▶ エーエムエスエル イノベーションズ ピーティーワイ リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-27
(54)【発明の名称】垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機
(51)【国際特許分類】
B64C 27/28 20060101AFI20220520BHJP
B64C 9/14 20060101ALI20220520BHJP
B64C 27/26 20060101ALI20220520BHJP
B64D 27/24 20060101ALI20220520BHJP
【ＦＩ】
B64C27/28
B64C9/14
B64C27/26
B64D27/24
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021556357
(86)(22)【出願日】2020-03-19
(85)【翻訳文提出日】2021-10-26
(86)【国際出願番号】 AU2020050261
(87)【国際公開番号】W WO2020186305
(87)【国際公開日】2020-09-24
(31)【優先権主張番号】2019900954
(32)【優先日】2019-03-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】AU
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520097618
【氏名又は名称】エーエムエスエル イノベーションズ ピーティーワイ リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＭＳＬ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＳ ＰＴＹ ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】４２ Ｓｔａｆｆｏｒｄ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｓｔａｎｍｏｒｅ， Ｎｅｗ Ｓｏｕｔｈ Ｗａｌｅｓ ２０４８， Ａｕｓｔｒａｌｉａ
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ムーア，アンドリュー ダドリー
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン，ジョン
(57)【要約】
右側および左側前方翼（２０、２２）と右側および左側後方翼（３０、３２）とを有する翼構造を有し、箱型翼構成で右側翼（２０、３０）のそれぞれが接続されており、かつ左側翼（２２、３２）のそれぞれが接続されており、各翼（２０、２２、３０、３２）は固定前縁（１００）および少なくとも１つの可動後端操縦翼面（１１０）を有し、さらに各翼（２０、２２、３０、３２）は少なくとも１つのモータポッド（１９５）を有し、モータポッド（１９５）は、固定前縁（１００）の下側に回動可能に取り付けられており、かつ後端操縦翼面（１１０）にしっかりと固定されていることを特徴とする垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機（１００）。
【選択図】図２１
【選択図】図２１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
右側および左側前方翼を有する翼構造と、箱型翼構成で右側翼のそれぞれが接続されており、かつ左側翼のそれぞれが接続されている右側および左側後方翼と
を有し、
各翼は固定前縁および少なくとも１つの可動後端操縦翼面を有し、
さらに、各翼はモータを有する少なくとも１つのモータポッドを有し、前記モータポッドは前記固定前縁の下側に回動可能に取り付けられており、かつ前記後端操縦翼面にしっかりと固定されている
ことを特徴とする垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項2】
前記モータポッドおよび前記後端操縦翼面を前記固定前縁のヒンジ点の周りで回動させるように構成された機械的アクチュエータをさらに備える、請求項１に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項3】
前記アクチュエータは機械的に駆動される回転アームおよびリンク機構を備える、請求項２に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項4】
前記回転アームは前記モータポッドのアクチュエータモータに接続された近位端を有し、かつ前記回転アームは前記リンク機構の近位端に接続された遠位端を有し、かつ前記リンク機構の遠位端は前記固定前縁に回動可能に接続されている、請求項３に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項5】
前記固定前縁と前記後端操縦翼面との間に位置する前縁スロットをさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項6】
前記固定前縁の上側にヒンジ式に取り付けられた上側スロットカバーをさらに備え、前記上側スロットカバーは一般に前方飛行構成において前記前縁スロットを覆い、かつ前記前縁スロットは離着陸構成において少なくとも部分的に覆われていない、請求項５に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項7】
前記固定前縁の下側にヒンジ式に取り付けられた下側スロットカバーをさらに備え、前記下側スロットカバーは一般に前方飛行構成において前記前縁スロットを覆い、かつ前記前縁スロットは離着陸構成において少なくとも部分的に覆われていない、請求項５または６に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項8】
前記下側スロットカバーの後端側および前記上側スロットカバーの後端側は互いに当接して、前記固定前縁と前記上側スロットカバーと前記下側スロットカバーとの間に囲まれた体積を画定している、請求項７に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項9】
前記下側スロットカバーの前記後端側および前記上側スロットカバーの前記後端側は移動可能であり、かつ互いに対して摺動するように構成されている、請求項８に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項10】
前記上側スロットカバーは前方飛行構成においてほぼ下向きの凹面を有して湾曲している、請求項７～９のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項11】
前記下側スロットカバーは、前記前縁に隣接する上向きの凹面および前方飛行構成において前記後端側に隣接する下向きの凹面を有するほぼ「Ｓ字型」の曲線プロファイルを有して湾曲している、請求項７～１０のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項12】
前記上側スロットカバーは、前記翼の長手軸にほぼ平行に延在する軸の周りで回動する関節接続を達成するためにヒンジ式に接続された２つ以上の部材によって画定されている、請求項６～１１のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項13】
前記上側スロットカバーは柔軟な部材によって画定されており、かつ／または柔軟な部材によって前記固定前縁に接続されており、前記柔軟な部材は前記翼の長手軸にほぼ平行に延在する軸の周りで柔軟である材料から作製されている、請求項６～１１のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項14】
