特許 6971906 飛しょう体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6971906

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】飛しょう体

(51)【国際特許分類】

   F42B 15/34 20060101AFI20211111BHJP

   F42B 10/46 20060101ALI20211111BHJP

   B64C 1/36 20060101ALI20211111BHJP

   G01S 7/03 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   F42B15/34

   F42B10/46

   B64C1/36

   G01S7/03 246

   G01S7/03 234

【請求項の数】6

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2018-72932(P2018-72932)

(22)【出願日】2018年4月5日

(65)【公開番号】特開2019-184105(P2019-184105A)

(43)【公開日】2019年10月24日

【審査請求日】2020年6月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】川津 翔

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２１３８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０７１６９９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４５２０３６４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７２８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０２１５００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ４２Ｂ １５／３４

Ｆ４２Ｂ １０／４６

Ｂ６４Ｃ １／３６

Ｇ０１Ｓ ７／０３

Ｈ０１Ｑ １／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機体と、
前記機体の先端部に接合されるレドーム本体と、
前記機体と前記レドーム本体との接合部であって、前記機体の内側に固定されるアンテナと、
前記接合部に設けられ、一端が前記レドーム本体の後端部に固定され、他端が前記機体の先端部に接合されるリングと、
前記リングと前記機体との間に設けられ、融点の異なる材料が２層以上積層されるスペーサと、
を備えることを特徴とする飛しょう体。

【請求項2】

前記スペーサは、前記リングに接する第１の層と、前記機体に接する第３の層と、前記第１の層と前記第３の層の間にある第２の層と、を有し、
前記第１の層の熱伝導率、前記第２の層の熱伝導率、および前記第３の層の熱伝導率は、前記機体の熱伝導率よりも低く、
前記第１の層の融点より前記第２の層の融点が高く、前記第２の層の融点より前記第３の層の融点が高い
ことを特徴とする請求項１に記載の飛しょう体。

【請求項3】

前記機体の先端部は、第１の円筒部と、前記第１の円筒部の先端側に配設され、前記第１の円筒部より小さな外径を有する第２の円筒部と、が連接された形状を有し、
前記第２の円筒部の内側に前記アンテナが固定され、
前記第２の円筒部の外側に、前記スペーサが設けられ、前記スペーサの上に前記リングが設けられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の飛しょう体。

【請求項4】

前記スペーサの各層の材料は、樹脂または合金である
ことを特徴とする請求項１に記載の飛しょう体。

【請求項5】

前記レドーム本体の後端部、前記リング、および前記機体を覆う断熱材を更に備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の飛しょう体。

【請求項6】

前記スペーサの各層のそれぞれは、前記飛しょう体を携行する母機の飛しょう時の空力加熱によっては融解せずに、前記飛しょう体の自由飛しょう時の空力加熱によっては融解する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の飛しょう体。

【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】

目標に向けて電波誘導によって飛しょうする飛しょう体の先端部には、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が設けられる。飛しょう体用レドームは、レドーム本体と、レドーム本体に固定されるリングとを備える。レドーム本体は、リングを介して飛しょう体の機体に固定される。

【0003】

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または極超音速などに達するものが多い。このため、空力加熱から飛しょう体内部の各構成物品を保護する必要がある。たとえば、特許文献１に記載の技術では、飛しょう体において、レドーム本体と、リングと、レドーム本体とリングとの接合部外周に所定の空間を設けるガイドとを備え、空力加熱により生じた熱が、リングとレドーム接合部に流入することを防いでいる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平５−７１６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、空力加熱の発生によるアンテナへの熱流入量を低減させることについては考慮されていない。特許文献１に記載の技術では、空力加熱で生じた熱は、レドーム本体からリングを介して機体へ伝わる。飛しょう体内部の各構成物品の高密度実装化を考慮した飛しょう体では、機体とアンテナとは熱的に接続されるため、機体へ伝わった熱はアンテナへ伝わる。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空力加熱の発生によるアンテナへの熱流入量を低減させることが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】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる飛しょう体は、機体と、機体の先端部に接合されるレドーム本体と、機体とレドーム本体との接合部であって、機体の内側に固定されるアンテナと、接合部に設けられ、一端がレドーム本体の後端部に固定され、他端が機体の先端部に接合されるリングと、リングと機体との間に設けられ、融点の異なる材料が２層以上積層されるスペーサとを備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、空力加熱の発生によるアンテナへの熱流入量を低減させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態にかかる飛しょう体用レドームを備える飛しょう体の先端部の断面図

