特許 7579777 発射システム

(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】

(24)【登録日】2024-10-30

(45)【発行日】2024-11-08

(54)【発明の名称】発射システム

(51)【国際特許分類】

   B64D 5/00 20060101AFI20241031BHJP

   B64D 27/16 20060101ALI20241031BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20241031BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B64D5/00

B64D27/16

B64D47/08

B64C39/02

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021509181

(86)(22)【出願日】2019-08-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-12-16

(86)【国際出願番号】 IL2019050910

(87)【国際公開番号】W WO2020039424

(87)【国際公開日】2020-02-27

【審査請求日】2022-07-20

(31)【優先権主張番号】262690

(32)【優先日】2018-08-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】509082743

【氏名又は名称】イスラエル エアロスペース インダストリーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(72)【発明者】

【氏名】ペレグ，エヤル

(72)【発明者】

【氏名】ヴァレンシー，トメル

(72)【発明者】

【氏名】バルボイ，イラン

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００４６３７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５３３１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５２８５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２９９７０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６０５６２３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７１０３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｄ ５／００

Ｂ６４Ｄ ２７／１６

Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

キャリア飛行体および少なくとも１つのペイロード飛行体を備える発射システムであって、
前記ペイロード飛行体は、前記ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備え、
前記キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送するように構成されており、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送する間に前記発射システムを推進するための固体ロケット推進システムをさらに備え、
前記キャリア飛行体は、所定の高度で前記キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されており、
前記少なくとも１つのペイロード飛行体は、正の仰角を有する照準線（ＬＯＳ）を有する少なくとも１つのセンサを含み、
前記少なくとも１つのセンサは、物体を検出すること、識別すること、および追跡することのうちの少なくとも１つを可能にするように構成されており、
前記少なくとも１つのセンサは、赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、および可視スペクトルのうちの少なくとも１つにおける電磁放射を受信するように構成されている、発射システム。

【請求項2】

前記少なくとも１つのセンサは、前記ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有し、前記ＦＯＶは５°未満である、請求項１に記載の発射システム。

【請求項3】

前記ＦＯＶは、物体の検出、識別、および追跡のうちの少なくとも１つを可能にするように構成されている、請求項２に記載の発射システム。

【請求項4】

前記物体は、衛星、航空機、および対空ミサイルのうちのいずれか１つである、請求項３に記載の発射システム。

【請求項5】

前記少なくとも１つのセンサは、
－赤外線（ＩＲ）センサ、
－紫外線（ＵＶ）センサ、および
－光学センサ
のうちの少なくとも１つである、請求項１～４のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項6】

前記光学センサは電気光学センサである、請求項５に記載の発射システム。

【請求項7】

前記発射システムは慣性プラットフォームを備え、前記少なくとも１つのセンサは、前記慣性プラットフォームに取り付けられている、請求項１～６のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項8】

前記キャリア飛行体は、前記所望の高度で所定の前進速度を提供にするように構成されており、前記所定の前進速度は前記設計亜音速巡航速度に相関しており、前記所定の前進速度は亜音速であり、かつ、前記所定の前進速度は、ゼロと最大で前記設計亜音速巡航速度の±０．３マッハ数との間にある、請求項１～７のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項9】

前記ペイロード飛行体は、収納構成と展開構成との間で展開可能であり、前記ペイロード飛行体は、前記キャリア飛行体によって搬送されるときに前記収納構成にあり、前記解放後に前記ペイロード飛行体は前記展開構成に展開され、前記ペイロード飛行体は、前記展開構成にあるときの前記設計亜音速巡航速度での前記空力動力飛行のために設計されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項10】

前記発射システムは、前記所望の高度未満で最大速度に到達するように設計されており、前記最大速度は前記設計亜音速巡航速度よりも大きい、請求項１～９のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項11】

前記所望の高度が、少なくとも３ｋｍである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項12】

前記設計亜音速巡航速度が０．７Ｍ未満である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項13】

前記所望の高度が少なくとも３ｋｍであり、かつ、前記設計亜音速巡航速度が０．７Ｍ未満である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の発射システム。

【請求項14】

ペイロード飛行体を所定の高度に発射するための方法であって、
（ａ）前記ペイロード飛行体およびキャリア飛行体を含む発射システムを提供することであって、
－前記ペイロード飛行体は、前記ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を可能するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を含み、
－前記キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送するように構成され、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送する間に前記発射システムを推進するための固体ロケット推進システムをさらに備え、
－前記キャリア飛行体は、所定の高度で前記キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成され、
－前記少なくとも１つのペイロード飛行体が、照準線（ＬＯＳ）を有する少なくとも１つのセンサを含み、
－前記少なくとも１つのセンサは、物体を検出すること、識別すること、および追跡することのうちの少なくとも１つを可能にするように構成されており、
－前記少なくとも１つのセンサは、赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、および可視スペクトルのうちの少なくとも１つにおける電磁放射を受信するように構成されている
ことと、
（ｂ）前記発射システムを発射し、前記発射システムに前記所望の高度に到達させることと、
（ｃ）前記所望の高度で前記キャリア飛行体から前記ペイロード飛行体を解放することと、
（ｄ）前記ペイロード飛行体に、前記設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を達成させることと、
（ｅ）前記ＬＯＳを正の仰角に位置合わせすることと、
を備える、方法。

【請求項15】

前記少なくとも１つのセンサは、前記ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有しており、前記ＦＯＶは５°未満である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

物体を検出すること、識別すること、および追跡することのうちの少なくとも１つのために前記少なくとも１つのセンサを使用するステップをさらに備える、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記物体は、衛星、航空機、および対空ミサイルのいずれか１つである、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記少なくとも１つのセンサは、
－赤外線（ＩＲ）センサ、
－紫外線（ＵＶ）センサ、および
－光学センサ
のうちの少なくとも１つである、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

前記光学センサは電気光学センサである、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の主題は、航空機に関し、特に無人航空機（ＵＡＶ）に関する。

【背景技術】

【0002】

無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ）は長年にわたって使用されており、様々な航空機構成および様々な用途に対応し、さらにリモート制御または自律制御が可能である。かかるＵＡＶは、固定ウィングおよび回転ウィングの構成を含み、用途には、特に、諜報活動、監視および偵察任務が含まれ得る。

【0003】

任務によっては、亜音速巡航機能を提供する航空機構成が必要になり得、任意選択的にロイター飛行が含まれ、場合によっては高高度で行われる。揚力対抗力比の高い航空機構成、およびこれらの航空機構成の高いスパン対弦比により、亜音速巡航および高高度での性能を最適化し得る。言い換えれば、かかる航空機構成をとることは、高高度への上昇率が低いことに関連している。

【0004】

概要
本開示の主題の第１の態様によれば、キャリア飛行体および少なくとも１つのペイロード飛行体を備える発射システムが提供され、
ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備えており、
キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を少なくとも所望の高度まで搬送するように構成され、発射システムを該所望の高度に推進するための該固体ロケット推進システムをさらに備えており、
キャリア飛行体は、該所望の高度で該所定の前進速度を提供にするように構成され、該所定の前進速度は該設計亜音速巡航速度に相関しており、
キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されており、
該設計亜音速巡航速度は、０．７マッハ数未満であり、
該所望の高度は、３ｋｍよりも大きい。

【0005】

本開示の主題の第１の態様の変形例によれば、キャリア飛行体および少なくとも１つのペイロード飛行体を備える発射システムが提供され、
ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備えており、
キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を少なくとも所望の高度まで搬送するように構成され、発射システムを該所望の高度に推進するための該固体ロケット推進システムをさらに備えており、
キャリア飛行体は、該所望の高度で該所定の前進速度を提供にするように構成され、該所定の前進速度は該設計亜音速巡航速度に相関しており、
キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されており、
該設計亜音速巡航速度は、０．７マッハ数未満であり、
該所望の高度は、２ｋｍ、１ｋｍのいずれか１つよりも大きい。

【0006】

本開示の主題の第１の態様の別の変形例によれば、キャリア飛行体および少なくとも１つのペイロード飛行体を備える発射システムが提供され、
ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備えており、
キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を少なくとも所望の高度まで搬送するように構成され、発射システムを該所望の高度に推進するための該固体ロケット推進システムをさらに備えており、
キャリア飛行体は、該所望の高度で該所定の前進速度を提供にするように構成され、該所定の前進速度は該設計亜音速巡航速度に相関しており、
キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されており、
該設計亜音速巡航速度は、０．７マッハ数未満であり、
該所望の高度は、４ｋｍ、５ｋｍ、６ｋｍ、７ｋｍ、８ｋｍ、１０ｋｍ、１１ｋｍ、１２ｋｍ、または１２ｋｍよりも大きい、のうちのいずれか１つよりも大きい。

【0007】

本開示の主題の第１の態様の別の変形例によれば、キャリア飛行体および少なくとも１つのペイロード飛行体を備える発射システムが提供され、
ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度でのベクトル動力飛行を提供にするように設計されたペイロード推進システムを備えており、
キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を少なくとも所望の高度まで搬送するように構成され、発射システムを該所望の高度に推進するための該固体ロケット推進システムをさらに備えており、
キャリア飛行体は、該所望の高度で該所定の前進速度を提供にするように構成され、該所定の前進速度は該設計亜音速巡航速度に相関しており、
キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されている。

【0008】

例えば、該設計亜音速巡航速度は、０．７Ｍ、０．６５Ｍ、０．６Ｍ、０．５Ｍ、０．４５Ｍ、０．４Ｍ、０．３５Ｍ、０．３Ｍ、０．２５Ｍ、０．２Ｍ、のうちのいずれか１つ未満であり、および／または、該所望の高度は、１ｋｍ，２ｋｍ，３ｋｍ，４ｋｍ，５ｋｍ，６ｋｍ，７ｋｍ，８ｋｍ，１０ｋｍ，１１ｋｍ，または１２ｋｍよりも大きい、のうちのいずれか１つよりも大きい。

【0009】

本開示の主題の第１の態様、または第１の態様の少なくとも１つ以上の変形例によれば、発射システムは、以下の特徴のうちの１つまたは複数を任意の組み合わせを有し得、例えば、少なくともいくつかの実施例において、該所定の前進速度は亜音速であり、該所定の前進速度はゼロ～最大±０．３マッハ数の該設計亜音速巡航速度である。

【0010】

追加的または代替的に、例えば、少なくともいくつかの実施例において、ペイロード飛行体は収納構成と展開構成との間で展開可能であり、該ペイロード飛行体は該キャリア飛行体によって搬送されるときに該収納構成にあり、該解放後に、該ペイロード飛行体は該展開構成に展開されており、該ペイロード飛行体は、該展開構成時における該設計亜音速巡航速度での該空力動力飛行のために設計されている。例えば、ペイロード飛行体は、該収納構成と該展開構成との間で可逆的に展開可能である。

【0011】

追加的または代替的に、例えば、展開構成におけるペイロード飛行体の揚力対抗力比は、少なくとも８か、または任意選択的に少なくとも９か、またはさらに任意選択的に少なくとも１０か、またはさらに任意選択的に１０よりも大きい。

【0012】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード飛行体は胴体を備えており、該収納構成において、該空力揚力面はそれぞれのスパンを胴体と位置合わせされ、展開構成において、該空力揚力面は胴体に対して角度関係にあるそれぞれのスパンを有し、該設計亜音速巡航速度での空力揚力を生成すること可能にする。

