JP2002347698A - 垂直離着陸航空機 - Google Patents

垂直離着陸航空機

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propellers
lift
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Takayoshi Ishigaki
敬義 石垣
Tomoaki Sugiura
友昭 杉浦
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ISHIGAKI TRADING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直離着陸航空機において、揚力発生用プロ
ペラの一部が停止した際にも、安全に飛行を継続しうる
ようにする。 【解決手段】 上下方向の通風を可能とした機枠１０の
周辺部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互
いに反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロ
ペラ１３を設け、対をなす揚力発生用プロペラ１３のい
ずれか一方が作動不能となった際、他方の揚力発生用プ
ロペラを停止させることにより、トルクの平衡を保たせ
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直軸まわりに回
転駆動される揚力発生用プロペラを複数個備える垂直離
着陸航空機に関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直軸まわりに回転駆動される揚力発生
用ロータを備えるヘリコプタ、すなわち垂直離着陸航空
機における不可避の課題は、第１に、ロータの回転に伴
うトルクを、いかにして打消すかということであり、第
２に、故障等により、万一ロータが停止したり、脱去し
たりした際に、どのようにして、安全に飛行を継続し
て、着陸しうるようにするかということである。
【０００３】上記した第１の課題は、従来、垂直軸まわ
りに互いに逆方向に回転する同一寸法の１対もしくは複
数対の揚力発生用ロータを、機体における前後もしくは
左右の対称的な位置に設けるか、１個の垂直軸まわり
に、互いに逆方向に回転する１対のロータを設けること
により、あるいは、垂直軸まわりに回転する主ロータを
１個のみとし、機体の尾部側方等に、水平軸まわりに回
転するトルク打消し用の補助ロータを設けることによっ
て解決されている。
【０００４】しかし、上記した第２の課題、すなわち、
ロータによる揚力の発生が停止した際における安全な飛
行の継続および着陸については、従来、完全に満足しう
る解決策が提供されていないのが実情である。
【０００５】そのため、ヘリコプタは、第２次大戦中に
実用化の緒に就き、以来相当の普及が見られるにも拘わ
らず、依然として、需要者には一沫の不安感は払拭され
ておらず、このことが、ヘリコプタの広汎な分野におけ
る普及と、その大型化の妨げとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、揚力発生用
プロペラを複数備え、万一その一部のものが、故障等に
より機能し得なくなった際においても、以後安全に、あ
る程度の飛行を継続することができ、かつ過度の衝撃や
危険なしに着陸しうるようにした垂直離着陸航空機を提
供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記目
的は、次のようにして解決される。 (１) 上下方向の通風を可能とした機枠の周辺部に、そ
の中心部に対して対称をなすとともに、互いに反対方向
に回転駆動される複数対の揚力発生用プロペラを設け、
前記対をなす揚力発生用プロペラのいずれか一方が作動
不能となった際、他方の揚力発生用プロペラを停止させ
ることにより、トルクの平衡を保たせるようにする。
【０００８】(２) 上下方向の通風を可能とした機枠の
周辺部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互
いに反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロ
ペラを設け、かつ前記対をなす揚力発生用プロペラのい
ずれか一方が作動不能となった際、その旨を感知して、
他方の揚力発生用プロペラを自動的に停止させるように
した停止センサと停止回路を設ける。
【０００９】(３) 上記(１)または(２)項において、各
揚力発生用プロペラを、それぞれ、個別の原動機により
回転駆動するようにする。
【００１０】(４) 上記(１)〜(３)項のいずれかにおい
て、揚力発生用プロペラを、３対以上設ける。
