JP2005206015A - 垂直離着陸機の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、複数の推力発生装置を備えた垂直離着陸機において、その姿勢制御をより容易に且つより簡易な機構によって行うことが可能な技術を提供することを課題とする。
【解決手段】 垂直離着陸機１において、同方向に推力を発生させる複数の推力発生装置７ｂ、８ｂを同一平面上に有する平面フレーム３、４を、機体本体２に対し相対する位置に少なくとも一つずつ備え、この平面フレーム３、４を機体本体２に対して傾斜させることによってその姿勢制御を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は地面に対しほぼ垂直に離着陸可能な垂直離着陸機に関し、特に垂直離着陸機の姿勢制御装置に関する。

地面に対しほぼ垂直に離着陸可能な垂直離着陸機としては、例えば、操縦者が立位姿勢で搭乗するものであって、推力発生装置として操縦者の頭より高い位置に左右対称に２つのファンを備えたものが開発されている（例えば、特許文献１。）。このような垂直離着陸機においては、操縦者の体重移動や各ファンの傾斜によって機体の姿勢制御を行っている。

また、特許文献２には、上下方向に通風を可能とした機枠に複数のファンユニットをそれぞれ移動可能に設け、いずれか１つのファンユニットが作動不能となった場合、この作動不能となったファンユニットに、別の正常なファンユニットを近づけることで、機体全体での揚力の方向を安定させる垂直離着陸機が開示されている。
米国特許第６４８８２３２号明細書 特開２００２−３７０６９６号公報

従来の垂直離着陸機においては、上記のように、その姿勢制御を操縦者の体重移動によって行う場合があり、このような場合、熟練した操縦技術が要求された。また、その姿勢制御をより容易に行うためには、ジンバル機構のような複雑な機構を使用する必要があった。特に、ファン等の推力発生装置を複数備えた垂直離着陸機にあっては、それぞれの推力発生装置を別々に制御する必要があり、その姿勢制御にはより高度な操縦技術やより複雑な機構が必要とされた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の推力発生装置を備えた垂直離着陸機において、その姿勢制御をより容易に且つより簡易な機構によって行うことが可能な技術を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
即ち、本発明は、垂直離着陸機において、同方向に推力を発生させる複数の推力発生装置を同一平面上に有する平面フレームを、機体本体に対し相対する位置に少なくとも一つずつ備え、この平面フレームを機体本体に対して傾斜させることによってその姿勢制御を行うものである。

より詳しくは、本発明に係る垂直離着陸機の姿勢制御装置は、
同方向に推力を発生させる複数の推力発生装置を同一平面上に有し、且つ、機体本体に対しそれぞれ相対する位置に設置された複数の平面フレームと、
前記平面フレーム毎に設けられ、前記各平面フレームを前記機体本体に対して傾斜させる複数のフレーム傾斜機構と、
を備えることを特徴とする。

本発明においては、同方向に推力を発生させる複数の推力発生装置が平面フレームにお
いて同一平面上に設けられている。そのため、この平面フレームを機体本体に対して傾斜させることで、該平面フレームに設けられた複数の推力発生装置から発生する推力の方向を同時かつ同方向に変更することが出来る。

従って、複数の平面フレームを機体本体に対しそれぞれ相対する位置に設置し、各平面フレームをそれぞれ機体本体に対し傾斜させることで、推力の方向を制御し、それによって垂直離着陸機の姿勢制御を行うことが出来る。

このように、本発明によれば、垂直離着陸機において、複数の推力発生装置を全て独立して制御する場合よりも、その姿勢制御をより容易に且つより簡易な機構によって行うことが出来る。

本発明において、前記フレーム傾斜機構は、一端が前記機体本体に接続され、他端が前記平面フレームに接続された接続軸を有する構成であっても良い。

この場合、前記接続軸は、その軸周りに回動可能であり且つ前記一端を支点として上下方向に傾動可能なように前記機体本体に接続されている。そして、このフレーム傾斜機構は、前記接続軸を、その軸周りに回動させると共に、前記一端を支点として上下方向に傾動させることによって、該接続軸の他端に接続された前記平面フレームを前記機体本体に対して傾斜させる。