【0013】

追加的または代替的に、例えば、ペイロード飛行体は、それ自体では、該キャリア飛行体が存在しなければ、該所望の高度に到達することができない。

【0014】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード飛行体はロケットモーターシステムを欠いているか、または該ペイロード推進システムはそれ自体ではペイロード飛行体が該所望の高度に到達することを可能にすることができないか、または該ペイロード推進システムはそれ自体では該ペイロード飛行体が６０秒未満の時間内に該所望の高度に到達することを可能にすることができないか、または該ペイロード推進システムはそれ自体ではペイロード飛行体が２分未満の時間内に該所望の高度に到達することを可能にすることができない。

【0015】

追加的または代替的に、例えば、該ロケット推進システムは、少なくとも１つの固体ロケットモーターおよび固体推進剤を備え、該発射システムを該所望の高度に推進するように構成されている。例えば、固体ロケットモーターは、約１８０秒～約２５０秒の範囲で、任意選択的に約１８０秒～約２００秒の範囲で、さらに任意選択的に約１８０秒～約２２０秒の範囲で、ＩＳＰを提供する。

【0016】

追加的または代替的に、例えば、該発射システムは、該所望の高度未満で最大速度に到達するように設計されており、該最大速度は、該設計亜音速巡航速度よりも大きい。例えば、該ペイロード飛行体は、それ自体では、該キャリア飛行体が存在しないと該最大速度に到達することができない。

【0017】

追加的または代替的に、例えば、該最大速度は、該設計亜音速巡航速度の少なくとも１．５倍か、該設計亜音速巡航速度の少なくとも２倍か、該設計亜音速巡航速度の少なくとも３倍か、該設計亜音速巡航速度の少なくとも４倍か、該設計亜音速巡航速度の少なくとも５倍か、または該設計亜音速巡航速度の５倍よりも大きい、かである。

【0018】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード飛行体は、該キャリア飛行体が存在しないときに第１の平均上昇率を提供するように構成されており、該発射システムは、該所望の高度未満で第２の平均上昇率に到達するように設計されており、該第２の平均上昇率は該第１の平均上昇率よりも大きい。例えば、該ペイロード飛行体は、それ自体では、該第２の実証上昇率を達成することができない。

【0019】

追加的または代替的に、例えば、該第２の上昇率は、該第１の平均上昇率の少なくとも２倍、該第１の平均上昇率の少なくとも５倍、該第１の平均上昇率の少なくとも１０倍、のうちのいずれか１つである。

【0020】

追加的または代替的に、例えば、該所望の高度は、少なくとも５ｋｍ、少なくとも１０ｋｍ、少なくとも１２ｋｍ、のうちのいずれか１つとし得る。

【0021】

追加的または代替的に、例えば、該設計亜音速巡航速度は、０．６５Ｍ、０．６Ｍ、０．５Ｍ、０．４５Ｍ、０．４Ｍ、０．３５Ｍ、０．３Ｍ、０．２５Ｍ、０．２Ｍ、のうちのいずれか１つ未満である。

【0022】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード推進システムは、ローターに動作可能に結合された燃料燃焼エンジンおよび電気モーターのうちの少なくとも１つを備えており、任意選択的に、ローターはプロペラである。例えば、該ローターはプロペラであり、該プロペラは、プロペラ収納構成（または折り畳み構成）とプロペラ推進構成（または折り戻し構成）との間で可逆的に枢動可能（または折り畳み可能／折り戻し可能）な枢動プロペラブレードを備える。

【0023】

追加的または代替的に、例えば、該キャリア飛行体は、該固体ロケット推進システムを含む推進モジュール、および該ペイロード飛行体を支持するように構成されたペイロードモジュールを備え、推進モジュールは、ペイロードモジュールに取り外し可能に係合されており、該推進モジュールと該ペイロードモジュールとの間の脱係合により、該所望の高度および該所定の前進速度で該ペイロードモジュールからペイロード飛行体を解放することを可能にする。例えば、ペイロードモジュールは、ペイロード飛行体がキャリア飛行体によって搬送されている間にペイロード飛行体を収容するためのペイロードベイを備え、該ペイロード飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で該ペイロードモジュールから解放可能である。

【0024】

追加的または代替的に、例えば、推進モジュールは、第１の所定の標的領域で回収されるように構成されている。

【0025】

追加的または代替的に、例えば、ペイロードモジュールは、第２の所定の標的領域で回収されるように構成されている。

【0026】

追加的または代替的に、例えば、該キャリア飛行体は、該ペイロード飛行体を収容するように構成されたペイロードベイを備えており、該ペイロードベイは、該所望の高度および該所定の前進速度で該ペイロードベイからペイロード飛行体を解放することを可能にするために開放可能である。例えば、該キャリア飛行体は、所定の第３の標的領域で回収されるように構成されている。

【0027】

追加的または代替的に、例えば、キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を少なくとも該所定の範囲まで搬送するようにさらに構成され、該キャリア飛行体は、該所望の高度、かつ該所定の前進速度、かつ該所定の範囲で、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されている。

【0028】

追加的または代替的に、例えば、該所定の前進速度は、ゼロ～該設計亜音速巡航速度の範囲内にある。

【0029】

追加的または代替的に、例えば、該キャリア飛行体の重量は、発射システムの総重量の２０％～５０％の範囲にある。

【0030】

追加的または代替的に、例えば、推進モジュールの重量は、発射時のキャリアシステム１００の全重量の２０％～５０％の範囲にある。

【0031】

追加的または代替的に、例えば、キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するときに、該キャリア飛行体から該固体ロケット推進システムを解放しないように構成されている。

【0032】

追加的または代替的に、例えば、キャリア飛行体は、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するとき、または解放した後に、ペイロード飛行体に対して展開可能なパラシュートが存在しない。

【0033】

追加的または代替的に、例えば、少なくとも１つのペイロード飛行体は、（地球の地平線に対して）正の仰角を有する照準線（ＬＯＳ）を有する少なくとも１つのセンサを含む。

【0034】

追加的または代替的に、例えば、該正の仰角は、少なくともペイロード飛行体が所定の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行中であるときに、地球から離れる方向に向いている。

【0035】

追加的または代替的に、例えば、該仰角は、０°～９０°の仰角範囲にある。

【0036】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、該ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有しており、該ＦＯＶは５°未満である。

【0037】

追加的または代替的に、例えば、該ＦＯＶは、物体の検出、識別、および追跡のうちの少なくとも１つを可能にするように構成されている。例えば、該物体は、衛星、航空機、または対空ミサイルのうちのいずれか１つである。

【0038】

追加的または代替的に、例えば、該ＬＯＳは、ペイロード飛行体に対する方位角を有し、該方位角は、ペイロード飛行体の長手方向軸に対して０°～±１８０°である。

【0039】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して＋９０°～＋１８０°である。

【0040】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して－９０°～－１８０°である。

【0041】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、または可視スペクトルのうちの少なくとも１つの電磁放射を受信するように構成されている。

【0042】

追加的または代替的に、例えば、発射システムは、慣性プラットフォームを備えており、該少なくとも１つのセンサは、該慣性プラットフォームに取り付けられている。

【0043】

本開示の主題の第２の態様によれば、ペイロード飛行体を所望の高度に高速発射するための方法が提供され、該方法は、
（ａ）該ペイロード飛行体およびキャリア飛行体を含む発射システムを提供することであって、
－ペイロード飛行体は、所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行ために設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備え、
－キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を少なくとも該所望の高度まで搬送するように構成され、該発射システムを該所望の高度に推進するための固体ロケット推進システムをさらに備え、
－キャリア飛行体は、該所望の高度で所定の前進速度を提供するように構成され、該所定の前進速度は、該設計亜音速巡航速度に相関し、
－キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で該ペイロードベイからペイロード飛行体を解放するように構成されており、
－該設計亜音速は、０．７マッハ数未満であり、
－所望の高度が、５ｋｍか、または４ｋｍよりも大きいか、または３ｋｍよりも大きいか、または２ｋｍよりも大きいか、または１ｋｍよりも大きいか、のいずれか１つよりも大きい、ことと、
（ｂ）発射システムを発射し、発射システムに該所望の高度および該所定の前進速度を達成させることと、
（ｃ）該所望の高度および該所定の前進速度で該キャリア飛行体から該ペイロード飛行体を解放することと、
（ｄ）該ペイロード飛行体に、少なくとも該所望の高度において、該設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を達成させることとを備える。

【0044】

本開示の主題の第２の態様の代替の変形例によれば、該所望の高度は、代わりに、６ｋｍ、７ｋｍ、８ｋｍ、９ｋｍ、１０ｋｍ、１１ｋｍ、１２、１５ｋｍ、のいずれか１つよりも大きい。

【0045】

本開示の主題の第２の態様、または第２の態様の変形例によれば、方法は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を任意の組み合わせを有し得る。

【0046】

例えば、該所定の前進速度は亜音速であり、該所定の前進速度は、ゼロ～最大±０．３マッハ数の該設計亜音速巡航速度である。

【0047】

追加的または代替的に、例えば、ペイロード飛行体は、収納構成と展開構成との間で展開可能であり、ステップ（ｃ）における該解放後に、ペイロード飛行体を該収納構成から該展開位置に展開するステップ（ｄ）をさらに備えており、該ペイロード飛行体は、該展開構成にあるときに、該設計亜音速巡航速度での該空力動力飛行のために設計されている。

【0048】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード飛行体は胴体を備えており、該収納構成において、該空力揚力面はそれぞれのスパンを胴体と位置合わせされ、展開構成において、該空力揚力面は胴体に対して角度関係にあるそれぞれのスパンを有し、該設計亜音速巡航速度での空力揚力を生成すること可能にする。

【0049】

追加的または代替的に、例えば、ペイロード飛行体はそれ自体では該キャリア飛行体が存在しないと該所望の高度に到達することができないか、または、該ペイロード飛行体はロケットモーターシステムを欠いているか、または、該ペイロード推進システムは、それ自体では、ペイロード飛行体が該所望の高度に到達することを可能するができないか、または、該ペイロード推進システムは、それ自体では、ペイロード飛行体が６０秒未満の時間内に該所望の高度に到達することを可能にすることができないか、または、該ペイロード推進システムは、それ自体では、ペイロード飛行体が２分未満の時間内に該所望の高度に到達することを可能にすることができないか、または、該ロケット推進システムは少なくとも１つの固体ロケットモーターおよび固体推進剤を備え、該発射システムを該所望の高度に推進するように構成されている。

【0050】

追加的または代替的に、例えば、ステップ（ｂ）において、該発射システムは、該所望の高度未満で最大速度に到達し、該最大速度は、該設計亜音速巡航速度よりも大きい。

【0051】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード飛行体は、それ自体では、該キャリア飛行体が存在しないと該最大速度を達成することができない。

【0052】

追加的または代替的に、例えば、該最高速度は、該設計亜音速巡航速度の少なくとも２倍、該設計亜音速巡航速度の少なくとも５倍、該設計亜音速巡航速度の少なくとも３倍、該設計亜音速巡航速度の少なくとも４倍、のうちのいずれか１つである。

