JP2001525294A - 垂直離着陸、空力自立した水平飛行ハイブリッド航空機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、航空機の前部にあり、航空機の主エンジンに接続された少なくとも固定された羽根プロペラ／ロータ（２、１２）を提供する推進装置と、航空機の後部に位置した少なくとも１個の補助エンジン（３、１３）であって、２つの制限位置、すなわちそれぞれ垂直位置と水平位置との間で徐々に傾斜可能、かつ旋回可能である補助エンジン（３、１３）とを含み、操縦室（４、１４）と客室（５、１５）とが各飛行局面、すなわち離陸、移行局面および水平方向飛行の間、あるいはその逆の間床と天井の水平位置を地面に対して平行に連続的に保つように旋回可能なモジュールとして実施され、（前部を上方にして）垂直姿勢で離陸し、後部の補助傾斜可能のエンジンによって姿勢を徐々に変更し、完全に水平姿勢に達し、着陸の間垂直な姿勢で戻ってくる、垂直離着陸、空力自立し、水平に飛行するハイブリッド航空機（１、１１）に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は垂直離着陸、空力自立した水平飛行のハイブリッド航空機に関する。

【０００２】 特に、本発明は垂直離着陸が可能で、航空機力学的に自立した飛行で水平飛行
可能で、乗客を常に最適な飛行位置に保つ航空機の新規な概念に関する。

【０００３】 周知のように、ＶＴＯＬ（垂直離着陸機）としても知られている垂直離着陸航
空機の実用的な観点からの主な利点は、費用の増大に関連する問題を無視すると
すれば、輸送や、環境および公衆の保護用役に使用された場合、誰でも、何でも
、どこでもそれに到達し、運搬可能であることである。

【０００４】 これらの利点は他の車両や輸送システムに対して、特にヘリコプタが言及され
る既存のＶＴＯＬ技術の運行費用が高くつくことと相殺されてしまう。

【０００５】 費用が高くつくのは、従来の航空機に設けられている固定翼の航空力学的に持
続する推力が欠如している点から、ヘリコプタをその水平飛行中に支えるのに必
要とされるパワーが極めて大きいためである。

【０００６】 他方、ヘリコプタは市街地に直接着陸可能で、従来の航空機と比較してスペー
スが減少しており、市街地から飛行場までの輸送費用や時間が無くなるため、時
間の節約となり、搭乗手続きを簡素化することが可能なので、前記欠点は部分的
に低減する。

【０００７】 本発明の主な目的はＶＴＯＬ航空機の能力と明らかに安価につくターボ推進あ
るいはジェットエンジンによって推進される水平飛行とを合体することである( 以下の説明において、このハイブリッド航空機の特徴はＶＴＯＬ−ＨＦ―すなわ
ち垂直陸着陸―水平飛行―として指示される)。

【０００８】 当該技術分野の専門家には、また互換性の統合ＶＴＯＬ−ＨＦ特徴を備えた航
空機の二型式が国際的は航空機産業において、すなわちハリヤ（Harrier）とＶ −２２オスプレイ（Osprey）が既に開発されていることが知られている。

【０００９】 ハリヤはブリテイッシュエアロスペース社(British Aerospace)とマクドナル ダグラス社(McDonnel Douglas)との合弁会社によって英国で製造されている軍事
用ジェット機である。

【００１０】 代わりに、Ｖ−２２オスプレイの方は傾斜可能なローターエンジン群を提供す
る軍事用ターボプロップ航空機であり、ベルテクストロン社（Bell Textron）と
ボーイング社(Boeing)とによって米国で製造されている。民間機の実現も既に視
野に入っている。

【００１１】 ハリヤに関する限り、ＶＴＯＬの能力は離陸／着陸の段階の間主ジェットエン
ジンの推力を下向きに回転させることにより提供されている。

【００１２】 代わって、Ｖ−２２オスプレイＶＴＯＬ−ＨＦの方は同じ主エンジンと、関連
の推力機構とをヘリコプタモード（ＶＴＯＬ）と翼の端部に設けられている主エ
ンジンの上方から底方へ回転（傾斜）するターボプロペラ（ＨＦ）の双方におい
て直接使用することに基づいている。

