(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022174988
(43)【公開日】2022-11-25
(54)【発明の名称】ダクテッドファン装置及び航空機
(51)【国際特許分類】
B64C 27/28 20060101AFI20221117BHJP
B64C 27/24 20060101ALI20221117BHJP
【ＦＩ】
B64C27/28
B64C27/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021081076
(22)【出願日】2021-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100140914
【弁理士】
【氏名又は名称】三苫 貴織
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】森崎 雄貴
(72)【発明者】
【氏名】小田 雅之
(72)【発明者】
【氏名】齋木 康寛
(57)【要約】
【課題】リップ部における剥離の抑制、推力の向上及び静粛性の向上等を実現できるダクテッドファン装置及び航空機を提供する。
【解決手段】軸線Ｘｆ周りに回転して気流を発生させるファン２２及びファン２２を軸線Ｘｆ周りに包囲するとともに軸線Ｘｆ方向に延びる円筒状の小ダクト２３を有する複数のファン装置２０と、軸線Ｘｆに平行な軸線Ｘｄ方向に延びる円筒状の大ダクト３０と、を備え、軸線Ｘｄ方向から見たとき、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置され、軸線Ｘｄと直交する方向から見たとき、各小ダクト２３の少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクト３０の外部に配置されている。
【選択図】図３
【解決手段】軸線Ｘｆ周りに回転して気流を発生させるファン２２及びファン２２を軸線Ｘｆ周りに包囲するとともに軸線Ｘｆ方向に延びる円筒状の小ダクト２３を有する複数のファン装置２０と、軸線Ｘｆに平行な軸線Ｘｄ方向に延びる円筒状の大ダクト３０と、を備え、軸線Ｘｄ方向から見たとき、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置され、軸線Ｘｄと直交する方向から見たとき、各小ダクト２３の少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクト３０の外部に配置されている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１軸線周りに回転して気流を発生させるファン及び該ファンを前記第１軸線周りに包囲するとともに前記第１軸線方向に延びる円筒状の小ダクトを有する複数のファン装置と、
前記第１軸線に平行な第２軸線方向に延びる円筒状の大ダクトと、
を備え、
前記第２軸線方向から見たとき、各前記ファン装置は、前記大ダクトの内側に配置され、
前記第２軸線と直交する方向から見たとき、各前記小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における前記大ダクトの外部に配置されているダクテッドファン装置。
前記第１軸線に平行な第２軸線方向に延びる円筒状の大ダクトと、
を備え、
前記第２軸線方向から見たとき、各前記ファン装置は、前記大ダクトの内側に配置され、
前記第２軸線と直交する方向から見たとき、各前記小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における前記大ダクトの外部に配置されているダクテッドファン装置。
【請求項2】
全ての前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面よりも前記流れ方向の上流側にある請求項１に記載のダクテッドファン装置。
【請求項3】
前記第１軸線に沿った前記小ダクトの寸法をＨとしたとき、
前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面と前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面との前記第２軸線に沿った距離が０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされている請求項２に記載のダクテッドファン装置。
前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面と前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面との前記第２軸線に沿った距離が０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされている請求項２に記載のダクテッドファン装置。
【請求項4】
全ての前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面よりも前記流れ方向の下流側にあり、
全ての前記小ダクトの前記流れ方向の上流側における端面は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面よりも前記流れ方向の上流側にある請求項１に記載のダクテッドファン装置。
全ての前記小ダクトの前記流れ方向の上流側における端面は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面よりも前記流れ方向の上流側にある請求項１に記載のダクテッドファン装置。
【請求項5】
