特表 2024-525179 垂直離着陸機能を有するハイブリッド固定角ローター無人航空機

(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】2024-07-10

(54)【発明の名称】垂直離着陸機能を有するハイブリッド固定角ローター無人航空機

(51)【国際特許分類】

   B64U 10/20 20230101AFI20240703BHJP

   B64C 13/18 20060101ALI20240703BHJP

   B64U 30/29 20230101ALI20240703BHJP

   B64U 101/15 20230101ALN20240703BHJP

   B64U 101/30 20230101ALN20240703BHJP

【ＦＩ】

B64U10/20

B64C13/18 Z

B64U30/29

B64U101:15

B64U101:30

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577926

(86)(22)【出願日】2021-06-15

(85)【翻訳文提出日】2023-12-14

(86)【国際出願番号】 IB2021055258

(87)【国際公開番号】W WO2022263879

(87)【国際公開日】2022-12-22

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ケブラー

(71)【出願人】

【識別番号】523472700

【氏名又は名称】エスアイエー “フィクサー－エアロ”

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＡ ＦＩＸＡＲ－ＡＥＲＯ

【住所又は居所原語表記】Ｓｋａｎｄｕ ｉｅｌａ ７，ＬＶ－１０６７ Ｒｉｇａ，Ｌａｔｖｉａ

(74)【代理人】

【識別番号】100136629

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 光宜

(74)【代理人】

【識別番号】100080791

【弁理士】

【氏名又は名称】高島 一

(74)【代理人】

【識別番号】100125070

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100121212

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 弥栄子

(74)【代理人】

【識別番号】100174296

【弁理士】

【氏名又は名称】當麻 博文

(74)【代理人】

【識別番号】100137729

【弁理士】

【氏名又は名称】赤井 厚子

(74)【代理人】

【識別番号】100152308

【弁理士】

【氏名又は名称】中 正道

(74)【代理人】

【識別番号】100201558

【弁理士】

【氏名又は名称】亀井 恵二郎

(72)【発明者】

【氏名】ファインヴェイツ（ルカショフ）、ヴァシリ

(72)【発明者】

【氏名】ロバノフ、セルゲイ

(57)【要約】

本開示は、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）機能を有するハイブリッド無人航空機（ＵＡＶ）に関する。具体的には、本開示は、ローターを使用したホバリング機能および固定翼を使用した巡航を有するＶＴＯＬ機能を有する、安定なハイブリッド固定角ローターアレイＵＡＶに関する。
【選択図】図１Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ．それぞれが基端部および頂端部を有し、それぞれが基部、中間、および頂端の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材；
ｂ．胴体；
ｃ．上面および基底面を有し、一対の側端部が該胴体から横方向に延び、各側端部で該細長い弓形ドライブトレイン部材のそれぞれに連結された、長手方向軸を規定する構造部材；
ｄ．各細長い弓形ドライブトレイン部材に動作可能に連結され、そこから横方向に延びる、一対の第２の翼：
ｅ．該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材間のギャップにかかる頂端面および基底面を有し、側端部が頂端変曲点で該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材に連結されている、後部水平逆翼型部；並びに
ｆ．任意に、基底変曲点で対応する細長い弓形ドライブトレイン部材に連結された一対の側端部を有する安定化クロスバーであって、各細長いドライブトレイン部材はさらに、該基底変曲点から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローターおよび中間変曲点と頂端変曲点との間の該細長い弓形ドライブトレイン部材から基端方向に延びる第２のＶＴＯＬローターを含む、安定化クロスバー
を含む航空機を含む、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）用に構成された無人航空機（ＵＡＶ）システム。

【請求項2】

各細長い弓形ドライブトレイン部材がさらに、中間変曲点から頂端変曲点に延びる背側垂直安定板、および頂端変曲点と頂端部との間に配置された腹側水平安定板を含む、請求項１のＵＡＶシステム。

【請求項3】

各細長い弓形ドライブトレイン部材がさらに、水平な基面を形成するように動作可能な、中間変曲部から基端方向に延びる支持部材を含む、請求項２のＵＡＶ。

【請求項4】

第１のＶＴＯＬローターおよび第２のＶＴＯＬローターがそれぞれ、垂直からはずれる所定の偏向角で細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、該第２のＶＴＯＬローターが、該第１のＶＴＯＬローターの偏向角より大きな偏向角で該細長い弓形ドライブトレイン部材から延びる、請求項３のＵＡＶ。

【請求項5】

構造部材がさらに、中央領域および該中央領域から先細になる一対の側方セクションを規定する、請求項１のＵＡＶ。

【請求項6】

中央領域の上面がさらに、前部および後部を規定し、該後部がさらに、開口部を規定する、請求項５のＵＡＶ。

【請求項7】

胴体が：
ａ．基端方向に開いたカバー部材；および
ｂ．ゴンドラ
を含む、請求項１のＵＡＶ。

【請求項8】

基端方向に開いたカバー部材が、一緒にリップを規定する機首セクション、キャノピーセクションおよびバッキングセクションを含み、該リップが、該基端方向に開いたカバー部材と該ゴンドラとの間に構造部材を収容するようにサイズ設定され適合された開口部を形成する、請求項７のＵＡＶ。

【請求項9】

ゴンドラが：
ａ．パワーユニットを収容するように動作可能なコンパートメントを形成する、後方に開いた後部；
ｂ．ペイロードチャンバーを形成する、頂端方向に開いた前部であって、該後部は隔壁によって該前部から分離されている、前部
を含む、請求項８のＵＡＶ。

【請求項10】

後部水平逆翼型部が、－１°と－５°との間の、負の迎角を有する、請求項１のＵＡＶ。

【請求項11】

ａ．ＵＡＶローター制御信号を送受信する第１の自動操縦モジュール；
ｂ．固定翼制御信号を受信する第２の自動操縦モジュール；
ｃ．インテグレータモジュール；並びに
ｄ．該第１の自動操縦モジュール、該第２の自動操縦モジュール、および該インテグレータモジュールと通信するオンボード中央処理モジュール（ＣＰＭ）であって、該ＣＰＭは、少なくとも１つのプロセッサを含み、その上に実行可能命令のセットを記憶する非一時的メモリデバイスとさらに通信し、実行するとき、該少なくとも１つのプロセッサに自動的に：
ｉ．該ローター制御信号を送受信させ；
ｉｉ．該固定翼制御信号を受信させ；
ｉｉｉ．該インテグレータモジュールを使用して、ＶＴＯＬ ＵＡＶに適用される制御信号を計算させ；および
ｉｖ．前記計算された制御信号を前記ＶＴＯＬ ＵＡＶローター制御に適用させるように構成された、ＣＰＭ
を含む、自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶ。

【請求項12】

ＶＴＯＬ ＵＡＶが：
ａ．それぞれが基端部および頂端部を有し、それぞれが基部、中間、および頂端の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材；
ｂ．胴体；
ｃ．上面および基底面を有し、一対の側端部が該胴体から横方向に延び、各側端部で該細長い弓形ドライブトレイン部材のそれぞれに連結された、長手方向軸を規定する構造部材；
ｄ．各細長い弓形ドライブトレイン部材に動作可能に連結され、そこから横方向に延び、各第２の翼はさらに構造部材に動作可能に連結されている、一対の第２の翼：
ｅ．該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材間のギャップにかかる頂端面および基底面を有し、側端部が頂端変曲点で該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材に連結されている、後部水平逆翼型部であって、ここで、該構造部材、一対の第２の翼、および該後部水平逆翼型部は、固定翼を形成し、該固定翼は、複数の制御信号を送信するように動作可能である、後部水平逆翼型部；並びに
ｆ．任意に、基底変曲点で対応する細長い弓形ドライブトレイン部材に連結された一対の側端部を有する安定化クロスバーであって、各細長いドライブトレイン部材はさらに、該基底変曲点から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローターおよび中間変曲点と頂端変曲点との間の該細長い弓形ドライブトレイン部材から基端方向に延びる第２のＶＴＯＬローターを含み、該第１のおよび第２のローターは、複数のローター制御信号を送受信するように動作可能である、安定化クロスバー
を含む、請求項１１の自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶ。

