(57)【要約】      （修正有）【課題】飛しょう体の先端に取付けられたレドームにおいて、セラミックス製のレドームとリングを固定する接着剤が、その耐熱温度を超えて接着力が低下する、あるいは接着剤の経年劣化によって接着力が低下した場合であっても、レドームを飛しょう体の機体に固定し続けることのできる構造を提供する。【解決手段】先端部から突出して設けられたねじ部８にねじ結合するリング３２と、内周がリング３２の外周に接着され、機体５０およびリング３２よりも熱膨張係数が小さいレドーム３０とを備え、レドーム３０の後端部３１は機体５０の先端部に押し当てられるとともに、後端部３１は内側に環状に突出した突起部３３を有し、突起部３３がリング３２の端部に挟まれて配置されたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の目標に向けて電波誘導により飛しょうする飛しょう体の機体における、先端部から突出して設けられたねじ部にねじ結合するリングと、
内周が上記リングの外周に接着され、上記機体およびリングよりも線膨張係数が小さいレドームと、
を備え、
上記レドームの後端部は機体の先端部に押し当てられるとともに、当該後端部は内側に環状に突出した突起部を有し、当該突起部がリングの端部に挟まれて配置されたことを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項２】
上記レドームの突起部と上記リングの当り面を傾斜させたことを特徴とする請求項１記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項３】
上記リングは、上記レドームの内周に沿って２つ以上に分割したことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の飛しょう体用レドーム。
【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電波誘導にて飛しょうする飛しょう体は、先端部に目標を検知するためのレーダ用アンテナが備えられている。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ある。このため飛しょう体の先端部は、空力抵抗を減らし高速で飛しょうできるように、尖った形状（例えばCone、Ogive、Von_Karman形状）とすることが一般的である。
【０００３】
また、レドームは、レーダ用アンテナが送受信する電波を透過させる必要があることから、誘電体材料を使用しなければならない。誘電体材料としては、アルミナ（Al2O3）、コージライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）、ヒューズドシリカ（SiO2）、シリコンナイトライド（Si3N4）焼結体などのセラミックス、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics；繊維強化プラスチック）材などが用いられている。
【０００４】
超音速で飛しょうする飛しょう体のレドームは、耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた低熱膨張係数（0〜5×10-E6/℃）のセラミックス材を使用することが主流である。また、飛しょう体の機体は、通常、鉄、あるいはアルミニウム材などの高剛性で高熱膨張係数（10〜30×10-E6/℃）の材料を用いているのが一般的である。前述のレドームと機体は異種材料となるので、その組み合わせによる熱応力が懸念される。このため、高剛性で熱膨張係数が比較的低いＦＲＰを用いたリングを介して、レドームを機体に固定し、またレドームとリングは接着剤により固定することが一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３８９２９号公報
【特許文献２】特開平１０−１３５７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
飛しょう体は、飛しょう開始から数秒間という短い時間で超音速や極超音速などに達するものが多く、空力加熱により機体が高温に晒される。レドームは、飛しょう体の部位の中で最も熱的環境が厳しい部位の一つであり、大きな空力荷重と大きな空力加熱、熱衝撃を受けることになる。レドームは、強度が高く、耐熱性及び耐熱衝撃性が求められることから、耐熱温度１０００℃以上の誘電体材料であるセラミックスをレドーム材料とすることが一般的である。