【００１３】 Ｖ−２２の推力機構はターボプロペラ（ＨＦ）として、かつヘリコプタ（ＶＴ
ＯＬ）として作用する必要があるため、大型のプロペラとロータ羽根との間の妥
協を基準に設計されている。

【００１４】 双方の方法は特別に専用で、ＶＴＯＬ−ＨＦとして特に使用されるように設計
された航空機に関し、該航空機は水平方向に飛行していると、垂直離着陸に必要
な最大推力を基準としたサイズの同じ主エンジンを使用し、その結果運行費用が
影響を受ける。

【００１５】 同日に出願した特許出願において、本発明の出願人は、ＶＴＯＬ―ＨＦ技術が
既存の航空機に対する改造技術として活用しうる、垂直離陸および自立型水平飛
行の航空機を自立性の水平飛行、垂直離着陸のハイブリッド一体航空機に変換す
るシステムを提案した。

【００１６】 従って、本発明の主な目的は、経済的な運行を提供し、乗客の輸送市場および
公衆保護用役での飛行に高度の柔軟性を有する、新規な垂直離着陸、空力自立し
た水平飛行ハイブリッド航空機（ＶＴＯＬ−ＨＦ）を提供することである。

【００１７】 本発明の別な目的はＶＴＯＬの能力を費用節約の観点から既存の型式の航空に
対する顕著な差別性を保ちながら、ターボ推進推力あるいはジェットによる自立
性の水平飛行と合体可能な新規なＶＴＯＬ−ＨＦ航空機を提供することである。

【００１８】 本発明によって教示されている解決方法は固定された支持翼を備え、後部部分
を地面に位置させ前部部分を上向きにして離着陸の段階を実行し、前記垂直位置
のままで一旦有効な高度に達すると、航空機の後部部分に設けられた傾斜可能な
補助エンジンによって支持されて水平位置まで徐々に姿勢を変えるが、主エンジ
ンは固定位置に保ち、航空機の先端に固定されたロータ／プロペラを（垂直−水
平に）重複使用する新規な航空機から構成される。

【００１９】 従って、本発明の特別な目的は、航空機の前部部分において少なくとも固定さ
れた羽根プロペラ／ロータを提供し、航空機の主エンジンに接続された推進系と
、航空機の主エンジンに位置した少なくとも１個の補助エンジンであって、それ
ぞれ垂直位置と水平位置である２つの制限位置の間で徐々に傾斜可能、かつ旋回
可能である補助エンジンとを含み、操縦室と客室とが各飛行局面、すなわち離陸
の間、移行局面および水平飛行の間、あるいはその逆の間地面に対して平行の廊
下および天井の水平位置を連続して保つようにして旋回可能モジュールとして提
供され、(前部を上向きにして)垂直姿勢で離陸し、後部の補助の傾斜可能エンジ
ンによって徐々に姿勢を変え、あるいはその逆を行い、着陸の間は垂直姿勢で戻
ってくる、垂直離着陸、空力自立した水平飛行のハイブリッド航空機である。

【００２０】 本発明によれば、前記推進系はまた油圧システムによって起動可能である。

【００２１】 更に、本発明によれば、主エンジンと前記少なくとも１個のプロペラ／ロータ
との間の結合は油圧による機械的なものでよく同じ主エンジンを航空機内の何れ
かの適当な位置に位置させることが出来る。

【００２２】 常に本発明によれば、前記少なくとも１個の傾斜可能の補助エンジンは少なく
とも１個のジェットエンジンあるいはロケット、または少なくとも油圧で駆動さ
れる、あるいは駆動されないダクトターボファンプロペラあるいはその他のいず
れかの適当な推力手段から構成しうる。

【００２３】 更に、本発明によれば、前記少なくとも１個の羽根ロータは、航空機が垂直姿
勢を有するとき垂直推力を、航空機が水平姿勢の時は水平推力の双方を有するよ
うに提供される。

【００２４】 最後に、本発明によれば、離陸および着陸局面を支援し、垂直飛行と水平飛行
との間、あるいはその逆の間の移行局面を保証するように旋回するために更に傾
斜可能な補助エンジンを提供することが出来る。

