JP2605698B2 - Guidance flying object steering system - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ミサイル等の誘導飛翔体の操舵装置に関す
るものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steering device for a guided flying object such as a missile.

［従来の技術］ 従来から、誘導飛翔体の操舵装置としてモータ（サー
ボモータ等）や電磁ソレノイドが用いられている。即
ち、例えば第９図に示すように、これらを誘導飛翔体11
に搭載し、操舵翼12をこれら駆動源により機械的に軸芯
ｍ回りに駆動変向させて、該飛翔体を操舵誘導するもの
である。[Prior Art] Conventionally, motors (servo motors and the like) and electromagnetic solenoids have been used as steering devices for guided flying objects. That is, for example, as shown in FIG.
The steering wing 12 is mechanically driven around the axis m by these drive sources to steer the flying object.

一方、翼の動きをモニタしてサーボ回路等のフィード
バックを構成するための舵角検出器として、ポテンショ
メータやエンコーダ等が用いられ、舵角の動きに連動す
るように前記飛翔体の筺体13内に組込まれている。On the other hand, a potentiometer, an encoder, or the like is used as a steering angle detector for monitoring the movement of the wing and forming feedback of a servo circuit or the like, and is provided in the casing 13 of the flying body so as to be linked to the movement of the steering angle. It is built in.

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、誘導飛翔体はそれ自体コンパクト且つ軽量
なものであることが望ましい。にも拘らず、これらの操
舵装置を搭載させることにより、筺体内部において余分
なスペースを必要としたり、複雑な配置構造になった
り、或いは重量がかさんだりする不都合を来たす問題が
ある。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, it is desirable that the guided flying object itself is compact and lightweight. Nevertheless, mounting these steering devices causes problems such as requiring extra space inside the housing, requiring a complicated arrangement structure, and increasing the weight.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもの
であって、構造簡単にして、小型軽量化された誘導飛翔
体の操舵装置を実現することを目的とする。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to realize a steering device for a guided flying object which is simplified in structure and reduced in size and weight.

［問題点を解決するための手段］ 本発明はかかる目的を達成するために、次のような手
段を採る。即ち、弾性変形可能な翼芯と、この翼芯の両
面に添設した圧電体と、前記翼芯に設けた歪センサとを
具備してなる操舵翼を設け、この操舵翼の両側で前記圧
電体に互いに異なる変位を与えることにより該操舵翼を
湾曲させるとともに、その湾曲度合を前記歪センサによ
り検出し得るように構成したことを特徴としている。[Means for Solving the Problems] The present invention employs the following means to achieve the object. That is, a steering blade including an elastically deformable wing core, a piezoelectric body attached to both sides of the wing core, and a strain sensor provided on the wing core is provided. The present invention is characterized in that the steering wing is curved by giving different displacements to the body, and the degree of curvature can be detected by the distortion sensor.

［作用］ このような手段であれば、操舵翼の両側で圧電体に互
いに異なる変位を与えることにより、翼芯を含め翼全体
をその応力で弾性変形させてこれを舵角変位として利用
することができるとともに、歪センサで翼の変位を検出
し、適当な制御手段を用いて前記舵角変位を目標値に制
御することが可能となる。[Operation] With such a means, by applying different displacements to the piezoelectric body on both sides of the steering wing, the entire wing including the wing core is elastically deformed by the stress and used as the steering angle displacement. In addition to this, it is possible to detect the displacement of the wing with a strain sensor and control the steering angle displacement to a target value using appropriate control means.

そして、このように操舵装置を操舵翼に一体形成する
ことで、誘導飛翔体に本来望まれる軽量・コンパクト化
を実現することが出来るものである。By thus integrally forming the steering device with the steering wing, it is possible to realize the weight and compactness originally desired for the guided flying object.

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図は、本実施例に係る誘導飛翔体の操舵装置の断
面を示すものであるが、図において、操舵翼１の翼芯２
となる弾性変形可能な材質の薄板の両面に、互いに対称
に複数の圧電体３が添設されており、全体が該翼１の中
央部分を形成している。また、この圧電体３の両端に
は、これらを挟持して前縁部４と後縁部５とが前記翼芯
２に固着されている。更に、前記翼芯２には、第２図に
示すように、歪センサとして一対の歪ゲージ６が該翼芯
２の両面に張付けられている。尚、このように構成され
る該翼１の表面全体には伸縮可能なフィルム７が張付け
られてい。FIG. 1 shows a cross section of a steering device for a guided flying object according to the present embodiment.
A plurality of piezoelectric members 3 are provided symmetrically on both sides of a thin plate of an elastically deformable material, and the whole forms a central portion of the blade 1. A front edge portion 4 and a rear edge portion 5 are fixed to the blade core 2 at both ends of the piezoelectric body 3 by sandwiching them. Further, as shown in FIG. 2, a pair of strain gauges 6 are attached to both surfaces of the blade core 2 as strain sensors. A stretchable film 7 is attached to the entire surface of the wing 1 thus configured.

