JP2003512215A - ロボット制御または遠隔制御飛行プラットフォーム用の安定制御装置 - Google Patents
ロボット制御または遠隔制御飛行プラットフォーム用の安定制御装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
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Abstract
(57)【要約】
頂部に空気取入口を備え、かつ底部に排気口を備え、内部に時計回り回転ファンおよび反時計回り回転ファンを支持して含む空気ダクトを有して構成された抗力低減安定制御装置を備えるロボット制御または遠隔制御飛行プラットフォーム。空気ダクト排気口の外周部のすぐ下に、複数のトラフ形空気偏向アセンブリが取り付けられ、それぞれが、駆動空気の一部を選択的にかき集めるための回転調節可能半トラフと、かき集められた駆動空気を受け取り、それを空気ダクトから外側方向および上側方向へ再指向するための静止隣接半トラフとを含む。中心に位置決めされたプレートが複数のロッドを含み、各ロッドが、プレートと、各調節可能半トラフに関連付けられた対応するレバーとの間に枢支的に接続され、それによりプレートの位置に応じて駆動空気ストリームの中または外に調節可能半トラフを結合し、その結果、飛行プラットフォームのピッチおよびロールに対する制御を提供する。プレートは、入力制御信号に応答する第1および第2のモータによって駆動される。制御信号はまた、時計回りおよび反時計回りファン・モータのそれぞれに対する独立速度制御を選択的に提供することによって飛行プラットフォームのヨーを指向し、それに応じて時計回りまたは反時計回りのダクト回転をもたらす。
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明は、一般に、ロボット制御または遠隔制御することができる飛行プラッ
トフォームに関し、詳細には、位置決め可能トラフ形空気デフレクタを採用する
フライト中のプラットフォームの姿勢を制御するための装置に関する。
トフォームに関し、詳細には、位置決め可能トラフ形空気デフレクタを採用する
フライト中のプラットフォームの姿勢を制御するための装置に関する。
【0002】
(従来技術の簡単な説明)
1つまたは複数のダクト・ファンを含み、各ダクトが概して鉛直方向に方向付
けられた調節可能羽根を有する飛行プラットフォームが、Mollerによって
米国特許第4795111号に開示されている。調節可能スポイラが羽根間に位
置決めされて示されており、ピッチおよびロールの制御を提供する。羽根は、空
気流を横方向へ向けるように調節可能であり、水平方向フライト用の推進力を提
供する。この発明の全体的な構成は、小さな航空力学的抗力の比較的細いプロフ
ァイルを提供し、これは水平方向フライト動作に望ましい。しかしスポイラは空
気流の減少をもたらし、上昇能力を低減させる。
けられた調節可能羽根を有する飛行プラットフォームが、Mollerによって
米国特許第4795111号に開示されている。調節可能スポイラが羽根間に位
置決めされて示されており、ピッチおよびロールの制御を提供する。羽根は、空
気流を横方向へ向けるように調節可能であり、水平方向フライト用の推進力を提
供する。この発明の全体的な構成は、小さな航空力学的抗力の比較的細いプロフ
ァイルを提供し、これは水平方向フライト動作に望ましい。しかしスポイラは空
気流の減少をもたらし、上昇能力を低減させる。
【0003】
静止ホバリングおよび低速側方運動の効率を最適化する設計が強く望まれてい
る。また、採用される機械制御機構は、ピッチおよびロール制御用の複数のスポ
イラと、ヨー制御用の個別羽根との組合せを採用しており、複雑である。より単
純な設計により、大幅に製造コストを低減し、信頼性を向上させることができる
。
る。また、採用される機械制御機構は、ピッチおよびロール制御用の複数のスポ
イラと、ヨー制御用の個別羽根との組合せを採用しており、複雑である。より単
純な設計により、大幅に製造コストを低減し、信頼性を向上させることができる
。
【0004】
(発明の概要)
したがって、本発明の一目的は、飛行プラットフォーム用の高効率姿勢制御装
置を提供することである。
置を提供することである。
【0005】
本発明のさらなる目的は、機械的複雑さが低減された姿勢制御装置を有する飛
行プラットフォームを提供することである。
行プラットフォームを提供することである。
【0006】
本発明のさらなる目的は、実質的な制御冗長性を有する姿勢制御装置を備える
飛行プラットフォームを提供することである。
飛行プラットフォームを提供することである。
【0007】
簡潔に言うと、本発明の好ましい実施形態は、頂部に空気取入口を備え、かつ
底部に排気口を備え、内部に時計回り回転ファンおよび反時計回り回転ファンが
支持されている空気ダクトから構成された飛行プラットフォームを含む。空気ダ
クト排気口の外周部のすぐ下に、複数のトラフ形空気偏向アセンブリが取り付け
られ、それぞれが、駆動空気の一部を選択的にかき集める(scoop)ための
半トラフ形の回転調節可能デフレクタと、かき集められた駆動空気を受け取り、
それを空気ダクトから外側方向および上側方向へ再指向するための半トラフ形の
隣接静止デフレクタとを含む。中心に位置決めされたプレートが複数のロッドを