各翼はモータを有する少なくとも２つのモータポッドを有し、前記第１および第２のモータが異なる推力線を有するように、第１のモータは前記操縦翼面に対して下向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有し、かつ第２のモータは前記操縦翼面に対して上向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項15】
前記第１および第２のモータは、回転モーメントを発生させて前記操縦翼面を前記固定前縁に対して回転させるために選択的に異なる回転速度で動作可能である、請求項１４に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項16】
右側および左側前方に取り付けられた翼を有する翼構造と、箱型翼構造を画定するために右側翼のそれぞれが接続されており、かつ左側翼のそれぞれが接続されている、右側および左側後方に取り付けられた翼であって、
各翼は固定前縁および少なくとも１つの可動後端操縦翼面を有し、かつ各翼は第１のモータおよび第２のモータを有し、前記モータは前記固定前縁に回動可能に取り付けられ、かつ前記後端操縦翼面にしっかりと固定されている翼と、
各モータおよび前記後端操縦翼面を前記固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させるように構成された機械的アクチュエータと
を有し、
前記第１および第２のモータが異なる推力線を有するように、前記第１のモータは前記操縦翼面に対して下向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有し、かつ前記第２のモータは前記操縦翼面に対して上向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有する
ことを特徴とする垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項17】
接続部材が前記航空機の同じ側に位置する各翼の先端を結合し、前記接続部材はそれぞれ、前記前方翼に固定された第１のアームと、前記後方翼に固定された第２のアームと、前記第１および第２のアームの接合部に位置する中間エルボとによって画定されている、請求項１～１６のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項18】
接続部材は前記航空機の同じ側に位置する各翼の先端を結合し、前記接続部材はそれぞれ、前記前方翼と前記後方翼との間に延在するほぼ直線状の本体部分を有する、請求項１～１７のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項19】
前記接続部材の前記第１のアームは、バッテリ、燃料または他の機器の貯蔵のためのポッドを画定している、請求項１７に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項20】
前記ポッドは選択的に取り外し可能かつ交換可能である、請求項１９に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項21】
前記接続部材の前記第１のアームは水上での離着陸のために構成された浮揚フロートを提供するポッドを画定している、請求項１７に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項22】
遠位モータが各前方翼の先端領域またはその近くに位置し、前記遠位モータは前記接続部材のほぼ前方に位置決めされている、請求項１６～２１のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項23】
水平飛行構成において０．１４～０．３、および垂直飛行構成において０．３～０．６
の範囲の高さ：幅比を有する、請求項１～２２のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項24】
前記後端操縦翼面はその総翼弦長の約５０％～約７０％のプロファイル長さを有する、請求項１～２３のいずれか１項に記載の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機。
【請求項25】
右側および左側前方に取り付けられた翼と右側および左側後方に取り付けられた翼とを有する翼構造を有する垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機を制御する方法であって、各翼は第１のモータおよび第２のモータを有し、前記モータはそれぞれ固定前縁に回動可能に取り付けられており、かつ可動後端操縦翼面にしっかりと固定されており、前記第１および第２のモータはそれぞれ異なる推力線を有する回転翼を有し、前記可動後端操縦翼面のうちの１つを機械的に作動させて、各モータおよび前記後端操縦翼面を前記固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させる工程、および／または
各モータおよび前記後端操縦翼面を前記固定前縁の前記ヒンジ点の周りで選択的に回動させるために前記可動後端操縦翼面を空気力学的に作動させる工程
を含み、
空気力学的に作動させる工程は前記第１および第２のモータを異なる回転速度で動作させることを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項26】
前記機械的に作動させる工程は機械的に駆動される回転アームを回転させることを含み、前記回転アームは前記第１および第２のモータのうちの１つのアクチュエータモータに接続された近位端を有し、かつ前記回転アームは前記リンク機構の近位端に接続された遠位端を有し、かつ前記リンク機構の遠位端は前記固定前縁に回動可能に接続されている、請求項２５に記載の方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機に関する。特に本発明は、乗客および／または陸軍および／または海軍用途を有するＶＴＯＬ航空機に関する。
【背景技術】
【0002】
ＶＴＯＬ航空機は、垂直または垂直に近い若干の角度で離着陸することができる。この種の航空機としては、陸軍用途のために使用されることが多いヘリコプターおよび特定の固定翼航空機が挙げられる。有利にはＶＴＯＬ航空機は、大きい滑走路の必要性を否定する限られた空間での離着陸を可能にし、かつボートデッキおよび建物の上のヘリコプター離着陸場および他の構造などの小さい空間での離着陸を可能にする。
【0003】
ヘリコプターは揚力および推力がどちらも回転翼によって与えられる航空機の１種である。高レベルの騒音出力などの、いくつかの用途において問題となり得るヘリコプターに関連するいくつかの問題が存在する。ヘリコプターに関連するそのような欠点の１つは飛行にとって重要な回転翼設計に関する。その設計には一般に冗長性は存在せず、これはその（もしくは各）回転翼の動作が重要であることを意味する。この冗長性の欠如は、大きい安全率を回転翼および駆動列の全ての部品に適用しなければならないことを意味し、これはヘリコプターの重量および製造コストをかなり増加させる。
【0004】
様々な商業上および安全上の理由のために電気航空機に対する関心が益々高まっている。最近ではドローン技術に関して多くの開発が行われており、これは一般にピッチ円直径の周りに離間された複数の電気回転翼を利用する。ドローンは一般に、それぞれがほぼ垂直の軸の周りを回転する電気回転翼により動作する。
【0005】
ドローンは小さいペイロードを配達するために商業的に実行可能になりつつあるが、それらは一般に、回転翼の垂直回転軸が理由で比較的低い飛行速度に制限されている。さらにそれらは１回のバッテリ充電当たりの妥当な少ない走行距離を有する傾向がある。
【0006】
