JP2004122945A

JP2004122945A - 路上走行可能な垂直離着陸機

Info

Publication number: JP2004122945A
Application number: JP2002290136A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Saito; 齊藤　喜夫
Original assignee: National Aerospace Laboratory of Japan
Current assignee: National Aerospace Laboratory of Japan
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP3796541B2

Abstract

【課題】航空機としての基本的な空力特性と垂直離着陸性とを確保しつつ、外形を一般の自動車と同様の寸法に収め、路上走行に十分な視界を確保し、一般道路等の路上を一般の自動車と同様に走行可能とした垂直離着陸機を提供する。
【解決手段】胴体１０には、客室２の前後にそれぞれ一つ又は複数の垂直離着陸用ファン３ａ，３ｂが配置される。胴体１０の中央部１１の両側に配置された主翼４，４は客室２に沿って上方に折曲げ可能である。路上走行状態では機体は通常の水平飛行状態より前傾姿勢角αで前傾姿勢とされるので、客室２からの見通しが良好になると共に、胴体１０の後部１２と路面Ｇとの間に形成されるスペースＳに下方に延びる垂直尾翼５，５及び水平尾翼６を配置できる。従って、機体の幅及び高さは車両並みに抑えることができ、一般道路上を走行可能となる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、路上走行を可能にした垂直離着陸機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、垂直離着陸機は、エンジンの排気ガスを垂直方向に噴出させることにより、長い滑走路を必要とすることなく、狭い敷地に垂直に離着陸することができる航空機として知られている。
【０００３】
従来の垂直離着陸機は、一般に、ジェットエンジンを垂直離着陸機の機体に固定しておき、噴射ノズルの噴射角度のみを変更することによってジェットエンジンの推力の方向を変更している。排気ガスの噴射力は、噴射角度を変更する噴射ノズルを通過するときに損失があり、ジェットエンジンの効率的な使用が難しいという問題点がある。また、機体に取り付けられるジェットエンジンの取付け角度を変更することで、推力の方向を変更することも提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
従来の垂直離着陸機は、エンジンの排気ガスの噴射方向を通常飛行時の噴射方向に合わせておけば、通常の飛行機と同様、離着陸の際に滑走路を走行することもできる。しかしながら、地上での走行はあくまでも滑走路における走行を想定されており、公道のような路上を走行するものとしては設計されていない。即ち、垂直離着陸機であっても、一般には、胴体の中央部において側方に延びて広がる主翼、機体の後部において上方に延びる垂直尾翼、及び機体の後部又は垂直尾翼において側方に延びる水平尾翼を有する航空機として設計されており、機体の周囲において、側方にも上方にも相当の範囲に渡ってスペースを占める構造となっている。従って、垂直離着陸機の機体幅や機体高さ等の寸法は、路上を走行する車両の車幅や車高等の寸法と比較して相当に大きくはみ出しており、路上走行は物理的に不可能となっている。
【０００５】
ところで、垂直離着陸機は、規制が緩和されれば、飛行場や十分な広さがある敷地を利用するのみならず、一般道路の程度の道路幅を有する路上を一般の自動車と同様に走行可能になり得る。垂直離着陸機は、一般道路を走行可能であれば、例えば、特に緊急時において人員や物資の輸送等に格段の利便性が向上する。従って、垂直離着陸機をそのような事態に対処可能な構造にしておくことが求められる。しかしながら、垂直離着陸機は、通常の飛行時には、航空機として主翼や尾翼等の空力特性を損ねる構造であってはならない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−５６０９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、垂直離着陸機が、垂直離着陸用ファンを用いた垂直離着陸機能と航空機としての空力特性との確保という条件の下で、一般の自動車と同様に路上走行を可能とするために、垂直離着陸用ファンと共に航空機に基本的に備わる構成である、主翼、及び尾翼の構造及び配置を工夫する点で解決すべき課題がある。