【0053】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード飛行体は、該キャリア飛行体が存在しないときに、第１の平均上昇率を提供するように構成されており、該発射システムは、該所望の高度未満で第２の平均上昇率に到達し、該第２の平均上昇率は、該第１の平均上昇率よりも大きい。例えば、該ペイロード飛行体は、それ自体では、該第２の実証上昇率を達成することができない。追加的または代替的に、例えば、該第２の上昇率は、該第１の平均上昇率の少なくとも２倍、該第１の平均上昇率の少なくとも５倍、該第１の平均上昇率の少なくとも１０倍、のうちのいずれか１つである。

【0054】

追加的または代替的に、例えば、該所望の高度は、少なくとも５ｋｍ、少なくとも１０ｋｍ、少なくとも１２ｋｍ、のうちのいずれか１つとし得る。

【0055】

追加または代替として、例えば、設計亜音速巡航速度は、０．６５Ｍ、０．６Ｍ、０．５Ｍ、０．４５Ｍ、０．４Ｍ、０．３５Ｍ、０．３Ｍ、０．２５Ｍ、０．２Ｍ、のいずれか１つ未満である。

【0056】

追加的または代替的に、例えば、該ペイロード推進システムは、ローターに動作可能に結合された燃料燃焼エンジンおよび電気モーターのうちの少なくとも１つを備えており、該ローターはプロペラであり、該プロペラは、プロペラ収納構成（または折り畳み構成）とプロペラ推進構成（または折り戻し構成）との間で可逆的に枢動可能な（または折り畳み可能な／折り戻し可能な）枢動プロペラブレードを備え、方法は、該ペイロード飛行体が該展開構成であるときに、プロペラブレードを該プロペラ収納構成から該プロペラ推進構成に枢動するまたは折り戻すことを備える。

【0057】

追加的または代替的に、例えば、該キャリア飛行体は、固体ロケット推進システムを含む推進モジュール、およびペイロード飛行体を支持するように構成されたペイロードモジュールを備え、推進モジュールは、ペイロードモジュールに取り外し可能に係合されており、ステップ（ｃ）は、ペイロードモジュールに対して推進モジュールを脱係合させ、続いて、該所望の高度および該所定の前進速度で該ペイロードモジュールからペイロード飛行体を解放することを含む。例えば、方法は、第１の所定の標的領域で推進モジュールを回収するステップ（ｅ）をさらに備える。

【0058】

追加的または代替的に、例えば、ステップ（ｅ）は、推進モジュールを、該第１の所定の標的領域への第１の軌道に追従させることを備える。

【0059】

追加的または代替的に、例えば、方法は、第２の所定の標的領域でペイロードモジュールを回収するステップ（ｆ）をさらに備える。例えば、ステップ（ｆ）は、ペイロードモジュールを、該第２の所定の標的領域への第２の軌道に追従させることを備える。

【0060】

追加的または代替的に、例えば、該キャリア飛行体は、該ペイロード飛行体を収容するように構成された開放可能なペイロードベイを備えており、ステップ（ｃ）は、該ペイロードベイを開放し、該所望の高度および該所定の前進速度で該ペイロードベイからペイロード飛行体を解放することを含む。例えば、方法は、第３の所定の標的領域でキャリア飛行体を回収するステップ（ｇ）をさらに備える。例えば、ステップ（ｇ）は、キャリア飛行体を、該第３の所定の標的領域への第３の軌道に追従させることを備える。

【0061】

追加的または代替的に、例えば、ステップ（ｂ）は、発射システムを所定の範囲に到達させることをさらに備えており、ステップ（ｃ）は、該所望の高度で、該所定の前進速度で、該所定の範囲において、該キャリア飛行体から該ペイロード飛行体を解放することを備える。

【0062】

追加的または代替的に、例えば、該所定の前進速度前進速度は、ゼロ～該設計亜音速巡航速度である。

【0063】

追加的または代替的に、例えば、方法は、ステップ（ｈ）をさらに備えており、ステップ（ｈ）は、
－展開を反転させ、ペイロード飛行体は、該展開構成から該収納構成に戻されることと、
－該空力揚力面を脱落させることのいずれか１つを備える。

【0064】

例えば、ステップ（ｈ）は、任務の終了時にペイロード飛行体が地表に着陸する直前に実装される。

【0065】

追加的または代替的に、例えば、キャリア飛行体は、該所望の高度および該所定の前進速度で該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するときに、該キャリア飛行体から該固体ロケット推進システムを解放しない。

【0066】

追加的または代替的に、例えば、該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するとき、または解放した後に、ペイロード飛行体に対してパラシュートは展開されない。

【0067】

追加的または代替的に、例えば、少なくとも１つのペイロード飛行体は、照準線（ＬＯＳ）を有し、該ＬＯＳを（地球の地平線に対して）正の仰角に位置合わせするステップをさらに備える、少なくとも１つのセンサを含む。

【0068】

追加的または代替的に、例えば、該正の仰角は、少なくともペイロード飛行体が所定の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行中であるときに、地球から離れる方向に向いている。

【0069】

追加的または代替的に、例えば、該仰角は、０°～９０°の仰角範囲にある。

【0070】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、該ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有しており、該ＦＯＶは５°未満である。

【0071】

追加的または代替的に、例えば、方法は、物体を検出、識別、および追跡することの少なくとも１つのために、該少なくとも１つのセンサを使用するステップをさらに備える。例えば、該物体は、衛星、航空機、または対空ミサイルのうちのいずれか１つである。

【0072】

追加的または代替的に、例えば、該ＬＯＳは、ペイロード飛行体に対する方位角に沿って位置合わせされ、該方位角は、ペイロード飛行体の長手方向軸に対して０°～±１８０°である。

【0073】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して＋９０°～＋１８０°である。

【0074】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して－９０°～－１８０°である。

【0075】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、または可視スペクトルのうちの少なくとも１つの電磁放射を受信するように構成されている。

【0076】

追加的または代替的に、例えば、ペイロード飛行体は、慣性プラットフォームを備えており、該少なくとも１つのセンサは、該慣性プラットフォームに取り付けられている。

【0077】

本開示の主題の第３の態様によれば、キャリア飛行体および少なくとも１つのペイロード飛行体を備える発射システムが提供され、
ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備え、
キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送するように構成され、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送する間に該発射システムを推進するための固体ロケット推進システムをさらに備え、
キャリア飛行体は、所定の高度で該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成されており、
少なくとも１つのペイロード飛行体は、（地球の地平線に対して）正の仰角を有する照準線（ＬＯＳ）を有する少なくとも１つのセンサを含む。

【0078】

例えば、該正の仰角は、少なくともペイロード飛行体が所定の高度において設計亜音速巡航速度で空力動力飛行中であるとき、地球から離れる方向に向いている。

【0079】

追加的または代替的に、例えば、該仰角は、０°～９０°の仰角範囲にある。

【0080】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、該ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有しており、該ＦＯＶは５°未満である。

【0081】

追加的または代替的に、例えば、該ＦＯＶは、物体の検出、識別、および追跡のうちの少なくとも１つを可能にするように構成されている。例えば、該物体は、衛星、航空機、または対空ミサイルのうちのいずれか１つである。

【0082】

追加的または代替的に、例えば、該ＬＯＳは、ペイロード飛行体に対する方位角を有し、該方位角は、ペイロード飛行体の長手方向軸に対して０°～±１８０°である。

【0083】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して＋９０°～＋１８０°である。

【0084】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して－９０°～－１８０°である。

【0085】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、または可視スペクトルのうちの少なくとも１つの電磁放射を受信するように構成されている。

【0086】

追加的または代替的に、例えば、発射システムは、慣性プラットフォームを備えており、該少なくとも１つのセンサは、該慣性プラットフォームに取り付けられている。

【0087】

本開示の主題の第４の態様によれば、ペイロード飛行体を所望の高度に高速発射するための方法が提供され、該方法は、
（ａ）該ペイロード飛行体およびキャリア飛行体を含む発射システムを提供することであって、
－ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を備え、
－キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送するように構成され、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送する間に該発射システムを推進するための固体ロケット推進システムをさらに備え、
－キャリア飛行体は、所定の高度で該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成され、
－少なくとも１つのペイロード飛行体は、照準線（ＬＯＳ）を有する少なくとも１つのセンサを含むことと、
（ｂ）発射システムを発射し、発射システムに該所望の高度に到達させることと、
（ｃ）該所望の高度で該キャリア飛行体から該ペイロード飛行体を解放することと、
（ｄ）該ペイロード飛行体に、該設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を達成させることと、
（ｅ）該ＬＯＳを（地球の地平線に対して）正の仰角に位置合わせすることとを備える。

【0088】

例えば、該正の仰角は、少なくともペイロード飛行体が所定の高度において設計亜音速巡航速度で空力動力飛行中であるとき、地球から離れる方向に向いている。

【0089】

追加的または代替的に、例えば、該仰角は、０°～９０°の仰角範囲にある。

【0090】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、該ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有しており、該ＦＯＶは５°未満である。

【0091】

追加的または代替的に、例えば、方法は、物体を検出、識別、および追跡することの少なくとも１つのために、該少なくとも１つのセンサを使用するステップをさらに備える。例えば、物体は、衛星、航空機、または対空ミサイルのうちのいずれか１つである。

【0092】

追加的または代替的に、例えば、該ＬＯＳは、ペイロード飛行体に対する方位角に沿って位置合わせされ、該方位角は、ペイロード飛行体の長手方向軸に対して０°～±１８０°である。

【0093】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して＋９０°～＋１８０°である。

【0094】

追加的または代替的に、例えば、該方位角は、ペイロード飛行体の該長手方向軸に対して－９０°～－１８０°である。

【0095】

追加的または代替的に、例えば、該少なくとも１つのセンサは、赤外線（ＩＲ）波長、紫外線（ＵＶ）波長、または可視スペクトルのうちの少なくとも１つの電磁放射を受信するように構成されている。

【0096】

追加的または代替的に、例えば、ペイロード飛行体は、慣性プラットフォームを備えており、該少なくとも１つのセンサが、該慣性プラットフォームに取り付けられている。

【0097】

本開示の主題の少なくとも１つの実施例の特徴は、発射システムが、それぞれのペイロード飛行体を、任意の従来のシステムよりも格段に速く、かつ、ペイロード飛行体自体が達成することができるよりも格段に速く、所望の高い姿勢に展開することを可能にし、その上、ペイロード飛行体自体が亜音速巡航ために設計されている。例えば、このことは、緊急事態における高高度への迅速な展開を可能にする。

【0098】

本開示の主題の少なくとも１つの実施例の別の特徴は、発射システムが、電気推進システム（すなわち、推進システムが電力のみによって動力供給される）を有するペイロード飛行体を、電気推進システム自体が達成できるよりも格段に速く、所望の高い姿勢に展開することを可能にし、ペイロード飛行体自体が亜音速巡航ために設計されており、したがって、電気的準備運動システムのバッテリーに格納された全電気エネルギーを、所望の高度での動力飛行に使用することも可能にすることである。例えば、このことは、緊急事態における高高度への迅速な展開を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0099】

本明細書に開示されている主題をより良く理解し、実際にそれがどのように実行され得るかを例証するために、添付図面を参照して、非限定的な実施例としてのみ、実施形態をここで説明する。

