特開 2024-34168 飛行体

(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】P2024034168

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】飛行体

(51)【国際特許分類】

   B64C 29/00 20060101AFI20240306BHJP

   B64C 27/26 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

B64C29/00 A

B64C27/26

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022138236

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(72)【発明者】

【氏名】外本 伸治

(57)【要約】

【課題】回転翼の回転軸が変化する際にも姿勢を安定させる。
【解決手段】本体部１０と、本体部１０から左右に延びる一対の主翼部２０と、進行方向において本体部１０の前方において、本体部１０の左右に配置された一対の第１回転翼３０と、一対の第１回転翼３０の回転軸を水平方向と上下方向との間で変更する第１チルト機構４０と、本体部１０の後方において、本体部１０の左右に配置された一対の第２回転翼５０と、一対の第２回転翼５０の回転軸を水平方向と上下方向との間で変更する第２チルト機構６０と、本体部１０の左右に配置されたロール制御部と、を含む飛行体であって、一対の第１回転翼３０は、飛行体の重心よりも下方においてチルト動作を行い、一対の第２回転翼５０は、飛行体の重心よりも上方においてチルト動作を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、
前記本体部から左右に延びる一対の主翼部と、
進行方向において前記本体部の前方において、前記本体部の左右に配置された一対の第１回転翼と、
前記一対の第１回転翼の回転軸を水平方向と上下方向との間で変更する第１チルト機構と、
前記本体部の後方において、前記本体部の左右に配置された一対の第２回転翼と、
前記一対の第２回転翼の回転軸を水平方向と上下方向との間で変更する第２チルト機構と、
前記本体部の左右に設けられたロール制御部と、
を含む飛行体であって、
前記一対の第１回転翼は、前記飛行体の重心よりも下方においてチルト動作を行い、
前記一対の第２回転翼は、前記飛行体の重心よりも上方においてチルト動作を行う、飛行体。

【請求項2】

前記ロール制御部は、前記本体部の左右に配置されて上下方向に気流を発生させる一対の第３回転翼である、請求項１に記載の飛行体。

【請求項3】

前記一対の第３回転翼は、前記一対の主翼部それぞれの端部に設けられる、請求項２に記載の飛行体。

【請求項4】

前記ロール制御部は、前記一対の主翼部それぞれに設けられた舵面である、請求項１に記載の飛行体。

【請求項5】

前記一対の第１回転翼はその回転軸が水平方向である場合と比べて上下方向に傾いている場合に、下方に移動するようにチルト動作を行い、
前記一対の第２回転翼はその回転軸が水平方向である場合と比べて上下方向に傾いている場合に、上方に移動するようにチルト動作行う、請求項１または２に記載の飛行体。

【請求項6】

前記第１チルト機構は、前記本体部から左右方向に延びる軸心部と、前記軸心部に対して前方に延びると共に、前記軸心部を基準として前記本体部よりも下方に回動可能な一対の第１支持ビームとを有し、
前記一対の第１回転翼はそれぞれ前記一対の第１支持ビームの端部に取り付けられ、
前記第２チルト機構は、前記本体部から左右方向に延びる軸心部と、前記軸心部に対して後方に延びると共に、前記軸心部を基準として前記本体部よりも上方に回動可能な一対の第２支持ビームとを有し、
前記一対の第２回転翼はそれぞれ前記一対の第２支持ビームの端部に取り付けられる、請求項１に記載の飛行体。

【請求項7】

前記一対の第１支持ビームの端部同士を接続する第１接続ビームをさらに有し、
前記一対の第１回転翼はそれぞれ前記一対の第１支持ビームと前記第１接続ビームとの接続位置に取り付けられ、
前記一対の第２支持ビームの端部同士を接続する第２接続ビームをさらに有し、
前記一対の第２回転翼はそれぞれ前記一対の第２支持ビームと前記第２接続ビームとの接続位置に取り付けられる、請求項６に記載の飛行体。

【請求項8】

前記主翼部、前記第１チルト機構、及び前記第２チルト機構のいずれかは、角度を変更可能な舵面を有する、請求項１に記載の飛行体。

【請求項9】

制御部をさらに有し、
前記制御部は、前記第１回転翼の回転数、前記第１チルト機構のチルト動作、前記第２回転翼の回転数、前記第２チルト機構のチルト動作、及び前記ロール制御部の動作を個別に制御可能である、請求項１に記載の飛行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、飛行体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から回転翼と固定翼との双方を備える飛行体として、回転翼の回転軸の傾きが変化するロータを含む、所謂チルトローターを有する飛行体が検討されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－８６９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

チルトローターを有する飛行体では、回転軸の傾きを変化する際に、その姿勢が不安定になる可能性がある。

【0005】

本開示は上記を鑑みてなされたものであり、回転翼の回転軸が変化する際にも姿勢を安定させることが可能な技術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】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示の一形態に係る飛行体は、本体部と、前記本体部から左右に延びる一対の主翼部と、進行方向において前記本体部の前方において、前記本体部の左右に配置された一対の第１回転翼と、前記一対の第１回転翼の回転軸を水平方向と上下方向との間で変更する第１チルト機構と、前記本体部の後方において、前記本体部の左右に配置された一対の第２回転翼と、前記一対の第２回転翼の回転軸を水平方向と上下方向との間で変更する第２チルト機構と、前記本体部の左右に設けられたロール制御部と、を含む飛行体であって、前記一対の第１回転翼は、前記飛行体の重心よりも下方においてチルト動作を行い、前記一対の第２回転翼は、前記飛行体の重心よりも上方においてチルト動作を行う。

【0007】

上記の飛行体によれば、機体の前方にある一対の第１回転翼は、飛行体の重心よりも下方においてチルト動作を行い、機体の後方にある一対の第２回転翼は、飛行体の重心よりも上方においてチルト動作を行う。このような構成とすることで、第１回転翼及び第２回転翼のチルト動作を用いて、機体の前後方向の姿勢の制御が可能となる。一方、ロール制御部が本体部の左右に配置されることで、機体の左右方向の姿勢の制御が可能となる。このため、第１回転翼及び第２回転翼の回転軸が変化する際にも姿勢を安定させることが可能となる。

【0008】

前記ロール制御部は、前記本体部左右に配置されて上下方向に気流を発生させる一対の第３回転翼であってもよい。このような構成とすることで、第３回転翼を用いて機体の左右方向の姿勢を安定させることができる。

【0009】

前記一対の第３回転翼は、前記一対の主翼部それぞれの端部に設けられる態様であってもよい。このような構成とすることで、一対の第３回転翼のそれぞれを本体部から遠ざけた位置に配置することができるため、左右方向の安定性をより高めることができる。

【0010】

前記ロール制御部は、前記一対の主翼部それぞれに設けられた舵面であってもよい。このような構成とすることで、主翼部に設けられた舵面を用いて機体の左右方向の姿勢を安定させることができる。