前記第１軸線に沿った前記小ダクトの寸法をＨとしたとき、
前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面と前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面との前記第２軸線に沿った距離が０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされている請求項４に記載のダクテッドファン装置。
前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面と前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面との前記第２軸線に沿った距離が０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされている請求項４に記載のダクテッドファン装置。
【請求項6】
前記ファン装置は、前記第２軸線を中心として周方向に等角度間隔に配置されている請求項１から５のいずれかに記載のダクテッドファン装置。
【請求項7】
前記小ダクトの直径をＤとしたとき、
周方向に隣り合う前記小ダクト同士の間隔は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされている請求項６に記載のダクテッドファン装置。
周方向に隣り合う前記小ダクト同士の間隔は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされている請求項６に記載のダクテッドファン装置。
【請求項8】
各前記ファン装置は、それぞれ電動モータによって別個に駆動されている請求項１から７のいずれかに記載のダクテッドファン装置。
【請求項9】
請求項１から８のいずれかに記載のダクテッドファン装置を備えている航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ダクテッドファン装置及び航空機に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、パワーエレクトロニクスの性能向上に伴って、航空機を電動化する開発が盛んに行われており、その開発のひとつにＶＴＯＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ ＆ Ｌａｎｄｉｎｇ：垂直離着陸）型の航空機がある。
【0003】
電動のＶＴＯＬ機は、巡航速度、巡航距離、ペイロード等の要求によって機体の形式が異なる。例えば、早い巡航速度や長い巡航距離が要求される場合、主翼を有したチルトウィング機やチルトロータ機が採用されることが多い。
一方で、主翼やロータをチルト（傾斜）させると飛行の安定した制御が難しくなるので、巡航速度が遅く巡行距離が短い場合、固定ロータ機が採用されることが多い。
このとき、いずれの形式であっても、騒音やホバリング時の推力等を考慮すると、ダクテッドファンを採用することが望ましい。
一方で、主翼やロータをチルト（傾斜）させると飛行の安定した制御が難しくなるので、巡航速度が遅く巡行距離が短い場合、固定ロータ機が採用されることが多い。
このとき、いずれの形式であっても、騒音やホバリング時の推力等を考慮すると、ダクテッドファンを採用することが望ましい。
【0004】
ダクテッドファンにおいては、空気が導入されるダクトの開口近傍（リップ部）での空気の剥離が推力に大きく影響する。特に、離着陸から巡行飛行への遷移モード時や横風がある場合等、ダクトの軸線に対して空気が斜めに流れ込む場合にリップ部で剥離が生じやすい。このため、リップ部での剥離をいかに抑制するかが重要な課題となる。
【0005】
また、どのようなファンの形式であっても、より効率的に推力を発生させることが望ましい。この場合、例えば特許文献１には、ダクト下端の内周側及び外周側にカウルを設けることで推力を増大させるダクテッドファンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表２０１３－５２７３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に開示されているダクテッドファンの他に、それとは異なる方法で効率的に推力を発生させることが望まれる。また、特許文献１では、ダクトのリップ部における剥離の抑制について言及されていない。
【0008】
本開示は、このような事情に鑑みてなされてものであって、リップ部における剥離の抑制、推力の向上及び静粛性の向上等を実現できるダクテッドファン装置及び航空機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本開示のダクテッドファン装置及び航空機は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置は、第１軸線周りに回転して気流を発生させるファン及び該ファンを前記第１軸線周りに包囲するとともに前記第１軸線方向に延びる円筒状の小ダクトを有する複数のファン装置と、前記第１軸線に平行な第２軸線方向に延びる円筒状の大ダクトと、を備え、前記第２軸線方向から見たとき、各前記ファン装置は、前記大ダクトの内側に配置され、前記第２軸線と直交する方向から見たとき、各前記小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における前記大ダクトの外部に配置されている。
