(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波誘導装置を備えた飛しょう体に取り付けられた樹脂系複合材料のリングと接着固定され、ジンバル機構により揺動運動するアンテナを覆い、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる波長の１／２の整数倍の厚で構成された、外形に滑らかな２次曲面を有したレドームであって、
レドームの内側と上記アンテナとの間には、上記アンテナの揺動運動によって干渉しないように、上記リングに取り付けられるレドームの根元部の厚さよりも、短い距離の隙間が設けられ、
送信あるいは受信する電波が透過する部位は、上記根元部とは異なる厚さを有して、根元部の厚さよりも上記波長の１／２の整数倍以上薄く、
レドームの先端と上記アンテナの揺動運動の中心位置の距離Ｘｉは、上記隙間α、電波が透過する部位の厚さｔ、レドームの曲率半径Ｒ、レドームと曲率半径Ｒの曲率中心との距離ａ、機軸と曲率半径Ｒの曲率中心との距離ｂ、飛しょう体の胴径Ｄ、及び上記アンテナの揺動半径Ｃとから、
【数３】
0003695015.tif 000004
で与えられる、
ことを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項２】
送信あるいは受信する電波が透過する薄肉部とミサイル本体に取り付く根元部とが交わる部分が、ミサイルの機軸と平行となるように偏肉することを特徴とする請求項１の飛しょう体用レドーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛しょう体の電波誘導装置を小型軽量にするための飛しょう体用レドームの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来電波誘導装置を持つ飛しょう体は先端にアンテナを配置しており、このアンテナを空力荷重、空力加熱等から保護しなければならないため、電波特性を著しく劣化させない材料でできたレドームで覆っている。また、一般に飛しょう体は高速飛しょう、及び、高い旋回能力が要求されており、飛しょう体の先端にあるレドームは特に高い空力荷重、高い旋回荷重及び高い空力加熱に晒される。そのため、レドームは空力抵抗を小さくする形状にし、空力荷重や空力加熱に耐え、かつ、電波特性を著しく劣化させないセラミックスあるいは複合材料等を用いている。また、レドームに用いる材料は飛しょう体本体の材料より脆いため、強度的にレドームの取付け部は空力荷重によって生じる曲げモーメントに対して一番厳しいことになる。
【０００３】
図５に飛しょう体の斜視図を示す。また、図６は飛しょう体の先端部の断面を示す。図において１はアンテナであり電波２を送信あるいは受信する。３はアンテナ１を揺動運動させるジンバル機構部であり、アンテナ１を回転半径４で回転させる。１ａは上方にアンテナ１が向いた状態である。５は回転するアンテナ１と干渉しないクリアランス６があり、さらに、電波特性を著しく劣化させない材料でできたレドームである。７はレドーム５の線膨張係数と金属材料でできた飛しょう体本体８の線膨張係数の差によって生じる熱応力を緩和させるため樹脂系の複合材料でできたリングであり、レドーム５と接着剤９で接合しており、さらに、飛しょう体本体８にねじ１０で固定している。レドーム５の長さはアンテナ１の送信あるいは受信する電波２がレドーム５に透過する部位よりやや後方に設定する。レドーム５の厚さは、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる１／２波長の整数倍の均一なもので、かつ、空力荷重１１に対し許容応力の余裕安全率が０以上になるようにしている。
【０００４】
図７に一般的なレドーム５の形状を示す。図においてＤは飛しょう体の胴径、Ｌはレドーム５の長さ、Ｒはレドーム５の曲率半径、Ｘはレドーム５の先端からの距離、ａはレドーム５とＲの中心との距離、ｂは機軸とＲの中心との距離、ｒはレドーム５の先端からＸの距離における機軸とレドーム５の距離を示す。また、一般的なレドーム５の形状式は”数１”で求めることができる。
【０００５】
【数１】
0003695015.tif 000002
【０００６】
図８に一般的なレドーム５とアンテナ１の位置関係を示す。図においてｔはレドーム５の厚さ、Ｒはレドーム５の曲率半径、Ｘｉはレドーム５の先端とアンテナ１の揺動運動の中心位置の距離、ｃはアンテナ１の揺動半径、αはアンテナ１とレドーム５とのクリアランス６寸法を示す。また、一般的なレドーム５におけるアンテナ１の位置を決める式は”数２”で求めることができる。
【０００７】
【数２】
0003695015.tif 000003
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の飛しょう体用レドームは以上のように構成されており次に示すような課題を有していた。