このような構成によれば、機体本体のピッチ方向およびロール方向、ヨー方向における推力の方向をより簡易な機構によって制御することが出来、以て、より簡易な機構によって垂直離着陸機の姿勢制御を行うことが可能となる。

上記のような構成においては、前記接続軸は、内側軸部と、該内側軸部に対してその軸周りに摺動可能な外側筒部と、を有し、前記内側軸部の一端が前記機体本体に傾動可能に接続されると共に前記外側筒部の他端が前記平面フレームに接続された構成であっても良い。

また、前記接続軸がこのように構成されている場合、前記フレーム傾斜機構は、前記外側筒部に形成された歯車と、該歯車と噛み合いつつ該歯車を左右方向から挟み込むように配置された一対のウォームと、該一対のウォームをそれぞれ別々に駆動させる一対の駆動装置と、を有する構成としても良い。

そして、前記フレーム傾斜機構がこのように構成されている場合、該フレーム傾斜機構は、前記一対の駆動装置によって前記一対のウォームをそれぞれ反対方向に回転させることで前記外側筒部を摺動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を回動させる。また、該フレーム傾斜機構は、前記一対の駆動装置によって前記一対のウォームの両方を同方向に回転させることで前記内側軸部を上下方向に傾動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を上下方向に傾動させる。

このような構成によって、各接続軸を機体本体に対し回動および傾動させることで、各平面フレームを機体本体に対して傾斜させることが出来る。

また、本発明では、前記複数のフレーム傾斜機構のうち、前記機体本体に対して一方の位置に設置された一方の平面フレームを傾斜させる一方のフレーム傾斜機構において、前記一対のウォームのうち一方のウォームが作動不能となった場合、機体本体の姿勢を安定させるために、他方のウォームを回転させることによって、前記接続軸を回動させつつ傾動させて、該接続軸の他端に接続された前記一方の平面フレームを前記機体本体に対して
ピッチ方向もしくはロール方向の少なくともいずれかにおいてはほぼ水平とする。そして、さらに、前記一方の平面フレームとは前記機体本体に対して相対する位置に設置された他方の平面フレームを傾斜させる他方のフレーム傾斜機構によって、前記他方の平面フレームを、ピッチ方向もしくはロール方向のうち前記一方の平面フレームがほぼ水平となっている方向においてはほぼ水平とし、且つ、ピッチ方向もしくはロール方向のうち前記一方の平面フレームがほぼ水平となっていない方向においては、前記機体本体の中心を通る垂直線に対して前記一方の水平フレームとほぼ線対称となるように傾斜させる。

フレーム傾斜機構において、一対のウォームのうち一方のウォームが動作不能となった状態で他方のウォームのみを回転させると、この一対のウォームによって挟持されている接続軸は、機体本体に対して回動しつつ上下方向に傾動することになる。したがって、他方のウォームのみによっても、接続軸を回動および傾動させることによって、該接続軸の他端に接続された平面フレームを機体本体に対してピッチ方向もしくはロール方向の少なくともいずれかにおいてはほぼ水平とすることは可能である。

しかしながら、この場合、一方のウォームが動作不能となったフレーム傾斜機構によって制御される一方の平面フレームは、機体本体に対してピッチ方向もしくはロール方向のいずれか一方の方向においてはほぼ水平となっても、他方の方向においては水平とならず傾斜した状態となる場合がある。このとき、一方の平面フレームとは機体本体に対して相対する位置に設置された他方の平面フレームは、機体本体に対してピッチ方向にもロール方向にも自在に制御可能である。そこで、さらに、この他方の平面フレームを、ピッチ方向もしくはロール方向のうち一方の平面フレームがほぼ水平となっている方向においてはほぼ水平とする。そして、ピッチ方向もしくはロール方向のうち一方の平面フレームがほぼ水平となっていない方向においては、機体本体の中心を通る垂直線に対して前記一方の水平フレームとほぼ線対称となるように傾斜させる。

