JP2004521803A - 遠隔操作可能な航空機 - Google Patents

Abstract

本発明は、遠隔操作可能な航空機、特に遠隔操作可能な超軽量ヘリコプタであって、少なくとも１つのロータブレード（１０４）が設けられており、このロータブレード（１０４）の設定角度（α）が調節可能になっている形式のものに関する。本発明によれば、少なくとも１つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）の調節が、力、特にロータブレードの回転軸に直接的に供給されたねじり力によって行われ、この力は、磁界によって生ぜしめられ、この磁界は、電気モータの構成部材でない少なくとも１つのコイル（１９６）の電気的な制御によって変化可能になっている。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作可能な航空機、特に遠隔操作可能な超軽量の模型ヘリコプタであって、少なくとも１つのロータブレードが設けられていて、このロータブレードの設定角度が調節可能になっている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば模型ヘリコプタに関連して、メインロータの揚力およびエレベータ（Pitch:Nick）/エルロン（Roll）を、サーボモータに接続された１つの複合ロッドによって制御することが知られている。テールロータを駆動するためには、特に２つの手段が知られている。第１の手段では、テールロータとメイン駆動装置との結合を変速装置を介して行い、この変速装置は、サーボモータ、選択的な連結装置および被駆動シャフトによって制御される。第２の手段では、テールロータが別個のモータによって駆動される。第１の手段は、通常、内燃エンジンがメイン駆動部として使用される場合に用いられる。第２の内燃エンジンがテールモータの駆動のためにのみ、特にテールロータの領域に設けられた場合、極めて重量がかさむ。電気モータもまた、コストのかかるジェネレータまたは重い蓄電池を必要とする。第２の手段は、特に電気的に駆動される模型で用いられるが、それというのは、テールロータのための駆動装置としては、必要とされる出力が小さいので、現在電気モータしか使用することができないからである。さらに、ジャイロシステムが公知であり、このシステムは、メインロータシャフトを中心とした安定化のために、テールロータ推進力（もしくは、たとえばエレベータまたはエルロンのような別の３次元座標）をレギュレーションし、これは、別個のシステムとして、システム全体に接続することのできる固有のケーシング内に設けられている。
【０００３】
前述の構造的な構成によって、従来の構造は比較的重くなっている。それというのは、この構造は、前述の構造的な特徴に加えて、特に強度および堅牢さを考慮して、場合によって起こり得る墜落時により大きな損傷から免れるように最適化されているからである。さらに、超過重量となる度により強い、これによって必要な重いモータおよびたとえば蓄電池のようなエネルギ供給体が必要となる。このことによって、たとえば２００グラムより小さい重量を有する模型ヘリコプタの市販品は今のところ存在していない。この境界に到達するヘリコプタは、いまだに従来の技術に基づいていて、大抵、いわゆるインドアヘリコプタとして販売される。しかし、経験上、特に飛行初心者は、模型を室内空間で上手に制御することに問題があり、したがって、インドアというのはむしろホール型空間と考えられる。墜落した場合、模型は、堅牢に製作されているにもかかわらず、しばしば損傷を受ける。その理由は、模型ヘリコプタがいまだに極めて大きな重量ひいては慣性力を有していることである。メインロータの駆動装置を様々に制御するために（ピッチもしくはコレクティブピッチ（Pitch）、エレベータおよびエルロン）、従来のメインロータ制御では、ロータブレードの設定角度の様々な制御をサーボモータ、スワッシュプレート、ヒラーパドルなどを介して行う。４０〜５０グラムまでの軽量な模型ヘリコプタの個々の試作品が知られているが、これらの試作品も従来の技術に基づいたものであり、相応にコストがかかるので大量生産には適さない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の課題は、遠隔操作可能な航空機、特に遠隔操作可能な超軽量の模型ヘリコプタであって、低コストで製作可能かつ比較的簡単に組付け可能であって公知の遠隔操作可能な航空機よりも小さな重量を有している形式のものを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の利点
上に述べた課題は、請求項１に記載された特徴によって解決される。
本発明の有利な実施態様は、引用形式請求項に記載されている。
本発明による遠隔操作可能な航空機は、上位概念にある従来技術、すなわち少なくとも１つのロータブレードの設定角度の調節が、回転するエレメントを備えた電気モータを使用することなしに、力、特にロータブレードの回転軸に直接的に供給されるねじり力によって行われ、この力は、少なくとも１つのコイルの電気的な制御によって変化可能である磁界によって生ぜしめられる。本発明による解決手段によって、従来の技術で使用されていたサーボモータを省くことができ、これによって、より低い製作コストおよびより小さい重量を得ることができる。有利な実施態様では、コイルが、ロータブレードに作用する力が設定角度に関連して釣合っている時に、所望の設定角度を生ぜしめるように制御される。この制御は、有利には、レギュレーションの形で行われる。
【０００６】
少なくとも１つのコイルは、パルス状に制御されることが好ましい。これによって、たとえば設定角度のフルデジタルの制御もしくは開ループ制御ならびにレギュレーションもしくは閉ループ制御を可能にする。有利には、少なくとも１つのロータブレードの設定角度の調節を行う力が、結合ブラケットを介してねじり力としてロータブレードに伝達され、この結合ブラケットは、結合ブラケットの調節が少なくとも１つのロータブレードの設定角度を規定するように、少なくとも１つのロータブレードに蝶番結合されている。この場合、たとえば、１つの結合ブラケットが１つのロータブレードに対応配置されていてよいし、または各ロータブレードに１つの結合ブラケットが対応配置されていてよい。後者の手段は、特に、複数のロータブレードが設けられていて、ロータブレードの設定角度が互いに無関係に調節可能な場合である。この場合、結合ブラケットが、ロータ回転軸に対して垂直方向に延びる軸を中心として旋回可能になっているのが好ましい。この場合、旋回軸は、ロータメイン軸と交差しているのが好ましい。
