特開 2024-68590 回転翼航空機

(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】P2024068590

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】回転翼航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/08 20230101AFI20240513BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20240513BHJP

   B64D 27/24 20240101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

B64C27/08

B64C39/02

B64D27/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179159

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】吉村 健佑

(72)【発明者】

【氏名】田尻 啓祐

(72)【発明者】

【氏名】袋瀬 健

(57)【要約】

【課題】マルチコプタ、ドローン或いは空飛ぶクルマ等の回転翼航空機を小型軽量化することである。
【解決手段】胴体に複数のロータを設けた回転翼航空機において、前記複数のロータの下方にコアンダ効果を引き起こす円形翼であって、上面が上方に向かって凸形状となるように湾曲している環状の曲面を有する前記円形翼をそれぞれ配置し、前記複数のロータの回転による前記第１の揚力、複数の前記円形翼のコアンダ効果による前記第２の揚力及び複数の前記円形翼の上面に沿って空気の噴流がそれぞれ下向きに偏向されることによる第３の揚力を発生させるようにした。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

胴体に複数のロータを設けた回転翼航空機において、
前記複数のロータの下方にコアンダ効果を引き起こす円形翼であって、上面が上方に向かって凸形状となるように湾曲している環状の曲面を有する前記円形翼をそれぞれ配置し、
前記複数のロータの回転による前記第１の揚力、複数の前記円形翼のコアンダ効果による前記第２の揚力及び複数の前記円形翼の上面に沿って空気の噴流がそれぞれ下向きに偏向されることによる第３の揚力を発生させるようにした回転翼航空機。

【請求項2】

前記複数の円形翼の前記上面の少なくとも一部であって前記環状の曲面を含む前記少なくとも一部を、それぞれ前記上面との間に空気の流路が形成されるように隙間を空けてカウルで覆い、前記カウルに空気を前記流路に引き込むための吸気口を形成した請求項１記載の回転翼航空機。

【請求項3】

前記複数の円形翼の前記上面からそれぞれ前記流路に突出する舵面を設けた請求項２記載の回転翼航空機。

【請求項4】

前記複数の円形翼の少なくとも２つの下方にそれぞれ車輪及びバッテリの少なくとも一方を配置した請求項１記載の回転翼航空機。

【請求項5】

前記複数の円形翼の少なくとも２つの下方にそれぞれ車輪及びバッテリを配置することによって前記回転翼航空機の重心を前記各ロータよりも下方にし、かつ前記車輪よりも前記胴体側に前記バッテリを配置した請求項１記載の回転翼航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、回転翼航空機に関する。

【背景技術】

【0002】

回転翼航空機の一種としてマルチコプタが知られている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）。メインロータとテールロータを有するヘリコプタに対して、マルチコプタは３つ以上のロータを有する回転翼航空機であり、４つのロータを有するクワッドコプタや６つのロータを有するヘキサコプタが代表的である。ヘリコプタやマルチコプタ等の無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ）はドローンと呼ばれるのに対して、マルチコプタからなる有人航空機は空飛ぶクルマとも呼ばれる。

【0003】

マルチコプタは、垂直方向に離着陸できるため垂直離着陸機（ＶＴＯＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ－Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）に分類される。典型的なマルチコプタは、各ロータが電動モータで回転する電動式の回転翼航空機であるため、電動のＶＴＯＬを意味するｅＶＴＯＬとも呼ばれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－００８５６３号公報

【特許文献2】特開２０２０－１１１１２４号公報

【特許文献3】特開２０２０－１３８７１３号公報

【特許文献4】国際公開第２０２１／０９５３９５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、マルチコプタ、ドローン或いは空飛ぶクルマ等の回転翼航空機を小型軽量化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係る回転翼航空機は、胴体に複数のロータを設けた回転翼航空機において、前記複数のロータの下方にコアンダ効果を引き起こす円形翼であって、上面が上方に向かって凸形状となるように湾曲している環状の曲面を有する前記円形翼をそれぞれ配置し、前記複数のロータの回転による前記第１の揚力、複数の前記円形翼のコアンダ効果による前記第２の揚力及び複数の前記円形翼の上面に沿って空気の噴流がそれぞれ下向きに偏向されることによる第３の揚力を発生させるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る回転翼航空機の概略構成例を示す斜視図。