【０００９】
飛しょう体は高速で飛しょうするためレドーム５には大きな空力荷重１１が生じることとなる。図９はレドーム５に加わる空力荷重１１を示す。図においてレドーム５に加わる空力荷重１１は機軸方向の空力荷重１１ａと機軸垂直方向の空力荷重１１ｂに分けることができる。図１０に飛しょう体の機軸垂直方向の空力荷重１１ｂを受けたときの曲げモーメント図を示す。図において縦軸は曲げモーメントを、横軸は飛しょう体先端からの距離を示す。１２は曲げモーメントであり、Ｈｉｇｈ  Ｓｐｅｅｄ時の曲げモーメントを１２ａに示し、Ｌｏｗ  Ｓｐｅｅｄ時の曲げモーメントを１２ｂに示す。
【００１０】
ここで、飛しょう体が高い速度で飛しょうする場合、レドーム５の取付け部に高い曲げモーメント１１ａが生じることとなり、レドーム５の強度を保つために、肉厚を厚くしなければならない。飛しょう体の胴径Ｄが変わらないとすれば、レドーム５の肉厚ｔを増やすこととなり、”数２”よりアンテナ１の直径を小さくしてアンテナ１の揺動半径ｃを小さくするか、あるいは、レドーム５をアンテナ１と干渉しない位置まで前方に移動しなければならない。アンテナ１の直径を小さくすれば、アンテナ特性が悪くなり、また、レドーム５を前方に移動すれば必然的にレドーム５は長くなるため、取付け部に生じる曲げモーメントはさらに大きくなる。また、レドーム５の厚肉化と延長化により質量の増加と大型化となってしまう。また、アンテナ１の直径を大きくする場合も同様で、レドーム５を延長化しなければならないため、必然的に曲げモーメントが大きくなり、質量、増加、大形化となってしまう。さらにまた、レドームの厚さはレドームの素材の誘電率と使用電波の周波数から決まるので、肉厚の変更は質量増加、大形化に大きく影響する。よって、飛しょう体の胴径が変わらないとすれば、アンテナ１の直径を大きくしたり、小型軽量化ができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、飛しょう体のアンテナ直径を大きくでき、かつ、レドームの小型軽量化を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のレドームは、電波誘導装置を備えた飛しょう体に取り付けられ、ジンバル機構により揺動運動するアンテナを覆い、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる波長の１／２の整数倍の厚で構成されるレドームであって、その内側に上記アンテナの揺動運動とは干渉せず、かつ、送信あるいは受信する電波が透過する部位はミサイル本体に取り付く根元部より１／２波長の整数倍以上薄くした。
【００１３】
また、第２の発明のレドームは、第１の発明のものに加えて、ミサイル本体に取り付く根元部を素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる波長の厚さより薄くした。
【００１４】
また、第３の発明のレドームは、第１の発明のものに加えて、送信あるいは受信する電波が透過する薄肉部とミサイル本体に取り付く根元部とが交わる部分が、ミサイルの機軸と平行となるように偏肉にした。
【００１５】
また、第４の発明のレドームは、電波誘導装置を備えた飛しょう体に取り付けられ、ジンバル機構により揺動運動するアンテナを覆い、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる波長の１／２の整数倍の厚さで構成されるレドームであって、その内側に直径を大きくした上記アンテナの揺動運動で干渉する部位を切り欠いた。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す飛しょう体用レドームの断面図であり、１〜１１は上記従来の飛しょう体用レドームとまったく同一のものである。図において１３はレドーム５の外側を変えずに内側をアンテナ１の揺動運動と干渉しないクリアランス６を有し、かつ、送信あるいは受信の電波が透過する部位は、ミサイル本体８側に取り付く根元部１４に比べて、その厚さを、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる波長の１／２の整数倍以上薄くして、薄肉部を構成する。薄肉部では、アンテナ１とレドーム５とのクリアランス６が大きくなる。そのため、アンテナ１の直径を変えなければアンテナ１の位置はレドーム５の先端側に移動できることになり、逆に言えばレドーム５が短くなり小型軽量化ができ、さらに、レドームに加わる空力荷重１１を小さくすることができる。また、レドーム５の大きさとアンテナ１の位置を変えなければアンテナ１の直径を大きくすることができるのでアンテナ特性の向上になる。またさらに、電波２がレドーム５を透過する距離が短いため電波２の損失が小さくなるのでアンテナ特性も向上できる。強度的には、曲げモーメント１２が一番厳しいレドーム５の根元部１４の構造は変えていないので従来と同様であり、曲げモーメント１２が小さくなるところからレドーム５の薄肉部１３とするので十分満足できる。