【０００７】
セラミックス製のレドームとリングの固定は、エポキシ系、あるいはシリコン系の接着剤などを用いることが多い。空力加熱によりレドームが高温になるに従い接着剤も高温になる。飛しょう速度が高速になる、あるいは飛しょう時間が長くなり、空力加熱総量が増加すると、接着剤の耐熱温度を超えてしまうという課題がある。
【０００８】
さらに、レドームの耐熱衝撃を緩和するために、熱伝導率の高い材料を選択した場合は、レドームから接着剤の接合部まですぐに熱が伝わることから、接着剤の温度が高温になり、接着剤の耐熱温度を超えてしまい、レドームと機体の接合部が破壊する虞がある。
【０００９】
また、接着剤は経年劣化により接着強度が低下することが分かっている。接着強度の低下率を定量的に推測することは難しいため、初期の接着強度に余裕を持たせなければならないという課題がある。
【００１０】
これまでは、接着強度が高いエポキシ系接着剤を用いることが多かったが、エポキシ系接着剤は耐熱温度が２００℃を超えるものが少なく、接着剤の耐熱性を高くしてレドームの接着強度を上げることは難しい場合が多かった。また、空力加熱に直接晒される飛しょう体の最外殻部に断熱材を設けて、リングの温度上昇を防ぐものもある。このような断熱材を設けたレドームであっても、接着剤の耐熱温度を超えてしまうケースがある。
【００１１】
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、セラミックス製のレドームとリングを固定する接着剤が、その耐熱温度を超えて接着力が低下する、あるいは接着剤の経年劣化によって接着力が低下した場合であっても、レドームを飛しょう体の機体に固定し続けることのできる構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による飛しょう体は、所定の目標に向けて電波誘導により飛しょうする飛しょう体の機体における、先端部から突出して設けられたねじ部にねじ結合するリングと、内周が上記リングの外周に接着され、上記機体およびリングよりも熱膨張係数が小さいレドームとを備え、上記レドームの後端部は機体の先端部に押し当てられるとともに、当該後端部は内側に環状に突出した突起部を有し、当該突起部がリングの端部に挟まれて配置されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、レドームの後端部の内側に突起部を設け、ねじが形成されたリングにより突起部を飛しょう体の機体に押し付ける構造とすることで、レドームとリングを接着固定している接着剤の強度低下が生じても、飛しょう体にレドームを構造的に固定し続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１による飛しょう体用レドームの構造を示す断面図である。
【図２】飛しょう体の各軸方向を示す図である。
【図３】飛しょう体が高速で飛しょうした場合の飛しょう体用レドームが空力加熱を受けた状態を説明する図である。
【図４】飛しょう体が高速で飛しょうした場合の時間と速度を表した図である。
【図５】飛しょう体が高速で飛しょうした場合の時間と飛しょう体用レドームの温度を表した図である。
【図６】接着部が空力加熱により熱が伝わることを説明する図である。
【図７】接着部温度を時刻歴で示した図である。
【図８】接着剤が経年劣化により強度低下を表した図である。
【図９】従来の飛しょう体用レドームのレドームとリングの接着構造を示す断面図である。
【図１０】実施形態２による飛しょう体用レドームの構造を示す断面図である。
【図１１】実施形態３による飛しょう体用レドームの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施形態１による飛しょう体用レドームの構造を示す断面図である。図１において、飛しょう体用レドーム２は、電波を透過させるレドーム３０が、接着部３６においてリング３２に接着されることにより、構成される。レドーム３０は、外殻の先端部が尖った線対称な流線型をなし、外殻の線対称軸を中心とした外径が先端部から後端部３１に向かって滑らかに拡がり、後端部３１が開口して中空となっている。レドーム３０は例えばセラミックスから構成される。リング３２は例えばＦＲＰから構成される。リング３２の材料は、レドーム３０に使用される材料の特性に合うように選定され、例えばアルミニウム合金、チタン合金などでもよい。レドーム３０の内周面とリング３２の外周面は嵌合し、両者の間に介在する接着剤５により接着固定される。