【図2】図１に示す回転翼航空機のロータを含む部分における詳細構成例を示す縦断面図。

【図3】図２に示すロータを含む部分の上面図。

【図4】ロータのみで揚力を発生させる従来の回転翼航空機における問題を説明する図。

【図5】図２に示すようにロータと円形翼の双方で揚力を発生させる回転翼航空機の効果を説明する図。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る回転翼航空機が有する円形翼の構成を示す縦断面図。

【図7】図６に示す円形翼の下面図。

【図8】本発明の第３の実施形態に係る回転翼航空機が有する円形翼の構成を示す縦断面図。

【図9】図８に示す円形翼の上面図。

【図10】本発明の第４の実施形態に係る回転翼航空機の構成例を示す部分断面図。

【図11】ロータを機体上方に配置した従来の回転翼航空機における問題点を説明する図。

【図12】ロータを機体下方に配置した従来の回転翼航空機における問題点を説明する図。

【図13】図１０に示す回転翼航空機の効果を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の実施形態に係る回転翼航空機について添付図面を参照して説明する。

【0009】

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る回転翼航空機１の概略構成例を示す斜視図である。

【0010】

回転翼航空機１は、胴体２に複数のロータ３を設けて構成される。ロータ３は、ファン又はプロペラと呼ばれる場合もある。図１は、回転翼航空機１が４つのロータ３を有するマルチコプタである場合の例を示しているがロータ３の数は任意である。回転翼航空機１は、ドローンとも呼ばれるＵＡＶ、空飛ぶクルマとも呼ばれる有人航空機及びＯＰＶ（Ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ Ｐｉｌｏｔｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）のいずれであっても良い。ＯＰＶはパイロットが搭乗して操縦することも可能な無人航空機であり、有人航空機と無人航空機のハイブリッド航空機である。

【0011】

回転翼航空機１は、複数のロータ３の回転数等を制御することによって垂直離着陸、推力の発生及び姿勢制御を行うことができる。このため、回転翼航空機１は、ＶＴＯＬに分類することができる。

【0012】

図２は図１に示す回転翼航空機１のロータ３を含む部分における詳細構成例を示す縦断面図であり。図３は図２に示すロータ３を含む部分の上面図である。

【0013】

各ロータ３は、回転シャフト１０に任意の数の複数のブレード１１を固定して構成される。各ロータ３の回転シャフト１０は、電動モータ１２の出力シャフトと一体化され、電動モータ１２の動力によって回転させることができる。すなわち、回転翼航空機１は、電動式のＶＴＯＬであり、ｅＶＴＯＬに分類することができる。

【0014】

尚、図２には、ブレード１１のピッチ角を固定とし、電動モータ１２の制御によってブレード１１の回転数のみを制御できるロータ３が図示されているが、電動アクチュエータを取付けてブレード１１のピッチ角を制御できるようにしても良い。但し、図２に例示されるようにブレード１１のピッチ角を固定とすれば、ロータ３の構成を簡易にすることができる。

【0015】

ロータ３の外周は円筒状のカバー１３で保護することができる。換言すれば、円筒状のカバー１３で形成されるダクトの内側にロータ３を配置することができる。尚、円筒状のダクトで覆われたファンはダクテッドファンと呼ばれる。

【0016】

また、各ロータ３の下方には円形翼１４がそれぞれ配置される。各円形翼１４の上面は、コアンダ効果を引き起こす形状となっている。より具体的には、円形翼１４の上面は、ロータ３の回転により引き込まれる空気によってコアンダ効果が生じるように上方に向かって凸形状となるように湾曲している環状の曲面を有する。コアンダ効果は粘性流体の噴流が周りの流体を引き込むことによって、凸形状の壁面を引き寄せる力が生じる現象である。

【0017】

このため、ロータ３のみならず、円形翼１４によっても揚力を得ることができる。すなわち、回転翼航空機１には、揚力を発生させるための複数のロータ３に加えて、コアンダ効果によって揚力を発生させる複数の円形翼１４が設けられる。

【0018】

円形翼１４の下面の形状は任意であるが、円形翼１４の下面側には揚力を得るための空気の流れが形成されない。従って、円形翼１４の重量を軽減する観点から図２に示すように円形翼１４は板状とすることが合理的である。より具体的には円形翼１４を、図２に示すように上方に向かって凸形状となるように湾曲させた円形のディスクで構成することができる。