【請求項13】

各細長い弓形ドライブトレイン部材がさらに、中間変曲点から頂端変曲点に延びる背側垂直安定板、および頂端変曲点と頂端部との間に配置された腹側水平安定板を含む、請求項１２の自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶシステム。

【請求項14】

各細長い弓形ドライブトレイン部材がさらに、水平な基面を形成するように動作可能な、中間変曲部から基端方向に延びる支持部材を含む、請求項１３の自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶシステム。

【請求項15】

第１のＶＴＯＬローターおよび第２のＶＴＯＬローターがそれぞれ、垂直からはずれる所定の偏向角で細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、該第２のＶＴＯＬローターが、該第１のＶＴＯＬローターより大きな偏向角で該細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、複数のローター制御信号が、圧力、温度、対地速度、毎分回転数（ＲＰＭ）、および高度の少なくとも１つを含む、請求項１４の自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶシステム。

【請求項16】

ａ．構造部材がさらに、中央領域および該中央領域から先細になる一対の側方領域を規定し；
ｂ．該中央領域の上面がさらに、前部および後部を規定し、該後部がさらに、開口部を規定し；
ｃ．複数の固定翼制御信号が、圧力、温度、固定翼上の風速、ピッチ角、ロール角、およびヨー角の少なくとも１つを含む、
請求項１２の自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶシステム。

【請求項17】

胴体が：
ａ．基端方向に開いたカバー部材；および
ｂ．ゴンドラ
を含む、請求項１２のＵＡＶ。

【請求項18】

基端方向に開いたカバー部材が、一緒にリップを規定する機首セクション、キャノピーセクションおよびバッキングセクションを含み、該リップが、該基端方向に開いたカバー部材とゴンドラとの間に構造部材を収容するようにサイズ設定され適合された開口部を形成する、請求項１７のＵＡＶ。

【請求項19】

ゴンドラが：
ａ．パワーユニットを収容するように動作可能なコンパートメントを形成する、後方に開いた後部であって、該コンパートメントは上部デッキ面を有する、後部；
ｂ．第１の自動操縦モジュール、第２の自動操縦モジュール、インテグレータモジュール、通信モジュール、およびナビゲーションモジュールを含む、自動操縦要素；並びに
ｃ．ペイロードチャンバーを形成する、頂端方向に開いた前部であって、該後部は隔壁によって該前部から分離されている、前部
を含む、請求項１８のＵＡＶ。

【請求項20】

後部水平逆翼型部が、－１°と－５°との間の、負の迎角を有する、請求項１のＵＡＶ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）機能を有するハイブリッド無人航空機（ＵＡＶ）に向けられている。具体的には、本開示は、ＶＴＯＬ機能を有するハイブリッド固定および回転翼ＵＡＶに向けられている。

【背景技術】

【0002】

現在、ＵＡＶは、例えば、戦闘、監視、配達、捜索救助活動、工業用測量および検査、建設、採掘、備蓄、写真測量、航空写真、映画撮影、並びにビデオ、ライブストリーミング、ニュース収集、マルチスペクトル分析、植生用、生物学的植物保護、資産周囲検査、送電線およびパイプライン検査、他のＵＡＶの傍受、測地学および地図作成並びに他などの、幅広い特殊なタスクを完了するために開発されている。

【0003】

典型的には、これらのＵＡＶは、可変の貨物および／またはペイロードを運ぶための、多目的運搬プラットフォームとして開発された。しかし、ＵＡＶのいずれの特殊な適用も、特殊な機能的条件および要件に依存し、それらは順に、ＵＡＶの主要な設計ソリューション（Ｘ用の設計、すなわちＤＦＸ）によって決定される。ＵＡＶのＤＦＸを決定する要件の中には、飛行時間、巡航高度、ペイロードのタイプおよび重量、ホバリング能力などの要因がある。

【0004】

しかしながら、ＵＡＶについての多くのタイプの適用は、ＶＴＯＬ能力と同時の、かなりの距離についての水平巡航飛行を必要とする。ＶＴＯＬ能力は、専用の滑走路が何らない、およびそのような滑走路の収容が、例えば都市環境、船舶、掘削プラットフォーム、かなり平坦でない地形等における、明確な着陸スペースの不在のため不可能であるときに、特に重要である。

【0005】

当技術分野においては、有人航空において使用され、さまざまなモードの飛行の原理において異なる、いくつかの構造タイプの既知のコンバーチブル航空機がある。特に、２つのローターシステム－上昇および巡航からなる、いわゆる「コンバーチプレーン」が知られており、それぞれの１つが、１つのモードのみで動作する。前述の設計の不利な点は、推進ユニットの比較的高い重量、および非アクティブなローターの追加抗力の発生によって引き起こされる空気力学的な特性の低下である。

【0006】

同様に、水平巡航飛行のためにローターを垂直位置から水平配置に回転させる（傾斜させる）ことによって可変飛行モードを、提供する、既知のいわゆる「ティルトローター」がある。また、ローターが取り付けられている翼部分の回転によって可変飛行モードを提供する既知の航空機もある。

【0007】

上述したＵＡＶの構造の不利な点は、移行モードにおける飛行の不安定さ、回転（傾斜）ローターまたは翼部分を提供するドライブトレインの構造的な複雑さおよび高い重量である。上述した構造はまた、質量寸法特性における増加とともに、ローターのピッチ、ロールおよびトルクモーメントが増加するため、スケーリングが不十分であり、これを、垂直飛行プレーンに関連して構造的に克服しなければならない。

【0008】

同様に、これもまた、ＵＡＶにおいて使用されているが、しかしながら、一般に、小さな相対的積載能力を有し、離着陸およびホバリングにおける高い横風の状況において作動するには困難である、既知のいわゆる「テールシッター」ＶＴＯＬがある。

【0009】

すなわち、上述の設計の共通する不利な点は、ａ）垂直巡航飛行モードから水平巡航飛行モードに移行するときおよびその逆のときの航空機の飛行の不安定さ、並びにｂ）航空機の重心のバランスをとることの困難さ、ｃ）制御の複雑さ、およびｄ）低い信頼性として要約することができる。

【0010】

上記の解決策についての例は、特に、胴体間に位置する、前部及び後部の構造部材パネルを有する双胴体配置を有する、「多目的航空機」と題するＷＯ２０１５／１１５９１３Ａ１に開示されており、ここで、該前部構造部材パネルは、保管用のコンパートメントおよびエンジンを有するナセルを含む。記載する前部構造部材パネルは、航空機の揚力のバランスをとることにおいて支援する固定翼の一部である。

