JP2008093204A - Co-axial helicopter - Google Patents

Co-axial helicopter Download PDF

Info

Publication number
JP2008093204A
JP2008093204A JP2006279062A JP2006279062A JP2008093204A JP 2008093204 A JP2008093204 A JP 2008093204A JP 2006279062 A JP2006279062 A JP 2006279062A JP 2006279062 A JP2006279062 A JP 2006279062A JP 2008093204 A JP2008093204 A JP 2008093204A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tail
aircraft
rotor
main rotor
horizontal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006279062A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Sunada
茂 砂田
Hiroshi Tokutake
浩 得竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka University NUC
Osaka Prefecture University
Original Assignee
Osaka University NUC
Osaka Prefecture University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka University NUC, Osaka Prefecture University filed Critical Osaka University NUC
Priority to JP2006279062A priority Critical patent/JP2008093204A/en
Publication of JP2008093204A publication Critical patent/JP2008093204A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a co-axial helicopter which is capable of moving in a horizontal direction with a large progressive thrust and excellent in flight stability when flying forward. <P>SOLUTION: The co-axial helicopter 10 comprises: an airframe body 11 in which upper and lower parts open and side part is all surrounded by a duct 21; and an upper part main rotor 22 and a lower part main rotor 23 which are supported co-axially along a main rotation axis 27 extended upward from the airframe body and rotate around the main rotation axis in the opposite direction to each other. The helicopter is equipped with: a vertical tail 41 extended backward from a duct 21a on the side of a tail; a pitching propeller 42 which is installed to an upper end of the vertical tail and is supported by a sub-rotation axis extended upward; and a tilted tail 44 installed on the side on both sides of the vertical tail. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転軸に沿って同軸上に配設され、互いに反対方向に回転する上下2つのメインロータで飛行する二重反転回転翼機に関し、さらに詳細には、風の影響を受ける環境でも安定して飛行させることができる無人用の小型二重反転回転翼機に関する。   The present invention relates to a counter-rotating rotary wing aircraft that is arranged coaxially along a rotation axis and flies with two upper and lower main rotors rotating in opposite directions, and more particularly in an environment affected by wind. The present invention relates to an unmanned small counter-rotating rotary wing aircraft that can stably fly.

小型回転翼機は、固定翼機に比べて離着陸の際に広い面積を必要としない点やホバリング(空中停止)が可能である点等の優れた利点があり、ホビー用のラジコンヘリコプタのみならず、上空からの観測等を目的とした無人航空機(UAV(Unmanned Aerial Vehicle))として利用されている。
従来から利用されている小型回転翼機の基本構造としては、機体上部に設けた単一のメインロータと、メインロータの回転により発生する機体水平方向(ヨー方向)のトルクを打ち消し、機首の方向制御を行う垂直ロータとを有するシングルロータ型のヘリコプタが一般的である。
Compared to fixed wing aircraft, small rotary wing aircraft have advantages such as not requiring a large area for take-off and landing, and capable of hovering (stop in the air), not only for radio control helicopters for hobbies It is used as an unmanned aerial vehicle (UAV (Unmanned Aerial Vehicle)) for the purpose of observation from above.
The basic structure of a small rotorcraft that has been used in the past is to cancel the torque in the horizontal direction (yaw direction) generated by the rotation of the main rotor and the main rotor provided at the top of the fuselage. A single rotor type helicopter having a vertical rotor for performing direction control is generally used.

シングルロータ型ヘリコプタは、メインロータおよび機尾の垂直ロータ(テールロータ)の制御が比較的容易であるという特徴を有しているが、飛翔中は常時、揚力の発生に寄与しない垂直ロータにエンジン出力の一部を供給しなければならない。また、垂直ロータが回転する範囲は、機体の比較的低い位置まで含まれることから、離着陸時に機体のバランスを崩して機尾が下がってしまうと、垂直ロータが地面や地上の物体に接触してしまう危険性がある。   The single rotor type helicopter has a feature that the control of the main rotor and the tail vertical rotor (tail rotor) is relatively easy, but the engine is not always used for the generation of lift during flight. Part of the output must be supplied. In addition, the range of rotation of the vertical rotor is included up to the relatively low position of the aircraft, so if the aircraft loses its balance during takeoff and landing and the tail is lowered, the vertical rotor contacts the ground and ground objects. There is a risk of end.

これに対し、基本構造が異なる小型回転翼機のひとつとして、互いに反対方向に回転する上部メインロータと下部メインロータとを、同軸上に配することにより、これら2つのメインロータの回転で強い揚力を発生するとともに、ヨー方向のトルクの相殺を同時に実現し、これにより垂直ロータを不要にした二重反転回転翼機が開発されている。二重反転回転翼機は、シングルロータ型と比べて、同一揚力を得るためのロータ直径を小さくすることができる。   On the other hand, as one of the small rotor blades with different basic structures, the upper main rotor and the lower main rotor rotating in opposite directions are arranged on the same axis, so that strong lift is generated by the rotation of these two main rotors. In addition, a counter-rotating rotorcraft has been developed that simultaneously cancels torque in the yaw direction, thereby eliminating the need for a vertical rotor. The contra-rotating rotorcraft can reduce the rotor diameter for obtaining the same lift as compared with the single rotor type.

その一方で、二重反転回転翼機では、垂直ロータが存在しないことから、垂直ロータ以外で機首の方向制御を行わなければならない。そのため、例えば、上下のメインロータそれぞれにロータブレードのピッチ角調整機構(スワッシュプレート)を設け、上下2つのメインロータのブレードのピッチ角を同時に逆方向に変化させ、揚力の総和を一定に保ちながら水平方向のトルクのバランスを崩すことにより、方向制御を行うことが開示されている(特許文献1参照)。   On the other hand, since there is no vertical rotor in the counter-rotating rotary wing aircraft, the direction control of the nose must be performed by means other than the vertical rotor. Therefore, for example, a rotor blade pitch angle adjustment mechanism (swash plate) is provided for each of the upper and lower main rotors, and the pitch angle of the blades of the upper and lower two main rotors is simultaneously changed in the opposite direction to keep the total sum of lifts constant. It is disclosed that direction control is performed by breaking the balance of torque in the horizontal direction (see Patent Document 1).

また、二重反転回転翼を配したインドア用のヘリコプタにおいて、安定したホバリング性能、操縦の安全性を確保することを目的として、二重反転回転翼の上部メインロータに連動するスタビライザバーを備えたヘリコプタが開示されている(特許文献2参照)。すなわち、マスト(ロータ回転軸)に取り付けられた上部メインロータと、マストの上端にマストに対して傾動自在に取り付けられ、上部メインロータのブレード傾動機構に対してリンクロッドを介して適宜な交差角度をなすように連結され、上部メインロータと連動して回転するように取り付けられたスタビライザバーとを備えたものが開示されている(特許文献2参照)。   In addition, the indoor helicopter with counter rotating rotor blades is equipped with a stabilizer bar that is linked to the upper main rotor of the counter rotating rotor blades for the purpose of ensuring stable hovering performance and driving safety. A helicopter is disclosed (see Patent Document 2). That is, the upper main rotor attached to the mast (rotor rotation shaft) and the upper end of the mast are attached to the upper end of the mast so as to be tiltable with respect to the mast, and an appropriate crossing angle is provided via a link rod to the blade tilting mechanism of the upper main rotor And a stabilizer bar that is connected so as to be rotated and attached to rotate in conjunction with the upper main rotor is disclosed (see Patent Document 2).

