(57)【要約】      （修正有）【課題】側方への噴射を行う噴射ノズルを備えた飛しょう体において、噴射ノズルが噴射を行わない際の空力特性への影響を最小限に抑えつつ、噴射ノズルが噴射を行う際の噴射ノズル後方の胴体表面の低圧領域の拡大を抑制して、噴射による飛しょう体の空力特性の変化を調節する飛しょう体のサイドスラスタを提供する。【解決手段】飛しょう体１の胴体表面において、噴射ノズル２の周囲に円形溝７を設けた。これにより噴射ノズル２が噴射を行わない際の空力特性への影響を最小限に抑えつつ、噴射ノズル２が噴射を行う際の噴射ノズル後方の胴体表面の低圧領域の拡大を抑制することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方への噴射を行う噴射ノズルを胴体表面に設けた飛しょう体のサイドスラスタであって、
前記胴体表面には、前記噴射ノズルの周囲を囲む円形状の溝を備えることを特徴とする飛しょう体のサイドスラスタ。
【請求項２】
前記円形の溝の開口部には、前記胴体表面と面一となる多孔質板を備えることを特徴とする請求項１記載の飛しょう体のサイドスラスタ。
【請求項３】
前記多孔質板は、セラミックスまたはフッ素樹脂であることを特徴とする請求項２記載の飛しょう体のサイドスラスタ。
【請求項４】
側方への噴射を行う噴射ノズルを胴体表面に設けた飛しょう体のサイドスラスタであって、
前記胴体表面には、前記噴射ノズルの周囲を囲む溝であって、前記溝の溝幅が前記飛しょう体の進行方向前側よりも前記飛しょう体の進行方向後側のほうが幅広であるの楕円形状の溝を備えることを特徴とする飛しょう体のサイドスラスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飛しょう体の進路変更や姿勢制御を行う飛しょう体のサイドスラスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飛しょう体の進路変更や姿勢制御では、飛しょう体に備えられた操舵翼を動作させる代りに、胴体表面からの側方への噴射を利用する技術が開発され実用化されている。
従来、そのシステム構成に関して様々な提案がなされていることは周知のところである（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２００８−２２４１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
然るに、胴体表面に設けられた噴射ノズルから噴射を行う際に、噴射が周囲の流れを遮ることにより噴射ノズル後方の胴体表面の広い範囲に低圧領域が発生するため、飛しょう体の空力特性が大きく変化し、噴射によって得られる制御力が相殺されるという課題があった。
【０００５】
噴射ノズルから噴射を行う際の空力特性の変化を調節し、有益な変化を促進し、有害な変化を抑制するため、噴射ノズルの周りに付加的な装置を設けることが考えられるが、この噴射ノズル周りに付加する装置には、噴射ノズルが噴射を行わないときには周囲の空力特性に影響を与えないことも求められる。噴射ノズルから噴射を行う際には空力特性の変化を調節し、噴射を行わない際には周囲の空力特性に影響を与えないことの両立は、従来困難であった。
【０００６】
このように、従来の技術における側方への噴射を行う飛しょう体では、胴体表面に設けられた噴射ノズルから噴射を行う際に、噴射が周囲の流れを遮ることにより噴射ノズル後方の胴体表面の広い範囲に低圧領域が発生するため、飛しょう体の空力特性が大きく変化し、噴射によって得られる制御力が相殺されるという課題があった。
【０００７】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、噴射ノズルが噴射を行わない際の空力特性への影響を最小限に抑えつつ、噴射ノズルが噴射を行う際の噴射ノズル後方の胴体表面の低圧領域の拡大を抑制して、噴射による飛しょう体の空力特性の変化を調節する飛しょう体のサイドスラスタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る飛しょう体のサイドスラスタは、側方への噴射を行う噴射ノズルを胴体表面に設けた飛しょう体のサイドスラスタであって、前記胴体表面には、前記噴射ノズルの周囲を囲む円形状の溝を備える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、噴射ノズルが噴射を行わない際の空力特性への影響を最小限に抑えつつ、噴射ノズルが噴射を行う際の噴射ノズル後方の胴体表面の低圧領域の拡大を抑制することができる。これにより、飛しょう体の進路変更や姿勢制御をより効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による飛しょう体のサイドスラスタの構成を説明する図である。