すなわち、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置は、第１軸線周りに回転して気流を発生させるファン及び該ファンを前記第１軸線周りに包囲するとともに前記第１軸線方向に延びる円筒状の小ダクトを有する複数のファン装置と、前記第１軸線に平行な第２軸線方向に延びる円筒状の大ダクトと、を備え、前記第２軸線方向から見たとき、各前記ファン装置は、前記大ダクトの内側に配置され、前記第２軸線と直交する方向から見たとき、各前記小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における前記大ダクトの外部に配置されている。
【0010】
また、本開示の一態様に係る航空機は、上記のダクテッドファン装置を備えている。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、リップ部における剥離の抑制、推力の向上及び静粛性の向上等を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態及び第２実施形態に係るダクテッドファン装置が設けられている航空機の平面図である。
【図2】第１実施形態及び第２実施形態に係るダクテッドファン装置の平面図である。
【図3】第１実施形態に係るダクテッドファン装置の縦断面図である。
【図4】第１実施形態に係るダクテッドファン装置の縦断面図である。
【図5】第１実施形態に係るダクテッドファン装置の縦断面図である。
【図6】第２実施形態に係るダクテッドファン装置の縦断面図である。
【図7】第２実施形態に係るダクテッドファン装置の縦断面図である。
【図8】第２実施形態に係るダクテッドファン装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
［第１実施形態］
以下、本開示の第１実施形態に係るダクテッドファン装置について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、「内側」や「外側」と記載した場合、軸線Ｘｆ，Ｘｄを中心とした「半径方向の内側」や「半径方向の外側」を意味するものとする。
また、「上流」や「下流」と記載した場合、「気流の流れ方向における上流」や「気流の流れ方向における下流」を意味するものとする。
以下、本開示の第１実施形態に係るダクテッドファン装置について、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、「内側」や「外側」と記載した場合、軸線Ｘｆ，Ｘｄを中心とした「半径方向の内側」や「半径方向の外側」を意味するものとする。
また、「上流」や「下流」と記載した場合、「気流の流れ方向における上流」や「気流の流れ方向における下流」を意味するものとする。
【0014】
図１に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａは、例えば、チルトロータ機やチルトウィング機等の航空機１に取り付けられ、航空機１の飛行に必要な推力（浮上及び推進のための推力）を発生させる装置とされている。
なお、図１のダクテッドファン装置１０Ａは、理解の容易のために、主翼や胴体等から離間して示されているが、実際には翼や胴体等に対して接続されている。
なお、図１のダクテッドファン装置１０Ａは、理解の容易のために、主翼や胴体等から離間して示されているが、実際には翼や胴体等に対して接続されている。
【0015】
［ダクテッドファン装置１０Ａの構成について］
図２及び図３に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａは、複数のファン装置２０と、円筒状の大ダクト３０とを備えている。
なお、図３は、理解の容易のために、一部のファン装置２０が省略されている。
図２及び図３に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａは、複数のファン装置２０と、円筒状の大ダクト３０とを備えている。
なお、図３は、理解の容易のために、一部のファン装置２０が省略されている。
【0016】
ファン装置２０は、ファン２２及びファン２２を包囲する円筒状の小ダクト２３を有している。すなわち、ファン装置２０は、ダクテッドファンとされている。
【0017】
ファン２２は、軸線Ｘｆ周りに回転駆動されることで気流を生成する装置である。この気流がファン装置２０の推力源となる。
各ファン２２は、図示しない電動モータによって軸線Ｘｆ周りに別個独立して回転駆動される。別個に駆動されることで、ダクテッドファン装置１０Ａとしての冗長性を確保できる。各電動モータは、図示しない制御部によってそれぞれ制御されている。
各ファン２２は、図示しない電動モータによって軸線Ｘｆ周りに別個独立して回転駆動される。別個に駆動されることで、ダクテッドファン装置１０Ａとしての冗長性を確保できる。各電動モータは、図示しない制御部によってそれぞれ制御されている。
【0018】
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。
そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【0019】
小ダクト２３は、軸線Ｘｆ方向に延びる円筒状の部材であり、一端面にある開口が導入口２４とされ、他端面にある開口が排出口２５とされている。このとき、導入口２４から排出口２５までの軸線Ｘｆに沿った寸法（小ダクト２３の高さ寸法）をＨとしている。
小ダクト２３は、ファン２２の全周方向を包囲するようにしてファン２２を内側に収容している。
小ダクト２３は、ファン２２の全周方向を包囲するようにしてファン２２を内側に収容している。
【0020】
小ダクト２３に収容されたファン２２が軸線Ｘｆ周りに回転することで、導入口２４から排出口２５に向かう気流が発生する。