【0011】

さらに、ＵＳ Ｄ８２２５７９の航空機の設計は、取り付けられた左右の翼コンソールを有するキャビン、前方の突出支柱によって該キャビンに取り付けられ、該キャビンの後ろの翼型要素によって一緒に連結された左右の縦方向ビーム、該キャビンの背部上に配置されたプッシュローターを有するモーターを含み、ここで、各縦方向ビームは、ホバリングモード用の４つのローターの列、該キャビンの後ろのビームの背部上に配置された垂直安定板、着陸装置を含む。示す航空機の不利な点は、該航空機が、２つのグループのローター－該航空機の水平巡航飛行を提供するための、該キャビンの背部上に配置された、１つのプッシュローター、並びに該航空機のホバリングモードを提供するための、左右のビーム上に配置された２列のローターを含み、そのようにして該航空機の重量を増加させ、エネルギー効率および航続距離を低下させることである。

【0012】

同様に、「少なくとも２つの航空機胴体、並びに互いに接続されていない少なくとも２つの翼セクションを有する配置を有する構造部材を有する航空機」と題するＵＳ９，２９６，４７８Ｂ２は、少なくとも２つの非接続翼セクションを有する構造部材配置、および第２の翼を含み、ここで、該構造部材配置および該第２の翼の接続領域は、少なくとも航空機固定座標系上のＸ－Ｚ平面上で互いに対してオフセットであるように配置されている。ＵＳ９，２９６，４７８Ｂ２に記載されている航空機は、垂直離着陸機能を有することなしに、水平巡航飛行を提供する本格的な旅客機である。

【0013】

既存の技術のこれらのおよび他の欠点は、本明細書において解決されることが求められる。

【発明の概要】

【0014】

概要
さまざまな例示的な実装において、開示するのは、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）機能を有するハイブリッド無人航空機（ＵＡＶ）である。具体的には、提供するのは、増加した安定性を有するＶＴＯＬ機能を有する、ハイブリッド固定および回転翼ＵＡＶの例示的な実装である。

【0015】

例示的な実装においては、本明細書において提供するのは、それぞれが基端部および頂端部を有し、それぞれが基部、中間、および頂端の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材；胴体；上面および基底面を有し、一対の側端部が該胴体から横方向に延び、各側端部で該細長い弓形ドライブトレイン部材のそれぞれに連結された、長手方向軸を規定する構造部材；各細長い弓形ドライブトレイン部材に動作可能に連結され、そこから横方向に延び、各第２の翼は該構造部材に動作可能に連結されている、一対の第２の翼：該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材間のギャップにかかる頂端面および基底面を有し、側端部が頂端変曲点で該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材に連結されている、後部水平逆翼型部；並びに任意に、基底変曲点で対応する細長い弓形ドライブトレイン部材に連結された一対の側端部を有する安定化クロスバーであって、各細長いドライブトレイン部材はさらに、該基底変曲点から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローターおよび中間変曲点と頂端変曲点との間の該細長い弓形ドライブトレイン部材から基端方向に延びる第２のＶＴＯＬローターを含む、安定化クロスバーを有する航空機を含む、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）用に構成された無人航空機（ＵＡＶ）システムである。

【0016】

別の例示的な実装においては、本明細書において提供するのは、ＵＡＶローター制御信号を送受信する第１の自動操縦モジュール；固定翼制御信号を受信する第２の自動操縦モジュール；インテグレータモジュール；並びに該第１の自動操縦モジュール、該第２の自動操縦モジュール、および該インテグレータモジュールと通信するオンボード中央処理モジュール（ＣＰＭ）であって、該ＣＰＭは、少なくとも１つのプロセッサを含み、その上に実行可能命令のセットを記憶する非一時的メモリデバイスとさらに通信し、実行するとき、該少なくとも１つのプロセッサに自動的に：該ローター制御信号を送受信させ；該固定翼制御信号を受信させ；該インテグレータモジュールを使用して、ＶＴＯＬ ＵＡＶに適用される制御信号を計算させ；および前記計算された制御信号を前記ＶＴＯＬ ＵＡＶローター制御に適用させるように構成された、ＣＰＭを含む、自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶである。

【0017】

ＶＴＯＬ機能を有するハイブリッド固定および回転翼ＵＡＶのシステム、方法およびプログラムのこれらのおよび他の特徴は、例示的であり、限定的でない、図および例と組み合わせて読むとき、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0018】

ＶＴＯＬ機能を有するハイブリッド固定および回転翼ＵＡＶのシステム、方法およびプログラムのより良い理解のために、その例示的な実装に関して、添付の例および図を参照し、ここで：

【図1A】図１Ａは、ＶＴＯＬ機能を有するＵＡＶの例示的な実装の上面斜視図を例示し、図１Ｂは、その底面斜視図を例示し；

【図1B】図１Ａは、ＶＴＯＬ機能を有するＵＡＶの例示的な実装の上面斜視図を例示し、図１Ｂは、その底面斜視図を例示し；

【図2】図２は、一対のドライブトレイン部材の１つを例示し；

【図3】図３Ａは、構造部材要素の上面斜視図を例示し、図３Ｂは、拡大部分を例示し；

【図4-1】図４Ａは、ＵＡＶの胴体要素の上面斜視図を示し、図４Ｂは、その底面斜視図を例示し、図４Ｃは、カバー部材のない、胴体のゴンドラ部分を例示し；

【図4-2】図４Ａは、ＵＡＶの胴体要素の上面斜視図を示し、図４Ｂは、その底面斜視図を例示し、図４Ｃは、カバー部材なしの、胴体のゴンドラ部分を例示し；

【図5】図５Ａは、ＵＡＶの反転した翼型部（ａｉｒ ｆｏｉｌ）を例示し、図５Ｂは、図５ＡのＣ－Ｃ線に沿ってとったＹ－Ｚ断面図を例示し：

【図6A】図６Ａは、水平巡航飛行モード位置にあるＵＡＶの側面図を例示し、図６Ｂは、垂直離着時のＵＡＶホバリングを例示し；

【図6B】図６Ａは、水平巡航飛行モード位置にあるＵＡＶの側面図を例示し、図６Ｂは、垂直離着時のＵＡＶホバリングを例示し；

【図7】図７は、図１に例示する安定化クロスバーおよび自動操縦ラジエータなしの、ＶＴＯＬ機能を有するＵＡＶの別の例示的な実装の上面斜視図を例示する。

【発明を実施するための形態】

【0019】

詳細な説明
本明細書において提供するのは、ＶＴＯＬ機能を有するハイブリッド固定および回転翼ＵＡＶのシステム、方法およびプログラムの例示的な実装である。特定の例示的な実装においては、開示するＶＴＯＬ機能を有するハイブリッド固定および回転翼ＵＡＶは、ホバリング飛行モードと水平巡航飛行モードとの間のシームレスな移行を有し、改善された制御性を提供する。ホバリング飛行モードと水平巡航飛行モードの間のシームレスな移行は、例えば、２つのアレイにおいて固定角偏向で取り付けられたローターによって達成され、ここで、前部ローターの１つのアレイは、上向き（頂端）方向で取り付けられ、後部ローターの次のアレイは、下向き（基底）方向で取り付けられ、ＵＡＶの重心は、ローター軸の対角線の交点に位置している。ＵＡＶの重心の位置およびローターの偏向の角の値は、本明細書において提供する式によって決定する。