【図2】図１に示すＸ部の拡大断面図

【図3】図１に示す飛しょう体のレドームがスペーサを備えていない場合の運用状態を説明するための図

【図4】図１に示す飛しょう体のレドームがスペーサを備える場合の運用状態を説明するための図

【図5】図１に示す飛しょう体の飛しょう時間とアンテナの温度との関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の実施の形態にかか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。

【0011】

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる飛しょう体用レドームを備える飛しょう体の先端部の断面図である。図２は、図１に示すＸ部の拡大断面図である。

【0012】

図１および図２に示す、飛しょう体１は、目標に向けて電波誘導によって飛しょうする。飛しょう体１は、機体２と、飛しょう体用アンテナ３と、飛しょう体用レドーム４と、断熱材５とを備える。飛しょう体用レドーム４は、レドーム本体６と、リング７と、スペーサ８とを備える。なお、以下の説明において飛しょう体用アンテナ３を単にアンテナ３という。また、以下の説明において飛しょう体用レドーム４を単にレドーム４という。

【0013】

機体２の先端部は、第１の円筒２ａの先端に、第１の円筒２ａの外径よりも小さな外径の第２の円筒２ｂが連接された形状である。レドーム４は、第１の円筒２ａの上面２ａａ、および第２の円筒２ｂの側面２ｂａに接合される。以下では、当該接合がされる部分を接合部Ｙという。機体２は、鉄またはアルミニウムといった熱膨張係数が１０×１０^−６／℃〜３０×１０^−６／℃程度の材料を用いて形成される。アンテナ３は、目標を検知する。アンテナ３は、機体２の先端部に設けられる。具体的には、アンテナ３は、機体２の第２の円筒２ｂの内側に設けられる。アンテナ３の耐熱温度は、たとえば１５０℃である。レドーム４は、アンテナ３を保護する。

【0014】

レドーム本体６は、外殻の先端部が尖った流線型をなし、外殻の外径が先端部から後端部に向かって滑らかに拡がり、後端部が開口して中空となっている。レドーム本体６は、アンテナ３が送受信する電波を透過させる必要があるため、誘電体材料を用いて形成される。誘電体材料としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ・５ＳｉＯ_２）、ヒューズドシリカ（ＳｉＯ_２）またはシリコンナイトライド（Ｓｉ_３Ｎ_４）焼結体といったセラミックス、または繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plasticsとも称される）などが挙げられる。本実施の形態では、レドーム本体６は、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた熱膨張係数が５×１０^−６／℃以下のセラミックスを用いて形成される。レドーム本体６は、リング７およびスペーサ８を介して機体２に接合して、機体２に固定される。

【0015】

リング７は、接着剤９によりレドーム本体６の後端部に固定される。リング７は、レドーム本体６の後端部が後方に延長される形状となるようにレドーム本体６の後端部に固定される。リング７は、接合部Ｙに設けられる。リング７は、一端がレドーム本体６の後端部に固定され、他端が機体２の第１の円筒２ａの上面２ａａに接合される。リング７は、高剛性で熱膨張が比較的低い熱膨張係数が４×１０^−６／℃〜１０×１０^−６／℃程度のＦＲＰ、または熱膨張係数が１×１０^−６／℃〜５×１０^−６／℃程度の低熱膨張金属であるインバーを用いて形成される。

【0016】

スペーサ８は、接合部Ｙに設けられる。スペーサ８は、機体２とリング７との間に設けられる。具体的には、スペーサ８は、リング７と、機体２の第２の円筒２ｂの側面２ｂａとの間に設けられる。スペーサ８は、機体２の熱伝導率よりも低い熱伝導率の材料であって、融点の異なる材料が２層以上積層されて形成される。スペーサ８の各層の材料は、樹脂または合金である。本実施の形態では、スペーサ８は、それぞれ融点の異なる樹脂または合金の層である、第１の層８ａと、第２の層８ｂと、第３の層８ｃとを備える。スペーサ８の各層の積層方向と同じ方向に、機体２、スペーサ８、リング７およびレドーム本体６は重ねられる。スペーサ８を形成する樹脂としては、融点が１００℃程度のアクリル、および融点が１５０℃程度のポリカーボネートなどが挙げられる。スペーサ８を形成する合金としては、すず合金の中で融点が２５０℃程度のすず合金、および亜鉛合金の中で融点が２００℃から３００℃の亜鉛合金などが挙げられる。スペーサ８は、上述した樹脂の層と上述した合金の層とが積層されて形成されたものであってもよい。