有し、各ロッドが、プレートと、各調節可能デフレクタに関連付けられた対応す
るレバーとの間に枢支的に接続され、それによりプレートの位置に応じて駆動空
気ストリームの中または外に調節可能デフレクタを結合し、その結果、飛行プラ
ットフォームのピッチおよびロールに対する制御を提供する。プレートは、入力
制御信号に応答する第1および第2のモータによって駆動される。制御信号はま
た、時計回りおよび反時計回りファン・モータのそれぞれに対する独立速度制御
を選択的に提供することによって飛行プラットフォームのヨーを指向し、それに
応じて時計回りまたは反時計回り方向のダクト回転をもたらす。
底部に排気口を備え、内部に時計回り回転ファンおよび反時計回り回転ファンが
支持されている空気ダクトから構成された飛行プラットフォームを含む。空気ダ
クト排気口の外周部のすぐ下に、複数のトラフ形空気偏向アセンブリが取り付け
られ、それぞれが、駆動空気の一部を選択的にかき集める(scoop)ための
半トラフ形の回転調節可能デフレクタと、かき集められた駆動空気を受け取り、
それを空気ダクトから外側方向および上側方向へ再指向するための半トラフ形の
隣接静止デフレクタとを含む。中心に位置決めされたプレートが複数のロッドを
有し、各ロッドが、プレートと、各調節可能デフレクタに関連付けられた対応す
るレバーとの間に枢支的に接続され、それによりプレートの位置に応じて駆動空
気ストリームの中または外に調節可能デフレクタを結合し、その結果、飛行プラ
ットフォームのピッチおよびロールに対する制御を提供する。プレートは、入力
制御信号に応答する第1および第2のモータによって駆動される。制御信号はま
た、時計回りおよび反時計回りファン・モータのそれぞれに対する独立速度制御
を選択的に提供することによって飛行プラットフォームのヨーを指向し、それに
応じて時計回りまたは反時計回り方向のダクト回転をもたらす。
【0008】
本発明の利点は、改良された制御装置が、駆動空気流に対して提供される抗力
の減少をもたらし、その結果、上昇効率が増大することである。
の減少をもたらし、その結果、上昇効率が増大することである。
【0009】
本発明のさらなる利点は、機械的な複雑さの低減により製造コストが低減し、
信頼性が向上することである。
信頼性が向上することである。
【0010】
本発明のさらなる利点は、実質的な制御冗長性を提供し、それにより破局的な
故障の可能性を低減することである。
故障の可能性を低減することである。
【0011】
(好ましい実施形態の説明)
次に図面の図1に、取入れ口14を最上部に、および排気口16を底部に備え
た空気ダクト12を有する、垂直離着陸(VTOL)航空機10の図を示す。複
数の着陸サポート13がダクトに取り付けられている。第1のモータ18および
第2のモータ20はダクト12内に同軸で装着され、第1および第2のファン2
2および24をそれぞれ駆動する。モータ18および20は、ダクト12とモー
タ18および20の間に接続されたエンジン支持部26により吊るされている。
第1のファン22は、第1モータ18によって許可されると取入れ口14から「
ドライブ」エアを吸い込み、そのエアを排気口16から排出するように構成され
た複数のファン・ブレード28を有する。同様に、第2のファン24は、半時計
方向の第2のモータによって駆動されると取入れ口14から「ドライブ」エアを
吸い込み、排気口16からそれを排出するように構成された複数のブレード30
を有する。
た空気ダクト12を有する、垂直離着陸(VTOL)航空機10の図を示す。複
数の着陸サポート13がダクトに取り付けられている。第1のモータ18および
第2のモータ20はダクト12内に同軸で装着され、第1および第2のファン2
2および24をそれぞれ駆動する。モータ18および20は、ダクト12とモー
タ18および20の間に接続されたエンジン支持部26により吊るされている。
第1のファン22は、第1モータ18によって許可されると取入れ口14から「
ドライブ」エアを吸い込み、そのエアを排気口16から排出するように構成され
た複数のファン・ブレード28を有する。同様に、第2のファン24は、半時計
方向の第2のモータによって駆動されると取入れ口14から「ドライブ」エアを
吸い込み、排気口16からそれを排出するように構成された複数のブレード30
を有する。
【0012】
いくつかの調節可能なトラフ型のエア・デフレクタ・アセンブリ32は、ダク
ト壁34の下に環状の配列で装着される。各アセンブリ32は、壁面34の底部
にブラケット42で装着された、端部40が90度の扇形である90度の円筒形
の底部38を有する固定デフレクタ36を有する。同じ形状の調節可能デフレク
タ44が、46などの位置で固定デフレクタ36それぞれに回転可能な形で装着
される。
ト壁34の下に環状の配列で装着される。各アセンブリ32は、壁面34の底部
にブラケット42で装着された、端部40が90度の扇形である90度の円筒形
の底部38を有する固定デフレクタ36を有する。同じ形状の調節可能デフレク
タ44が、46などの位置で固定デフレクタ36それぞれに回転可能な形で装着
される。
【0013】
調節可能デフレクタは、図2および図3に示すデフレクタ制御アセンブリ50
、あるいは図5に示す各調節可能アセンブリ32用の個々のサーボ・モータによ
って位置が決められる。
、あるいは図5に示す各調節可能アセンブリ32用の個々のサーボ・モータによ
