(57)【要約】【課題】リングとレドーム本体との接合部分の接着剤の接着強度を確保できる飛しょう体用レドームを得ること。【解決手段】飛しょう体用レドーム２は、一端側が開口した紡錘形のレドーム本体３１と、レドーム本体３１の一端側が挿入され、飛しょう体の機体１に固定されたリング３０と、レドーム本体３１とリング３０とを接着する接着層３８とを有し、リング３０は、レドーム本体３１との接着面３７に突起部３２を備え、レドーム本体３１は、リング３０との接着面３６に突起部３２が係合する溝部３３を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が開口した紡錘形のレドーム本体と、
前記レドーム本体の一端側が挿入され、飛しょう体の機体に固定されたリングと、
前記レドーム本体と前記リングとを接着する接着層とを有し、
前記リングは、前記レドーム本体との接着面である内周面に突起部を備え、
前記レドーム本体は、前記リングとの接着面である外周面に前記突起部が係合する溝部を備えることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項２】
一端側が開口した紡錘形のレドーム本体と、
前記レドーム本体の一端側が挿入され、飛しょう体の機体に固定されたリングと、
前記レドーム本体と前記リングとを接着する接着層とを有し、
前記リングは、前記内周面から突出するピンを備え、
前記レドーム本体は、前記外周面に前記ピンが係合するブッシュを備えることを特徴とする飛しょう体用レドーム。
【請求項３】
前記リングは、前記レドーム本体の一端側が挿入される部分に、板ばね状部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項４】
前記リングを覆う断熱材リングを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の飛しょう体用レドーム。
【請求項５】
前記レドーム本体と前記断熱材リングの先端との境界部の溝部が充填材によって平滑化されていることを特徴とする請求項４に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】
本発明は、飛しょう体用アンテナを保護する飛しょう体用レドームに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されるように、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、目標を探知するためのレーダ用アンテナが設けられている。飛しょう体の先端部は、空力荷重及び空力加熱を受けやすい部位であるため、空力抵抗を減らして高速で飛しょうできるように尖った形状とすることが一般的である、飛しょう体の先端部の形状には、コーン型、累積度数分布曲線型、フォンカルマン型を挙げることができる。すなわち、電波誘導にて飛しょうする飛しょう体のレーダ用アンテナは、レドームによって保護されている。
【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。誘電体材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ・５ＳｉＯ２）ヒューズドシリカ（ＳｉＯ２）又はシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）焼結体といったセラミックス若しくはＦＲＰ（Fiber  Reinforced  Plastics）とも称される繊維強化プラスチックが用いられる。
【０００４】
超音速で飛しょうする飛しょう体用レドームのレドーム本体には、耐熱性及び耐熱衝撃性に優れた熱膨張係数が５×１０６／℃以下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は鉄又はアルミニウムのような熱膨張係数が１０〜３０×１０６／℃程度の材料を用いているのが一般的である。上記のレドーム本体と機体と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、レドーム本体と機体とを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固定し、レドーム本体とリングとは接着剤で固定することが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
飛しょう体は数秒という短い時間で超音速又は極超音速に達して飛しょうするものが多く、中には超音速で数分間以上飛しょうするものもあり、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も熱的環境が厳しい部位の一つであり、大きな空力加重、空力加熱及び熱衝撃を受けることになり、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の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本体とリングとを固定する際には、エポキシ系又はシリコン系の接着剤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ったり、飛しょう時間が長くなって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。さらに、レドーム本体の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構造上必要な接着強度が確保できなくなる可能性がある。
