特開 2024-110880 航空機

(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】P2024110880

(43)【公開日】2024-08-16

(54)【発明の名称】航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/26 20060101AFI20240808BHJP

【ＦＩ】

B64C27/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023015746

(22)【出願日】2023-02-05

(71)【出願人】

【識別番号】503456854

【氏名又は名称】一般財団法人日本鯨類研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100205589

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 和将

(74)【代理人】

【識別番号】100187838

【弁理士】

【氏名又は名称】黒住 智彦

(72)【発明者】

【氏名】渡部 高臣

(57)【要約】

【課題】固定翼と回転翼の両方を装備する航空機の安定した飛行を確保する。
【解決手段】前後方向に延在する胴体と、一対の固定翼である主翼と、一対の固定翼であり、前記主翼の下方に設置された下翼、および前記下翼に支持された複数の回転翼から成る、下翼回転翼複合体と、を備え、前記回転翼は、前記主翼の下方に設置され、前記主翼と回転翼との高低差が略１５０ミリメートルであり、前記下翼回転翼複合体は、当該下翼が、連結部材を介して前記主翼と連結されることによって、前記航空機に装備される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

前後方向に延在する胴体と、
一対の固定翼である主翼と、
一対の固定翼であり、前記主翼の下方に設置された下翼、および前記下翼に支持された複数の回転翼から成る、下翼回転翼複合体と、を備え、
前記回転翼は、前記主翼の下方に設置されていることを特徴とする航空機。

【請求項2】

前記主翼と回転翼との高低差が略１５０ミリメートルであることを特徴とする、請求項１記載の航空機。

【請求項3】

前記下翼回転翼複合体は、当該下翼が、連結部材を介して前記主翼と連結されることによって、前記航空機に装備されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、固定翼と回転翼との両方を装備する航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の航空機の技術に係る固定翼、または回転翼の何れか一方のみを装備する航空機において、固定翼を装備する航空機（以下、固定翼航空機）は、高速飛行が可能で、航続時間が長い、言い換えれば航行距離が長いという利点がある。

【0003】

これに対し、回転翼を装備する航空機（以下、回転翼航空機）は、垂直離着陸が可能であるという利点がある。従って、滑走路が敷ける広大な場所が必要なく、例えばドローンであるならビルの谷間のような極めて狭小な空間でも離着陸することができる。

【0004】

また、従来の航空機にかかる技術として、固定翼と回転翼の両方を装備する航空機（以下、複合型航空機）があり、係る航空機は典型的な形態として、多くが左右固定翼各々の前後に回転翼を配置する構成を採る。複合型航空機は、離着陸時は回転翼を用いてこれを行い、巡航時は主として固定翼を用いることによって、前述した固定翼と回転翼両方の利点を兼ね備えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１４－５２８３８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、当該複合型航空機においては、固定翼の近傍に回転翼が配置される。また、回転翼による飛行を安定させるために、重心が回転翼のよりもできるだけ下方に位置するように設計される結果、固定翼が回転翼より下方に配置されることが多い。このため、回転翼を稼働させて巡航飛行する場合に、回転翼から下向きに発生する気流が、固定翼の上下近傍を水平に流れる気流に干渉し、これを乱れさせることによって飛行が不安定となる。

【0007】

また、回転翼を支持するために機体本体から延出された支柱等の部材が、巡航時に空気抵抗を生み、飛行の効率を下げる、または飛行を不安定にするという弊害を生ずる。

【0008】

また、回転翼を用いた飛行においては、各回転軸の水平面における位置的な中心と機体の重心が水平方向において一致していないと飛行が安定しない。回転翼航空機においては、通常は各回転軸が同一円周上に等間隔に配置されており、係る構造上、前記中心と重心を一致させることは容易であるが、複合型航空機においては、通常、胴体部が前後において非対称に設計されているため、前記中心と重心を一致させることが困難となる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前期課題を解決するために、本発明に係る航空機は、前後方向に延在する胴体と、一対の固定翼である主翼と、一対の固定翼であり、前記主翼の下方に設置された下翼、および前記下翼に支持された複数の回転翼から成る、下翼回転翼複合体と、を備え、前記回転翼は、前記主翼の下方に設置されていることを特徴とする。