即ち、一方のフレーム機構において、一方のウォームが作動不能となった場合であっても、一方の平面フレームに設けられたファンによって発生する推力の方向を、機体本体に対してピッチ方向もしくはロール方向のうち少なくともいずれか一方の方向にはモーメントがほぼ発生しない方向に制御する。そして、機体本体に対してピッチ方向にもロール方向にもモーメントがほぼ発生しないように、他方の平面フレームに設けられたファンによって発生する推力の方向を制御する。

このような制御によれば、一方の平面フレームを傾斜させる一方のフレーム傾斜機構において、一対のウォームのうち一方のウォームが作動不能となった場合であっても、垂直離着陸機の姿勢をほぼ水平に保つことが出来る。従って、より安全な飛行が可能となる。

尚、本発明において、前記フレーム傾斜機構は、前記一対のウォームにかえて、前記歯車と噛み合いつつ該歯車を左右方向から挟み込むように配置された一対のラックを有し、前記一対の駆動装置は、前記一対のウォームにかえて該一対のラックをそれぞれ別々に駆動させる構成としても良い。

この場合、フレーム傾斜機構は、前記一対の駆動装置によって前記一対のラックをそれぞれ反対方向に上下移動させることで前記外側筒部を摺動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を回動させる。また、前記一対の駆動装置によって前記一対のラックの両方を同方向に上下移動させることで前記内側軸部を上下方向に傾動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を上下方向に傾動させる。

このような構成によっても、各平面フレームを機体本体に対して傾斜させることが出来る。

本発明に係る垂直離着陸機の姿勢制御装置によれば、複数の推力発生装置を備えた垂直離着陸機において、その姿勢制御をより容易に且つより簡易な機構によって行うことが出来る。

以下、本発明に係る垂直離着陸機の姿勢制御装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。

＜垂直離着陸機の概略構成＞
図１、２、３は、本実施例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す図である。図１は垂直離着陸機１の概略構成を示す上視図である。図１においては、矢印で示すように、向かって左側が垂直離着陸機１の前方であり、上側が垂直離着陸機１の右方である。図２は、操縦者２１が搭乗した状態での垂直離着陸機１の概略構成を示す左側側面図である。図３は、前側ファンフレーム３を前方から見た場合、もしくは、後側ファンフレーム４を後方から見た場合の概略構成図である。尚、本明細書において、前、後、左、右、上、下その他の方向は、特に断りのない限り、垂直離着陸機１の操縦者を基準とした方向を表すものとする。

垂直離着陸機１では、操縦者２１が搭乗する部分である機体本体１の前方には前側接続軸５を介して前側ファンフレーム３が設けられている。一方、機体本体１の後方には後側接続軸６を介して後側ファンフレーム４が設けられている。

前側ファンフレーム３には、第１前側ファン７ａと第２前側ファン７ｂとが、同一平面上に機体の左右方向に並んで配置されている。一方、後側ファンフレーム４には、第１後側ファン８ａと第２後側ファン８ｂとが、同一平面上に機体の左右方向に並んで配置されている。各ファン７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂは、下方に向けて推力を発生させるファンである。

前側接続軸５は、その一端が機体本体２の前側軸支持部１２に接続されており、その他端が前側ファンフレーム３の第１前側ファン７ａと第２前側ファン７ｂとの間の部分に接続されている。一方、後側接続軸６は、その一端が機体本体２の後側軸支持部１３に接続されており、その他端が後側ファンフレーム４の第１後側ファン８ａと第２後側ファン８ｂとの間の部分に接続されている。

ここで、前側接続軸５の概略構成について図４に基づいて説明する。尚、後側接続軸６の概略構成もこの前側接続軸５の概略構成と同様であるためその説明を省略する。

前側接続軸５は、内側軸部５ａと外側筒部５ｂとを有している。そして、内側軸部５ａの機体本体２側の端部には結合部５ｃが形成されており、該結合部５ｃは機体本体２の前側軸支持部１２に回動可能に結合されている。即ち、内側軸部５ａは、前側軸支持部１２を支点として傾動可能であり、以て、前側接続軸５は、図４の点線で示すように、機体本体２に対し上下方向に傾動可能な構成となっている。また、外側筒部５ｂは内側軸部５ａに対しその軸周りに摺動可能に形成されており、以て、前側接続軸５は機体本体２に対し軸周りに回動可能な構成となっている。そして、外側筒部５ｂの機体本体２側とは反対側の端部に前側ファンフレーム４が接続されている。

