(57)【要約】【課題】近年の飛しょう体の飛しょう時間の増加や、飛しょう速度の高速化により生じるレドームの破損を防止する。【解決手段】飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、飛しょう体の本体部分であるシェルとを接合する飛しょう体用レドームリングにスリットを設ける。これにより、レドームリングの径方向外側に膨張する変形をレドームリングの面内方向で吸収でき、レドームとレドームリングを接合する部位に生じる熱応力を緩和することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、前記飛しょう体の本体部分であるシェルを接合する飛しょう体用レドームリングであって、
円形の上面と下面が共に開放された円筒形状を成し、
前記円筒形状の上端と下端の間に、前記上端から下端の方向に長さが長い長円のスリットを備えることを特徴とする飛しょう体用レドームリング。
【請求項２】
前記長円のスリットの幅は、飛しょう時の空力加熱により飛しょう体用レドームリングが面内方向に膨張する幅と同一である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リング。
【請求項３】
前記スリットは、円周方向に沿って複数備えることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の飛しょう体用レドームリング。
【請求項４】
前記シェルとの接合部分に、低熱伝導率の機構部品を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の飛しょう体用レドームリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛しょう体に関するものである。特に、飛しょう体のレドーム部分とシェル部分とを、レドームリングを介して接合する飛しょう体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飛しょう体用レドームは、飛しょう体先端部に設けられるレーダを保護するレドームと、飛しょう体本体部分であるシェルと、レドームとシェルを接合するリング（以下、レドームリングと呼ぶ）で構成されている。
飛しょう体は、使用時に超音速で飛しょうするため、空力加熱により加熱され、例えば先端のレドーム部の空気温度は１０００℃を越える。このため、レドームの材料には、耐熱性と電波透過性を兼ね備えた誘電体材料、具体的には、アルミナやコージェライト、ヒューズドシリカ焼結体等のセラミックスが使用されている。
セラミックスは一般に熱膨張率が低く、０．１×１０-6〜２×１０-6／Ｋ程度の値を有する。一方、シェルの材料には、軽量化とコストの観点からアルミニウム合金が使用されている。アルミニウム合金の熱膨張率は、２３×１０-6／Ｋ程度である。このように、飛しょう体のレドームとシェルには、大きな熱膨張差があり、両者を直接接合した構造の場合、飛しょう中の空力加熱により温度が上昇すると、接合部に大きな熱応力が生じる。
そのため、高剛性で熱膨張率が比較的小さいＦＲＰ（繊維強化プラスチック・熱膨張率：４×１０-6〜１０×１０-6／Ｋ）を材料としたレドームリングを介し、レドームとシェルを接合することで、熱応力を緩和した飛しょう体が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１５００号公報
【特許文献２】特開平２−１６６８０６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では、飛しょう時間の増加や飛しょう速度の高速化から、飛しょう体に加わる空力加熱が増加し、それに伴い、飛しょう体の温度も増加している。そのため、熱膨張率の高いアルミニウム合金が使用されているシェルは、熱膨張により径方向外側に向かって膨張するように変形する。
シェルの変形と共に、レドームリングも径方向外側に向かって膨張するように変形するため、レドームとレドームリングを接合する部位に大きな熱応力が加わる。このため、脆性材料（変形しないうちに破壊してしまう性質を持つ材料）であるセラミックスを使用しているレドームは、当該熱応力に耐えることができず、破壊してしまうという課題があった。
また、飛しょう時間や空力加熱の増加に伴い、シェルからレドームリングに流入する熱量が多くなることで、レドームリングの温度が上昇し、径方向外側に向かって熱膨張する。そのため、上記と同様にレドームとレドームリングを接合する部位に大きな熱応力が加わり、レドームが破壊してしまうという課題があった。
【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、シェルの熱膨張により発生するレドームとレドームリングを接合する部位に生じる熱応力を緩和し、また、シェルからレドームリングに流入する熱量を軽減可能なレドームリングを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る飛しょう体用レドームリングは、飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、前記飛しょう体の本体部分であるシェルを接合する飛しょう体用レドームリングであって、円形の上面と下面が共に開放された円筒形状を成し、前記円筒形状の上端と下端の間に、前記上端から下端の方向に長さが長い長円のスリットを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、レドームとレドームリングを接合する部位に生じる熱応力を緩和することができ、脆性材料を使用したレドームの破壊を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施の形態１による飛しょう体用レドームの構成を説明する構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１によるレドームリングの形状と、シェルの熱膨張によりレドームリングに及ぼす径方向外側に向かって膨張する変形を説明する図である。