って位置が決められる。
【0014】
デフレクタ・アセンブリ32の調節により、VTOL航空機の「横揺れ」およ
び「縦揺れ」の制御が達成され、またファン22および24の速度および相対的
速度の制御により「リフト」および「ヨー」が制御される。フライト・コンピュ
ータ52があり、これは入力信号を制御信号に変換して、第1および第2のモー
タ18および20およびデフレクタ・アセンブリ32を駆動する。フライト・コ
ンピュータ52は姿勢センサ54から入力を受領してそれを処理し、かつ/また
は入力は遠隔送信器(図示せず)からアンテナ56によって受信することができ
、受信された入力は次いでコンピュータ52に入力するために受信器58によっ
て変換される。あるいは、電気つなぎケーブル60を使用して、入力信号を遠隔
に位置するオペレータ(図示せず)からコンピュータ52に渡すことができる。
び「縦揺れ」の制御が達成され、またファン22および24の速度および相対的
速度の制御により「リフト」および「ヨー」が制御される。フライト・コンピュ
ータ52があり、これは入力信号を制御信号に変換して、第1および第2のモー
タ18および20およびデフレクタ・アセンブリ32を駆動する。フライト・コ
ンピュータ52は姿勢センサ54から入力を受領してそれを処理し、かつ/また
は入力は遠隔送信器(図示せず)からアンテナ56によって受信することができ
、受信された入力は次いでコンピュータ52に入力するために受信器58によっ
て変換される。あるいは、電気つなぎケーブル60を使用して、入力信号を遠隔
に位置するオペレータ(図示せず)からコンピュータ52に渡すことができる。
【0015】
VTOL航空機は2つのダクテッド・ファン22および24によって推進され
、これは、最上部の取入れ口14からエアをダクトに吸い込み、それをVTOL
航空機の重量を上回るのに十分なスラストで下方の排気口16に向かって推進し
、それにより航空機を上昇させる。ヨー制御、すなわちダクト12およびモータ
18および20、ファン22および24の軸と一致する垂直軸の周囲では、2つ
のモータ(すなわちエンジン)18および20、およびそのそれぞれのファン2
2および24の独立した差動制御によって提供される。これによりオペレータが
、垂直軸の周囲をどちらかの方向で差動トルクを達成することができ、それによ
り本体(vehicle)を回転させ、同時に、命令された度合の上昇および降
下を達成するか、あるいは高度を維持するのに必要な推力を維持する。
、これは、最上部の取入れ口14からエアをダクトに吸い込み、それをVTOL
航空機の重量を上回るのに十分なスラストで下方の排気口16に向かって推進し
、それにより航空機を上昇させる。ヨー制御、すなわちダクト12およびモータ
18および20、ファン22および24の軸と一致する垂直軸の周囲では、2つ
のモータ(すなわちエンジン)18および20、およびそのそれぞれのファン2
2および24の独立した差動制御によって提供される。これによりオペレータが
、垂直軸の周囲をどちらかの方向で差動トルクを達成することができ、それによ
り本体(vehicle)を回転させ、同時に、命令された度合の上昇および降
下を達成するか、あるいは高度を維持するのに必要な推力を維持する。
【0016】
次に図1および図2を両方参照すると、縦揺れおよび横揺れは、ダクトの底部
の排気口端にあるエア・デフレクタ・アセンブリ32によって制御される。各ア
センブリ32は、アセンブリ32の数で割ったダクトの円周よりもやや短い長さ
を有する。調節可能デフレクタ44は、そこを通過する最大限のドライブ・エア
を妨害し偏向させるような、ダクトの内側に向かって突出する完全に展開された
位置(図2の62に示す)から、ドライブ・エアを遮らない、図2で点線64で
示すような、固定デフレクタに完全に引き込まれた位置までの位置に置くことが
できる。調節可能デフレクタのリーディング・リップ66は、気流が調節可能デ
フレクタ44の裏側(68など)円筒の直径67から確実に分かれるように、円
筒の直径67から延びている。リップ66は、デフレクタ44が動く際に、気流
の分離ラインが予測不可能な方式で変化して、有効なエア推力を予測不能に変化
させ、したがって安定性に関する問題を引き起こすのを防ぐ。固定デフレクタ3
6の機能は、調節可能デフレクタ44によって開始されたエアの方向の変換を続
け、元の下方向(図1の矢印B)からおよそ170度(図1の矢印A)の角度に
保つことである。およそ170度の転換を使用すると、ダクト12に加えられる
「モーメント」がほぼ最大限になるので、エアは完全に180度転換する必要は
ない。ただし、気流の方向転換角度は可能な限り大きいことが望ましい。気流が
外側に向かって転換され、上方に方向を変えられない場合、その重心で制御トル
クを生成させるだけでなく、航空機に対して横力が生じ航空機の方向を横に変え
る。このシステムでは、ドライブ・エアは、下へ向かって排出されるところから
変換されるだけでなく上方にも排出され、それによりさらに使用できる制御トル
クを高める。本発明のこの態様は、図3の説明に関連してより完全に説明する。
の排気口端にあるエア・デフレクタ・アセンブリ32によって制御される。各ア
センブリ32は、アセンブリ32の数で割ったダクトの円周よりもやや短い長さ
を有する。調節可能デフレクタ44は、そこを通過する最大限のドライブ・エア
を妨害し偏向させるような、ダクトの内側に向かって突出する完全に展開された