【０００７】
本発明の航空機の別の実施態様では、少なくとも１つのコイルが、ロータ軸に結合されているロータプレートに配置されていてよい。このような実施態様では、多くの場合、力伝達のために使用されるプッシュロッドおよびこれに類するものを省くことができる。
【０００８】
特にこの場合、有利には、少なくとも１つのコイルの電気的な制御が、スライディングコンタクトを介して行われる。このスライディングコンタクトは、たとえば１つまたは複数のロータブレードを支承するロータプレートに配置することができる。
【０００９】
特に上に述べたような場合には、さらに、少なくとも１つの結合レバーに、磁界に寄与する少なくとも１つの永久磁石が配置されている。さらに、このような永久磁石は、釣合い重りとして作用することができ、かつ遠心力によって、１つまたは複数のロータブレードが、設定角度に関連して設定された位置へ、たとえば非作業位置または設定角度に関連して力の均衡がとられる位置へと運動することに寄与する。この場合、場合によっては、適当な当接エレメントが、たとえばロータプレートと結合ブラケットとの間に設けられていてもよい。
【００１０】
さらに、本発明の別の実施態様では、少なくとも１つのロータブレードの設定角度の調節を行う力が、少なくとも１つのプッシュロッドを介して伝達される。このようなプッシュロッドは、少なくとも１つのロータブレードを有するロータの回転軸の領域に配置されているのが好ましく、たとえば、航空機のボディ内に延びていてよく、このボディ内で回転しないエレメントと協働する。
【００１１】
特にこの場合、さらに、少なくとも１つのプッシュロッドが、結合ブラケットに蝶番結合されていてよい。この結合は、たとえば、プッシュロッドの曲げられた区分および結合レバーに設けられた鳩目を介して行うことができる。これにより、半径方向に案内された結合ブラケットの部分に沿った鳩目の配置に応じて、プッシュロッドの曲げられた区分と結合ブラケットとの間にストッパが形成され、これによって、最大設定角度が規定される。
【００１２】
これに加えてまたは別の実施態様として、少なくとも１つのプッシュロッドに、磁界に寄与する少なくとも１つの永久磁石を配置することもできる。この実施態様の趣旨は、プッシュロッドが航空機のボディ内で回転しないエレメントと協働するということであり、この態様に制限されることはない。
【００１３】
特に上に述べたような場合には、さらに、航空機の回転しないエレメントに設けられた少なくとも１つのコイルが、少なくとも１つの永久磁石に隣接して配置されていてよい。この場合、たとえば、プッシュロッドの軸線方向の端部に設けられた永久磁石がコイルの上方に設けられているか、またはコイルがプッシュロッドに関して半径方向に永久磁石に隣接して配置されている手段が可能である。
【００１４】
本発明による航空機の別の実施態様では、航空機が少なくとも２つのロータブレードを有していて、これらのロータブレードの設定角度が、互いに無関係に調節可能になっており、少なくとも２つのロータブレードのそれぞれに、少なくとも１つのコイルが対応配置されていてよい。それぞれのコイルが相応に制御されることによって、ロータブレードの設定角度を互いに無関係に調節できると、特に有利な飛行特性が得られる。
【００１５】
特にこの場合、さらに、曲げ弾性的な結合エレメントが、結合ブラケットを対になるように結合していてよく、この場合、回転軸に対して垂直方向に作用する遠心力は上昇し、回転軸を従来の位置に動かす付加的な戻り力が生ぜしめられるようになっている。
【００１６】
さらに、この遠隔操作可能な航空機において、ロータブレードに結合されていてかつ設定角度が互いに無関係に調節可能になっている２つの結合レバーが、曲げ弾性的なエレメントを介して互いに結合されていてよい。
【００１７】
さらに、メインロータ軸に対して同軸的な揚力成分（ピッチ）の制御は、それぞれが１つのロータブレードに対応位置されている少なくとも２つのコイルが、少なくとも２つのロータブレードの設定角度が同じ方向に変化されるようにそれぞれ制御されることを含んでいてよい。この設定角度の同方向の変化もしくは調節は、たとえば、直流電圧、特にフルデジタルの手段によって供給することができるパルス状の直流電圧を少なくとも１つのコイルに印加することによって行うことができる。
【００１８】
これに加えてまたは別の実施態様では、さらに、メインロータ軸に対して非同軸的な揚力成分（エレベータおよび/またはエルロン）の制御が、それぞれが１つのロータブレードに対応位置されている少なくとも２つのコイルが、少なくとも２つのロータブレードの設定角度が反対方向に変化されるようにそれぞれ制御されることを含んでいてよい。この設定角度の変化は、たとえば、２つのロータブレードに、メインロータの周期時間内での所定の時点に同時に、反対極のパルスを繰り返し供給することによって得られる。この場合、このパルスの長さは、エレベータ-/エルロン力の強さを規定する。この場合、ピッチ制御もしくはコレクティブピッチ制御とエレベータ-/エルロン制御もしくはサイクリックピッチ制御を同時に得るために、ピッチパルスおよびエレベータ-/エルロンパルスを単にエレベータ-/エルロン上位で重畳しないことが有利である。それというのは、これによって、ピッチとエレベータ/エルロンとの間の相互作用が起こり得るからである。
【００１９】
本発明のさらに別の実施態様では、遠隔操作可能な航空機が、少なくとも２つのロータブレードを有しており、これらのロータブレードの設定角度が連動して調節可能になっている。この目的のためには、たとえば、ただ１つの結合ブラケットを使用することができ、この結合ブラケットが、設定角度の調節のために必要な力を伝達するようになっている。相応なロータブレードの連結によって、特に簡単な、したがって軽量で低コストの構造が可能となる。
【００２０】
本発明による航空機の全ての実施態様では、メインロータに対して同軸的な揚力成分（ピッチ）の制御は、直流電圧、特にパルス状の直流電圧が、少なくとも１つのロータブレードに対応配置されている少なくとも１つのコイルに印加されることを含んでいる。
【００２１】