【0020】

図１Ａ、１Ｂにおける例示的な実装に例示するように、第１のローターアレイを有する前部翼配置および第２のローター（複数可）アレイを有する後部水平安定板（換言すると、反転翼型部（ａｉｒ ｆｏｉｌ））は、前部翼配置のエアリフト領域が、後部水平安定板エアリフト領域によって生成される揚力よりも大きいように、２つの反応する推力成分に影響を及ぼし、自己安定化空気力学システムを作り出す。例示する配置においては、ＵＡＶの制御は、専用のドライブ（後部ローターアレイ）を有する機能エレベーターを用いることにより、下向き推力を減少させながら、機首ピッチを増加させる。本開示の文脈においては、用語「ローター」は、ローター、プロペラ、および空気であれ流体であれ、周囲の媒体との相互作用を介して力を航空機に与える他の任意の適切な回転ブレードまたはブレード型構造を含むように使用する。マルチローターＵＡＶ１０は、複数のサブシステム、例えばアビオニクスサブシステム、発電機サブシステム、１つ以上のローター（例えば、プロペラ）を駆動する電子速度コントローラ（ＥＳＣ）駆動モータの１つ以上を含み得る。いくつかの例示的な実装においては、駆動モーターは、ローター／プロペラに「連結可能」である。すなわち、駆動モータは、ローター／プロペラに連結することが可能である構造に適応されている。

【0021】

従って、提供するのは、２つの別個の耐荷重縦方向要素、少なくとも１つの前部水平翼配置、後部水平安定板、マルチローター推進ユニット、並びにペイロードおよび他の機器用の胴体を有する、ＶＴＯＬ機能を有するハイブリッドＵＡＶである。特定の例示的な実装においては、前部翼配置は、耐荷重縦方向ドライブトレイン要素の外側上に取り付けられている、中央翼セクションのない左右の分離した翼部分を含む。さらに、耐荷重縦方向ドライブトレイン要素は任意に、少なくとも１つの横方向クロスバー補強材によって互いに接続されている。

【0022】

本開示の文脈においては、用語「横方向補強材」、または「安定化クロスバー」は、前部翼配置の横方向の剛性を提供するように動作可能なロッド、バー若しくはビーム、または構造を意味する。該要素は、任意に含まれ、その包含は、積載重量、予想される大気条件などの、所定の要因に依存するであろう。図１Ｂに例示するように、弓形のフレアＶ字型クロスバーは、Ｖ字型安定板の頂点がＵＡＶの重心の真下に位置するようにサイズ設定し、そのようにしてさらなる安定性をＵＡＶに提供する。同様に、本開示の文脈においては、用語「長手方向要素」、または「細長い弓形ドライブトレイン部材」は、構造的剛性を提供するためにおよび機器を取り付けるためにまたは尾翼のために動作可能な、耐荷重要素を指す。用語「ドライブトレイン」は、細長い弓形のドライブトレイン部材上に取り付けられたローターを動力源に相互接続する、機械部品および電気部品を意味する。

【0023】

本開示の文脈においては、用語「動作可能な」は、システムおよび／若しくはデバイスおよび／若しくはプログラム、または特定の要素若しくはステップが、完全に機能し、サイズ設定され、適合されおよび校正され；起動し、連結し、実装し、作動させ、影響を及ぼし、実現するときに、または実行可能プログラムを、システムおよび／若しくはデバイスに関連付けられた少なくとも１つのプロセッサによって実行するときに、記載する機能を実施するための適用可能な動作可能性要件についての要素を含み、該要件を満たすことを意味する。システムおよび回路に関連して、用語「動作可能な」は、システムおよび／または回路が、完全に機能し、校正され；少なくとも１つのプロセッサによって実行するときに、記載する機能を実施するための適用可能な動作可能性要件についての論理を含み、概要件に必要なハードウェアおよびファームウェア、並びに回路を有し、該要件を満たすことを意味する。

【0024】

別の例示的な実装においては、マルチローター推進ユニットは、少なくとも４つのローター（ローターと交換可能な）を含む。ローターは、少なくとも２つのアレイにおいて位置し得、第１のアレイは、前部翼配置の前に、および第２のアレイは、水平安定板から前方に位置し得る。ローターは、固定偏向角β_１１０、β_１２０で、および前部翼配置の最先端からの所定のギャップで、および後部水平安定板の低圧ゾーンの下で、縦方向のドライブトレイン要素上に取り付けられる。ローターの第１の列の回転軸は、上向きであり、ローターの第２の列の回転軸は、下向きである。

【0025】

さらに、ＵＡＶはさらに、スポイラーから構成される後部水平安定板（または、後部水平逆翼型部）、および任意に、特定の例示的な実装においては、駆動装置を有するエレベータを含む。スポイラーは、反転されており、下向きの空気力学的な力（下向き推力）を作り出すように動作可能である。さらに、翼型部とローターの先端との間のエアギャップは、ローターによって作り出される空気流、固定翼アセンブリおよび後部水平逆翼型部の上下の空気流の歪みを最小化するようにサイズ設定され、適合されている。

【0026】

例えば、図６Ｂにさらに例示するように、垂直離着陸中のＵＡＶの重心は、各細長い弓形ドライブトレイン部材におけるローターの回転軸を通して引いた対角線の交点の真下に配置されるが、ピラミッドを形成するのではなく、むしろ胴体の各側上に配置され、それによって、推力の２つの交差する構成要素を作り出し、ＵＡＶをＶＴＯＬモード上で安定化させるように作用する。

【0027】

図６Ａ、６Ｂに例示するように、ローターの固定偏向角は、ＵＡＶのホバリング飛行および水平巡航飛行の両方において飛行安定性を提供するように動作可能である。開示するＵＡＶシステムによって提供される安定性は、以下の方程式：

【0028】

【数1】

【0029】

（式中：
－ Ｐ_１ν、Ｐ_２νは－前部１１０、１１０’および後部１２０、１２０’ローターの垂直推力成分であり；
－ ＬＩ、Ｌ２は、－垂直推力成分の軸と重心（ＣＯＧ）との間に置かれたモーメントアームであり；
－ β_１１０、β_１２０は－通常のローター推力Ｐ_１ν、Ｐ_２νを産生する、ローターの設計偏向の角の推定値であり；および
－ ｋは－設計係数である）を使用して決定する。

【0030】

示すように、ホバリングモード中、安定性は、ＵＡＶ上の交点における前部１１０、１１０’および後部１２０、１２０’ ローターの推力ベクトルの収束によって提供され、一方、ＵＡＶのＣＯＧは、図６Ｂに示すように交点の下に配置される。

【0031】

特定の例示的な実装においては、胴体はさらに、例えば、画像モジュール機器を取り付けるための、または別のペイロードを保管するための、自動操縦システムおよびゴンドラを含む。

【0032】

開示するＵＡＶは、人員、乗客および乗組員、並びにペイロードを運ぶように動作可能な、有人航空機であるようにスケールアップすることができることが考えられる。

【0033】

本明細書において開示する構成要素、およびデバイスのより完全な理解は、添付の図面を参照することによって得ることができる。これらの図（ｆｉｇｕｒｅｓ）（本明細書においては「図（ＦＩＧ．）」とも呼ぶ）は単に、便宜および本開示を実証することの容易さに基づく概略図であり、従って、それらのデバイス若しくは構成要素の相対的なサイズおよび寸法、それらの相対的なサイズ関係を示すこと並びに／または例示的な実装の範囲を規定するまたは限定することを意図しない。特定の用語を、明確のために以下の説明において使用するが、これらの用語は、図面における例示のために選択された例示的な実装の特定の構造のみを指すことを意図し、明細書の残りに関連して本開示の範囲を規定するまたは限定することを意図しない。図面および以下の下記説明においては、同様の番号指定は、同様の機能の構成要素を指すことが理解されるべきである。同様に、断面図は、Ｙ軸が前後を指し、Ｘ軸が左右を指し、Ｚ軸が上下を指すように、ＸＹＺ軸を有する通常の直交座標系上で参照される。