ところで、前記圧電体３は、各々第３図に示すように
薄板状の圧電素子3aを電極3bを挟んで多数積層して構成
されている。同図は、上翼部に添設されている前記圧電
体３の一部を抽出して拡大図示するものである。As shown in FIG. 3, the piezoelectric body 3 is formed by laminating a large number of thin plate-like piezoelectric elements 3a with an electrode 3b interposed therebetween. FIG. 3 is an enlarged view of a part of the piezoelectric body 3 attached to the upper wing.

この圧電体３の一部を更に拡大図示したものが第４図
である。同図に見るように、前記圧電素子3aは、対設し
た電極3bに印加する電圧の極性によって、第５図（ａ）
の如く該電極3bに対し縦方向へ伸長する効果（以下、縦
効果と称する）と、同図（ｂ）の如く縦方向へ短縮する
効果（以下、横効果と称する）を奏するものである。こ
こでは便宜上、同図のように該圧電素子3aの表側Ｆ面に
プラス、裏側Ｂ面にマイナスの電圧を印加したとき縦効
果を生じ、その逆の場合、即ち表側Ｆ面にマイナス、裏
側Ｂ面にプラスの電圧を印加したとき横効果を生じるも
のとする。FIG. 4 is a partially enlarged view of the piezoelectric body 3. As shown in FIG. 5, the piezoelectric element 3a is driven by the polarity of the voltage applied to the opposed electrode 3b as shown in FIG.
As shown in FIG. 4B, the electrode 3b has an effect of extending in the vertical direction (hereinafter, referred to as a vertical effect) and an effect of shortening the electrode 3b in the vertical direction (hereinafter, referred to as a horizontal effect). Here, for convenience, when a positive voltage is applied to the front side F surface and a negative voltage is applied to the back side B surface of the piezoelectric element 3a as shown in the figure, a vertical effect is produced. When a positive voltage is applied to the surface, a lateral effect is generated.

即ち、前述した圧電素子3aの配列は第４図に明らかな
ように、このＦ面とＦ面、Ｂ面とＢ面が対面するよう電
極3bを挟んで該圧電素子3aを交互に表裏反対に配列させ
てなるものであって、しかも各圧電素子3aの表側及び裏
側には各々同種の電圧が印加されるよう、Ｆ面に当接す
る電極3bは全て同一の電源端子ｐへ、またＢ面に当接す
る電極3bは全て同一の電源端子ｑへそれぞれ接続されて
いる。これにより電源ONにすると、各圧電素子3aは一斉
に同種の効果を奏し、全体で前記圧電体３に縦方向の変
位、横方向の変位を得ることができるものである。That is, as shown in FIG. 4, the arrangement of the above-described piezoelectric elements 3a is alternately turned upside down with the electrodes 3b interposed therebetween such that the F-plane and the F-plane and the B-plane and the B-plane face each other. The electrodes 3b abutting on the F surface are all connected to the same power supply terminal p and on the B surface so that the same type of voltage is applied to the front side and the back side of each piezoelectric element 3a. The contacting electrodes 3b are all connected to the same power supply terminal q. Thus, when the power is turned on, the piezoelectric elements 3a simultaneously exert the same effect, and a vertical displacement and a horizontal displacement of the piezoelectric body 3 can be obtained as a whole.

一方、第６図は下翼部に配置された圧電体３の一部を
抽出して拡大図示したものであるが、上翼部のそれを図
示した第４図との対比で解るように、圧電素子3aの表側
Ｆ面と裏側Ｂ面に各々当接する電極3bが、両図でそれぞ
れ逆の端子へ接続されている。On the other hand, FIG. 6 is an enlarged view of a part of the piezoelectric body 3 arranged on the lower wing portion. As can be understood from FIG. 4 in comparison with FIG. Electrodes 3b abutting on the front side F surface and the back side B surface of the piezoelectric element 3a are connected to opposite terminals in both figures.