図7は、スタビライザバーによる姿勢安定化作用を説明する模式図である。機体が水平姿勢でホバリングしているとき、図7(a)に示すように、スタビライザバー101は、遠心力が働くことにより、回転面が水平になるように回転している。スタビライザバー101には、慣性モーメントが大きくなるようにバー両端に錘102が取り付けてあり、その結果、スタビライザバー101の回転面は、水平を維持しようとする傾向が強くなっている。何らかの理由で機体が傾斜すると、図7(b)に示すように、水平状態を維持しようとするスタビライザバー101の回転面に対し、上部メインロータ103(および下部メインロータ104)の回転面は機体とともに傾くようになるが、このときリンクロッド105が作動して上部メインロータ103を傾け、これによりスタビライザバー101と上部メインロータ103とが平行になるように戻そうとするサイクリックピッチが上部メインロータに入力されるようにしてある。すなわち、外部からの電気的な制御信号による積極的なコントロールを行わずに、スタビライザバーに働く遠心力によって、機械的に上部メインロータに対し、上部メインロータの回転面を水平に戻そうとする作用を生じさせるようにしている。
したがって、外的要因で機体が傾いた場合にスタビライザバー101は水平を保ち、スタビライザバー101に対して傾いた上部メインロータ103が機体の姿勢を水平に修正するような修正陀としての機能を発揮して、機体を水平姿勢に戻すような復元力が発生するようにしてある。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the posture stabilizing action by the stabilizer bar. When the airframe is hovering in a horizontal posture, as shown in FIG. 7A, the stabilizer bar 101 is rotated so that the rotation surface is horizontal due to the centrifugal force. The stabilizer bar 101 is provided with weights 102 at both ends of the bar so as to increase the moment of inertia. As a result, the rotation surface of the stabilizer bar 101 tends to maintain a horizontal level. If the aircraft tilts for some reason, as shown in FIG. 7 (b), the rotation surface of the upper main rotor 103 (and the lower main rotor 104) is opposite to the rotation surface of the stabilizer bar 101 which is intended to maintain the horizontal state. At this time, the link rod 105 is actuated to tilt the upper main rotor 103, so that the cyclic pitch for returning the stabilizer bar 101 and the upper main rotor 103 to be parallel is set to the upper main rotor 103. Input to the rotor. That is, without actively controlling by an external electric control signal, the centrifugal force acting on the stabilizer bar mechanically attempts to return the rotation surface of the upper main rotor to the upper main rotor horizontally. The effect is produced.
Therefore, when the airframe is tilted due to an external factor, the stabilizer bar 101 is kept horizontal, and the upper main rotor 103 tilted with respect to the stabilizer bar 101 functions as a correction rod to correct the attitude of the airframe horizontally. Thus, a restoring force that returns the aircraft to a horizontal posture is generated.

また、上下2つの水平回転翼の下方に、2つの回転翼によって生じる下降流を受ける投影面積が調整自在の面積調整手段の制御によって、上昇、前進などの操作ができる遠隔操作の自在な無人小型飛翔体が開示されている(特許文献3参照)。
この発明では、さらに、2つの水平回転翼(メインロータ)の回転軸に対し、軸対称の筒を、水平回転翼(メインロータ)を覆うカバーとして備えるようにすることも開示されている。すなわち、二重反転式の水平回転翼を有した飛翔体に、水平回転翼の側面を覆うカバーを設けることで、従来のヘリコプタのように構造が複雑にならずに、安全に運転することが可能になることが開示されている。
特開平1−101297号公報 特許第3723820号公報 特開平11−115896号公報
In addition, under the two upper and lower horizontal rotor blades, the remote control and unmanned small size that can be operated up and down by controlling the area adjustment means that can adjust the projected area that receives the downward flow generated by the two rotor blades. A flying object is disclosed (see Patent Document 3).
In the present invention, it is further disclosed that an axisymmetric cylinder is provided as a cover for covering the horizontal rotary blades (main rotor) with respect to the rotation shafts of the two horizontal rotary blades (main rotor). That is, by providing a cover that covers the side surface of a horizontal rotating wing on a flying object having a counter-rotating horizontal rotating wing, it is possible to operate safely without complicating the structure like a conventional helicopter. It is disclosed that it becomes possible.
JP-A-1-101297 Japanese Patent No. 3723820 JP 11-115896 A

二重反転回転翼を用いた構造の小型回転翼機は、様々な分野において潜在的な需要があるものの、これまで、あまり利用されることはなかった。その大きな理由は、風等の抵抗の影響を受ける環境では、安定かつ制御性のよい飛行を行うことが困難であったことによる。一般に、飛翔体は小型化するほど、風等による抵抗の影響を強く受け、所望の位置に移動したり、一定位置にホバリング(空中停止)したりするための制御をすることが困難になる。   Small rotorcraft having a structure using counter-rotating rotor blades, although there is a potential demand in various fields, have not been used so far. The main reason for this is that it was difficult to perform stable and controllable flight in an environment affected by resistance such as wind. In general, the smaller the flying object, the stronger the influence of resistance due to wind or the like, and the more difficult it is to control to move to a desired position or to hover (stop in the air) to a certain position.

特に、小型二重反転回転翼機では、自重に対する上向き推力、風等の抵抗に対抗する推力、姿勢制御するためのモーメント発生の3つの役割を二重反転回転翼が担わなければならない。しかしながら、二重反転回転翼機の構造上、二重反転回転翼の回転により生じる推力は、水平方向に向かう推力に比べて垂直上方に向かう推力の比がはるかに大きい。二重反転回転翼に取付けられたブレードのピッチ角を制御し、いわゆるサイクルピッチを与えることで、水平方向の推力を発生させることができるが、サイクルピッチによって生じる推力だけでは、横風の抵抗に十分に打ち勝つことはできない。そのため、機体が風に流されてしまうこととなった。したがって、小型の二重反転回転翼機は、風の影響の少ないインドアでの利用等に制約されていた。   In particular, in a small counter rotating rotor, the counter rotating rotor must play three roles: upward thrust against its own weight, thrust against resistance such as wind, and moment generation for posture control. However, due to the structure of the counter-rotating rotary blade, the thrust generated by the rotation of the counter-rotating rotary blade is much higher in the ratio of the thrust toward the upper side than the thrust in the horizontal direction. By controlling the pitch angle of the blade mounted on the counter rotating rotor blade and giving a so-called cycle pitch, it is possible to generate a thrust in the horizontal direction, but the thrust generated by the cycle pitch alone is sufficient for crosswind resistance. You can't overcome. As a result, the aircraft was swept away by the wind. Therefore, the small counter-rotating rotary wing aircraft is restricted to use indoors where the influence of wind is small.

また、これまでの二重反転回転翼機は、もともと大きな推力で前進飛行することがないため、前進飛行中の機体の姿勢を考慮して機体の安定化を図ることは特になされていなかった。
例えば、特許文献2では、スタビライザバーによる姿勢安定化がなされているが、これは機体が傾斜したときに水平に戻すための安定化であり、前進飛行中の機体の姿勢に対する安定を目的とするものではなく、むしろホバリング状態で最適な姿勢安定性を得ることを目的としたものである。
In addition, since the conventional counter-rotating rotary wing aircraft does not fly forward with a large thrust, it has not been particularly intended to stabilize the aircraft in consideration of the attitude of the aircraft during forward flight.
For example, in Patent Document 2, stabilization is performed by a stabilizer bar. This is stabilization for returning the aircraft to a horizontal position when the aircraft is tilted, and aims to stabilize the aircraft posture during forward flight. Rather, it is intended to obtain optimal posture stability in the hovering state.