【００１１】(５) 上下方向の通風を可能とした機枠の
周辺部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互
いに反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロ
ペラを設け、かつ機枠の中心部に、上方を向くトルク補
償用プロペラを設け、前記対をなす揚力発生用プロペラ
のいずれか一方が作動不能となった際、前記トルク補償
用プロペラを、作動不能となった揚力発生用プロペラと
同一方向に回転駆動させることにより、トルクの平衡を
保たせるようにする。
【００１２】(６) 上下方向の通風を可能とした機枠の
周辺部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互
いに反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロ
ペラを設け、かつ機枠の中心部に、上方を向くトルク補
償用プロペラを設け、前記対をなす揚力発生用プロペラ
のいずれか一方が作動不能となった際、その旨を感知し
て、前記トルク補償用プロペラを、作動不能となった揚
力発生用プロペラと同一方向に回転駆動させるセンサと
起動回路とを設けることにより、トルクの平衡を保たせ
るようにする。
【００１３】(７) 上記(５)または(６)項において、ト
ルク補償用プロペラを、その回転方向に迎角を有するよ
うに可変ピッチ式のものとする。
【００１４】(８) 上記(５)〜(７)項のいずれかにおい
て、各揚力発生用プロペラを、それぞれ個別の原動機に
より回転駆動するようにする。
【００１５】(９) 上記(５)〜(８)項のいずれかにおい
て、揚力発生用プロペラを、３対以上設ける。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１において、(10)は、平面視に
おいてほぼ中心対称的で、上下方向の通気抵抗を可及的
に小とした機枠で、円形であってもよいが、図示のもの
においては、平面形を六角形としてある。この機枠(10)
は、中心のハブ(11)より、等間隔をもって放射状に突出
させた６本の等長の腕杆(12)の先端同士を、側杆(13)を
もって連結して形成されている。
【００１７】詳言すると、各腕杆(12)の先端には保持体
(14)が固着され、隣り合う保持体(14)(14)同士を、側杆
(13)をもって連結してある。
【００１８】ハブ(11)の下方にはキャビン(15)が配置さ
れ、前記各腕杆(12)の中央部とキャビン(15)の適所と
は、支持杆(16)をもって連結されている。
【００１９】キャビン(15)の側面適所には、適宜の水平
飛行用プロペラ(17)が装着されている。
【００２０】前記各保持体(14)には、揚力発生用プロペ
ラユニット(20)における直立型のエンジン(21)が保持さ
れている。
【００２１】揚力発生用プロペラユニット(20)は、直立
するエンジン(21)から上方へ延出する垂直の駆動軸(22)
の上端に揚力発生用プロペラ(23)を装着してなり、エン
ジン(21)の側方には燃料タンク(24)が取付けられてい
る。
【００２２】なおエンジン(21)に代わり、バッテリー駆
動式の電動機や、圧力ガス駆動式の回転機関等としても
よい。
【００２３】隣り合う揚力発生用プロペラ(23)の回転方
向は逆向きとしてあり、従って、機枠(10)の中心のハブ
(11)の対称位置において対をなす揚力発生用プロペラ(2
3)(23)の回転方向は逆向きとなっている。
【００２４】かくして、図示した実施の形態において
は、中心対称をなし、かつ反転する揚力発生用プロペラ
(23)(23)を有する揚力発生用プロペラユニット(20)(20)
が、３対設けられていることとなる。
【００２５】すべての揚力発生用プロペラユニット(20)
におけるエンジン(21)は、適宜コンピュータ等により制
御されて、等速回転するようになっており、かつ中心対
称をなす各対におけるいずれか一方の揚力発生用プロペ
ラ(23)が、エンジン(21)の故障により停止するか、ある
いは駆動軸(22)より脱去した際には、これを感知した操
縦者により、あるいは図２に示すように、適宜のセンサ
によりその旨を感知させることにより、対の相手方のエ
ンジン(21)を停止させるようにしてある。
【００２６】すなわち、図２に示すように、各揚力発生
用プロペラユニット(20)毎に設けられている停止センサ
(25)が、その揚力発生用プロペラユニット(20)の作動が
停止した旨を検知すると、対の相手方のエンジン(21)に
設けられた停止回路(26)へ信号を送り、そのエンジン(2
1)を停止させるようにしてある。
【００２７】図１、図２に示す実施の形態によると、揚
力発生用プロペラユニット(20)は合計６個設けられてい