【図1】本開示の主題の第１の実施例による発射システムの側面図である。

【図2】図１の実施例の縦断面側面図である。

【図3】図２のＡ－Ａに沿った実施例の横断面図である。

【図4】図２の実施例のペイロード飛行体の収納構成における等角正面図／側面図／上面図である。

【図5】図２の実施例のペイロード飛行体の展開構成における等角正面図／側面図／上面図である。

【図6】本開示の主題の態様にしたがって、図１の実施例を動作させる方法を概略的に示す図である。

【図7】図７（ａ）は、図１および図６の実施例の実装について、推力の経時的な変化を概略的に示す図である。図７（ｂ）は、図１および図６の実施例の実装について、加速度の経時的な変化を概略的に示す図である。図７（ｃ）は、図１および図６の実施例の実装につぃて、質量の経時的な変化を概略的に示す図である。図７（ｄ）は、図１および図６の実施例の実装について、高度の経時的な変化を概略的に示す図である。

【図8】図１および図６の実施例の実装について、範囲対高度の変化の実施例を概略的に示す図である。

【図9】図１の実施例のセンサの照準線（ＬＯＳ）の仰角を概略的に示す図である。

【図10】図９の実施例のセンサのＬＯＳの方位角を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0100】

図１および図２を参照すると、一般に１００と示される、本開示の主題の第１の実施例による発射システムは、キャリア飛行体２００およびペイロード飛行体３００を備える。この実施例の代替の変形例において、発射システムは、キャリア飛行体、およびキャリア飛行体によって搬送される複数のペイロード飛行体を備え得る。

【0101】

発射システム１００は、キャリア飛行体２００を介して、ペイロード飛行体３００の所望の高度Ｈへの高速展開、および任意選択的に所定の範囲に沿った高速展開も可能にするように特に構成されている。

【0102】

本明細書において明らかになるように、この実施例および他の実施例において、ペイロード飛行体３００は、ペイロード飛行体３００に、所望の高度において設計亜音速巡航速度で空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面とを備え、さらに、より低い高度において亜音速でペイロード飛行体３００が空力動力飛行することを可能にする。

【0103】

また、本明細書において明らかになるように、キャリア飛行体２００は、ペイロード飛行体３００を少なくとも所望の高度Ｈまで搬送するように構成され、発射システム１００を所望の高度まで推進するための固体ロケット推進システムをさらに備える。さらに、キャリア飛行体２００は、所望の高度Ｈにおいて所定の前進速度を提供するように構成されており、所定の前進速度は、ペイロード飛行体３００の亜音速巡航速度に相関している。例えば、所定の前進速度は、ゼロ～ペイロード飛行体３００の設計亜音速巡航速度までの範囲にある所定の前進速度として、ペイロード飛行体３００の設計亜音速巡航速度と相関している。

【0104】

発射システム１００に言及する場合、「前進速度」という用語は、本明細書において、発射システム１００の長手方向軸ＬＡにほぼ平行な方向に沿った発射システム１００の速度を指し、代替的に、発射システム１００に言及する場合、「前進速度」という用語は、本明細書において、発射システム１００の軌道の方向に沿った発射システム１００の速度を指す。

【0105】

キャリア飛行体２００に言及する場合、「前進速度」という用語は、本明細書において、キャリア飛行体２００の長手方向軸ＬＡ２にほぼ平行な方向に沿ったキャリア飛行体２００の速度を指し、代替的に、キャリア飛行体２００に言及する場合、「前進速度」という用語は、本明細書において、キャリア飛行体２００の軌道の方向に沿ったキャリア飛行体２００の速度を指す。

【0106】

ペイロード飛行体３００に言及するとき、「前進速度」という用語は、本明細書において、ペイロード飛行体３００の長手方向軸ＬＡ３にほぼ平行な方向に沿ったペイロード飛行体３００の速度を指し、代替的に、ペイロード飛行体３００に言及する場合、「前進速度」という用語は、本明細書において、ペイロード飛行体３００の軌道の方向に沿ったペイロード飛行体３００の速度を指す。

【0107】

キャリア飛行体２００はまた、所望の高度および所定の前進速度において、キャリア飛行体２００に対してペイロード飛行体３００を解放するように構成されている。

【0108】

少なくともいくつかの実施例において、所望の高度は、雲層より上であり得、および／または、他の任意の適切な高度、例えば、少なくとも１ｋｍか、または少なくとも２ｋｍか、または少なくとも３ｋｍか、または少なくとも４ｋｍか、または少なくとも５ｋｍか、または少なくとも６ｋｍか、または少なくとも７ｋｍか、または少なくとも８ｋｍか、または少なくとも９ｋｍか、または少なくとも１０ｋｍか、または少なくとも１２ｋｍか、または少なくとも１５ｋｍかであり得る。

【0109】

任意選択的に、所定の範囲は、発射場所から１ｋｍ未満、例えば０ｋｍ～１ｋｍとし得、または代替的に、その範囲は、風の影響が考慮されていない場合、発射場所から１ｋｍ～５ｋｍとし得る。希望の高度

【0110】

少なくともこの実施例において、以下により詳細に開示されるように、発射システム１００は、所望の高度への移行時間を最小化するために、通常、垂直に、または垂直に対して小さな角度で発射される。例えば、かかる角度は、ペイロード飛行体３００の展開後のキャリア飛行体２００の軌道により、キャリア飛行体が発射場所自体に着陸することをもたらさないことを確実にするように選択し得る。

【0111】

少なくともこの実施例のキャリア飛行体２００は、単段ロケットとして構成され、ペイロードモジュール２１０および推進モジュール２５０を備える。なお、この実施例の代替の変形例において、キャリア飛行体は、代わりに、短時間内に所望の高度および／または所定の範囲内に到達し、それによってそうするために必要な加速を提供することが可能な、多段ロケットとして、または、単段または多段混合推進システム飛行体として構成され得る。「混合推進システム飛行体」とは、固体ロケット推進システムに加えて、固体ロケット推進システムとは異なる少なくとも１つの追加の推進システムを含む推進システムを有する飛行体を意味する。

【0112】

少なくともこの実施例において、ペイロードモジュール２１０は、ペイロードベイ２４０（本明細書ではペイロードキャニスターとも呼ばれる）を含み、例えば、長手方向長さＬの約７０％であり得る長手方向長さＬ１を有しており、推進モジュール２５０は、例えば、長手方向長さＬの約３０％であり得る長手方向長さＬ２を有する。

【0113】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００を含むペイロードモジュール２１０は合わせて、推進モジュール２５０とほぼ同じ重量／質量を有する。さらに、少なくともこの実施例または他の実施例において、ペイロード飛行体３００の重量／質量は、例えば、ペイロード飛行体３００とペイロードモジュール２１０を合わせた合計重量／質量の約８５％である。

【0114】

少なくともこの実施例のキャリア飛行体２００は、制御された方法で短時間内に所望の高度および／または所定の範囲に到達することが可能な制御ミサイルまたは誘導ミサイルとして構成されている。

【0115】

なお、この実施例の代替の変形例において、キャリア飛行体は、代わりに、短期間内に所望の高度および／または所定の範囲に到達することができる弾道ロケットとして構成され得る。例えば、キャリア飛行体のかかる構成は、例えば空力安定器を介して空力安定性を提供する以外に、ステアリングのための任意の制御システムを任意選択的に省略し得る。

【0116】

少なくともこの実施例において、キャリア飛行体２００は、長手方向長さＬの本体２０５を有しており、本体は、ノーズ２０８および平滑な後端２０７を有する。さらに、少なくともこの実施例において、本体２０５は、外径ＤＥを有する長さＬに沿った名目上円形の断面を有する。代替的に、本体２０５は、長さＬに沿って非円形の断面を有し、外径ＤＥの円筒内に収まる。

【0117】

キャリア飛行体２００の長手方向軸ＬＡ２は、ノーズ２０８と後端２０７との間に延在し、発射システム１００の長手方向軸ＬＡと同軸である。

【0118】

この実施例において、キャリア飛行体２００は、スピン安定化され得、および／または複数の、一般的には４つの後方フィン２１５を備える。この実施例において、フィン２１５は、推進モジュール２５０に枢動可能に、さもなければ進退可能に取り付けられ、発射前において後退構成または折り畳み構成を有する。

【0119】

例えば、フィン２１５は、最初は折り畳み構成で本体２０５の周りに近接して枢動するラップアラウンドフィンまたは平面フィンとして構成され、安定性を提供するために折り戻し構成に（例えば、長手方向軸ＬＡ２に平行な枢動軸に沿って）枢動し、任意選択的に、それらのラップアラウンドフィンまたは平面フィンが作動され得、適切な軸を中心に枢動してキャリア飛行体２００に制御モーメントを提供し、そのステアリングを可能にすることができる。別の実施例において、フィン２１５は、最初は折り畳み構成において本体２０５の周りに近接して枢動するグリッドフィン（格子フィンとしても知られる）の形態であるが、安定性を提供するために折り戻し構成に（例えば、長手方向軸ＬＡ２に直交する枢動軸に沿って）枢動し、任意選択的に、それらのグリッドフィンが作動され得、適切な軸を中心に枢動してキャリア飛行体２００に制御モーメントを提供し、そのステアリングを可能にすることができる。

【0120】

これらの実施例のさらに他の変形例において、フィン２１５の一部またはすべてが本体２０５に固定的に取り付けられている。

【0121】

この実施例および他の実施例において、発射システム１００は、適切な発射管または適切な発射レール（図示せず）を介して発射され得る。

【0122】

発射システム１００またはキャリア飛行体２００の発射後すぐに、フィン２１５は、図１および図２に示されるように、半径方向に延在する展開構成に速やかに展開されるようになる。この実施例および他の実施例の代替の変形例において、フィンは、キャリア飛行体２００に対して固定された空間的関係にあり得る。

【0123】

ペイロードモジュール２１０の前端はノーズ２０８を含み、ペイロードモジュール２１０の後端２１２は、推進モジュール２５０の前端で相補的な界面２５５と嵌合するための界面２１５を備える。少なくともこの実施例において、界面２１５および界面２５５はそれぞれ、本明細書において明らかになるように、推進モジュール２５０に対してペイロードモジュール２１０の選択的分離を可能にする適切な方法で一体化して保持されたフランジの形状である。例えば、界面２１５および界面２５５は、それぞれ、爆発性ボルト（図示せず）で一体化して保持されたフランジの形状であり、爆発性ボルトが動作したときに推進モジュール２５０に対してペイロードモジュール２１０の選択的脱係合を可能にする。その後、ペイロードモジュール２１０は、任意の適切な方法で推進モジュール２５０から分離し得る。例えば、ペイロードモジュール２１０および推進モジュール２５０の一方または他方に設けられたピストンまたはスプリングは、ペイロードモジュール２１０および推進モジュール２５０を互いから押し離すように構成され得る。追加的または代替的に、空気力を使用して、推進モジュール２５０に対してペイロードモジュール２１０を分離し得る。例えば、かかる空気力は、ペイロードモジュール２５０と推進モジュール２５０との間の抗力の差を含み得、それによって、ペイロードモジュール２１０に対して推進モジュール２５０を分離することを可能にする。かかる空気力をさらに支援するために、ペイロードモジュール２５０および推進モジュール２５０の一方または両方は、それらに作用する抗力の差異をさらに生じさせるために脱係合後に選択的に展開し得るエアブレーキを含み得る。