位置(図2の62に示す)から、ドライブ・エアを遮らない、図2で点線64で
示すような、固定デフレクタに完全に引き込まれた位置までの位置に置くことが
できる。調節可能デフレクタのリーディング・リップ66は、気流が調節可能デ
フレクタ44の裏側(68など)円筒の直径67から確実に分かれるように、円
筒の直径67から延びている。リップ66は、デフレクタ44が動く際に、気流
の分離ラインが予測不可能な方式で変化して、有効なエア推力を予測不能に変化
させ、したがって安定性に関する問題を引き起こすのを防ぐ。固定デフレクタ3
6の機能は、調節可能デフレクタ44によって開始されたエアの方向の変換を続
け、元の下方向(図1の矢印B)からおよそ170度(図1の矢印A)の角度に
保つことである。およそ170度の転換を使用すると、ダクト12に加えられる
「モーメント」がほぼ最大限になるので、エアは完全に180度転換する必要は
ない。ただし、気流の方向転換角度は可能な限り大きいことが望ましい。気流が
外側に向かって転換され、上方に方向を変えられない場合、その重心で制御トル
クを生成させるだけでなく、航空機に対して横力が生じ航空機の方向を横に変え
る。このシステムでは、ドライブ・エアは、下へ向かって排出されるところから
変換されるだけでなく上方にも排出され、それによりさらに使用できる制御トル
クを高める。本発明のこの態様は、図3の説明に関連してより完全に説明する。
【0017】
ヨー制御は、2つのファン・モータ18および20の独立した制御によって提
供される。第1のファン22は、円周方向に回転する動きをエア中に生成し、通
常のフライト状況では、この動きは次いで第2ファン24によって除去される。
ファン速度が、エアがダクト12から排出される前にこの回転が完全には除かれ
ないような速度である場合、航空機にヨー・モーメントが生じることになる。こ
の結果は、フライト制御コンピュータ52によって利用され、必要な制御信号5
2を供給してモータ18および20を駆動することにより、ヨー制御に対するオ
ペレータ命令に反応する。2つのモータを使用することの他の利点は安全性が増
すことである。すなわち、1つのモータが機能しなくなった場合、もう一方のモ
ータが、制御され、自動的に安定化された方式でVTOL航空機を降下させ、悲
劇につながる自由落下着陸を回避することができる。1つのモータしか動作しな
い場合、航空機に不平衡のヨー・トルクが加わるが、航空機の回転惰性が尾舵(
tail rudder)(図示せず)とともに、降下中の航空機の回転速度を
制限する。
供される。第1のファン22は、円周方向に回転する動きをエア中に生成し、通
常のフライト状況では、この動きは次いで第2ファン24によって除去される。
ファン速度が、エアがダクト12から排出される前にこの回転が完全には除かれ
ないような速度である場合、航空機にヨー・モーメントが生じることになる。こ
の結果は、フライト制御コンピュータ52によって利用され、必要な制御信号5
2を供給してモータ18および20を駆動することにより、ヨー制御に対するオ
ペレータ命令に反応する。2つのモータを使用することの他の利点は安全性が増
すことである。すなわち、1つのモータが機能しなくなった場合、もう一方のモ
ータが、制御され、自動的に安定化された方式でVTOL航空機を降下させ、悲
劇につながる自由落下着陸を回避することができる。1つのモータしか動作しな
い場合、航空機に不平衡のヨー・トルクが加わるが、航空機の回転惰性が尾舵(
tail rudder)(図示せず)とともに、降下中の航空機の回転速度を
制限する。
【0018】
再度図2を参照すると、図1で参照したが説明を行わなかったデフレクタ制御
アセンブリ50が図示される。この図は、空気ダクト12およびデフレクタ・ア
センブリ32を示しているが、説明を簡潔にするために図1に示した他の部分は
省略している。デフレクタ・アセンブリ32はそれぞれ、回転ロッド70および
そこに装着されたレバー・アーム72を有する。アセンブリ50は、ボール・ジ
ョイント78および80でプレート74および各レバー・アームの端に接続され
たプッシュプル式のロッド76により、デフレクタ・アセンブリ32と相互接続
されたプレート74を有する。プレート74はその中に2つのスロット82およ
び84を有し、このスロットは相互に直交する形で置かれ、それぞれアーム90
および92の一端で接続され反対の端でサーボ・モータ98および100のドラ
イブ・シャフト94および96によって駆動される、ピン86および88へ案内
となっている。サーボ・モータ98および100は、プレート74がその上でス
ライドするベアリング・プレート(図3の項目112)に取り付けられ、アセン
ブリ50をダクト壁34から吊るしている支持アーム104で支持アセンブリ1
02に取り付けられる。
アセンブリ50が図示される。この図は、空気ダクト12およびデフレクタ・ア
センブリ32を示しているが、説明を簡潔にするために図1に示した他の部分は
省略している。デフレクタ・アセンブリ32はそれぞれ、回転ロッド70および
そこに装着されたレバー・アーム72を有する。アセンブリ50は、ボール・ジ
ョイント78および80でプレート74および各レバー・アームの端に接続され
たプッシュプル式のロッド76により、デフレクタ・アセンブリ32と相互接続
されたプレート74を有する。プレート74はその中に2つのスロット82およ