小ダクト２３は、ファン２２が生成した気流を整流する機能をもつ。これにより、ファン装置２０ごとの推力を向上させることができる。
小ダクト２３は、ファン２２が生成した気流を整流する機能をもつ。これにより、ファン装置２０ごとの推力を向上させることができる。
【0021】
大ダクト３０は、軸線Ｘｄ方向に延びる円筒状の部材であり、一端面にある開口が導入口３２とされ、他端面にある開口が排出口３３とされている。大ダクト３０は、小ダクト２３よりも十分に大径とされている。
【0022】
図２に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａを平面視した場合（すなわち、軸線Ｘｄ方向から見た場合）、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置されている。
このとき、ファン装置２０は、軸線Ｘｄを中心とする仮想的な円Ｃ上において周方向に等角度間隔で配置されることが好ましい。これによって、ファン装置２０を均等かつ効率的に配置することができる。また、ファン装置２０をランダムに配置した場合と比べて、ファン装置２０同士の間隔、及び、ファン装置２０と大ダクト３０との間隔を管理しやすくなる。
このとき、ファン装置２０は、軸線Ｘｄを中心とする仮想的な円Ｃ上において周方向に等角度間隔で配置されることが好ましい。これによって、ファン装置２０を均等かつ効率的に配置することができる。また、ファン装置２０をランダムに配置した場合と比べて、ファン装置２０同士の間隔、及び、ファン装置２０と大ダクト３０との間隔を管理しやすくなる。
【0023】
図３に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａを側面視（側断面視）した場合（すなわち、軸線Ｘｄと直交する方向から見た場合）、各ファン装置２０は、小ダクト２３の全部分が大ダクト３０の外部に配置されている。詳細には、小ダクト２３の排出口２５が大ダクト３０の導入口３２よりも上流側に配置されている。
このとき、小ダクト２３の排出口２５から大ダクト３０の導入口３２までの距離ｄ１は、０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされることが好ましい。これによって、後述するエジェクタ効果による気流を発生させやすくしている。
このとき、小ダクト２３の排出口２５から大ダクト３０の導入口３２までの距離ｄ１は、０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされることが好ましい。これによって、後述するエジェクタ効果による気流を発生させやすくしている。
【0024】
図２に示すように、小ダクト２３の直径をＤとしたとき、周方向に隣り合う小ダクト２３の外周面同士の間隔Ｌ１は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされることが好ましい。これによって、後述するコアンダ効果による気流を発生させやすくしている。
また、小ダクト２３の外周面と大ダクト３０との内周面との間隔Ｌ２は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされることが好ましい。これによって、後述するエジェクタ効果による気流を発生させやすくしている。また、後述するように、小ダクト２３の外周面に衝突した空気が大ダクト３０に導かれやすくなる。
また、小ダクト２３の外周面と大ダクト３０との内周面との間隔Ｌ２は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされることが好ましい。これによって、後述するエジェクタ効果による気流を発生させやすくしている。また、後述するように、小ダクト２３の外周面に衝突した空気が大ダクト３０に導かれやすくなる。
【0025】
［コアンダ効果による気流について］
図３に示すように、各ファン装置２０は、それぞれ別個に駆動されて気流（以下、「ファン装置２０による気流」とも呼ぶ。）を生成する。
図３に示すように、各ファン装置２０は、それぞれ別個に駆動されて気流（以下、「ファン装置２０による気流」とも呼ぶ。）を生成する。
【0026】
このとき、例えば、一のファン装置２０による気流及びそれに隣り合う他のファン装置２０による気流は、各気流の間にある空気をコアンダ効果で流れ方向に沿って引き込む。
これによって、ファン装置２０同士の間にもコアンダ効果によって追加的な気流（以下、「コアンダ効果による気流」とも呼ぶ。）が誘起されることになる。このため、複数のファン装置２０のみによる気流と比べて、多くの気流が大ダクト３０の導入口３２から排出口３３に向かって発生することになる。
これによって、ファン装置２０同士の間にもコアンダ効果によって追加的な気流（以下、「コアンダ効果による気流」とも呼ぶ。）が誘起されることになる。このため、複数のファン装置２０のみによる気流と比べて、多くの気流が大ダクト３０の導入口３２から排出口３３に向かって発生することになる。
【0027】
また、平面視で各ファン装置２０は大ダクト３０の内側に配置されているので、ファン装置２０による気流及びコアンダ効果によって発生した気流（これらの気流をまとめて「２つの気流」とも呼ぶ。）が大ダクト３０で整流されて、ダクテッドファン装置１０Ａとしてより大きな推力が発生することになる。
【0028】
このとき、間隔Ｌ１を０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とすることで、コアンダ効果による気流を効率的に誘起させることができる。仮に、間隔Ｌ１を０．５Ｄ未満とした場合、一のファン装置２０による気流及びそれに隣り合う他のファン装置２０による気流が引き寄せられて、コアンダ効果による気流の流れが阻害されてしまう。また、間隔Ｌ１を１．５Ｄよりも大きくした場合、コアンダ効果による気流が誘起されにくくなってしまう。間隔Ｌ１は、０．５Ｄ以上１．０Ｄ以下であれば更に好ましい。