【0011】

前記一対の第１回転翼は、その回転軸が水平方向である場合と比べて上下方向に傾いている場合に、下方に移動するようにチルト動作を行い、前記一対の第２回転翼は、その回転軸が水平方向である場合と比べて上下方向に傾いている場合に、上方に移動するようにチルト動作行う態様であってもよい。このような構成とすることで、チルト動作による機体の前後方向の姿勢の制御をより簡単に行うことができる。

【0012】

前記第１チルト機構は、前記本体部から左右方向に延びる軸心部と、前記軸心部に対して前方に延びると共に、前記軸心部を基準として前記本体部よりも下方に回動可能な一対の第１支持ビームとを有し、前記一対の第１回転翼はそれぞれ前記一対の第１支持ビームの端部に取り付けられ、前記第２チルト機構は、前記本体部から左右方向に延びる軸心部と、前記軸心部に対して後方に延びると共に、前記軸心部を基準として前記本体部よりも上方に回動可能な一対の第２支持ビームとを有し、前記一対の第２回転翼はそれぞれ前記一対の第２支持ビームの端部に取り付けられる態様であってもよい。このような構成とすることで、第１回転翼による飛行体の重心よりも下方でのチルト動作、及び、第２回転翼による飛行体の重心よりも上方でのチルト動作をより簡単に実現することができる。

【0013】

前記一対の第１支持ビームの端部同士を接続する第１接続ビームをさらに有し、前記一対の第１回転翼はそれぞれ前記一対の第１支持ビームと前記第１接続ビームとの接続位置に取り付けられ、前記一対の第２支持ビームの端部同士を接続する第２接続ビームをさらに有し、前記一対の第２回転翼はそれぞれ前記一対の第２支持ビームと前記第２接続ビームとの接続位置に取り付けられる態様であってもよい。このような構成とすることで、一対の第１支持ビーム及び一対の第２支持ビームのそれぞれを安定して支持した状態で回動させることができ、第１回転翼及び第２回転翼のチルト動作も安定して行うことができる。

【0014】

前記主翼部、前記第１チルト機構、及び前記第２チルト機構のいずれかは、角度を変更可能な舵面を有する態様であってもよい。このような構成とすることで、舵面を利用した姿勢制御も可能となり、機体の姿勢制御をより安定させることができる。

【0015】

制御部をさらに有し、前記制御部は、前記第１回転翼の回転数、前記第１チルト機構のチルト動作、前記第２回転翼の回転数、前記第２チルト機構のチルト動作、及び前記ロール制御部の動作を個別に制御可能であってもよい。このような構成とすることで、機体の姿勢制御をより安定させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、回転翼の回転軸が変化する際にも姿勢を安定させることが可能な技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、一実施形態に係るチルトローター機の構成を説明する図である。

【図2】図２（ａ）、図２（ｂ）は、チルトローター機におけるチルト機構によるチルト動作を説明する図である。

【図3】図３は、制御部の機能について説明する図である。

【図4】図４は、制御部の制御内容を模式的に示す図である。

【図5】図５は、制御部のハードウェア構成を説明する図である。

【図6】図６（ａ）、図６（ｂ）は、ロール運動に係るシミュレーション結果を示す図である。

【図7】図７（ａ）、図７（ｂ）は、ピッチ運動に係るシミュレーション結果を示す図である。

【図8】図８は、チルトローター機の変形例について説明する図である。

【図9】図９（ａ）、図９（ｂ）は、チルトローター機の変形例について説明する図である。

【図10】図１０は、チルトローター機の変形例について説明する図である。

【図11】図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、チルトローター機の変形例について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照して、本開示を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0019】

［チルトローター機］
図１及び図２を参照しながら、一実施形態に係る飛行体の一種であるチルトローター（tilt-rotor）機の構成について説明する。チルトローター機は、垂直離着陸が可能な飛行体であり、回転翼の回転方向を変化させることで垂直方向の離着陸及びホバリングと、水平方向への推進と、とを行うことが可能な飛行体である。

【0020】

図１及び図２等に示されるように、チルトローター機１は、本体部１０と、一対の主翼部２０と、一対の第１回転翼３０と、第１回転翼３０を支持する第１チルト機構４０と、一対の第２回転翼５０と、第２回転翼５０を支持する第２チルト機構６０と、一対の主翼部２０のそれぞれに対して取り付けられた一対の第３回転翼７０を含んで構成される。第１回転翼３０、第２回転翼５０、及び、第３回転翼７０は、いずれの回転軸を中心として所定の回転軸周りをプロペラが回転することによって、気流を発生させて、チルトローター機１が受ける力を発生させる。なお、図１及び図２等では、第１回転翼３０、第２回転翼５０、及び、第３回転翼７０においてプロペラの回転数を制御する回転駆動部については図示を省略する。

【0021】

以下の実施形態では、チルトローター機１の前後方向にＸ軸を設定し、上下方向にＺ軸を設定し、左右方向にＹ軸を設定した上で、ＸＹＺ軸を用いて説明を行う場合がある。また、以下の実施形態では、図１に示す矢印Ａの方向（＋Ｘ方向）をチルトローター機１の前進方向とし、図２（ａ）に示す矢印Ｂの方向（－Ｚ方向）をチルトローター機１の下降方向とする。

【0022】

本体部１０は、チルトローター機１の前後方向に延びる。また、前後方向における本体部１０の中ほどから一対の主翼部２０が左右方向に突出している。一対の主翼部２０は、本体部１０の延在方向に沿った中心軸に対して対称となるように設けられる。本実施形態では、主翼部２０が左右に一対のみ設けられている例を説明するが、主翼部２０は二対以上の複数対であってもよい。

【0023】

一対の主翼部２０の左右方向（Ｙ軸方向）の先端（本体部１０から離れた側の端部）には、それぞれ第３回転翼７０が設けられる。第３回転翼７０は、一対の主翼部２０の先端に、回転軸７１がそれぞれ上下方向となるように取り付けられる。第３回転翼７０は、チルトローター機１の飛行の補助となる揚力を発生させる。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、第３回転翼７０のプロペラの回転により発生する力をＦ３として示している。第３回転翼７０は、チルトローター機１に対して上向きの力となる揚力を発生させる。また、第３回転翼７０は、チルトローター機１のロール運動に係るロール制御部として機能する。例えば、左右の第３回転翼７０の動作を調整することで、チルトローター機１に発生するロール運動を制御することが可能となる。この点については後述する。なお、第３回転翼７０に代えて、本体部１０の左右に設けられる一対の主翼部２０のそれぞれに設けられた、角度を変更可能な舵面によってロール制御部が実現されてもよい。左右の舵面の角度を調整することによっても、チルトローター機１に発生するロール運動を制御することができる。

