(57)【要約】【課題】  透過する電波の帯域を広帯域化するために樹脂複合材料を用いてレドームを構成すると、樹脂が空力加熱による温度上昇により熱分解するなどしてレーダ用アンテナの保護の役割を喪失してしまい、所望の性能が得られないという問題があった。【解決手段】  空力加熱の激しい先端部に誘電体であるセラミックスを素材とする尖塔形状のブロック２を備え、内部のレーダ用アンテナ１０の送受信する電波が通過する中間部には、樹脂複合材料を素材とするアウタスキン３と、樹脂複合材料を素材とするインナスキン４と、アウタスキン３およびインナスキン４の間隙を埋める樹脂を素材とするハニカム状のコア材５とからなる多層構造部９を備えることで、広帯域かつ空力加熱に耐えるレドームを得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂複合材からなるインナスキンおよびアウタスキンと、前記インナスキンとアウタスキンの間に挟まれたコア材とを積層した多層複合材から構成され、外周が先細りの曲面形状をなす胴部と、
前記胴部の先端に装着され、セラミックスからなる先尖部と、を具備した飛しょう体のレドーム。
【請求項２】
先端が尖塔形状をなし外周が先細りの曲面形状をなすとともに、外周の一部に刳り抜き穴が設けられ、セラミックスから構成された胴部と、
樹脂複合材からなるインナスキンおよびアウタスキンと、前記インナスキンとアウタスキンの間に挟まれたコア材とを積層して構成され、前記胴部の刳り抜き穴を覆って配置された多層構造部と、を具備した飛しょう体のレドーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飛しょう体のレーダ用アンテナを保護するレドームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の目標に向けて飛しょうする飛しょう体の先端部には、目標を探知するためのレーダ用のアンテナが備えられている。この飛しょう体の先端部は、空力荷重や空力加熱を受けやすい部位でもあるため、アンテナを空力荷重や空力加熱から保護するためのレドームが設けられる。レドームはアンテナが送受信する電波を透過させる必要があるが、透過する電波の帯域を広帯域化する方法として、レドームを樹脂複合材料の多層構造とする方法が知られている（例えば  特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２１７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レドームを透過する電波の帯域を広帯域化するために、樹脂複合材料の多層構造を用いる場合、透過損失を低減するためにレドームを薄肉化する一方、空力荷重に対応する強度を確保するため、薄肉化した２層のレドームの間隙をハニカムなどのコア材を埋めて結合する。このような樹脂複合材料の多層構造を用いると、過度の空力摩擦が発生する使用環境条件下において、先端部の樹脂が空力加熱による温度上昇により熱分解するなどしてレーダ用アンテナの保護の役割を喪失してしまい、所望の性能が得られなくなるという問題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、広帯域でありかつ空力加熱に対する耐久性が高いレドームを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による飛しょう体のレドームは、樹脂複合材からなるインナスキンおよびアウタスキンと、前記インナスキンとアウタスキンの間に挟まれたコア材とを積層した多層複合材から構成され、外周が先細りの曲面形状をなす胴部と、前記胴部の先端に装着され、セラミックスからなる先尖部と、を具備したものである。
【０００７】
また、先端が尖塔形状をなし外周が先細りの曲面形状をなすとともに、外周の一部に刳り抜き穴が設けられ、セラミックスから構成された胴部と、樹脂複合材からなるインナスキンおよびアウタスキンと、前記インナスキンとアウタスキンの間に挟まれたコア材とを積層して構成され、前記胴部の刳り抜き穴を覆って配置された多層構造部と、を具備したものであっても良い。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、飛しょう体のレドームを薄肉化することによって透過する電波の帯域を広帯域化することができるとともに、空力加熱への耐性が高いレドームを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明に係る実施の形態１による飛しょう体のレドームを説明するための図である。
【図２】飛しょう体と所定の目標の相対関係を説明するための図である。
【図３】飛しょう時のレドームとアンテナの姿勢を説明するための図である。
【図４】この発明に係る実施の形態２による飛しょう体のレドームを説明するための図である。