【0029】
［横風に対する効果について］
図４に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａに対して側方から空気が流れている場合（すなわち横風が吹いている場合）、大ダクト３０に対して次のように空気が流れる。
図４に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａに対して側方から空気が流れている場合（すなわち横風が吹いている場合）、大ダクト３０に対して次のように空気が流れる。
【0030】
すなわち、横風は、小ダクト２３の外周面に衝突した後、小ダクト２３の外周面で偏向されて強制的に大ダクト３０の導入口３２に向かって流れる。これによって、横風が吹いた場合でも、大ダクト３０のリップ部３５での剥離が抑制されることになる。
【0031】
このとき、小ダクト２３の外周面と大ダクト３０との内周面との間隔Ｌ２を０．５Ｄ以上とすることで（図２参照）、空気が通る面積が適切に確保されて、小ダクト２３の外周面に衝突した空気が大ダクト３０に導かれやすくなる。
【0032】
［エジェクタ効果による気流について］
図５に示すように、２つの気流が大ダクト３０に導かれる過程で、２つの気流が周囲の空気をエジェクタ効果によって引き込む。これによって生じる追加的な気流を「エジェクタ効果による気流」と呼ぶ。
図５に示すように、２つの気流が大ダクト３０に導かれる過程で、２つの気流が周囲の空気をエジェクタ効果によって引き込む。これによって生じる追加的な気流を「エジェクタ効果による気流」と呼ぶ。
【0033】
エジェクタ効果による気流は、２つの気流と共に大ダクト３０の導入口３２に向かって流れる。このため、２つの気流のみの場合と比べて、多くの気流が大ダクト３０の導入口３２から排出口３３に向かって発生することになる。
【0034】
また、平面視で各ファン装置２０は大ダクト３０の内側に配置されているので、２つの気流及びエジェクタ効果による気流が大ダクト３０で整流されて、ダクテッドファン装置１０Ａとして更に大きな推力が発生することになる。
【0035】
このとき、小ダクト２３の排出口２５から大ダクト３０の導入口３２までの距離ｄ１を０Ｈ以上０．５Ｈ以下とすることで、空気が通る面積が適切に確保されて、周囲の空気がエジェクタ効果で引き込まれやすくなる。仮に、距離ｄ１を０Ｈ未満とした場合、空気が通る面積が十分に確保されず、エジェクタ効果による気流の効果が小さくなる。また、距離ｄ１を０．５Ｈよりも大きくした場合、エジェクタ効果が発揮されにくくなる。
また、小ダクト２３の外周面と大ダクト３０との内周面との間隔Ｌ２を０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とすることで、空気が通る面積が適切に確保されて、周囲の空気がエジェクタ効果で引き込まれやすくなる。仮に、間隔Ｌ２を０．５Ｄ未満とした場合、空気が通る面積が十分に確保されず、エジェクタ効果による気流の効果が小さくなる。また、間隔Ｌ２を１．５Ｄよりも大きくした場合、エジェクタ効果が発揮されにくくなる。
また、小ダクト２３の外周面と大ダクト３０との内周面との間隔Ｌ２を０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とすることで、空気が通る面積が適切に確保されて、周囲の空気がエジェクタ効果で引き込まれやすくなる。仮に、間隔Ｌ２を０．５Ｄ未満とした場合、空気が通る面積が十分に確保されず、エジェクタ効果による気流の効果が小さくなる。また、間隔Ｌ２を１．５Ｄよりも大きくした場合、エジェクタ効果が発揮されにくくなる。
【0036】
本実施形態においては、以下の効果を奏する。
軸線Ｘｄ方向から見たとき、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置され、軸線Ｘｄと直交する方向から見たとき、各小ダクト２３の全部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクト３０の外部に配置されているので、ダクテッドファン装置１０Ａの側方から空気が流れ込んだとしても、小ダクト２３によって流れが偏向されて強制的に大ダクト３０に導かれる。これにより、大ダクト３０のリップ部３５での剥離が抑制される。結果として、ダクテッドファン装置１０Ａとしての推力の低減が抑制されることになる。
軸線Ｘｄ方向から見たとき、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置され、軸線Ｘｄと直交する方向から見たとき、各小ダクト２３の全部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクト３０の外部に配置されているので、ダクテッドファン装置１０Ａの側方から空気が流れ込んだとしても、小ダクト２３によって流れが偏向されて強制的に大ダクト３０に導かれる。これにより、大ダクト３０のリップ部３５での剥離が抑制される。結果として、ダクテッドファン装置１０Ａとしての推力の低減が抑制されることになる。
【0037】
また、コアンダ効果によってファン装置２０とそれに隣り合う他のファン装置２０との間に新たな気流を誘起させることができる。これにより、ダクテッドファン装置１０Ａとしての推力が向上することになる。
【0038】
また、距離ｄ１が０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされているので、小ダクト２３と大ダクト３０との間隔を適切に保つことができる。これにより、エジェクタ効果によって効率的に空気を引き込むことができる。