そこで、本発明は二重反転回転翼機であっても、これまでのものに比べて十分に大きな前進推力で水平方向に移動することができ、風の影響を受ける環境でも、風に流されることなく、風に対抗しつつ所望の方向や位置に飛行することができ、しかも、前進飛行する場合の飛行安定性が優れた二重反転回転翼機を提供することを目的とする。   Therefore, even if the present invention is a counter-rotating rotorcraft, it can move in the horizontal direction with a sufficiently large forward thrust as compared with the conventional ones, and even in an environment affected by the wind, it is swept away by the wind. It is an object of the present invention to provide a counter-rotating rotary wing aircraft that can fly in a desired direction and position while facing the wind, and that has excellent flight stability when flying forward.

上記課題を解決するためになされた本発明の二重反転回転翼機は、上方と下方とが開口し側方が全周にわたってダクトで囲われた機体本体と、機体本体から上方に延びる主回転軸に沿って同軸上に支持され、主回転軸の回りを互いに反対方向に回転する上部メインロータおよび下部メインロータを備えた二重反転回転翼機であって、機尾側ダクトから後方に向けて延設される垂直尾翼と、垂直尾翼の上端に取り付けられ、上方に延びる副回転軸により支持されるピッチングプロペラと、垂直尾翼の左右両側の側面に取り付けられる傾斜尾翼とを備えるようにしている。   The contra-rotating rotary wing machine of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes a main body that is open at the top and bottom and is surrounded by ducts on the entire side, and a main rotation that extends upward from the main body. A counter-rotating rotor blade having an upper main rotor and a lower main rotor that are supported on the same axis along the axis and rotate in opposite directions around the main rotation axis, and directed backward from the rear duct A vertical tail, a pitching propeller attached to the upper end of the vertical tail and supported by an auxiliary rotating shaft extending upward, and inclined tails attached to the left and right side surfaces of the vertical tail. .

ここで、機体本体の側方を全周にわたって覆うダクトは、上部メインロータおよび下部メインロータ(以下、これら2つを合わせて二重反転ロータともいう)が回転するときに、二重反転ロータに対してダクトが接触しないように取り付けてあればよい。具体的には、二重反転ロータの下部メインロータ、あるいは、上下2つのメインロータがダクト内に収納されるように配置する場合は、ダクト内径がロータの回転半径より大きくなるように構成される。また、上下2つのメインロータがダクトより上側に配置する場合は、ダクト径と同じかダクト径より大きくしてもよい。   Here, the duct that covers the side of the fuselage main body over the entire circumference is used as a counter rotating rotor when the upper main rotor and the lower main rotor (hereinafter, these two are also referred to as counter rotating rotor) rotate. On the other hand, it may be attached so that the duct does not contact. Specifically, when the lower main rotor of the counter rotating rotor or the upper and lower two main rotors are arranged so as to be housed in the duct, the inner diameter of the duct is configured to be larger than the rotation radius of the rotor. . Further, when the two upper and lower main rotors are arranged above the duct, they may be the same as the duct diameter or larger than the duct diameter.

本発明によれば、ピッチングプロペラの回転により、機尾を上げ、機首を下げるピッチングモーメント(頭下げモーメント)を発生させる。これにより、機体は前方に傾斜するようになり、上下2つのメインロータ(二重反転ロータともいう)による上向き推力(揚力)は、その一部が、水平方向の推力となる。この水平方向の推力により、機体は大きな推力で前進飛行する。前進飛行中は、機尾側ダクトから後方に向けて延設される垂直尾翼により、前進飛行中のロール方向の安定化が図られ、まっすぐに飛行するのを助ける。   According to the present invention, the pitching propeller rotates to generate a pitching moment (head-down moment) that raises the tail and lowers the nose. As a result, the fuselage is inclined forward, and a part of the upward thrust (lift) by the upper and lower two main rotors (also referred to as counter rotating rotors) is a horizontal thrust. Due to this horizontal thrust, the aircraft flies forward with a large thrust. During forward flight, the vertical tail that extends rearward from the aft-side duct stabilizes the roll direction during forward flight and helps to fly straight.

一方、垂直尾翼の左右両側の側面には傾斜尾翼が取り付けてあり、傾斜尾翼は所定の前傾姿勢で機体が飛行するときに、水平面となるように取り付けてある。ここでいう所定の前傾姿勢とは、飛行中の基準姿勢として設定した前傾姿勢であり、原則として、この前傾姿勢で前進飛行を行うようにしている。傾斜尾翼の翼面が水平になるようにして飛行することにより、機体のピッチ方向の安定化が図られ、まっすぐに飛行するのを助ける。   On the other hand, tilted tails are attached to the left and right side surfaces of the vertical tail, and the tilted tail is attached to a horizontal plane when the aircraft flies in a predetermined forward tilt posture. The predetermined forward leaning posture here is a forward leaning posture set as a reference posture during flight, and in principle, forward flight is performed in this forward leaning posture. By flying in such a way that the wing surface of the inclined tail wing is horizontal, the pitch direction of the aircraft is stabilized, and it helps to fly straight.

本発明によれば、二重反転回転翼による大きな推力の一部を直接利用して、水平方向の推力としているので、これまでの二重反転回転翼機に比べて、十分に大きな前進推力で水平方向に機体を移動することができ、前進飛行中に垂直尾翼と傾斜尾翼とが、ピッチ方向およびロール方向の安定化作用を奏することにより、ダクトの存在で風の抵抗を受けやすい機体構造であっても安定した飛行を行うことができる。   According to the present invention, since a part of the large thrust generated by the counter rotating rotor blade is directly used as the thrust in the horizontal direction, the thrust force is sufficiently large as compared with the conventional counter rotating rotor aircraft. The aircraft structure can move in the horizontal direction, and the vertical and inclined tails stabilize the pitch and roll directions during forward flight. Even if there is, stable flight can be performed.

(他の課題を解決するための手段および効果)
上記発明において、傾斜尾翼の取付け角が水平面に対し−30度〜−60度であり、機体が飛行するときに傾斜尾翼が水平状態になるようにピッチングプロペラの回転速度が設定されるようにしてもよい。
前傾姿勢が水平面に対し−30度〜−60度とすることにより、飛翔するための上向き推力と前進するための水平方向の推力とがバランスよく配分できるので、安定に前進飛行させることができる。
(Means and effects for solving other problems)
In the above invention, the mounting angle of the inclined tail is -30 degrees to -60 degrees with respect to the horizontal plane, and the rotational speed of the pitching propeller is set so that the inclined tail becomes horizontal when the aircraft flies. Also good.
By setting the forward leaning posture to -30 degrees to -60 degrees with respect to the horizontal plane, the upward thrust for flying and the horizontal thrust for moving forward can be distributed in a well-balanced manner, enabling stable forward flight. .