【0124】

この実施例の代替の変形例において、または他の実施例において、界面２１５および界面２５５は、ペイロードモジュール２１０および推進モジュール２５０が、少なくとも所望の高度および／または所定の範囲が到達するまで一体化して保持されることを可能にし、推進モジュールに対してペイロードモジュールの選択的な分離を可能にする、任意の他の適切な構成を備え得る。例えば、界面２１５および界面２５５は、爆発物ベルトを介して一体化して保持され得る。これらまたは他の実施例において、ペイロードモジュール２１０は、互いに引き裂かれる複数のセグメントとして形成された外皮を有しており、任意選択的に、推進モジュール２５０に付着された状態でも、それによってペイロード飛行体３００がペイロードモジュール２１０から解放されることを可能にする。

【0125】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、収納構成と展開構成との間で展開可能である。それぞれの収納構成において、例えば図４を参照すると、ペイロード飛行体３００は、ペイロード飛行体３００がキャリア飛行体２００のペイロードベイ２４０内に収められているか、さもなければキャリア飛行体によって支持されることを可能にするコンパクトな構成を有する。特に、ペイロードベイが名目上円筒形を有するこの実施例において、ペイロード飛行体３００はまた、かかる名目上円筒形内にコンパクトに収まるそれぞれの収納構成を有する。それぞれの展開構成において、例えば図５を参照すると、ペイロード飛行体３００は、キャリア飛行体２００から解放されたときにペイロード飛行体３００が空力飛行モードで動作することを可能にする空力構成を有する。空力飛行モードにおけるペイロード飛行体３００は、展開構成にあるときに、設計亜音速巡航速度での空力動力飛行のために設計されている。

【0126】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体は、収納構成と展開構成との間で可逆的に展開可能である。

【0127】

少なくともこの実施例において、ペイロードモジュール２１０は、その収納構成でペイロード飛行体３００をその中に収容するように構成されており、ペイロードモジュール２１０は、その中にペイロードベイ２４０を画定する外殻２１５を備える。少なくともこの実施例において、特に図２および図３を参照すると、ペイロードベイ２４０は、ペイロード飛行体３００がその収納構成に収まることになるエンベロープＥを画定している。ペイロードベイ２４０は、ペイロード飛行体が、ペイロードモジュール、特に外殻２１５に対して、収納構成でペイロード飛行体３００を可逆的に固定することを可能にし、発射システム１００の発射からの飛行の加速および減速フェーズ中にペイロード飛行体を支持し、さらに、ペイロードモジュール２１０を推進モジュール２５０から分離した後に、ペイロード飛行体３００をペイロードモジュール２１０、特にペイロードベイ２１５から選択的に解放されるように、さらに構成されている。

【0128】

少なくともこの実施例において、ノーズ２０８は丸みを帯びており、オジブまたは円錐形の尖った形状ではなく、半球形の輪郭を有する。ノーズ２０８の丸みを帯びた形状は、（ペイロードモジュール２１０と同じ長手方向長さＬ１に対して）オジブまたは円錐形の尖った形状と比較して、ペイロードベイ２４０の中に追加の内部空間を提供し、さらに、以下で明らかになるように、ランチシステムが減速を開始したときに、エンジンカットアウト後の高い抗力が高くなる。なお、この実施例および他の実施例の代替の変形例において、ノーズ２０８は、オジブまたは円錐形の尖った形状を有し得る。この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、ノーズ２０８は、例えば、丸みを帯びたノーズまたはオジブノーズまたは尖ったノーズと比較して、拡張抗力特性を提供し得る平滑な形状を有し得、ペイロード飛行体３００の解放前にシステム１００の減速を容易にし得る。

【0129】

この実施例において、エンベロープＥは、シェル２１５の内径ＤＳＩよりも小さい直径Ｄ１の名目上円筒形部分Ｅ１を含み、ノーズ２０８の内部半球形状に相補的な名目上半球部分Ｅ２に隣接している。

【0130】

少なくともこの実施例において、推進モジュール２５０は、発射システム１００、特にキャリア飛行体２００に原動力を提供して、発射システム１００、特にキャリア飛行体２００が所望の高度Ｈおよび任意選択的に所定の範囲に、所定の時間Ｔおよび所定の前進速度内で到達することを可能にするように構成された固体ロケット推進システム２６０を含む。少なくともこの実施例において、推進システム２６０は、固体ロケットモーター２６５および固体燃料推進剤２６８、コントローラ２７０、ならびに、所望の高度および／または所定の範囲および／または所定の時間Ｔが発射システム１００の発射後に達成されたかを判定するように構成された適切なセンサシステム２６９を含む。例えば、固体ロケットモーター２６５は、１８０秒～２５０秒の範囲のＩＳＰ、例えば、最大約２００秒または最大約２２０秒のＩＳＰを提供する。

【0131】

少なくともこの実施例および他の実施例において、推進モジュール２５０は、ペイロードモジュール２１０が推進モジュール２５０から解放された後、およびペイロード飛行体３００がペイロードモジュール２１０から展開された後も、固体ロケット推進システム２６０を保持する。

【0132】

少なくともこの実施例および他の実施例において、固体燃料推進剤２６８、または推進モジュール２５０、またはキャリア飛行体２００の重量のそれぞれは、発射システム１００の総重量の２０％～５０％とし得る。

【0133】

推進モジュール２５０は、例えば、推力ベクトル制御（ＴＶＣ）装置、および／またはフィン２１５を介した空力ステアリングを含む、適切なステアリングシステムをさらに備える。

【0134】

センサシステム２６９は、コントローラ２７０に結合され、所望の高度および／または所定の範囲および／または時間Ｔが発射システム１００の発射後に到達されたときに、コントローラ２７０に警告するように構成されている。例えば、センサシステム２６９は、コントローラ２７０が、発射システム１００が減速しているとき、および／または遠地点に到達したときを判定することを可能にするための加速度計を含む。

【0135】

任意選択的に、キャリア飛行体２００、特に推進モジュール２５０は、発射システム１００が減速と加速との間を変転しているときにコントローラ２７０に警告するように構成された、コントローラ２７０に結合された適切な加速度計２７２を含む。

【0136】

任意選択的に、キャリア飛行体２００、特に推進モジュール２５０は、コントローラ２７０に結合された通信モジュール２７５を含む。通信モジュール２７５は、例えば、直接無線リンクまたは衛星リンクによる、地上局とキャリア飛行体２００との間の通信を可能にするように構成されている。例えば、かかる通信は、ペイロード飛行体２００によってキャリア飛行体２００から地上局に搬送されるテレメトリ通信および／またはセンサによって提供される任意の他のセンサ情報を含に得、および／またはキャリア飛行体２００に発射時およびその後の飛行中に様々な動作を実行させるための、地上局からキャリア飛行体２００へのコマンド信号を含み得る。

【0137】

特に図２、図３、および図４を参照すると、少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、その収納構成において、ペイロード飛行体３００がエンベロープＥ内に収容され得る外部収納された幾何学的エンベロープＥＳを有する。つまり、ペイロード飛行体３００のすべての部分（収納構成にある場合）は、エンベロープＥ内に収容され、このエンベロープＥを通過しない。言い換えると、収納構成のペイロード飛行体３００の外側の幾何学的エンベロープＥＳは、エンベロープＥの直径Ｄ１と長さＬＥを超えない直径と長さを有する。

【0138】

特に図５を参照すると、ペイロード飛行体３００は、その展開構成において、ペイロード飛行体３００がエンベロープＥ内に収容されることを可能にしない外部展開された幾何学的エンベロープＥＤを有する。つまり、ペイロード飛行体３００の少なくとも一部分は、（展開構成の場合）このエンベロープＥを通過することになる。

【0139】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００はＵＡＶである。
少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は固定ウィング航空機として構成されているが、この実施例および他の実施例の代替の変形例において、ペイロード飛行体は、パラグライダーまたはいつでもモーターグライダーの形をとり得る。この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、ペイロード飛行体は、ローター航空機、例えば、ヘリコプター、オートジャイロ、オルニコプター、クワッドコプターなどであるか、またはその形態であり得、それぞれのペイロード推進システムは、ペイロード飛行体に、所望の高度における設計亜音速巡航速度でのベクトル動力飛行を提供するように設計されている。

【0140】

前述のように、少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、少なくともそれぞれの展開構成において、ペイロード飛行体３００がキャリア飛行体２００から解放されたときに空力飛行モードで動作することを可能にする空力構成を有する。本明細書における「空力飛行モード」という用語は、ペイロード飛行体３００が、例えば空力動力飛行、特に、空力揚力面を介して空力的に揚力が提供される亜音速巡航条件において持続飛行が可能である、ペイロード飛行体３００の動作モードを含む。

【0141】

少なくともこの実施例および他の実施例において、展開構成におけるペイロード飛行体３００の揚力対抗力比は少なくとも８であり、さらに、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１５より大きい、とし得る。

【0142】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、胴体３２０、および収納可能なウィングシステム３４０の形態の空力揚力面を備えている。

【0143】

少なくともこの実施例において、収納可能なウィングシステム３４０もタンデムウィング構成であり、前方ウィングセット３６０および後方ウィングセット３８０を有する。

【0144】

前方ウィングセット３６０は、前方左舷ウィング３６２および前方右舷ウィング３６４を含み、それぞれが、それぞれのヒンジ（図示せず）で胴体３２０にヒンジ取り付けされ、各ウィングが、それぞれのウィングのスパンが胴体３２０の長手方向軸ＬＡ３に名目上平行である収納位置から、それぞれのウィングのスパンが胴体３２０の長手方向軸ＬＡ３に著しく非平行である展開位置まで、それぞれの枢動軸の周りで前方方向に可逆的にスイングし、さらに、それぞれのスイープ角度に設定することを可能にする。この実施例において、スイープ角度は、名目上０°またはそれに近い。

【0145】

この実施例および他の実施例の代替の変形例において、前方ウィングセットのウィングは後方にスイープされ、例えば、スイープ角度は０°より大きく４５°未満である。この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、前方ウィングセットのウィングは前方にスイープされる。

【0146】

少なくともこの実施例において、前方左舷ウィング３６２および前方右舷ウィング３６４は胴体３２０の上部に展開され、胴体３２０は、それぞれの収納位置にある前方左舷ウィング３６２および前方右舷ウィング３６４を収容するためのパーキングスペースを提供する上部切欠き部分３２２を含む。さらに、少なくともこの実施例において、前方左舷ウィング３６２および前方右舷ウィング３６４は、胴体３２０の上部の異なる高さに位置され、その結果、図３および図４で最もよく分かるように、収納位置において、一方のウィング（この実施例において、左舷ウィング３６２）が他方のウィング（この実施例において右舷ウィング３６４）と重なる関係にある。