【図５】飛しょう時のレドームとアンテナの姿勢を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明に係る実施の形態１による飛しょう体のレドームの構成を示す図である。図において、レドーム１は、先端が尖った先尖部を構成するブロック１と、外周が先細りの曲面形状をなし中間部のアウタスキン３とインナスキン４とコア材５からなる多層構造部（胴部）９と、取付インタフェース部７とで構成される。レドーム１は、飛しょう体８先端部に備えられたアンテナ１０を覆い保護している。ブロック２は、誘電体であるセラミックスを素材とする尖塔形状をなす。多層構造部９は、ブロック２の後端部から外面側に位置し樹脂複合材料を素材とするアウタスキン３と、ブロック２の後端部から内面側に位置し樹脂複合材料を素材とするインナスキン４と、アウタスキン３およびインナスキン４の中間部に位置しアウタスキン３およびインナスキン４の間隙を埋める樹脂を素材とするハニカム状のコア材５と、アウタスキン３とインナスキン４の後端部の間隙を埋める樹脂複合素材からなるリング６を備えている。アウタスキン３とインナスキン４とコア材５とは多層複合材を構成する。リング６は、取付インタフェース部７を通じて飛しょう体８と結合され、これによってレドーム１が飛しょう体８の本体に結合される。
【００１１】
ここで、レドーム１のブロック２と多層構造部９を比較すると、ブロック２が中実であるのに対して多層構造部９はコア材５を使用している。このため、実質的に電波が透過する距離が小さい多層構造部９の方が広帯域にわたり電波透過特性は良好である。一方、ブロック２の素材であるセラミックスの耐熱性は１０００℃以上であるのに対し、多層構造部９の素材である樹脂複合材料及び樹脂の耐熱性は高々４００℃程度であり、ブロック２の方が耐熱性に優れる。
【００１２】
次に、実施の形態１によるレドーム１を実装した飛しょう体８の動作について説明する。図２は飛しょう体と所定の目標の相対関係を説明するための図であり、図３は飛しょう時のレドームとアンテナの姿勢を説明するための図である。
【００１３】
図２において、飛しょう体８は、所定の目標１１に向って飛しょうする。アンテナ１０のアンテナ面を所定の方向に向け、発信した電波の反射波を受信するか、または目標の発信する電波を受信することで所定の目標１１までの距離および方位を計測しつつ飛しょうを継続する。
【００１４】
この際、飛しょう体８は、飛しょう体８の進行方向１２と所定の目標１１の方向１３のなす角１４が常に一定になるように飛しょうすることで、所定の目標１１の移動ベクトル１５にかかわらず所定の目標１１に到達することが可能となる、いわゆる比例航法と呼ばれる方法で誘導される。飛しょう体８の軸線方向１６と飛しょう体８の進行方向１２はほぼ一致しているため、飛しょう体８の軸線方向１６と所定の目標の方向１３はほぼ一定の角度を保って飛しょうすることとなる。
【００１５】
図３において、飛しょう体８は、所定の目標１１の方向１３を測定しつつ飛しょうするため、アンテナ１０のアンテナ面の法線方向１７を所定の目標１１の方向１３に向けている。飛しょう体８の発射時に飛しょう体８の軸線方向１６と所定の目標１１の方向１３とがある程度角度を持つようにしておけば、飛しょう体８は、飛しょう体８の軸線方向１６がアンテナ１０のアンテナ面の法線方向１７とは異なる方向を保ったまま所定の目標１１まで飛しょうする。飛しょう体８の軸線方向１６がアンテナ１０のアンテナ面の法線方向１７とは異なる方向であるため、アンテナの発信または受信する電波はブロック２を透過せず、多層構造部９を透過することとなる。このことから、多層構造部９は広帯域にわたり電波透過特性が良好であるため、レーダの特性を損なうことが少ない。
【００１６】
また、飛しょう体８が飛しょうすると、空気との摩擦により空力加熱が生じる。空力加熱の度合いは飛しょう体８先端部のよどみ点付近で激しく、先端から離れに従い低下する。よどみ点となる先端部付近はセラミックス素材のブロック２で構成されているため、耐熱性が高く、強度劣化や熱分解などは発生しない。一方、ブロック２に比べて樹脂複合材料及び樹脂で構成される多層構造部９は、耐熱性は劣るが先端から離れているため樹脂複合材料及び樹脂の耐熱性の範囲内となり、強度劣化や熱分解等が起こらない。従って、飛しょう体の高速飛しょうにより、先端部周辺が高温度となる空力加熱のある環境下においても、レドーム１は所望の強度を保持することができる。
【００１７】
以上説明したとおり、この実施の形態１による飛しょう体のレドーム１は、樹脂複合材からなるインナスキンおよびアウタスキンと、前記インナスキンとアウタスキンの間に挟まれたコア材とを積層した多層複合材から構成され、外周が先細りの曲面形状をなす胴部と、前記胴部の先端に装着され、セラミックスからなる先尖部とを具備したことを特徴とする。この構成により、この実施の形態１によるレドーム１は空力加熱への耐性が高く、高速で飛しょうする飛しょう体に適用できる。加えて、内部のレーダ用アンテナ１０の送受信する電波が通過するレドーム１の中間部位に、樹脂複合材料からなる多層構造部９を用いることによって、通過する電波の透過損失を低減するようにレドームの胴部をなす多層構造部９を薄肉化することができるので、広帯域の電波を透過し得るレドームを得ることができる。
【００１８】
なお、ブロック２については、電波を透過しないためニッケル合金などの高耐熱性金属を素材とする金属部材を用いても良い。また、多層構造部９のコア材５については、樹脂フォーム材など誘電体でありかつ低密度な部材を使用しても良い。
【００１９】
実施の形態２．