上記発明において、傾斜尾翼は、水平面に対する角度を調整する傾斜角度調整機構を備え、機体の傾斜角度に応じて、傾斜尾翼の角度が調整されるようにしてもよい。
本発明によれば、機体の前傾角度に応じて、傾斜角度調整機構が角度調整し、飛行中の傾斜尾翼が水平になるように制御する。これにより、前傾角度によらず、安定した飛行を行うことができる。
In the above invention, the inclined tail may be provided with an inclination angle adjusting mechanism for adjusting an angle with respect to a horizontal plane, and the angle of the inclined tail may be adjusted according to the inclination angle of the airframe.
According to the present invention, the tilt angle adjusting mechanism adjusts the angle according to the forward tilt angle of the airframe and controls the tilted tail in flight to be horizontal. Thereby, stable flight can be performed regardless of the forward tilt angle.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施例は、一例にすぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形実施することが可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is merely an example, and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

(機体構造)
図1は、本発明の一実施形態である小型二重反転回転翼機の機体構造を示す斜視図であり、図2はその正面図(説明の便宜上、ダクトの一部を破断して示す)である。
この小型二重反転回転翼機10は、主に、制御機器、駆動機構を搭載しダクト21で囲まれた機体本体11と、機体本体11の上方に配置され、上部メインロータ22、下部メインロータ23、スタビライザバー24を有する回転翼機構12と、機体本体11の機尾側ダクト21aの後方に配設される垂直尾翼41およびピッチングプロペラ42を有する後部機構13とから構成される。
(Airframe structure)
FIG. 1 is a perspective view showing an airframe structure of a small counter-rotating rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof (for convenience of explanation, a part of a duct is shown broken away). It is.
The small counter-rotating rotary wing machine 10 mainly includes a machine body 11 mounted with a control device and a drive mechanism and surrounded by a duct 21, an upper main rotor 22 and a lower main rotor. 23, a rotary blade mechanism 12 having a stabilizer bar 24, and a rear mechanism 13 having a vertical tail 41 and a pitching propeller 42 disposed behind the aft-side duct 21 a of the body body 11.

機体本体11は円筒状のダクト21で側面全周が囲まれるとともに、機体本体11の上面と下面とが開口になっている。このダクト21は、できるだけ機体重量を軽くするために、例えば薄い肉厚の発泡スチロールを使用している。ダクト21の外径は、上下2つのメインロータの回転半径とほぼ等しい大きさにしてあり、機体の占有面積に対する推力比が、できるだけ大きくなるようにしてある。ダクト21は、二重反転回転翼機構12により発生した下降流を整流して、上向き推力(揚力)を制御しやすくするとともに、離着陸の際に二重反転回転翼機構12が人体や地上の物体と接触するのを防ぐ役割を果たす。さらに、ダクト21はこれら以外に、スタビライザバー24による姿勢制御作用に関係して、重要な役割を果たすが、これについては後述する。   The body body 11 is surrounded by a cylindrical duct 21 around the entire side surface, and the upper surface and the lower surface of the body body 11 are open. The duct 21 uses, for example, a thin-walled polystyrene foam in order to reduce the weight of the airframe as much as possible. The outer diameter of the duct 21 is approximately equal to the rotational radius of the two upper and lower main rotors, and the thrust ratio to the occupied area of the fuselage is as large as possible. The duct 21 rectifies the downward flow generated by the counter rotating rotor mechanism 12 to make it easy to control the upward thrust (lift). Plays a role in preventing contact. In addition to these, the duct 21 plays an important role in relation to the attitude control action by the stabilizer bar 24, which will be described later.

機体本体11中心(ダクト21の中心軸線上)には、内軸25および外軸26からなる同軸形状の主回転軸27が、フレーム14および図示しない軸受けによって回転可能に支持されている。   A coaxial main rotating shaft 27 including an inner shaft 25 and an outer shaft 26 is rotatably supported by the frame 14 and a bearing (not shown) at the center of the body body 11 (on the central axis of the duct 21).

内軸25は、その下端側で、ダクト21内に取り付けられたモータ28からの回転動力がギヤ29を介して伝達されるようにしてある。内軸25の上端より少し下側では、上部メインロータ22の一対のブレード22aが、ブレード傾動機構22bを介して軸支されるようにしてあり、モータ28の駆動により、一方向(正方向とする)の回転が行われるようにしてある。また、内軸25の上端には、スタビライザバー24が傾動自在に軸支されている。このスタビライザバー24の両端には、錘が取り付けてあり、これによりスタビライザバー24の慣性モーメントが大きくなるようにしてある。 The inner shaft 25 is configured such that rotational power from a motor 28 mounted in the duct 21 is transmitted via a gear 29 on the lower end side thereof. A little below the upper end of the inner shaft 25, the pair of blades 22a of the upper main rotor 22 is pivotally supported via a blade tilting mechanism 22b. )) Is performed. A stabilizer bar 24 is pivotally supported at the upper end of the inner shaft 25 so as to be freely tiltable. Weights are attached to both ends of the stabilizer bar 24 so that the moment of inertia of the stabilizer bar 24 is increased.

スタビライザバー24と上部メインロータ22のブレード傾動機構22bとは、リンクロッド31で連結してある。このリンクロッド31は、姿勢制御作用を奏するためのものであり、スタビライザバー24と上部メインロータ22とが適宜な交差角度を保つようにして回転するようにしてある。ここでいう適宜な交差角度は、機体本体11の径、上部メインロータ22の長さ、スタビライザバー24の錘の重量等との関係で定められるものであり、実測により最適な値に設定されるが、機能的には、ホバリング状態(空中停止状態)で機体に外力が作用し、機体が傾斜したときに機体の姿勢が水平に復元するようなサイクリックピッチが入力されて復元力が生じるような交差角度である。 The stabilizer bar 24 and the blade tilting mechanism 22 b of the upper main rotor 22 are connected by a link rod 31. The link rod 31 is for performing a posture control action, and is configured so that the stabilizer bar 24 and the upper main rotor 22 are rotated so as to maintain an appropriate crossing angle. The appropriate crossing angle here is determined in relation to the diameter of the main body 11, the length of the upper main rotor 22, the weight of the weight of the stabilizer bar 24, and the like, and is set to an optimum value by actual measurement. However, functionally, a restoring force is generated by inputting a cyclic pitch that restores the attitude of the aircraft horizontally when an external force is applied to the aircraft in the hovering state (stopped in the air) and the aircraft is tilted. This is a crossing angle.

ここで、姿勢制御作用について説明する。スタビライザバー24および上部メインロータ22は、ピッチングプロペラ42と、ダクト21との組み合わせによる姿勢制御により、機体を進行方向に傾斜させた状態で姿勢安定効果が発揮されるようにしてある。すなわち、図5に示すように、前進飛行時に、ダクト21の円筒面に風の抵抗力Nが作用することにより生じる機体重心G周りの頭下げモーメントM1およびピッチングプロペラ42による頭下げモーメントM3と、スタビライザバー24、リンクロッド31、上部メインロータ22による機体を水平姿勢に戻そうとする重心G周りの復元モーメントM2の作用とがバランスすることにより、機体が傾斜した状態で安定に前進飛行できるようになっている。 Here, the attitude control action will be described. The stabilizer bar 24 and the upper main rotor 22 are configured to exert a posture stabilizing effect in a state where the airframe is inclined in the traveling direction by posture control by a combination of the pitching propeller 42 and the duct 21. That is, as shown in FIG. 5, during forward flight, the head-lowering moment M1 around the center of gravity G of the aircraft caused by the wind resistance N acting on the cylindrical surface of the duct 21 and the head-down moment M3 by the pitching propeller 42 The stabilizer bar 24, the link rod 31, and the upper main rotor 22 balance the action of the restoring moment M2 around the center of gravity G to return the airframe to a horizontal posture so that the aircraft can stably fly forward with the airframe tilted. It has become.