【００２５】 本発明を特に添付図面を参照して、好適実施例により、例示目的で、非限定的
に以下説明する。

【００２６】 図１において、貨物運送のための旋回可能モジュールを備えて実施した本発明
による航空機１が示されている。

【００２７】 前記航空機は、図３から図５までを参照すると判るように、エンジンあるいは
油圧系統によって直接駆動される羽根ロータ２と２個の後部にある旋回可能なジ
ェットエンジンあるいはダクトターボファンプロペラ３とを備えている。

【００２８】 ロータ羽根２は航空機が垂直姿勢にあるとき垂直推力を提供し、航空機が水平
姿勢にあるとき水平方向の推力を提供するように設計され、常に同じ位置に留ま
っている。

【００２９】 図１に示された航空機は、更に旋回可能操縦室４並びにこれも旋回可能な乗客
あるいは貨物用のチャージモジュールとを備えている。

【００３０】 図２に概略図示する方法は、この場合も垂直推力（離陸および着陸）および水
平推力（標準的な飛行状態）を提供するように設計された２個のロータ羽根１２
を提供する旅客機１１を示す。

【００３１】 ジェットエンジン１３すなわちダクトターボファンプロペラが航空機の客室の
後ろに設けられている。

【００３２】 客室１５も旋回可能な操縦室１４の後ろにあって旋回可能である。この方法は
貨物運送に対しても実施可能であり、また図１に示す方法も貨物用の代わりに旅
客用に実施可能であることは明らかである。

【００３３】 既に述べたように、航空機の操縦室４または１４、および客室５または１５は
離陸から水平飛行までの移行までのいずれの飛行局面の間においても床および天
井の水平位置を地面に対して平行に保つ傾斜可能モジュールとして実施され、そ
のため操縦士、乗客あるいは貨物に対する問題を排除する。

【００３４】 図３に示す方法において、主エンジン５は本発明により航空機の前部部分に設
けられ、ロータ羽根２に対して機械的変速機７が設けられており、一方流体変速
機８が後部のダクトターボファンプロペラ３に対して設けられており、該プロペ
ラ３は主エンジンとは相違するジェットエンジンと代替可能である。

【００３５】 図４に示す方法においては、主エンジン６は本発明によれば、航空機１の後部
部分に設けられ、流体変速機８がロータ羽根２と後部ダクトターボファンプロペ
ラ３の双方に対して設けられており、該プロぺラ３もまた主エンジンとは相違す
るジェットエンジンにと代替可能である。

【００３６】 最後に、図５に示す方法においては、本発明により主エンジン６は航空機１の
後部部分に設けられており、機械的変速機７によってロータ羽根２に結合されて
おり、一方後部のダクトターボファンプロペラ３に対して流体変速機８が設けら
れており、該プロペラ３もまた主エンジンとは相違するジェットエンジンによっ
て代替可能である。

【００３７】 本発明による航空機の種々の飛行局面が図６に示されている。

【００３８】 離陸は前部すなわち鼻部を垂直位置にして行われ、そのためロータ２は垂直推
力を提供し、ジェットエンジンあるいはダクトターボファンプロペラ３は垂直方
向にある。

【００３９】 移行局面の間、モジュール４および５は客室の運動に追随し、そのため操縦士
および乗客、あるいは貨物は姿勢の変更による影響は受けない。ジェットエンジ
ン３は推力を下方に向けて常に垂直位置に留まり、飛行費用を下げ、後続の着陸
局面に対する十分な自立性を保証するように移行局面の完了の後非作動とされる
。

【００４０】 水平飛行から垂直飛行までの移行に対して同じ過程が逆の順序で行われる。

【００４１】 垂直な離陸および着陸能力（ＶＴＯＬ）は出力軸によって駆動されるＶＴＯＬ
ロータ羽根２とジェットエンジン３またはロケットあるいはダクトターボファン
プロペラによって駆動される垂直方向の統合推力によって保証される。

【００４２】 代替的に、１個以上のＶＴＯＬロータ羽根２は図３から図５までに示す主エン
ジンの推力源に接続され、かつ該推力源によって作動する油圧系統によって作動
する適当なサイズで、軽量で効率的な油圧アクチュエータによって駆動するよう
にしてもよい。

【００４３】 航空機の下側後部に設けられた（例えば、無線制御のミサイルあるいはターゲ
ットから派生した）１個以上の傾斜可能の補助ジェットエンジンあるいはロケッ
ト３、あるいは油圧により（あるいは油圧によらないで）起動したダクトターボ
ファンプロペラは垂直な離陸あるいは着陸の間主エンジンおよびロータ羽根２と
統合する。