【0147】

後方ウィングセット３８０は、後方左舷ウィング３８２および後方右舷ウィング３８４を含み、それぞれが、それぞれのヒンジ（図示せず）で胴体３２０にヒンジ取り付けされ、各ウィングが、それぞれのウィングのスパンが胴体３２０の長手方向軸ＬＡ３に名目上平行である収納位置から、それぞれのウィングのスパンが胴体３２０の長手方向軸ＬＡ３に著しく非平行である展開位置まで、それぞれの枢動軸の周りで後方方向に可逆的にスイングし、さらにそれぞれのスイープ角度に設定することを可能にする。この実施例において、スイープ角度は名目上０°である。この実施例および他の実施例の代替の変形例において、後方ウィングセットのウィングは後方にスイープされ、例えば、スイープ角度は０°より大きく４５°未満である。この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、後方ウィングセットのウィングは前方にスイープされる。

【0148】

少なくともこの実施例において、後方左舷ウィング３８２および後方右舷ウィング３８４はまた、胴体３２０の上部、上部切欠き部分３２２の上に位置され、後方ウィングセット３８０がそれぞれの収納位置にある前方左舷ウィング３６２および前方右舷ウィング３６４と重なる関係で収容されることを可能にする。さらに、少なくともこの実施例において、後方左舷ウィング３６４および後方右舷ウィング３８４は、胴体３２０の上部の異なる高さに位置され、その結果、図３および図４で最もよく分かるように、収納位置において、一方のウィング（この実施例において、左舷ウィング３８２）が他方のウィング（この実施例において右舷ウィング３８４）と重なる関係にある。

【0149】

この実施例または他の実施例の代替の変形例において、後方ウィングセット３８０は、代わりに、例えば、可変スイープウィングまたはオブリークウィングを含み得る。

【0150】

この実施例において、後方ウィングセット３８０のウィング３８２、３８４は、前方ウィングセット３６０のウィング３６２、３６４よりも大きなスパンを有する。

【0151】

少なくともこの実施例において、後方ウィングセット３８０のウィング３８２、３８４、および前方ウィングセット３６０のウィング３６２、３６４は、任務が終了した後、例えば、ペイロード飛行体３００が着陸した後に、元の収納位置に戻り得る。この実施例または他の実施例において、後方ウィングセット３８０のウィング３８２、３８４、および前方ウィングセット３６０のウィング３６２、３６４は、ペイロード飛行体３００が着陸する直前に、例えば、地表から数メートル、例えば１ｍ～１０ｍの高さで、元の収納位置に戻り得る。

【0152】

少なくともこの実施例において、前方ウィングセット３６０および後方ウィングセット３８０のそれぞれは、ペイロード飛行体３００の一次揚力生成ウィングとして構成されている。例えば、前ウィングセット３６０によって生成される揚力と後ウィングセット３８０によって生成される揚力との比は、５０：５０か、または代替的に４０：６０か、代替的に３０：７０、または代替的に６０：４０、または代替的に７０：３０とし得る。

【0153】

この実施例および他の実施例の代替の変形例において、代替の構成が、収納可能なウィングシステム３４０に提供され得る。例えば、前ウィングセット３６０は、代わりに、カナードとして構成され得、後ウィングセット３８０は、ペイロード飛行体３００の一次揚力生成ウィングとして構成される。

【0154】

この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、前ウィングセット３６０は、代わりに、ペイロード飛行体３００の一次揚力生成ウィングとして構成され得、後ウィングセット３８０は、テールプレーンとして構成される。

【0155】

いずれの場合においても、少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、横方向の安定性および制御のために、左舷および右舷のテールフィン３９０をさらに備える。この実施例において、テールフィン３９０は、特に図３で分かるように、コンパクト化のために胴体３２０の中間の高さから下方向に突出している。少なくともこの実施例において、各テールフィン３９０は、それぞれのヒンジ（図示せず）で胴体３２０にヒンジ取り付けされ、各テールフィンが、それぞれのフィンのスパンが胴体３２０の長手方向軸ＬＡ３に平行である収納位置（図４）から、それぞれのフィンのスパンが胴体３２０の長手方向軸ＬＡ３に著しく非平行である展開位置にまで、それぞれの枢動軸の周りで後方にスイングし、それぞれの角度を、例えば長手方向軸ＬＡ３に対して９０°に設定することを可能にする（図５）。

【0156】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は動力付き航空機であり、推進システム３３０を備えている。この実施例において、推進システム３３０は、胴体３２０の前端に取り付けられ、適切なバッテリーに結合された１つ以上の電気モーターによって駆動されるトラクタープロペラ３３２を備えている。この実施例および他の実施例の代替の変形例において、推進システム３３０は、追加的または代替的に、１つ以上の電気モーターによって駆動されるプッシャープロペラを備え得る。この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、推進システムは、１つ以上のローターを駆動するために、燃料燃焼エンジン、例えば、１つ以上の内燃機関、または１つ以上のガスタービンエンジン、または代替的に電気モーターを含に得る。かかるローター（複数可）は、プロペラ３３２を含み得、および／または２つ以上のトラクタープロペラ、および／または２つ以上のプッシャープロペラを含み得る。この実施例および他の実施例のさらに他の代替の変形例において、推進システムは、プロペラ（複数可）を他の推力生成構成、例えば、ターボジェットエンジン、ターボファンエンジン、ダクテッドファン構成などに置き換え得る。

【0157】

推進システムが１つ以上の内燃機関を含む実施例において、かかる各内燃機関は、例えば、高高度、例えば５ｋｍ以上の高度での動作を可能にするために、スーパーチャージャーまたはターボチャージャーに結合され得る。

【0158】

推進システム３３０が、１つの電気モーターのみまたは２つ以上の電気モーターを含む少なくともいくつかの実施例において、かかる推進システムは、キャリア飛行２００が存在しない場合、または少なくとも上昇率が十分に高くない場合、ペイロード飛行体３００に所望の高度Ｈに到達させることを可能にすることができないことに留意されたい。例えば、かかる場合の推進システム３３０は、所望の高度Ｈで巡航するための電力を提供するのに十分であるが、キャリア飛行体２００が存在しないときに、ペイロード飛行体３００を所望の高度に推進するために使用される場合に、代わりに、この高度に到達する前に使い果たされ得る通常のバッテリーを含み得る。代替的に、例えば、推進システム３３０は、所望の高度Ｈに到達するのに適切であるが、バッテリーの重量で、キャリア飛行体２００が存在せずに推進システム１００の上昇率と比較して著しく低い上昇率でペイロード飛行体３００を所望の高度に推進することをもたらし得る大型のバッテリーを含み得るが、かかる場合、バッテリーが著しく消耗し、有意な時間を巡航するための電力を供給することができない場合がある。

【0159】

少なくともこの実施例において、プロペラ３３２は、図３および図４に示されるように、ペイロード飛行体３００の収納構成において、コンパクト性を高めるために胴体３２０に近い位置で後方に枢動される枢動プロペラブレードを備える。例えば、特にペイロード飛行体３００の展開構成では、プロペラ３３２がエンジンによって回転されるとき、プロペラブレードは、遠心力により推進構成（例えば、図５で分かるように）に向かって前方に枢動され、プロペラブレードは、少なくともペイロード飛行体３００が着陸するまで推進構成にある。

【0160】

この実施例および他の実施例の代替の変形例において、ペイロード飛行体３００は、動力のない航空機であり、推進システムを備えず、本質的にグライダーとして動作する。

【0161】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、適切なフライトコントローラ、ナビゲーションシステム、および他の適切なセンサ（図示せず）を備えている。

【0162】

この実施例の代替の変形例、および他の実施例において、ペイロード飛行体は、それぞれのペイロード飛行体がそれぞれの収納構成からそれぞれの展開構成に可逆的または非可逆的に展開されることを可能にする他の構成を含み得ることに留意されたい。

【0163】

任意選択的に、ペイロード飛行体３００は、フライトコントローラに結合されたペイロード飛行体通信モジュール（図示せず）を含む。ペイロード飛行体通信モジュールは、例えば、直接無線リンクまたは衛星リンクによって、地上局とペイロード飛行体３００との間の一方向または双方向通信を可能にするように構成されている。例えば、かかる通信は、ペイロード飛行体３００から地上局への遠隔測定通信および／またはセンサ情報を含み得、および／または、例えばペイロード飛行体３００の飛行を能動的に制御するため、ペイロード飛行体３００に、発射時およびその飛行中のその後の様々なアクションを実行させるための地上局からペイロード飛行体３００へのコマンド信号を含み得る。

【0164】

任意選択的に、ペイロード飛行体３００、特にフライトコントローラは、ペイロード飛行体３００の自律制御を可能にするように構成され、例えば、ミッションパラメータにしたがって所定の任務を実行する。

【0165】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、ペイロード（図示せず）をさらに備え、これは、少なくともいくつかの実施例において、ミッションセンシティブであり得、したがって、ペイロード飛行体による所望の任務を実行するために特に適合され得る。

【0166】

特に図５を参照すると、少なくともこの実施例および他の実施例において、そして本開示の主題の別の態様によれば、ペイロードは、１つ以上のセンサ８１０を備えるセンサシステム８００を含み得、各センサ８１０は、照準線ＬＯＳに沿った所定の波長範囲内の電磁放射を検出および／または受信するように構成されている。例えば、かかるセンサの少なくとも１つは、
－ 赤外線（ＩＲ）センサであり、所定の波長範囲には、電磁スペクトルのＩＲ波長範囲の一部またはすべてが含まれるセンサ、および／または
－ 紫外線（ＵＶ）センサであり、所定の波長範囲は、電磁スペクトルのＵＶ波長範囲の一部または全部を含むセンサ、および／または
－ 光学センサ（例えば、電気光学センサ）であり、所定の波長範囲は、電磁スペクトルの可視波長範囲の一部または全部を含むセンサ、とし得る。

【0167】

図９および図１０も参照すると、各センサ８１０は、少なくともペイロード飛行体３００が、特に所定の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行中であるとき、地球から離れる方向を指すそれぞれのＬＯＳ（それぞれの開口を通して）を有する。つまり、ＬＯＳは地球の地平線に対して正の仰角ｇを有する。ＬＯＳの仰角ｇは０°（水平、つまり地平線に平行）から９０°（垂直、つまり地平線に直交）の範囲にあり得、少なくとも一部のアプリケーションでは、ＬＯＳの仰角ｇは垂直またはそれに近く、例えば、３０°～９０°、３５°～９０°、４０°～９０°、４５°～９０°、５０°～９０°、５５°～９０°、６０°～９０°、６５°～９０°、７０°～９０°、７５°～９０°、８０°～９０°、８５°～９０°、８８°～９０°、の範囲のうちのいずれか１つである。

【0168】

さらに、仰角ｇが９０°以外の場合、それぞれのＬＯＳの方位角はηである。少なくともこの実施例、および他の実施例において、方位角ηは、ペイロード飛行体３００に対して定義されるが、他の実施例において、方位角ηは、代わりに、地球に関して定義され得る。特に、方位角ηは、長手方向軸ＬＡ３が水平である、すなわち地球に対して水平である場合に、ペイロード飛行体３００の長手方向軸ＬＡ３に対して定義され得る。したがって、０°の方位角ηは、長手方向軸ＬＡ３に平行な順方向にあり、＋１８０°または－１８０°の方位角ηは、長手方向軸ＬＡ３に平行な後方方向にあり、＋９０°の方位角ηは左舷方向にあって、長手方向軸ＬＡ３に直交し、－９０°の方位角ηは右舷方向であって、長手方向軸ＬＡ３に直交する。