【0024】

一対の第１回転翼３０は、第１チルト機構４０によって、進行方向において本体部１０の前方において本体部１０に対してチルト（ティルト）可能に取り付けられている。本体部１０の前方とは、機体の重心よりも前方であればよく、例えば、主翼部２０よりも前方であってもよい。第１チルト機構４０は、本体部１０の中心軸に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に、同軸に延びる軸心部４１，４２と、軸心部４１及び軸心部４２の端部にそれぞれ取り付けられ、軸心部４１，４２に対して交差する方向に延びる一対の第１支持ビーム４３と、第１支持ビーム４３の端部同士を接続する第１接続ビーム４４と、を含んで構成される。図１，２に示す例では、一対の第１支持ビーム４３は、軸心部４１，４２に対して直交する方向に延びている。軸心部４１，４２は、同軸となるように配置されていて、本体部１０に設けられる第１駆動部４５に対して接続されている。これにより、軸心部４１，４２は、左右方向（Ｙ軸方向）に延びる軸心部４１，４２の中心を軸心とした回動が可能とされる。

【0025】

軸心部４１に対して接続する第１支持ビーム４３は、軸心部４１の本体部１０側とは逆の端部から、軸心部４１に対して直交する方向に延び、且つ前方に回動可能な状態で設けられる。また、軸心部４２に対して接続する第１支持ビーム４３は、軸心部４２の本体部１０側とは逆の端部から、軸心部４２に対して直交する方向に延び、且つ前方に回動可能な状態で設けられる。これらの一対の第１支持ビーム４３は、軸心部４１，４２の延在方向（Ｙ軸方向）から見たときに、図２（ａ）等に示すように、本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に対して同一の方向へ延びている。一対の第１支持ビーム４３の長さは、例えば、同一とされている。

【0026】

軸心部４１，４２は、第１駆動部４５によって同一の回転角度だけ回動する。これにより、軸心部４１，４２に接続されている一対の第１支持ビーム４３は、軸心部４１，４２の延在方向（Ｙ軸方向）から見たときに、図２（ｂ）等に示すように、本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に対して同一の傾斜角となるように回動する。

【0027】

第１接続ビーム４４は、一対の第１支持ビーム４３の端部同士を接続する。軸心部４１，４２の端部から延びる第１支持ビーム４３の長さが同一であるため、その端部同士を接続する第１接続ビーム４４は、軸心部４１，４２と同様に本体部１０の中心軸に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に延びている。なお、一対の第１支持ビーム４３と第１接続ビーム４４とは直交するように接続される（図１参照）。その接続部分には、一対の第１回転翼３０を取り付けるための一対の回転翼支持部４６が設けられる。回転翼支持部４６は、例えば、第１回転翼３０の外形に対応した形状（例えば、図１では環状）の枠体であり、その内側に第１回転翼３０を固定することで、第１回転翼３０を第１チルト機構４０に対して固定することができる。

【0028】

第１回転翼３０は、回転軸３１が第１支持ビーム４３及び第１接続ビーム４４に対して直交する方向に延びている回転翼である。つまり、図１及び図２（ａ）に示すように第１支持ビーム４３及び第１接続ビーム４４が水平方向（ＸＹ軸方向）に延びる状態に第１チルト機構４０を回動した状態において、第１回転翼３０の回転軸３１は上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。一対の第１回転翼３０は、第１接続ビーム４４の両端となる位置に設けられるので、本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）から見たときに、一対の第１回転翼３０は、本体部１０を挟むような位置とされる。このとき、第１回転翼３０はチルトローター機１を浮上させるための揚力を発生することができる。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、第１回転翼３０のプロペラの回転により発生する力をＦ１として示す。図２（ａ）に示すように、第１回転翼３０の回転軸３１が上下方向に延びている状態では、上向きの力Ｆ１が働き、チルトローター機１に対して揚力として働く。

【0029】

上記の第１回転翼３０は、第１駆動部４５の駆動によって第１チルト機構４０が回動すると、その回動に伴ってチルト動作を行う。第１駆動部４５が軸心部４１，４２を回動させると、その回動に伴って軸心部４１，４２の中心を軸心として、一対の第１支持ビーム４３がその周囲を回動する。この結果、第１支持ビーム４３に接続された第１接続ビーム４４が軸心の周囲を回動する。このとき、図２（ｂ）に示すように、第１チルト機構４０に対して固定されている第１回転翼３０は、第１支持ビーム４３及び第１接続ビーム４４の回動に伴って、本体部１０の延在方向に対する角度を変化させることができる。例えば、図２（ｂ）に示すように、第１接続ビーム４４が下方へ向かいながら第１支持ビーム４３が水平方向から上下方向に変化するように回動させると、第１回転翼３０の回転軸３１の延在方向を、上下方向から徐々に水平方向、より具体的には本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に変化させることができる。図２（ｂ）に示すように、第１回転翼３０の回転軸３１が本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に延びている状態では、横向きの力Ｆ１がチルトローター機１に対して推力として働く。第１回転翼３０の回転軸３１が本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に延びている状態では、第１回転翼３０はチルトローター機１を前進させるための推力を発生することができる。

【0030】

一対の第２回転翼５０は、第２チルト機構６０によって、進行方向において本体部１０の後方において本体部１０に対してチルト（ティルト）可能に取り付けられている。本体部１０の後方とは、機体の重心よりも後方であればよく、例えば、主翼部２０よりも後方であってもよい。第２チルト機構６０は、本体部１０の中心軸に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に、同軸に延びる軸心部６１，６２と、軸心部６１及び軸心部６２の端部にそれぞれ取り付けられ、軸心部６１，６２に対して交差する方向に延びる一対の第２支持ビーム６３と、第２支持ビーム６３の端部同士を接続する第２接続ビーム６４と、を含んで構成される。図１，２に示す例では、一対の第２支持ビーム６３は、軸心部６１，６２に対して直交する方向に延びている。軸心部６１，６２は、同軸となるように配置されていて、本体部１０に設けられる第２駆動部６５に対して接続されている。これにより、軸心部６１，６２は、左右方向（Ｙ軸方向）に軸心部６１，６２の中心を軸心とした回動が可能とされる。

【0031】

軸心部６１に対して接続する第２支持ビーム６３は、軸心部６１の本体部１０側とは逆の端部から、軸心部６１に対して直交する方向に延び、且つ後方で回動可能な状態で設けられる。また、軸心部６２に対して接続する第２支持ビーム６３は、軸心部６２の本体部１０側とは逆の端部から、軸心部６２に対して直交する方向に延び、且つ後方で回動可能な状態で設けられる。これらの一対の第２支持ビーム６３は、軸心部６１，６２の延在方向（Ｙ軸方向）から見たときに、図２（ａ）等に示すように、本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に対して同一の方向へ延びている。一対の第２支持ビーム６３の長さは、例えば、同一とされている。

【0032】

軸心部６１，６２は、第２駆動部６５によって同一の回転角度だけ回動する。これにより、軸心部６１，６２に接続されている一対の第２支持ビーム６３は、軸心部６１，６２の延在方向（Ｘ軸方向）から見たときに、図２（ｂ）等に示すように、本体部１０の延在方向（Ｙ軸方向）に対して同一の傾斜角となるように回動する。