外軸26は、その下端側で、ダクト21内に取り付けられたモータ32からの回転動力がギヤ33を介して伝達されるようにしてある。外軸26の上端では、下部メインロータ23の一対のブレード23aがブレード傾動機構23bを介して軸支されるようにしてあり、モータ32の駆動により上部メインロータ22とは反対方向(逆方向とする)の回転が行われるようにしてある。   The outer shaft 26 is configured such that rotational power from a motor 32 mounted in the duct 21 is transmitted via a gear 33 on the lower end side thereof. At the upper end of the outer shaft 26, a pair of blades 23a of the lower main rotor 23 is pivotally supported via a blade tilting mechanism 23b. The motor 32 is driven in a direction opposite to the upper main rotor 22 (reverse direction). )) Is performed.

また、機体本体11内(ダクト21内)には、下部メインロータ23のブレード23aに、機体の移動方向制御のためのサイクリックピッチを入力するための2つのサーボモータ34、35が設けられている。下部メインロータ23に与えるサイクリックピッチは、これらのサーボモータによって動かされる図示しないロッドを介して入力される。なお、これら主回転軸27(内軸25、外軸26)、上部メインロータ22、下部メインロータ23、スタビライザバー24、リンクロッド31等を含む回転翼機構12のメカニカルな構成部分は、例えば、ヒロボー社製XRB機(ラジコンヘリコプタ)のものを利用することができる。   Further, in the machine body 11 (in the duct 21), two servo motors 34 and 35 for inputting a cyclic pitch for controlling the movement direction of the machine body are provided in the blade 23a of the lower main rotor 23. Yes. The cyclic pitch applied to the lower main rotor 23 is input via a rod (not shown) that is moved by these servo motors. The mechanical components of the rotary blade mechanism 12 including the main rotary shaft 27 (inner shaft 25, outer shaft 26), the upper main rotor 22, the lower main rotor 23, the stabilizer bar 24, the link rod 31 and the like are, for example, Hirobo's XRB aircraft (RC helicopter) can be used.

さらに機体本体11には、上記以外に各種センサ、具体的には、気圧測定により機体高度を測定する高度計37、衛星からのGPS信号により位置情報を得るGPSセンサ38a(GPS受信機)、地磁気測定により機体の向きを測定する方位センサ38b、さらには、制御装置39、バッテリ40、および、操縦信号を受信するラジコン受信機46が取り付けられている。   In addition to the above, the airframe body 11 includes various sensors, specifically, an altimeter 37 that measures the airframe height by measuring atmospheric pressure, a GPS sensor 38a (GPS receiver) that obtains position information from GPS signals from satellites, and geomagnetic measurement. The direction sensor 38b for measuring the direction of the aircraft by the above, and the control device 39, the battery 40, and the radio control receiver 46 for receiving the steering signal are attached.

機体本体11の機尾側ダクト21aには、後方に向けて垂直尾翼41が固定してある。また、垂直尾翼41の上端には、上部メインロータ22および下部メインロータ23と接触しない位置で、これらと平行に回転する小さなピッチングプロペラ42および駆動モータ43が取り付けられている。このピッチングプロペラ42は、機体本体11に対して機尾側を持ち上げるピッチングモーメント(頭下げモーメント)を与えることにより、機体本体11を前方に傾斜させ、上部メインロータ22、下部メインロータ23による上向き推力の一部を、前進用の推力として利用できるようにしてある。   A vertical tail 41 is fixed to the aft-side duct 21a of the body body 11 toward the rear. Further, a small pitching propeller 42 and a drive motor 43 that are rotated in parallel with the upper main rotor 22 and the lower main rotor 23 are attached to the upper end of the vertical tail 41 at a position that does not contact the upper main rotor 22 and the lower main rotor 23. The pitching propeller 42 tilts the fuselage main body 11 forward by giving a pitching moment (head-lowering moment) to lift the tail of the fuselage main body 11, and upward thrust by the upper main rotor 22 and the lower main rotor 23. A part of can be used as thrust for forward movement.

また、垂直尾翼41の左右両側面には一対の傾斜尾翼44が取り付けられている。この傾斜尾翼44は、ピッチングプロペラ42の作動により、機尾側を持ち上げ、機首側を下げた前傾状態で機体が前進飛行するときに、傾斜尾翼44の翼面がほぼ水平状態になるように傾斜角を設定してある。なお、飛行中の機体の前傾状態は、ピッチングプロペラの回転速度に応じて変化するので、予め、基準となる前進飛行速度を設定し、そのときのピッチングプロペラの回転速度に応じて傾斜尾翼の取付け角度を設定する。
本実施例の機体では、2m/sの前進飛行速度での飛行を基準に設定し、このときの機体の前傾角度が水平面から45度前傾した状態になるので、傾斜尾翼は、傾斜角が−45度になるように取り付けてある。
なお、前進飛行速度を少し遅くするときは機体の前傾角を浅くし、前進飛行速度を少し速くするときは機体の前傾角を深くする。具体的には、30度〜60度の間で適当な角度に設定する。そして、取付け角もこれに合わせて−30度〜−60度の間で設定する。
A pair of inclined tails 44 are attached to the left and right side surfaces of the vertical tail 41. The inclined tail blade 44 is operated so that the wing surface of the inclined tail blade 44 becomes substantially horizontal when the aircraft flies forward in a forward inclined state in which the nose side is lifted and the nose side is lowered by the operation of the pitching propeller 42. The tilt angle is set in Note that the forward leaning state of the aircraft during flight changes according to the rotation speed of the pitching propeller, so a reference forward flight speed is set in advance, and the inclination of the inclined tail is determined according to the rotation speed of the pitching propeller at that time. Set the mounting angle.
In the aircraft of the present embodiment, the flight at a forward flight speed of 2 m / s is set as a reference, and the forward tilt angle of the aircraft at this time is 45 degrees forward from the horizontal plane. Is attached at -45 degrees.
When the forward flight speed is slightly reduced, the forward tilt angle of the aircraft is made shallower, and when the forward flight speed is made slightly faster, the forward tilt angle of the aircraft is increased. Specifically, an appropriate angle is set between 30 degrees and 60 degrees. And an attachment angle is also set between -30 degrees--60 degrees according to this.

(制御系)
次に、小型二重反転回転翼機10の制御系について説明する。図3は、小型二重反転回転翼機10の制御系の構成、および、制御系を構成する各部の入出力制御信号を説明するための機能ブロック図である。また、図4は制御に用いる測定データや算出データの関係を説明する図である。
(Control system)
Next, a control system of the small counter-rotating rotary wing machine 10 will be described. FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the configuration of the control system of the small contra-rotating rotary wing machine 10 and the input / output control signals of the respective parts constituting the control system. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between measurement data and calculation data used for control.

制御系は、機体本体11内に搭載された制御装置39からの制御信号により誘導制御を行うマイコン制御系Aの他に、回転翼機構12のスタビライザバー24、リンクロッド31の働きによるメカニカルな連携動作により、機体の姿勢制御を行うメカニカル制御系Bを有している。   The control system is mechanically linked by the action of the stabilizer bar 24 and the link rod 31 of the rotary blade mechanism 12 in addition to the microcomputer control system A that performs guidance control by a control signal from the control device 39 mounted in the body 11. It has a mechanical control system B that controls the attitude of the fuselage by operation.

