(57)【要約】【課題】  飛しょう体の先端に取付けられたレドームの取付け構造部位に使用されている接着剤が耐熱温度以上となる場合、あるいは経年劣化に伴い接着強度が低下した場合に、レドームと飛しょう体本体との固定強度が低下する。【解決手段】  飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、飛しょう体の本体であるシェルと、レドームとシェルの間にあってレドームとシェルとを固定するレドームリングからなるレドームであって、レドームとレドームリングとは、レドームリングに設けた突起部とレドームに設けた溝部が勘合して固定する構造を有する。【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、飛しょう体の本体であるシェルと、前記レドームと前記シェルの間にあって前記レドームと前記シェルとを固定するレドームリングからなる飛しょう体のレドームであって、
前記レドームの内側面には、前記レドームリングの突起部と勘合する溝部を備えることを特徴とするレドーム。
【請求項２】
前記溝部はテーパ部を備えることを特徴とする請求項１記載のレドーム。
【請求項３】
前記溝部を二重以上設けたことを特徴とする請求項１、２いずれか記載のレドーム。
【請求項４】
飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、飛しょう体の本体であるシェルと、前記レドームと前記シェルの間にあって前記レドームと前記シェルとを固定するレドームリングからなる飛しょう体のレドームリングであって、
前記レドームリングの側面には、レドームリングの円周方向に沿って複数の切欠きを備え、
前記側面の端部には、前記レドームの溝部と勘合する突起部を備えることを特徴とするレドームリング。
【請求項５】
飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、飛しょう体の本体であるシェルと、前記レドームと前記シェルの間にあって前記レドームと前記シェルとを固定するレドームリングからなる飛しょう体であって、
前記レドームの内側面には、前記レドームリングの突起部と勘合する溝部を備え、
前記レドームリングの側面には、レドームリングの円周方向に沿って複数の切欠きを備え、
前記側面の端部には、前記レドームの溝部と勘合する突起部を備えることを特徴とする飛しょう体。
【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、レドームリングおよび飛しょう体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の先端部には、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ため、空力抵抗を減らし高速で飛しょうが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。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、一般に、アルミナ（Al2O3）やコージライト（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や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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
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り、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。
【０００４】
この際、レドームと機体の異種材料の組み合わせによる熱応力が懸念されるため、高剛性で熱膨張係数が比較的低いＦＲＰなどを用いたレドームリングを介してレドームと機体を固定し、また、レドームとレドームリングは接着剤などで固定することが一般的に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
飛しょう体は数秒間という短い時間で超音速や極超音速などに達して飛しょうするものが多く、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り、強度が高く、耐熱性・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レドームリングを固定する際にはエポキシ系、あるいはシリコン系の接着剤などを用いることが多く、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、接着剤の温度がその耐熱温度を超えてしまうという課題がある。
さらには、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には、すぐに熱が伝わり接着剤の温度が高温になり、接着剤の耐熱温度を超えて飛しょう体の構造が成立しないという課題がある。
【０００８】
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知られているが、定量的に低下率を推測することは難しいため、初期の接着構造に余裕を持たせなければならないという課題がある
【０００９】
また、接着剤として接着強度が高いエポキシ系接着剤を用いることが多いが、耐熱温度が２００℃を超える種類のものが少なく、接着剤の耐熱性のみをみても要求仕様を満たすことが困難であるという課題がある。