【0033】

第２接続ビーム６４は、一対の第２支持ビーム６３の端部同士を接続する。軸心部６１，６２の端部から延びる第２支持ビーム６３の長さが同一であるため、その端部同士を接続する第２接続ビーム６４は、軸心部６１，６２と同様に本体部１０の中心軸に対して直交する方向（Ｙ軸方向）に延びている。なお、一対の第２支持ビーム６３と第２接続ビーム６４とは直交するように接続される（図１参照）。その接続部分には、一対の第２回転翼５０を取り付けるための一対の回転翼支持部６６が設けられる。回転翼支持部６６は、例えば、第２回転翼５０の外形に対応した形状（例えば、図１では環状）の枠体であり、その内側に第２回転翼５０を固定することで、第２回転翼５０を第２チルト機構６０に対して固定することができる。

【0034】

第２回転翼５０は、回転軸５１が第２支持ビーム６３及び第２接続ビーム６４に対して直交する方向に延びている回転翼である。つまり、図１及び図２（ａ）に示すように第２支持ビーム６３及び第２接続ビーム６４が水平方向（ＸＹ軸方向）に延びる状態に第２チルト機構６０を回動した状態において、第２回転翼５０の回転軸５１は上下方向（Ｚ軸方向）に延びる。一対の第２回転翼５０は、第２接続ビーム６４の両端となる位置に設けられるので、本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）から見たときに、一対の第１回転翼３０は、本体部１０を挟むような位置とされる。第２回転翼５０の回転軸５１が上下方向に延びている状態では、第２回転翼５０はチルトローター機１を浮上させるための揚力を発生することができる。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、第２回転翼５０のプロペラの回転により発生する力をＦ２として示す。図２（ａ）に示すように、第２回転翼５０の回転軸５１が上下方向に延びている状態では、上向きの力Ｆ２が働き、チルトローター機１に対して揚力として働く。

【0035】

上記の第２回転翼５０は、第２駆動部６５の駆動によって第２チルト機構６０が回動すると、その回動に伴ってチルト動作を行う。第２駆動部６５が軸心部６１，６２を回動させると、その回動に伴って軸心部６１，６２の中心を軸心として、一対の第２支持ビーム６３がその周囲を回動する。この結果、第２支持ビーム６３に接続された第２接続ビーム６４が軸心の周囲を回動する。このとき、図２（ｂ）に示すように、第２チルト機構６０に対して固定されている第２回転翼５０は、第２支持ビーム６３及び第２接続ビーム６４の回動に伴って、本体部１０の延在方向に対する角度を変化させることができる。例えば、図２（ｂ）に示すように、第２接続ビーム６４が上方へ向かいながら第２支持ビーム６３が水平方向から上下方向に変化するように回動させると、第２回転翼５０の回転軸５１の延在方向を、上下方向から徐々に水平方向、より具体的には本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に変化させることができる。図２（ｂ）に示すように、第２回転翼５０の回転軸５１が本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に延びている状態では、横向きの力Ｆ２がチルトローター機１に対して推力として働く。第２回転翼５０の回転軸５１が本体部１０の延在方向（Ｘ軸方向）に延びている状態では、第２回転翼５０はチルトローター機１を前進させるための推力を発生することができる。

【0036】

このように、チルトローター機１では、第１チルト機構４０によって第１回転翼３０の回転軸３１を変化させると共に、第２チルト機構６０によって第２回転翼５０の回転軸５１を変化させる。これにより、回転翼によって発生させる力の向きを変更させ、チルトローター機１に対して揚力または推力を働かせることができる。また、チルトローター機１では、回転翼におけるプロペラの回転数を調整することで、揚力または推力の大きさを変更することができる。

【0037】

なお、チルトローター機１では、上述のように第１チルト機構４０は本体部１０よりも下方でチルト動作を行う。チルトローター機１の機体の重心は、本体部１０の概ね中央付近となるので、第１チルト機構４０は機体の重心よりも下方でチルト動作を行う。一方、第２チルト機構６０は本体部１０よりも上方、すなわち、機体の重心よりも上方でチルト動作を行う。このような構成を有していることで、チルトローター機１は、ピッチ運動及びロール運動の制御が行いやすくなっている。この点は後述する。

【0038】

なお、一対の第１回転翼３０、一対の第２回転翼５０、及び、一対の第３回転翼７０は、運転時のプロペラの回転方向をそれぞれ互いに異ならせる。具体的には、本体部１０を中心として左右対称とされる。これにより、プロペラの回転によってチルトローター機１に係る回転トルクが左右均等となるように調整される。一例として、機体前方から見たときに右側（＋Ｙ側）の第１回転翼３０と左側（－Ｙ側）の第２回転翼５０との回転方向を同じとし、左側（－Ｙ側）の第１回転翼３０と右側（－Ｙ側）の第２回転翼５０との回転方向を同じとしてもよい。ピッチ運動は第１回転翼３０と第２回転翼５０との間での回転数の差を用いて制御が行われるのに対して、ロール運動の制御には、左右の第１回転翼３０及び第２回転翼５０の回転数の差を利用されるためである。上記の構成とした場合、第１回転翼３０及び第２回転翼５０を用いてピッチ運動を制御することだけでなく、ロール運動の制御を考慮した回転数制御が可能となる。なお、本実施形態のチルトローター機１のように、ロール制御部としての第３回転翼７０（または舵面）が設けられていて、第３回転翼７０（または舵面）によってロール制御を行う場合は、少なくとも第１回転翼３０と第２回転翼５０の左右で回転が逆方向であればよい。

【0039】

上述のチルトローター機１の動作は、制御部９０によって制御される。図３を参照しながら、チルトローター機１の各部を制御する制御部９０について説明する。

【0040】

制御部９０は、上述の一対の主翼部２０、一対の第１回転翼３０、第１チルト機構４０と、一対の第２回転翼５０、第２チルト機構６０、及び、一対の第３回転翼７０を制御する機能を有する。上述のように、第１チルト機構４０を制御することは一対の第１回転翼３０のチルト動作を制御することに相当し、第２チルト機構６０を制御することは一対の第２回転翼５０のチルト動作を制御することに相当する。つまり、この制御は、第１回転翼３０及び第２回転翼５０がチルトローター機１に与える力の向きを制御することに相当する。また、制御部９０は、第１回転翼３０、第２回転翼５０、及び第３回転翼７０における回転翼の回転数を制御する。これにより、各回転翼がチルトローター機１に与える力の大きさを制御する。

【0041】

図４を参照しながら、制御部９０において、一対の第１回転翼３０、第１チルト機構４０と、一対の第２回転翼５０、第２チルト機構６０、及び、一対の第３回転翼７０を制御する際の制御ロジックについて説明する。制御部９０では、チルトローター機１の離着陸時（ホバリングを含む）、巡行時、離着陸時と巡行時との間の遷移状態のそれぞれにおいて、チルトローター機１の姿勢を安定させながら、上述の各部を制御する必要がある。また、チルトローター機１の姿勢を安定させるためには、制御部９０は、チルトローター機１に対して、飛行に必要な揚力が常に確保するという制限の下で、推力制御、ロール制御、ピッチ制御、ヨー制御を行う必要がある。