【0169】

少なくともこの実施例、および他の実施例において、方位角ηは、ペイロード飛行体３００の長手方向軸ＬＡ３に対して０°～±１８０°の範囲にある。いくつかの実施例において、方位角ηは、ペイロード飛行体３００の長手方向軸ＬＡ３に対して＋９０°～＋１８０°の範囲にあり、および／または方位角ηは、ペイロード飛行体３００の長手方向軸ＬＡ３に対して－９０°～－１８０°の範囲にある。

【0170】

各センサ８１０は、それぞれのＬＯＳが所望の仰角ｇおよび方位角ηに向けられることを可能にする方法で、ペイロード飛行体３００に取り付けられている。再び図５を参照すると、例えば、少なくともこの実施例および他の実施例において、１つ以上のセンサ８１０は、それぞれ、センサ８１０の開口部が概して上方向に面するように、胴体３２０の上部、例えば、上部切欠き部分３２２に位置される。１つ以上のセンサ８１０は、胴体３２０の上部に固定的に取り付けられ得、したがって、ＬＯＳの仰角ｇおよび／または方位角ηは、ペイロード飛行体３００を操縦することによって、例えば、胴体の迎角、横滑り角、ヨー角、ピッチ角またはロール角のうちの１つまたは複数を調整することによって変更され得る。代替的に、１つ以上のセンサ８１０は、例えば、ＬＯＳが胴体に対して１、２、または３自由度で角度方向に変位することを可能にする適切なジンバル機構を介して、胴体に移動可能に取り付けられる。

【0171】

代替的に、１つ以上のセンサ８１０は、固定または移動可能な方法で、胴体３２０、例えば上部切欠き部分３２２に対して他の場所に位置され得、同時に、センサ８１０のそれぞれの開口部が概して上方向を向いていることを確実にする。

【0172】

各センサ８１０はそれぞれ、ＬＯＳに対する視野（ＦＯＶ）を有する。ＦＯＶは、ＬＯＳが円錐の頂点と交差し、円錐の円形断面に直交し、半角θを持つ仮想円錐に関して概念化でされ得、ＦＯＶは、この半角θと同義であると見なし得る。

【0173】

少なくともこの実施例、および他の実施例において、例えば、ＦＯＶは５°未満である。

【0174】

いずれの場合においても、ＦＯＶは、ＬＯＳに沿って、物体を検出、および／または識別、および／または追跡することを可能にするために、例えば最適化されるように構成されている。

【0175】

かかる物体は、一般に、垂直方向にペイロード飛行体３００の位置より上にあり得、また、ペイロード飛行体３００に対して水平に変位され得る。

【0176】

かかる物体は、例えば、軌道を回る衛星、または航空機、または対空ミサイルとし得る。

【0177】

本開示の主題のこの態様によれば、地球の地平線に対して正の高度ｇを有するＬＯＳを有する少なくとも１つのセンサを含むペイロード飛行体は、任意の適切な発射システム、例えば、いくつかのタイプの従来の発射システムを使用して、所望の高度で迅速に発射され、解放され得る。いずれの場合においも、発射システムの別の実施例は、ペイロード飛行体およびキャリア飛行体を含んでおり、
－ ペイロード飛行体は、ペイロード飛行体に、所望の高度における設計亜音速巡航速度での空力動力飛行を提供するように設計されたペイロード推進システムおよび空力揚力面を含み、
－ キャリア飛行体は、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送するように構成され、さらに、少なくとも１つのペイロード飛行体を搬送する間に発射システムを推進するための固体ロケット推進システムを備え、
－ キャリア飛行体は、所定の高度で該キャリア飛行体に対してペイロード飛行体を解放するように構成され、
－ 少なくとも１つのペイロード飛行体は、照準線（ＬＯＳ）を有する少なくとも１つのセンサを含む。

【0178】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、任務が終了した後に飛行体を回収するための飛行体回収システム（図示せず）を備えている。例えば、飛行体回収システムは、任務が終了した後にペイロード飛行体のソフトランディングを可能にするパラシュートを備え得、任意選択的に、ウィングまたはウィングの一部分を折りたたんで収納構成または部分的に収納構成にされ得、または代替的に、パラシュートが展開されたときにウィングを排出され得る。代替的に、飛行体回収システムは、ペイロード飛行体が滑走路または他の適切な地表に制御された水平着陸を実行することを可能にする適切な下部構造を含み得る。

【0179】

本開示の主題の一態様によれば、発射システム１００、特にコントローラ２６９は、ペイロード飛行体３００が低亜音速巡航条件で空力飛行を達成することを可能にする所定の条件で、ペイロード飛行体３００を発射システム１００から（特に、キャリア飛行体２００から、特に推進モジュール２５０から）解放するように構成されている。 例えば、かかる条件は、５０ｍ／秒～１５０ｍ／秒の前方亜音速巡航速度、および／または０．６５Ｍ未満、または０．６Ｍ未満、または０．５５Ｍ未満、または０．５Ｍ未満、または０．４５Ｍ未満、または０．４Ｍ未満、または０．３５Ｍ未満、または０．３Ｍ未満、または０．２５Ｍ未満、または０．２Ｍ未満、のマッハ数（Ｍ）を含み得る。

【0180】

本開示の主題のこの態様によれば、発射システム１００、特にコントローラ２６９は、それぞれの亜音速巡航速度に相関する所定の前進速度で、ペイロード飛行体３００を発射システム１００から（特に、キャリア飛行体２００から、特に推進モジュール２５０から）解放するように構成されている。本開示の主題のこの態様によれば、所定の前進速度は亜音速であり、ゼロ～最大±０．３マッハ数の設計亜音速巡航速度の範囲とし得る。したがって、例えば、０．６Ｍの亜音速巡航速度の場合、所定の前進速度の範囲は、０～０．３Ｍから０～０．９Ｍまでとし得る。

【0181】

図１から図５に示される実施例の第１の実装において、発射システム１００は、約１，０００Ｋｇの場合の質量を有し、推進モジュール２５０は、約５００Ｋｇの質量を有し、ペイロードモジュール２１０は、約５００ｋｇの質量を有する。図１を参照すると、これは、少なくとも１つの実施例において、発射システム１００の重心ＣＧを、ノーズ２０８よりも後端２０７に長手方向に近く位置する。

【0182】

少なくともこの実施例および他の実施例において、ペイロード飛行体３００は、それ自体では、キャリア飛行体２００が存在しないと、所望の高度Ｈに到達することができないことに留意されたい。例えば、ペイロード飛行体３００は、ペイロードモジュール３００を所望の高度またはその近くまで推進することができる推進システム（すなわち、キャリア飛行体２００およびその推進システムを除く）を欠いており、例えば、ペイロード飛行体３００自体は、推進力のための推力を提供することができるロケットモーターシステム欠き、実際にペイロード飛行体３００自体はロケットモーターシステムを欠いている。

【0183】

例えば、少なくともこの実施例において、ペイロード推進システムは、それ自体では、ペイロード飛行体３００が所望の高度に到達することを可能にすることができない。

【0184】

例えば、少なくともこの実施例において、ペイロード推進システムは、それ自体では、ペイロード飛行体３００が、発射点ＬＰから、しきい値時間未満の時間内に所望の高度Ｈに到達することを可能にすることができず、または、ペイロード推進システムは、それ自体では、ペイロード飛行体３００が、発射点ＬＰから、しきい値時間未満の時間内に所望の高度Ｈに到達することを可能にすることができず、また、ペイロード飛行体３００の任意の延長された巡航またはロイター飛行を可能にすることもできない。対照的に、発射システム１００のコンテキストでキャリア飛行体によって搬送されるとき、ペイロード飛行体３００は、しきい値時間よりも短い時間内に所望の高度Ｈに到達し得る。つまり、少なくともこの実施例において、ロケット推進システムは、ペイロード飛行体３００を含む発射システム１００を所望の高度Ｈまで推進するように構成された、少なくとも１つの固体ロケットモーターおよび固体推進剤を備える。

【0185】

例えば、しきい値時間は、１～２分、または２分、または５分、または１０分、または６０秒、または５０秒、または４０秒、または３０秒、のいずれか１つ以内とし得る。

【0186】

少なくともこの実施例において、発射システム１００は、キャリア飛行体２００によって生成される推力を介して、所望の高度Ｈよりも低い高度で最大速度に達するように設計されており、この最大速度は、ペイロード飛行体３００の設計亜音速巡航速度よりも大きい。さらに、ペイロード飛行体３００は、少なくともこの実施例において、それ自体では、キャリア飛行体２００が存在しなければ、この最大速度を達成することができない。例えば、最大速度は、設計亜音速巡航速度の少なくとも１．５倍、または設計亜音速巡航速度の２倍、または設計亜音速巡航速度の３倍、または設計亜音速巡航速度の４倍、または設計亜音速巡航速度の５倍、または設計亜音速巡航速度の５倍以上である。

【0187】

少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、キャリア飛行体２００が存在しないとき、すなわち、それ自体で、ペイロード飛行体推進システムのみを使用して、第１の平均上昇率を提供するように構成されていることにも留意されたい。すなわち、発射システム１００は、所望の高度より低い高度で第２の平均上昇率に到達するように設計されており、第２の平均上昇率は、第１の平均上昇率よりも大きい。かかる平均上昇率は、それぞれの平均上昇率を含み得る。少なくともこの実施例において、ペイロード飛行体３００は、それ自体では、第２の実証上昇率を達成することができない。例えば、第２の上昇率と第１の上昇率の比率は、１．５、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または１０以上、のうちのいずれか１つとし得る。

【0188】

本開示の主題の一態様によれば、図６を参照して、一般に参照番号１０００で示される、ペイロード飛行体３００が速度である発射システム１００を操作するための方法の第１の実施例が提供される。発射システム１００を介して所望の高度Ｈに発射された。

【0189】

方法１０００のステップ１１００によれば、発射システム１００は、推進モジュール２５０のロケットモーター２６５を動作することによって、垂直に対して最大±１５°以内の角度で、発射点ＬＰ（図８）から所望の高度Ｈに対して名目上垂直方向に発射される。発射システム１００は、時間ΔＴの間、ブーストフェーズＢＰを通過し、その間、ロケットモーターは推力ＴＨを生成し、発射システム１００は加速され、同時に、発射システム１００の質量は、燃料が使い果たされるにつれて減少する。少なくともこの実施例において、ブーストフェーズＢＰ中に発射システムが到達する速度は、ペイロード飛行体３００の巡航速度またはペイロード飛行体３００の最大速度を大幅に超え得る。ロケットモーター２６５による推力の終了により、ブーストフェーズＢＰを終了させる。ブーストフェーズにおいて、発射システム１００は高度ＨＢに到達する。

【0190】

例えば、かかる発射点ＬＰは、恒久的な発射施設（例えば、陸上または水上、例えば海上）とし得、また、電動発射プラットフォーム（例えば、陸上および／または水上）を含み得、発射点のモバイル化を可能にする。

【0191】

ロケットモーターが推力の発生を停止する時間ΔＴの直後であるステップ１１２０において、減速フェーズＤＣがあり、このフェーズでは、発射システム１００は、発射システム１００に作用する重力および抗力によって減速する。