これに加えてまたは別の実施態様では、メインロータ軸に対して非同軸的な揚力成分（エレベータおよび/またはエルロン）の制御が、交流電圧、特にパルス状の交流電圧が少なくとも１つのロータブレードに対応配置されている少なくとも１つのコイルに印加されることを含んでいる。同軸的な揚力成分および非同軸的な揚力成分が、パルス状の電圧によって調節される場合には、その都度のパルス時間は異なっていて、たとえば制御回路によって規定することができる。
【００２２】
特に上に述べたような場合、有利には、さらに、交流電圧の周期が、少なくとも１つのコイルで得られた少なくとも１つのロータブレードの回転数と同期化されている。このような同期化によって、振動の少ない運転が得られる。
【００２３】
さらに、メインロータ軸に対して同軸的な揚力成分（ピッチ）の制御、およびメインロータ軸に対して非同軸的な揚力成分（エレベータおよび/またはエルロン）の制御が重畳されてよい。最大のエレベータおよび/またはエルロン制御能力を維持して、ピッチ制御とエレベータ-/エルロン制御とを無関係に保つためには、この場合、たとえば、エレベータ-/エルロンパルスを加えた時に垂直方向の揚力が一定に保たれるようにピッチのために変化するパルス列を用いることができる。このためには、たとえばピッチパルスを延ばすことができる。
【００２４】
本発明による航空機の特に有利な実施態様では、少なくとも１つのコイルの制御がフルデジタルで行われる。これは、特に、デジタルのレギュレーション装置を使用する場合にあてはまる。
【００２５】
これに加えてまたは別の実施態様で、さらに、少なくとも１つのコイルの制御において、ピッチ制御およびエレベータ/エルロン制御を同時に行う際、パルス幅修正を行うことができる。
【００２６】
本発明の実施態様による遠隔操作可能な航空機、特に超軽量模型ヘリコプタの制作のための各構成部材は、引用形式請求項の保護の範囲内にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
実施例の説明
超軽量模型ヘリコプタの実施例を以下に説明する。
図１ａに、本発明による航空機のメインロータの第１の実施例の平面図及び側面図を示す。支承されたメインロータ軸１０８に結合されているメインロータプレート１０３には、タップコンタクト（図示せず）を介して電気的に接続されている２つのコイル１０６が、メインロータ軸１０８に関して左右対称に取付けられている。同様にメインロータプレート１０３には、２つのピボット（ロータリ）軸受け１０２が取付けられており、これらのピボット軸受け１０２には、それぞれ１つの結合ブラケット１０１が支承されており、この結合ブラケット１０１の、互いに反対側の端部には、永久磁石１０５及びロータブレード１０４が取付けられている。永久磁石１０５は、直流電流１０７がコイル１０６を通って結合ブラケット１０１の変位をひいてはロータブレードの流過角度もしくは設定角度αの変化を起こすように配置されている。流過角度αが変化することによって、ロータヘッドの回転時にロータブレード１０４によって下方向もしくは上方向に加速される空気の速度も変化し、これにより、構造体の揚力も変化する。コイル電流１０７が再び遮断されると、結合ブラケット１０１およびこれに取付けられた永久磁石１０５の遠心力、ならびに空気の加速のためにロータブレード１０４に作用する力によって、前述の変位に反する作用が働き、これにより、結合ブラケット１０１は再びゼロ位置に戻される。過剰な振動（Overshooting:Ueberschwingen）は、ロータブレード１０４の緩衝特性によって十分に防止される。緩衝性があるがフレキシブルな当接部材１０９をメインロータプレート１０３に結合ブラケット１０１の下側で取付けることによって、過剰な振動を実際に完全に防ぐことができる。結合ブラケット１０１を結合している曲げ弾性的なエレメント１１３を取付けることによって、結合ブラケット１０１によって生じかつロータブレードの回転軸に対して半径方向に生じる遠心力を受容することができ、これによって、ピボット（ロータリ）軸受け１０２内で生じる摩擦が低減される。この構成は、メインロータ１００の制御のために、次のように利用することができる：直流電流１０７をコイル１０６にかけることにより、ロータブレード１０４、ひいてはメインロータ軸１０８に対して同軸的な揚力（ピッチ）の値の変位を持続的に変化させることができる。メインロータ軸１０８の回転数と同期化された周期を有する交流電圧を印加することによって、一定の揚力ベクトルを発生させることができ、この揚力ベクトルは、メインロータ軸１０８に対して同軸的ではなく、同軸的な揚力成分（ピッチ）とこれに対して垂直方向の側方駆動力（エアクラフトピッチ：エレベータ及びロール：エルロン）とからなっている。したがって、この構造体は、従来のメインロータ制御と同じ運動自由度を有しているが、直接的な制御によって緩慢さが本質的に抑えられ、これによりサーボをベースとするロータ制御システムよりも迅速に制御可能になっている。
【００２８】
図１ｂｉ〜図１ｂｉｉｉに、設定角度を調節するための電気的な制御グラフを例示する。ピッチ制御は、図１ｂｉに示したように、２つのロータブレードに対する規則正しいパルス列によって得られる。穏やかで振動の少ない運転を得るために、パルス列は、ロータブレード１０４が非作業-/正常位置から最大ピッチへ移ってまた非作業-/正常位置に戻ってくるために必要とされる時間より小さい周期時間を有していなければならない。エレベータ-/エルロン制御は、図１ｂｉｉに示すように、メインロータ１００の周期時間Ｔ内での所定の時点で同時に、繰り返し反対極のパルスを２つのロータブレード１０４に供給することによって行うことができる。このパルスの長さは、エレベータ-/エルロン力の強さによって規定される。ピッチ制御及びエレベータ-/エルロン制御を同時に行うためには、ピッチパルスもしくはエレベータ-/エルロンパルスを、単にエレベータ-/エルロン上位で重畳させてははならない。それというのは、これによって、ピッチとエレベータ/エルロンとの間での相互作用が起こるからからである。このことは、ピッチパルスとエレベータ-/エルロンパルスとが同方向にかけられているロータブレードでは、エレベータ-/エルロン作用が、ピッチパルスとエレベータ-/エルロンパルスとが反対方向にかけられているロータブレードでよりも極めて小さくなっていることが原因である。最大のエレベータ/エルロン制御能力を維持しかつ互いに無関係なピッチ制御とエレベータ/エルロン制御とを得るためには、ピッチのためのパルス列は、エレベータ/エルロンパルスを加えた場合に、垂直方向の揚力が一定に保たれなければならない。このことは、図１ｂｉｉｉで破線により示したように、ロータブレード１０４にかかるピッチパルスを延長することによって比較的簡単に得られる。