【0042】

このうち、ヨー制御は、本体部１０の両側にある第１回転翼３０、第２回転翼５０の回転数に差を生じさせることで実行する。まず、主翼部２０が発生する揚力と、第１回転翼３０、第２回転翼５０のチルト角に応じて、飛行に必要な揚力を発生する第１回転翼３０と第２回転翼５０の回転数を求め、続いて、ヨー制御に必要なモーメントを発生するように、本体部１０の両側にある第１回転翼３０と第２回転翼５０の回転数に差が生じるよう回転数を決定する。このヨー制御により、飛行速度、ロール角度、ピッチ角度に影響が生じるが、これらは図４の制御部９０において順次制御する。なお、本体部１０の両側にある第１回転翼３０、第２回転翼５０、及び第３回転翼７０において対になる回転翼の回転方向は逆方向であり、ピッチ制御では、対になる回転翼の回転速度は等しい。

【0043】

推力制御は、チルトローター機１の進行方向への飛行速度を調整するための推進力の制御であり、第１回転翼３０及び第２回転翼５０のチルト角に依存する。また、ロール制御は、チルトローター機１の前後方向（Ｘ軸）を軸心としたロール軸を中心とした機体の回転に対する制御であり、第３回転翼７０の回転速度の制御によりロール角度を制御できる。なお、第３回転翼７０の代わりに、舵面（例えば、図８に示す舵面８１）を用いてロール角度を制御することもできる。さらに、ピッチ制御は、チルトローター機１の左右方向（Ｙ軸）を軸心としたピッチ軸を中心とした機体の回転に対する制御であり、第１回転翼３０及び第２回転翼５０の回転速度に依存するため、これらの回転速度に差を生じさせることでピッチ角度を制御できる。

【0044】

このように、本実施形態に係るチルトローター機１では、ヨー制御、推力制御、ロール制御、ピッチ制御を順次コントロールすることが可能である。特に、チルトローター機１では、第１チルト機構４０が機体の重心よりも下方でチルト動作を行い、第２チルト機構６０が機体の重心よりも上方でチルト動作を行うことにより、チルト角度によらずピッチ制御が可能であり、第１チルト機構４０と第２チルト機構６０が上下方向（Ｚ軸方向）に延びている状態でもピッチ制御が可能である。

【0045】

制御部９０は、一例としてＰＤ制御を行いながら、チルトローター機１が所望の状態となるように各部の制御を行う。本実施形態に係るチルトローター機１では、目標の状態を実現するために、まず機体の左右にあるロータ数の差によってヨー角を制御し、その後、Velocity（速度）に係るＰＤ制御（ステップＳ０１）を行う。具体的には、第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０の動作を制御することで、第１回転翼３０及び第２回転翼５０のチルト角に係る制御内容を決定する。これにより、飛行に必要な揚力を保ちながら、飛行速度に必要な前後方向の推力制御を行う。次に、Roll（ロール）に係るＰＤ制御（ステップＳ０２）として、第３回転翼７０の回転速度に係る制御内容を決定する。なお、第３回転翼７０がない場合には、左右の他の回転翼の回転数の違い、または、舵面の角度等の制御内容を決定する。さらに、Pitch（ピッチ）に係るＰＤ制御（ステップＳ０３）として第１回転翼３０及び第２回転翼５０のチルト角及び回転速度に係る制御内容を決定する。具体的には、第３回転翼７０が発生する揚力のピッチ運動への影響に応じて，第１回転翼３０の回転数と第２回転翼５０の回転数を決定する。このとき、必要に応じて、前段の各ステップでの制御内容の調整を繰り返すことで、各部の制御内容を決定し、これらを制御信号として各部へ送信する。

【0046】

このように、本実施形態に係るチルトローター機１では、第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０が設けられている位置が機体の重心に対して互いに異なることによって、第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０のチルト動作がピッチ制御に対して有意に働く。つまり、機体の重心よりも下方における第１チルト機構４０によるチルト動作の結果、第１回転翼３０の回転軸３１が上下方向に向いている状態から、水平方向に向いている状態へ変更する区間全体において、第１回転翼３０の回転数の増加は本体部１０の機首を上げるように働く。同様に、機体の重心よりも上方における第２チルト機構６０によるチルト動作の結果、第２回転翼５０の回転軸５１が上下方向に向いている状態から、水平方向に向いている状態へ変更する区間全体において、第２回転翼５０の回転数の増加は本体部１０の機首を下げるように働く。このように、第１回転翼３０に係るチルト動作と、第２回転翼５０に係るチルト動作と、の両方が本体部１０の機首の上げ下げに影響し得る。換言すると、これらの回転翼のチルト動作の微調整によってより繊細なピッチ制御が可能となる。

【0047】

一方、チルトローター機１では、第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０によって、上記の本体部１０の機首の上げ下げのための回転翼の微小なチルト動作を行いつつ、推力制御のためのチルト動作を行うことが可能である。その結果、図４に示すように、必要な揚力を保ったまま、推力制御を行いつつ、上述のようにピッチ制御を安定して行うことが可能となる。このように、チルトローター機１では、揚力制御と、推力制御と、ピッチ制御とを分離して制御することが可能となる。

【0048】

さらに、上記のチルトローター機１では、ピッチ制御は上述の第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０により制御される一方、ロール制御は第３回転翼７０によって行われる。ロール制御に関しては、第３回転翼７０（もしくは舵面）の回転速度の調整のみによって行われる。つまり、ピッチ制御とロール制御とを行う際の制御対象が異なる。そのため、ピッチ制御とロール制御とは独立した制御を行うことができ、よりシンプルな制御によって機体の安定を達成することができる。

【0049】

図５は、制御部９０に用いられるコンピュータ１１０のハードウェア構成の一例を示す図である。例えば、コンピュータ１１０は制御回路１００を有する。一例では、制御回路１００は、１つまたは複数のプロセッサ１０１と、メモリ１０２と、ストレージ１０３と、通信ポート１０４と、入出力ポート１０５とを有する。プロセッサ１０１はオペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを実行する。ストレージ１０３はハードディスク、不揮発性の半導体メモリ、または取り出し可能な媒体（例えば、磁気ディスク、光ディスクなど）の記憶媒体で構成され、オペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを記憶する。メモリ１０２は、ストレージ１０３からロードされたプログラム、またはプロセッサ１０１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１０１は、メモリ１０２と協働してプログラムを実行することで、個々の機能モジュールとして機能する。通信ポート１０４は、プロセッサ１０１からの指令に従って、通信ネットワークＮＷを介して他の装置との間でデータ通信を行う。入出力ポート１０５は、プロセッサ１０１からの指令に従って、キーボード、マウス、モニタ、タッチパネルなどの入出力装置（ユーザインタフェース）との間で電気信号の入出力を実行する。