【0034】

ここで図１Ａ～５Ｂに向けると、それぞれが基底パッド１０１０、１０１０’が任意に連結した基端部１０１、１０１’、および頂端部１０２、１０２’を有し、それぞれが基部１００１（例えば、図２を参照）、中間１００２、および頂端１００３の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’；胴体２００；上面３００３および基底面３００４を有し、胴体２００から横方向に延び、それぞれ各側端部キャップ３００１、３００２で細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’のそれぞれに連結された横セクション３００６、３００７に連結された一対の側端部キャップ３００１、３００２を有する、長手方向軸Ｘ_Ｌを規定する構造部材３００（例えば、図３Ａ、３Ｂを参照）を含む、航空機１０を含む、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）用に構成された無人航空機（ＵＡＶ）システムを例示する。また例示しているのは、各細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’に動作可能に連結され、そこから横方向に延びる、一対の第２の翼４００、４００’であり、各第２の翼４００、４００’は、例えば、配線のために使用される各長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’において規定する開口部１００８（１００８’）（例えば、図２を参照）を有する、アパーチャー１００９Ａ、１００９Ａ’を通して構成要素を連結するように動作可能な例えば少なくとも１つのチューブ３１９Ａ、３２９Ａを介して、構造部材の３００に動作可能に連結されている。

【0035】

ＵＡＶ１０はさらに、前縁５００３および後縁５００４を有し、頂端面５００１および基底面５００２が、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’間のギャップにかかり、側端部５００５、５００５’が頂端変曲点１００３でまたはその付近で（例えば、取り付けパッド１００６、図１Ｂを参照）一対の細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’に連結された、後部水平逆翼型部５００を含む。また示しているのは、基底変曲点１００１でまたはその付近で、対応する細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’に連結された、一対の側端部１３００、１３００’（例えば、図１Ａおよび１Ｂを参照）を有する、任意の、安定化クロスバー１３０であり、ここで、各細長いドライブトレイン部材１００、１００’はさらに、基底変曲点１００１、１００１’から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローター１１０、１１０’および中間変曲点１００２、１００２’と頂端変曲点１００３、１００３’との間で細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’から基部方向に延びる第２のＶＴＯＬローター１２０、１２０’を含む。図７に例示するように、特定の状況下では、安定化クロスバー１３０は、システム中に組み込まれておらず、従ってＵＡＶの重量を低下させる（すなわち航続距離を増加させる）。

【0036】

さらに、図２に例示するように、各細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’はさらに、中間変曲１００２、１００２’点から頂端変曲点１００３、１００３’に背部に延びる背側垂直スタビライザ（垂直翼型部（ａｉｒ ｆｏｉｌ））１０５、１０５’、および頂端変曲（ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ）点１００３、１００３’と頂端部１０２、１０２’との間に配置された腹側水平スタビライザ１０６、１０６’を含む。さらに、および図２に例示するように、各細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’はさらに、水平巡航飛行時に水平な基面１０１、１０１’、１０３’、１０３を、ＶＴＯＬ時に水平面１０３、１０２、１０２’、１０３’ を形成するように動作可能な（例えば、図６Ｂを参照）、中間変曲点１００２、１００２’から基端方向に延びる基端部１０３１、１０３１’（例えば、パッド）を有する支持部材１０３、１０３’を含む。細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’は、例えば、ポリプロピレン、ＡＢＳプラスチック、または炭素繊維／ケブラー複合材料で作られた、一体型の軽量中空体構造であり得る。

【0037】

さらに例示するように、ローター１１０、１１０’、１２０、１２０’は、離陸時に、平面１０３、１０２、１０２’、１０３’の間、各ローター１１０、１２０、１１０’、１２０’の回転軸から形成される投影対角線が、ＵＡＶの重心に対して垂直に交差するように、所定の偏向角β_１１０、β_１２０で配置される。例示的な実装においては、第１のＶＴＯＬローター１１０、１１０’および第２のＶＴＯＬローター１２０、１２０’が、それぞれ細長い弓形のドライブトレイン部材１００、１００’から垂直からはずれる所定の偏向角β_１１０、β_１２０で延びるように、β_１２０は、例えば約４５°と約４７°との間であり得るが、β_１１０は、例えば約４１°と約４３°との間であり得、ここで、第２のＶＴＯＬローター１２０、１２０’は、第１のＶＴＯＬローター１１０、１１０’の偏向角β_１１０より大きな偏向角β_１２０で細長い弓形ドライブトレイン部材から延びる。さらに、ＶＴＯＬ高度、ペイロード重量、大気条件などの、さまざまなパラメータに依存して、ローターブレードは、例えば一つの例示的な実装においては約１１．４ｃｍのステップを有する２５．４ｃｍの直径から、約１１．４ｃｍのステップを有する約２８ｃｍのブレード直径を有するローターに、交換し得る。図２にさらに例示するように、各ローター１１０、１１０’、１２０、１２０’は、対応する取り付けパッド１００４、１００５、１００４’、１００５’上に取り付ける。

【0038】

ここで図２～３Ｂに向けると、中央領域３１０をさらに規定する前縁３００８および後縁３００９を有する側端部キャップ３００１、３００２、並びに中央領域３１０から先細になる一対の横セクション３００６、３００７を有する、（空気力学的に輪郭付けした）構造部材３００を例示し、一方、中央領域３１０の上面３１００はさらに、前部３１０１および後部３１０２を規定し、後部３１０２はさらに、機器を収容し、胴体カバー２１０と連通するように動作可能な、開口部３１０３を規定する（例えば、図４Ａを参照）。図３Ａに例示するように、前部３１０１および後部３１０２は、構造部材３００の上面３００３の上に上げられ、所定のトポロジーを形成する。また図３Ｂに例示するのは、圧力センサー等（３１１、例えば、図１Ａを参照）、例えば、下向きのＬＩＤＡＲ３５０（例えば、図１Ｂを参照）などの、さまざまな要素の連結のために、構造部材３００へのアクセスを提供するように動作可能である、アパーチャー３１０５である。

【0039】

図２、３Ａ、および３Ｂにさらに例示するように、各端部キャップ３００１、３００２は、特定の例示的な実装においては、第２の翼セクション４００、４００’を、アパーチャー１００９Ａ、１００９Ｂ、１００９Ａ’、１００９Ｂ’を通して連結するように、サイズ設定され、適合され構成されているチューブ３１９Ａ、３１９Ｂ、３２９Ａ、３２９Ｂを収容するように動作可能である。同様に、ボア１０１１Ａ、１０１１Ｂ、１０１１Ａ’、１０１１Ｂ’は、リテイナー３２１Ａ、３２１Ｂ、３２２Ａ、３２２Ｂ（例えば、ねじ、戻り止め、そのようにして構造部材３００を各細長いドライブトレイン部材１００、１００’に連結させるを収容するように構成する。さらに示すように、各端部キャップ３００１、３００２はさらに、第２の翼４００、４００’と胴体２００との間の通路、例えば（ｄｏｅ ｅｘａｍｐｌｅ）配線を可能にするように構成された、開口部３０２１、３０２２を規定する。