【0019】

ロータ３を回転させるための電動モータ１２は、筐体が円形翼１４の上面側に突出さないように下面側に突出させて円形翼１４に固定することができる。すなわち、ロータ３の回転シャフト１０と一体化される電動モータ１２の出力シャフトのみを円形翼１４の上面側に突出させることができる。これにより、円形翼１４の上面に形成される空気の流れが乱れることを防止することができる。

【0020】

また、コアンダ効果による揚力を効果的に得るためには円形翼１４の上面に沿って放射状に環状の曲面に向かう空気の流れを形成することが好ましい。従って、ロータ３の中心軸と、円形翼１４の中心軸が同一直線上となるようにロータ３と円形翼１４を配置することが適切である。ロータ３の回転によって引き込んだ空気を円形翼１４の上面に導くためには、ロータ３のカバー１３と円形翼１４の上面との間に空気を流すための隙間を形成することが必要となる。このため、円形翼１４の上面に長さ方向が放射状となるように複数のリブ１５を固定し、リブ１５にロータ３のカバー１３を固定することができる。リブ１５の横断面の形状は、ハット型やＩ字型など任意の形状とすることができる。

【0021】

各円形翼１４の上面に沿って望ましい空気の流れを形成するためには、円形翼１４の上面に沿う空気の流路１６と、流路１６への空気の取込口を形成しつつ、円形翼１４の上面を覆うことが望ましい。そこで、各円形翼１４の上面の少なくとも一部を、それぞれ上面との間に空気の流路１６が形成されるように隙間を空けてカウル１７で覆い、カウル１７に周囲の空気を流路１６に引き込むための吸気口１８を形成することが実用的である。

【0022】

尚、カウルは、航空機等のエンジンや胴体を覆う整流用の部品であり、板状のカウルはカウルプレートと呼ばれる。円形翼１４の湾曲する上面を覆うカウル１７は、円形翼１４の湾曲する上面の形状に合わせて上方に向かって凸形状となるように湾曲した部分を有するカウルプレートで構成することが現実的である。

【0023】

カウル１７についても、ロータ３のカバー１３と同様にリブ１５を介して円形翼１４の上面に固定することができる。また、強度を確保するために適切な位置にリブ１５を配置し、カウル１７とリブ１５からなる支持構造１９でロータ３と円形翼１４を胴体２に固定することができる。尚、ロータ３と円形翼１４を胴体２に固定する支持構造１９は、棒状のアームで構成しても良い。その場合には、円形翼１４を覆うカウル１７と、胴体２を形成するカウル１７を別々に設け、円形翼１４を覆うカウル１７の形状を円形翼１４と同様に逆お椀型又はドーム状としても良い。

【0024】

ロータ３のカバー１３で形成されるダクトは、円形翼１４の上面に向かう空気の流路を形成するとともに、円形翼１４の上面に沿う空気の流路１５への空気の取込口として機能する。このため、ロータ３のカバー１３と干渉しないようにカバー１３の周囲にカウル１７を配置することができる。ブレード１１の長さが短い場合には、コアンダ効果を生じさせる円形翼１４の環状の曲面がカバー１３の外側となる。このため、コアンダ効果を生じさせる円形翼１４の環状の曲面を含む上面の部分を、吸気口１８を有するカウル１７で覆うことができる。

【0025】

カウル１７に形成される吸気口１８は、例えば図３に示すように同心円状に配置される断続的な円弧状の複数のスリットとすることができる。図３に示す例では、放射状に配置されるリブ１５の間にロータ３及び円形翼１４の半径方向に２本ずつスリットが吸気口１８としてカウル１７に形成されている。尚、スリットに代えて、或いはスリットに加えて貫通孔を吸気口１８としてカウル１７に形成しても良い。

【0026】

このような吸気口１８をカウル１７に形成することによって、カウル１７の外側にある空気を、円形翼１４の上面に沿う空気の流路１６に引き込むことができる。吸気口１８の位置、形状、サイズ及び数等の条件は、適量の空気を流路１６に引き込む一方、引き込んだ空気が流路１６から漏れ出ないように試験やシミュレーション等によって決定することが適切である。