図3に示すように、小型二重反転回転翼機10のマイコン制御系Aは、各種演算、処理を実行するマイコン(CPU)39aおよび必要な情報を記憶するメモリ39bからなる制御装置39と、高度計37と、GPSセンサ38aと、方位センサ38bと、操縦者が手動で(すなわちラジコン送信機47の操作で)機体を操縦するときに、操縦信号を受信するラジコン受信機46とにより構成される。一方、メカニカル制御系Bはスタビライザバー24と、リンクロッド31と、上部メインロータ22とにより構成され、さらにダクト21がメカニカル制御系Bに関係する。   As shown in FIG. 3, the microcomputer control system A of the small counter-rotating rotary wing machine 10 includes a control device 39 including a microcomputer (CPU) 39a for executing various operations and processes, and a memory 39b for storing necessary information. An altimeter 37, a GPS sensor 38a, an azimuth sensor 38b, and a radio control receiver 46 that receives a control signal when the operator manually controls the aircraft (ie, by operating the radio control transmitter 47). . On the other hand, the mechanical control system B includes a stabilizer bar 24, a link rod 31, and the upper main rotor 22, and the duct 21 is related to the mechanical control system B.

マイコン制御系Aのマイコン39aおよびメモリ39bが実行する処理や機能を機能ブロックごとに説明すると、メモリ39bは目標地点情報記憶部61を備え、マイコン39aは現在地点検出部51、水平変位算出部52、現在高度検出部53、垂直変位算出部54、ロータ制御部55とを備えている。   Processing and functions executed by the microcomputer 39a and the memory 39b of the microcomputer control system A will be described for each functional block. The memory 39b includes a target point information storage unit 61. The microcomputer 39a includes a current point detection unit 51 and a horizontal displacement calculation unit 52. The current altitude detecting unit 53, the vertical displacement calculating unit 54, and the rotor control unit 55 are provided.

目標地点情報記憶部61は、機体を到達させようとする目標地点Pの空間座標として、経度、緯度、高度からなる空間座標(X,Y,Z)を記憶する。このうち経度(X座標)と緯度(Y座標)とが空間座標の水平成分であり、高度(Z座標)が高度成分である。なお、この空間座標の設定は、図示しないパーソナルコンピュータと制御装置39とを接続してキーボードからの入力操作により行うことができるようにしてある。   The target point information storage unit 61 stores spatial coordinates (X, Y, Z) composed of longitude, latitude, and altitude as the spatial coordinates of the target point P to be reached by the aircraft. Of these, longitude (X coordinate) and latitude (Y coordinate) are horizontal components of spatial coordinates, and altitude (Z coordinate) is an altitude component. The spatial coordinates can be set by connecting a personal computer (not shown) and the control device 39 and performing an input operation from a keyboard.

現在地点検出部51は、GPSセンサ38aにより受信したGPS信号により、現在、機体が存在する位置Q(現在地点Qという)の経度、緯度、高度からなる空間座標(x,y,z)を検出する。
水平変位算出部52は、目標地点Pの座標(X,Y,Z)の水平成分である(X,Y)と、現在地点Qの座標(x,y,z)の水平成分である(x,y)とに基づいて、機体を移動させようとする水平方向の目標方位(θ)および目標地点までの水平距離(L)を算出する演算を行う。
The current location detection unit 51 detects the spatial coordinates (x, y, z) including the longitude, latitude, and altitude of the position Q where the aircraft is currently located (referred to as the current location Q) from the GPS signal received by the GPS sensor 38a. To do.
The horizontal displacement calculation unit 52 is (X, Y) which is the horizontal component of the coordinates (X, Y, Z) of the target point P and the horizontal component of the coordinates (x, y, z) of the current point Q (x , Y), a calculation is performed to calculate a horizontal target azimuth (θ) and a horizontal distance (L) to the target point to move the aircraft.

現在高度検出部53は、高度計37により測定した高度信号により、現在、機体が存在する現在高度(z)を検出する。なお、現在高度は、GPSセンサ38aから得ることもできるが、精度や信頼性の観点からGPSセンサ38aとは別に設けた高度計37からの高度情報を用いる方がより好ましい。
垂直変位算出部54は、目標地点Pの座標(X,Y,Z)の高度成分である(Z)と、現在地点Qの座標(x,y,z)の高度成分である(z)とに基づいて、目標地点までの高度差(H)を算出する演算を行う。
The current altitude detection unit 53 detects the current altitude (z) at which the aircraft is currently present from the altitude signal measured by the altimeter 37. Although the current altitude can be obtained from the GPS sensor 38a, it is more preferable to use altitude information from an altimeter 37 provided separately from the GPS sensor 38a from the viewpoint of accuracy and reliability.
The vertical displacement calculation unit 54 (Z) which is the altitude component of the coordinates (X, Y, Z) of the target point P and (z) which is the altitude component of the coordinates (x, y, z) of the current point Q Based on the above, the calculation for calculating the altitude difference (H) to the target point is performed.

ロータ制御部55は、算出された水平方向の目標方位(θ)、目標地点までの水平距離(L)、目標地点までの高度差(H)のデータおよび方位センサで求めた現在の機首方位(ψ)に基づいて、高度コマンド、ヨー角コマンド、水平位置コマンド(前進速度コマンド)を生成し、さらに高度計37、GPSセンサ38a、方位センサ38bから時々刻々送られてくる信号を検出して、各コマンドを更新するフィードバック制御を行うことにより、上部メインロータ22の回転速度、下部メインロータ23の回転速度、ピッチングプロペラ42の回転速度、下部メインロータ23に入力するサイクリックピッチ(縦フラップのためのサイクリックピッチ)を適宜制御することにより、機体高度の制御、機体進行方向の制御、機体水平位置(風のないときは水平位置とともに機体前進速度)の制御を行う。   The rotor control unit 55 calculates the calculated horizontal target azimuth (θ), the horizontal distance to the target point (L), the altitude difference (H) to the target point, and the current nose direction obtained by the azimuth sensor. Based on (ψ), an altitude command, a yaw angle command, a horizontal position command (advance speed command) are generated, and signals sent from the altimeter 37, the GPS sensor 38a, and the direction sensor 38b are detected every moment, By performing feedback control to update each command, the rotational speed of the upper main rotor 22, the rotational speed of the lower main rotor 23, the rotational speed of the pitching propeller 42, and the cyclic pitch to be input to the lower main rotor 23 (for vertical flaps) By appropriately controlling the cyclic pitch of the aircraft, it is possible to control the height of the aircraft, control the direction of aircraft movement, If not, control the aircraft's forward speed as well as the horizontal position.

以上が、マイコン制御系Aによる誘導制御であるが、スタビライザバー24によるメカニカル制御系Bを備えた機体では、機体の旋回に対する制御を追加的に実行するようにしている。
すなわち、前進飛行のためにピッチングプロペラ42が作動し、さらにダクト21が前方から風の抵抗を受けることにより、機体は水平状態から前傾状態になるので、メカニカル制御系Bが作用し、図6で説明したように、スタビライザバー24がリンクロッド31を介して上部メインロータ22にサイクリックピッチを入力するようになる。これにより機体の姿勢を、傾斜状態から水平状態に戻そうとする方向の復元モーメントが別途に働くようになる。その結果、マイコン制御系Aによる機体を傾斜させようとする作用と、メカニカル制御系Bによる水平状態に復元しようとする作用とが競合するようになり、これらがバランスして、機体を少し傾斜させた状態で前進飛行が行われることになる。
The above is the guidance control by the microcomputer control system A, but in the airframe equipped with the mechanical control system B by the stabilizer bar 24, the control for the turning of the airframe is additionally executed.
That is, the pitching propeller 42 is operated for forward flight, and the duct 21 receives wind resistance from the front, so that the airframe changes from the horizontal state to the forward inclined state, so that the mechanical control system B operates, and FIG. As described above, the stabilizer bar 24 inputs a cyclic pitch to the upper main rotor 22 via the link rod 31. As a result, a restoring moment in the direction of returning the attitude of the aircraft from the tilted state to the horizontal state works separately. As a result, the action of tilting the aircraft by the microcomputer control system A competes with the action of restoring the horizontal state by the mechanical control system B, and these are balanced to slightly tilt the aircraft. Forward flight will be performed in the state.