ティルトウイング航空機が利用可能であり、一般に離着陸ために垂直プロペラ軸の原理で動作し、その翼は、プロペラが離着陸のために垂直軸を有する構成とプロペラが前方飛行のために水平軸を有する構成との間で傾くように構成されている。
【0007】
上記ティルトウイング構成は、航空母艦およびヘリコプター離着陸場などの限られた利用可能な視界良好空間を有する領域に離着陸するという利点を提供する。またティルトウイング航空機は、従来のプロペラ駆動型固定翼航空機に匹敵する飛行速度を提供することができる。
【0008】
ティルトウイング航空機は一般に、翼に直接取り付けられたプロペラまたはダクテッドファンを駆動する電動モータまたはガスタービンエンジンを有する。翼全体が垂直と水平との間で回転して推力ベクトルを垂直から水平に傾けて戻る。
【0009】
定義として、「推力ベクトル」ともいう「推力線」はプロペラの推力であり、プロペラの回転軸とほぼ同じである。「ヒンジ線」はヒンジ回転軸である。
【0010】
既存のティルトウイング航空機にはいくつかの固有の欠点がある。欠点の１つは、離陸／着陸構成と前方飛行構成との間で翼の傾斜角を制御するために必要なアクチュエータおよび軸受または他のそのような機構に関する。アクチュエータは前方飛行中に翼を所望の傾斜に固定する役割も果たす。しかし実際には、アクチュエータおよび軸受は航空機にかなりの重量を加える。その結果、輸送することができる人員または貨物などのペイロードの量が減少する。さらに翼傾斜作動システムおよび軸受の重要な性質により、その組み立て体は破局故障のリスクを減少させるために、十分な程度の冗長性を有して設計しなければならない。
【0011】
現在では、電気式ＶＴＯＬジェットがＬｉｌｉｕｍ Ｊｅｔ（商標）という商標名でＬｉｌｉｕｍ Ａｖｉａｔｉｏｎ社によって設計および試験されている。そのプロトタイプは、２つの翼および約３６個の電動モータを有する２人乗りの軽量コミュータ航空機であることを目的としている。
【0012】
Ｌｉｌｉｕｍ Ｊｅｔ（商標）型航空機の欠点は、ケーシングに収容されたファンモータである電動モータに関する。この構成は非常にエネルギー集約的であり、その結果、所与のバッテリサイズでの可能な飛行範囲が減少する。
【0013】
さらにケーシングに収容されたファンは、指定されたヘリコプター離着陸場および滑走路などのハードスタンド表面でしか離着陸ために動作することができない。これは航空機の有用性を制限し、かつそれが離着陸中に公園、野原および庭などのハードスタンドでない表面で動作するのを妨げる。これは陸軍用途では望ましくなく、遠隔地での緊急着陸の要請には応じられない。
【0014】
別の概念のＶＴＯＬ航空機は、Ｊｏｂｙ Ａｖｉａｔｉｏｎ社によるＳ２ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ（商標）である。この設計は、各翼に取り付けられた複数（好ましくは４つ）の電動モータを備えた固定翼を有する。４つのさらなるモータが後部の安定板すなわち尾翼に取り付けられている。この概念の航空機の欠点は、各電動モータが独立して作動され、各モータのために別個のアクチュエータを必要とする点にある。上述のように、これは作動モータシステムのためにかなりのさらなる重量を必要とする。
【0015】
プラントルの「ベストウイングシステム（Ｂｅｓｔ Ｗｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）」ともいう箱型翼航空機は、一般に前方から見た場合に閉鎖した箱を形成する垂直に分離され、かつウィングレットによって接続された上側および下側翼が存在する翼構成である。これらの翼は、下側翼の前方に上側翼を有する１つの構成と下側翼が上側翼の前方にある他の構成により水平に分離させることもできる。
【0016】
箱型翼は翼高さと翼幅との間の強力な関係により、低速および高い揚力係数において優勢となる揚力（誘導抗力）により抗力を減少させるという点で特定の利点を有する。箱型翼は、より複雑な空力弾性設計要求および潜在的かつ複雑な失速挙動が原因で広く採用されていない。
【0017】
ＶＴＯＬ用途のための箱型翼は、飛行の高出力移行段階中に揚力により抗力を減少させる箱型翼形状と相まって傾斜翼および回転翼のための好都合な取り付け構造の組み合わせを提供する潜在能力を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明の目的は、上記欠点のうちの１つ以上を実質的に克服するか少なくとも改善すること、または有用な代替物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0019】
第１の態様では、本発明は、
右側および左側前方翼を有する翼構造と、
箱型翼構成で右側翼のそれぞれが接続されており、かつ左側翼のそれぞれが接続されている右側および左側後方翼と
を有し、
各翼は固定前縁および少なくとも１つの可動後端操縦翼面を有し、
さらに、各翼はモータを有する少なくとも１つのモータポッドを有し、モータポッドは固定前縁の下側に回動可能に取り付けられており、かつ後端操縦翼面にしっかりと固定されている
ことを特徴とする、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機を提供する。
右側および左側前方翼を有する翼構造と、
箱型翼構成で右側翼のそれぞれが接続されており、かつ左側翼のそれぞれが接続されている右側および左側後方翼と
を有し、
各翼は固定前縁および少なくとも１つの可動後端操縦翼面を有し、
さらに、各翼はモータを有する少なくとも１つのモータポッドを有し、モータポッドは固定前縁の下側に回動可能に取り付けられており、かつ後端操縦翼面にしっかりと固定されている
ことを特徴とする、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機を提供する。
【0020】
垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機は好ましくは、モータポッドおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで回動させるように構成された機械的アクチュエータをさらに備える。
【0021】
アクチュエータは好ましくは、機械的に駆動される回転アームおよびリンク機構を備える。
【0022】
回転アームは好ましく、モータポッドのアクチュエータモータに接続された近位端を有し、かつ回転アームはリンク機構の近位端に接続された遠位端を有し、かつリンク機構の遠位端は固定前縁に回動可能に接続されている。
【0023】
垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機は好ましくは、固定前縁と後端操縦翼面との間に位置する前縁スロットをさらに備える。
【0024】
垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機は好ましくは、固定前縁の上側にヒンジ式に取り付けられた上側スロットカバーをさらに備え、上側スロットカバーは一般に前方飛行構成において前縁スロットを覆い、かつ前縁スロットは離着陸構成において少なくとも部分的に覆われていない。
【0025】
垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機は好ましくは、固定前縁の下側にヒンジ式に取り付けられた下側スロットカバーをさらに備え、下側スロットカバーは一般に前方飛行構成において前縁スロットを覆い、かつ前縁スロットは離着陸構成において少なくとも部分的に覆われていない。
【0026】
好ましくは下側スロットカバーの後端側および上側スロットカバーの後端側は互いに当接しており、かつ固定前縁と上側スロットカバーと下側スロットカバーとの間に囲まれた体積を画定している。
【0027】
下側スロットカバーの後端側および上側スロットカバーの後端側は好ましくは移動可能であり、かつ互いに対して摺動するように構成されている。
【0028】
