JPH09240599A - Rocket control method by adjustment of thrust of engine - Google Patents
Rocket control method by adjustment of thrust of engineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、ロケットの3軸
姿勢制御及び主推力の制御を付加装置なしで行えるよう
にした、エンジンの推力調整によるロケットの制御方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rocket control method by adjusting thrust of an engine, which is capable of controlling three-axis attitude of a rocket and controlling main thrust without an additional device.
【0002】[0002]
【従来の技術】ロケットを正常に飛行させるためには、
位置/速度を所定の値(基準軌道)に合わせ込む他に、
姿勢を正常に維持することが必要である。従来、このた
めにロケットエンジンには、推力の方向制御と機体の姿
勢制御のために、エンジンの首振り装置(ジンバル装
置)及びガスジェット装置が併用される例が多い。図4
は、従来のロケットの推力方向制御と機体姿勢制御のた
めのエンジン首振り装置及びガスジェット装置を設けた
ロケットのエンジン部分の構成例を示す概略図である。2. Description of the Related Art In order for a rocket to fly normally,
In addition to adjusting the position / speed to a predetermined value (reference trajectory),
It is necessary to maintain normal posture. Conventionally, therefore, rocket engines often use a swinging device (gimbal device) of an engine and a gas jet device together for controlling the direction of thrust and controlling the attitude of a body. FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of an engine portion of a rocket provided with an engine swinging device and a gas jet device for controlling a thrust direction and a body attitude of a conventional rocket.
【0003】図5において、101 はロケットエンジン
で、該ロケットエンジン101 はジンバルと呼ばれる2軸
方向回転可能な支点をもつ軸受102 で支持され、2方向
から伸ばした伸縮可能な腕をもつピッチ・アクチュエー
タ103 とヨー・アクチュエータ104 とで、エンジン101
の噴射方向を機械的に変更し、ピッチ及びヨーの運動を
独立に制御するように構成されている。ピッチ・アクチ
ュエータ103 及びヨー・アクチュエータ104 は、油圧ポ
ンプ106 ,油圧サーボバルブ107 を介して油タンク105
からの油圧により制御されるようになっている。また、
機体111 の側壁部にはロール制御用のガスジェット装置
112 が設けられている。なお、図において、108 は油ク
ーラ、109 は駆動タービン、110 は自在継手(ベロー
ズ)である。In FIG. 5, reference numeral 101 denotes a rocket engine, and the rocket engine 101 is supported by a bearing 102 having a fulcrum capable of rotating in two axial directions called a gimbal, and a pitch actuator having extendable arms extending from two directions. Engine 103 with 103 and yaw actuator 104
Is mechanically changed to independently control the pitch and yaw movements. The pitch actuator 103 and the yaw actuator 104 are connected to an oil tank 105 via a hydraulic pump 106 and a hydraulic servo valve 107.
It is controlled by the hydraulic pressure from. Also,
A gas jet device for roll control is installed on the side wall of the machine body 111.
112 is provided. In the figure, 108 is an oil cooler, 109 is a drive turbine, and 110 is a universal joint (bellows).
【0004】また一方、最近のロケットエンジンは、加
速度調整あるいは軟着陸などのために推力調整機能が要
求され、かかる機能をもつ可変推力ロケットエンジンも
実現しつつある。On the other hand, recent rocket engines are required to have a thrust adjusting function for acceleration adjustment or soft landing, and a variable thrust rocket engine having such a function is being realized.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジン首
振り装置を用いて推力方向の制御を行うようにしたロケ
ット制御方式においては、首振り装置を駆動するための
アクチュエータに対して、正確、精密且つ迅速な動作が
要求され、またアクチュエータを駆動するために油圧源
などの数多くの機構部品及び配管を必要とし、更に配管
には自在継手を必要としてコストもかかり、また寿命も
制限されるという問題点があった。By the way, in the rocket control system in which the thrust direction is controlled by using the engine swinging device, the actuator for driving the swinging device is accurately, precisely and accurately controlled. The problem is that rapid operation is required, a large number of mechanical parts such as a hydraulic pressure source and piping are required to drive the actuator, and a universal joint is required for the piping, resulting in high cost and limited life. was there.
【0006】本発明は、従来のロケットエンジンの推力
方向制御方式における上記問題点を解消するためになさ
れたもので、可変推力エンジンのエンジン推力調整機能
を応用して、首振り装置なしで3軸姿勢制御及び主推力
の制御を行えるようにしたエンジン推力調整によるロケ
ットの制御方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems in the conventional thrust direction control system for a rocket engine, and applies the engine thrust adjustment function of a variable thrust engine to a three-axis system without a swinging device. An object of the present invention is to provide a rocket control method by adjusting engine thrust so that attitude control and main thrust control can be performed.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、少なくとも4基の可変推力ロケットエン
ジンをロケット機体に、前記各ロケットエンジンの推力
作用点をロケット機体の機軸からオフセットさせて配置
すると共に、前記各ロケットエンジンの推力軸を前記機
軸方向から傾けて固定し、各ロケットエンジンの推力制
御により、ピッチ,ヨー,ロールの3軸の姿勢制御及び
機軸方向の主推力の制御を行うように構成するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides at least four variable thrust rocket engines on a rocket fuselage and offsets the thrust action points of each rocket engine from the axis of the rocket fuselage. The rocket engines, the thrust axes of the rocket engines are tilted and fixed from the machine axis direction, and the thrust control of each rocket engine controls the attitude of the three axes of pitch, yaw, and roll and the main thrust of the machine axis direction. It is configured to do.