ところで、メカニカル制御系Bを構成するスタビライザバー24とリンクロッド31と上部メインロータ22との関係は、既述のように、機体が傾斜したとき、これを水平状態に戻すような復元モーメントが生じるようにサイクリックピッチが入力されるようにしてあり、ホバリング状態(空中停止状態)のときに、水平に維持されるように設計されている。そのため、マイコン制御系Aとメカニカル制御系Bとが競合し、機体が傾斜した状態でバランスを保ちつつ前進飛行するときには、必ずしも安定した前進飛行を行わせるためのサイクリックピッチが、上部メインロータ22に与えられるようには設計されておらず、むしろ、不完全なサイクリックピッチが入力されるようになってしまっている。具体的には、傾斜状態での前進飛行時に、スタビライザバー24およびリンクロッド31が上部メインロータ22に入力されるサイクリックピッチは、前進飛行の推力の増加とともに、機体を一方向に旋回させる作用が増大するようになる。この旋回方向は、スタビライザバー24がリンクロッド31により連結されている上部メインロータ22の回転方向やリンクロッド31の取り付け方等の条件により、右旋回か左旋回かのいずれかに決定されるが、ここでは、便宜上、左旋回するものとする。
したがって、マイコン制御系Aのロータ制御部55は、上述した誘導制御に加えて、機体を傾斜させた状態で前進飛行する際に生じる左旋回を打ち消すために、下部メインロータ23に入力するサイクリックピッチ(横フラップのためのサイクリックピッチ)によりローリングモーメントの制御を行い、さらに、上部メインロータと下部メインロータとの回転速度を変化させてヨー方向のトルクを発生することによりヨーイングモーメントの制御を行うことにより、左旋回とバランスする右旋回を与える制御が付加されるようにしている。
By the way, the relationship between the stabilizer bar 24, the link rod 31, and the upper main rotor 22 constituting the mechanical control system B is, as described above, a restoring moment is generated so as to return it to a horizontal state when the airframe is tilted. In this way, the cyclic pitch is input, and is designed to be kept horizontal when in a hovering state (aerial stop state). For this reason, when the microcomputer control system A and the mechanical control system B compete with each other and the aircraft flies forward while maintaining a balance while the aircraft is tilted, the cyclic pitch for ensuring a stable forward flight is not necessarily the upper main rotor 22. It is not designed to be given to the other, but rather an incomplete cyclic pitch has been entered. Specifically, the cyclic pitch at which the stabilizer bar 24 and the link rod 31 are input to the upper main rotor 22 during forward flight in an inclined state is an effect of turning the aircraft in one direction as the thrust of forward flight increases. Will increase. This turning direction is determined to be either a right turn or a left turn depending on conditions such as the rotation direction of the upper main rotor 22 to which the stabilizer bar 24 is connected by the link rod 31 and the attachment method of the link rod 31. However, it is assumed here that the vehicle turns left for convenience.
Therefore, in addition to the guidance control described above, the rotor control unit 55 of the microcomputer control system A cyclically inputs to the lower main rotor 23 in order to cancel the left turn that occurs when the aircraft flies forward with the aircraft tilted. The rolling moment is controlled by the pitch (cyclic pitch for the lateral flap), and the yawing moment is controlled by generating the torque in the yaw direction by changing the rotation speed of the upper main rotor and the lower main rotor. By doing so, control for giving a right turn that balances with the left turn is added.

(飛行動作)
次に、小型二重反転回転翼機10の飛行動作について説明する。
予め目標地点Pの座標(X,Y,Z)を入力して、制御をスタートさせると、制御装置39により時々刻々発生する高度コマンド、ヨー角コマンド、水平位置コマンドにより、上部メインロータ22の回転速度、下部メインロータ23の回転速度、ピッチングプロペラ42の回転速度、下部メインロータ23に入力するサイクリックピッチ(縦フラップおよび横フラップのためのサイクリックピッチ)を制御することにより、機体の方向を目標地点Pに向けて飛行する。このとき、機体は約45度前傾しながら前進飛行する。これにより傾斜尾翼は、ほぼ水平状態になりながら飛行することになる。
このとき、傾斜尾翼44と垂直尾翼41との存在により、機体が前進飛行する際のピッチ方向、ロール方向安定性が改善されるようになる。
(Flying operation)
Next, the flight operation of the small counter rotating rotor aircraft 10 will be described.
When the coordinates (X, Y, Z) of the target point P are input in advance and the control is started, the upper main rotor 22 is rotated by the altitude command, the yaw angle command, and the horizontal position command which are generated every moment by the control device 39. By controlling the speed, the rotation speed of the lower main rotor 23, the rotation speed of the pitching propeller 42, and the cyclic pitch (cyclic pitch for the vertical and horizontal flaps) input to the lower main rotor 23, the direction of the aircraft is controlled. Fly toward the target point P. At this time, the aircraft flies forward while tilting forward about 45 degrees. As a result, the inclined tail wing flies while being in a substantially horizontal state.
At this time, the presence of the inclined tail 44 and the vertical tail 41 improves the stability of the pitch direction and the roll direction when the aircraft flies forward.

(変形実施例)
上記実施形態では、傾斜尾翼は、垂直尾翼に固定されていたが、機体本体11内に機体の傾斜角を測定するセンサ(ジャイロセンサ)を設け、機体の前傾角度に応じて傾斜尾翼の角度が常に水平面と平行になるようにする傾斜角調整機構を備えるようにしてもよい。このようにすれば、機体の前傾姿勢に応じて、傾斜尾翼の角度を最適な値に維持することができ、機体の前傾角度によらず、安定な前進飛行を実現することができるようになる。
(Modified Example)
In the above embodiment, the inclined tail is fixed to the vertical tail. However, a sensor (gyro sensor) for measuring the inclination angle of the aircraft is provided in the aircraft body 11, and the angle of the inclined tail is determined according to the forward inclination angle of the aircraft. May be provided with an inclination angle adjusting mechanism that always becomes parallel to the horizontal plane. In this way, the angle of the inclined tail can be maintained at an optimum value according to the forward tilt attitude of the aircraft, and stable forward flight can be realized regardless of the forward tilt angle of the aircraft. become.

本発明は、無人用の二重反転回転翼機に利用することができる。   The present invention can be used for an unmanned counter rotating rotary wing machine.

本発明の一実施形態である二重反転回転翼機の斜視図。1 is a perspective view of a counter-rotating rotary wing aircraft according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である二重反転回転翼機の構成を示す正面図(ダクトの一部を破断して中を示している)。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The front view which shows the structure of the contra-rotating rotary blade machine which is one Embodiment of this invention (a part of duct is broken and it has shown the inside). 制御系の構成を示すブロック構成図、および、制御系を構成する各部で入出力される制御信号を説明するための機能ブロック図。The block block diagram which shows the structure of a control system, and the functional block diagram for demonstrating the control signal input / output by each part which comprises a control system. 制御に必要な測定データや算出データの関係を説明する図。The figure explaining the relationship of the measurement data and calculation data required for control. スタビライザバーとダクトによる姿勢制御作用を説明する図。The figure explaining the attitude | position control effect | action by a stabilizer bar and a duct. スタビライザバーによる姿勢制御作用を説明する図。The figure explaining the attitude | position control effect | action by a stabilizer bar.