【0050】

なお、制御部９０は複数のコンピュータ１１０によって構成されていてもよい。また、制御部９０が複数のコンピュータ１１０から構成されている場合、複数のコンピュータ１１０は、分散配置していてもよく、これらが相互に通信ネットワークＮＷを介して接続されていてもよい。

【0051】

上述のように、本実施形態に係るチルトローター機１では、第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０の動作する場所と機体の重心との位置関係が所定の関係を満たすことにより、ロール運動及びピッチ運動を階層的に制御することが可能となる。そして、チルトローター機１では、対になる回転翼の回転数を等しくすることで、余計なジャイロ効果を発生させることなく、また、チルト角が大きく変わってもほとんど影響されることなく、同じような姿勢制御効果を得ることができる。そこで、図６及び図７を参照しながら、従来のチルトローター機と本実施形態に係るチルトローター機１に係るロール運動及びピッチ運動をシミュレーションした結果について説明する。

【0052】

図６は、ロール運動に係るシミュレーション結果を示す図である。図６は、時間ｔ＝０（単位：秒）で外乱トルクをチルトローター機のロール方向に加えることで、ｔ＝０でロール角速度を発生させた場合に、これが安定化されるまでのシミュレーションを行った結果を示している。また、図７は、時間ｔ＝０（単位：秒）で外乱トルクをチルトローター機のピッチ方向に加えることで、ｔ＝０でピッチ角速度を発生させた場合に、これが安定化されるまでのシミュレーションを行った結果を示している。

【0053】

図６（ａ）は、従来型、すなわち、チルトローター機の重心に対して前方の第１回転翼と後方の第２回転翼とが同じ高さ位置にあるチルトローター機において、回転翼のチルト動作を行う遷移状態におけるロール運動をシミュレーションしたものである。なお、横軸は時間ｔ（単位：秒）であり、縦軸はロール運動を行った際の傾きの度合いである角度φを示している。また、図６（ｂ）は、図１及び図２に示すチルトローター機１について、同様にチルト動作時のピッチ運動をシミュレーションしたものである。なお、横軸は時間ｔ（単位：秒）であり、縦軸はピッチ運動を行った際の傾きの度合いである角度θを示している。また、βとはチルト機構が水平方向にあるとき、つまり、回転翼の軸心の角度がＺ軸方向にある場合を０°とした場合の、回転翼のチルト角度である。なお、従来型のチルトローター機における制御部による回転翼等の制御内容は、従来のＰＤ制御を用いた手法としている。一方、本実施形態に係るチルトローター機１における制御部９０による制御内容は、図４で示したＰＤ制御を用いた手法としている。

【0054】

図６（ａ）では、チルト角度β＝１０°の場合、及びβ＝７５°の場合について、チルト角度βを所定の値とした時点からの時間ｔにおけるロール運動の程度を角度φの変化として示している。図６（ａ）に示すように、従来型のチルトローター機では、β＝７５°のほうがロール運動が大きくなり、且つロール運動が継続する時間が長くなっている。一方、図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係るチルトローター機１では、チルト角度βに関係なく、ロール運動の角度φが小さく且つ短時間で収束することが確認された。

【0055】

図７（ａ）では、チルト角度β＝１０°の場合、及びβ＝７５°の場合について、チルト角度βを所定の値とした時点からの時間ｔにおけるピッチ運動の程度を角度θの変化として示している。図７（ａ）に示すように、従来型のチルトローター機では、β＝１０°及びβ＝７５°の両方において、ピッチ運動が発生し、β＝７５°の場合はβ＝１０°の場合と比べて振幅が大きな状態が長く継続することが確認された。一方、図７（ｂ）に示すように、本実施形態に係るチルトローター機１では、ピッチ運動の程度はチルト角度βに関係なく、従来型のチルトローター機のチルト角度β＝１０°の場合と同程度となること、すなわちピッチ運動の振幅が短時間で小さくなることが確認された。

【0056】

図８～図１１は、上記で説明したチルトローター機１の構成の代表的な変更例を説明する図である。

【0057】

図８は、チルトローター機１に対して舵面を追加する場合の追加場所を例示する図である。従来の固定翼の飛行機では主翼に舵面が設けられている。そこで、チルトローター機１においても、舵面を追加する構成としてもよい。舵面を追加する例として、図８に示すように一対の主翼部２０の後方部の舵面８１、第１チルト機構４０の第１接続ビーム４４に沿った舵面８２、第２チルト機構６０の第２接続ビーム６４に沿った舵面８３が挙げられる。舵面８１～８３は、いずれもその角度を変更することが可能とされている。また、舵面８１は、上述したように、第３回転翼７０の代替のロール制御部として用いることもできる。舵面８１は通常の航空機においても広く用いられていて、図８の例では、ロール運動の制御に用いられる。一方、舵面８２及び舵面８３は、支持ビーム上の舵面であり、支持ビームがない通常のチルトローター機では存在しない舵面である。また、舵面８２及び舵面８３は、ピッチ運動の制御に用いられる点が舵面８１と異なる点である。

【0058】

なお、舵面８１～８３のうち一部の舵面のみが設けられていてもよいし、舵面８１～８３で示す位置の全てに舵面が設けられていてもよい。また、舵面８１～８３が設けられている場合には、制御部９０において舵面を制御することとしてもよい。舵面８１～８３を設けることによって、舵面を利用した姿勢制御が可能となるため、より細やかな制御が可能となる。

【0059】

図９は、チルト機構及び回転翼の変形例を示す図である。図９（ａ）に示すチルトローター機１Ａは、第１チルト機構４０Ａは、軸心部４１，４２に第１支持ビーム４３Ａが垂直方向に延びていない点が第１チルト機構４０と相違する。具体的には、軸心部４１，４２の長さが非常に短くされていて、第１接続ビーム４４の長さより十分に短い。そのため、第１支持ビーム４３Ａは、前方に向けて延び、且つ前方に進むにつれて互いの距離が離れていくように配置される。その結果、図９（ａ）に示すように、平面視において第１支持ビーム４３Ａと第１接続ビーム４４とによって略二等辺三角形が形成されるように、これらが配置される。このように、第１支持ビーム４３Ａは、軸心部４１，４２に対して垂直方向とは異なる方向に延びていてもよい。さらに、図９（ａ）では、４つの第１回転翼３０が第１接続ビーム４４上に並んでいる。このように、第１回転翼３０の数は、一対以上であればよく、例えば、二対（４つ）であってもよい。