【００４４】 前記ジェットエンジンあるいはロケットまたはダクトターボファンプロペラは
その推力によってＶＴＯＬからＨＦまで（あるいはその逆の）移行局面を更に提
供する。

【００４５】 その結果。本発明による航空機の一時間の飛行の運行費用は、より高価につく
ＶＴＯＬ局面が続くのが全体飛行時間の１０％以下であるので、同じサイズのタ
ーボプロペラ機の運行費用のレベルでの飛行の約９０％に保つことが可能である
。

【００４６】 一方、航空機のＨＦ特性は前述した理由からＶＴＯＬ局面の増加した費用を回
収出来るようにする。

【００４７】 本発明は例示であり、限定的でない目的で、好適実施例に従って説明してきた
が、特許請求の範囲に定めた範囲から逸脱することなく、当該技術分野の専門家
には修正および（または）変更が導入可能であることを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による航空機の第１実施例の概略図である。

【図２】 本発明による航空機の第２実施例の概略図である。

【図３】 本発明による航空機の第３実施例の概略図である。

【図４】 本発明による航空機の第４実施例の概略図である。

【図５】 本発明による航空機の第５実施例の概略図である。

【図６】 本発明による航空機の離陸、着陸および離陸の種々の状態を示す概略図である
。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直離着陸、空力自立した水平飛行ハイブリッド航空機にお
   いて、航空機の主エンジンに接続され、航空機の前部において少なくとも固定羽
   根プロペラ／ロータを提供する推進系と、航空機の後部に位置した少なくとも１
   個の補助エンジンであって、それぞれ垂直位置および水平位置において２つの制
   限位置の間で徐々に傾斜および旋回可能である補助エンジンとを含み、各飛行局
   面、すなわち離陸の間、移行局面および水平飛行の間、あるいはその逆の飛行局
   面の間地面に対して平行に歩行路および天井の水平位置を連続して保つような仕
   方で操縦室と客室とが旋回可能なモジュールとして提供され、前記航空機は垂直
   姿勢（すなわち前部を上方に向けて）で離陸し、後部の補助傾斜可能エンジンに
   よって次第に姿勢を変え、完全に水平の姿勢に達し、あるいはその逆を行い、着
   陸の間垂直姿勢で戻って来ることを特徴とする垂直離着陸、空力自立したハイブ
   リッド航空機。
2. 【請求項２】 前記推進系が１個以上のプロペラロータから構成され、少な
   くとも１個の傾斜可能補助エンジンが主エンジンによって作動する油圧システム
   によって作動することを特徴とする請求項１に記載の垂直離着陸、空力自立した
   水平飛行ハイブリッド航空機。
3. 【請求項３】 主エンジンと少なくとも１個の羽根プロペラ／ロータからな
   る前記推進系との間の結合が機械的な種類のものであることを特徴とする請求項
   １または２に記載の垂直離着陸、空力自立した水平飛行ハイブリッド航空機。
4. 【請求項４】 前記主エンジンと少なくとも１個の羽根プロペラ／ロータか
   らなる推進系との間の結合が油圧によるものであることを特徴とする請求項１か
   ら４までのいずれか１項に記載の垂直離着陸、空力自立した水平飛行のハイブリ
   ッド航空機。
5. 【請求項５】 前記少なくとも１個の傾斜可能補助エンジンが油圧駆動ある
   いは非ダクトターボファンプロペラあるいはその他のいずれかの適当な推力手段
   からなることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の垂直離着
   陸、空力自立した水平飛行のハイブリッド航空機。
6. 【請求項６】 前記少なくとも１個の羽根ロータが、航空機が垂直姿勢のと
   きは垂直推力を、航空機が水平姿勢の時は水平推力の双方を得るように提供され
   ていることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の垂直離着陸
   、空力自立した水平飛行のハイブリッド航空機。
7. 【請求項７】 離陸および着陸局面を支援するように更に傾斜可能な補助エ
   ンジンが提供され、垂直飛行と水平飛行との間、あるいはその逆の間の移行局面
   を支援するように旋回可能であることを特徴とする請求項１から６までのいずれ
   か１項に記載の垂直離着陸、空力自立した水平飛行のハイブリッド航空機。