【0008】このように、少なくとも4基の複数の可変
推力ロケットエンジンの推力作用点を機軸からオフセッ
トさせて配置しているので、各ロケットエンジンの推力
を選択的に調整して各ロケットエンジン間の推力差を制
御することにより、ピッチ及びヨー軸方向の運動制御を
独立に行うことができる。また各可変推力ロケットエン
ジンの推力軸を機軸方向から傾けて固定しているので、
各ロケットエンジンの推力差を制御することにより、ロ
ール軸方向の運動制御を独立に行うことができる。更に
各可変推力ロケットエンジンの推力の総和を制御するこ
とにより、機軸方向の主推力の制御を独立に行うことが
できる。As described above, since the thrust action points of at least four variable thrust rocket engines are arranged offset from the axis, the thrust of each rocket engine is selectively adjusted and the thrust force between the rocket engines is increased. By controlling the thrust difference, motion control in the pitch and yaw axis directions can be performed independently. Also, because the thrust axis of each variable thrust rocket engine is tilted and fixed from the machine axis direction,
By controlling the thrust difference of each rocket engine, motion control in the roll axis direction can be performed independently. Further, by controlling the total thrust of the variable thrust rocket engines, the main thrust in the machine axis direction can be controlled independently.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】次に実施の形態について説明す
る。図1は、本発明に係るロケットの制御方法の実施の
形態を説明するためのロケットのエンジン部分の構成を
示す概略斜視図で、図2はロケットエンジン部分を下方
よりみた概略図である。両図において、1〜4は、それ
ぞれ第1〜第4の可変推力ロケットエンジンで、各エン
ジンの推力作用点は機体軸から等距離にあり、且つ各作
用点は90度ずつの間隔をおいて対称になるように機体5
に配置されており、また各エンジンの推力は図2の矢印
に示す方向、すなわち第1及び第3のエンジン群1,3
は右回りに、第2及び第4のエンジン群2,4は左回り
に推力を発生するように、機体軸に対して僅かに、例え
ば数度円周方向に沿ってオフセットして固定されてい
る。なお、各エンジンの推力ベクトルと機体軸のなす角
(取付け角)は同一に設定されている。なお、図におい
て6は推力制御バルブである。Next, an embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of an engine part of a rocket for explaining an embodiment of a rocket control method according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of the rocket engine part seen from below. In both figures, 1 to 4 are the first to fourth variable thrust rocket engines, the thrust action points of each engine are equidistant from the fuselage axis, and the action points are spaced 90 degrees apart. Aircraft 5 to be symmetrical
And the thrust of each engine is in the direction indicated by the arrow in FIG. 2, that is, the first and third engine groups 1, 3
Is clockwise and the second and fourth engine groups 2 and 4 are fixed so as to generate thrust in a counterclockwise direction, offset slightly with respect to the body axis, for example, along the circumferential direction. There is. The thrust vector of each engine and the angle formed by the fuselage axis (mounting angle) are set to be the same. In the figure, 6 is a thrust control valve.
【0010】このように構成したロケットエンジンにお
いては、各可変推力エンジン1〜4のオフセットは僅か
であり、したがって主推力成分を大きく損なうことな
く、各可変推力エンジン1〜4の推力の総和を制御する
ことにより所定の加速度を得ると同時に、各可変推力エ
ンジン間の推力差を利用することにより、ピッチ/ヨー
/ロールの3軸姿勢を制御することが可能となる。In the rocket engine configured as described above, the offsets of the variable thrust engines 1 to 4 are small, and therefore the total thrust of the variable thrust engines 1 to 4 is controlled without significantly impairing the main thrust component. By so doing, it becomes possible to control the three-axis attitude of pitch / yaw / roll by utilizing the thrust difference between the variable thrust engines while obtaining a predetermined acceleration.
【0011】次に、ピッチ/ヨー/ロール/主推力とも
独立に制御できることを、更に詳細に説明する。図3の
(A)の機体概略説明図及び図3の(B)の機体後方よ
り見た説明図に示すように、各エンジン1〜4の推力作
用点1a〜4aと機体軸5aとの距離をle とし、各エ
ンジンの推力作用点で作る平面11とロケットの重心12と
の距離をrg とし、各エンジンの推力ベクトルと機体軸
5aのなす角をηとし、また各エンジン1〜4の推力を
fei(i=1〜4)とする。なお、図3の(A),
(B)において、XB ,YB ,ZB は機体固定座標軸を
示している。Next, it will be described in more detail that the pitch / yaw / roll / main thrust can be controlled independently. As shown in the schematic view of the airframe of FIG. 3A and the rear view of the airframe of FIG. 3B, the distance between the thrust action points 1a to 4a of the engines 1 to 4 and the airframe axis 5a. It was a l e, the distance between the plane 11 and the rocket centroid 12 of making in the thrust acting point of each engine and r g, the angle between the thrust vector and the fuselage axis 5a of each engine and eta, and each engine 1-4 Let f ei (i = 1 to 4) be the thrust of. In addition, (A) of FIG.
In (B), X B , Y B , and Z B indicate fixed body coordinate axes.
【0012】ここで、ピッチングモーメントMp ,ヨー
イングモーメントMy ,ローリングモーメントMr ,機
軸方向推力Fは、それぞれ、次式(1)〜(4)で表さ
れる。 Mp =(fe2−fe4)・le ・cos η+(fe1−fe3)・rg ・sin η ・・・・・・・(1) My =(−fe1+fe3)・le ・cos η+(−fe2+fe4)・rg ・sin η ・・・・・・・(2) Mr =(fe1−fe2+fe3−fe4)・le ・sin η ・・・・・・・(3) F=(fe1+fe2+fe3+fe4)・cos η ・・・・・・・・・・・(4)Here, the pitching moment M p , the yawing moment M y , the rolling moment M r , and the axial thrust F are expressed by the following equations (1) to (4), respectively. M p = (f e2 −f e4 ) · le e cos η + (f e1 −f e3 ) · r g · sin η ···· (1) M y = (− f e1 + f e3 ) ・l e · cos η + (− f e2 + f e4 ) · r g · sin η ········ (2) M r = (f e1 −f e2 + f e3 −f e4 ) · l e · sin η ・・ ・ ・ ・ (3) F = ( fe 1 + fe 2 + fe 3 + fe 4) ・ cos η ・ ・ ・ ・ ・ ・ (4)
【0013】そして、ピッチ軸方向の姿勢制御は、
(1)式で表されるピッチングモーメントMp を制御す
ることにより行われ、ヨー軸方向の姿勢制御は、(2)
式で表されるヨーイングモーメントMy を制御すること
により行われ、ロール軸方向の姿勢制御は、(3)式で
表されるローリングモーメントMr を制御することによ
り行われ、主推力は(4)式で表される機軸方向推力F
を制御することにより行われる。したがって、各エンジ
ン1〜4の推力fei(i=1〜4)を制御することによ
り、上記(1)〜(4)式に示した各モーメントMp ,
My ,Mr 及び機軸方向推力Fを独立に制御することが
できれば、ピッチ/ヨー/ロールの各軸方向の運動、及
び機軸方向の主推力とも独立に制御できることになる。The attitude control in the pitch axis direction is
The attitude control in the yaw axis direction is performed by controlling the pitching moment M p represented by the equation (1).
The yaw moment M y represented by the formula is controlled, the attitude control in the roll axis direction is performed by controlling the rolling moment M r represented by the formula (3), and the main thrust is (4 ) Axial thrust F expressed by the formula
Is performed by controlling. Therefore, by controlling the thrusts f ei (i = 1 to 4) of the engines 1 to 4, the moments M p , shown in the above equations (1) to (4),
If the M y , M r and the axial thrust F can be controlled independently, the pitch / yaw / roll motion in each axial direction and the main thrust in the axial direction can be independently controlled.