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レドームリングの温度上昇を防ぐ対策をしているものもあるが、そのような対策後でも接着剤の耐熱温度を超えてしまうケースがあるという課題があった。
【００１０】
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、セラミックス製レドームとレドームリングを固定する接着剤の温度がその接着剤の耐熱温度を超え、接着力が低下する場合、あるいは、接着剤の経年劣化によって接着力が低下する場合であっても、レドームが固定された状態を継続して維持可能なレドーム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】
【００１１】
この発明に係るレドームは、飛しょう体の先端部に設けられるレドームと、飛しょう体の本体であるシェルと、前記レドームと前記シェルの間にあって前記レドームと前記シェルとを固定するレドームリングからなる飛しょう体のレドームであって、
前記レドームの内側面には、前記レドームリングの突起部と勘合する溝部を備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係るレドームによれば、レドームとレドームリングを接着固定している接着剤の強度が低下した場合であっても、レドームとレドームリングの固定が外れることが無く、飛しょう体の先端部のアンテナを保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１による飛しょう体１００の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるレドームリングの鳥瞰図である。
【図３】本発明の実施の形態１によるレドームとレドームリングの接続構造を説明する断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１によるレドームとレドームリングの接続構造を説明する断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるレドームとレドームリングの接続構造を説明する断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３によるレドームとレドームリングの接続構造を説明する断面図である。
【図７】従来のレドームを搭載した飛しょう体の構成を説明する図である。
【図８】従来のレドームとレドームリングとシェルの接続構造を説明する図である。
【図９】飛しょう体の飛しょう開始からの経過時間と速度の関係を表した図である。
【図１０】飛しょう体の飛しょう開始からの経過時間とレドームの温度の関係を表した図である。
【図１１】空力加熱により接着部に熱が伝達することを説明する図である。
【図１２】飛しょう体の飛しょう開始からの経過時間と接着部の温度の関係を表した図である。
【図１３】接着部の接着開始時刻からの経過時間に対する接着強度の関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、図７〜図１３を参照し、飛しょう体先端に設けられたレドームが受ける空力加熱、レドームを固定する接着剤の接着強度の経時変化等の一般的な事項について説明をする。
【００１５】
図７は、従来のレドーム３を搭載した飛しょう体１００の構成を説明する図である。図７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を保護するレドーム３と、飛しょう体本体部分であるシェル１と、レドーム３と嵌め合い接着され、シェル１と嵌合・締結されたレドームリング３０と、レドームリング３０の空力加熱による温度上昇を防ぐ断熱材６から構成される。
従来のレドームリング３０は上下面が開放された円筒状のリング形状であり、例えば繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics、FRP）を材料として構成される。なお図２では、本発明の説明に必要のない飛しょう体の詳細な構成については省略をしている。
【００１６】
レドーム３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１は、軽量化とコストの観点から例えばアルミニウム合金（熱膨張率：２３×１０-6／Ｋ程度）が使用される。レドーム３とシェル１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、レドーム３とシェル１の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３０がレドーム３とシェル１の間に配置される。
【００１７】
セラミックス製のレドーム３とＦＲＰ製のレドームリング３０の両者を接着剤で接着固定する場合に、空力加熱によりレドームリング３０が耐熱温度を超える場合には、レドームリング３０の外表面に断熱材６を貼り付ける場合もある。
図８は、レドーム３とレドームリング３０とシェル１の接続構造を説明する図である。
レドームリング３０とシェル１とは、レドームリング３０に設けられたねじ部７を用いてシェル１に設けたねじ部８とねじで固定されている。
【００１８】
図８は、レドーム３とレドームリング３０とシェル１の接続構造を説明する図である。このように、レドーム３とレドームリング３０の接着部１３は接着剤５が塗布され接着固定される。一方、レドームリング３０とシェル１とは、レドームリング３０に設けたねじ部７とシェル１に設けたねじ部８とで、ねじ締めにより固定される。なお、レドームリング３０の外表面には断熱材６が貼り付けられている。