【0060】

第２チルト機構６０Ａは、第１チルト機構４０Ａと同様に、軸心部６１，６２に第２支持ビーム６３Ａが垂直方向に延びていない点が第２チルト機構６０と相違する。具体的には、軸心部６１，６２の長さが非常に短くされていて、第２接続ビーム６４の長さより十分に短い。そのため、第２支持ビーム６３Ａは、後方に向けて延び、且つ後方に進むにつれて互いの距離が離れていくように配置される。その結果、図９（ａ）に示すように、平面視において第２支持ビーム６３Ａと第２接続ビーム６４とによって略二等辺三角形が形成されるように、これらが配置される。このように、第２支持ビーム６３Ａについても、軸心部６１，６２に対して垂直方向とは異なる方向に延びていてもよい。さらに、図９（ａ）では、８つの第２回転翼５０Ａが第２接続ビーム６４上に並んでいる。このように、第２回転翼５０の数についても、一対以上であればよく、例えば、四対（８つ）であってもよい。なお、図９（ａ）に示す第１回転翼３０及び第２回転翼５０の数は一例であり、適宜変更される。チルトローター機１のように、第１回転翼３０及び第２回転翼５０の数は同数であってもよいし、チルトローター機１Ａのように互いに異なっていてもよい。また、チルトローター機１Ａのように、第１回転翼３０と第２回転翼５０Ａとの間でその大きさが互いに異なっていてもよい。

【0061】

図９（ｂ）に示すチルトローター機１Ｂでは、チルトローター機１Ａと比べて、第１チルト機構４０Ａに取り付けられる第１回転翼３０の取り付け位置及び第２チルト機構６０Ａに取り付けられる第２回転翼５０の取り付け位置が相違する。チルトローター機１Ａでは、４つの第１回転翼３０が第１接続ビーム４４上に並んでいたのに対して、チルトローター機１Ｂでは、２つの第１回転翼３０が一対の第１支持ビーム４３Ａのそれぞれに対して１つずつ取り付けられている。また、チルトローター機１Ｂでは、２つの第２回転翼５０が一対の第２支持ビーム６３Ａのそれぞれに対して１つずつ取り付けられている。このように、第１チルト機構に対する第１回転翼３０の取り付け位置は、適宜変更することができる。

【0062】

なお、図９では、第１チルト機構４０の変形例及び第１回転翼３０の数及び配置の変更例について説明したが、第２チルト機構６０についても同様の変更を行うことができる。なお、チルトローター機１機において、第１回転翼３０及び第２回転翼５０は、それぞれ左右に一対以上配置されるので、第１回転翼３０及び第２回転翼５０の数は、それぞれが２の倍数とされる。また、第１回転翼３０及び第２回転翼５０の数の合計が４の倍数となるように調整されてもよい。このような数とすることで、回転翼の配置を左右均等にすることができ、左右方向の機体の安定性を高めることができる。

【0063】

図１０は、チルト機構の形状を変更したチルトローター機２の構成例を説明する図である。チルトローター機２は、本体部１０の前方に、本体部１０よりも下方において左右に延びる第１主翼部２１を有し、本体部１０の後方に、本体部１０よりも上方において左右に延びるに第２主翼部２２を有している。また、一対の第１回転翼３０は、左右に延びる第１主翼部２１の両端部において、本体部１０から離間し、且つ、本体部１０に対して左右対称な位置に設けられている。また、一対の第２回転翼５０は、左右に延びる第２主翼部２２において、本体部１０から離間し、且つ、本体部１０に対して左右対称な位置に設けられている。さらに、一対の第３回転翼７０は、左右に延びる第２主翼部２２の両端部において、本体部１０から離間し、且つ、本体部１０に対して左右対称な位置に設けられている。第１回転翼３０、第２回転翼５０、及び第３回転翼７０が設けられる位置は、一例であり、例えば、主翼部のなかほどに回転翼が設けられる構成であってもよい。

【0064】

また、チルトローター機２では、本体部１０に対して回動するような第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０は設けられておらず、一対の第１回転翼３０及び一対の第２回転翼５０それぞれが個別にその場でチルト動作が可能となっている。つまり、図示されていないが、第１回転翼３０及び第２回転翼５０のそれぞれに対して、個別にチルト機構が設けられている。すなわち、一対の第１回転翼３０のそれぞれについてチルト動作を行う一対のチルト機構が第１チルト機構に対応し、一対の第２回転翼５０のそれぞれについてチルト動作を行う一対のチルト機構が第２チルト機構に対応する。

【0065】

このように、チルト機構の構成を変更した場合であっても、機体の前方にある一対の第１回転翼３０が、機体の重心よりも下方においてチルト動作を行うと共に、機体の後方にある一対の第２回転翼が、機体の重心よりも上方においてチルト動作を行う、という構成を実現することが可能である。

【0066】

なお、チルトローター機２の形状の飛行体の第１主翼部２１または第２主翼部２２に対して舵面を追加してもよい。また、チルトローター機１について、第１主翼部２１及び第２主翼部２２を備えた構成に変更してもよい。このように、本実施形態で説明した飛行体の構成は適宜組み合わせることができる。

【0067】

また、チルトローター機１についても、第１チルト機構４０及び第２チルト機構６０による動作とは独立して、図１０に示すように、一対の第１回転翼３０及び一対の第２回転翼５０それぞれが個別にその場でチルト動作が可能となるような構成であってもよい。この場合、制御部がこれらのチルト動作を個別に制御が可能であってもよい。

【0068】

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、チルトローター機１と比べて、本体部１０の形状を変更したチルトローター機１Ｃの構成例を説明する図である。図１１（ａ）は、図２（ａ）に対応する図であり、図１１（ｂ）は、図２（ｂ）に対応する図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるチルトローター機１Ｃは、本体部１０Ａの後方（主翼部２０よりも後方）において、上下方向の高さが大きくなるように上面１１に段差１１ａが設けられている点で、図２等に示す本体部１０と相違する。また、図１１（ａ）に示されるように、第２チルト機構６０は、段差１１ａによって上面１１が高くなっている本体部１０Ａの後方において、上面１１の近くに設けられている。

【0069】

このような構成とした場合、図１１（ｂ）に示すように、チルトローター機１Ｃにおいて第２チルト機構６０の回転中心Ｐ２となる軸心部（図示せず）が設けられる高さ位置と、第１チルト機構４０の回転中心Ｐ１となる軸心部（図示せず）が設けられる高さ位置との間に上下方向の差Ｈを設けることができる。このように２つのチルト機構の回転中心が上下方向に異なる高さ位置に設けられていてもよい。この場合も、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、機体の前方にある一対の第１回転翼３０が、チルトローター機１Ｃの機体の重心よりも下方においてチルト動作を行うと共に、機体の後方にある一対の第２回転翼５０が、チルトローター機１Ｃの機体の重心よりも上方においてチルト動作を行う状態が実現される。

【0070】

［作用］
上記実施形態で説明したチルトローター機１によれば、機体の前方にある一対の第１回転翼３０は、チルトローター機１の機体の重心よりも下方においてチルト動作を行う。また、機体の後方にある一対の第２回転翼５０は、チルトローター機１の機体の重心よりも上方においてチルト動作を行う。このような構成とすることで、第１回転翼３０及び第２回転翼５０のチルト動作を用いて、機体の前後方向の姿勢の制御が可能となる。一方、チルトローター機１のロール運動を制御するためのロール制御部が本体部１０の左右に配置されることで、機体の左右方向の姿勢の制御が可能となる。このため、第１回転翼３０及び第２回転翼５０の回転軸が変化する際にも姿勢を安定させることが可能となる。