【０００８】
この発明の目的は、航空機としての基本的な空力特性と垂直離着陸とを確保しつつ、外形及び視界の観点からも一般の自動車と同様、一般道路程度の道路幅を有する路上走行への適性を確保し、機体重量の増加を極力抑えた、路上走行可能な垂直離着陸機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明による路上走行可能な垂直離着陸機は、胴体の客室前後にそれぞれ配置された一つ又は複数の垂直離着陸用ファン、前記胴体の中央部両側に配置され且つ上方に折り曲げ可能な主翼、前記胴体の後部に配置され且つ下方に延びる垂直尾翼、及び前記胴体の後部に配置された水平尾翼を備え、路上走行状態での機体の姿勢が水平飛行状態よりも前傾姿勢に設定されていることから成っている。
【００１０】
この路上走行可能な垂直離着陸機によれば、一つ又は複数の垂直離着陸用ファンは、主翼にではなく客室前後の胴体にそれぞれ配置されているので、地上走行をするときには胴体の中央部に設けられている主翼を上方に折り曲げることができる。垂直離着陸機の横幅については、主翼を折り曲げることにより、設計において一般道路の道路幅を走行する車両の車幅と同じ程度にまで減じることが可能である。また、路上走行をするときには、機体の姿勢は飛行時より前傾姿勢とされるので、前傾姿勢のために高くなった胴体の後方において路面との間に空間が形成され、胴体の後部において下方に延びる配置とした垂直尾翼をこの空間内に収めることができる。
【００１１】
このように、垂直離着陸機の路上走行時には、機体の折り畳み部分を主翼のみの最小限に抑えつつ、機体の高さも機体後部の高さ以内に押さえることができ、その結果、垂直離着陸機の外形・寸法は、一般道路を走行する自動車並みにコンパクトになって路上走行可能な外形・寸法内に収めることができ、機体重量についても可及的に軽量化することができる。また、飛行時の機体断面形状は抵抗が少ない形状に近づき、垂直離着陸用ファンの排気の流れを妨げることがない。垂直尾翼や水平尾翼は胴体及び胴体両側に延びる主翼がもたらす後流の範囲の外に配置されるので、垂直尾翼や水平尾翼の空力特性への胴体及び主翼の影響は少なく、主翼を含め、垂直尾翼及び水平尾翼は全体として空力的作用が効率的に発揮される形状・配置となる。更に、機体を前傾姿勢とすることにより、客席床面が路面に対して低くなってパイロット等の搭乗員は客席に搭乗し易くなり、搭乗したパイロットからは特に前方が機体自体に妨げられることなく開け、路上走行に必要な周囲の見通しが良好となる。
【００１２】
この路上走行可能な垂直離着陸機において、前記路上走行状態での前記機体の前記前傾姿勢を、前記水平飛行状態での姿勢よりも５°〜１５°の範囲内の前傾姿勢角に設定することができる。路上走行状態では、機体を５°〜１５°の範囲の姿勢角を持つ前傾姿勢とすることで、胴体後部の下方には、垂直尾翼を配置するスペースを確保することができる。また、路上走行に必要な前方視界を確保し、客室への乗降を容易にすることもできる。
【００１３】
この前傾姿勢とした垂直離着陸機において、前記路上走行状態での前記客室内の座席は、前記水平飛行状態から前記前傾姿勢角を相殺する方向及び角度で回動可能である。飛行時にパイロット等の搭乗員の座席は通常の座席角度に設定されているが、路上走行状態で機体を前傾姿勢にすると、座席がその角度のままでは、搭乗員は前かがみになって快適ではなくなる。路上走行状態では、前傾姿勢角を相殺する方向及び角度で座席を回動することによって、搭乗員は飛行状態と同様の快適な姿勢を保つことができる。
【００１４】
この路上走行可能な垂直離着陸機において、前記主翼は、前記胴体への付け根部において前記客室に沿って折り曲げることができる。主翼をその付け根部において折り曲げることにより、折り曲げられた主翼は客室に沿って上方の延びることになり、主翼の折り曲げ状態での機体の横幅を最も減じることができる。
【００１５】
この走行可能な垂直離着陸機において、前記水平尾翼を、前記垂直尾翼の先端部に配置することができる。水平尾翼を垂直尾翼の先端部に配置することにより、水平尾翼の配置位置は胴体後流の影響の少ない位置となり、機体の全長を長く設定できない場合であっても、飛行時において水平尾翼による機体の空力制御を効率的に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による路上走行可能な垂直離着陸機の実施例を説明する。図１は本発明による路上走行可能な垂直離着陸機の一実施例を示す側面図、図２は図１に示す路上走行可能な垂直離着陸機の平面図、図３は図１に示す路上走行可能な垂直離着陸機の正面図である。
