ８ 頭部は、その中に探査センサを有しており、
   このセンサはモータ手段を制御するように設けら
   れたマイクロプロセツサに接続され、頭部の偏位
   角を制御することができることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載のミサイル。