び84を有し、このスロットは相互に直交する形で置かれ、それぞれアーム90
および92の一端で接続され反対の端でサーボ・モータ98および100のドラ
イブ・シャフト94および96によって駆動される、ピン86および88へ案内
となっている。サーボ・モータ98および100は、プレート74がその上でス
ライドするベアリング・プレート(図3の項目112)に取り付けられ、アセン
ブリ50をダクト壁34から吊るしている支持アーム104で支持アセンブリ1
02に取り付けられる。
【0019】
サーボ・モータ98および100はアーム90および92を選択的に回転させ
て、プレート74を空気ダクト壁34に対して位置を定め、それによりプッシュ
プル・ロッド76が、レバー・アーム72を押して調節可能デフレクタを内側お
よび上方に回転させてドライブエアをより多く集めるか、あるいはレバー・アー
ム72を押してデフレクタを下方および下に回転させて気流から固定デフレクタ
へ向けさせるようにする。
て、プレート74を空気ダクト壁34に対して位置を定め、それによりプッシュ
プル・ロッド76が、レバー・アーム72を押して調節可能デフレクタを内側お
よび上方に回転させてドライブエアをより多く集めるか、あるいはレバー・アー
ム72を押してデフレクタを下方および下に回転させて気流から固定デフレクタ
へ向けさせるようにする。
【0020】
図3は、図2のB−Bなどから見た断面図であり、反対側にある2つのプッシ
ュプル・ロッド106および108を示し、モータ98および100に取り付け
られたベアリング・プレート112とプレート74の間のベアリング・アセンブ
リ110を図示している。プッシュプル・ロッド106および108が位置1お
よび1’にある場合、2つの調節可能デフレクタ114および116は、位置1
および1’に示すように等しく拡張する。この位置にある場合、航空機は横揺れ
および縦揺れを引き起こす操舵力を一切経験しない。プレート74が第2の位置
(図示せず)にある場合、ロッド106および108は第2位置2’にあること
になり、それにより、デフレクタ114を完全に拡張させ、デフレクタ116を
完全に引き込まれ、その結果、デフレクタ114がサイドBに対してサイドAで
リフト力を低減し、サイドBをサイドAに対して上方に圧入(force)し、
航空機のピッチおよびロールを引き起こすので強い抗力が生じる。調節可能デフ
レクタ114、116または(一般には)44の角度と屈折されたエア量の間の
非線形の関係により、中心位置でのプレート76との調節可能デフレクタの最適
な位置は、完全に引き込まれた位置から約30度に等しい角度Dである。点線1
17は、ベアリング・プレートおよびそこに取り付けられたモータ98および1
00のための支持部の代替配置を示している。
ュプル・ロッド106および108を示し、モータ98および100に取り付け
られたベアリング・プレート112とプレート74の間のベアリング・アセンブ
リ110を図示している。プッシュプル・ロッド106および108が位置1お
よび1’にある場合、2つの調節可能デフレクタ114および116は、位置1
および1’に示すように等しく拡張する。この位置にある場合、航空機は横揺れ
および縦揺れを引き起こす操舵力を一切経験しない。プレート74が第2の位置
(図示せず)にある場合、ロッド106および108は第2位置2’にあること
になり、それにより、デフレクタ114を完全に拡張させ、デフレクタ116を
完全に引き込まれ、その結果、デフレクタ114がサイドBに対してサイドAで
リフト力を低減し、サイドBをサイドAに対して上方に圧入(force)し、
航空機のピッチおよびロールを引き起こすので強い抗力が生じる。調節可能デフ
レクタ114、116または(一般には)44の角度と屈折されたエア量の間の
非線形の関係により、中心位置でのプレート76との調節可能デフレクタの最適
な位置は、完全に引き込まれた位置から約30度に等しい角度Dである。点線1
17は、ベアリング・プレートおよびそこに取り付けられたモータ98および1
00のための支持部の代替配置を示している。
【0021】
図4は、支え122によってダクト壁34に取り付けられたケーブル120に
よってダクト12の壁34の下に吊るされた、半分のトーラス(半分に切った空
洞のドーナツ型)形の単一の調節可能デフレクタ118を使用した代替実施形態
を示し、このケーブルはトーラス118の下を通っている。この場合も、ファン
22および24、モータ18および20および図1に示したその他の部分は図示
を簡潔にするために図4には示していないが、操作可能な航空機には含まれる。
言うまでもなく、図4のデフレクタ118は、図4の実施形態のために、図1の
デフレクタ32に代わるものである。デフレクタ制御アセンブリ50は、プッシ
ュプル・ロッド76によりトーラス118に接続され、トーラスをダクト壁34
に対してドーナツ型平面内の任意の方向で位置させる機能を持ち、ダクト壁周囲
の選択された位置でより多くのまたは少ない部分のドライブ・エアを遮り、それ
により、航空機の横揺れおよび縦揺れの制御が行われる。サーボ・モータ98お
よび100、ベアリング・プレートなどは、ダクト壁の内側から延びる支持部1
24によって支持される。
よってダクト12の壁34の下に吊るされた、半分のトーラス(半分に切った空
洞のドーナツ型)形の単一の調節可能デフレクタ118を使用した代替実施形態