【００１９】
図９は、飛しょう体１００の飛しょう開始からの経過時間と速度の関係を表した図であり、図１０は、飛しょう体の飛しょう開始からの経過時間とレドームの温度の関係を表した図である。飛しょう体１００の速度９が短時間で高速に達するに伴い、レドームの温度も短時間で高温に達する。図１１は、空力加熱によりレドーム３とレドームリング３０の接着部１３の接着剤５に熱が伝達することを説明する図である。レドーム３は図１１に示す断熱壁温度（Taw）１０と局所熱伝達率（α）１１で表される空力加熱を短時間で受けることになり、レドーム３の温度１２は一般的に短時間で高くなる。
図１２は、レドーム３の接着部１３の温度を時刻歴で示した図である。熱の伝わり方は一般的にレドーム３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１００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が上昇して耐熱温度１６を超えた接着部温度１７となる。一方、レドーム３の材料の熱伝導率（αR）１５が大きい場合には、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、詳細には飛しょう体１００内に搭載される電子機器の発熱の影響もあるものの、接着部１３の温度上昇に最も影響を与えるものが飛しょう中の空力加熱であるとして説明をしている。
【００２０】
図１３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が時間経過と共に低下することが知られている。接着部１３に対する要求強度２０（一般に、安全率を考慮する）まで低下した場合に寿命２１とみなし、他の材料が健全であっても飛しょう体用レドーム２を修理、あるいは新品に交換している。
【００２１】
このように従来の飛しょう体では、レドーム３とレドームリング３０の間は接着剤５で接着固定されており、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固定している接着剤の温度が耐熱温度を超えて、機械的強度を維持することが困難になるという課題があった。
【００２２】
以下、本発明に係るレドームおよびレドームリングについて図を用いて説明する。
【００２３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による飛しょう体１００の構成を説明する図である。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アンテナを保護するレドーム２と、飛しょう体本体部分であるシェル１と、レドーム２と勘合接着され、シェル１と締結されるレドームリング４から構成される。図には示していないが、従来のようにレドームリング４の外表面にレドームリング４の空力加熱による温度上昇を防ぐ断熱材６を設けてもよい。なお本発明の説明に必要のない飛しょう体の詳細な構成については記載を省略している。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１による飛しょう体用のレドームリング４単体の鳥瞰図である。
レドームリング４は、上面側、下面側が開放された円筒形状をしたリングである。レドームリング４は、レドーム２の材料であるセラミックスの熱膨張率に近く、高剛性な材料であるインバー（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。
レドームリング４の上面側２００がシェル１と固定され、下面側２１０がレドーム２と固定される。図２の例では、上面側のリング径が下面側のリング径よりも若干大きなサイズで形成されている。
【００２５】
レドームリング４の円筒側面の上面側には、円周方向に沿って、レドームリング４とシェル１をねじで締結するためのねじ穴４５が複数個開けられている。
また、本実施の形態では、レドームリング４の円筒側面の下面側には、同じく円周直角方向に沿って、切欠き３５が複数個設けられている。切欠き３５は、円筒側面の中央部分から下面側２１０に達するように形成されている。このように、円筒側面の円周直角方向に複数の切欠き３５を設けたことにより、円筒側面は容易に円筒の内側方向にたわむことが可能となっている。
また、レドームリング４の円筒側面の下面側にあたる先端部３４には、円周に沿って、円筒の外側方向を向いて突起した突起部３２が設けられている。突起部３２は、レドームリング４とは別の部材を固定した突起であってもよいし、レドームリング４の先端部分を加工して円筒の外側方向に折り曲げたようにしたものであってもよい。
【００２６】
図３は、実施の形態１によるレドーム２とレドームリング４の接続構造を説明する断面図である。
図３において、レドーム２の内側の接着面３６と、レドームリング４の円筒側面の外側の接着面３７の間の接着部４２に接着剤３８が塗布され、レドーム２とレドームリング４が固定される。
ここで、本実施の形態１係るレドーム２の接着面３６の一部には予め溝部３３が形成されている。
溝部３３の溝の大きさはレドームリング４の先端の突起部３２の大きさとほぼ同一か、若干大きい程度のものである。また、溝部３３は、レドーム２とレドームリング４が所定の位置で接着剤３８により固定された際に、レドームリング４の突起部３２がレドーム２の溝部３３に丁度勘合する位置に予め設けられている。
【００２７】
図４は、レドーム２とレドームリング４を接続し接着剤で固定する際の組立方法を示す概略図である。
先述の通り、レドームリング４の円筒側面には複数の切欠き３５が設けられており、この複数設けた切欠き３５によって、レドームリング４の円筒側面は円筒の内側方向にたわむ構造になっている。