【０００８】
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、耐熱温度が２００℃を超えるものは少なく、接着剤の耐熱性のみで接着強度を維持することが難しいケースがあった。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対策をしているものもあるが、それでも接着剤の耐熱温度を超えてしまうことがある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リングとレドーム本体との接合部分の接着剤の接着強度を確保できる飛しょう体用レドームを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、一端側が開口した紡錘形のレドーム本体と、レドーム本体の一端側が挿入され、飛しょう体の機体に固定されたリングと、レドーム本体とリングとを接着する接着層とを有する。本発明のリングは、レドーム本体との接着面である内周面に突起部を備え、レドーム本体は、リングとの接着面である外周面に突起部が係合する溝部を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、リングとレドーム本体との接合部分の接着剤の接着強度を確保できる飛しょう体用レドームを得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る飛しょう体用レドームを備えた飛しょう体を示す図
【図２】本発明の実施形態１に係る飛しょう体用レドームの構造を示す断面図
【図３】実施の形態１に係る飛しょう体用レドームのリングの単体での斜視図
【図４】実施の形態１に係る飛しょう体用レドームのレドーム本体とリングとの組立方法を示す概略図
【図５】実施の形態１に係る飛しょう体用レドームを備えた飛しょう体の製造手順を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る飛しょう体用レドームの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係る飛しょう体用レドームを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る飛しょう体用レドームを備えた飛しょう体を示す図である。飛しょう体２０は、機体１の先端部に飛しょう体用レドーム２が設置され、機体１と飛しょう体レドーム２との接合部は断熱材リング１００で覆われている。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態１に係る飛しょう体用レドームの構造を示す断面図である。図３は、実施の形態１に係る飛しょう体用レドームのリングの単体での斜視図である。飛しょう体用レドーム２は、セラミックス製のレドーム本体３１とＦＲＰ製のリング３０とを接着層３８にて接着固定したものである。また、断熱材リング１００は、リング３０の外表面に接着剤２１で貼り付けられており、空力加熱によりリング３０の温度が耐熱温度を超えることを防止する。断熱材リング１００には、断熱効果の高いシリコン系の樹脂を適用できるが、熱伝導率が高い材料であるならば、シリコン系以外の樹脂材料を用いてもよい。
【００１６】
リング３０にはレドーム本体３１と接する側に突起部３２が設けられている。突起部３２は、リング３０の内周面の全周にわたって設けられている。また、リング３０の先端３０ａから後端３０ｂに向かって切欠き３５が複数設けられることで、板ばね状部３４が複数形成されており、板ばね状部３４の各々は、外側に撓むことができる構造となっている。さらに、リング３０は、後端３０ｂ側に穴３９が設けられている。リング３０は、穴３９に通したねじ４０を機体１にねじ止めすることによって、機体１に固定されている。
【００１７】
レドーム本体３１には、突起部３２がはまり込む溝部３３が設けられている。溝部３３は、レドーム本体３１の全周にわたって設けられている。
【００１８】
レドーム本体３１とリング３０とのつなぎ目に形成された溝部１０３は、充填材１０１によって埋められている。また、ねじ４０のねじ頭と断熱材リング１００との段差によって形成された凹み部１０４は、充填材１０２によって埋められている。
【００１９】
図４は、実施の形態１に係る飛しょう体用レドームのレドーム本体とリングとの組立方法を示す概略図である。リング３０は、レドーム本体３１側の外周面である接着面３６及びリング３０側の内周面である接着面３７の少なくとも一方に接着剤を塗布して接着層３８が形成され、図４に示すように板ばね状部３４を外側に外力により撓ませた状態でレドーム本体３１に被せられる。そして、リング３０は、レドーム本体３１に被せられた後に板ばね状部３４の外力が解放されて、リング３０とレドーム本体３１とが接着組立されるとともにリング３０の突起部３２がレドーム本体３１の溝部３３にはめ込まれる。
【００２０】