【0040】

ここで図４Ａ～４Ｃに向けると、一緒にナセルを形成する、基端方向に開いたカバー部材２１０；およびゴンドラ２２０を含む胴体２００を例示する。例示するように、前端部２１０１および後端部２１０２を有する基端方向に開いたカバー部材２１０は、一緒にリップ２１０５を規定する、機首セクション２１１、キャノピーセクション２１２およびバッキングセクション２１３を含み、リップ２１０５は、カバー部材２１０とゴンドラ２２０との間の構造部材３００の前部３１０１および後部３１０２で形成される中央領域３１０のトポロジーを収容するようにサイズ設定され適合されている、開口部を形成し、一方、ゴンドラ２２０は、ペイロードチャンバを形成する、頂端方向に開いた前部２２０６であって、後部２２０５が隔壁２２０７（図示せず）によって前部２２０６から分離されている、前部を有する；パワーユニット２６０を収容するように動作可能なコンパートメント２２０５を形成する、後方に開いた後部２２０２を含む。

【0041】

また図４Ｂに示すのは、撮像モジュール７００が地面を観察することを可能にするために使用することができる、任意の開口部２２１である。また図４Ｂに例示するのは、基底面２２０４を有するゴンドラ２２０を、横方向安定化バー１３０に連結するための手段２２２である（例えば、図１Ａを参照）。結合手段は、ネジ、ロッド、戻り止め、結束バンドなどの、任意の適切な手段であり得る。図４Ｃにさらに例示するように、前端部２２０１、後端部２２０２、基底面２２０４、および側壁２２０８を有する頂端面２２０３を有する、ゴンドラ２２０は、特定の例示的な実装においては、ステップ２２８５によって分離された、上部デッキ２２８および下部デッキ２２９を有するように構成されている。頂端方向に開いた前部セクション２２０６は、特定の例示的な実装においては、地上管制局と通信するように動作可能な、パワーユニット解放レバー２２６およびモデム２２７を有する、ペイロード２４０（ここではカメラクランプであるが、他のペイロードタイプであり得るであろう）をさらに示す。下部デッキ２２９は、ゴンドラ２２０を構造部材３００の中央部分３１０に連結するように動作可能な、連結手段２２９１ｉと同様に、下部デッキ２２９に連結された冷却ラジエータ２５０を有する自動操縦モジュール２３０をさらに示す。充電ポート２６０１、並びにパワーユニット２６０へのリード線２６００もまた、閉鎖クラスプ２２３と同様に示す。一方、自動操縦２３０は、自律飛行機能を提供する。特定の他の例示的な実装においては、図７にさらに例示するように、ＵＡＶを遠隔制御することができ、ラジエータ２５０が不要になるであろう。

【0042】

ここで図５Ａ、５Ｂに向けると、約－１．０°と－５．０°との間、例えば、約－２°と約－３°との間の負の迎角を有する後部水平逆翼型部５００を例示する。例示するように、特定の例示的な実装においては、スパン（Ｓ_５００）と弦長（Ｃｈ_５００）との間の比は、ＵＡＶの安定性を向上させるように操作可能であり、例えば、ローターブレードの長さ（流れの歪みを防ぐ）などの設計パラメータに依存し得、最適なエアギャップ、並びに構造部材３００および第２の翼４００、４００’、およびそれらのスパンから構成される固定翼アセンブリを維持する。

【0043】

例示的な実装においては、開示するＵＡＶは、ＶＴＯＬ機能を有する自律型ＵＡＶとして使用する。従って、本明細書において提供するのは、ＵＡＶローター制御信号を送受信する（換言すると、送信し受信するように動作可能な）第１の自動操縦モジュール；固定翼制御信号を受信する第２の自動操縦モジュール；インテグレータモジュール；並びに該第１の自動操縦モジュール、該第２の自動操縦モジュール、および該インテグレータモジュールと通信するオンボード中央処理モジュール（ＣＰＭ）であって、該ＣＰＭは、少なくとも１つのプロセッサを含み、その上に実行可能命令のセットを記憶する非一時的メモリデバイスとさらに通信し、実行するとき、該少なくとも１つのプロセッサに自動的に：該ローター制御信号を送受信させ；該固定翼制御信号を受信させ；該インテグレータモジュールを使用して、ＶＴＯＬ ＵＡＶに適用される制御信号を計算させ；および前記計算された制御信号を前記ＶＴＯＬ ＵＡＶローター制御に適用させるように構成されている、ＣＰＭを含む、自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶである。その結果、ＶＴＯＬ ＵＡＶは、それぞれが基端部１０１、１０１’および頂端部１０２、１０２’を有し、それぞれが基部１００１、１００１’、中間１００２、１００２’、および頂端１００３、１００３’の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’；胴体２００；上面３００６および基底面３００７を有し、一対の側端部３００１、３００２が胴体２００から横方向に延び、それぞれ各側端部３００１、３００２で細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’のそれぞれに連結された、長手方向軸Ｘ_Ｌを規定する構造部材３００を含む。一対の第２の翼４００、４００’は、各細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’に動作可能に連結され、そこから横方向に延び、各第２の翼４００、４００’は、構造部材の３００の長手方向軸Ｘ_Ｌに（例えば、アパーチャー１００９Ａ、１００９Ｂおよび１００９Ａ’、１００９Ｂ’（例えば、図２を参照）中で収容されるように動作可能な一対のチューブを通して）動作可能に連結されている。後部水平逆翼型部５００は、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’間のギャップにかかる、頂端面５００１および基底面５００２を有し、１００６を取り付ける頂端変曲点１００３で一対の細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’に連結された側端部５００５、５００５’を有し、ここで、第２の翼４００、４００’のそれぞれを、細長い弓形部材１００、１００’において規定されるアパーチャー１００９Ａ、１００９Ｂおよび１００９Ａ’、１００９Ｂ’を通して、例えば細長い弓形部材１００、１００’において規定される）開口部１００８を通過して［例えば、図２を参照］構造部材３００に（チューブ３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ａ’、３２１Ｂ’、３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ａ’、３２２Ｂ’［図示せず］と）一緒に連結させる、構造部材３００、一対の第２の翼４００、４００’は、固定翼アセンブリ、および後部水平逆翼型部５００が複数の制御信号を送信するように動作可能であるように、固定翼アセンブリを形成する。特定の例示的な実装においては、複数の固定翼アセンブリ制御信号は、例えば、そのいくつかはアンテナ１４１、１４２を使用して送信することができる、圧力、温度、固定翼上の風速、ピッチ角、ロール角、およびヨー角の少なくとも１つを含む。タスクに依存して、ＵＡＶ１０はさらに任意に、基底変曲点１００１（例えば、図２、１００７を参照）で対応する細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’に連結された一対の側端部１３００、１３００’を有する安定化クロスバー１３０を含み得、ここで、各細長いドライブトレイン部材１００、１００’はさらに、基底変曲点１００１、１００１’から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローター１１０、１１０’および中間変曲点１００２、１００２’と頂端変曲点１００３、１００３’との間で細長い弓形ドライブトレイン部材１００、１００’から基端方向に延びる第２のＶＴＯＬローター１２０、１２０’を含み、第１の１１０、１１０’および第２の１２０、１２０’ ローターは、複数のローター制御信号を受信するように動作可能であり、該複数のローター制御信号は、圧力、温度、対地速度、毎分回転数（ＲＰＭ）、および高度の少なくとも１つを含む。

【0044】

任意の安定化バー１３０は、自動操縦（例えば、２３０、図４Ｃを参照）に必要に応じて信号を送信するように動作可能な、それに連結されたアンテナ１４１、１４２を有すると示し、並びに。