図４はこの発明に係る実施の形態２による飛しょう体のレドームの構成を示す図である。レドーム１は、側面の一部に刳り抜き穴が設けられたブランク１８と、ブランク１８の刳り抜き穴を覆う多層構造部９と、取付インタフェース部７とを備えて構成される。レドーム１は、飛しょう体８先端部に備えられたアンテナ１０を覆い保護している。ブランク１８は、誘電体であるセラミックスを素材とした尖塔形状をなし、先端部が尖り外周が先細りの曲面形状をなし、その胴体側面の一部を切り欠いて刳り抜き穴が構成されている。多層構造部９は、アウタスキン３と、インナスキン４と、アウタスキン３およびインナスキン４の中間部に位置しアウタスキン３およびインナスキン４の間隙を埋める樹脂を素材とするハニカム状のコア材５とで構成される。アウタスキン３は、ブランク１８の刳り抜き穴の外面側に位置し樹脂複合材料を素材とする。インナスキン４は、ブランク１８の切り欠き部の内面側に位置し樹脂複合材料を素材とする。多層構造部９は、取付インタフェース部７によって飛しょう体８と結合されている。
【００２０】
ここで、レドーム１のブランク１８と多層構造部９を比較すると、ブランク１８が中実であるのに対して多層構造部９はコア材５を使用している。このため、実質的に電波が透過する距離の小さい多層構造部９の方が広帯域にわたり電波透過特性は良好である。一方、ブランク１８の素材であるセラミックスの耐熱性は１０００℃以上であるのに対して、多層構造部９の素材である樹脂複合材料及び樹脂の耐熱性は高々４００℃程度であり、ブランク１８の方が耐熱性に優れる。
【００２１】
次に、実施の形態２によるレドーム１を実装した飛しょう体８の動作について説明する。図５は飛しょう時のレドームとアンテナの姿勢を説明するための図である。図２において、所定の目標に向って飛しょうする飛しょう体８は、アンテナ１０のアンテナ面を所定の方向に向け、発信した電波の反射波を受信するか、または目標の発信する電波を受信することで所定の目標までの距離および方位を計測しつつ飛しょうする。
【００２２】
この際、飛しょう体８は、飛しょう体８の進行方向１２と所定の目標１１の方向１３のなす角１４が常に一定になるように飛しょうすることで、所定の目標１１の移動ベクトル１５にかかわらず所定の目標１１に到達することが可能となる、いわゆる比例航法と呼ばれる方法で誘導される。飛しょう体８の軸線方向１６と飛しょう体８の進行方向１２はほぼ一致しているため、飛しょう体８の軸線方向１６と所定の目標の方向１３はほぼ一定の角度を保って飛しょうすることとなる。
【００２３】
図５において、飛しょう体８は所定の目標１１の方向１３を測定しつつ飛しょうするため、アンテナ１０のアンテナ面の法線方向１７を所定の目標１１の方向１３に向けている。飛しょう体８の発射時に飛しょう体８の軸線方向１６と所定の目標１１の方向１３とがある程度角度を持つようにするとともに、飛しょう体８の軸周りの姿勢を制御することにより、飛しょう体８は、飛しょう体８の軸線方向１６がアンテナ１０のアンテナ面の法線方向１６とは異なる方向を保ったまま所定の目標１１まで飛しょうする。飛しょう体８の軸線方向１６がアンテナ１０のアンテナ面の法線方向１７とは異なる方向であるため、アンテナの発信または受信する電波はブランク１８を透過せず、多層構造部９を透過するようにすることが可能である。ここで、多層構造部９は広帯域にわたり電波透過特性が良好であるため、レーダの特性を損なうことが少ない。
【００２４】
また、飛しょう体８が飛しょうすると、空気との摩擦により空力加熱が生じる。空力加熱の度合いは飛しょう体８先端部のよどみ点付近で激しく、先端から離れに従い低下する。よどみ点となる先端部付近はセラミックス素材のブランク１８であるため耐熱性が高く、強度劣化や熱分解などは発生しない。ブランク１８に比べて樹脂複合材料及び樹脂で構成される多層構造部９は、耐熱性は劣るが先端から離れているため樹脂複合材料及び樹脂の耐熱性の範囲内となり、強度劣化や熱分解等が起こらない。従って、飛しょう体の高速飛しょうにより、先端部周辺が高温度となる空力加熱のある環境下においても、所望の強度を保持することができる。
【００２５】
以上説明したとおり、この実施の形態１による飛しょう体のレドーム１は、先端が尖塔形状をなし外周が先細りの曲面形状をなすとともに、外周の一部に刳り抜き穴が設けられ、セラミックスから構成された胴部と、樹脂複合材からなるインナスキンおよびアウタスキンと、前記インナスキンとアウタスキンの間に挟まれたコア材とを積層して構成され、前記胴部の刳り抜き穴を覆って配置された多層構造部とを具備して構成されたことを特徴とする。この構成により、この実施の形態２によるレドームは空力加熱への耐性が高く、高速で飛しょうする飛しょう体に適用することができる。加えて、内部のレーダ用アンテナ１０の送受信する電波が通過する中間部には、刳り抜き穴を通じて電波を透過しうる多層構造部を用いているので、広帯域なレドームを得ることができる。
【００２６】
なお、多層構造部９のコア材５については、樹脂フォーム材など誘電体でありかつ低密度な部材を使用しても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  レドーム、２  ブロック、３  アウタスキン、４  インナスキン、５  コア材、６  リング、７  取付インタフェース部、８  飛しょう体、９  多層構造部、１０  アンテナ、１８  ブランク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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