【0027】

上述した円形翼１４付きのロータ３を用いると、３種類の揚力を発生させることができる。第１の揚力は、複数のロータ３の回転によって得られる揚力である。すなわち、ロータ３に空気が引き込まれることによって第１の揚力が発生する。第２の揚力は、複数の円形翼１４のコアンダ効果による揚力である。すなわち、ロータ３の回転によって円形翼１４の上面に沿う流路１５に空気を送り込むと空気が放射状に加速され、コアンダ効果によりカウル１７の吸気口１８から空気が引き込まれる。これにより、第２の揚力が円形翼１４の上面において円形翼１４に発生する。更に第３の揚力として、複数の円形翼１４の上面に沿って空気の噴流がそれぞれ下向きに偏向されることによる揚力が円形翼１４の端部において生じる。

【0028】

（効果）
以上の回転翼航空機１は、ロータ３の下方に揚力を発生させる円形翼１４を配置したものである。このため、回転翼航空機１によれば、円形翼１４で揚力を発生できることからロータ３を小型化することができる。その結果、回転翼航空機１の軽量化を図り、航続距離を延ばすことができる。

【0029】

図４はロータ２０のみで揚力を発生させる従来の回転翼航空機２１における問題を説明する図である。

【0030】

図４に示すようにロータ２０のみで揚力を発生させる従来の回転翼航空機２１の場合には、ロータ２０の揚力のみで機体重量を受けられるように大きなロータ２０を回転翼航空機２１に搭載することが必要となる。この場合、ロータ２０及び電動モータ２２の重量が増加するのみならず、ロータ２０と電動モータ２２を支持するアーム２３の長さが長くなる。このため、アーム２３にかかる位置ごとの曲げモーメントの相対値を表すグラフに示すように、ロータ２０の回転シャフト２４に集中荷重として生じる揚力によってアーム２３にかかる曲げモーメントが大きくなる。その結果、空力要求を満たすために制約が大きくなるという問題がある。

【0031】

加えて、ロータ２０のみで揚力を発生させる従来の回転翼航空機２１の場合には、ロータ２０を回転させるためのトルクに加えてロータ２０で得られた揚力をロータ２０の回転シャフト２４と一体化される電動モータ２２の出力シャフトで伝達することが必要となる。このため、電動モータ２２の消費電力及び重量が増加してしまうという問題がある。

【0032】

このような背景からＵＡＶよりも重量が大きく大型化が要求される空飛ぶクルマを、ロータ２０のみで揚力を発生させる従来の回転翼航空機２１で構成しようとすると、航続距離が短くなり、かつ大型化が困難になるという問題がある。

【0033】

図５は図２に示すようにロータ３と円形翼１４の双方で揚力を発生させる回転翼航空機１の効果を説明する図である。

【0034】

図５に示すようにロータ３と円形翼１４の双方で揚力を発生させる場合には、ロータ３を小型化できるのみならず、揚力分布を円形翼１４の上面に分散させることができる。すなわち、揚力を集中荷重とせずに分布荷重とすることができる。その結果、位置ごとの曲げモーメントの相対値を表すグラフに示すように、ロータ３を支持する円形翼１４にかかる曲げモーメントを低減することができる。しかも、円形翼１４の下面側に空力的な制約が無い。

【0035】

また、円形翼１４で揚力が生じる分、電動モータ１２の出力シャフトで伝達される揚力が減少する。その結果、電動モータ１２のサイズ、重量及び消費電力を低減できるだけでなく、電動モータ１２を支持するための構造重量も低減することができる。

【0036】

ロータ３と円形翼１４の双方で揚力を発生させる回転翼航空機１では、上述した効果の他、安全性と静粛性を向上できるという効果が得られる。すなわち、ロータ３の周囲をカバー１３で囲う一方、円形翼１４の上面をカウル１７で遮蔽することによって、外部に露出する部分を小型化されたロータ３の上面のみとすることができる。特に、ロータ３の下面は円形翼１４で遮蔽されており、人や物が下方からロータ３に接触する恐れが無い。このため、安全性を確保することができる。加えて、騒音の防止にも繋がる。また、静粛性を一層向上させるために吸音材等をロータ３のカバー１３、円形翼１４及びカウル１７等に取付けることも容易となる。

【0037】

（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態に係る回転翼航空機１Ａが有する円形翼１４の構成を示す縦断面図であり、図７は図６に示す円形翼１４の下面図である。

【0038】

図６及び図７に示された第２の実施形態における回転翼航空機１Ａでは、円形翼１４の下面側をリブ３０で補強した点が第１の実施形態における回転翼航空機１と相違する。第２の実施形態における回転翼航空機１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態における回転翼航空機１と実質的に異ならないため円形翼１４を含む一部のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0039】