るため、万一そのいずれかが作動不能となっても、この
垂直離着陸航空機全体としての揚力の減少比率は小であ
り、機が直ちに落下することはない。
【００２８】しかも、１個の揚力発生用プロペラユニッ
ト(20)の停止に伴い、それと対をなす揚力発生用プロペ
ラユニット(20)も、自動的に停止させられるので、回転
している揚力発生用プロペラ(23)によるトルクが不均衡
となって、機体の安定が損われたり、過大な振動を起こ
したりすることはなく、その後の飛行を、ある程度安全
に継続することができ、また無事に着陸することができ
る。
【００２９】図３、図４は、本発明の第２の実施の形態
を示す。
【００３０】第２の実施形態は、第１の実施形態におい
て、中心部に、トルク補償用プロペラユニット(30)を設
けたものであり、基本的な構成は、第１の実施形態と同
様であるので、第１の実施形態と同様の部分に、それと
同一の符号を付して、その説明を省略し、異なる部分に
ついてのみ説明する。
【００３１】機枠(10)の中心のハブ(11)に、上方を向く
トルク補償用プロペラユニット(30)が取付けられてい
る。
【００３２】このトルク補償用プロペラユニット(30)の
基本的構成、寸法、および能力は、周辺部の揚力発生用
プロペラユニット(20)と実質的に同様であるが、必要に
応じて、そのエンジン(31)を正逆回転させることがで
き、かつそれに伴って、トルク補償用プロペラ(32)の迎
角の方向をも、正逆に変化させうるようにしてある。
【００３３】このトルク補償用プロペラユニット(30)
は、正常飛行時には、基本的には作動させないものと
し、周辺の６個の揚力発生用プロペラ(23)のいずれか１
個が停止した際にのみ、図４に示すようにして、その停
止した周辺の揚力発生用プロペラ(23)と同方向に回転駆
動されるようにしてある。
【００３４】すなわち、図４に示すように、対をなす周
辺の揚力発生用プロペラユニット(20)(20)に対し、それ
ぞれ停止センサ(33)(33)が接続され、各停止センサ(33)
は、トルク補償用プロペラユニット(30)におけるエンジ
ン(31)を、停止した揚力発生用プロペラユニット(20)と
同じ方向に起動させる起動回路(34)へ信号を送り、かつ
それに伴って、トルク補償用プロペラ(32)の迎角が回転
方向を向くように制御するようになっている。
【００３５】第２の実施形態においては、上記したよう
なトルク補償用プロペラユニット(30)を備えていること
により、周辺のいずれかの揚力発生用プロペラ(23)が停
止しても、全体としての発生揚力の減少は、全く、もし
くは殆んどなく、しかも対をなす周辺の揚力発生用プロ
ペラ(23)のいずれかが停止したことに伴うトルクのアン
バランスも補償され、振動を生起することなく、正常な
飛行を継続することができる。
【００３６】なお、揚力発生用プロペラは複数対設けら
れており、かつ隣接するものは反対方向に回転するよう
になっているから、水平方向の気流による駆動軸の両側
方におけるプロペラブレードの発生揚力は、全体として
均一化され、かつ全体としての発生揚力の作用線は、常
に一定に保たれ、安定した飛行を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】請求項１記載の発明：揚力発生用プロペ
ラのいずれかが作動不能となっても、プロペラによる発
生トルクのバランスを保持させて、安全な飛行の継続も
しくは着陸を行うことができる。
【００３８】請求項２記載の発明：前項のトルクのバラ
ンスの保持を、自動的に行わせることができる。
【００３９】請求項３記載の発明：共通化した原動機に
より揚力発生用プロペラを駆動する場合に比し、動力伝
達機構が簡単となり、かつ原動機の故障等の際には、そ
の原動機のみを取り換えれば済むので、作業は簡単かつ
安価となる。
【００４０】請求項４記載の発明：いずれかの揚力発生
用プロペラが停止した際においても、全体としての発生
揚力の減少比率は小さいので、以後の安全な飛行を継続
するのが容易であり、かつ急速なバランスの失墜は防止
される。
【００４１】請求項５記載の発明：いずれかの揚力発生
用プロペラが作動不能となっても、プロペラによる発生
トルクのバランスは良好に保持され、安全に飛行を継続
することができる。
【００４２】請求項６記載の発明：前項のトルクのバラ
ンスの保持を、自動的に行わせることができる。
【００４３】請求項７記載の発明：トルクのバランスは
良好に保持されるとともに、機全体としての発生揚力
を、実質的に一定に保つことができる。
【００４４】請求項８記載の発明：請求項３記載の発明
と同じ。
【００４５】請求項９記載の発明：請求項４記載の発明
と同じ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を略示する斜視図であ
る。