【0014】上記(1)〜(4)式を各エンジン1〜4
の推力fe1,fe2,fe3,fe4に関して解くと、次式
(5)〜(8)のように表すことができる。 fe1=1/4・kF ・F+1/4・kM ・Mr +1/2・kr ・Mp +1/2・kl ・My ・・・・・・・・・・・・・・・・・(5) fe2=1/4・kF ・F−1/4・kM ・Mr −1/2・kl ・Mp −1/2・kr ・My ・・・・・・・・・・・・・・・・・(6) fe3=1/4・kF ・F+1/4・kM ・Mr −1/2・kr ・Mp −1/2・kl ・My ・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) fe4=1/4・kF ・F−1/4・kM ・Mr +1/2・kl ・Mp +1/2・kr ・My ・・・・・・・・・・・・・・・・・(8) 但し、kF =1/cos η kM =1/(le ・sin η) kr =(rg ・sin η)/{(rg ・sin η)2 −(l
e ・cos η)2 } kl =(le ・cos η)/{(rg ・sin η)2 −(l
e ・cos η)2 }The above equations (1) to (4) are applied to each engine 1 to 4
The thrusts f e1 , f e2 , f e3 , and f e4 can be expressed by the following equations (5) to (8). f e1 = 1/4 · k F · F + 1/4 · k M · M r +1/2 · k r · M p +1/2 · k l · M y ············· ···· (5) f e2 = 1 /4 · k F · F-1/4 · k M · M r -1/2 · k l · M p -1/2 · k r · M y ·· (6) f e3 = 1/4 · k F · F + 1/4 · k M · M r −1 / 2 · k r · M p −1 / 2 · k l · M y ················· (7) f e4 = 1/4 · k F · F-1/4 · k M · M r + 1 / 2 · k l · M p +1/2 · k r · M y ················· (8) However, k F = 1 / cos η k M = 1 / (L e · sin η) k r = (r g · sin η) / {(r g · sin η) 2 − (l
e · cos η) 2 } k l = (l e · cos η) / {(r g · sin η) 2 − (l
e・ cos η) 2 }
【0015】したがって、上記(5)〜(8)式のよう
に各エンジン1〜4の推力fe1,fe2,fe3,fe4を与
えると、制御目標となる上記(1)〜(4)式の各モー
メントMp ,My ,Mr 及び機軸方向推力Fとも独立に
制御できる。[0015] Thus, the (5) - (8) Given the thrust f e1, f e2, f e3 , f e4 each engine 1-4 as type, the control target (1) to (4 The moments M p , M y , M r and the axial thrust F in the equation) can be controlled independently.
【0016】次に、これらを独立制御できることを、更
に具体的に説明する。定常状態での各エンジンの推力を
fei 0 (i=1〜4)とし、ピッチングモーメント,ヨ
ーイングモーメント,ローリングモーメント,機軸方向
推力を、それぞれMp 0 ,My 0 ,Mr 0 ,F0 とする
と、それらの関係式は、(1′)〜(4′)式あるいは
(5′)〜(8′)式のようになる。 Mp 0 =(fe2 0 −fe4 0 )・le ・cos η+(fe1 0 −fe3 0 ) ・rg ・sin η ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1′) My 0 =(−fe1 0 +fe3 0 )・le ・cos η+(−fe2 0 +fe4 0 ) ・rg ・sin η ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2′) Mr 0 =(fe1 0 −fe2 0 +fe3 0 −fe4 0 )・le ・sin η ・(3′) F0 =(fe1 0 +fe2 0 +fe3 0 +fe4 0 )・cos η ・・・・・(4′) fe1 0 =1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kr ・Mp 0 +1/2・kl ・My 0 ・・・・・・・・・・・・・・(5′) fe2 0 =1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kl ・Mp 0 −1/2・kr ・My 0 ・・・・・・・・・・・・・・(6′) fe3 0 =1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kr ・Mp 0 −1/2・kl ・My 0 ・・・・・・・・・・・・・・(7′) fe4 0 =1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kl ・Mp 0 +1/2・kr ・My 0 ・・・・・・・・・・・・・・(8′)Next, the fact that these can be independently controlled will be described more specifically. The thrust of each engine in the steady state and f ei 0 (i = 1~4) , pitching moment, yawing moment, rolling moment, the shaft direction thrust, respectively M p 0, M y 0, M r 0, F 0 Then, the relational expressions are as shown in equations (1 ') to (4') or (5 ') to (8'). M p 0 = (f e2 0 -f e4 0) · l e · cos η + (f e1 0 -f e3 0) · r g · sin η ················ ·· (1 ') M y 0 = (- f e1 0 + f e3 0) · l e · cos η + (- f e2 0 + f e4 0) · r g · sin η ·········· ········ (2 ') M r 0 = (f e1 0 -f e2 0 + f e3 0 -f e4 0) · l e · sin η · (3') F 0 = (f e1 0 + F e2 0 + f e3 0 + f e4 0 ) ・ cos η (4 ′) f e1 0 = 1/4 · k F · F 0 + 1/4 · k M · M r 0 + 1/2 · k r・ M p 0 +1/2 ・ k l・ M y 0・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (5 ') f e2 0 = 1/4 ・ k F・ F 0 -1/4 · k M · M r 0 -1/2 · k l · M p 0 -1/2 · k r · M y 0 ·············· (6 ') f e3 0 = 1/4 · k F · F 0 +1/4 · k M · M r 0 -1/2 · k r · M p 0 −1 / 2 · k l · M y 0・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (7 ′) f e4 0 = 1/4 · k F · F 0 −1 / 4 ・ k M・ M r 0 +1/2 ・ k l・ M p 0 +1/2 ・ k r・ M y 0・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (8 ')
【0017】(主推力の制御)主推力を制御するため
に、機軸方向推力をΔFだけ変化させる場合について説
明する。この場合には、各エンジン1〜4の推力fei F
(i=1〜4)を(9)〜(12)式のように設定する。
また、この状態でのピッチングモーメント,ヨーイング
モーメント,ローリングモーメント,機軸方向推力を、
それぞれMp F ,My F ,Mr F ,FF とする。 fe1 F =1/4・kF ・(F0 +ΔF)+1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kr ・Mp 0 +1/2・kl ・My 0 =fe1 0 +1/4・kF ・ΔF ・・・・・・・・・・・・・(9) fe2 F =1/4・kF ・(F0 +ΔF)−1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kl ・Mp 0 −1/2・kr ・My 0 =fe2 0 +1/4・kF ・ΔF ・・・・・・・・・・・・・(10) fe3 F =1/4・kF ・(F0 +ΔF)+1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kr ・Mp 0 −1/2・kl ・My 0 =fe3 0 +1/4・kF ・ΔF ・・・・・・・・・・・・・(11) fe4 F =1/4・kF ・(F0 +ΔF)−1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kl ・Mp 0 +1/2・kr ・My 0 =fe4 0 +1/4・kF ・ΔF ・・・・・・・・・・・・・(12)(Control of Main Thrust) A case will be described in which the axial thrust is changed by ΔF in order to control the main thrust. In this case, the thrust f ei F of each engine 1 to 4
(I = 1 to 4) is set as in equations (9) to (12).