ロータ３及び円形翼１４で発生させる揚力はロータ３及び円形翼１４の半径方向に分布するが、分布する揚力によって円形翼１４には曲げモーメントが生じる。これに対して、円形翼１４を湾曲させた円形のプレートのみで構成すると、円形翼１４の強度が不十分となる可能性がある。

【0040】

そのような場合には、図６及び図７に示すように円形翼１４の下面側にリブ３０を設けて円形翼１４の強度を確保することができる。図６及び図７に示す例では円形翼１４の半径方向を長さ方向とする４本のリブ３０が電動モータ１２の周囲に放射状に配置されているが、リブ３０の数及び配置は任意である。また、リブ３０の横断面の形状は、ハット型やＩ字型など任意の形状とすることができる。

【0041】

以上の第２の実施形態によれば、ロータ３及び円形翼１４で、より大きな揚力を発生させることが可能となる。その結果、回転翼航空機１Ａの大型化が可能となる。

【0042】

（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態に係る回転翼航空機１Ｂが有する円形翼１４の構成を示す縦断面図であり、図９は図８に示す円形翼１４の上面図である。

【0043】

図８及び図９に示された第３の実施形態における回転翼航空機１Ｂでは、円形翼１４の上面に舵面４０を設けた点が第１の実施形態における回転翼航空機１及び第２の実施形態における回転翼航空機１Ａと相違する。第３の実施形態における回転翼航空機１Ｂの他の構成及び作用については第１の実施形態における回転翼航空機１及び第２の実施形態における回転翼航空機１Ａと実質的に異ならないため円形翼１４を含む一部のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0044】

図８及び図９に示すように、各円形翼１４の上面には舵面４０を取付けることができる。図８及び図９に示す例では、ロータ３のカバー１３の内側において円形翼１４の上面から突出する複数のフィン４１と、カウル１７の内側において円形翼１４の上面から流路１６に突出する複数のフィン４１が、それぞれ舵面４０としてロータ３及び円形翼１４の中心軸を中心として放射状に配置されている。円形翼１４の上面に対する各フィン４１の傾斜角度は、電動アクチュエータによって可変制御することができる。

【0045】

尚、図８及び図９には円形翼１４の半径方向を長さ方向とするフィン４１を円形翼１４の上面に設けた例が示されているが、円形翼１４の円周方向又は接線方向など円形翼１４の半径方向と交差する方向を長さ方向とするフィン４１を円形翼１４の上面に設けても良い。また、第２の実施形態のように円形翼１４の下面側にリブ３０を設けて円形翼１４の強度を補強しても良い。

【0046】

以上の第３の実施形態によれば、ロータ３の制御に加えて舵面４０の制御によって回転翼航空機１Ｂの推力偏向等を行うことができる。このため、ロータ３のピッチ角が固定であっても、回転翼航空機１Ｂの姿勢制御が容易となる。その結果、可変ピッチロータを不要とし、ロータ３の構造を単純化することができる。また、各舵面４０は電動モータ１２の出力シャフトで支持されない円形翼１４の上面に配置されるため、電動モータ１２の消費電力及びロータ３を支持するための構造重量の増加を回避することができる。

【0047】

（第４の実施形態）
図１０は本発明の第４の実施形態に係る回転翼航空機１Ｃの構成例を示す部分断面図である。

【0048】

図１０に示された第４の実施形態における回転翼航空機１Ｃでは、円形翼１４の下方に車輪５０及びバッテリ５１を配置した点が第１乃至第３の実施形態における回転翼航空機１、１Ａ、１Ｂと相違する。第４の実施形態における回転翼航空機１Ｃの他の構成及び作用については第１乃至第３の実施形態における回転翼航空機１、１Ａ、１Ｂと実質的に異ならないため回転翼航空機１Ｃの一部のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0049】

円形翼１４の直下は物を配置するためのスペースとして活用することができる。そこで、円形翼１４の下方に床を形成するためのプレート５２を連結し、プレート５２の上に重量物を載置することができる。つまり、円形翼１４の下方にプレート５２を連結することによって重量物の収納ボックスを形成することができる。