上側スロットカバーは好ましくは、前方飛行構成においてほぼ下向きの凹面を有して湾曲している。
【0029】
下側スロットカバーは好ましくは、前縁に隣接する上向きの凹面および前方飛行構成において後端側に隣接する下向きの凹面を有するほぼ「Ｓ字型」の曲線プロファイルを有して湾曲している。
【0030】
上側スロットカバーは好ましくは、翼の長手軸にほぼ平行に延在する軸の周りで回動する関節接続を達成するためにヒンジ式に接続された２つ以上の部材によって画定されている。
【0031】
上側スロットカバーは好ましくは柔軟な部材によって画定されており、かつ／または柔軟な部材によって固定前縁に接続されており、柔軟な部材は、翼の長手軸にほぼ平行に延在する軸の周りで柔軟であるガラス繊維複合材などの材料から作られている。
【0032】
各翼は好ましくはモータを有する少なくとも２つのモータポッドを有し、第１および第２のモータが異なる推力線を有するように、第１のモータは操縦翼面に対して下向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有し、かつ第２のモータは操縦翼面に対して上向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有する。
【0033】
第１および第２のモータは好ましくは、回転モーメントを発生させて操縦翼面を固定前縁に対して回転させるために選択的に異なる回転速度で動作可能である。
【0034】
第２の態様では、本発明は、
右側および左側前方に取り付けられた翼を有する翼構造と、
箱型翼構造を画定するために右側翼のそれぞれが接続されており、かつ左側翼のそれぞれが接続されている、右側および左側後方に取り付けられた翼であって、
各翼は固定前縁および少なくとも１つの可動後端操縦翼面を有し、かつ各翼は第１のモータおよび第２のモータを有し、モータは固定前縁に回動可能に取り付けられ、かつ後端操縦翼面にしっかりと固定されている翼と、
各モータおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させるように構成された機械的アクチュエータと
を有し、
第１および第２のモータが異なる推力線を有するように、第１のモータは操縦翼面に対して下向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有し、かつ第２のモータは操縦翼面に対して上向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有する
ことを特徴とする垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機を提供する。
右側および左側前方に取り付けられた翼を有する翼構造と、
箱型翼構造を画定するために右側翼のそれぞれが接続されており、かつ左側翼のそれぞれが接続されている、右側および左側後方に取り付けられた翼であって、
各翼は固定前縁および少なくとも１つの可動後端操縦翼面を有し、かつ各翼は第１のモータおよび第２のモータを有し、モータは固定前縁に回動可能に取り付けられ、かつ後端操縦翼面にしっかりと固定されている翼と、
各モータおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させるように構成された機械的アクチュエータと
を有し、
第１および第２のモータが異なる推力線を有するように、第１のモータは操縦翼面に対して下向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有し、かつ第２のモータは操縦翼面に対して上向きに傾斜されている回転軸を有する回転翼を有する
ことを特徴とする垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機を提供する。
【0035】
好ましくは、接続部材は本航空機の同じ側に位置する各翼の先端を結合し、接続部材はそれぞれ、前方翼に固定された第１のアームと、後方翼に固定された第２のアームと、第１および第２のアームの接合部に位置する中間エルボとによって画定されている。
【0036】
好ましくは、接続部材は本航空機の同じ側に位置する各翼の先端を結合しており、接続部材はそれぞれ前方翼と後方翼との間に延在するほぼ直線状の本体部分を有する。
【0037】
接続部材の第１のアームは好ましくはバッテリ、燃料または他の機器の貯蔵のためのポッドを画定している。
【0038】
好ましくは当該ポッドは選択的に取り外し可能かつ交換可能である。
【0039】
当該ポッドは好ましくは水上での離着陸のために構成された浮揚フロートである。
【0040】
遠位モータは好ましくは各前方翼の先端領域またはその近くに位置し、遠位モータは接続部材のほぼ前方に位置決めされている。
【0041】
本航空機は好ましくは、
水平飛行構成において０．１４～０．３、および
垂直飛行構成において０．３～０．６
の範囲の高さ：幅比を有する。
水平飛行構成において０．１４～０．３、および
垂直飛行構成において０．３～０．６
の範囲の高さ：幅比を有する。
【0042】
後端操縦翼面は好ましくは総翼弦長の約５０％～約７０％のプロファイル長さを有する。
【0043】
第３の態様では、本発明は、右側および左側前方に取り付けられた翼と右側および左側後方に取り付けられた翼とを有する翼構造を有する垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機を制御する方法であって、各翼は第１のモータおよび第２のモータを有し、モータはそれぞれ固定前縁に回動可能に取り付けられており、かつ可動後端操縦翼面にしっかりと固定されており、第１および第２のモータはそれぞれ異なる推力線を有する回転翼を有し、
可動後端操縦翼面のうちの１つを機械的に作動させて、各モータおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させる工程、および／または
各モータおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させるために前記可動後端操縦翼面を空気力学的に作動させる工程
を含み、
空気力学的に作動させる工程は第１および第２のモータを異なる回転速度で動作させることを含む
ことを特徴とする方法を提供する。
可動後端操縦翼面のうちの１つを機械的に作動させて、各モータおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させる工程、および／または
各モータおよび後端操縦翼面を固定前縁のヒンジ点の周りで選択的に回動させるために前記可動後端操縦翼面を空気力学的に作動させる工程
を含み、
空気力学的に作動させる工程は第１および第２のモータを異なる回転速度で動作させることを含む
ことを特徴とする方法を提供する。
【0044】
機械的に作動させる工程は好ましくは、機械的に駆動される回転アームを回転させることを含み、回転アームは第１および第２のモータのうちの１つのアクチュエータモータに接続された近位端を有し、かつ回転アームはリンク機構の近位端に接続された遠位端を有し、かつリンク機構の遠位端は固定前縁に回動可能に接続されている。
【0045】
次に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照しながら具体例により説明する。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】第１の実施形態に係るＶＴＯＬ航空機の翼部分の概略図である。
【図2A】第２の実施形態に係るＶＴＯＬ航空機の翼部分の概略図である。
【図2B】第３の実施形態に係るＶＴＯＬ航空機の翼部分の概略図である。
【図2C】第３の実施形態に係るＶＴＯＬ航空機の翼部分の概略図である。
【図3】翼が前方飛行構成にある、第１および第２の実施形態のいずれかのＶＴＯＬ航空機の翼部分と共に使用するためのモータ取り付け構成を示す。