In addition, the pitching moment, yawing moment, rolling moment, and axial thrust in this state are
Let M p F , M y F , M r F , and F F , respectively. f e1 F = 1/4 · k F · (F 0 + ΔF) +1/4 · k M · M r 0 +1/2 · k r · M p 0 +1/2 · k l · M y 0 = f e1 0 +1/4 ・ k F・ ΔF ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (9) f e2 F = 1/4 ・ k F・ (F 0 + ΔF) -1/4 ・ k M・ M r 0 -1/2 · k l · M p 0 -1/2 · k r · M y 0 = f e2 0 +1/4 · k F · ΔF ············· (10 ) f e3 F = 1/4 · k F · (F 0 + ΔF) +1/4 · k M · M r 0 -1/2 · k r · M p 0 -1/2 · k l · M y 0 = f e3 0 + 1/4 · k F · ΔF ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (11) f e4 F = 1/4 · k F · (F 0 + ΔF) -1 / 4 · k M · M r 0 +1/2 · k l · M p 0 +1/2 · k r · M y 0 = f e4 0 +1/4 · k F · ΔF ············· ( 12)
【0018】上記(9)〜(12)式で表される各エンジ
ン1〜4の推力fei F (i=1〜4)を(4′)式に代
入すると、機軸方向推力FF は、次式(13) 式のように
表され、ΔFだけ機軸方向推力を変化させることができ
る。 FF =(fe1 F +fe2 F +fe3 F +fe4 F )・cos η =(fe1 0 +1/4・kF ・ΔF+fe2 0 +1/4・kF ・ΔF +fe3 0 +1/4・kF ・ΔF+fe4 0 +1/4・kF ・ΔF) ・cos η =F0 +ΔF ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(13)Substituting the thrust forces f ei F (i = 1 to 4) of the engines 1 to 4 represented by the above formulas (9) to (12) into the formula (4 '), the thrust force F F in the machine axis direction is It is expressed as the following equation (13), and the thrust in the machine axis direction can be changed by ΔF. F F = (f e1 F + f e2 F + f e3 F + f e4 F ) · cos η = (f e1 0 + 1/4 · k F · ΔF + f e2 0 + 1/4 · k F · ΔF + f e3 0 + 1/4 · k F · ΔF + f e4 0 + 1/4 · k F · ΔF) ・ cos η = F 0 + ΔF ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (13)
【0019】次に、上記のように機軸方向推力をΔFだ
け変化させた場合におけるピッチ姿勢角、ヨー姿勢角、
ロール姿勢角に対するΔFの影響について説明する。上
記(9)〜(12)式で表される各エンジン1〜4の推力
fei F (i=1〜4)を(1′)〜(3′)式に代入す
ると、次式(14)〜(16)のようになり、ΔFがピッチ
姿勢角、ヨー姿勢角、ロール姿勢角に影響を与えていな
いことがわかる。 Mp F =(fe2 F −fe4 F )・le ・cos η+(fe1 F −fe3 F ) ・rg ・sin η =(fe2 0 +1/4・kF ・ΔF−fe4 0 −1/4・kF ・ΔF) ・le ・cos η+(fe1 0 +1/4・kF ・ΔF−fe3 0 −1/4 ・kF ・ΔF)・rg ・sin η =Mp 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(14) My F =(−fe1 F +fe3 F )・le ・cos η+(−fe2 F +fe4 F ) ・rg ・sin η =(−fe1 0 −1/4・kF ・ΔF+fe3 0 +1/4・kF ・ΔF) ・le ・cos η+(−fe2 0 −1/4・kF +fe4 0 +1/4・kF ・ΔF)・rg ・sin η =My 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(15) Mr F =(fe1 F −fe2 F +fe3 F −fe4 F )・le ・sin η =(fe1 0 +1/4・kF ・ΔF−fe2 0 −1/4・kF ・ΔF +fe3 0 +1/4・kF ・ΔF−fe4 0 −1/4・kF ・ΔF) ・rg ・sin η =Mr 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(16)Next, when the thrust in the machine axis direction is changed by ΔF as described above, the pitch attitude angle, yaw attitude angle,
The influence of ΔF on the roll attitude angle will be described. Substituting the thrusts f ei F (i = 1 to 4) of the engines 1 to 4 represented by the above equations (9) to (12) into the equations (1 ′) to (3 ′), the following equation (14) From (16), it can be seen that ΔF does not affect the pitch attitude angle, yaw attitude angle, and roll attitude angle. M p F = (f e2 F -f e4 F) · l e · cos η + (f e1 F -f e3 F) · r g · sin η = (f e2 0 +1/4 · k F · ΔF-f e4 0 -1/4 · k F · ΔF) · l e · cos η + (f e1 0 +1/4 · k F · ΔF-f e3 0 -1/4 · k F · ΔF) · r g · sin η = M p 0 ······················· (14) M y F = (- f e1 F + f e3 F) · l e · cos η + (- f e2 F + f e4 F) · r g · sin η = (- f e1 0 -1/4 · k F · ΔF + f e3 0 +1/4 · k F · ΔF) · l e · cos η + (- f e2 0 -1/4 · k F + f e4 0 +1/4 · k F · ΔF) · r g · sin η = M y 0 ····················· ·· (15) M r F = (f e1 F -f e2 F + f e3 F -f e4 F) · l e · sin η = (f e1 0 +1/4 · k F · ΔF-f e2 0 -1 / 4 · k F · ΔF + f e3 0 + 1/4 · k F · ΔF-f e4 0 -1/4 · k F · ΔF) · r g · sin η = M r 0 ······················· (16)
【0020】(ピッチ姿勢角の制御)ピッチ姿勢角を制
御するために、ピッチングモーメントをΔMp だけ変化
させる場合について説明する。この場合には、各エンジ
ン1〜4の推力fei Mp(i=1〜4)を次式(17)〜
(20)式のように設定する。また、この状態でのピッチ
ングモーメント,ヨーイングモーメント,ローリングモ
ーメント,機軸方向推力を、それぞれMp Mp,My Mp,
Mr Mp,FMpとする。 fe1 Mp=1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kr ・(Mp 0 +ΔMp )+1/2・kl ・My 0 =fe1 0 +1/2・kr ・ΔMp ・・・・・・・・・・・・(17) fe2 Mp=1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kl ・(Mp 0 +ΔMp )−1/2・kr ・My 0 =fe2 0 −1/2・kl ・ΔMp ・・・・・・・・・・・・(18) fe3 Mp=1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kr ・(Mp 0 +ΔMp )−1/2・kl ・My 0 =fe3 0 −1/2・kr ・ΔMp ・・・・・・・・・・・・(19) fe4 Mp=1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kl ・(Mp 0 +ΔMp )+1/2・kr ・My 0 =fe4 0 +1/2・kl +ΔMp ・・・・・・・・・・・・(20)(Control of Pitch Attitude Angle) A case will be described in which the pitching moment is changed by ΔM p in order to control the pitch attitude angle. In this case, the thrust force f ei Mp (i = 1 to 4) of each engine 1 to 4 is calculated by the following equation (17) to