【００２９】
図１ｃに、本発明による航空機のメインロータの第２の実施例の平面図及び側面図を示す。コイル１０６への電気的な接続を形成するための、場合によっては故障の影響を受けやすいスライディングコンタクトを避けるために、コイル１０６は、図１ｃに示した実施例ではヘリコプタの非回転部分に移されている。この場合、ロータブレード１０４と永久磁石１０５との間の結合は、結合ブラケット１０１、鳩目１１０およびプッシュロッド１１１を介して形成され、プッシュロッド１１１には永久磁石１０５が取付けられている。プッシュロッド１０５によって鳩目１１０を介して結合ブラケット１０１に導入された垂直方向の力によって、前述の結合ブラケット１０１の変位および制御挙動、つまり設定角度αの調節が得られる。ロータブレード１０４の戻りは、図１ｃに示した実施例では、実際に回転軸にかかる永久磁石１０５の重量の代わりに重り１１２が設けられることにより保証される。
【００３０】
図１ｄに、設定角度を調節するために力を伝達するプッシュロッドユニットの側面図を示す。図１ｄによる構成は、特に図１ｃに示した実施例と組み合わせることができる。図１ｄの図示によれば、２つの永久磁石１０５ａ，１０５ｂが、互いに入り込んで円滑に摺動可能な２つのプッシュロッド１１１ａ，１１１ｂの端部にそれぞれ取付けられている。細いプッシュロッド１１１ｂは、滑り軸受け１１５ｂに対して同心的に配置されているコイル１０６ｂに電流を流すことで、磁力によって、プッシュロッド１１１ｂの端部に取付けられた永久磁石１０５ｂによって駆動される。この形式は、管として構成されたより太いプッシュロッド１１１ａにおいても同じであり、プッシュロッド１１１ａは、より細いプッシュロッド１１１ｂを軸線方向にガイドする。この構造の本質的な利点は、永久磁石１０５ａ，１０５ｂへの力導入および支承を同一平面で行うことができるということであり、これによって、この構造を実現する際の極めて有利なコストが得られる。このプッシュロッド１１１ａ，１１１ｂの配置は、釣合い重りによってコストもしくは手間をかけて均衡させることが必要な余計な遠心力から自由になっている。さらに、軸受け１１５ａと１１５ｂとの間の十分に大きな間隔を選択することによって、コイル１０６の磁気的な作用の互いの影響を取り除くことが簡単になる。
【００３１】
図１ｅに、本発明による航空機のメインロータの第３の実施例の平面図および側面図を示す。図１ｅに示したこの実施例は、メインロータ制御装置のより簡単に実現可能なバリエーションであるが、エレベータ-/エルロン制御手段を有している。図１ｅの図示によれば、メインロータ軸１０８に結合されているメインロータプレート１０３には、タップコンタクト（図示せず）を介して電気的に接続されているコイル１０６が取付けられている。同様に、メインロータプレート１０３には、２つのピボット軸受け１０２が取付けられており、これらのピボット軸受け１０２には、ただ１つの結合ブラケット１０１が支承されており、この結合ブラケット１０１は、２つのロータブレード１０４を互いに固く結合していて、この結合ブラケット１０１の横方向に延びる直交ブラケットの両端部には、永久磁石１０５と釣合い重り１１４とが設けられている。永久磁石１０５は、コイル１０６を通る直流電流１０７によって結合ブラケット１０１の変位、ひいてはロータブレード１０４の流過角度もしくは設定角度αの変化が生じるように配置されている。しかし、図１ａによる実施例とは反対に、これらのロータブレード１０４は常に反対方向に変位する。コイル電流１０７が再び遮断されると、結合ブラケット１０１、これに取付けられた永久磁石１０５および釣合い重り１１４の遠心力が、変位に対して反対に作用し、これによって、結合ブラケット１０１は再びゼロ位置に戻される。結合ブラケット１０１の下部のメインロータブレード１０３にばね負荷されていない不動の当接部材１０９を設けることによって、過剰な振動を実際に完全に防ぐことができる。この原理は、メインロータ制御のために次のように利用することができる：メインロータ軸１０８の回転数と同期化された周期を有する交流電圧を印加することによって、メインロータ軸１０８に対して非同軸的な力ベクトルを発生させることができる。図１ｅに示したこの実施例は、図１ａに基づく実施例を著しく簡単にしたバリエーションである。図１ｅに示した実施例では、ピッチおよびエレベータ/エルロンを制御する代わりに、ロータブレード１０４のエレベータ-/エルロン制御しかできない。したがって、この実施例では、回転数（回転速度）に応じたロータブレード１０４のブレードジオメトリによって所定の揚力を発生させ、これにより、固定のピッチに対応させることが前提条件となる。制御のためのパルス列に関しては、図１ｂｉｉに示した、図１ａの実施例に関連したエレベータ-/エルロン制御の説明を引用する。ピッチパルスへの重畳はないので、図１ａに基づく実施例に関連して説明したようなパルス修正は必要でない。
【００３２】
図１ｆに、本発明による航空機のメインロータの第４の実施例の平面図および側面図を示す。場合によっては故障の影響を受けやすい、コイル１０６への電気的な接続を形成するための図１ｅに基づくスライディングコンタクトを避けるために、図１ｆの図示に基づくコイル１０６は、ヘリコプタの非回転部分に移されている。この場合、ロータブレード１０４と永久磁石１０５との間の結合は、結合ブラケット１０１、鳩目１１０および（曲げられた）プッシュロッド１１１を介して行われ、このプッシュロッド１１１には永久磁石１０５が取付けられている。プッシュロッド１１１によって、鳩目１１０および結合ブラケット１０１を介して導入された垂直方向の力は、前述の結合ブラケット１０１の変位および制御挙動を引き起こす。ロータブレード１０４の戻りは、実際に回転軸にかけられていた永久磁石１０５の重量が、重り１１２で代えられることにより保証され、この重り１１２は、結合ブラケット１０１の外側の領域に設けられている。緩衝エレメントの緩衝性は、不均衡を解消するための釣合い重り１１２の１つを結合ブラケット１０１でなくメインロータプレート１０３に取付けることによって強化することができる。これによって、それぞれの重り１１２の遠心力がバランスされていないために、ピボット（ロータリ）軸受け１０２では軸受け摩擦が増大し、この軸受け摩擦が、ロータブレード１０４の変位に関連して緩衝作用を起こす。しかし、この高められた摩擦が、場合によっては軸受け１０２の摩耗をより増大させる。図１ｆによる実施例は、図１ｄの実施にほぼ対応しているが、この場合、選択的には、永久磁石１０５とコイル１０６とからなる付属のユニットを備えたプッシュロッド１１１のうち１つが省かれる。