これにより、例えば端子ｐにプラス、端子ｑにマイナ
スの電圧を印加すると、第４図の圧電素子3aには縦効果
が現れるのに対し、第６図のそれには横効果が現れるこ
とになる。Thus, for example, when a positive voltage is applied to the terminal p and a negative voltage is applied to the terminal q, a vertical effect appears on the piezoelectric element 3a in FIG. 4, whereas a horizontal effect appears on that in FIG.

このようにして、翼芯２を挟んで上翼部と下翼部とで
相互の圧電体３に反転した変位を与えることにより、以
下に説明するようにこれを舵角変位として利用できるも
のである。In this way, the upper wing portion and the lower wing portion impart a reversed displacement to the mutual piezoelectric body 3 with the wing core 2 interposed therebetween, and this can be used as a steering angle displacement as described below. is there.

今仮に、上翼部の圧電素子3aに縦効果が生じ、下翼部
のそれに横効果が生じたとする。すると、上翼部ではこ
れにより発生する応力が前後縁部４、５に作用して該縁
部の上翼側端面4a、5aが第７図中央視Ｉ方向へ押圧され
る。一方、下翼部では前記圧電素子3aが同図中矢視II方
向へ萎縮することによりこの押圧力を吸収する。その結
果、全体として該翼１が翼芯２とともに同図における上
翼側が凸状をなすように湾曲することになる。即ち、こ
のそりを舵角変位として利用し、上翼部を負圧面、下翼
部を正圧面とする操舵手段として機能させることができ
るものである。Now, suppose that a vertical effect occurs in the piezoelectric element 3a in the upper wing, and a lateral effect occurs in the piezoelectric element 3a in the lower wing. Then, in the upper wing, the stress generated thereby acts on the front and rear edges 4, 5, and the upper wing-side end surfaces 4a, 5a of the edges are pressed in the direction I in the central view in FIG. On the other hand, in the lower wing portion, the piezoelectric element 3a absorbs this pressing force by contracting in the direction of arrow II in FIG. As a result, as a whole, the wing 1 and the wing core 2 are curved so that the upper wing side in FIG. That is, this sled can be used as a steering angle displacement, and can function as a steering means having an upper wing portion as a suction surface and a lower wing portion as a pressure surface.

逆に、上翼部の圧電素子3aが横効果を奏し下翼部のそ
れが縦効果を奏すると、上翼と下翼で前述した場合と逆
向きの応力が発生し、前記翼１は第７図における上翼側
が凹状をなすように湾曲して、上翼部を正圧面、下翼部
を負圧面とする操舵手段として機能させることが可能で
ある。Conversely, when the piezoelectric element 3a in the upper wing portion exerts a lateral effect and that in the lower wing portion exerts a longitudinal effect, stresses are generated in the upper wing and the lower wing in a direction opposite to that described above, and the wing 1 The upper wing side in FIG. 7 is curved so as to form a concave shape, so that it is possible to function as a steering means having an upper wing portion as a pressure surface and a lower wing portion as a suction surface.

そして、このような翼１の湾曲に伴って、翼芯２に設
けた歪ゲージ６から舵角変位信号を取出すことができる
ので、この信号を電圧制御回路等にフィードバックして
やれば、該舵角変位を目標値に正確に制御することが可
能となる。Then, since the steering angle displacement signal can be taken out from the strain gauge 6 provided on the blade core 2 with the curvature of the blade 1, if this signal is fed back to a voltage control circuit or the like, the steering angle displacement signal is obtained. Can be accurately controlled to the target value.

以上の舵角変位の制御を、取付けられた複数の翼毎に
適宜行えば、飛翔体全体として、操舵の方向及び大きさ
を任意に選定することが可能な誘導飛翔体の操舵装置を
実現することができるものである。If the above-described control of the steering angle displacement is appropriately performed for each of the plurality of attached wings, a steering device for a guided flying object capable of arbitrarily selecting the steering direction and size as the entire flying object is realized. Is what you can do.

このようにして、本実施例に係る操舵装置は、操舵装
置を軽量且つコンパクトにするという当初の目的を達成
出来るものである。In this manner, the steering device according to the present embodiment can achieve the original object of making the steering device lightweight and compact.