【0010】

加えて、前期課題を解決するために、本発明に係る航空機は、前記主翼と回転翼との高低差が略１５０ミリメートルであることを特徴とすることができる。

【0011】

さらに加えて、前期課題を解決するために、本発明に係る航空機において、前記下翼回転翼複合体は、当該下翼が、連結部材を介して前記主翼と連結されることによって、前記航空機に装備されている、ことを特徴とすることができる。

【発明の効果】

【0012】

回転翼を固定翼の下方に位置させることによって、回転翼から下向きに発生する気流が、固定翼の上下近傍を水平方向に流れる気流に干渉することを回避し、飛行を安定させることができる。

【0013】

但し、回転翼と固定翼が必要以上に離れると、重心が回転翼に対して上方にあることによる影響が大きくなり、却って飛行が不安定となる。そこで、本発明にかかる航空機においては、主翼と回転翼との高低差が略１５０ミリメートルとすることによって、前記下向きの気流が水平方向に流れる気流に干渉しない効果を最大限に発揮することができる。

【0014】

本発明の特徴として、下翼を装備したことにおいて、回転翼を主翼の下方に配置するために、回転翼を支持する部材として、主翼の下方にフレーム部材等を用いた支柱を配置するのではなく、代わりに固定翼を配置し、その内部に支柱を通して回転翼を支持する構造とした。

【0015】

係る構成によって、支柱が空気抵抗を発生させることを回避することができるばかりか、下翼がある程度の揚力を発生させることができるという２重の効果を生むことできる。

【0016】

前記の下翼と回転翼の一体化構造に加えて、下翼が胴体部から延出する構造ではなく、下翼と胴体部を分離させた上で、下翼と胴体部をフレーム部材等で連結させる構造を採ることで機体の重心を容易に調整することができるようになる。すなわち、当該連結部材の連結角度を変えることだけで下翼・回転翼複合体は航空機本体に対する位置関係をずらすことができる。また、回転翼は航空機本体に対して相当の重量割合を持っているので、位置を少量ずらすだけで十分な重心位置の調整を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る航空機の平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る航空機の背面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る航空機の側面図である。

【図4】本発明の実施形態に係る航空機の斜視図である。

【図5】本発明の実施形態に係る航空機の制御系統を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施形態に係る航空機１の外観を図１乃至図４に示す。航空機１は胴体部２、主翼部３、下翼・回転翼複合体４、回転翼部５、尾翼部６から成る。胴体部２には制御部７、及び電源部８が内蔵される。下翼・回転翼複合体４は、下翼部４１、回転翼部４２、連結部４３、および回転翼支持部４４から成る。

【0019】

主翼部３は左右の固定翼である主翼３ａ、３ｂから成り、各々フラップ３１ａ、３１ｂを有する。フラップ３１ａ、３１ｂは主翼３ａ、３ｂと各々回転可能に連結し、下方に向けて所定角度だけ回転する。フラップ３１ａ、３１ｂの当該動作は制御部７によって制御される。

【0020】

回転翼部５は、胴体部２の尾部に翼の回転面が進行方向と垂直となるように配置され、機体の前後方向に平行な回転軸を有するモーター５１と、当該回転軸から放射状に延出する複数の回転翼からなる。モーター５１の動作は制御部７によって制御される。

【0021】

回転翼部５は、相当の推進力を得られるものならば他の物（例：ジェットエンジン）で代替されてもよい。また、回転翼部５は必ずしも現位置に配置されていなくてもよい。例えば１または複数対となって、胴体部２の側面、主翼の下部等に配置されてもよい。

【0022】

尾翼部６は平面が水平面の左右方向に対して４５度となり、かつ左右対称となるように配置された左右一対の尾翼６ａ、及び６ｂから成り、各々フラップ６１ａ、６１ｂを有する。尾翼６ａ、６ｂは進行方向に見て山形となるように上部で連結している。尾翼部６は下翼部４１から後方に延出する一対の支柱によって機体に連結される。フラップ６１ａ、６１ｂは尾翼６ａ、６ｂと各々回転可能に連結し、垂直下向きに対して４５度内側を向いた方向に所定角度だけ回転する。フラップ６１ａ、６１ｂの当該動作は制御部７によって制御される。