【図２】図１のものにおける対をなす揚力発生用プロペ
ラの制御要領を示す略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を略示する斜視図であ
る。
【図４】図３のものにおける揚力発生用プロペラとトル
ク補償用プロペラの作動要領を示す略図である。
【符号の説明】
(10)機枠 (11)ハブ (12)腕杆 (13)側杆 (14)保持体 (15)キャビン (16)支持杆 (17)水平飛行用プロペラ (20)揚力発生用プロペラユニット (21)エンジン (22)駆動軸 (23)揚力発生用プロペラ (24)燃料タンク (25)停止センサ (26)停止回路 (30)トルク補償用プロペラユニット (31)エンジン (32)トルク補償用プロペラ (33)センサ (34)起動回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上下方向の通風を可能とした機枠の周辺
    部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互いに
    反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロペラ
    を設け、前記対をなす揚力発生用プロペラのいずれか一
    方が作動不能となった際、他方の揚力発生用プロペラを
    停止させることにより、トルクの平衡を保たせるように
    したことを特徴とする垂直離着陸航空機。
  2. 【請求項２】 上下方向の通風を可能とした機枠の周辺
    部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互いに
    反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロペラ
    を設け、かつ前記対をなす揚力発生用プロペラのいずれ
    か一方が作動不能となった際、その旨を感知して、他方
    の揚力発生用プロペラを自動的に停止させるようにした
    停止センサと停止回路を設けたことを特徴とする垂直離
    着陸航空機。
  3. 【請求項３】 各揚力発生用プロペラを、それぞれ、個
    別の原動機により回転駆動するようにしたことを特徴と
    する請求項１または２記載の垂直離着陸航空機。
  4. 【請求項４】 揚力発生用プロペラを、３対以上設けた
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の垂直
    離着陸航空機。
  5. 【請求項５】 上下方向の通風を可能とした機枠の周辺
    部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互いに
    反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロペラ
    を設け、かつ機枠の中心部に、上方を向くトルク補償用
    プロペラを設け、前記対をなす揚力発生用プロペラのい
    ずれか一方が作動不能となった際、前記トルク補償用プ
    ロペラを、作動不能となった揚力発生用プロペラと同一
    方向に回転駆動させることにより、トルクの平衡を保た
    せるようにしたことを特徴とする垂直離着陸航空機。
  6. 【請求項６】 上下方向の通風を可能とした機枠の周辺
    部に、その中心部に対して対称をなすとともに、互いに
    反対方向に回転駆動される複数対の揚力発生用プロペラ
    を設け、かつ機枠の中心部に、上方を向くトルク補償用
    プロペラを設け、前記対をなす揚力発生用プロペラのい
    ずれか一方が作動不能となった際、その旨を感知して、
    前記トルク補償用プロペラを、作動不能となった揚力発
    生用プロペラと同一方向に回転駆動させるセンサと起動
    回路とを設けることにより、トルクの平衡を保たせるよ
    うにしたことを特徴とする垂直離着陸航空機。
  7. 【請求項７】 トルク補償用プロペラを、その回転方向
    に迎角を有するように可変ピッチ式のものとしたことを
    特徴とする請求項５または６記載の垂直離着陸航空機。
  8. 【請求項８】 各揚力発生用プロペラを、それぞれ個別
    の原動機により回転駆動するようにしたことを特徴とす
    る請求項５〜７のいずれかに記載の垂直離着陸航空機。
  9. 【請求項９】 揚力発生用プロペラを、３対以上設けた
    ことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の垂直
    離着陸航空機。
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