【0039】
また、間隔Ｌ１は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされているので、コアンダ効果による気流が誘起されるファン装置２０と他のファン装置２０との間隔を適切に保つことができる。仮に、間隔Ｌ１を０．５Ｄ未満とした場合、各ファン装置２０による気流（排気）が引き寄せられて、コアンダ効果による気流の流れが阻害されてしまう。また、間隔を１．５Ｄよりも大きくした場合、コアンダ効果による気流が誘起されにくくなってしまう。
【0040】
［第２実施形態］
以下、本開示の第２実施形態に係るダクテッドファン装置について、図面を参照して説明する。
以下、本開示の第２実施形態に係るダクテッドファン装置について、図面を参照して説明する。
【0041】
【0042】
図２に示すように、ダクテッドファン装置１０Ｂを平面視した場合（すなわち、軸線Ｘｄ方向から見た場合）、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置されている。この点は、第１実施形態と同様である。
【0043】
図６に示すように、ダクテッドファン装置１０Ａを側面視（側断面視）した場合（すなわち、軸線Ｘｄと直交する方向から見た場合）、各ファン装置２０は、小ダクト２３の一部分が大ダクト３０の外部に配置され、小ダクト２３の残りの部分が大ダクト３０の内部に配置されている。詳細には、小ダクト２３の導入口２４が大ダクト３０の導入口３２よりも上流側に配置され、小ダクト２３の排出口２５が大ダクト３０の導入口３２よりも下流側に配置されている。
このとき、小ダクト２３の排出口２５から大ダクト３０の導入口３２までの距離ｄ２は、０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされることが好ましい。これによって、エジェクタ効果の過度な低下を回避しつつ、後述する遮音効果を発揮させている。
このとき、小ダクト２３の排出口２５から大ダクト３０の導入口３２までの距離ｄ２は、０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされることが好ましい。これによって、エジェクタ効果の過度な低下を回避しつつ、後述する遮音効果を発揮させている。
【0044】
［コアンダ効果による気流について］
図６に示すように、第１実施形態と同様の原理で、コアンダ効果による気流が誘起されることになる。
図６に示すように、第１実施形態と同様の原理で、コアンダ効果による気流が誘起されることになる。
【0045】
［横風に対する効果について］
図７に示すように、第１実施形態と同様の原理で、小ダクト２３の外周面に衝突した空気が大ダクト３０に導かれることになる。
図７に示すように、第１実施形態と同様の原理で、小ダクト２３の外周面に衝突した空気が大ダクト３０に導かれることになる。
【0046】
［エジェクタ効果による気流について］
図８に示すように、第１実施形態と同様の原理で、エジェクタ効果による気流が発生することになる。
ただし、空気が通る面積の関係上、第１実施形態と比べて、エジェクタ効果による気流は弱くなる。
図８に示すように、第１実施形態と同様の原理で、エジェクタ効果による気流が発生することになる。
ただし、空気が通る面積の関係上、第１実施形態と比べて、エジェクタ効果による気流は弱くなる。
【0047】
［遮音効果について］
図６に示すように、各ファン装置２０は、小ダクト２３の一部分が大ダクト３０の外部に配置され、小ダクト２３の残りの部分が大ダクト３０の内部に配置されている。すなわち、ファン装置２０は、部分的に大ダクト３０に収容されることになる。
図６に示すように、各ファン装置２０は、小ダクト２３の一部分が大ダクト３０の外部に配置され、小ダクト２３の残りの部分が大ダクト３０の内部に配置されている。すなわち、ファン装置２０は、部分的に大ダクト３０に収容されることになる。
【0048】
大ダクト３０がファン装置２０を包囲することで、ファン装置２０で発生した騒音は大ダクト３０で遮られることになる。これにより、ファン装置２０の騒音を大ダクト３０で遮音することができる。
【0049】
このとき、小ダクト２３の排出口２５から大ダクト３０の導入口３２までの距離ｄ２を、０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とすることで、エジェクタ効果の過度な低下を回避するとともに、遮音性を確保することができる。仮に、距離ｄ２を０Ｈ以下とした場合（小ダクト２３の排出口２５が大ダクト３０の導入口３２よりも上流側に配置された場合）、大ダクト３０がファン装置２０を包囲しなくなり遮音効果が発揮されない。また、距離ｄ２を０．５Ｈよりも大きくした場合、大ダクト３０の内部に配置された小ダクト２３の外周面による摩擦が増加して、エジェクタ効果による気流の流れが阻害されてしまう。
【0050】
本実施形態においては、以下の効果を奏する。
軸線Ｘｄ方向から見たとき、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置され、軸線Ｘｄと直交する方向から見たとき、各小ダクト２３の一部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクト３０の外部に配置されているので、ダクテッドファン装置１０Ａの側方から空気が流れ込んだとしても、小ダクト２３によって流れが偏向されて強制的に大ダクト３０に導かれる。これにより、大ダクト３０のリップ部３５での剥離が抑制される。結果として、ダクテッドファン装置１０Ｂとしての推力の低減が抑制されることになる。