【図３】本発明に係る実施の形態１によるレドームリングとシェルの締結部分の断面図と、レドームリングとシェルの締結時のシェルの変形について説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明に係る実施の形態１による飛しょう体用レドームの構成を説明する図である。図１において、飛しょう体１００は、飛しょう体の先端部に設けられるレーダ用アンテナを保護するレドーム１と、飛しょう体本体部分であるシェル３と、レドーム１と嵌め合い接着され、シェル３と嵌合・締結されたレドームリング２と、レドームリング２の空力加熱による温度上昇を防ぐ断熱材４から構成される。レドームリング２は、上下面が開放された円筒状のリングであり、上面方向あるいは下面方向からみた場合に、厚みを持ったリング材によって円の形を成している。レドームリング２の材料は、例えばＦＲＰである。なお、本発明の説明に必要のない飛しょう体の構成については、その記載を省略している。
【００１０】
本実施の形態において、レドーム１の材料は、耐熱性と電波透過性を兼ね備えた誘電体材料、具体的には、アルミナやコージェライト、ヒューズドシリカ焼結体等のセラミックス（熱膨張率：０．１×１０-6〜２×１０-6／Ｋ程度）である。
また、シェル３は、軽量化とコストの観点からアルミニウム合金（熱膨張率：２３×１０-6／Ｋ程度）が使用される。レドーム１とシェル３には大きな熱膨張差があり、両者を直接接合した構造では、飛しょう中の空力加熱により温度が上昇した場合、接合部に大きな熱応力が生じる。そのため、当該熱応力を緩和する目的でレドームリング２がレドーム１とシェル３の間に配置される。
【００１１】
ここで、レドームリング２は、当該熱応力によって脆性材料（変形しないうちに破壊してしまう性質を持つ材料）であるセラミックスを用いたレドーム１の破壊を防ぐため、セラミックスの熱膨張率に近く高剛性である、例えば、インバー（熱膨張率：１．２×１０-6／Ｋ））等の低熱膨張性の材料が使用される。
【００１２】
図２は、本発明に係る実施の形態１によるレドームリング２の形状を示すものである。図２に示すように、レドームリング２は、円形の上面と下面が共に開放された円筒形状を成す。そして、円筒形状のレドームリング２の円筒側面には、円筒の上端から下端の方向に長さが長い長円のスリット５が、円筒の円周方向に複数設けられている。また、円筒の円周方向には、レドームリング２とシェル３をねじ締結するための穴６が、複数設けられている。
【００１３】
レドームリング２には、図２に示すように、飛しょう時の空力加熱によるシェル３の熱膨張によって発生する変形であって、径方向外側に向かって膨張する変形７が生じる。
本実施の形態に係る飛しょう体用レドームリングは、当該変形７をレドームリング２の面内方向で吸収する目的で、複数のスリット５を設けている。
当該スリット５を設けたことで、レドームリング２が径方向外側だけでなく、レドームリング２の面内方向、すなわち、円筒側面の円周方向および円周方向に対し垂直方向となる上下方向にも広がるようになるため、径方向外側に向かって膨張する変形７を抑制することができる。
その結果、レドーム１とレドームリング２を接合する部位に生じる熱応力を緩和することができる。
【００１４】
ここで、スリット５は、レドームリング２の上端や下端までは達しないように形成されている。
スリット５が、仮に、上下面が開放となっている筒状のレドームリング２の上端あるいは下端にまで達するように作られている場合、レドームリング２が容易に径方向に曲がるようになり、レドームリング２の曲げ剛性が小さくなる。
レドームリング２の曲げ剛性が小さいと、シェル３の熱膨張による径方向外側に向かって膨張する変形７をレドームリング２で抑制することができず、レドーム１とレドームリング２を接合する部位に大きな熱応力が生じてしまう。
そこで、本実施の形態に係るレドームリング２においては、図２に示すように、スリット５をレドームリング２の上端と下端の間に形成するようにした。このようにスリット５がレドームリング２の上端や下端のいずれの端にも達することがないようにして、レドームリング２の曲げ剛性を保持するようにした。
【００１５】
また、スリット５の幅が大きすぎると、レドームリング２の断面係数Zが小さくなり、飛しょう時の空力荷重によって発生する曲げモーメントMを断面係数で除した、応力σ（σ=M/Z）が大きくなる。このため、レドームリング２の強度を保持する目的で、極力スリット５の幅は小さくするように形成する。例えば、飛しょう時の空力加熱によってレドームリング２が径方向外側と共に面内方向に膨張する際の、面内方向に膨張する幅にスリット５の幅を設定する。
【００１６】
図３は、本発明に係る実施の形態１によるレドームリング２とシェル３を締結した場合の断面図を示すものである。
レドームリング２の周りには、空力加熱による温度上昇を防ぐため、断熱材が取り付けられる。これにより、レドームリング２の空力加熱による温度上昇は防ぐことができるが、一般に、シェル３で使用されているアルミニウム合金の熱伝導率（236W/mK程度）は高いため、飛しょう時の空力加熱によってシェル３の温度が上昇した場合、シェル３の熱量がレドームリング２に流入する。また、レドームリング２とシェル３は、嵌合・締結されているが、インバーを使用したレドームリング２の場合、レドームリング２の剛性よりもシェル３の剛性の方が低いため、図３のように、シェル３の締結部分がレドームリング２と接するようになる。
【００１７】
そこで、本実施の形態に係るレドームリングは、レドームリング２の締結部分で、シェル３と接する部分に熱伝導率の低いブッシュ８を設ける。
ブッシュ８は、例えば、樹脂（熱伝導率：0.2〜0.4W/mK程度）等でできたもので、軸や筒状の部材等にはめ込み、隙間を埋める際等に用いることのできる円筒形の機構部品である。このブッシュ８をレドームリング２の締結部分で、シェル３と接する部分に使用することで、レドームリング２の締結部分の熱伝導率を低くすることができる。
【００１８】
以上より、レドームリング２の締結部分の熱伝導率が低くなるため、シェル３からレドームリング２に流入する熱量９を軽減することができ、レドームリング２の温度上昇を抑えられる。
これにより、レドームリング２の熱膨張による径方向外側に向かって膨張する変形が抑制され、レドーム１とレドームリング２を接合する部位に生じる熱応力を緩和することができ、結果としてレドーム１の破壊を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  レドーム、２  レドームリング、３  シェル、４  断熱材、５  スリット、６  レドームリングとシェルを締結する穴、７  シェルの熱膨張による径方向外側に向かって膨張する変形、８  ブッシュ、９  シェルからレドームリングに流入する熱量、１００  飛しょう体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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