【0050】

図１０に示す例では、ロータ３及び収納ボックスを形成する円形翼１４がカウル１７とリブ１５で構成される支持構造１９で胴体２に連結されている。すなわち、ロータ３及び円形翼１４が支持構造４３で支持されている。もちろん、フレームやアーム等の任意の支持構造でロータ３及び円形翼１４を支持することができる。

【0051】

回転翼航空機１Ｃの代表的な重量物としては、車輪５０とバッテリ５１が挙げられる。そこで、各円形翼１４の下方にそれぞれ車輪５０及びバッテリ５１の少なくとも一方を配置することができる。もちろん、ペイロード等の機器を円形翼１４の下方に配置しても良い。バッテリ５１が複数のロータ３に共通である場合には、バッテリ５１については客室の床下など胴体２内に配置するようにしても良い。

【0052】

また、車輪５０の数が４つであり、円形翼１４を設けたロータ３の数が６つである場合のように、円形翼１４の数よりも車輪５０の数の方が少ない場合や、一部の円形翼１４の下方が車輪５０の位置として適切でない場合には、下方が車輪５０の位置として適切な一部の円形翼１４の下方に車輪５０を配置することができる。従って、複数の円形翼１４のうち少なくとも２つの円形翼１４の下方にそれぞれ車輪５０及びバッテリ５１の少なくとも一方を配置することができる。

【0053】

図１０に例示されるように複数の円形翼１４のうち少なくとも２つの円形翼１４の下方にそれぞれ車輪５０及びバッテリ５１の双方を配置する場合には、車輪５０よりも胴体２側にそれぞれバッテリ５１を配置することが望ましい。これは、対をなす２つの車輪５０の間隔を広くすることによって、回転翼航空機１Ｃの地上走行時における安定性を向上できるためである。

【0054】

また、典型的な空飛ぶクルマに備えられるバッテリは、低重心化を図るために乗員が搭乗する客室の床下に配置されるが、客室の床下にバッテリを配置しない場合にはバッテリを配置するための床下のスペースが不要となる。このため、床の位置を低くし、乗員の重量を含めた空飛ぶクルマの重心を下げることができる。

【0055】

そこで、バッテリ５１を円形翼１４の直下に配置する一方、客室の床下にバッテリ５１を配置するためのスペースを設けないことによって、乗員を含めた回転翼航空機１Ｃの重心を各ロータ３よりも下方にすることができる。これにより、回転翼航空機１Ｃの飛行時における安定性を向上することができる。

【0056】

（効果）
以上の第４の実施形態は、円形翼１４の下方を車輪５０やバッテリ５１等を配置するためのスペースとして有効利用するようにしたものである。このため、第４の実施形態によれば、以下に詳述するように、従来の回転翼航空機と比較して、回転翼航空機１Ｃの低重心化、整備容易性の向上、軽量化及び安定性の向上を図ることができる。

【0057】

従来の空飛ぶクルマ等の回転翼航空機は、ロータを機体の上方に配置するタイプと、ロータを機体の下方に配置するタイプに大別される。

【0058】

図１１はロータ２０を機体上方に配置した従来の回転翼航空機２１Ａにおける問題点を説明する図である。

【0059】

図１１に示すように大きなロータ２０の回転シャフト２４を電動モータ２２で回転させ、かつ電動モータ２２をアーム２３で支持する従来のロータ２０を機体の上方に配置すると、ロータ２０の支持構造２５Ａと、車輪２６の支持構造２５Ｂが別々に必要となる。このため、回転翼航空機２１Ａの重量の増加に繋がるのみならず、各支持構造２５Ａ、２５Ｂにかかる位置ごとの曲げモーメントの相対値を表すグラフに示すように、回転翼航空機２１Ａの飛行時と着陸時に各支持構造２５Ａ、２５Ｂに別々に曲げモーメントが生じる。

【0060】

従って、各支持構造２５Ａ、２５Ｂについて、それぞれ曲げモーメントに応じた強度設計することが必要となる。しかも、回転翼航空機２１Ａの飛行時と着陸時との間において支持構造２５Ａ、２５Ｂにそれぞれ作用する曲げモーメントに大きな差が生じる。このため、各支持構造２５Ａ、２５Ｂの強度の面において効率が悪い。