符号の説明Explanation of symbols

10: 小型二重反転回転翼機
11: 機体本体
12: 回転翼機構
13: 後部機構
21: ダクト
22: 上部メインロータ
23: 下部メインロータ
24: スタビライザバー
25: 内軸
26: 外軸
27: 主回転軸
31: リンクロッド
37: 高度計
38a: GPSセンサ
38b: 方位センサ
39: 制御装置
41: 垂直尾翼
42: ピッチングプロペラ
44: 傾斜尾翼
51: 現在地点検出部
52: 水平変位算出部
53: 現在高度検出部
54: 垂直変位算出部
55: ロータ制御部
61: 目標地点情報記憶部
10: Small counter rotating rotor blade 11: Airframe body 12: Rotor blade mechanism 13: Rear mechanism 21: Duct 22: Upper main rotor 23: Lower main rotor 24: Stabilizer bar 25: Inner shaft 26: Outer shaft 27: Main Rotating shaft 31: Link rod 37: Altimeter 38a: GPS sensor 38b: Direction sensor 39: Control device 41: Vertical tail 42: Pitching propeller 44: Inclined tail 51: Current position detection unit 52: Horizontal displacement calculation unit 53: Current altitude detection Unit 54: Vertical displacement calculation unit 55: Rotor control unit 61: Target point information storage unit

Claims (3)

上方と下方とが開口し側方が全周にわたってダクトで囲われた機体本体と、機体本体から上方に延びる主回転軸に沿って同軸上に支持され、主回転軸の回りを互いに反対方向に回転する上部メインロータおよび下部メインロータを備えた二重反転回転翼機であって、
機尾側ダクトから後方に向けて延設される垂直尾翼と、
垂直尾翼の上端に取り付けられ、上方に延びる副回転軸により支持されるピッチングプロペラと、
垂直尾翼の左右両側の側面に取り付けられる傾斜尾翼とを備えたことを特徴とする二重反転回転翼機。
The airframe main body whose upper and lower sides are open and the sides are surrounded by ducts, and the main rotational axis extending upward from the airframe main body are supported on the same axis, and around the main rotational axis in opposite directions. A counter-rotating rotary wing machine equipped with a rotating upper main rotor and a lower main rotor,
A vertical tail extending rearward from the aft-side duct;
A pitching propeller attached to the upper end of the vertical tail and supported by a secondary rotating shaft extending upward;
A counter-rotating rotary wing machine comprising an inclined tail mounted on the left and right sides of a vertical tail.
傾斜尾翼の取付け角が水平面に対し−30度〜−60度であり、機体が飛行するときに傾斜尾翼が水平状態になるようにピッチングプロペラの回転速度が設定されることを特徴とする請求項1に記載の二重反転回転翼機。 The mounting angle of the inclined tail is -30 degrees to -60 degrees with respect to a horizontal plane, and the rotational speed of the pitching propeller is set so that the inclined tail becomes horizontal when the aircraft flies. The contra-rotating rotary wing machine according to 1. 傾斜尾翼は、水平面に対する角度を調整する傾斜角度調整機構を備え、機体の傾斜角度に応じて、傾斜尾翼の角度が調整されることを特徴とする請求項1に記載の二重反転回転翼機。 The counter-rotating rotary wing machine according to claim 1, wherein the inclined tail wing includes an inclination angle adjusting mechanism that adjusts an angle with respect to a horizontal plane, and the angle of the inclined tail wing is adjusted according to the inclination angle of the fuselage. .
JP2006279062A 2006-10-12 2006-10-12 Co-axial helicopter Pending JP2008093204A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006279062A JP2008093204A (en) 2006-10-12 2006-10-12 Co-axial helicopter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006279062A JP2008093204A (en) 2006-10-12 2006-10-12 Co-axial helicopter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008093204A true JP2008093204A (en) 2008-04-24

Family

ID=39376688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006279062A Pending JP2008093204A (en) 2006-10-12 2006-10-12 Co-axial helicopter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008093204A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102611A2 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Choi Key Nam Structure for a flying apparatus
US8109802B2 (en) 2007-09-15 2012-02-07 Mattel, Inc. Toy helicopter having a stabilizing bumper
CN107063622A (en) * 2017-03-30 2017-08-18 福州大学 Coaxial tilting type rotor aeroperformance test platform and its method
CN111268155A (en) * 2020-02-14 2020-06-12 山东省物化探勘查院 Information acquisition device and acquisition method for geographic mapping
KR20200138524A (en) * 2019-05-30 2020-12-10 주식회사 준성이엔알 Ultralight pipe inspecting robot using propeller propulsion
JP2023507690A (en) * 2020-11-26 2023-02-27 広東国士健科技発展有限公司 Airplane with double rotor structure

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8109802B2 (en) 2007-09-15 2012-02-07 Mattel, Inc. Toy helicopter having a stabilizing bumper
WO2011102611A2 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Choi Key Nam Structure for a flying apparatus
WO2011102611A3 (en) * 2010-02-22 2012-01-12 Choi Key Nam Structure for a flying apparatus
CN107063622A (en) * 2017-03-30 2017-08-18 福州大学 Coaxial tilting type rotor aeroperformance test platform and its method
CN107063622B (en) * 2017-03-30 2023-06-16 福州大学 Coaxial tilting rotor wing pneumatic performance test platform and method thereof
KR20200138524A (en) * 2019-05-30 2020-12-10 주식회사 준성이엔알 Ultralight pipe inspecting robot using propeller propulsion
KR102255956B1 (en) 2019-05-30 2021-05-26 주식회사 준성이엔알 Ultralight pipe inspecting robot using propeller propulsion
CN111268155A (en) * 2020-02-14 2020-06-12 山东省物化探勘查院 Information acquisition device and acquisition method for geographic mapping
JP2023507690A (en) * 2020-11-26 2023-02-27 広東国士健科技発展有限公司 Airplane with double rotor structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008094277A (en) Double reversal rotation impeller machine
JP4031022B2 (en) Helicopter
JP2008094278A (en) Double reversal rotation impeller machine
JP5633799B2 (en) Weather observation equipment
EP1943001B1 (en) Rotary-wing vehicle system
JP3723820B2 (en) Coaxial inversion radio control helicopter
CN109843715A (en) With more rotor devices with angle rotor
JP3673253B2 (en) Coaxial reversing radio control helicopter and blade tilt mechanism of radio control helicopter
JP5713231B2 (en) Flying object
JP2008093204A (en) Co-axial helicopter
JP2006051841A (en) Small sized flying device
US11686859B2 (en) Methods and systems for utilizing dual global positioning system (GPS) antennas in vertical take-off and landing (VTOL) aerial vehicles
US20120068004A1 (en) Auto-hover and auto-pilot helicopter
JP7089735B2 (en) Unmanned aerial vehicle
JP4702882B2 (en) Small rotorcraft
JP3185081B2 (en) Unmanned helicopter attitude control system
JP4369261B2 (en) Control device for unmanned helicopter
WO2023007910A1 (en) Unmanned aircraft
WO2022080232A1 (en) Flying body
WO2023007909A1 (en) Unmanned aircraft
WO2020035715A1 (en) Aircrafts with controllers and tiltable rotors for attitude-controlled flight
JP2019043394A (en) Rotary wing aircraft
JPH07300096A (en) Attitude control device for unmanned helicopter
WO2024004158A1 (en) Unmanned aircraft
JP7139229B2 (en) Remote control helicopter drive controller

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Effective date: 20090903

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424