を示し、このケーブルはトーラス118の下を通っている。この場合も、ファン
22および24、モータ18および20および図1に示したその他の部分は図示
を簡潔にするために図4には示していないが、操作可能な航空機には含まれる。
言うまでもなく、図4のデフレクタ118は、図4の実施形態のために、図1の
デフレクタ32に代わるものである。デフレクタ制御アセンブリ50は、プッシ
ュプル・ロッド76によりトーラス118に接続され、トーラスをダクト壁34
に対してドーナツ型平面内の任意の方向で位置させる機能を持ち、ダクト壁周囲
の選択された位置でより多くのまたは少ない部分のドライブ・エアを遮り、それ
により、航空機の横揺れおよび縦揺れの制御が行われる。サーボ・モータ98お
よび100、ベアリング・プレートなどは、ダクト壁の内側から延びる支持部1
24によって支持される。
【0022】
図5は本発明の重要な実施形態を示している。この場合、デフレクタ制御アセ
ンブリは、調節可能デフレクタ44の位置を定める個々のサーボ・モータ126
を含むようになっている。図は図示を簡潔にするために、空気ダクト12、デフ
レクタ・アセンブリ32、モータ126だけを示しているが、図1に示され図1
に関して説明した他の部分も実際操作される航空機に含まれる。
ンブリは、調節可能デフレクタ44の位置を定める個々のサーボ・モータ126
を含むようになっている。図は図示を簡潔にするために、空気ダクト12、デフ
レクタ・アセンブリ32、モータ126だけを示しているが、図1に示され図1
に関して説明した他の部分も実際操作される航空機に含まれる。
【0023】
デフレクタ・アセンブリそれぞれのために独立したサーボ・モータを使用する
ことは、図2〜図4の実施形態とは違って調節可能デフレクタ44のすべてを同
時に引き込むことができ、垂直推進のために最大限のドライブ・エアを可能にす
るという点で重要なフィーチャである。各デフレクタを別々に制御すると、所与
の要求された操作に必要なエア・デフレクションを最小限にすることができる。
モータ126はすべてフライト・コンピュータ52に接続され、ライン128を
通じて制御信号を受領する。デフレクタ・アセンブリ34それぞれに個々のモー
タ126を備えることのさらなる利益は、制御の余剰性であり、これにより安全
性フィーチャがさらに高められる。
ことは、図2〜図4の実施形態とは違って調節可能デフレクタ44のすべてを同
時に引き込むことができ、垂直推進のために最大限のドライブ・エアを可能にす
るという点で重要なフィーチャである。各デフレクタを別々に制御すると、所与
の要求された操作に必要なエア・デフレクションを最小限にすることができる。
モータ126はすべてフライト・コンピュータ52に接続され、ライン128を
通じて制御信号を受領する。デフレクタ・アセンブリ34それぞれに個々のモー
タ126を備えることのさらなる利益は、制御の余剰性であり、これにより安全
性フィーチャがさらに高められる。
【0024】
特定の構築方法の説明を含む上記の実施形態は説明として示したが、当分野の
技術者には、サーボ・モータ、リンク仕掛け、支持部など種々の部分を製造する
ための他の多くの方法が明らかになろう。したがって、以下の請求項は、本発明
の真の精神および範囲内にある上記のような代替例および修正例をすべて包括す
るものと解釈されるように企図される。
技術者には、サーボ・モータ、リンク仕掛け、支持部など種々の部分を製造する
ための他の多くの方法が明らかになろう。したがって、以下の請求項は、本発明
の真の精神および範囲内にある上記のような代替例および修正例をすべて包括す
るものと解釈されるように企図される。
【図1】
複数の調節可能エア・デフレクタを有するVTOL航空機の図である。
【図2】
2つのサーボ・モータによって駆動されるデフレクタ制御アセンブリの詳細な
図である。
図である。
【図3】
図2のデフレクタ制御アセンブリのより詳細な図である。
【図4】
半分の環状トラフをエア・デフレクタとして使用する例の図である。
【図5】
図1に示す複数のエア・デフレクタ・アセンブリそれぞれのために個々のサー
ボ・モータする例を示す図である。
ボ・モータする例を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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,SL,SZ,TZ,UG,ZW
),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,
TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,
BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C
R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI
,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID,
IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K
Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD
,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,
PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,S
L,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ
,VN,YU,ZA,ZW
【要約の続き】
れに対する独立速度制御を選択的に提供することによっ
て飛行プラットフォームのヨーを指向し、それに応じて
時計回りまたは反時計回りのダクト回転をもたらす。
Claims (15)
- 【請求項1】 ダクト周縁部を有するダクト壁、頂端部にある空気取入口、
および底端部にある空気排気口を含む空気ダクト手段であって、 前記空気ダクト手段内部に取り付けられ、前記空気取入口端部から前記ダク
ト手段に駆動空気を引き込み、かつ前記排気口端部から前記駆動空気を押し出す
ために第1のモータ手段によって時計回り方向に駆動される複数のファン・ブレ
ードを含む第1のファン手段、および 前記空気ダクト手段内部に前記第1のファン手段と同軸に取り付けられ、前
記空気取入口端部から前記ダクト手段内に空気を引き込み、かつ前記排気口端部
から空気を押し出すために第2のモータ手段によって反時計回り方向に駆動され
る複数のファン・ブレードを含む第2のファン手段 を含む空気ダクト手段と、 前記排気口端部で前記空気ダクト手段の外側に位置決めされた調節可能トラフ
形空気偏向手段と、 制御信号に応答して前記調節可能トラフ形空気偏向手段を調節し、VTOL
航空機のロールおよびピッチ制御を提供するデフレクタ制御手段、および 制御信号に応答して、前記第1および第2のファンの速度を調節して必要な
駆動空気を発生し、かつ前記第1のファンの相対速度を前記第2のファンに対し
て調節し、それによりVTOL航空機のヨー制御をもたらすファン制御手段と、
を含む航空機制御手段と を備える垂直離着航空機。 - 【請求項2】 前記調節可能トラフ形空気デフレクタ手段が、選択された量
の前記駆動空気を遮り、偏向するように位置決め可能な調節可能デフレクタ手段
と、前記ダクト壁に堅く取り付けられ、前記選択された量の駆動空気を、前記頂
端部に向けて前記ダクト壁の外部に沿って上側方向に向ける静止デフレクタ手段
とを有する、前記ダクト周縁部の周りに離隔して配置された複数の空気デフレク
タ・アセンブリを含む請求項1に記載のVTOL航空機。 - 【請求項3】 前記調節可能トラフ形空気偏向手段が、前記ダクト周縁部と
寸法が等しい周縁部を有する連続剛体トラフ手段と、前記ダクト手段から前記連
続剛体トラフ手段を柔軟に懸架するための手段とを含み、 前記トラフ手段が、前記デフレクタ制御手段に応答して、前記ダクト周縁部に
関して前記トラフ周縁部を調節し、それにより前記ダクト周縁部に沿った選択さ
れた位置で、より多いまたはより少ない量の前記駆動空気を遮り、その結果、前
記VTOL航空機のロールおよびピッチの制御をもたらす 請求項1に記載のVTOL航空機。 - 【請求項4】 前記デフレクタ制御手段が、前記複数の調節可能デフレクタ
手段の各1つに関して個別のサーボ・モータ手段を含む請求項2に記載のVTO
L航空機。 - 【請求項5】 前記デフレクタ制御手段が、 内部に第1および第2の直交案内スロットを有するプレート手段と、 ベアリング・プレート手段と、 前記プレート手段が前記ベアリング・プレート上で移動するのを助けるための
ベアリング手段と、 前記第1の案内スロット内で案内するために、第1の端部にピン手段を有する
第1のアーム手段と、 前記第2の案内スロット内で案内するために、一端にピン手段を有する第2の
アーム手段と、 前記第1のアーム手段の第2の端部に接続された第1のサーボ・モータ手段で
あって、前記ベアリング・プレートに取り付けられている第1のサーボ・モータ
手段と、 前記第2のアーム手段の第2の端部に接続された第2のサーボ・モータ手段で
あって、前記ベアリング・プレートに取り付けられている第2のサーボ・モータ
手段と、 前記空気ダクトに関係して前記第1および第2のサーボ・モータ手段を支持す
るための手段と、 複数のプッシュプル・ロッド手段であって、各1つが前記調節可能デフレクタ
手段の各1つに相互接続されているプッシュプル・ロッド手段とを含み、 前記第1および第2のサーボ・モータ手段が、前記デフレクタ制御手段に応答
して前記第1および第2のアームを回転し、前記ピン手段に前記プレート手段を
移動させて、前記プッシュプル・ロッド手段に前記調節可能デフレクタ手段を調
節させる 請求項2に記載のVTOL航空機。 - 【請求項6】 前記航空機制御手段がさらに、 遠隔トランスミッタからの放射信号を受信するためのアンテナ手段と、前記放
射信号に応答して、対応するデジタル信号を発生する受信機手段と、前記デジタ
ル信号に応答して、前記制御信号を提供するフライト・コンピュータ手段と を含む請求項1に記載のVTOL航空機。 - 【請求項7】 前記航空機制御手段がさらに、姿勢表示信号を提供するため
の姿勢センサ手段と、前記姿勢表示信号に応答して前記制御信号を発生するフラ
イト・コンピュータ手段とを含む請求項1に記載のVTOL航空機。 - 【請求項8】 前記航空機制御手段がさらに、遠隔オペレータから前記VT
OL航空機に係留信号を伝導するための係留手段と、 前記係留信号に応答して、前記制御信号を発生するフライト・コンピュータ手