【００３３】
特に、超軽量模型ヘリコプタのロータ２１１を、駆動モータと、駆動モータ２１４によって回転させることができる第１の駆動エレメント２０２と、駆動モータ２１４によって送られた駆動トルクが少なくとも部分的に伝達されうる少なくとも１つの被駆動シャフト２０４とに結合するために、本発明による航空機に連結装置が設けられている場合には、特に、次の特徴が本発明の改良形として考慮される：
少なくとも１つの被駆動シャフト２０４へのトルク伝達が、運動ホイール２０６を介して行われること、
調節装置２０７，２０９が、運動ホイール（ロータディスク、回転板翼円板）２０６に変化可能な力Ｆを及ぼし、これにより、運動ホイール２０６が、場合によっては第１の駆動エレメント２０２に押付けられること、並びに
力Ｆが、磁界によって変化せしめられ、この磁界が、調節装置２０５，２０９の構成部材である少なくとも１つのコイル２０５を電気的に制御することよって影響を及ぼすことが可能となること。
さらに、調節装置２０５，２０９が、磁気化可能なエレメント２０９を有していて、このエレメント２０９が、運動ホイール２０６と力接続式に（kraftschluessig）結合されていること。
磁気化可能なエレメント２０９が、永久磁石２０９および/または別のコイルによって形成されていること。
運動ホイール２０２と磁気化可能なエレメント２０９との間の力接続式の結合が、レバー２０８を介して行われること。
コイル２０５の電気的な制御がない場合、運動ホイールが非作業位置にあり、この非作業位置で、トルク伝達が行われないこと。
被駆動シャフト２０４が、弾性的に曲げ可能であること。
被駆動シャフト２０４が、運動ホイール２０２の非作業位置を設定すること。
第１の駆動エレメント２０２がシャフト２０１に配置されており、このシャフト２０１には第２の駆動エレメント２０３が配置されており、この第２の駆動エレメント２０３には、運動ホイール２０６が同様に変化可能な力で押付け可能であって、これにより、被駆動シャフト２０４が、反対の回転方向に駆動されること。
【００３４】
運動ホイール２０６と第１の駆動エレメント２０２との間の結合、または運動ホイール２０６と第２の駆動エレメントとの結合が、摩擦接続式に（reibschluessig）行われること。
シャフト２０１がメインロータシャフト２０１であって、これがメインロータ２１２を駆動していること。
被駆動シャフト２０４が、ロータ２１１に結合されていること。
ロータ２１１がテールロータ２１１であること。
被駆動シャフト２０４が、ロータ２１１の領域で、軸受け２１０によって支承されていること。
少なくとも１つの別の被駆動シャフトが設けられていて、この別の被駆動シャフトが、少なくとも１つの被駆動シャフト２０４のように駆動されること。
前記の別の被駆動シャフトへのトルク伝達が、少なくとも１つの被駆動シャフト２０４へのトルク伝達と無関係に変化可能であること。
第１の駆動エレメント２０２および/または第２の駆動エレメント２０３が、外歯列を有しており、この外歯列が、駆動モータの駆動シャフトに配置された歯車２１３に噛み合っており、これにより、第１の駆動エレメント２０２および/または第２の駆動エレメント２０３が回転すること。
少なくとも１つのコイル２０５の電気的な制御が、パルス状に行われること。
少なくとも１つのコイル２０５の電気的な制御が、フルデジタル式に行われること。
少なくとも１つのコイル２０５の電気的な制御が、ジャイロシステムによって送られた信号に依存して行われること。
少なくとも１つのコイル２０５の電気的な制御が、被駆動シャフト２０４の回転数および/または被駆動シャフト２０４に伝達されたトルクに依存して行われること。
駆動モータ２１４が、少なくとも１つの被駆動シャフト２０４に伝達されたトルクとは無関係に第１の駆動エレメント２０２および/または第２の駆動エレメント２０３の回転数が調節可能であるように制御されること。
図２に、本発明による航空機のテールロータ駆動装置の実施例の側面図を示す。図２に示されたテールロータ駆動装置は、電気機械的な連結装置の原理に基づいている。この場合、力は、電気モータ２１４から、歯車２１３，２０２からなる変速装置を介して、メインロータシャフト２０１ひいてはメインロータ２１２に伝達され、このメインロータ２１２は、特に、図１ａ〜図１ｆに基づくメインロータ１００であってよい。メインロータシャフト２０１に設けられていてかつ下側が平らになっている歯車２０２は、弾性的なテールロータシャフト２０４に軸線方向に設けられた運動ホイール２０６のための摺動面として用いられる。歯車２０２から運動ホイール２０６に伝達される出力は、コイル２０５および永久磁石２０によって駆動されたレバー２０８を介して得られる押付け力を、電流パルス２０７の長さを様々に変えることによって変化させることにより制御することができる。この場合、運動ホイール２０６の戻りは、パルスに応じて、弾性的なテールロータシャフト２０４の戻り力によって行われる。テールロータシャフト２０４の固定軸受け２１０を運動ホイール２０６から十分に離して設けることによって、弾性的な戻り力は、一方では、運動ホイール２０６を再び初期位置に動かすための戻り力として十分な力が得られるように、しかし他方では、レバー装置が負けないように戻り力を十分に小さく保持できるように調節することができる。選択的には、第２の運動ホイール２０３をメインロータシャフト２０１に設けらることによって、テールロータ２１１に推力反転（Schubumkehr）を起こさせることもでき、これにより、運動ホイール２０６はパルス列に応じて、上側の歯車つまり運動ホイール２０２または下側の運動ホイール２０３によって駆動されるかまたは非作業状態の中間位置にとどまる。
【００３５】