【図5】翼が離陸もしくは着陸構成にある、第１および第２の実施形態のいずれかのＶＴＯＬ航空機の翼部分と共に使用するためのモータ取り付け構成を示す。
【図7】翼が離陸もしくは着陸構成にある、第１および第２の実施形態のいずれかのＶＴＯＬ航空機の翼部分と共に使用するためのプロペラを含むモータ取り付け構成を示す。
【図9】離陸もしくは着陸構成にある、２つのモータを有する第３の実施形態に係る翼部分の底面斜視図である。
【図12】本発明の第１の実施形態に係る箱型翼ＶＴＯＬ航空機の斜視図である。
【図13】本発明の第２の実施形態に係る箱型翼ＶＴＯＬ航空機の斜視図である。
【図14】水上に着陸するための本発明の第３の実施形態に係る箱型翼ＶＴＯＬ航空機の斜視図である。
【図17】本発明の第４の実施形態に係る前方飛行構成にある箱型翼ＶＴＯＬ航空機の斜視図である。
【図21】第５の実施形態に係るＶＴＯＬ航空機の前面および後面斜視図である。
【図22】第６の実施形態に係るＶＴＯＬ航空機の斜視図である。
【図23】第４の実施形態の水平飛行における高さ：幅比を示す。
【図24】第４の実施形態の垂直飛行における高さ：幅比を示す。
【図25】第５の実施形態の水平飛行における高さ：幅比を示す。
【図26】第５の実施形態の垂直飛行における高さ：幅比を示す。
【図27】第６の実施形態のための製造概念の図を示す。
【図28】第６の実施形態の３つの図を示す。
【図29】曲線トラック機構を利用する後端操縦翼面回転システムを示す。
【図30】曲線トラック機構を利用する後端操縦翼面回転システムを示す。
【図32】単一トラックシステムによって作動される二次操縦翼面を示す。
【図33】二重トラックシステムによって作動される二次操縦翼面を示す。
【図34】ヒンジ式リンクによって作動される二次操縦翼面を示す。
【図35】巡航飛行中の上側スロットカバーのための制御機構を示す。
【図37】離陸／着陸構成にある翼の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0047】
ＶＴＯＬ航空機１０のいくつかの実施形態が本明細書に開示されている。航空機１０の各実施形態に共通して、翼構造は箱型翼構造であり、翼２０、２２、３０、３２はそれぞれ、固定前縁１００および可動後端操縦翼面１１０によって画定されている。
【0048】
図１を参照すると、各翼２０、２２、３０、３２は航空機脚部または胴体５５の別の構造用部品に固定されている固定前縁１００を有する。各固定前縁１００は、胴体５５を貫通して対応する左側および右側翼２０、２２、３０、３２の構造用部品を画定する連続的な一体成形構造であってもよい。
【0049】
固定前縁１００は異なる断面プロファイルで作製されていてもよい。例えば図１を参照すると、固定前縁の断面は、湾曲しており、かつ上流側により鋭角なプロファイルを有し、かつ下流側により穏やかに湾曲したプロファイルを有する丸みのある涙滴状プロファイルを有する。しかし当然のことながら以下で考察されているように、他の断面も想到される。さらに固定前縁１００は中空であってもよい。固定前縁１００は炭素繊維または好適な強度、剛性および明度を有する別の複合材料から作製されていてもよい。固定前縁１００は、押出、複合引抜またはフィラメントワインディングなどの大量生産技術ならびにアルミニウム合金または複合材による従来の翼構築を用いて製造することができる。
【0050】
航空機１０の実施形態はそれぞれ、箱型翼構造を翼弦および固定前縁１００の約５０～７０％のプロファイル長さを有する可動操縦翼面／フラップ１１０を有する翼構造と組み合わせている。
【0051】
後端操縦翼面１１０は、前方飛行構成（例えば図１０）と離着陸構成（例えば図９）との間で固定前縁１００に対して移動可能である。重要なことに、固定前縁１００は胴体５５に対して回転したりそれ以外の方法で移動したりしない。操縦翼面１１０は、水平飛行モード（図１１Ｂ）と垂直飛行モード（図１１Ａ）との間で約８０～１００°の範囲、好ましくは約９０°で回転することができる。
【0052】
推進ポッド１９５を傾けることにより後端操縦翼面すなわちフラップ１１０を偏向させるように、後端操縦翼面１１０はモータ２００および回転翼７０を有する推進ポッド１９５に直接接続されている。
【0053】
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機１０は複数のモータ２００を備え、これらは電動モータであってもガス駆動式モータであってもよい。各モータ２００はプロペラすなわち回転翼７０を有する。各モータ２００の推進ポッドすなわちハウジング１９５は、一般に固定前縁１００の前方（上流）であって、可動操縦翼面１１０の下面に隣接して取り付けられている。
【0054】
回転翼７０のブレードが後方に折り畳まれて翼構造から離れたままにすることができるように、モータ２００は固定前縁１００の十分前方に取り付けられていてもよい。但し好ましい実施形態は、可変ピッチ機構を有する非折り畳み式回転翼ブレードを使用する。あるいは固定ピッチブレードを使用してもよい。
【0055】
本発明のいくつかの実施形態では、図１に示すように翼２０、２２、３０、３２は上側スロットカバー１３０を備える。図１を参照すると、前縁スロット１３５は固定前縁１００と後端操縦翼面１１０との間に位置する間隙によって画定されている。前縁スロット１３５は揚力係数を増加させ、降下時の高傾斜角でのバフェットを減少させる。
【0056】
上側スロットカバー１３０は固定前縁１００の上側に、１つ以上のヒンジまたはいくつかの他の柔軟な接続により固定前縁１００に取り付けられている。図１の左上部分に示されているように前方飛行モードでは、固定前縁１００、スロットカバー１３０および後端操縦翼面１１０の組み合わせが一緒に翼２０、２２、３０、３２の上側にほぼ連続的な翼表面を画定するように、スロットカバー１３０は一般に、固定前縁１００と後端操縦翼面１１０との間に画定された隙間を覆っている。
【0057】
後端操縦翼面１１０が下向きに傾くにつれて（図１の上中央部）、スロットカバー１３０も下向きに傾く。スロットカバー１３０は自由に動くものであってもバネで付勢されているものであってもよい。あるいは、スロットカバー１３０は後端操縦翼面１１０に接続されたリンク機構（図示せず）によって作動されてもよい。なおさらなる形態では、スロットカバー１３０はモータまたは歯車列または他の作動機構により作動されてもよい。
【0058】
スロットカバー１３０は翼弦長全体の約１０％～５０％の長さを有する。一実施形態ではスロットカバー１３０の後縁は、巡航飛行において層流剥離が生じる地点の後ろに位置している。さらなる実施形態では、スロットカバー１３０の後縁は、層流を再層流化させて再付着させるための鋸歯状エッジを有する。
【0059】
図２Ａに示されている変形には、上側スロットカバー１３０およびさらなる下側スロットカバー１５０が存在する。下側スロットカバー１５０も１つ以上のヒンジによって固定前縁１００に接続されている。この場合も、下側スロットカバー１５０は自由に動くものであってもバネで付勢されているものであってもよく、あるいはそれ以外の方法で機械的に作動されてもよい。
【0060】
図２Ａの左上部分に示されているように前方飛行モードでは、固定前縁１００、スロットカバー１３０、１５０および後端操縦翼面１１０の組み合わせが一緒に翼の上側および翼の下側の両方にほぼ連続的な翼表面を画定するように、上側スロットカバー１３０および下側スロットカバー１５０はどちらも固定前縁１００と後端操縦翼面１１０との間に画定された隙間すなわち前縁スロット１３５を覆っている。
【0061】
スロットカバー１３０、１５０が操縦翼面１１０に対して所望の関係で維持されることを保証するために、ガイドレールがそれらのために設けられていてもよい。
【0062】
スロットカバー１３０、１５０は巡航飛行条件下で抗力を減少させ、かつ操縦翼面１１０を高角度まで偏向させた場合に空気流を案内する。操縦翼面１１０がほぼ垂直まで傾けられた場合に上面が比較的滑らかになるように、固定前縁は湾曲しているか丸みのある後部を有していてもよい。あるいは、それは比較的真っ直ぐな後縁を有していてもよい。