【００１７】
図１〜図３に示すように、路上走行可能な垂直離着陸機１は、胴体１０に配設される客室（キャビン）２の前方及び後方にそれぞれ垂直離着陸用ファン３ａ，３ｂを備えている。胴体１０には、その中央部１１の両側において主翼４，４が折り曲げ可能に設けられている。この実施例では、主翼４，４は、その付け根部分４ｂ，４ｂにおいて上方に回動可能とされている。付け根部４ｂ，４ｂにおいて折り曲げられた主翼４，４は、客室２に沿って上方の延びることになり、主翼４，４の折り曲げ状態での機体の横幅を最も減じることができる。図３に示すように、上方に折り曲げることによって客室２に沿って起立した状態が４ａ，４ａで示されている。主翼４，４を折り曲げた状態での垂直離着陸機１の横幅Ｗ及び主翼４，４の翼端部４ｃ，４ｃの高さＨは、それぞれ一般道路を走行する車両の横幅、及び車高の程度とされる。客室２等の大きさによっては、主翼４，４を付け根部分４ｂ，４ｂではなく付け根部分４ｂと翼端部４ｃとの間の中間位置で折り曲げることもできる。
【００１８】
垂直離着陸機１は、胴体１０に前車輪９ａと後車輪９ｂとを格納可能に備えている。脚出し状態の前車輪９ａと後車輪９ｂが路面Ｇと接地した路上走行状態では、後車輪９ｂの支持脚が前車輪９ａの支持脚よりも長いので、垂直離着陸機１の機体は、図１に示すように、水平飛行状態での進行方向７よりも５°〜１５°の範囲内の前傾姿勢角αで傾斜した前傾姿勢に設定されている。機体がこうした前傾姿勢となることにより、パイロットから見た前方の視界が垂直離着陸機１のノーズ１３によって妨げられることがない。このように、客室２の前方が開けるので、路上走行に必要なパイロットの前方視界が確保される。また、前傾姿勢とすることによって、胴体１０の後端部１２には路面Ｇとの間にスペースＳが形成され、このスペースを利用して後述する垂直尾翼５及び水平尾翼６を配置することができる。更に、機体の前傾姿勢によって、ノーズ１３側ほど路面Ｇからの高さが低くなり、床面が低くなった客室２への乗降が容易になる。なお、路上走行は、垂直離着陸機１に搭載したモータ、レシプロエンジン等の別の動力源で車輪９ａ又は９ｂを駆動することで行われる。
【００１９】
胴体１０の後端部１２には垂直尾翼５が下方に延びる状態に配設されており、垂直尾翼５の先端部５ｃには水平尾翼６が取り付けられている。図示の例では、垂直尾翼については、胴体１０の後端部１２において、左右一対の垂直尾翼５，５が対称的に設けられており、水平尾翼６は両垂直尾翼５，５の先端部５ｃ，５ｃ間に掛け渡す状態に配置されている。垂直尾翼５，５及び水平尾翼６は胴体１０の横幅内に納まって配置されているので、主翼４，４の後流の直接の影響を大きく受けることはなく、垂直尾翼５，５及び水平尾翼６の空力特性を十分確保することができる。特に、水平尾翼６は両垂直尾翼５，５の先端部５ｃ，５ｃに設けることにより、水平尾翼６は胴体後流の影響の少ない位置を占めることができる。その結果、路上走行を可能にするために機体の全長を長くできない場合であっても、充分なピッチングモーメントを得て、飛行時において水平尾翼６による機体の効率的な空力制御を確保することができる。なお、一枚の垂直尾翼で済む場合には、垂直尾翼５を後端部１２において中央位置に設けることができるのは勿論である。
【００２０】
地上走行時の前傾姿勢に対応して、客室２の座席８は回動され、前傾姿勢の姿勢角が相殺される。即ち、飛行状態においては、座席８は飛行時の進行方向７に対応してパイロットや同乗者にとっては操縦し易い又は快適な角度に設定されているが、座席８をそのままの角度で固定した場合には、路上走行状態では機体が前傾姿勢になるので搭乗員にとっては前かがみになって操縦し易い又は快適な姿勢状態とは言い難い。そこで、水平飛行状態の進行方向７と路上走行状態の路面Ｇとで定まる前傾姿勢角αを相殺する方向（前傾に対抗して後方）及び角度で、適宜のアクチュエータによって座席８を回動させる。従って、搭乗員は、路上走行時でも、通常の飛行時と同様の操縦し易さ又は快適さで座席８に座ることができる。
【００２１】
垂直離着陸機１の路上走行時には、主翼４を折り畳むことで機体の幅が抑えられ、機体の高さも機体後部の高さ以内に押さえられる。その結果、垂直離着陸機１の外形・寸法は、一般道路を走行する自動車並みにコンパクトになって路上走行可能な外形・寸法内に収めることができる。また、そのコンパクト化によって、機体重量についても可及的に軽量化することができる。垂直離着陸機１は、垂直離着陸用ファン３を使用して路面Ｇに対して垂直に離着陸可能である。飛行時には、主翼４，４は折り曲げる前の元の横方向に延ばされ、車輪９ａ，９ｂは胴体１０内に格納される。また、座席８は、通常の飛行時の進行方向７に合わせて元の角度に戻される。