【００１６】
リング３２はねじ部３５が形成されている。飛しょう体１の機体５０はねじ部８が形成されている。レドーム３０の後端部３１の内側は、リング３２の後端部が突き当たる突起部３３が設けられている。突起部３３は、後端部３１の内側から円環状に突出している。突起部３３は、機体５０の当たり面３４に密着するための接触面が形成されている。リング３２の内側は雌ねじのねじ部３５が形成されている。機体５０の外側は雄ねじのねじ部８が形成されている。ねじ部８は、機体５０の端部に設けられる。ねじ部８は、機体５０の最大外周よりも小さい径を有して端部から突出した突出部に形成される。この突出部の根本には、当たり面３４が形成されている。リング３２に設けたねじ部３５は機体５０に設けたねじ部８に螺合され、リング３２が機体５０に固定される。
【００１７】
実施の形態１による飛しょう体用レドーム２は、レドーム３０の後端部３１の内側にリング３２が引っ掛かる突起部３３を設けた構造としているので、突起部３３との当たり面３４に密着するように、リング３２をレドーム３０に接着している。レドーム３０のリング３２に設けたねじ部３５を機体５０に設けたねじ部８に嵌め込み、レドーム３０を回転させることで、リング３２に設けたねじ部３５を機体５０に設けたねじ部８に結合していく。機体５０とリング３２の両者が突起部３３を挟み込むように、規定のトルクあるいは軸力が生じるまで、ねじ部３５をねじ部８にねじ込んでいく。接着部３６の接着強度はこのねじ込みの荷重に耐えればよい。
【００１８】
図２は飛しょう体１の各軸方向を示す図である。飛しょう体用レドーム２は、リング３２を機体５０にねじ結合した後、規定トルクあるいは軸力を加えた機軸方向３７の荷重のみを生じる。このとき、接着部３６の接着強度が失われても、飛しょう体用レドーム２は飛しょう体１に固定されることになり、構造上問題ない。
【００１９】
また、電波誘導にて飛しょうする飛しょう体１は、一般的にロール方向３８への回転及び速度が小さいため、当たり面３４の摩擦力で固定できるが、レドーム３０がロール方向３８へ回転しないように、必要に応じて例えばキーのような周り止めを設けてもよい。
【００２０】
図３は、高速で飛しょうする飛しょう体１の飛しょう体用レドーム２が、空力加熱を受けた状態を説明する図である。図４は、飛しょう体１が高速で飛しょうした場合の時間と速度を表した図である。図５は、飛しょう体１が高速で飛しょうした場合の時間と飛しょう体用レドーム２の温度を表した図である。
【００２１】
飛しょう体１が飛しょうする場合、飛しょう体１の速度９は一般的に短時間で高速になる。飛しょう体用レドーム２は図３に示す断熱壁温度（Taw）１０と局所熱伝達率（α）１１で表現できる空力加熱を短時間で受けることになり、飛しょう体用レドーム２の温度１２は一般的に短時間で高くなる。
【００２２】
図６は飛しょう体用レドーム２の接着部３６が空力加熱により熱が伝わることを説明する図である。図７は飛しょう体用レドーム２の接着部温度を時刻歴で示した図である。飛しょう体用レドーム２が図３に示す断熱壁温度（Taw）１０と局所熱伝達率（α）１１で表現できる空力加熱によりレドーム３０が熱せられ、レドーム３０の中を伝わり接着部３６へ到達し、接着部３６の温度１４を上昇させていく。熱の伝わり方は一般的にレドーム３０の材料（例えばセラミックス）の熱伝導率（αR）１５により異なり、熱伝導率１５が大きければ熱が伝わりやすく、小さければ熱が伝わりにくい。飛しょう体１が高速化して、空力加熱条件が厳しくなるに従い、接着部の温度１４が上昇し、耐熱温度１６を超える接着部温度１７となってしまう。また、レドーム３０の材料の熱伝導率（αR）１５が大きい場合、接着部の温度１４が短時間で上昇すると共に耐熱温度を超える接着部温度１８となってしまう。なお、接着部３６に対して熱が伝わる経路は複雑であること、飛しょう体１内に搭載されている電子機器の発熱などがあるものの、接着部３６の温度上昇に最も影響する空力加熱によりレドーム３０から伝わる熱を代表として説明している。
【００２３】
図８は飛しょう体用レドーム２の接着剤５が経年劣化により強度低下を表した図である。接着剤５は温度、湿度、酸素及び紫外線などにより経年劣化を生じ、一般的に接着強度１９が低下することが知られている。接着部３６に対する要求強度２０（設計により安全率を考慮する場合が一般的である）まで低下したら寿命２１とみなす。
【００２４】