【図２】実施の形態１による飛しょう体のサイドスラスタのサイドスラスタ周囲の断面形状を表わす図である。
【図３】この発明の飛しょう体のサイドスラスタによる圧力分布の改善を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態２による飛しょう体のサイドスラスタの構成を説明する図である。
【図５】実施の形態２による飛しょう体のサイドスラスタのサイドスラスタ周囲の断面形状を表わす図である。
【図６】この発明の実施の形態３による飛しょう体のサイドスラスタの構成を説明する図である。
【図７】実施の形態３による飛しょう体のサイドスラスタのサイドスラスタ周囲の断面形状を表わす図である。
【図８】従来の側方への噴射を行う飛しょう体の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、従来の課題であった噴射ノズルから噴射を行う際に、噴射ノズル前方の胴体表面に発生する高圧領域と、噴射ノズル後方の胴体表面の広い範囲に発生する低圧領域について説明する。
【００１２】
図８は、従来の技術における側方（飛しょう体の機軸に対し略垂直方向となる方向）への噴射を行う飛しょう体の構成を示す図である。
図８において、１は飛しょう体、２は飛しょう体１の胴体側面の表面に設けられた噴射ノズル、３は噴射ノズル２からの噴流、４は飛しょう体１の周囲の流れ、５は噴射ノズル２の前方の胴体表面に発生する高圧領域、６は噴射ノズル２の後方の胴体表面に発生する低圧領域である。
飛しょう体１は旋回時などに必要に応じて断続的に噴射ノズル２から側方への噴射を行う。側方への噴射時には噴流３が噴射ノズル２から側方に噴射されるが、同時に噴射ノズル２の前方では、周囲の流れ４は噴流３に遮られるため低速となり、運動量が圧力に変換されて高圧となり、胴体表面に高圧領域５が発生する。さらに周囲の流れ４は噴射ノズル２と噴流３を迂回して流れ、噴射ノズル２の後方の胴体表面には大きな低圧領域６が発生する。
【００１３】
噴射ノズル２からの噴射による制御力は噴射される噴流３の運動量の反力であり、その方向は飛しょう体１の胴体表面を内側に押す方向である。一方低圧領域６の発生は飛しょう体１の胴体表面を内側に押す力の減少であり、噴射による制御力が相殺されることとなる。このため、低圧領域６の拡大を抑制する必要があった。
【００１４】
実施の形態１．
次に、この発明の実施の形態１に係る飛しょう体のサイドスラスタについて説明する。    図１は、実施の形態１に係る飛しょう体のサイドスラスタの構成を説明する図である。
図１において、１は飛しょう体、２は噴射口が飛しょう体１の胴体側面の表面に設けられ、燃焼ガスを噴射する噴射ノズル、３は噴射ノズル２から噴射された噴流、４は飛しょう体１の周囲の流れ、５は噴射ノズル２の前方の胴体表面に発生する高圧領域、６は噴射ノズル２の後方の胴体表面に発生する低圧領域、７は楕円形噴射ノズル２の周囲の胴体表面に設けられた円形溝、８は高圧領域５から円形溝７の前半に低速で流入するしみ込み流、９は円形溝７の後半から低速で流出するしみ出し流である。なお飛しょう体の進行方向は飛しょう体の機軸と略同一の方向となる。
図２は、図１に示す噴射ノズル２周辺でのＡ-Ａ’を含む断面図である。噴射ノズル２を中心とした対象となる位置に断面が矩形の形状を有する円形溝７が形成されている。
ここで、しみ込み流８は高圧領域５の高圧気体を発生源としており高圧である。また、しみ出し流９はしみ込み流８の高圧気体を発生源としており高圧である。
【００１５】
次に、実施の形態１のサイドスラスタの動作を説明する。
図１において、噴射ノズル２がガスの噴射を行うと、低圧領域６は噴射ノズル２の後方に拡大しようとする。しかしながら、低圧領域６は、噴射ノズル２の周囲に設けられた円形溝７の機体軸後半側からの高圧のしみ出し流９に覆われるため、低圧領域の拡大は抑制される。
【００１６】
このことを飛しょう体１の機体表面の圧力分布のグラフにより説明する。
図３は飛しょう体１のサイドスラスタ周辺における、機体軸方向に対する機体表面の圧力分布の概略を示した図である。
図３において、実線は実施の形態１に係る円形溝７がある場合の機体表面圧力分布であり、破線は従来の円形溝なしの場合の機体表面圧力分布である。
従来の溝なしの場合には、噴射ノズル２のノズル前方では、周囲の流れが噴流に遮られるため低速となり、運動量が圧力に変換されて高圧部が生じていることがわかる。また、ノズル後方では、周囲の流れが噴流を迂回して流れるため、低圧部が生じている。この低圧部は周囲の流れと徐々に混合し、周囲の流れの圧力、すなわち大気圧と等しくなるまで徐々に圧力を回復する。
一方、円形溝７がある場合には、ノズル前方では溝があることで、ノズル前の高圧部の気体が溝に流入するため、溝なしと比べて若干低圧力となっている。また、ノズル後方の低圧部では溝があることで、ノズル前方で溝に流入した高圧部の気体が溝から流出するため、溝なしと比べて圧力が高い。この低圧部は周囲の流れと徐々に混合し、周囲の流れの圧力、すなわち大気圧と等しくなるまで徐々に圧力を回復するが、溝なしと比べて圧力が高いため早く大気圧と等しくなることにより、低圧部は溝なしと比べて小さくなる。