Set as shown in equation (20). Furthermore, pitching moment in this state, a yawing moment, rolling moment, the shaft direction thrust, M p Mp respectively, M y Mp,
Let M r Mp and F Mp . f e1 Mp = 1/4 · k F · F 0 + 1/4 · k M · M r 0 + 1/2 · k r · (M p 0 + ΔM p ) + 1/2 · k l · M y 0 = f e1 0 +1/2 · k r · ΔM p ············ (17) f e2 Mp = 1/4 · k F · F 0 -1/4 · k M · M r 0 - 1/2 · k l · (M p 0 + ΔM p) -1/2 · k r · M y 0 = f e2 0 -1/2 · k l · ΔM p ··········· · (18) f e3 Mp = 1/4 · k F · F 0 +1/4 · k M · M r 0 -1/2 · k r · (M p 0 + ΔM p) -1/2 · k l · M y 0 = f e3 0 -1/2 · k r · ΔM p ············ (19) f e4 Mp = 1/4 · k F · F 0 -1/4 · k M · M r 0 +1/2 · k l · (M p 0 + ΔM p) +1/2 · k r · M y 0 = f e4 0 +1/2 · k l + ΔM p ········・ ・ ・ ・ (20)
【0021】上記(17)〜(20)式で表される各エンジ
ン1〜4の推力fei Mp(i=1〜4)を(1′)式に代
入すると、ピッチングモーメントMp Mpは、次式(21)
のようになり、ΔMp だけピッチングモーメントを変化
させることができる。 Mp Mp=(fe2 Mp−fe4 Mp)・le ・cos η+(fe1 Mp−fe3 Mp) ・rg ・sin η =(fe2 0 −1/2・kl ・ΔMp −fe4 0 −1/2・kl ・ΔMp ) ・le ・cos η+(fe1 0 +1/2・kr ・ΔMp −fe3 0 +1/2 ・kr ・ΔMp )・rg ・sin η =Mp 0 −kl ・ΔMp ・le ・cos η+kr ・ΔMp ・rg ・sin η =Mp 0 +ΔMp ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(21)Substituting the thrusts f ei Mp (i = 1 to 4) of the engines 1 to 4 represented by the above equations (17) to (20) into the equation (1 '), the pitching moment M p Mp is Formula (21)
The pitching moment can be changed by ΔM p . M p Mp = (f e2 Mp -f e4 Mp) · l e · cos η + (f e1 Mp -f e3 Mp) · r g · sin η = (f e2 0 -1/2 · k l · ΔM p - f e4 0 −1 / 2 · k l · ΔM p ) · l e · cos η + (f e1 0 + 1/2 · k r · ΔM p −f e3 0 +1/2 · k r · ΔM p ) · r g · sin η = M p 0 -k l · ΔM p · l e · cos η + k r · ΔM p · r g · sin η = M p 0 + ΔM p ··············· ····(twenty one)
【0022】次に、ピッチ姿勢角を制御するために、ピ
ッチングモーメントをΔMp だけ変化させた場合に、ヨ
ー姿勢角、ロール姿勢角及び主推力に対するΔMp の影
響について説明する。上記(17)〜(20)式で表される
各エンジン1〜4の推力fei Mp(i=1〜4)を
(2′)〜(4′)式に代入すると、次式(22)〜(2
4)のようになり、ΔMp がヨー姿勢角、ロール姿勢
角、主推力に影響を与えないことがわかる。 My Mp=(−fe1 Mp+fe3 Mp)・le ・cos η+(−fe2 Mp+fe4 Mp) ・rg ・sin η =(−fe1 0 −1/2・kr ・ΔMp +fe3 0 −1/2・kr ・ΔMp )・le ・cos η+(−fe2 0 +1/2・kl ・ΔMp +fe4 0 +1/2・kl ・ΔMp )・rg ・sin η =My 0 −kr ・ΔMp ・le ・cos η+kl ・ΔMp ・rg ・sin η =My 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(22) Mr Mp=(fe1 Mp−fe2 Mp+fe3 Mp−fe4 Mp)・le ・sin η =(fe1 0 +1/2・kr ・ΔMp −fe2 0 +1/2・kl ・ΔMp +fe3 0 −1/2・kr ・ΔMp −fe4 0 −1/2・kl ・ΔMp ) ・le ・sin η =Mr 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(23) FMp=(fe1 Mp+fe2 Mp+fe3 Mp+fe4 Mp)・cos η =(fe1 0 +1/2・kr ・ΔMp +fe2 0 −1/2・kl ・ΔMp +fe3 0 −1/2・kr ・ΔMp +fe4 0 +1/2・kl ・ΔMp ) ・le ・sin η =F0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(24)Next, the influence of ΔM p on the yaw attitude angle, the roll attitude angle and the main thrust when the pitching moment is changed by ΔM p to control the pitch attitude angle will be described. Substituting the thrusts f ei Mp (i = 1 to 4) of the respective engines 1 to 4 represented by the above equations (17) to (20) into the equations (2 ′) to (4 ′), the following equation (22) ~ (2
As shown in 4), it can be seen that ΔM p does not affect the yaw attitude angle, roll attitude angle, and main thrust. M y Mp = (- f e1 Mp + f e3 Mp) · l e · cos η + (- f e2 Mp + f e4 Mp) · r g · sin η = (- f e1 0 -1/2 · k r · ΔM p + F e3 0 −1 / 2 · k r · ΔM p ) · e · cos η + (− f e2 0 + 1/2 · k l · ΔM p + f e4 0 + 1/2 · k l · ΔM p ) · r g · sin η = M y 0 -k r · ΔM p · l e · cos η + k l · ΔM p · r g · sin η = M y 0 ················· ······ (22) M r Mp = (f e1 Mp -f e2 Mp + f e3 Mp -f e4 Mp) · l e · sin η = (f e1 0 +1/2 · k r · ΔM p - f e2 0 +1/2 · k l · ΔM p + f e3 0 -1/2 · k r · ΔM p -f e4 0 -1/2 · k l · ΔM p) · l e · sin η = M r 0 (23) F Mp = (f e1 Mp + f e2 Mp + f e3 Mp + f e4 Mp ) ・ cos η = (f e1 0 + 1/2 · k r · ΔM p + F e2 0 -1/2 · k l · ΔM p + f e3 0 -1/2 · k r · ΔM p + f e4 0 +1/2 · k l · ΔM p) · l e · sin η = F 0 ·· ·······················(twenty four)
【0023】(ヨー姿勢角の制御)ヨー姿勢角を制御す
るために、ヨーイングモーメントをΔMy だけ変化させ
る場合について説明する。この場合には、各エンジン1
〜4の推力fei My(i=1〜4)を次式(25)〜(28)
のように設定する。また、この状態でのピッチングモー