【0063】
図２Ａおよび図２Ｂを参照するとさらなる実施形態が開示されており、ここでは上側スロットカバー１３１および下側スロットカバー１５１が後端（下流）側で互いに当接して下流尖部を画定しており、かつ囲まれた体積が固定前縁１００と上側スロットカバー１３１と下側スロットカバー１５１の間に画定されている。図示のようにこの構成では、上側スロットカバー１３１は下向きの凹面を有する。下側スロットカバー１５１は、前縁に隣接する上向きの凹面と後縁に隣接する下向きの凹面とを有する「Ｓ字型」曲線プロファイルを有するプロファイルを有する。
【0064】
図２Ｃを参照すると、上側スロットカバー１３１は、後端操縦翼面１１０の移動中に上側スロットカバー１３１および下側スロットカバー１５１の互いに対する移動を容易にする関節接続を達成するために、ヒンジ式に接続されている２つ以上の部材１３３、１３７によって画定されていてもよい。あるいは、上側スロットカバー１３１は１つもしくは２つの別々のヒンジではなく、ガラス繊維複合材などの柔軟な部分によって画定されたヒンジにより固定前縁１００に取り付けられていてもよい。
【0065】
上側スロットカバー１３１は、垂直および水平飛行中に制御目的のために上面スポイラーを提供するように機械的に作動されてもよい。
【0066】
この構成では、翼２０、２２、３０、３２の長手軸にほぼ平行に延在する軸の周りで関節接合が生じる。上側スロットカバー１３１および下側スロットカバー１５１の下流エッジは互いに接続されていてもよいが、例えばトラックおよびスライダまたは互いに対する下流エッジの並進を可能にする他のそのような機械的接続により、互いに対して自由に摺動してもよい。図２Ｂは、前方飛行と離着陸構成との間での操縦翼面１１０の異なる段階の移動において、上側スロットカバー１３１および下側スロットカバー１５１の下流エッジが互いに対してどのように移動するかを示す。
【0067】
図９および図１０の実施形態では、固定前縁１００の下流側は、上側の長手方向に延在する突起部１５４および隣接する下側の長手方向に延在する突起部１５６によって画定された溝１５２を有する。溝１５２は、図１０に示すように前方飛行モードにおいて操縦翼面１１０の上流エッジと入れ子にすることができる。
【0068】
図３を参照すると、各翼は少なくとも１つのモータ２００を備える。モータ２００は電動モータであってもよい。あるいは、当該モータは、ターボプロップまたはピストンエンジンなどの内燃機関であってもよい。なおさらなる構成では、航空機１０は電動モータと内燃機関２００との組み合わせを有していてもよい。
【0069】
モータポッドすなわちハウジング１９５はヒンジ点２３０において固定前縁１００に取り付けられている。ヒンジ点２３０は、固定前縁１００の下側から離れるように下方に延在している突出部または他のそのような突起部によって画定されている。モータハウジング１９５は、固定された関係でプロペラすなわち回転翼ブレード７０が位置している近位端（図７を参照）と後端操縦翼面１１０に取り付けられている遠位端とを有する。従って、後端操縦翼面１１０はモータハウジング１９５と共に回動する。一実施形態では、ヒンジ機構をモータポッドすなわちハウジング１９５構造の中に組み込んで構造的重量をさらに減らすことができる。
【0070】
固定前縁１００の翼弦の１０～５０％未満およびその間のヒンジ点の位置は、総翼面積を増加させ、かつスロット付き前縁に対して同様に動作する前縁スロット１３５を広げるという効果を有する。これは翼２０、２２、３０、３２の総揚力を増加させるという効果を有する。
【0071】
後端操縦翼面１１０の移動を制御するための制御システムは２つの異なる方法で提供される。第１に、図３に示すように機械的作動がアクチュエータ２５０によって提供される。アクチュエータ２５０は、機械的に駆動される回転アーム２６０およびリンク機構２７０によって画定されている。リンク機構２７０は一端で回転アーム２６０に回動可能に固定されており、かつ固定前縁１００にも回動可能に固定されている。回転アーム２６０は電気アクチュエータモータ２８０または他のそのような駆動システムによって駆動される。回転アーム２６０が機械的に駆動された場合、角度φを選択的に変化させることができる。例えば図３に示されている実施形態では、φは後端操縦翼面１１０が前方飛行構成にある場合には約９０°であってもよい。
【0072】
対照的に図５では、その角度は約２５０～２８０°まで増加されており、この位置では後端操縦翼面１１０は垂直離着陸構成にある。回転アーム２６０はアクチュエータ２５０によって機械的に駆動されて、後端操縦翼面１１０を異なる飛行構成間で選択的に移動させる。当然のことながら、他のリンク機構２７０の角度は異なるリンク機構構成により展開されてもよい。
【0073】
モータハウジング１９５に組み込まれたアクチュエータを含めることにより、翼傾斜の微制御が可能になり、翼全体にわたって重量を分散させるのを可能にし、かつ全体的な傾斜システムの質量および複雑性を下げる。
【0074】
当然のことながら、アクチュエータ２５０の１つの形態について上に説明してきたが、歯車列またはカムおよびカム従動節構成などの他の構成が想到される。作動装置のいくつかのそのような実施形態について以下に説明する。
【0075】
図２９および図３０は、曲線トラック機構３００をベースとするヒンジ回転システムを示す。図３０に示すように、トラック３１０は湾曲しており、かつ歯車ラック３２０の形態で提供されている。歯車３３０は歯車ラック３２０と噛合しており、歯車３３０は後端操縦翼面１１０またはモータハウジングに取り付けられているかそれ以外の方法で固定されている。歯車３３０は、モータポッドおよび後端操縦翼面１１０を回転させる回転アクチュエータによって駆動される。トラック機構３００は溝３４０を含み、溝３４０は一対のローラー車輪３５０を支持するために使用され、これも後端操縦翼面１１０またはモータハウジングに取り付けられている。ローラー車輪３５０は、歯車３３０が歯車ラック３２０に沿って移動する場合に後端操縦翼面１１０を湾曲した経路に従わせる。図２９および図３０の組み立て体は、定常状態の場合にアクチュエータの負荷を減少させるための機械化された制動を利用することができる。
【0076】
直線アクチュエータ４００のさらなる実施形態が図３１ａ～図３１ｃに示されている。油圧もしくは空気圧シリンダなどの直線アクチュエータ４００が、前縁１００に固定されているレバー４１０に取り付けられている。直線アクチュエータ４００は後端操縦翼面１１０を駆動させる。この構成は小型のモータポッド組み立て体を提供し、かつアクチュエータからモータポッド組み立て体へのモーメントを減少させる。
【0077】
図３２～図３４は、異なる位置で概略的に示されている作動される二次操縦翼面５３０を開示している。移行飛行中にこの二次操縦翼面５３０を使用して有効な翼面積を拡大して揚力を最大化する。移行飛行中にこれを使用して流れを偏向させて揚力を最大化し、巡航飛行中にこれを畳んで抗力を下げて揚力効率を最大化する。
【0078】
図３２の実施形態では回転アクチュエータは、曲線トラック５２０に接続されたラック５１０に噛み合う歯車５００を回転させる。二次操縦翼面５３０はローラー５４０のセットによってこのトラックに取り付けられている。この機構により、二次操縦翼面５３０は大きい有効なヒンジ位置の周りを回転することができる。
【0079】
これは展開中により大きい並進運動を可能にして有効な翼面積を最大化する。
【0080】
図３３は、二次操縦翼面５３０を制御するための二重トラック組み立て体の一実施形態を開示している。具体的には本実施形態では回転アクチュエータは、第１のトラック５７０上のラック５６０に噛み合う歯車５５０を回転させる。二次後端操縦翼面５３０の並進は第１のトラック５７０によって定められる。固定されたリンク５８０は第２のトラック５９０に接続されており、二次後端操縦翼面５３０の角度を定める。この構成により、展開中のあらゆる時点で二次後端操縦翼面５３０の最適化された位置および角度が可能になる。