【００１７】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２の飛しょう体用レドームの概要を示す断面図である。図において１５はミサイル本体８側に取り付くレドーム５の根元部であり、アンテナ１の送信あるいは受信する電波５の透過に関係しない部位であるため、空力荷重１１に耐える厚さのみとなり、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる厚さより薄くすることができるので小型軽量化が可能となる。
【００１８】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３の飛しょう体用レドームの概要を示す断面図である。図において、１６は送信あるいは受信する電波２が透過する薄肉部１３とミサイル本体８に取り付く根元部１４とが交わる部分をミサイルの機軸と平行となるように肉厚を変化させた偏肉部であり、段などの局部的に急変する箇所を無くしたので、空力荷重１１により生じる応力集中を避けることができる。
【００１９】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示す飛しょう体用レドームの断面図である。１７は直径を大きくしたアンテナ１の揺動運動で干渉する部位のみをクリアランス６を付加した大きさでレドーム５を切り欠いた切欠き部であり、レドーム５の大きさを変えずにアンテナ１の直径を大きくするので、アンテナ特性の向上ができる。
【００２０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、レドームの外側を変えずに内側をアンテナの揺動運動と干渉しないクリアランスを有し、かつ、送信あるいは受信する電波が透過する部位はミサイル本体に取り付く根元部より１／２波長の整数倍以上薄くすることにより、レドームが短くなり小型軽量化ができ、さらに、レドームに加わる空力荷重を小さくさせることができた。あるいは、アンテナの直径を大きくすることができるのでアンテナ特性の向上ができた。またさらに、電波がレドームを透過する距離が短いため、電波の損失が小さくなるのでアンテナ特性も向上できる。
【００２１】
第２の発明によれば、ミサイル本体側に取り付くレドームの根元部の厚さを空力荷重１１に耐える厚さにするため、素材の誘電率と使用電波の周波数から決まる厚さより薄くすることができるので小型軽量化ができた。
【００２２】
第３の発明によれば、送信あるいは受信する電波が透過する薄肉部とミサイル本体に取り付く根元部とが交わる部分を、ミサイルの機軸と平行になるように偏肉することにより、空力荷重により上記偏肉部に生じる応力集中を避けることができた。
【００２３】
第４の発明によれば、直径を大きくしたアンテナの揺動運動で干渉する部位のみをクリアランスを付加した大きさで切り欠いたことにより、レドームの大きさを変えずにアンテナ直径を大きくすることができ、アンテナ特性の向上ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるレドームの実施の形態１を示す断面図である。
【図２】  この発明によるレドームの実施の形態２を示す断面図である。
【図３】  この発明によるレドームの実施の形態３を示す断面図である。
【図４】  この発明によるレドームの実施の形態４を示す断面図である。
【図５】  従来の飛しょう体の斜視図を示す。
【図６】  従来の飛しょう体の先端の断面図を示す。
【図７】  従来の一般的なレドーム形状。
【図８】  従来の一般的なレドームとアンテナの位置関係図。
【図９】  従来のレドームに加わる空力荷重図を示す。
【図１０】  従来の飛しょう体に加わる曲げモーメント図を示す。
【符号の説明】
１  アンテナ、２  電波、３  ジンバル機構部、４  回転半径、５  レドーム、６  クリアランス、７  リング、８  飛しょう体本体、９  接着剤、１０  ねじ、１１  空力荷重、１２  曲げモーメント、１３  薄肉部、１４  根元部、１５  根元部、１６  偏肉部、１７  切欠き部。
【図１】
0003695015.tif 000005
【図２】
0003695015.tif 000006
【図３】
0003695015.tif 000007
【図４】
0003695015.tif 000008
【図５】
0003695015.tif 000009
【図６】
0003695015.tif 000010
【図７】
0003695015.tif 000011
【図８】
0003695015.tif 000012
【図９】
0003695015.tif 000013
【図１０】
0003695015.tif 000014