メント、ヨーイングモーメント、ローリングモーメン
ト、機軸方向推力を、それぞれMp My,My My,
Mr My,FMyとする。 fe1 My=1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kr ・Mp 0 +1/2・kl ・(My 0 +ΔMy ) =fe1 0 +1/2・kl ・ΔMy ・・・・・・・・・・・・(25) fe2 My=1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kl ・Mp 0 −1/2・kr ・(My 0 +ΔMy ) =fe2 0 −1/2・kr ・ΔMy ・・・・・・・・・・・・(26) fe3 My=1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・Mr 0 −1/2・kr ・Mp 0 −1/2・kl ・(My 0 +ΔMy ) =fe3 0 −1/2・kl ・ΔMy ・・・・・・・・・・・・(27) fe4 My=1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・Mr 0 +1/2・kl ・Mp 0 +1/2・kr ・(My 0 +ΔMy ) =fe4 0 +1/2・kr ・ΔMy ・・・・・・・・・・・・(28)(Control of yaw attitude angle) A case will be described in which the yawing moment is changed by ΔM y in order to control the yaw attitude angle. In this case, each engine 1
〜4 thrust f ei My (i = 1 to 4) is calculated by the following equations (25) to (28).
Set as follows. Further, the pitching moment, yawing moment, rolling moment, and axial thrust in this state are M p My , My Y ,,
Let it be Mr My and F My . f e1 My = 1/4 · k F · F 0 + 1/4 · k M · M r 0 + 1/2 · k r · M p 0 + 1/2 · k l · (M y 0 + ΔM y ) = f e1 0 + 1/2 · k l · ΔM y ····· (25) fe 2 My = 1/4 · k F · F 0 −1 / 4 · k M · M r 0 − 1/2 · k l · M p 0 -1/2 · k r · (M y 0 + ΔM y) = f e2 0 -1/2 · k r · ΔM y ··········· · (26) f e3 My = 1/4 · k F · F 0 +1/4 · k M · M r 0 -1/2 · k r · M p 0 -1/2 · k l · (M y 0 + ΔM y ) = f e3 0 −1 / 2 · k l · ΔM y・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (27) f e4 My = 1/4 · k F · F 0 −1 / 4 · k M · M r 0 +1/2 · k l · M p 0 + 1/2 · k r · (M y 0 + ΔM y ) = fe 4 0 + 1/2 · k r · ΔM y ···· (28)
【0024】上記(25)〜(28)式で表される各エンジ
ン1〜4の推力fei My(i=1〜4)を(2′)式に代
入すると、ヨーイングモーメントMy Myは、次式(29)
のようになり、ΔMy だけヨーイングモーメントを変化
させることができる。 My My=(−fe1 My+fe3 My)・le ・cos η+(−fe2 My+fe4 My) ・rg ・sin η =(−fe1 0 −1/2・kl ・ΔMy +fe3 0 −1/2・kl ・ΔMy )・le ・cos η+(−fe2 0 +1/2・kr ・ΔMy +fe4 0 +1/2・kr ・ΔMy )・rg ・sin η =My 0 −kl ・ΔMy ・le ・cos η+kr ・ΔMy ・rg ・sin η =My 0 +ΔMy ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(29)[0024] Substituting the above (25) to (28) thrust f ei My each engine 1-4 of the formula (i = 1 to 4) (2 ') wherein yawing moment M y My is Formula (29)
The yawing moment can be changed by ΔM y . M y My = (- f e1 My + f e3 My) · l e · cos η + (- f e2 My + f e4 My) · r g · sin η = (- f e1 0 -1/2 · k l · ΔM y + F e3 0 −1 / 2 · k l · ΔM y ) · e · cos η + (− f e2 0 + 1/2 · k r · ΔM y + f e4 0 + 1/2 · k r · ΔM y ) · r g · sin η = M y 0 -k l · ΔM y · l e · cos η + k r · ΔM y · r g · sin η = M y 0 + ΔM y ···············・ ・ ・ ・ (29)
【0025】次に、ヨー姿勢角を制御するために、ヨー
イングモーメントをΔMy だけ変化させた場合に、ピッ
チ姿勢角、ロール姿勢角及び主推力に対するΔMy の影
響について説明する。上記(25)〜(28)式で表される
各エンジン1〜4の推力fei My(i=1〜4)を
(1′),(3′),(4′)式に代入すると、次式
(30)〜(32)のようになり、ΔMy がピッチ姿勢角、
ロール姿勢角、主推力に影響を与えないことがわかる。 Mp My=(fe2 My−fe4 My)・le ・cos η+(fe1 My−fe3 My) ・rg ・sin η =(fe2 0 −1/2・kr ・ΔMy −fe4 0 −1/2・kr ・ΔMy ) ・le ・cos η+(fe1 0 +1/2・kl ・ΔMy −fe3 0 +1/2 ・kl ・ΔMy )・rg ・sin η =Mp 0 −kr ・ΔMy ・le ・cos η+kl ・ΔMy ・rg +sin η =Mp 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(30) Mr My=(fe1 My−fe2 My+fe3 My−fe4 My)・le ・sin η =(fe1 0 +1/2・kl ・ΔMy −fe2 0 +1/2・kr ・ΔMy +fe3 0 −1/2・kl ・ΔMy −fe4 0 −1/2・kr ・ΔMy ) ・le ・sin η =Mr 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(31) FMy=(fe1 My+fe2 My+fe3 My+fe4 My)・cos η =(fe1 0 +1/2・kl ・ΔMy +fe2 0 −1/2・kr ・ΔMy +fe3 0 −1/2・kl ・ΔMy +fe4 0 +1/2・kr ・ΔMy ) ・le ・sin η =F0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(32)Next, the influence of ΔM y on the pitch attitude angle, roll attitude angle and main thrust when the yawing moment is changed by ΔM y in order to control the yaw attitude angle will be described. Substituting the thrusts f ei My (i = 1 to 4) of the engines 1 to 4 represented by the above equations (25) to (28) into the equations (1 ′), (3 ′) and (4 ′), Expressions (30) to (32) are obtained, and ΔM y is the pitch attitude angle,
It can be seen that the roll attitude angle and the main thrust are not affected. M p My = (f e2 My -f e4 My) · l e · cos η + (f e1 My -f e3 My) · r g · sin η = (f e2 0 -1/2 · k r · ΔM y - f e4 0 −1 / 2 · k r · ΔM y ) · l e · cos η + (f e1 0 + 1/2 · k l · ΔM y −f e3 0 +1/2 · k l · ΔM y ) · r g・ Sin η = M p 0 −k r · ΔM y · l e · cos η + k l · ΔM y · r g + sin η = M p 0 ····· (30) M r My = (f e1 My -f e2 My + f e3 My -f e4 My) · l e · sin η = (f e1 0 +1/2 · k l · ΔM y -f e2 0 +1/2 · k r · ΔM y + f e3 0 -1/2 · k l · ΔM y -f e4 0 -1/2 · k r · ΔM y) · l e · sin η = M r 0 ·・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (31) F My = ( fe 1 My + fe 2 My + fe 3 My + fe 4 My ) ・ cos η = ( fe 1 0 +1/2 · k l · ΔM y + f e 2 0 -1/2 · k r · ΔM y + f e3 0 -1/2 · k l · ΔM y + f e4 0 +1/2 · k r · ΔM y) · l e · sin η = F 0 ···・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (32)