【0081】
他の実施形態では、図３４は二次後端操縦翼面５３０を制御するための回転されるアーム６００およびレバーアーム６１０からなるヒンジ式リンク組み立て体を開示している。本実施形態では、二次後端操縦翼面５３０は固定されたピン６２０の周りで回動する回転されるアーム６００に固定されており、レバーアーム６１０は二次後端操縦翼面５３０の回転を駆動する。
【0082】
図３５は、スポイラーすなわち上側スロットカバー６５０を開示しており、これは直線もしくは回転アクチュエータ６６０のいずれかによって機械的に駆動させることができる。巡航飛行中に、上側スロットカバー６５０を使用して揚力を減少させることができる。あるいは、巡航飛行における直接的な揚力制御および飛行制御（ロールピッチ）のためにこれを使用することができる。
【0083】
対照的に、移行飛行中に図３６に示すように、上側スロットカバー６５０を使用して揚力を減少させることができる。上側スロットカバー６５０を使用して移行飛行中の揚力を増加させることもできる。上側スロットカバー６５０を使用して移行飛行中の突風の影響を軽減することもできる。
【0084】
アクチュエータ２５０によって与えられる機械的作動に加えて、以下で考察されているように、操縦翼面１１０を移動させるために空気力学的作動も提供される。
【0085】
図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、モータ２００の回転軸は平行ではない。特に各対のモータ２００のために、各奇数のモータ２００は操縦翼面１１０に対して下向きに傾斜されている回転軸ＸＸを有し、各偶数のモータ６０は操縦翼面１１０に対して上向きに傾斜されている回転軸ＹＹを有する。つまり、各モータ２００は異なる推力線を有して取り付けられている（図３７を参照）。このように、モータ２００のうちの１つは操縦翼面１１０を時計回りに回転させる傾向がある推力線を有し、それ以外のモータは操縦翼面１１０を反時計回りに回転させる傾向がある推力線を有する。対のモータ２００が同様の回転速度で同時に動作する場合、それらのモーメントは相殺され、垂直飛行モードにおいて安定化が達成される。
【0086】
各対のモータ２００からの各モータ２００を異なる回転速度で回転させることにより、回転モーメントはヒンジ点２３０の周りでモーメントを発生させて、操縦翼面１１０を固定前縁１００に対して選択的に回動させることができる。これを本明細書では操縦翼面１１０の空気力学的作動と呼ぶ。
【0087】
これは操縦翼面１１０に空気力学的制御を提供する。操縦翼面１１０を移動させるための動力は、機械的作動および空気力学的作動のうちの１つ以上の組み合わせによって生成される。これは飛行モードに応じて異なってもよい。
【0088】
操縦翼面１１０は翼２０、２２、３０、３２の全長に沿って連続的に延在する単一の表面であってもよい。あるいは、操縦翼面１１０が他の操縦翼面１１０から独立して前縁１００の周りで回動することができるように、各翼２０、２２、３０、３２は１つ以上の独立して回動可能な操縦翼面１１０を有していてもよい。
【0089】
モータ２００および操縦翼面１１０のために２つの可能な取り付け構成が存在し、すなわち
ａ）各モータ２００は固定前縁１００のうちの１つに回動可能に接続されていてもよく、かつ操縦翼面１１０はモータポッドすなわちモータ２００のハウジング１９５に固定されている（図面に示されている）、あるいは
ｂ）操縦翼面１１０は固定前縁１００のうちの１つに回動可能に接続されていてもよく、かつ操縦翼面はモータポッドすなわちモータ２００のハウジング１９５に固定されている。
ａ）各モータ２００は固定前縁１００のうちの１つに回動可能に接続されていてもよく、かつ操縦翼面１１０はモータポッドすなわちモータ２００のハウジング１９５に固定されている（図面に示されている）、あるいは
ｂ）操縦翼面１１０は固定前縁１００のうちの１つに回動可能に接続されていてもよく、かつ操縦翼面はモータポッドすなわちモータ２００のハウジング１９５に固定されている。
【0090】
航空機１０は、別々に調整される電源を各モータ２００に提供することができる。これは異なる電圧および／または周波数を各モータに供給するのを可能にし、故に可変電力出力を各モータ６０によって選択的に生成して、左および右への旋回ならびに上記空気力学的操縦翼面１１０の作動などの所望の飛行条件を達成することができる。
【0091】
固定前縁１００は、接続部材すなわちウェブ４２を介した翼先端の接続により前方翼２０、２２から後方翼３０、３２までの連続的な構造を形成する。この構造的接続は十分な剛性を提供し、いくつかの非常に異なる胴体５５の構成のために１つの標準的な翼構成を使用する潜在能力により異なる胴体５５構成の設計を可能にする。
【0092】
この連続的な構造は、航空機１０が有害な弾性変形を伴わずにあらゆる単一エンジンの故障に耐えることができるような十分な曲げ剛性およびねじり剛性を与える。この構造は、胴体５５の構造重量を減らすことができる限り胴体５５の剛性に依存しないように設計することができる。
【0093】
図面に示されている実施形態には、２対の翼、すなわち前方翼２０、２２および後方翼３０、３２が存在する。前方翼２０、２２のそれぞれが胴体２００の側方の対向する領域に取り付けられている（またはそこを貫通している）。同様に、後方翼３０、３２のそれぞれが胴体５５の側方の対向する領域に取り付けられている（またはそこを貫通している）。図面に示されている実施形態では、航空機１０はシングルシートまたはダブルシート航空機１０として示されている。但し、より大きい多人数用実施形態も想到される。航空機１０はパイロットによって中から制御してもよく、あるいは遠隔制御してもよい。
【0094】
図面に示されている実施形態では、前方翼２０、２２および後方翼３０、３２の遠位部は、２対の翼２０、２２、３０、３２が箱型翼すなわち閉鎖翼構造を画定するように接続部材すなわちウェブ４２により接続されている。つまり、前方翼２０、２２と後方翼３０、３２との間の翼先端に接続部材４２が存在し、上方および前方から見た場合に、それは囲まれたプロファイルを有する。図１２および図２１などのいくつかの実施形態では、接続部材４２はほぼ真っ直ぐな部材であってもよい。対照的に図１３～図２０および図２２の実施形態では、接続部材４２は直線状ではない。
【0095】
別の実施形態（図示せず）では、前方翼２０、２２および後方翼３０、３２は、タイバーまたはストラットにより接続されたストラットブレース付き翼であってもよい。
【0096】
本明細書に記載されているＶＴＯＬ航空機１０は箱型翼航空機またはストラットブレース付き航空機１０であるが、航空機１０は前方翼２０、２２および後方翼３０、３２が別個であり、かつ相互接続されていない従来の片持ち翼航空機であってもよいことが当業者によって理解されるであろう。さらに航空機１０は、単一対の翼のみを有していてもよい。
【0097】
図１７および図１８に示されている実施形態では、後方翼３０、３２は胴体５５の上に位置しており、これは後方翼３０、３２の長さが増加され、故に前方飛行モードにおいて生成することができる利用可能な揚力が増加することを意味する。後方翼幅の中央部分３１は固定されており、可動操縦翼面を含んでいない。
【0098】
前方翼２０、２２が後方翼３０、３２の下に垂直に位置決めされるように、前方翼２０、２２および後方翼３０、３２は垂直に分離されている。特に前方翼２０、２２は後方翼３０、３２の下の前方に位置決めされている。これはいくつかの利点を提供し、かつ翼位置が垂直の揚力および推進モータ２００および回転翼７０の組み合わせのために効率的な取り付けを提供することを保証する。
【0099】