図３に、本発明による航空機のためのジャイロシステムの実施例の概略図を示す。図３に示したこの位置レギュレータは、質量慣性の原理にしたがって機能している。この場合、測定量は帰納的に検値される。できるだけ小さな摩擦で回転軸３０２に支承されているロータ３０１には、一方の端部に磁気化可能な材料３０３、たとえばフェライトが設けられており、ロータ３０１の重心は、釣合い重り３０６によって均衡がとられているために回転軸上にある。磁気化可能な材料３０３は、ロータ３０１の回転軸３０２と同じフレームに取付けられたコイル３０４によって直接的に、ゼロ位置に位置決めされる。回転軸３０２を中心としたロータ３０１の角度位置を変化させると、コイル３０４のインダクタンスも変化する。評価電子機器３０５での連続的な帰納測定によって、ゼロ位置からの偏位を確定することができる。このシステムが模型ヘリコプタに組込まれて、メインロータの運動する面とジャイロシステムのロータ３０１の運動する面とが平行である場合には、非作業位置からのロータ３０１の変位は、メインロータの面でのヘリコプタの絶対的な角度変化に対応していて、テールロータレギュレータのための測定量として用いることができる。コイル３０４は、さらに別の果たすべき機能を有している：使用者が、模型ヘリコプタを飛行中にメインロータ軸を中心として回転させたい場合には、この設定を除くレギュレーションをしてはならない。これの代わりに、ジャイロシステムのロータ３０１の回転軸３０２を中心とした変位を防がなければならない。これは、直流電流をコイル３０４に流すことにより行われ、この場合、コイル３０４は、磁気化可能な材料３０２に、ロータ３０１をコイル上に磁気的に固定する力を誘導する。図３に示したジャイロシステムは、市販のジャイロシステムとは違って極めて簡単に模型ヘリコプタの構造内に組み込むことができる（図５および図６に関する説明参照）。
【００３６】
図４ａは、本発明による航空機のための降着脚部の実施例の、側面図、前面図および平面図である。図４ｂは、図４ａによる降着脚部の負荷を受けていない状態および負荷を受けている状態を示し、図４ｃは、図４ａによる降着脚部の、蓄電池を取付けるための支持体が設けらる場合の図を示す。図４ａ〜図４ｃに示した降着脚部は、ヘリコプタ構成体のための組込まれた締付け装置を備えた、ばね緩衝体原理（Feder-Daempfer-Prinzip）に基づき機能する新しく考案された降着脚部である。図示の降着脚部は、特に、軽量でかつ簡単に製作可能であって極めて高い衝撃吸収能力を有していることを特徴としている。これに加えて、この降着脚部は、模型ヘリコプタの他のすべての機能的なエレメントが設けられているヘリコプタの構成体/フレームのための緊締装置としての役割も果たしている。２つのスキッド４０５は、スキッド支持体４０４および弾性的なばねエレメント４０１，４０３を介して、図４ａに示すように、プレート４０６を介して結合されてキャリッジを形成している。この場合、プレート４０６は、前方および後方のばねエレメント４０１の上側に、または前方または後方のばねエレメント４０３の下側に、たとえば接着によって設けられている。前方のばねエレメントと後方のばねエレメントとの間には、緩衝性の材料４０２が設けられていてよい。図４ｂの上側に、負荷を受けていない状態の降着脚部を示す。対になって互いに向き合っているばねエレメントの、互いが位置する間隔は狭くなっている。図４ｂの下側には、力によって負荷を受けている降着脚部を示す。スキッドは広がり、互いに向き合うばねエレメントの間隔は大きくなっている。適正に寸法設定する際、ヘリコプタ構成体の支持プレートを収容するために、得られる間隙を用いることができる（図４ｃ上側参照）。降着脚部から荷重を除くと、支持舌片がばねエレメント間で締付けられる。図４ｃに示した、降着脚部に設けられた孔は、支持舌片に取付けられた位置決めピンの位置決めのために用いられる。図４ｃの下側の図により、磁気的な位置決めピンを使用する場合、磁気化可能な鉄ケーシングまたはニッケルケーシングを備えた蓄電池/バッテリの取付けが可能となることが明らかになっている。
【００３７】
図５に、様々なエレメントを有していて本発明による航空機に関連して使用可能な薄板の実施例を示す。図５に示したこの薄板によって、前述の機能に必要な全ての操作部材および測定要素を、１つのプレート上に組込むことが可能となり、このプレートは、降着脚部と構成体との間で締付けることができかつセルフサポート機能（selbst tragende Funktionen）を有している。機械的部材と電気的部材とを完全に組込むことは、図１〜図４に基づき説明したシステムを選択することによって実現でき、この場合、操作部材としてかつジャイロシステムでは測定システムの部材としても使用される前述のコイル体を、図５に示した制御薄板に設ける。図５に示した構造は、下方に向かって開いたＵ字形のフレームからなっており、このフレームは、この構造に組込むべきアクティブな区分５０１と、パッシブな区分５０８とからなっていて、アクティブな区分５０１は、測定部材および調節部材５０２，５０３，５０５，５０６ならびに基本的な機械的な機能を備えており、パッシブな区分５０８には、もっぱら電気的な構成エレメント、たとえばマイクロコントローラＭＣおよびこれに類するものが配置されており、このマイクロコントローラＭＣは、測定信号の評価と区分５０８に設けられたすべての部材の制御信号の発生とのために用いられている。これらの２つの区分５０１，５０８は、フレキシブルなブリッジ（リンク）５０７によって互いに結合されており、このブリッジ５０７には、区分５０１と区分５０８との間に必要な全ての導体路が延びている。区分５０１に設けられた電気機械式の部材は、それぞれ、ロータ−結合ブラケット１０１を変位させるためのコイル５０６（図１ｄ、符号１０６ｂ参照）、テールロータ駆動装置を制御するためのコイル５０４（図２、符号２０５参照）および角度偏位を測定するための調節部材としてのジャイロコイル５０５（図３、符号３０４参照）である。区分５０１は、これに加えて、機械的な構成体の重要な部分にもなっており、この場合、この区分は、模型ヘリコプタの構成体の下部分となっていて、軸受け５０６のうち１つをメインロータシャフトのために有していて（図１ｄ、符号１１５ｂ参照）、位置決め孔またはピン５０２を介して図４で説明した降着脚部に取付け可能になっている。この薄板には、前述の電気機械的および機械的な部材に加えて、スペースの制限のために、電気的な構成エレメント、たとえば、メインロータの回転数を規定するために設けられた電気的な回転数測定装置５０９も配置することができる。さらに、全ての構成部材を薄板区分５０１に完全に組込むことも可能であり、これにより、パッシブな区分５０８を完全に省くことができる。