段とを含む請求項1に記載のVTOL航空機。 - 【請求項9】 前記デフレクタ制御手段が、内部に第1および第2の直交案
内スロットを有するプレート手段と、 ベアリング・プレート手段と、 前記プレート手段が前記ベアリング・プレート上で移動するのを助けるための
ベアリング手段と、 前記第1の案内スロット内で案内するために、第1の端部にピン手段を有する
第1のアーム手段と、 前記第2の案内スロット内で案内するために、一端にピン手段を有する第2の
アーム手段と、 前記第1のアーム手段の第2の端部に接続された第1のサーボ・モータ手段で
あって、前記ベアリング・プレートに取り付けられている第1のサーボ・モータ
手段と、 前記第2のアーム手段の第2の端部に接続された第2のサーボ・モータ手段で
あって、前記ベアリング・プレートに取り付けられている第2のサーボ・モータ
手段と、 前記空気ダクトに関係して前記第1および第2のサーボ・モータ手段を支持す
るための手段と、 複数のプッシュプル・ロッド手段であって、各1つが前記調節可能デフレクタ
手段の各1つに相互接続されているプッシュプル・ロッド手段とを含み、 前記第1および第2のサーボ・モータ手段が、前記デフレクタ制御手段に応答
して前記第1および第2のアームを回転し、前記ピン手段に前記プレート手段を
移動させて、前記プッシュプル・ロッド手段に前記調節可能デフレクタ手段を調
節させる 請求項3に記載のVTOL航空機。 - 【請求項10】 前記航空機制御手段がさらに、 遠隔トランスミッタからの放射信号を受信するためのアンテナ手段と、 前記放射信号に応答して、対応するデジタル信号を発生する受信機手段と、 前記デジタル信号に応答して、前記制御信号を提供するフライト・コンピュー
タ手段とを含む請求項4に記載のVTOL航空機。 - 【請求項11】 前記航空機制御手段がさらに、遠隔オペレータから前記V
TOL航空機に係留信号を伝導するための係留手段と、前記係留信号に応答して
、前記制御信号を発生するフライト・コンピュータ手段とを含む請求項4に記載
のVTOL航空機。 - 【請求項12】 前記航空機制御手段がさらに、遠隔トランスミッタからの
放射信号を受信するためのアンテナ手段と、 前記放射信号に応答して、対応するデジタル信号を発生する受信機手段と、 前記デジタル信号に応答して、前記制御信号を提供するフライト・コンピュー
タ手段と を含む請求項5に記載のVTOL航空機。 - 【請求項13】 前記航空機制御手段がさらに、遠隔オペレータから前記V
TOL航空機に係留信号を伝導するための係留手段と、前記係留信号に応答して
、前記制御信号を発生するフライト・コンピュータ手段とを含む請求項5に記載
のVTOL航空機。 - 【請求項14】 前記航空機制御手段がさらに、 遠隔トランスミッタからの放射信号を受信するためのアンテナ手段と、 前記放射信号に応答して、対応するデジタル信号を発生する受信機手段と、 前記デジタル信号に応答して、前記制御信号を提供するフライト・コンピュー
タ手段とを含む請求項9に記載のVTOL航空機。 - 【請求項15】 前記航空機制御手段がさらに、遠隔オペレータから前記V
TOL航空機に係留信号を伝導するための係留手段と、前記係留信号に応答して
、前記制御信号を発生するフライト・コンピュータ手段とを含む請求項9に記載
のVTOL航空機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US11184398P | 1998-12-11 | 1998-12-11 | |
US60/111,843 | 1998-12-11 | ||
PCT/US1999/030392 WO2000040464A2 (en) | 1998-12-11 | 1999-12-10 | Stabilizing control apparatus for robotic or remotely controlled flying platform |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003512215A true JP2003512215A (ja) | 2003-04-02 |
Family
ID=22340733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000592187A Pending JP2003512215A (ja) | 1998-12-11 | 1999-12-10 | ロボット制御または遠隔制御飛行プラットフォーム用の安定制御装置 |
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---|---|
US (1) | US6450445B1 (ja) |
EP (1) | EP1144249B1 (ja) |
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AT (1) | ATE248745T1 (ja) |
AU (1) | AU4324200A (ja) |
CA (1) | CA2354583A1 (ja) |
DE (1) | DE69911063T2 (ja) |
WO (1) | WO2000040464A2 (ja) |
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