【0026】(ロール姿勢角の制御)次に、ロール姿勢
角を制御するために、ローリングモーメントをΔMr だ
け変化させる場合について説明する。この場合には、各
エンジン1〜4の推力fei Mr(i=1〜4)を次式(3
3)〜(36)のように設定する。また、この状態でのピ
ッチングモーメント、ヨーイングモーメント、ローリン
グモーメント、機軸方向推力を、それぞれMp Mr,My
Mr,Mr Mr,FMrとする。 fe1 Mr=1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・(Mr 0 +ΔMr ) +1/2・kr ・Mp 0 +1/2・kl ・My 0 =fe1 0 +1/4・kM ・ΔMr ・・・・・・・・・・・・(33) fe2 Mr=1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・(Mr 0 +ΔMr ) −1/2・kl ・Mp 0 −1/2・kr ・My 0 =fe2 0 −1/4・kM ・ΔMr ・・・・・・・・・・・・(34) fe3 Mr=1/4・kF ・F0 +1/4・kM ・(Mr 0 +ΔMr ) −1/2・kr ・Mp 0 −1/2・kl ・My 0 =fe3 0 +1/4・kM ・ΔMr ・・・・・・・・・・・・(35) fe4 Mr=1/4・kF ・F0 −1/4・kM ・(Mr 0 +ΔMr ) +1/2・kl ・Mp 0 +1/2・kr ・My 0 =fe4 0 −1/4・kM ・ΔMr ・・・・・・・・・・・・(36)(Control of Roll Attitude Angle) Next, a case will be described in which the rolling moment is changed by ΔM r in order to control the roll attitude angle. In this case, the thrust force f ei Mr (i = 1 to 4) of each engine 1 to 4 is calculated by the following equation (3
3) Set as shown in (36). In this state, the pitching moment, yawing moment, rolling moment, and thrust in the machine axis direction are M p Mr and M y , respectively.
Mr, M r Mr, and F Mr. f e1 Mr = 1/4 · k F · F 0 +1/4 · k M · (M r 0 + ΔM r) +1/2 · k r · M p 0 +1/2 · k l · M y 0 = f e1 0 + 1/4 · k M · ΔM r ····· (33) f e2 Mr = 1/4 · k F · F 0 −1 / 4 · k M · (M r 0 + ΔM r) -1/2 · k l · M p 0 -1/2 · k r · M y 0 = f e2 0 -1/4 · k M · ΔM r ··········· · (34) f e3 Mr = 1/4 · k F · F 0 +1/4 · k M · (M r 0 + ΔM r) -1/2 · k r · M p 0 -1/2 · k l · M y 0 = f e3 0 +1/4 · k M · ΔM r ············ (35) f e4 Mr = 1/4 · k F · F 0 -1/4 · k M · (M r 0 + ΔM r) +1/2 · k l · M p 0 +1/2 · k r · M y 0 = f e4 0 -1/4 · k M · ΔM r ······· (36)
【0027】上記(33)〜(36)式で表される各エンジ
ン1〜4の推力fei Mr(i=1〜4)を(3′)式に代
入すると、ローリングモーメントMr Mrは、次式(37)
のようになり、ΔMr だけローリングモーメントを変化
させることができる。 Mr Mr=(fe1 Mr−fe2 Mr+fe3 Mr−fe4 Mr)・le ・sin η =(fe1 0 +1/4・kM ・ΔMr −fe2 0 +1/4・kM ・ΔMr +fe3 0 +1/4・kM ・ΔMr −fe4 0 +1/4・kM ・ΔMr ) ・le ・sin η =Mr 0 +ΔMr ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(37)[0027] Substituting the above (33) - thrust f ei Mr of each engine 1-4 of the formula (36) formula (i = 1 to 4) (3 ') below, the rolling moment M r Mr is Formula (37)
The rolling moment can be changed by ΔM r . M r Mr = (f e1 Mr -f e2 Mr + f e3 Mr -f e4 Mr) · l e · sin η = (f e1 0 +1/4 · k M · ΔM r -f e2 0 +1/4 · k M · ΔM r + f e3 0 +1/4 · k M · ΔM r -f e4 0 +1/4 · k M · ΔM r) · l e · sin η = M r 0 + ΔM r ········· (37)
【0028】次に、ロール姿勢角を制御するために、ロ
ーリングモーメントをΔMr だけ変化させた場合に、ピ
ッチ姿勢角、ヨー姿勢角及び主推力に対するΔMr の影
響について説明する。上記(33)〜(36)式で表される
各エンジン1〜4の推力fei Mr(i=1〜4)を
(1′),(2′),(4′)式に代入すると、次式
(38)〜(40)のようになり、ΔMr がピッチ姿勢角、
ヨー姿勢角、主推力に影響を与えないことがわかる。 Mp Mr=(fe2 Mr−fe4 Mr)・le ・cos η+(fe1 Mr−fe3 Mr) ・rg ・sin η =(fe2 0 −1/4・kM ・ΔMr −fe4 0 +1/4・kM ・ΔMr ) ・le ・cos η+(fe1 0 +1/4・kM ・ΔMr −fe3 0 +1/4 ・kM ・ΔMr )・rg ・sin η =Mp 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(38) My Mr=(−fe1 Mr+fe3 Mr)・le ・sin η+(−fe2 Mr+fe4 Mr) ・rg ・sin η =(−fe1 0 −1/4・kM ・ΔMr +fe3 0 +1/4・kM ・ΔMr )・le ・cos η+(−fe2 0 +1/4・kM ・ΔMr +fe4 0 −1/4・kM ・ΔMr )rg ・sin η =Mr 0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(39) FMr=(fe1 Mr+fe2 Mr+fe3 Mr+fe4 Mr)・cos η =(fe1 0 +1/4・kM ・ΔMr +fe2 0 −1/4・kM ・ΔMr +fe3 0 +1/4・kM ・ΔMr +fe4 0 −1/4・kM ・ΔMr ) ・le ・sin η =F0 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(40)Next, the influence of ΔM r on the pitch attitude angle, the yaw attitude angle, and the main thrust when the rolling moment is changed by ΔM r in order to control the roll attitude angle will be described. Substituting the thrust forces f ei Mr (i = 1 to 4) of the engines 1 to 4 represented by the above equations (33) to (36) into the equations (1 ′), (2 ′) and (4 ′), The following equations (38) to (40) are obtained, and ΔM r is the pitch attitude angle,