【００３８】
図６に、本発明による航空機の実施例の概略的な側面図を示す。薄板および構成体は、図６に基づき説明する簡単な２つの作業工程で、以下に示すように結合することができる：図４に基づき説明した降着脚部６０１に、図５に符号５００で示した薄板の薄板区分２０２が取付けられ、これは、この薄板区分２０２が、降着脚部６０１の、図５に符号５０２で示した位置決めピン６０４上に載置されるもしくは押込まれることによって行われる。その後、構成体の支持舌片６０５は、フレーム側部６０６が押付けられることによって、降着脚部６０１の下方への押付けにより広げられる支持部材６０７（図４ｂ下参照）内に摺動せしめられて、押付けを解除した後に支持ピン６０２に係止される。この取付け工程によって、構成体６０３と降着脚部６０１との間に取付けられていて支持ピン６０２によって位置決めされた薄板が得られる。残されて側方に突出するパッシブな薄板区分（図５、符号５０８参照）は、スペース節約および結合ブリッジ（図５、符号５０７参照）の安定性を目的として、結合箇所で上方に向かって折り曲げられ、模型ヘリコプタのフレーム/構成体に、たとえばゴム製リングによって固定することができる。
【００３９】
図面によってのみ説明した特徴は、全てが課題の解決法の本質となることができ、特にこれらの特徴を組み合わせた本発明により、軽量構造が可能となること、フルデジタルに作用する操作部材、および組込まれた構造的な構成体のための新しいコンセプトを得られる。これにより、同じまたはより低い製作コストで、従来の技術に基づくものよりも１０分の１〜２０分の１軽量の模型ヘリコプタの経済的な製作が可能となる。本発明によって部材のより小さな設定寸法が可能となるために、墜落した場合にたいてい破壊的な作用を及ぼす曲げモーメントが部材の強度に対して極めて小さくなり、したがって、本発明に基づく模型は、従来の技術に基いて製作されたものと少なくとも同じ堅牢さを備えている。また、重量がより小さくなることで、運転中にロータ内で保存されたエネルギ、ひいては損傷もしくは破壊の危険が、極めてより重量の従来の模型ヘリコプタよりも著しく小さくなる。本発明により、特に軽量である遠隔操作可能な航空機であって、現在得ることのできる、たとえば数グラムの重量しかないが、信頼性が高くかつ負荷に耐えうる駆動モータが設けられているものが得られる。さらに、モジュールの構成によって、この航空機は、簡単に別のバリエーションに組み立て直すことが可能となる。
【００４０】
本明細書によって以下の観点に関係する特徴を全て特許請求することはしないが、特に本発明において重要な部分的観点を以下に示す：
マグネットスライダを介したメインロータのフルデジタル制御、
デジタルで制御された連結エレメントを介したテールロータのフルデジタル制御、
フルデジタル化された電気機械的なジャイロシステム、
たとえばヘリコプタ構成体のための組込まれた締付け装置を備えていてかつばね緩衝体原理に基づいて機能する新たに考案された降着脚部
前述の機能のために必要な全ての調節部材および測定要素を、降着脚部と構成体との間で締付けことができかつセルフサポート機能を備えた薄板へ完全に組込むこと。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ】本発明による航空機のメインロータの第１の実施例の平面図および側面図
【図１ｂ】設定角度を調節するための電気的な制御図の例
【図１ｃ】本発明による航空機のメインロータの第２の実施例の平面図および側面図
【図１ｄ】設定速度を調節するための力を伝達するためのプッシュロッドユニットの側面図
【図１ｅ】本発明による航空機のメインロータの第３の実施例の平面図および側面図
【図１ｆ】本発明による航空機のメインロータの第４の実施例の平面図および側面図
【図２】本発明による航空機のテールロータ駆動装置の実施例の側面図
【図３】本発明による航空機のためのジャイロシステムの実施例の概略図
【図４ａ】本発明による航空機のための降着脚部の実施例の側面図、前面図および平面図
【図４ｂ】図４ａに基づく降着脚部の、荷負荷状態および非荷負荷状態を示す図
【図４ｃ】図４ａによる降着脚部の、蓄電池を取付けるための支持体が設けられる場合の図を示す。
【図５】本発明による航空機に関連して用いることができる様々なエレメントを有している薄板の実施例を示す図
【図６】本発明による航空機の実施例の概略的な側面図

Claims (24)

1. 遠隔操作可能な航空機、特に遠隔操作可能な超軽量模型ヘリコプタであって、少なくとも１つのロータブレード（１０４）が設けられていて、該ロータブレード（１０４）の設定角度（α）が調節可能になっている形式のものにおいて、
   少なくとも１つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）の調節が、回転するエレメントを備えた電気モータを使用することなく、力、特にロータブレードの回転軸に直接的に供給されたねじり力によって行われ、該力が、磁界によって生ぜしめられ、該磁界が、少なくとも１つのコイル（１０６）の電気的な制御によって変化可能になっていることを特徴とする、遠隔操作可能な航空機。
2. 前記磁界が、少なくとも１つの永久磁石（１０５）および少なくとも１つのコイル（１０６）によって生ぜしめられる、請求項１記載の遠隔操作可能な航空機。
3. 少なくとも１つのコイル（１０６）が、パルス状に制御される、請求項１または２記載の遠隔操作可能な航空機。
4. 少なくとも１つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）を調節する力が、結合ブラケット（１０１）を介して、ねじり力としてロータブレード（１０４）に伝達され、前記結合ブラケット（１０１）が、当該結合ブラケット（１０１）の調節が少なくとも１つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）を規定するように、少なくとも１つのロータブレード（１０４）に蝶番結合されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
5. 結合レバー（１０１）が、ロータ回転軸（１０８）に対して垂直な軸を中心として旋回可能となっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