【0017】

スペーサ８は、飛しょう体１を携行する母機の飛しょう時の空力加熱によっては融解せずに、飛しょう体１の自由飛しょう時の空力加熱によっては融解することが好ましい。たとえば、飛しょう体１を携行する母機の飛しょう時の空力加熱によってスペーサ８が１００℃まで温度が上昇し、飛しょう体１の自由飛しょう時の空力加熱によってスペーサ８が１５０℃まで温度が上昇するものと仮定する。この場合には、上述したスペーサの材料のうち融点が１００℃程度であるアクリルを用いずにスペーサ８を形成することで、母機の飛しょう時にスペーサ８が融解することを防ぐことができる。

【0018】

断熱材５は、レドーム本体６の後端部、リング７および機体２を覆う。断熱材５は、飛しょう体１の内部の温度上昇を防ぐ。

【0019】

図３は、図１に示す飛しょう体のレドームがスペーサを備えていない場合の運用状態を説明するための図である。図４は、図１に示す飛しょう体のレドームがスペーサを備える場合の運用状態を説明するための図である。

【0020】

飛しょう体１の飛しょう時にはレドーム本体６および断熱材５の外周に空力加熱Ａが発生する。レドーム４がスペーサ８を備えていない場合、図３に示すように、空力加熱Ａで生じた熱Ｂは、リング７および機体２を介して熱伝導により、アンテナ３へ伝わり、アンテナ３の温度が上昇し、アンテナ３の温度が耐熱温度を超える可能性がある。また、機体２に伝わった熱Ｂにより、機体２が熱膨張すると熱応力Ｃが発生し、リング７およびレドーム本体６が押し上げられ、セラミックスといった脆性材料を用いて形成されるレドーム本体６の破壊の可能性がある。

【0021】

本実施の形態では、レドーム４がスペーサ８を備えるため、図４に示すように、空力加熱Ａで生じた熱Ｄは、リング７、スペーサ８および機体２を介して熱伝導により、アンテナ３へ伝わるが、スペーサ８の熱伝導率は機体２の熱伝導率よりも低く、またスペーサ８に伝わった熱Ｄによりスペーサ８が溶けるため、融解時の潜熱Ｅにより、アンテナ３へ流入する熱Ｄの熱量が減少し、アンテナ３の温度上昇が抑制される。また、スペーサ８に伝わった熱Ｄによりスペーサ８の融点の異なる層８ａ，８ｂ，８ｃが段階的に溶け、スペーサ８が薄くなることにより、機体２が熱膨張することでレドーム本体６に発生する熱応力Ｆが緩和される。なお、スペーサ８が１層のみであると、融点を超えた際にスペーサ８が一度に溶け、リング７と機体２との間に隙間ができてしまう可能性がある。このため、本実施の形態では、スペーサ８を、異なる融点を持つ材料を２層以上積層して形成している。

【0022】

図５は、図１に示す飛しょう体の飛しょう時間とアンテナの温度との関係を示すグラフである。図５では、レドーム４がスペーサ８を備えない場合が一点鎖線Ｇで示され、レドーム４がスペーサ８を備える場合が実線Ｈで示されている。温度Ｔａは飛しょう体１を携行する母機の飛しょう時の空力加熱によって到達するアンテナ３の最高温度である。温度Ｔ１はスペーサ８の第１の層８ａの融点であり、温度Ｔ２はスペーサ８の第２の層８ｂの融点であり、温度Ｔ３はスペーサ８の第３の層８ｃの融点である。温度Ｔｂはアンテナ３の耐熱温度である。

【0023】

図５の一点鎖線Ｇに示すように、超音速または極超音速などで飛しょうする飛しょう体１では、飛しょう時の空力加熱Ａにより、レドーム本体６からリング７および機体２を経由してアンテナ３へと熱が伝わっていき、飛しょう体１の各構成部品の熱容量の影響を受けるものの、一般的に、飛しょう時間の増加に伴いアンテナ３の温度は増加し続ける。

【0024】

図５の実線Ｈに示すように、本実施の形態にかかるレドーム４はスペーサ８を備えているため、スペーサ８の融点の異なる層８ａ，８ｂ，８ｃの融解時の潜熱Ｅにより、樹脂または合金が溶けている間はアンテナ３の温度上昇が抑制される。これにより、レドーム４がスペーサ８を備えない場合と比較して、飛しょう体１が高速および長射程化した際にもアンテナ３の温度が耐熱温度Ｔｂを超えにくくすることができる。

【0025】

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、構成の一部を省略および変更することも可能である。

【符号の説明】

【0026】

１ 飛しょう体、２ 機体、２ａ 第１の円筒、２ａａ 上面、２ｂ 第２の円筒、２ｂａ 側面、３ 飛しょう体用アンテナ、４ 飛しょう体用レドーム、５ 断熱材、６ レドーム本体、７ リング、８ スペーサ、８ａ 第１の層、８ｂ 第２の層、８ｃ 第３の層、９ 接着剤、Ｙ 接合部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】