【００１７】
このように噴射ノズル２の周囲に円形溝７を設けてしみ出し流９を発生させたことにより、低圧領域６の拡大は抑制され、結果として、低圧領域６の発生により生ずる飛しょう体１の空力特性の変化を軽減することができる。
【００１８】
なお、噴射を行わない際には、円形溝７に溜まった空気が擬似的に円形溝７の周囲との連続した表面を形成するため、飛しょう体１の表面に沿った前方から後方への流れは円形溝７の影響をほとんど受けずに通過することから、円形溝７を設けたことによる空力特性への影響が最小限に抑えられる。
【００１９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２の飛しょう体のサイドスラスタについて説明する。
実施の形態１では噴射ノズル２の周囲に円形溝を設けたが、実施の形態２では実施の形態１で設けた噴射ノズル２周囲の円形溝の開口部を多孔質板で覆うようにする。
【００２０】
図４はこの発明の実施の形態２を示す部分構成図である。図５は図４に示す噴射ノズル２周辺におけるＢ-Ｂ’を含む断面図である。
図４において、１０は円形溝７の胴体表面への開口部を覆った多孔質板である。このように実施の形態２では、実施の形態１と同様に楕円形噴射ノズル２の周囲の胴体表面に円形溝７を設けると共に、この円形溝７の開口部を、飛しょう体１の胴体表面と面一となるように多孔質板１０を用いて覆うようにした。
多孔質板１０の例としては、「セラミックス」や「フッ素樹脂」などが挙げられる。
なお、図４において実施の形態１と同一あるいは相当する構成については同一番号を付し、その説明を省略している。
【００２１】
次に、動作について説明する。
噴射を行う際には、低圧領域６は噴射ノズル２の後方に拡大しようとするが、円形溝７を覆う多孔質板１０から流出する高圧のしみ出し流９に覆われるため、その拡大は抑制される。このため低圧領域６の発生による飛しょう体１の空力特性の変化が軽減される。
実施の形態２では、しみ出し流９は多孔質板１０の通過により減速されるため、より高圧となる。また多孔質板１０の通過により均一化されるため、より均一に、低圧領域６の拡大を抑制する効果が得られる。
なお、噴射を行わない際には、多孔質板１０が周囲の胴体表面との連続した表面を形成するため、飛しょう体１の表面に沿った前方から後方への流れは円形溝７および多孔質板１０の影響をほとんど受けずに通過することから、円形溝７および多孔質板１０を設けたことによる空力特性への影響が最小限に抑えられる。
【００２２】
実施の形態３．
次に、実施の形態３の飛しょう体のサイドスラスタについて説明する。
実施の形態１では噴射ノズル２の周囲に円形溝を設けたが、実施の形態３では噴射ノズル２の周囲で機体進行方向の後側（後半）が機体進行方向の前側（前半）よりも幅広の楕円形状の溝を設ける。
【００２３】
図６はこの発明の実施の形態３を示す部分構成図である。図７は図６に示す噴射ノズル２周辺におけるＣ−Ｃ’を含む断面図である。
図６、図７において、１１は噴射ノズル２の周囲の胴体表面に設けられた後半が幅広の円形溝である。このように、実施の形態３では、噴射ノズル２の周囲で機体進行方向の後側（後半）が前側よりも幅広の円形溝を設けるようにした。
なお、実施の形態１と同一あるいは相当する構成については同一番号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
次に、動作について説明する。
噴射を行う際には、低圧領域６は噴射ノズル２の後方に拡大しようとするが、後半が幅広の円形溝１１から流出する高圧のしみ出し流９に覆われるため、その拡大は抑制される。このため低圧領域６の発生による飛しょう体１の空力特性の変化が軽減される。
実施の形態３では、しみ出し流９は後半が幅広の円形溝１１から流出するため、より幅広く、低圧領域６の拡大を抑制する効果が得られる。
なお、後半が幅広の円形溝１１に溜まった空気が擬似的に後半が幅広の円形溝１１の周囲との連続した表面を形成するため、飛しょう体１の表面に沿った前方から後方への流れは後半が幅広の円形溝１１の影響をほとんど受けずに通過することから、後半が幅広の円形溝１１を設けたことによる空力特性への影響が最小限に抑えられる。
【符号の説明】
【００２５】
１  飛しょう体、２  噴射ノズル、３  噴流、４  周囲の流れ、５  高圧領域、６  低圧領域、７  円形溝、８  しみ込み流、９  しみ出し流、１０  多孔質板、１１  後半が幅広の円形溝
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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