It can be seen that the yaw attitude angle and main thrust are not affected. M p Mr = (f e2 Mr −f e4 Mr ) · le e cos η + (f e1 Mr −f e3 Mr ) · r g · sin η = (f e2 0 −1 / 4 · k M · ΔM r − f e4 0 + 1/4 · k M · ΔM r ) · le e cos η + (f e1 0 + 1/4 · k M · ΔM r −f e3 0 +1/4 ・ k M · ΔM r ) · r g · sin η = M p 0 ······ (38) M y Mr = (-f e1 Mr + f e3 Mr ) · e · sin η + (- f e2 Mr + f e4 Mr) · r g · sin η = (- f e1 0 -1/4 · k M · ΔM r + f e3 0 +1/4 · k M · ΔM r) · l e · cos η + (-f e2 0 +1/4 ・ k M・ ΔM r + f e4 0 -1/4 ・ k M・ ΔM r ) r g・ sin η = M r 0 ... ··········· (39) F Mr = ( f e1 Mr + f e2 Mr + f e3 Mr + f e4 Mr) · cos η = (f e1 0 +1/4 · k M · ΔM r + f e2 0 -1/4 · k M · M r + f e3 0 +1/4 · k M · ΔM r + f e4 0 -1/4 · k M · ΔM r) · l e · sin η = F 0 ·············・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (40)
【0029】上記実施の形態並びに機軸方向推力とロー
ル・ピッチ・ヨーの3軸姿勢制御の説明においては、4
基の可変推力エンジンを用いたものに基づいて行った
が、可変推力エンジンの数は少なくとも4基以上であれ
ば、その取付け位置及び方向を適宜設定することによ
り、同様に3軸姿勢制御と主推力の制御を独立に行わせ
ることができる。例えば、5基のエンジンを用いる場合
は、4基のエンジンは上記実施の形態と同様に配置し、
残り1基は機体軸上にオフセットなしで配置すればよ
く、また6基の場合は、図4の(A)又は(B)に示す
ような配置態様が用いられる。なお、図4の(A),
(B)において、矢印は各エンジンの力方向を示してい
るIn the description of the above embodiment and the three-axis attitude control of thrust in the machine axis direction and roll / pitch / yaw, 4
Based on the one using a variable thrust engine, the number of variable thrust engines is at least 4 or more. The thrust can be controlled independently. For example, when 5 engines are used, 4 engines are arranged in the same manner as in the above embodiment,
The remaining one group may be arranged on the machine axis without offset, and in the case of six groups, the arrangement mode as shown in (A) or (B) of FIG. 4 is used. In addition, (A) of FIG.
In (B), arrows indicate the direction of force of each engine.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、可変推力エンジンの推力制御のみ
で機軸方向推力とロール・ピッチ・ヨーの3軸姿勢を独
立に制御することができ、首振り装置やガスジェット装
置を必要としないため、ロケットの構造をシンプルにす
ることができ、これにより重量の軽減(ペイロード重量
の増加)を図ることができる。As described above based on the embodiments, according to the present invention, the axial thrust and the roll / pitch / yaw triaxial postures are independently controlled only by the thrust control of the variable thrust engine. Since the swinging device and the gas jet device are not required, the structure of the rocket can be simplified, and the weight can be reduced (the payload weight can be increased).
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明に係るロケットの制御方法の実施の形態
を説明するためのロケットのエンジン部分の構成を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an engine portion of a rocket for explaining an embodiment of a rocket control method according to the present invention.
【図2】図1に示したエンジン部分を下からみた概略図
である。FIG. 2 is a schematic view of the engine portion shown in FIG. 1 seen from below.
【図3】図1及び図2に示したロケットエンジンによる
動作を説明するための説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the rocket engine shown in FIGS. 1 and 2.
【図4】6基の可変推力ロケットエンジンを用いる場合
の配置態様を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement mode when six variable thrust rocket engines are used.
【図5】従来のロケットのエンジン部分の構成例を示す
概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of an engine portion of a conventional rocket.
1 第1の可変推力ロケットエンジン 2 第2の可変推力ロケットエンジン 3 第3の可変推力ロケットエンジン 4 第4の可変推力ロケットエンジン 1a,2a,3a,4a 各エンジンの推力作用点 5 機体 5a 機体軸 11 各エンジンの推力作用点で作る平面 12 ロケットの重心 1 1st variable thrust rocket engine 2 2nd variable thrust rocket engine 3 3rd variable thrust rocket engine 4 4th variable thrust rocket engine 1a, 2a, 3a, 4a Thrust action point of each engine 5 Airframe 5a Airframe axis 11 Plane created by thrust points of each engine 12 Center of gravity of rocket
Claims (1)
ジンをロケット機体に、前記各ロケットエンジンの推力
作用点をロケット機体の機軸からオフセットさせて配置
すると共に、前記各ロケットエンジンの推力軸を前記機
軸方向から傾けて固定し、各ロケットエンジンの推力制
御により、ピッチ,ヨー,ロールの3軸の姿勢制御及び
機軸方向の主推力の制御を行うようにしたことを特徴と
するエンジンの推力調整によるロケットの制御方法。1. At least four variable thrust rocket engines are arranged on a rocket vehicle such that the thrust action points of each rocket engine are offset from the machine axes of the rocket vehicles, and the thrust axes of each rocket engine are in the machine axis direction. From the rocket by adjusting the thrust of the engine, the attitude control of the three axes of pitch, yaw and roll and the control of the main thrust in the machine axis direction are performed by controlling the thrust of each rocket engine. Control method.
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