図２３～図２６に示すように前方翼２０、２２を低く（かつ後方翼３０、３２を高く）することは、回転翼が水平から垂直に回転するにつれて高さ：幅比が増加することを意味する。より高い高さ：幅比を有する箱型翼は、ＶＴＯＬ航空機のために効率的に利用することができるより低い誘導抗力を有する。高さ：幅比は、
水平飛行構成において０．１４～０．３、および
垂直飛行構成において０．３～０．６
の範囲である。
水平飛行構成において０．１４～０．３、および
垂直飛行構成において０．３～０．６
の範囲である。
【0100】
図１２の実施形態に示すように、後方翼３０、３２の先端部分４０は下方および後方に延在する。この翼先端部分すなわちウィングレット４０は、翼先端の渦を減らすのを助ける。ウィングレット４０は、定常状態の場合および離着陸中に航空機１０を支持するための１つ以上の車輪を備えていてもよい。図１２の航空機１０は、胴体５５の下であって胴体５５の前部のほぼ近くに位置するさらなる車輪または車輪のセットも有する。このように後輪および前輪は二等辺三角形の頂点に位置決めされている。後輪をウィングレット４０上に設置することにより、上記二等辺三角形の幅を最大化し、それにより航空機１０の安定性を高める。
【0101】
図９および図１０および図３７に示されている実施形態では、翼２０、２２、３０、３２の少なくとも１つは、回転翼２１０の回転軸の周りで互いに対して長手方向にオフセットされている第１および第２のモータ２００を有する。
【0102】
図９および図１０に示されている翼調整は、離陸翼位置（図９）と前方飛行翼位置（図１０）との間で移行する場合のモータ２００および操縦翼面１１０の傾斜の変化を示す。これらの図に示すように、前縁１００は固定されていて回動しない。対照的にモータ２００および操縦翼面１１０は同時に回動する。
【0103】
図３を参照すると、操縦翼面１１０が前方飛行のために最終的な水平位置に到達した場合、固定前縁１００と操縦翼面１１０との間で係合が生じて操縦翼面１１０がさらに回動するのを防止してもよい。あるいは、モータポッドすなわちハウジング１９５が固定前縁１００の下側に係合してもよい。
【0104】
図１４～図２１に示されている実施形態では、各翼２０、２２、３０、３２に取り付けられた２つのモータ２００が存在する。但し、さらなるモータ２００が航空機１０、例えば翼２０、２２、３０、３２、胴体５５の先端または翼接続部材４２に取り付けられていてもよい。
【0105】
より少ない数のモータ２００を用いることにより、回転翼２１０の直径を増加させることができる。回転翼７０ブレードの直径は、前方から見た場合に隣接する回転翼７０ブレードと重なり合っていてもよい。この重なり合いに対応するために、回転翼ブレード７０の各セットが回転翼ブレードの隣接するセットに対して（回転軸に対して）長手方向にオフセットされるようにモータ６０が取り付けられており、それにより隣接する回転翼７０間の接触を防止しながら、大きい直径の回転翼が展開するのを可能にする。
【0106】
図１４～図１６を参照すると、本航空機の一実施形態は可能性のある水上離着陸用途のために、例えば海への配備のための陸軍航空機１０の形態で描かれている。これらの実施形態では、パッド４００は、フロートを安定化させるものとして機能することにより水上着陸を可能にする潜在能力を有する。これは通常の水上着陸のためのいくつかの用途および緊急事態のために有用であり得る。特に人々を拾い上げたり降ろしたりするなどの水上着陸が有用である用途、水が最良の着陸場である領域、あるいは機器または人々を水から拾い上げたり降ろしたりするかセンサまたは吊下式ソナーなどの機器を配備する役割のためなどで有用であり得る。
【0107】
これらの実施形態では、ヘリコプター離着陸場４００を使用して、より多くのバッテリ、水素燃料タンクを備えた水素燃料電池などの燃料電池、および燃料タンクを備えたタービン発電機を含み得るエネルギー貯蔵システムを収容してもよい。
【0108】
図２２の実施形態では、バッテリ／燃料ポッド４１０は、前方翼２０、２２と後方翼３０、３２とを結合する接続部材すなわちウェブ４２内に設置されている。さらに本実施形態では、燃料ポッド４１０が前方飛行中に回転翼７０の領域の後ろおよび中に位置決めされるように、前方翼２０、２２上の最外側モータ２００はバッテリ／燃料ポッド４１０の前方に、低抗力になるように翼先端またはその近くに位置している。
【0109】
一体化されたユニットの翼先端抗力およびモータポッド抗力は、別個の翼先端およびモータポッド１９５よりも低いため、図２２のこの構成は高速巡航飛行において抗力を減少させる。さらに図２２の構成は、翼先端に近いプロペラのみが高圧空気をより小さい翼面積に押し付けるため、垂直飛行モードにおいて回転翼の妨害を減らす。
【0110】
この構成は、翼先端の質量を使用して飛行時の翼構造に対する曲げモーメントを減らすことができるため構造重量も減らし、故により軽い全体的構造が得られる。
【0111】
この構成は、翼先端上にホットスワップ可能なバッテリを可能にする潜在能力も有し、これは飛行間のダウンタイムを減らす。あるいは、航空機１０は１つの構成におけるバッテリおよび別の構成としての水素燃料電池（３５０もしくは７００バールの気体水素タンクを含む水素タンクを備える）などの異なるエネルギー貯蔵オプションのために再構成することができる。これは工場でのモデル選択またはエンドユーザによる動作選択であってもよい。
【0112】
さらに図２２の実施形態は、燃料／エネルギーが翼先端に位置する場合に緊急事態における乗客の安全性を高め、火事の場合に乗客から離れており、緊急着陸の場合に高質量物体も機室から離れている。
【0113】
有利には、箱型翼構造は同じサイズの従来の翼よりも空気力学的に効率的であり、かつ構造的により効率的である（従ってより軽い）。
【0114】
有利には、箱型翼構造はさらなる剛性を与える。
【0115】
有利には、航空機１０は従来のティルトウイング航空機と比較した場合に必要とされる軸受および傾斜構造の重量を減らす。これは、従来のティルトウイングは回転する硬い構造を有する単一の大きい軸受対（航空機胴体の片側に１つずつ）を必要とするからである。
【0116】
有利には、航空機１０は輸送および空中監視用途のための単純な低コストＶＴＯＬ航空機１０を提供する。航空機１０は同様のシステムの重量および複雑性を減らす。それは、単純な連続的翼構造の使用および分散される傾斜軸受／ヒンジの単純性により、より低コストで製造することができる。その構造はねじり剛性を有する胴体を必要としないため、それは異なる構成を開発するのにより低コストである。これは、同じ基本的な翼および推進システムがかなり異なる胴体ポッドを備えたいくつかの構成を有することができるようにそれを設計するのを可能にする。箱型翼形成における翼端の構造的接続は胴体５５のねじり剛性の必要性を減らし、胴体５５の構造を単純化させる。実際にこれは、同じもしくは非常に同様の翼２０、２２、３０、３２の構造を有する異なる構成胴体５５を可能にする。
【0117】
有利には、航空機２０は当該構造が所与のペイロードのためにより低い重量を有するのを可能にする。
【0118】
図２７は、航空機２０の主要な構造用部品の組み立ての例を示す。この構成では、前方翼２０、２２および後方翼３０、３２はそれぞれ一体である。前方翼２０、２２は胴体５５内に形成された溝を貫通し、クランプ５６により保持される。上側翼３０、３２は「Ｖ字型」の支持体５７により支持される。接続部材４２はそれぞれ別々に形成されており、ほぼ「Ｌ字型」の形状である。具体例を参照しながら本発明について説明してきたが、本発明は多くの他の形態で具体化できることが当業者によって理解されるであろう。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4b】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31a】
【図31b】
【図31c】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【国際調査報告】