【0071】

また、上記のチルトローター機１のように、ロール制御部は、本体部１０の左右に配置されて上下方向に気流を発生させる一対の第３回転翼７０であってもよい。このような構成とすることで、第３回転翼７０を用いて機体の左右方向の姿勢を安定させることができる。

【0072】

さらに、一対の第３回転翼７０は、一対の主翼部２０それぞれの端部に設けられてもよい。このような構成とすることで、一対の第３回転翼７０のそれぞれを本体部１０から遠ざけた位置に配置することができるため、左右方向の安定性をより高めることができる。

【0073】

一方、ロール制御部は、一対の主翼部２０それぞれに設けられた舵面であってもよい。例えば、図８に示すような舵面８１であってもよい。このような構成とすることで、主翼部２０に設けられた舵面を用いて機体の左右方向の姿勢を安定させることができる。

【0074】

一対の第１回転翼３０は、その回転軸３１が水平方向である場合と比べて上下方向に傾いている場合に、第１回転翼３０が下方に移動するようにチルト動作を行ってもよい。また、一対の第２回転翼５０は、その回転軸５１が水平方向である場合と比べて上下方向に傾いている場合に、第２回転翼５０が上方に移動するようにチルト動作を行ってもよい。このような構成とすることで、チルト動作による機体の前後方向の姿勢の制御をより簡単に行うことができる。

【0075】

第１チルト機構４０は、本体部１０から左右方向に延びる軸心部４１，４２と、軸心部４１，４２に対して前方に延びると共に、軸心部４１，４２を基準として本体部１０よりも下方に回動可能な一対の第１支持ビーム４３とを有していてもよい。このとき、一対の第１回転翼３０はそれぞれ一対の第１支持ビーム４３の端部に取り付けられてもよい。また、第２チルト機構６０は、本体部１０から左右方向に延びる軸心部６１，６２と、軸心部６１，６２に対して後方に延びると共に、軸心部６１，６２を基準として本体部１０よりも上方に回動可能な一対の第２支持ビーム６３とを有し、一対の第２回転翼５０はそれぞれ一対の第２支持ビーム６３の端部に取り付けられてもよい。このような構成とすることで、第１回転翼３０の飛行体の重心よりも下方でのチルト動作、及び、第２回転翼５０の飛行体の重心よりも上方でのチルト動作をより簡単に実現することができる。

【0076】

第１チルト機構４０は一対の第１支持ビーム４３の端部同士を接続する第１接続ビーム４４をさらに有していてもよく、一対の第１回転翼３０はそれぞれ一対の第１支持ビーム４３と第１接続ビーム４４との接続位置に取り付けられていてもよい。また、第２チルト機構６０は、一対の第２支持ビーム６３の端部同士を接続する第２接続ビーム６４をさらに有していてもよく、一対の第２回転翼５０はそれぞれ一対の第２支持ビーム６３と第２接続ビーム６４との接続位置に取り付けられてもよい。このような構成とすることで、一対の第１支持ビーム４３及び一対の第２支持ビーム６３のそれぞれを安定して支持した状態で回動させることができ、第１回転翼３０及び第２回転翼５０のチルト動作も安定して行うことができる。

【0077】

主翼部２０、第１チルト機構４０、及び第２チルト機構６０のいずれかは、角度を変更可能な舵面８１～８３を有していてもよい。このような構成とすることで、舵面を利用した姿勢制御も可能となり、機体の姿勢制御をより安定させることができる。

【0078】

チルトローター機１は、制御部９０をさらに有し、制御部９０は、第１回転翼３０の回転数、第１チルト機構４０のチルト動作、第２回転翼５０の回転数、第２チルト機構６０のチルト動作、及びロール制御部の動作（例えば、第３回転翼７０の回転数）を個別に制御可能であってもよい。このような構成とすることで、機体の姿勢制御をより安定させることができる。

【0079】

なお、本実施形態で説明した飛行体は種々の変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、飛行体として上述のチルトローター機１について説明したが、回転翼による垂直離着陸と、固定翼を用いた巡行とを行うという条件で、飛行体の構成は適宜変更することができる。

【0080】

また、チルトローター機１において、主翼部２０、第１回転翼３０、第２回転翼５０及び第３回転翼７０の数及び形状は適宜変更することができる。例えば、主翼部２０、第１回転翼３０、第２回転翼５０及び第３回転翼７０のいずれかが、複数対設けられていてもよい。また、本体部１０に対する主翼部２０の大きさ等は適宜変更される。また、回転翼同士の大きさの関係を適宜変更してもよい。

【0081】

また、上述したように、チルト機構（第１チルト機構４０、第２チルト機構６０）の形状は適宜変更可能である。また、チルト機構に対する回転翼（第１回転翼３０、第２回転翼５０）の取り付け位置も適宜変更することができる。また、チルト機構においては、接続ビーム（第１接続ビーム４４、第２接続ビーム６４）は設けられなくてもよい。また、上記実施形態では、チルト機構が、軸心部（例えば、軸心部４１，４２）を有している構成を説明したが、一対の支持ビーム（例えば、第１支持ビーム４３）が軸心を中心として回動することによってチルト動作が行うことが可能であればよく、例えば、支持ビームが駆動部（例えば、第１駆動部４５）に対して直に接続されていてもよい。

【0082】

さらに、チルト機構（第１チルト機構４０、第２チルト機構６０）の構成を変更することによって、その動作を変更してもよい。例えば、上記実施形態では、チルト機構は、１つの軸（例えば、軸心部４１，４２により構成される軸）に対して一対の支持ビーム（例えば、第１支持ビーム４３）が回動する構成について説明した。これに対して、チルト機構は多段階で回動が可能な構成であってもよい。例えば、一対の支持ビームの中ほどに更に上記の軸（軸心部４１，４２により構成される軸）と同一の方向である左右方向（Ｙ軸方向）に延びる第２の回動軸を設け、一対の支持ビームの先端側（回転翼が取り付けられる側）が、一対の支持ビームの軸心部側に対して第２の回動軸を軸心として回動可能な構成であってもよい。このように、チルト機構は少なくとも１つの軸心を中心として回転翼を回動可能な構成であればよいが、複数の軸心を中心として回転翼を回動可能な構成とされていてもよい。

【符号の説明】

【0083】

１，２…チルトローター機、１０…本体部、２０…主翼部、２１…第１主翼部、２２…第２主翼部、３０…第１回転翼、３１…回転軸、４０…第１チルト機構、４１，４２…軸心部、４３…第１支持ビーム、４４…第１接続ビーム、４５…第１駆動部、４６…回転翼支持部、５０…第２回転翼、５１…回転軸、６０…第２チルト機構、６１，６２…軸心部、６３…第２支持ビーム、６４…第２接続ビーム、６５…第２駆動部、６６…回転翼支持部、７０…第３回転翼、７１…回転軸、８１～８３…舵面、９０…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】