またこのような構成は、係る効果に止まらず、例え
ば、従来の操舵装置が翼駆動のために高電圧大電流の電
源を必要としていたのに対し、本実施例は、各圧電素子
毎に電極を対設して配置したため、略100V以下の低い電
圧であって、しかも、ゼロに近い小さい電流でも十分に
作動し、且つ大きな変位を得ることができる。このた
め、使用電力が軽減でき、搭載電源も小さなもので済む
利点を有するものである。またこれに伴って、故障が少
なく信頼性が向上することは言うまでもない。In addition, such a configuration is not limited to such an effect. For example, while a conventional steering device requires a high-voltage and large-current power supply for driving a blade, the present embodiment employs an electrode for each piezoelectric element. Are arranged in opposition to each other, so that even a low voltage of about 100 V or less and a small current close to zero can be operated sufficiently and a large displacement can be obtained. For this reason, the power consumption can be reduced, and there is an advantage that the mounted power supply can be small. In addition, it goes without saying that with this, the number of failures is small and the reliability is improved.

尚、本発明は以上のような構成の他に、例えは第８図
のように薄板状の圧電素子８を翼芯９面に平行に積層し
て構成し、電圧印加による横効果を利用して前後縁部10
を押圧するようにしても良い。歪ゲージも、単に張付け
るだけでなく、上からコーティングしたり、テープを張
付ける等してもよく、更に歪センサ自体を、翼芯に直接
蒸着する等により該翼芯と一体形成することも可能であ
る。その他、圧電体の構成等においても本発明の趣旨を
逸脱しない範囲で種々変形が可能である。It should be noted that the present invention is constructed by laminating a thin plate-shaped piezoelectric element 8 in parallel with the plane of the blade core 9 as shown in FIG. Front and rear edge 10
May be pressed. The strain gauge may also be coated, taped, or the like, instead of simply pasting, and the strain sensor itself may be integrally formed with the blade core by directly vapor-depositing the blade core. It is possible. In addition, various modifications can be made to the configuration of the piezoelectric body without departing from the spirit of the present invention.

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成によって、構造簡単にし
て小型軽量化された誘導飛翔体の操舵装置を提供するこ
とが出来るものである。[Effects of the Invention] The present invention can provide a steering device for a guided flying object that has a simple structure and is reduced in size and weight by the above configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図乃至第７図は本発明の一実施例を示し、第１図は
一部を切欠して内部を示す斜視図、第２図は歪ゲージの
配設部分を示す斜視図、第３図は翼の一面側に添設され
た圧電体の拡大図、第４図は同圧電体の部分拡大図、第
５図は圧電素子の作用説明図、第６図は翼の他面側に添
設された圧電体の部分拡大図、第７図は操舵翼の作用説
明図である。また、第８図は他の実施例を示す断面図、
第９図は従来例を示す斜視図である。 １……操舵翼 ２……翼芯 ３……圧電体 3a……圧電素子 3b……電極 ４……前縁部 ５……後縁部 ６……歪ゲージ（歪センサ） ７……フィルム1 to 7 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a perspective view showing the inside of a partly cut-away view, FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement portion of a strain gauge, FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a piezoelectric body attached to one side of the wing, FIG. 4 is a partially enlarged view of the piezoelectric body, FIG. 5 is an explanatory view of the operation of the piezoelectric element, and FIG. FIG. 7 is a partially enlarged view of the attached piezoelectric body, and FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the steering blade. FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment,
FIG. 9 is a perspective view showing a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering blade 2 ... Wing core 3 ... Piezoelectric body 3a ... Piezoelectric element 3b ... Electrode 4 ... Leading edge 5 ... Trailing edge 6 ... Strain gauge (strain sensor) 7 ... Film

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】弾性変形可能な翼芯と、この翼芯の両面に
添設した圧電体と、前記翼芯に設けた歪センサとを具備
してなる操舵翼を設け、この操舵翼の両側で前記圧電体
に互いに異なる変位を与えることにより該操舵翼を湾曲
させるとともに、その湾曲度合を前記歪センサにより検
出し得るように構成したことを特徴とする誘導飛翔体の
操舵装置。1. A steering blade comprising an elastically deformable wing core, a piezoelectric member provided on both sides of the wing core, and a strain sensor provided on the wing core, provided on both sides of the steering wing. The steering device for a guided flying object, wherein the steering blade is curved by giving different displacements to the piezoelectric body, and the degree of curvature can be detected by the distortion sensor.