レドーム２とレドームリング４を組み立てるにあたり、まず、レドームリング４の円筒側面を内側にたわませ、たわませた状態で、レドーム２の内側に挿入する。
レドームリング４を内側にたわませ、レドーム２の内側に挿入した状態を、図４のレドームリング４’で示す。
なお、レドーム２の接着面３６あるいはレドームリング４の接着面３７、あるいは両方の面には接着剤３８を塗布しておく。
【００２８】
次に、接着剤３８を塗布した状態で、レドームリング４の先端部３４を内側に外力によりたわませた状態から外力を解放させる。
外力を解放させるとレドームリング４’はたわませる前の形状に戻る。その際、レドームリング４の突起部３２はレドーム２の溝部３３に嵌まり込む。
このようにして、レドームリング４の突起部３２とレドーム２の溝部３３が勘合した状態で接着剤３８を硬化させることで、レドーム２とレドームリング４が固定される。
【００２９】
図１に示した飛しょう体１００の構成図において、レドーム２には機軸方向３９の荷重しか生じない。このため、本実施の形態に係るレドーム２およびレドームリング４においては突起部３２が溝部３３にはまり込む構造を備えていることにより、レドーム２とレドームリング４は固定され、外れることがない。
このようにレドーム２は、仮にレドームリング４との接着部４２の接着強度が失われるような場合があったとしても、レドーム２と飛しょう体１００本体のシェル１とは分離することなく、構造上、機械的強度を維持できる。
【００３０】
また、電波誘導にて飛しょうする飛しょう体１００は一般的にロール方向４０への回転及び速度が小さいためレドームリング４とレドーム２の接触摩擦力と、接着剤３８による接着力により固定できるが、レドーム２のロール方向４０へ回転しないように、必要に応じて回転の障壁となるキーを設けてもよい。
【００３１】
以上により、本実施の形態によるレドーム２はレドーム２の内壁に設けた溝部３３に、レドームリング４の先端側に設けた突起部３２がはまり込み、突起部３２が溝部３３に引っ掛かるように作用して嵌合する。これにより、仮に接着部４２を固定する接着剤３８の接着強度が失われることが生じた場合でも、レドーム２と飛しょう体１００本体のシェル１とは分離することなく、飛しょう体１００の機械的強度を維持できる。
【００３２】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２によるレドーム２の断面図である。
図５において、突起部３２ｂと、突起部３２ｂと勘合する溝部３３ｂがテーパ形状を有している点が、実施の形態１と異なる。なお、実施の形態１で説明した構成と同一または同等のものについては、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３３】
飛しょう体１が高速で飛しょうした場合、レドーム２に設けた溝部３３とレドームリング４の先端側に設けた突起部３２に間に隙間があった場合、図１に示す機軸垂直方向４１に生じた空力荷重によりレドーム２とレドームリング４のずれが発生する。
【００３４】
本実施の形態では、溝部３３ｂと突起部３２ｂの当り面にテーパ部４３、４４を設けることにより、レドームリング４の先端部３４が突起部３２ｂを溝部３３ｂに押し当てるくさび効果により隙間を無くすことができ、レドーム２とレドームリング４のずれを無くすことができる。
【００３５】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３によるレドーム２の断面図である。
図６において、突起部３２ｂと、突起部３２ｂと勘合する溝部３３ｂがテーパ形状を有し、突起部３２ｂと溝部３３ｂの組を複数（図６の例では二重）とした点が、実施の形態１、実施の形態２と異なる。なお、実施の形態１で説明した構成と同一または同等のものについては、同一の番号を付してその説明を省略する。
【００３６】
レドーム２に設けた溝部３３ｂとレドームリング４の先端側に設けた突起部３２ｂを二重以上設け、空力荷重によりレドーム２とレドームリング４のずれによって溝部３３ｂと突起部３２ｂに生じる荷重を分散させることができる。これにより、溝部３３ｂと突起部３２ｂの各々に発生する応力を低減することができ、飛しょう体１００の機械強度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  シェル（飛しょう体本体部分）、２  レドーム（飛しょう体用レドーム）、３  従来のレドーム、４  レドームリング、４’ 内側にたわませたレドームリング、５  接着剤、６  断熱材、７  ねじ部、８  ねじ部、９  速度、１０  断熱壁温度、１１  局所熱伝達率、１２  温度、１３  接着部、１４  接着部の温度、１５  熱伝導率、１６  耐熱温度、１７  接着部温度、１８  接着部温度、１９  接着強度、２０  要求強度、２１  寿命、３０  従来のレドームリング、３２、３２ｂ  突起部、３３、３３ｂ  溝部、３４  先端部、３５  切欠き、３６  接着面、３７  接着面、３８  接着剤、３９  機軸方向、４０  ロール方向、４１  機軸垂直方向、４２  接着部、４３  テーパ部、４４  テーパ部、４５  ねじ穴、１００  飛しょう体、２００  レドームリングの上面側、２１０  レドームリングの下面側。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
2016174200.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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