【0045】

本明細書において開示するＵＡＶシステムは、中央処理モジュール（ＣＰＭ）、ディスプレイモジュール、およびユーザーインターフェイスモジュールをさらに含むコンピュータ化システムであり得る。ディスプレイモジュールは、ディスプレイ要素を含み得、ディスプレイとして作用する任意のタイプの要素を含み得る。典型的な例は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。ＬＣＤは例えば、液晶の両側に配置された透明電極板を含む。しかしながら、多くの他の形態のディスプレイ、例えばＯＬＥＤディスプレイおよび双安定ディスプレイがある。新しいディスプレイ技術はまた、絶えず開発されている。従って、用語ディスプレイは、広く解釈されるべきであり、単一のディスプレイ技術と関連付けられるべきでない。また、ディスプレイモジュールは、電子デバイスのプリント回路基板（ＰＣＢ）上に取り付け得、保護ハウジング内に配置し得、該ディスプレイモジュールは、ディスプレイ要素上に配置され、ハウジングに取り付けられたガラスまたはプラスチック板によって損傷から保護される。

【0046】

用語「通信する」（およびその派生語例えば、第１の構成要素が第２の構成要素「と通信する」または「と通信している」）およびその文法的変形は、２つ以上の構成要素または要素間の、構造的、機能的、機械的、電気的、光学的、若しくは流体的関係、またはそれらの任意の組合せを示すように使用される。そのようなものとして、１つの構成要素が第２の構成要素と通信すると言われているという事実は、追加の構成要素が第１の構成要素と第２の構成要素との間に存在し得る、および／または第１の構成要素および第２の構成要素と動作可能に関連し得る若しくは関わり合い得る可能性を排除することを意図しない。さらに、用語「電子通信」は、本明細書において記載するクロスプラットフォーム統合機能を有するマルチモード光電子観察および照準システムの１つ以上の構成要素が、電子信号および情報を構成要素間で交換することができるように、有線または無線で通信しているまたはインターネット通信していることを意味する。

【0047】

同様に、用語「モジュール」は、特定の方法で作動するようにまたは本明細書において記載する任意の操作の一部若しくは全てを実施するように、物理的に構築されている、特別に構成されている（例えば、配線されている）、または一時的に（ｔｅｍｐｏｒａｒｉｌｙ）（例えば、一時的に（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｉｌｙ））構成されている（例えば、プログラムされている）実体である、有形の実体を包含すると理解される。モジュールが一時的に構成されている例を考慮すると、モジュールのそれぞれは、いかなる一つの瞬間でもインスタンス化される必要はない。例えば、モジュールがソフトウェアを使用して構成した汎用ハードウェアプロセッサを含む場合、該汎用ハードウェアプロセッサは、異なる時点でそれぞれの異なるモジュールとして構成し得る。ソフトウェアは従って、例えば、ある瞬間では特定のモジュールの構成要素となり、異なる瞬間では異なるモジュールの構成要素となるように、ハードウェアプロセッサを構成し得る。一つの実施形態においては、開示し特許請求するシステムの電子制御ユニットは、電子制御モジュール（ＥＣＭ）である。

【0048】

本明細書において使用する用語「コンピュータ可読媒体」は、その通常の意味を有することに加えて、実行のために命令をプロセッサに提供することに関与する任意の媒体を指す。そのような媒体は、不揮発性媒体および揮発性媒体を含むがこれらに限定されない、多くの形態をとり得る。不揮発性媒体は、例えば、ストレージデバイスなどの、光ディスクまたは磁気ディスクであり得る。揮発性メディアは、メインメモリなどの、動的メモリを含む。

【0049】

本明細書において記載する方法、プログラムおよびシステムにおいて使用するメモリデバイスは、さまざまなタイプのメモリデバイスまたは記憶デバイスのいずれでもあり得る。用語「メモリデバイス」は、インストール媒体、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、フロッピーディスク、若しくはテープデバイス；ＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＥＤＯ ＲＡＭ、Ｒａｍｂｕｓ ＲＡＭなどのコンピュータシステムメモリ若しくはランダムアクセスメモリ；または磁気媒体、例えば、ハードドライブ、光ストレージ、若しくはＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨなどの不揮発性媒体を包含することを意図する。メモリデバイスは、同じように他のタイプのメモリ、またはそれらの組合せを含み得る。さらに、メモリ媒体は、プログラムを実行する第１のコンピュータ（例えば、ＵＡＶオンボードＣＰＭ）中に位置し得、および／またはセルラーネットワーク、衛星、ワイヤレスネットワークまたはそれらの組合せ（メッシュネットワーク）などの、ネットワークを介して第１のコンピュータに接続する、第２の異なるコンピュータ［またはマイクロコントローラ、例えば、地上制御ユニット）中に位置し得る。後者の場合においては、第２のコンピュータはさらに、実行のためにプログラム命令を第１のコンピュータに提供し得る。用語「メモリデバイス」はまた、異なる位置において、例えば、ネットワークを介して接続されている異なるコンピュータにおいて存在し得る２つ以上のメモリデバイスを含む。

【0050】

本明細書において使用する用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」およびその派生語は、記載する特徴、要素、構成要素、グループ、整数、および／またはステップの存在を特定する制約のない用語であることを意図するが、他の記載していない特徴、要素、構成要素、グループ、整数および／またはステップの存在を排除しない。前述のことはまた、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する」およびそれらの派生語などの、同様の意味を有する単語にも適用される。

【0051】

本明細書における用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、量の限定を示さず、本明細書において別途示さない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方をカバーすると解釈されるべきである。本明細書において使用する接尾辞「（ｓ）」は、それが修飾する用語の単数および複数の両方を含むことを意図し、それによってその用語の１つ以上を含む（例えば、スタック（ｓｔａｃｋ（ｓ））は、１つ以上のスタックを含む）。本明細書全体を通しての「１つの例示的な実装」、「別の例示的な実装」、「例示的な実装」等への言及は、存在するとき、該例示的な実装と関連して記載する特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書において記載する少なくとも１つの例示的な実装中に含まれ、他の例示的な実装中に存在してもしなくてもよいことを意味する。さらに、記載する要素は、さまざまな例示的な実装において任意の適切な方法で組み合わせ得ることが理解されるべきである。

【0052】

特に別途記載しない限り、議論から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理」、「ローディング」、「通信している」、「検出」、「計算」、「決定」、「分析」、「適用」などの用語を利用する議論は、物理的表明としておよびそれに表現したデータを操作するおよび／または変換する、コンピュータ若しくはコンピューティングシステム、または同様の電子コンピューティングデバイスの動作および／またはプロセスを指すことが認識される。

【0053】

本発明の目的のために、「上面（ｔｏｐ）」、「底面（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「側部」、「前部」、「正面」、「前方」、「後部」、「後方」、「背部」、「後続」、「上」、「下」、「左」、「右」、「水平」、「垂直」、「上向き」、「下向き」、「外部（ｏｕｔｅｒ）」、「内部（ｉｎｎｅｒ）」、「外部（ｅｘｔｅｒｉｏｒ）」、「内部（ｉｎｔｅｒｉｏｒ）」、「中間」などの方向または位置の用語は、本発明のさまざまな実施形態を説明することにおいて単に便宜のために使用する。例えば、図１～６に示す実施形態の方向は、反転しまたは裏返し得、任意の方向に９０度回転し得る等。