軸線Ｘｄ方向から見たとき、各ファン装置２０は、大ダクト３０の内側に配置され、軸線Ｘｄと直交する方向から見たとき、各小ダクト２３の一部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクト３０の外部に配置されているので、ダクテッドファン装置１０Ａの側方から空気が流れ込んだとしても、小ダクト２３によって流れが偏向されて強制的に大ダクト３０に導かれる。これにより、大ダクト３０のリップ部３５での剥離が抑制される。結果として、ダクテッドファン装置１０Ｂとしての推力の低減が抑制されることになる。
【0051】
また、コアンダ効果によってファン装置２０とそれに隣り合う他のファン装置２０との間に新たな気流を誘起させることができる。これにより、ダクテッドファン装置１０Ａとしての推力が向上することになる。
【0052】
また、小ダクト２３の一部分が大ダクト３０の外部に配置され、小ダクト２３の残りの部分が大ダクト３０の内部に配置されていので、ファン装置２０の騒音を大ダクト３０で遮音することができる。
【0053】
また、距離ｄ２が０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされているので、エジェクタ効果の過度な低下を回避するとともに、遮音性を確保することができる。
【0054】
以上の通り説明した各実施形態に係るダクテッドファン装置及び航空機は、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置（１０Ａ，１０Ｂ）は、第１軸線（Ｘｆ）周りに回転して気流を発生させるファン（２２）及び該ファンを前記第１軸線周りに包囲するとともに前記第１軸線方向に延びる円筒状の小ダクト（２３）を有する複数のファン装置と、前記第１軸線に平行な第２軸線（Ｘｄ）方向に延びる円筒状の大ダクト（３０）と、を備え、前記第２軸線方向から見たとき、各前記ファン装置は、前記大ダクトの内側に配置され、前記第２軸線と直交する方向から見たとき、各前記小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における前記大ダクトの外部に配置されている。
すなわち、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置（１０Ａ，１０Ｂ）は、第１軸線（Ｘｆ）周りに回転して気流を発生させるファン（２２）及び該ファンを前記第１軸線周りに包囲するとともに前記第１軸線方向に延びる円筒状の小ダクト（２３）を有する複数のファン装置と、前記第１軸線に平行な第２軸線（Ｘｄ）方向に延びる円筒状の大ダクト（３０）と、を備え、前記第２軸線方向から見たとき、各前記ファン装置は、前記大ダクトの内側に配置され、前記第２軸線と直交する方向から見たとき、各前記小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における前記大ダクトの外部に配置されている。
【0055】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、第２軸線方向から見たとき、各ファン装置は、大ダクトの内側に配置され、第２軸線と直交する方向から見たとき、各小ダクトの少なくも一部分が、気流の流れ方向の上流側における大ダクトの外部に配置されているので、ダクテッドファン装置の側方から空気が流れ込んだとしても、小ダクトによって流れが偏向されて強制的に大ダクトに導かれる。これにより、大ダクトのリップ部での剥離が抑制される。結果として、ダクテッドファン装置としての推力の低減が抑制されることになる。
【0056】
また、コアンダ効果によってファン装置とそれに隣り合う他のファン装置との間に新たな気流を誘起させることができる。これにより、ダクテッドファン装置としての推力が向上することになる。
【0057】
また、各小ダクトの全部分が、流れ方向の上流側における大ダクトの外部に配置されている場合、小ダクトと大ダクトとの間隔を広く確保できる。これにより、ファン装置が発生させる気流に起因したエジェクタ効果によって当該間隔からより多くの空気が大ダクト内に吸い込まれることになる。結果として、ダクテッドファン装置の推力が向上することになる。
【0058】
また、各小ダクトの一部分のみが流れ方向の上流側における大ダクトの外部に配置されている場合、すなわち、各小ダクトの残りの部分が大ダクトの内部に収容されている場合、リップ部での剥離を抑制しつつ、ファン装置の騒音を大ダクトで遮音することができる。
【0059】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、全ての前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面（２５）は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面（３２）よりも前記流れ方向の上流側にある。
【0060】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、全ての小ダクトの流れ方向の下流側における端面は、大ダクトの流れ方向の上流側における端面よりも流れ方向の上流側にあるので、小ダクトと大ダクトとの間隔を広く確保できる。これにより、ファン装置が発生させる気流に起因したエジェクタ効果によって当該間隔からより多くの空気が大ダクト内に吸い込まれることになる。