【0023】

尾翼部６は、胴体部２の尾部に１枚の垂直尾翼と一対の水平尾翼が配置された構造でもよい。この場合、垂直尾翼には機体を左右に操舵するラダーが配置され、水平尾翼には機体を上下に操舵するエレベータが配置される。

【0024】

下翼部４１は、１対の固定翼である下翼４１ａ、４１ｂから成る。回転翼部４２は下翼部４１の前後左右に配置された４機の回転翼部４２から成る。各回転翼部４２は期待の上下方向に平行な回転軸を有するモーター４２１と、当該回転軸から放射状に延出する複数の回転翼とから成る。

【0025】

連結部４３は、下翼部４１を胴体部２の下部に連結する１対のフレーム部材である連結部材４３ａ，４３ｂから成る。連結部４３は、胴体部２、および／または下翼部４１との接合位置、および／または連結部材４３ａ，４３ｂを構成する支柱の角度を変更することで、胴体部２と下翼・回転翼複合体４との前後の相対的位置関係を容易に調整することができる。

【0026】

回転翼支持部４４は各々一対の支柱であるかんざし４４１ａ，４４１ｂ、およびアダプター４４２ａ，４４２ｂから成る。かんざし４４１ａ，４４１ｂは下翼部４１の内部に配置される。かんざし４４１ａ，４４１ｂは下翼部４１の中心部から略左右方向に延出し、下翼４１ａ、４１ｂの内部を貫通して当該下翼４１ａ、４１ｂの末端部に至る。アダプター４４２ａ，４４２ｂは機体の前後方向に延在し、各々の側面でかんざし４４１ａ，４４１ｂの末端部と接合する。アダプター４４２ａ，４４２ｂは各々の両端部で回転翼部４２を支持する。

【0027】

図５は本発明の実施形態に係る航空機１の飛行制御の流れを模式的に示すものである。制御部７は、フライトコントローラー７１（以下、ＦＣ７１）、および電子スピードコントローラー７２（以下、ＥＳＣ７２）、並びに各種センサーであるＧＰＳ７３、ジャイロ７４、およびコンパス７５から成る。ＥＳＣ７２は動作を制御する個々の部材の数に応じて複数存在する。

【0028】

制御部７は、航空機１の飛行制御を行う。ＦＣ７１は各種センサー（ＧＰＳ７３、ジャイロ７４、およびコンパス７５）から機体の位置、姿勢、向き、及びその他の情報を取得し、それに基づいて機体の飛行制御（姿勢維持、操舵、及びスピード調整等）の計算を行う。次に前記計算結果に基いて制御情報を決定し、各ＥＳＣ７２に送る。ＥＳＣ７２は受け取った制御情報に応じて各々が担当するモーターを動作させる。各モーターが回転するとモーターに連結された回転翼、およびフラップが所定の量動作し、機体の飛行が制御される。なお、ＥＳＣ７２は通常、制御するモーターの近傍に配置される。

【0029】

電源部８は、分電装置８１、およびバッテリー８２から成る。分電装置はＦＣ７１からの制御情報に基づいて各種モーターに供給すべき電力を適切に分配する。

【0030】

本実施形態に係る航空機１はの操縦方法としては、通常、無線通信を介した遠隔操作にてこれを行う。この場合、航空機１本体にはカメラを装備し、撮影した動画映像をリアルタイムで操縦端末に送信する。操縦者は、前記送信されてきた映像を確認しながら、航空機１を遠隔操縦する。

【0031】

実施の形態で説明された航空機は一例であり、趣旨を逸脱しない限り、種々
の変形も本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0032】

１ 航空機
２ 胴体部
３ 主翼部
４ 下翼・回転翼複合体
４１ 下翼部
４２ 回転翼部
４３ 連結部
４４ 回転翼支持部
５ 回転翼部
６ 尾翼部
７ 制御部
７１ フライトコントローラー
７２ 電子スピードコントローラー
８ 電源部
８１ 分電装置
８２ バッテリー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】