ここで、図９は比較例として示す、従来の飛しょう体用レドーム２００のレドーム３とリング４の接着構造を示す断面図である。図９において、飛しょう体用レドーム２００は、例えばセラミックス製のレドーム３と、ＦＲＰ製のリング４の両者を接着剤５にて接着固定している。また、空力加熱によりリング４の温度が耐熱温度を超える場合、リング４の外表面に断熱材６を貼り付ける場合もある。飛しょう体用レドーム２００は、リング４に設けたねじ部７を用いて飛しょう体１に設けたねじ部８により固定されている。
【００２５】
従来の飛しょう体用レドーム２００は、空力加熱によりレドームが高温になるに従い接着剤も高温になる。飛しょう速度が高速になる、あるいは飛しょう時間が長くなり、空力加熱総量が増加すると、接着剤の耐熱温度を超える。このとき初期の接着強度に余裕を持たせなければ、レドーム２００と機体５０の接合部が破壊することになる。また、経年劣化を生じた場合、接着部３６に対する接着強度１９が要求強度２０を超える。ここで、その他の材料が健全であっても、飛しょう体用レドーム２００を修理、あるいは新品に交換することが生じる。
【００２６】
これに対し、実施の形態１による飛しょう体用レドーム２は、所定の目標に向けて電波誘導により飛しょうする飛しょう体の機体５０における、先端部から突出して設けられたねじ部８にねじ部３５により結合するリング３２と、内周が上記リング３２の外周に接着され、上記機体５０およびリング３２よりも線膨張係数が小さいレドーム３０とを備え、上記レドーム３０の後端部は機体５０の先端部の当り面３４に押し当てられるとともに、当該後端部は内側に環状に突出した突起部３３を有し、当該突起部３３がリング３２の端部に挟まれて配置されたことを特徴とする。
【００２７】
かくして、飛しょう体用レドーム２の後端部３１の内側にリング３２が引っ掛かる突起部３３を設けて、飛しょう体１に設けたねじ部８とリング３２に設けたねじ部３５を結合する構造としている。これによって、接着部３６の接着強度１９が失われても、飛しょう体用レドーム２が飛しょう体１に固定し続けることが可能になる。
【００２８】
実施の形態２．
図１０は、本発明に係る実施の形態２による飛しょう体用レドーム２の構造を示す断面図である。飛しょう体１が高速で飛しょうした場合、図２に示す機軸垂直方向３９に生じた図１０に示す空力荷重４０と、異種材料の熱膨張差によって発生する熱応力４１により、突起部３３の根元部４２に大きな応力が発生する。
【００２９】
そこで、実施の形態２による飛しょう体用レドーム２は、レドーム３０とリング３２の当り面３４について、図２に示す機軸方向３７に、図１０に示す傾斜４３をつける。この傾斜４３によって、突起部３３の根元部４２に発生する応力の増加を防ぎ、レドーム３０の破壊を回避することができる。その他は実施の形態１で使用するものと同じである。
【００３０】
実施の形態３．
図１１は、本発明に係る実施形態３による飛しょう体用レドーム３００の構造を示す図である。実施形態３による飛しょう体用レドーム３００は、リング３２を２つ以上に分割し、レドーム３０に接着する構造である。本構造では、レドーム３０とリング３２の異種材料によって、周方向に熱応力４１の発生を低減する。
【００３１】
このように、リング３２を２つ以上に分割することにより、熱応力４１を低減することができる。また、レドーム３０にリング３２を接着する工程において、分割したリング３２を簡単に接着することが可能となり、その他は実施の形態１及び実施の形態２で使用するものと同じである。
【符号の説明】
【００３２】
１  飛しょう体、２  飛しょう体用レドーム、３  レドーム、４  リング  、５  接着剤、６  断熱材、７  ねじ部、８  ねじ部、１３  接着部、３０  レドーム、３１  後端部、３２  リング、３３  突起部、３４  当り面、３５  ねじ部、３６  接着部、４２  根元部、４３  傾斜、５０  機体、２００  飛しょう体用レドーム、３００  飛しょう体用レドーム。
【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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【図９】
2015169361.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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