図５は、実施の形態１に係る飛しょう体用レドームを備えた飛しょう体の製造手順を示す図である。図５に示すように、溝部３３に突起部３２を嵌め込んだ状態で接着層３８によりリング３０をレドーム本体３１に固定したのち、リング３０の先端３０ａとレドーム本体３１との境界部の溝部１０３にはシリコン系樹脂などの充填材１０１を充填し、硬化させた後に表面が平滑になるように加工する。同様に、リング３０と断熱材リング１００との段差による凹み部１０４にもシリコン系樹脂などの充填材１０２を充填し、硬化させた後に表面が平滑になるように加工する。溝部１０３及び凹み部１０４に充填材１０１，１０２を充填することにより、接着層３８は、飛しょう体２０の側面の空気と隔離される。したがって、溝部１０３及び凹み部１０４に充填材１０１，１０２を充填することにより、飛しょう体２０の側面の空気から接着層３８への伝熱が抑制される。また、飛しょう体２０の側面の空気と飛しょう体用レドーム２との間の摩擦が小さくなり、空気との摩擦によるレドーム本体３１及び断熱材リング１００の発熱を抑えることができる。さらに、飛しょう体用レドーム２の表面に、レドーム本体３１よりも熱抵抗が大きい充填材１０１，１０２が配置されることによって、レドーム本体３１の先端部で発生した熱はリング３０に伝わりにくくなる。したがって、充填材１０１，１０２を配置することにより、接着層３８の温度上昇を抑えることができ、接着層３８を耐熱温度以下に保つことができる。
【００２１】
飛しょう体２０が飛しょうする際、飛しょう体用レドーム２には、図１に示す矢印Ａ及び矢印Ｂの機軸方向と機軸垂直方向の荷重は加わるが、レドーム本体３１とリング３０の間には実質的に図１に示す矢印Ａ方向のせん断力しか加わらないため、突起部３２が溝部３３にはまり込むことにより、レドーム本体３１とリング３０とが外れることは防止される。接着層３８は温度、湿度、酸素及び紫外線により経年劣化を生じ、接着強度が時間経過とともに低下することが知られているが、接着層３８の経時劣化により接着層３８の接着強度が失われても、レドーム本体３１はリング３０から外れないため、飛しょう体用レドーム２は機体１に固定されたままとなる。
【００２２】
接着層３８の接着強度は、定量的に低下率を推測することは困難であるが、実施の形態１においては、接着強度が損なわれてもレドーム本体３１とリング３０とが外れることはないため、初期の接着強度に余裕を持たせる必要はない。
【００２３】
また、電波誘導にて飛しょうする飛しょう体２０は、一般的に図１に矢印Ｃで示すロール方向への回転及び速度が小さいため、リング３０は、レドーム本体３１との間の接触摩擦力及び接着層３８による接着力によりレドーム本体３１に固定できる。ただし、レドーム本体３１がロール方向へ回転することを防止するキー及びキー溝を、レドーム本体３１及びリング３０に設けてもよい。
【００２４】
以上により、実施の形態１による飛しょう体用レドーム２は、レドーム本体３１に設けた溝部３３にリング３０の先端側に設けた突起部３２がはまり込み、引っ掛かるように嵌合するので、接着層３８の接着強度が失われても飛しょう体用レドーム２を機体１に固定し続けることが可能になる。また、リング３０の表面に断熱材リング１００を設けることにより、接着層３８の温度上昇を抑えることができ、接着層３８を耐熱温度以下に保って接着強度低下を防ぐことが可能になる。
【００２５】
上記の説明においては、リング３０の全周に突起部３２を設け、レドーム本体３１の全周に溝部３３を設けているが、突起部３２及び溝部３３は、飛しょう体２０のロール方向の一部分のみに設けてもよい。例えば、切欠き３５に挟まれた板ばね状部３４に一つおきに突起部３２を設け、溝部３３も同様に離散的に形成してもよい。突起部３２及び溝部３３が途切れる部分をリング３０及びレドーム本体３１に設けることにより、レドーム本体３１が飛しょう体２０のロール方向に回転することを抑制できる。
【００２６】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る飛しょう体用レドームの断面図である。レドーム本体３１には穴５０が設けられており、穴５０にはブッシュ５１が設置されている。リング３０には、ピン５２が設けられている。穴５０にブッシュ５１を固定する方法は、接着又は嵌め合いといった一般的な方法を適用できる。また、リング３０にピン５２を固定する方法は、接着又は嵌め合いといった一般的な方法を適用できる。ブッシュ５１は、レドーム本体３１と一体であってもよい。また、ピン５２は、リング３０と一体であっても良い。
【００２７】
実施の形態２では、ブッシュ５１にピン５２がはまり込むことで、レドーム本体３１とリング３０とが外れることがなく、接着層３８の接着強度が失われても飛しょう体用レドーム２を機体１に固定し続けることが可能になる。また、ブッシュ５１にピン５２がはまり込むことで、レドーム本体３１が飛しょう体２０のロール方向に回転することを抑えることができる。その他は実施の形態１と同様である。
【００２８】
実施の形態２に係る飛しょう体用レドームは、実施の形態１と同様に、接着層３８の接着強度が失われても飛しょう体用レドームを飛しょう体２０に固定し続けることが可能である。
【００２９】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  機体、２  飛しょう体用レドーム、２０  飛しょう体、２１  接着剤、３０  リング、３０ａ  先端、３０ｂ  後端、３１  レドーム本体、３２  突起部、３３，１０３  溝部、３４  板ばね状部、３５  切欠き、３６，３７  接着面、３８  接着層、３９  穴、４０  ねじ、５０  穴、５１  ブッシュ、５２  ピン、１００  断熱材リング、１０１，１０２  充填材、１０４  凹み部。
【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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