6. 少なくとも１つのコイル（１０６）が、ロータプレート（１０３）に配置されており、該ロータプレート（１０３）が、ロータ軸（１０８）に結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
7. 少なくとも１つのコイル（１０６）の電気的な制御が、スライディングコンタクトを介して行われる、請求項１から６までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
8. 少なくとも１つの結合レバー（１０１）に、少なくとも１つの永久磁石が配置されており、該永久磁石（１０５）が、磁界に寄与している、請求項１から７までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
9. 少なくとも１つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）を調節する力が、少なくとも１つのプッシュロッド（１１１）を介して伝達される、請求項１から８までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
10. 少なくとも１つのプッシュロッド（１１１）が、結合レバー（１０１）に蝶番結合されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
11. 少なくとも１つのプッシュロッド（１１１）に、少なくとも１つの永久磁石（１０５）が配置されており、該永久磁石（１０５）が、磁界に寄与している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
12. 航空機の回転しないエレメントに設けられた少なくとも１つのコイル（１０６）が、少なくとも１つの永久磁石（１０５）に隣接して配置されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
13. 少なくとも２つのロータブレード（１０４）が設けられており、これらのロータブレード（１０４）の設定角度（α）が、互いに無関係に調節可能であり、これらの少なくとも２つのロータブレード（１０４）のそれぞれに、少なくとも１つのコイル（１０６）が対応配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
14. ロータブレード（１０４）に結合された２つの結合レバー（１０１）が、曲げ弾性的なエレメント（１１３）を介して互いに結合されており、前記ロータブレード（１０４）の設定角度（α）が、互いに無関係に調節可能になっている請求項１から１３までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
15. メインロータ軸（１０８）に対して同軸的な揚力成分（ピッチ）の制御が、それぞれが１つのロータブレード（１０４）に対応配置されている少なくとも２つのコイル（１０６）が、少なくとも２つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）が同方向に変化するようにそれぞれ制御されることを含んでいる、請求項１から１４までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
16. メインロータ軸（１０８）に対して非同軸的な揚力成分（エレベータおよび/またはエルロン）の制御が、それぞれが１つのロータブレード（１０４）に対応配置されている少なくとも２つのコイル（１０６）が、少なくとも２つのロータブレード（１０４）の設定角度（α）が反対方向に変化するようにそれぞれ制御されることを含んでいる、請求項１から１５までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
17. 少なくとも２つのロータブレード（１０６）が設けられており、これらの設定角度（α）が連動して調節可能になっている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
18. メインロータ軸（１０８）に対して同軸的な揚力成分（ピッチ）の制御が、直流電圧、特にパルス状の直流電圧が、少なくとも１つのロータブレード（１０４）に対応配置された少なくとも１つのコイル（１０６）に印加されることを含んでいる、請求項１から１７までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
19. メインロータ軸（１０８）に対して非同軸的な揚力成分（エレベータおよび/またはエルロン）の制御が、交流電圧、特にパルス状の交流電圧が、少なくとも１つのロータブレード（１０４）に対応配置された少なくとも１つのコイル（１０６）に印加されることを含んでいる、請求項１から１８までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
20. 少なくとも１つのコイル（１０６）に印加された交流電圧の周期が、少なくとも１つのロータブレード（１０４）の回転数に同期化されている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
21. メインロータ軸（１０８）に対して同軸方向の揚力成分（ピッチ）の制御と、メインロータ軸（１０８）に対して非同軸方向の揚力成分（エレベータおよび/またはエルロン）の制御とが重畳される、請求項１から２０までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
22. 少なくとも１つのコイル（１０６）の制御が、フルデジタルで行われる、請求項１から２１までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
23. ピッチ制御とエレベータ/エルロン制御とが同時に行われる場合に、少なくとも１つのコイルを制御する際、パルス幅修正が行われる、請求項１から２２までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機。
24. 請求項１から２３までのいずれか１項記載の遠隔操作可能な航空機、特に超軽量模型ヘリコプタを製作するための構成部材。

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