【００２２】
図４〜図６は、この発明による路上走行可能な垂直離着陸機の別の実施例を示す斜視図である。図１〜図３に示す実施例と同じ機能を奏する構成要素には同じ符号を付すことにより、それらについての再度の説明を省略する。図４〜図６に示す垂直離着陸機１ａは、胴体１０の客室２の前方及び後方に、高圧空気の供給装置として機能する１２基のガスタービン・エンジン１９ａ，１９ｂが設けられている。垂直離着陸用ファン３ａ，３ｂは、ガスタービン・エンジン１９ａ，１９ｂから駆動用空気を供給される空気タービンで駆動される。垂直離着陸用ファン３ａ，３ｂは、それぞれ８基および１６基を有し、後方の垂直離着陸用ファン３ｂの１６基中の後部の８基を飛行時の推進用ファンとしても使用することができる。なお、図５において、胴体１０の後部下部に開いた口２０は、巡航時のファンの排気口である。垂直離着陸機１ａは、路上走行状態では図６に示すように飛行時の進行方向７よりも下方に前傾角度１０°で傾けた前傾姿勢で走行する。
【００２３】
【発明の効果】
この発明による垂直離着陸機は、上記のように、機体の客室前後にそれぞれ配置された一つ又は複数の垂直離着陸用ファン、機体の中央部両側に配置され上方に折り曲げ可能な主翼、機体の後部に配置された下方に延びる垂直尾翼、及び機体の後部に配置された水平尾翼を備え、路上走行状態では機体を飛行時より前傾姿勢としたことから成っているので、航空機としての基本的な空力特性、特に垂直尾翼と水平尾翼との空力特性、及び垂直離着陸性を確保しつつ、一般道路の程度の道路幅を有する路上を一般の自動車と同様に走行することができる。また、この垂直離着陸機によれば、機体の折り畳み部分が最小になり、外形が一般の自動車と同様の路上走行が可能な寸法に収まり、垂直離着陸用のファンの排気流を妨げず、飛行時の機体断面形状が抵抗の少ない形状に近づき、機体のコンパクト化によって路面への機体重量の負担を極力抑えることができる。更に、機体の前傾姿勢によって、路上走行に十分な視界が確保され、搭乗員の客室への乗降が格段に容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による路上走行可能な垂直離着陸機の一例を示す側面図である。
【図２】図１に示す路上走行可能な垂直離着陸機の平面図である。
【図３】図１に示す路上走行可能な垂直離着陸機の正面図である。
【図４】本発明による路上走行可能な垂直離着陸機の別の実施例を斜め上方から見た斜視図である。
【図５】図４に示す垂直離着陸機の飛行状態を斜め下方から見た斜視図である。
【図６】図４に示す垂直離着陸機の路上走行状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１，１ａ　垂直離着陸機　　　　　　　２　客室
３ａ，３ｂ　垂直離着陸用ファン
４　主翼　　　　　　　　　　　　　　４ａ　主翼（折り畳み時）
５　垂直尾翼　　　　　　　　　　　　６　水平尾翼
７　飛行方向　　　　　　　　　　　　８　座席
９ａ　前車輪　　　　　　　　　　　　９ｂ　後車輪
１０　胴体　　　　　　　　　　　　　１１　中央部
１２　後端部　　　　　　　　　　　　１３　ノーズ部
１９　ガスタービン・エンジン　　　　２０　巡航時のファンの排気口

Claims

胴体の客室前後にそれぞれ配置された一つ又は複数の垂直離着陸用ファン、前記胴体の中央部両側に配置され且つ上方に折り曲げ可能な主翼、前記胴体の後部に配置され且つ下方に延びる垂直尾翼、及び前記胴体の後部に配置された水平尾翼を備え、路上走行状態での機体の姿勢が水平飛行状態よりも前傾姿勢に設定されていることから成る路上走行可能な垂直離着陸機。
前記路上走行状態での前記機体の前記前傾姿勢は、前記水平飛行状態での姿勢よりも５°〜１５°の範囲内の前傾姿勢角に設定されていることから成る請求項１に記載の路上走行可能な垂直離着陸機。
前記路上走行状態での前記客室内の座席は、前記水平飛行状態から前記前傾姿勢角を相殺する方向及び角度で回動可能であることから成る請求項２に記載の路上走行可能な垂直離着陸機。
前記主翼は、前記胴体への付け根部において前記客室に沿って折り曲げられることから成る請求項１に記載の路上走行可能な垂直離着陸機。
前記水平尾翼は、前記垂直尾翼の先端部に配置されていることから成る請求項１に記載の路上走行可能な垂直離着陸機。