【0192】

例として、発射システム１００は約１，０００Ｋｇの質量を有し、推進モジュール２５０は約５００Ｋｇの質量を有し、ペイロードモジュール２１０は約５００Ｋｇの質量を有し、そのうち約４２５Ｋｇはペイロード飛行体３００の質量である。ロケットモーター２６５は、約２００秒のＩＳＰを有し、２５秒の周期ΔＴの間に３４ＫＮの推力ＴＨを提供する。この実施例において、時間の経過に伴う推力の変化を図７（ａ）に示す。時間の経過に伴う加速度の変化を図７（ｂ）に示す。時間の経過に伴う質量の変化を図７（ｃ）に示す。時間の経過に伴う高度の変化を図７（ｄ）に示す。

【0193】

減速フェーズＤＰの間、発射システム１００は、高度ＨＢを超えて高さΔＨを獲得し続けることが可能である。

【0194】

特に図８を参照すると、ブーストフェーズＢＰおよび減速フェーズＤＰの間、発射システム１００は、弾道または疑似弾道軌道ＴＪをたどり、これが継続されると、発射システム１００を遠地点で最大高度ＭＡに到達させ、続いて重力によって発射システム１００の地面Ｇへ加速させる。最大高度ＭＡでの発射システム１００の速度は、ペイロード飛行体３００の巡航速度（最大高度ＭＡにおいて）とゼロとの間の範囲にある。

【0195】

高度ＢＨにあり得る所望の高度Ｈで、または最大高度ＭＡにあるかまたはそれの近くにあり得る高度ＢＨを超えた高さΔＨ内で、ペイロード飛行体３００のキャリア飛行体２００からの分離が開始される。

【0196】

この実施例において、この分離は、まず、ステップ１１３０の脱係合フェーズＮＰにおいて、ペイロードモジュール２１０を推進モジュール２５０から脱係合させることによって実行される。例えば、この脱係合は、例えば、コントローラ、例えばコントローラ２７０を介した適切なコマンドに応答して、界面２１５および２５５を一体化して保持する爆発性ボルトの爆発を介して実行され得る。

【0197】

本開示の主題のこの態様によれば、ステップ１１３０の脱係合フェーズＮＰは、ペイロード飛行体３００のそれぞれの亜音速巡航速度に相関する所定の前進速度で生じる。本開示の主題のこの態様によれば、所定の前進速度は亜音速であり、ゼロ～最大±０．３マッハ数の設計亜音速巡航速度の範囲とし得る。したがって、例えば、０．６Ｍの亜音速巡航速度の場合、所定の前進速度の範囲は、０～０．３Ｍから０～０．９Ｍまでとし得る。

【0198】

ステップ１１３０の後、ペイロードモジュール２１０はステップ１１３５に進み、同時に推進モジュール２５０はステップ１１３８で回収される。ステップ１１３８において、推進モジュール２５０は、標的領域ＧＴ２に向かって一般的または名目上弾道軌道ＴＪ２をたどる。標的領域ＧＴ２は、人口および／または財産が存在しないように指定され得、したがって、例えば、重力衝突着陸またはソフトランディング（例えば、パラシュートの展開による）による推進モジュール２５０の回収は、人または財産を危険にさらすものではないと考えられる。かかる標的領域ＧＴ２は、例えば、海または砂漠、または他の無人エリアの所定の場所を含み得、または例えば、かかる目的のために確保されたフェンスで囲まれた「墓地」ゾーンを含み得る。

【0199】

ステップ１１３０の脱係合フェーズＮＰにおいて、ロケット推進システムを含むキャリア飛行体２００の一部分、すなわち、推進モジュール２５０は、亜音速であり、ペイロード飛行体３００の設計亜音速巡航速度の０～最大±０．３マッハ数の範囲内とし得る前進速度でペイロード飛行体３００から分離される（したがって、ペイロード飛行体３００は、ペイロードモジュール２１０に結合されている）ことに留意されたい、

【0200】

軌道ＴＪにおける所望の高度ＤＨは、発射システム１００の前進速度Ｓが所望の速度範囲内にあるように、および／または発射システム１００の動圧が所望の動圧範囲内にあるように選択され、これにより、ペイロード飛行体３００が設計巡航速度以下で亜音速空力飛行を達成することを可能になる。また、少なくとも１つの実施例において、所望の高度は雲底より上にある。例えば、かかる前進速度Ｓは１００ｍ／秒以下である。例えば、所望の高度は約１０ｋｍとし得、この高度は、少なくとも前述の実施例において、約４０秒で発射システム１００を介して到達され得る。この前進速度は亜音速であり、ゼロ～最大±０．３の設計亜音速巡航速度のマッハ数の範囲とし得る。したがって、例えば、０．６Ｍの亜音速巡航速度の場合、所定の前進速度の範囲は、０～０．３Ｍから０～０．９Ｍまでとし得る。

【0201】

ステップ１１３５において、ペイロード飛行体３００はペイロードモジュール２１０から分離され、ペイロード飛行体３００はステップ１１４０に進み、同時に、空のペイロードモジュール２１０がステップ１１４８で回収される。ステップ１１４８において、空のペイロードモジュール２１０は、標的領域ＧＴ３に向かって一般的または名目上弾道軌道ＴＪ３をたどる。標的領域ＧＴ３は、人口または資産が存在しないものとして指定され得、したがって、例えば、重力による衝突着陸またはソフトランディング（着陸パラシュートの展開など）による空のペイロードモジュール２１０の回収は、人または財産が危険にさらされることはないと考えられる。かかる標的領域ＧＴ３は、例えば、海または砂漠、または他の無人エリアの所定の場所を含み得、または例えば、かかる目的のために確保されたフェンスで囲まれた「墓地」ゾーンを含み得る。

【0202】

標的領域ＧＴ３は、標的領域ＧＴ２と同一とし得るか、または代替的に、標的領域ＧＴ３および標的領域ＧＴ２は、互いに異なり得る。

【0203】

ステップ１１４０、展開フェーズＰＰにおいて、現在リリースされているペイロード飛行体３００は、展開構成を達成するために動作される。図１から図５に示される実施例において、前方ウィングセット３６０の前方左舷ウィング３６２および前方右舷ウィング３６４は前方方向に外向きに枢動され、後方ウィングセット３６０の後方左舷ウィング３８２および後方右舷ウィング３８４は後方方向に外向きに枢動され、テールフィン３９０は下方方向に外向きに枢動される。プロペラ３３２はエンジンによって回転され、プロペラ３３２のプロペラブレードは、遠心力により推進構成に向かって前方に枢動される。

【0204】

展開構成において、前述の速度範囲内の初期前進速度Ｓを有し、ペイロード飛行体３００は、動力付きの低亜音速空力飛行を達成する。少なくともこの実施例において、動力付き低亜音速空力飛行は、対気速度５０ｍ／ｓ～１５０ｍ／ｓ、および／またはマッハ数０．６５Ｍ未満、または０．６Ｍ未満、または０．５５Ｍ未満、または０．５Ｍ未満、または０．４５Ｍ未満、または０．４Ｍ未満、または０．３５Ｍ未満、または０．３Ｍ未満、または０．２５Ｍ未満、または０．２Ｍ未満、で進行する。

【0205】

ステップ１１５０において、ペイロード飛行体３００は、ミッションフェーズＭＰにおいて任務を進行し、任務は、事前設定され得るか、または地上局との通信を介して対話的に設定し得る任務目標を有する。任務目標にしたがって、ペイロード飛行体３００は、事前にプログラムし得るか、またはペイロード飛行体通信モジュールを介して地上局によって提供される制御信号を含見えるフライトコントローラによって提供される制御信号に応答して、所望の高度Ｈでロイター飛行または巡航するか、またはこの高度を変更し得る。

【0206】

任意選択的に、任務および任務目標の性質に応じて、ペイロード飛行体３００は、任務目標に関連し、任務中に取得された任務データを、ペイロード飛行体通信モジュールを介して地上基地に提供し得る。例えば、かかる任務データは、ペイロード飛行体３００に含まれるセンサを介して取得されたセンサ情報を含み得る。

【0207】

ミッションデータは、例えば、それぞれの照準線（ＬＯＳ）に沿って、１つ以上のセンサ８１０を介して取得された電磁データに関連付けし得る。

【0208】

ステップ１１６０において、任務は終了し、ペイロード飛行体３００が回収される。ステップ１１６０は、任務目標が達成された後に実行され得、ペイロード飛行体３００は、制御付き着陸のために指定された標的領域ＧＴに（推進下または動力なしで）飛行し得る。

【0209】

少なくともいくつかの実施例において、ステップ１１６０は、ペイロード飛行体３００の前述の展開を反転させることを含み得、ペイロード飛行体３００は、展開構成から収納構成に戻され、これは、ペイロード飛行体３００の着陸または接地の直前に、例えば、着陸面から２～１０メートル以内で実行され得る。

【0210】

少なくともいくつかの実施例において、ステップ１１６０は、ペイロード飛行体３００の空力揚力面の全部または一部を脱落することを含み得、これは、ペイロード飛行体３００の着陸または接地の直前、例えば、着陸面から２～１０メートル以内で実行され得る。かかる場合、ペイロード飛行体３００は、その空力揚力面の全部または一部を選択的に解放するように構成され、この実施例において、後方ウィングセット３８０のウィング３８２、３８４、および前方ウィングセット３６０のウィング３６２、３６４を含む。例えば、後方ウィングセット３８０のウィング３８２、３８４および前方ウィングセット３６０のウィング３６２、３６４の一部またはすべては、爆発性ボルトを介して胴体３２０に接続され、爆発性ボルトは、それぞれのウィングを胴体３２０から脱落させるために選択的に作動させ得る。

【0211】

任意選択的に、ペイロード飛行体３００は、特定の状況下でペイロード飛行体３００を破壊するための自己破壊システム（図示せず）を含み得、自己破壊システムの作動は、かかる状況下でステップ１１６０を構成し得る。かかる状況には、例えば、ペイロード飛行体が部分的に損傷しているか、燃料または推進エネルギーが不足しており、望ましくない領域に上陸すると予想される場合が含まれ得、その場合、ペイロード飛行体が望ましくない人の手に落ちないことが望ましい。かかる状況はまた、例えば、ペイロード飛行体３００が、ペイロード飛行体の自己破壊を介して損傷または破壊することが望まれる標的に向かって操縦される場合を含み得る。

【0212】

かかる自己破壊システムは、様々な形をとり得る。例えば、自己破壊システムは、最大の動量で飛行経路をたどって地面または標的との衝突を確実にするためのフライトコントローラへのコマンドの形式にし得る。代替的に、自己破壊システムは、爆発物を含み得、その爆発により、ペイロード飛行体３００が破壊されるか、またはひどく損傷する結果となる。

【0213】

以下の方法クレームでは、クレームステップを指定するために使用される英数字およびローマ数字は、便宜のためにのみ提供され、ステップを実行する特定の順序を意味するものではない。

【0214】

最後に、添付の特許請求の範囲全体で使用される「含む」という用語は、「含むがこれに限定されない」を意味すると解釈されるべきであることに留意されたい。

【0215】

本開示の主題に従って例が示され、開示されているが、本開示の主題の精神から逸脱することなく、そこに多くの変更を加えることができることが理解されよう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7(a)】

【図7(b)】

【図7(c)】

【図7(d)】

【図8】

【図9】

【図10】