【0061】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、前記第１軸線に沿った前記小ダクトの寸法をＨとしたとき、前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面と前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面との前記第２軸線に沿った距離（ｄ１）が０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされている。
【0062】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、第１軸線に沿った小ダクトの寸法をＨとしたとき、小ダクトの流れ方向の下流側における端面と大ダクトの流れ方向の上流側における端面との第２軸線に沿った距離が０Ｈ以上０．５Ｈ以下とされているので、小ダクトと大ダクトとの間隔を適切に保つことができる。これにより、エジェクタ効果によって効率的に空気を引き込むことができる。
【0063】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、全ての前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面よりも前記流れ方向の下流側にあり、全ての前記小ダクトの前記流れ方向の上流側における端面（２４）は、前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面よりも前記流れ方向の上流側にある。
【0064】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、全ての小ダクトの流れ方向の下流側における端面は、大ダクトの流れ方向の上流側における端面よりも流れ方向の下流側にあり、全ての小ダクトの流れ方向の上流側における端面は、大ダクトの流れ方向の上流側における端面よりも流れ方向の上流側にあるので、小ダクトを部分的に大ダクトで包囲することができる。これにより、ファン装置の騒音を大ダクトで遮音することができる。
【0065】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、前記第１軸線に沿った前記小ダクトの寸法をＨとしたとき、前記小ダクトの前記流れ方向の下流側における端面と前記大ダクトの前記流れ方向の上流側における端面との前記第２軸線に沿った距離（ｄ２）が０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされている。
【0066】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、第１軸線に沿った小ダクトの寸法をＨとしたとき、小ダクトの流れ方向の下流側における端面と大ダクトの流れ方向の上流側における端面との第２軸線に沿った距離が０Ｈよりも大きく０．５Ｈ以下とされているので、大ダクトに包囲される小ダクトの部分を限定することができる。これにより、エジェクタ効果を発揮させつつ遮音を実現することができる。仮に、小ダクトの全部分が大ダクトに包囲された場合、小ダクトの外周面の摩擦によって空気が吸い込まれにくくなり、エジェクタ効果が十分に発揮されなくなる可能性がある。
【0067】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、前記ファン装置は、前記第２軸線を中心として周方向に等角度間隔に配置されている。
【0068】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、各ファン装置は、第２軸線を中心として周方向に等角度間隔に配置されているので、効率的に、かつ、均等にファン装置を配置することができる。
【0069】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、前記小ダクトの直径をＤとしたとき、周方向に隣り合う前記小ダクト同士の間隔（Ｌ１）は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされている。
【0070】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、小ダクトの直径をＤとしたとき、周方向に隣り合う小ダクト同士の間隔は、０．５Ｄ以上１．５Ｄ以下とされているので、コアンダ効果による気流が誘起されるファン装置と他のファン装置との間隔を適切に保つことができる。仮に、間隔を０．５Ｄ未満とした場合、各ファン装置による気流（排気）が引き寄せられて、コアンダ効果による気流の流れが阻害されてしまう。また、間隔を１．５Ｄよりも大きくした場合、コアンダ効果による気流が誘起されにくくなってしまう。
【0071】
また、本開示の一態様に係るダクテッドファン装置において、各前記ファン装置は、それぞれ電動モータによって別個に駆動されている。
【0072】
本態様に係るダクテッドファン装置によれば、各ファン装置は、それぞれ電動モータによって別個に駆動されているので、ダクテッドファン装置としての冗長性を確保できる。
【0073】
また、本開示の一態様に係る航空機は、上記のダクテッドファン装置を備えている。
【符号の説明】
【0074】
１ 航空機
１０Ａ，１０Ｂ ダクテッドファン装置
２０ ファン装置
２２ ファン
２３ 小ダクト
２４ 導入口
２５ 排出口
３０ 大ダクト
３２ 導入口
３３ 排出口
３５ リップ部
１０Ａ，１０Ｂ ダクテッドファン装置
２０ ファン装置
２２ ファン
２３ 小ダクト
２４ 導入口
２５ 排出口
３０ 大ダクト
３２ 導入口
３３ 排出口
３５ リップ部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