【0054】

従っておよび例示的な実装においては、本明細書において提供するのは、それぞれが基端部および頂端部を有し、それぞれが基部、中間、および頂端の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材；胴体；上面および基底面を有し、一対の側端部が該胴体から横方向に延び、各側端部で該細長い弓形ドライブトレイン部材のそれぞれに連結された、長手方向軸を規定する構造部材；各細長い弓形ドライブトレイン部材に動作可能に連結され、そこから横方向に延びる、一対の第２の翼：該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材間のギャップにかかる頂端面および基底面を有し、側端部が頂端変曲点で該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材に連結されている、後部水平逆翼型部；並びに任意に、基底変曲点で対応する細長い弓形ドライブトレイン部材に連結された一対の側端部を有する安定化クロスバーであって、各細長いドライブトレイン部材はさらに、該基底変曲点から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローターおよび中間変曲点と頂端変曲点との間の該細長い弓形ドライブトレイン部材から基端方向に延びる第２のＶＴＯＬローターを含む、安定化クロスバーを含む航空機を含む、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）用に構成された無人航空機（ＵＡＶ）システムであって、ここで、（ｉ）各細長い弓形ドライブトレイン部材はさらに、中間変曲点から頂端変曲点に延びる背側垂直安定板、および頂端変曲点と頂端部との間に配置された腹側水平安定板を含み、（ｉｉ）さらに、水平な基面を形成するように動作可能な、中間変曲部から基端方向に延びる支持部材を含み、（ｉｉｉ）第１のＶＴＯＬローターおよび第２のＶＴＯＬローターはそれぞれ、垂直からはずれる所定の偏向角で細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、該第２のＶＴＯＬローターが、該第１のＶＴＯＬローターの偏向角より大きな偏向角で該細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、（ｉｖ）構造部材はさらに、中央領域および該中央領域から先細になる（換言すると、距離が大きいほど狭くなる）一対の側方セクションを規定し、（ｖ）中央領域の上面はさらに、前部および後部を規定し、該後部はさらに、開口部を規定し、（ｖｉ）胴体は：基端方向に開いたカバー部材；およびゴンドラを含み（両方がナセルを形成する）、（ｖｉｉ）基端方向に開いたカバー部材は、一緒にリップを規定する機首セクション、キャノピーセクションおよびバッキングセクションを含み、該リップが、該基端方向に開いたカバー部材と該ゴンドラとの間に構造部材を収容するようにサイズ設定され適合された開口部を形成し、（ｖｉｉｉ）ゴンドラは：パワーユニットを収容するように動作可能なコンパートメントを形成する、後方に開いた後部；ペイロードチャンバーを形成する、頂端方向に開いた前部であって、該後部は隔壁によって該前部から分離されている、前部を含み、並びに、（ｉｘ）後部水平逆翼型部は、－１°と－５°との間の、負の迎角を有する。

【0055】

別の例示的な実装においては、本明細書において提供するのは、ＵＡＶローター制御信号を送受信する（換言すると、送信し受信するように動作可能な）第１の自動操縦モジュール；固定翼制御信号を受信する第２の自動操縦モジュール；インテグレータモジュール；並びに該第１の自動操縦モジュール、該第２の自動操縦モジュール、および該インテグレータモジュールと通信するオンボード中央処理モジュール（ＣＰＭ）であって、該ＣＰＭは、少なくとも１つのプロセッサを含み、その上に実行可能命令のセットを記憶する非一時的メモリデバイスとさらに通信し、実行するとき、該少なくとも１つのプロセッサに自動的に：該ローター制御信号を送受信させ；該固定翼制御信号を受信させ；該インテグレータモジュールを使用して、ＶＴＯＬ ＵＡＶに適用される制御信号を計算させ；および前記計算された制御信号を前記ＶＴＯＬ ＵＡＶローター制御に適用させるように構成されている、ＣＰＭを含む、自律型ＶＴＯＬ ＵＡＶであって、ここで、（ｘ）ＶＴＯＬ ＵＡＶは：それぞれが基端部および頂端部を有し、それぞれが基部、中間、および頂端の変曲点を規定する、一対の細長い弓形ドライブトレイン部材；胴体；上面および基底面を有し、一対の側端部が該胴体から横方向に延び、各側端部で該細長い弓形ドライブトレイン部材のそれぞれに連結された、長手方向軸を規定する構造部材；各細長い弓形ドライブトレイン部材に動作可能に連結され、そこから横方向に延び、各第２の翼はさらに構造部材に動作可能に連結されている、一対の第２の翼：該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材間のギャップにかかる頂端面および基底面を有し、側端部が頂端変曲点で該一対の細長い弓形ドライブトレイン部材に連結されている、後部水平逆翼型部であって、ここで、該構造部材、一対の第２の翼、および該後部水平逆翼型部は、固定翼を形成し、該固定翼は、複数の制御信号を送信するように動作可能である、後部水平逆翼型部；並びに任意に、基底変曲点で対応する細長い弓形ドライブトレイン部材に連結された一対の側端部を有する安定化クロスバーであって、各細長いドライブトレイン部材はさらに、該基底変曲点から頂端方向に延びる第１のＶＴＯＬローターおよび中間変曲点と頂端変曲点との間の該細長い弓形ドライブトレイン部材から基端方向に延びる第２のＶＴＯＬローターを含み、該第１のおよび第２のローターは、複数のローター制御信号を送受信するように動作可能である、安定化クロスバーを含み、（ｘｉ）各細長い弓形ドライブトレイン部材はさらに（任意に）、中間変曲点から頂端変曲点に延びる背側垂直安定板、および（任意に）頂端変曲点と頂端部との間に配置された腹側水平安定板、（ｘｉｉ）並びに水平な基面を形成するように動作可能な、中間変曲部から基端方向に延びる支持部材を含み、（ｘｉｉｉ）第１のＶＴＯＬローターおよび第２のＶＴＯＬローターはそれぞれ、垂直からはずれる所定の偏向角で細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、該第２のＶＴＯＬローターが、該第１のＶＴＯＬローターより大きな偏向角で該細長い弓形ドライブトレイン部材から延び、複数のローター制御信号が、圧力、温度、対地速度、毎分回転数（ＲＰＭ）、および高度の少なくとも１つを含み、（ｘｉｖ）構造部材はさらに、中央領域および該中央領域から先細になる一対の側方領域を規定し；該中央領域の上面がさらに、前部および後部を規定し、該後部がさらに開口部を規定し；複数の固定翼制御信号が、圧力、温度、固定翼上の風速、ピッチ角、ロール角、およびヨー角の少なくとも１つを含み、（ｘｖ）胴体は：基端方向に開いたカバー部材；およびゴンドラを含み、（ｘｖｉ）基端方向に開いたカバー部材は、一緒にリップを規定する機首セクション、キャノピーセクションおよびバッキングセクションを含み、該リップが、該基端方向に開いたカバー部材とゴンドラとの間に構造部材を収容するようにサイズ設定され適合された開口部を形成し、（ｘｖｉｉ）ゴンドラは：パワーユニットを収容するように動作可能なコンパートメントを形成する、後方に開いた後部であって、該コンパートメントは上部デッキ面を有する、後部；第１の自動操縦モジュール、第２の自動操縦モジュール、インテグレータモジュール、通信モジュール、およびナビゲーションモジュールを含む、自動操縦要素；並びにペイロードチャンバーを形成する、頂端方向に開いた前部であって、該後部は隔壁によって該前部から分離されている、前部を含み、並びに、（ｘｖｉｉｉ）後部水平逆翼型部は、－１°と－５°との間の、負の迎角を有する。

【0056】

本発明を、詳細におよびその特定の例示的な実装を参照して説明してきたが、一方、さまざまな変更および修正を、その精神および範囲から逸脱することなくその中でなすことができることは、当業者に明らかであろう。従って、本開示は、それらが、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内に入るという条件で、この発明の修正および変形をカバーすることを意図する。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【国際調査報告】