【0061】

加えて、ロータ２０の下方には、空力制約によって車輪２６及びバッテリ２７等の機器を配置することができない。その結果、車輪２６の間隔を長くすることができず、地上走行時における回転翼航空機２１Ａの安定性が低下するのみならず。客室の床下に配置にバッテリ２７を配置することが必要になることから、床の高さとともに乗員を含む回転翼航空機２１Ａの重心が高くなる。また、ロータ２０が機体の上方にあることからロータ２０の整備容易性が低い。

【0062】

図１２はロータ２０を機体下方に配置した従来の回転翼航空機２１Ｂにおける問題点を説明する図である。

【0063】

図１２に示すように大きなロータ２０の回転シャフト２４を電動モータ２２で回転させ、かつ電動モータ２２をアーム２３で支持する従来のロータ２０を機体の下方に配置する場合においても、ロータ２０を機体の上方に配置する場合と同様に、ロータ２０の下方には、空力制約によって車輪２６及びバッテリ２７等の機器を配置することができない。その結果、車輪２６の間隔を長くすることができず、地上走行時における回転翼航空機２１Ｂの安定性が低下する。

【0064】

また、バッテリ２７を客室の床下に配置しなければならず、床の高さとともに乗員の重心が高くなる。その結果、乗員を含む回転翼航空機２１Ｂの重心がロータ２０よりも上方となり、回転翼航空機２１Ｂの飛行時における安定性が低下する。

【0065】

加えて、車輪２６とロータ２０を共通の支持構造２５で支持できるものの、支持構造２５にかかる位置ごとの曲げモーメントの相対値を表すグラフに示すように、回転翼航空機２１Ｂの飛行時と着陸時との間において支持構造２５に作用する曲げモーメントに大きな差が生じる。このため、支持構造２５の強度の面において効率が悪い。

【0066】

図１３は図１０に示す回転翼航空機１Ｃの効果を説明する図である。

【0067】

図１３に示すようにロータ３及び円形翼１４の下方に車輪５０とバッテリ５１を配置した回転翼航空機１Ｃの場合には、床下にバッテリ５１を配置するためのスペースが不要となる。このため、乗員の座席の位置を低くすることによって、乗員を含む回転翼航空機１Ｃの重心をロータ３よりも低くすることができる。これにより、回転翼航空機１Ｃの飛行時における安定性を向上することができる。一方、バッテリ５１の有無を問わず車輪５０の間隔を従来よりも広くできるため、回転翼航空機１Ｃの地上走行時における安定性も向上することができる。

【0068】

また、回転翼航空機１Ｃの飛行時には、ロータ３と円形翼１４で発生させる揚力を打消す方向にバッテリ５１及び車輪５０の重力が作用する。一方、回転翼航空機１Ｃの着陸時には、地上から車輪５０に作用する垂直抗力を打消す方向にロータ３及び車輪５０の重力が作用する。

【0069】

その結果、回転翼航空機１Ｃの飛行時及び着陸時にロータ３及び円形翼１４の支持構造１９に作用する荷重と曲げモーメントを低減することができる。このため、車輪５０とロータ３を共通の支持構造１９で支持できるだけでなく、支持構造１９自体の強度を低減できるので、回転翼航空機１Ｃの重量の軽減に繋がる。また、支持構造１９及びプレート５２を含む円形翼１４にかかる位置ごとの曲げモーメントの相対値を表すグラフに示すように、回転翼航空機１Ｃの飛行時と着陸時との間において、支持構造１９及びプレート５２を含む円形翼１４に作用する曲げモーメントに生じる差が小さくなる。このため、支持構造１９の強度の面において効率が良い。

【0070】

上述した効果の他、ロータ３、電動モータ１２、バッテリ５１及び車輪５０等の整備対象となる機器及び装置を胴体２の外部において下方に集約することができる。このため、回転翼航空機１Ｃの整備に要する労力を低減できる。

【0071】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【符号の説明】

【0072】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 回転翼航空機
２ 胴体
３ ロータ
１０ 回転シャフト
１１ ブレード
１２ 電動モータ
１３ カバー
１４ 円形翼
１５ リブ
１６ 流路
１７ カウル
１８ 吸気口
１９ 支持構造
２０ ロータ
２１、２１Ａ、２１Ｂ 回転翼航空機
２２ 電動モータ
２３ アーム
２４ 回転シャフト
２５、２５Ａ、２５Ｂ 支持構造
２６ 車輪
２７ バッテリ
３０ リブ
４０ 舵面
４１ フィン
５０ 車輪
５１ バッテリ
５２ プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】