図２に戻り、機体本体２には、前側接続軸５と後側接続軸６との傾動および回動をそれ
ぞれ制御する前側軸制御機構９と後側軸制御機構１０とが設けられている。この軸制御機構９、１０の詳細については後述する。

また、機体本体２には、その上面側に、操縦者２１が着座するシート２２と、操縦者２１が垂直離着陸機１を操縦するための操縦レバー１１とが設けられている。その下面側に、着陸したときに地面に接地する支持脚１４が機体本体２の前側および後側に１つずつ設けられている。

さらに、機体本体２には、垂直離着陸機１の挙動を制御するためのＥＣＵ２０が設置されている。このＥＣＵ２０は、操縦レバー１１や、前側軸制御機構９、後側軸制御機構１０と電気的に接続されており、操縦レバー１１の操作に応じて、前側軸制御機構９と後側軸制御機構１０とを制御することが可能となっている。また、ＥＣＵ２０は、各ファン７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂとも電気的に接続されており、これらから発生する推力を制御することが可能となっている。

そして、ＥＣＵ２０は、この前側軸制御機構９と後側軸制御機構１０とを制御することによって、前側接続軸５と後側接続軸６とをそれぞれ傾動させることで、図２に矢印で示すように、前側ファンフレーム３と後側平面フレーム４とを機体本体２に対してピッチ方向に傾斜させることが出来る。また、この前側軸制御機構９と後側軸制御機構１０とを制御することによって、前側接続軸５と後側接続軸６とをそれぞれ回動させることで、図３に矢印で示すように、前側ファンフレーム３と後側平面フレーム４とを機体本体２に対してロール方向に傾斜させることが出来る。

このように、本実施例によれば、前側ファンフレーム３と後側ファンフレーム４とを機体本体２に対して傾斜させることによって、各ファン７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂから発生する推力の方向を制御することが出来、以て、垂直離着陸機１の姿勢制御を行うことが出来る。

また、本実施例によれば、前側ファンフレーム３を機体本体２に対して傾斜させることによって、第１前側ファン７ａと第２前側ファン７ｂとから発生する推力の方向を同時かつ同方向に変更することが出来る。また、後側ファンフレーム３を機体本体２に対して傾斜させることによって、第１後側ファン８ａと第２後側ファン８ｂとから発生する推力の方向を同時かつ同方向に変更することが出来る。従って、各ファン７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂを全て独立して制御する場合よりも、垂直離着陸機１の姿勢制御をより容易に且つより簡易な機構によって行うことが出来る。

また、前側接続軸５と後側接続軸６とを、機体本体２に対して回動および傾動させることで推力の方向を変更することが出来るため、より簡易な機構によって推力の方向を制御することが出来、以て、より簡易な機構によって垂直離着陸機１の姿勢制御を行うことが可能となる。

＜軸制御機構の概略構成＞
次に、前側軸制御機構９の概略構成について図５、６に基づいて説明する。尚、後側軸制御機構１０の概略構成もこの前側軸制御機構９の概略構成と同様であるためその説明を省略する。図５は、前側軸制御機構９の概略構成を示す側面図である。図６は、前側軸制御機構９を図５の一点鎖線Ｘで切断した場合の断面図である。

前側軸制御機構９は、前側接続軸５の外側筒部５ｂに形成された歯車１５を有している。そして、この歯車１５と噛み合いつつ前側接続軸５の左右方向からこの歯車１５を挟み込むように一対のウォーム１６ａ、１６ｂが配置されている。また、この一対のウォーム
１６ａ、１６ｂをそれぞれ別々に駆動させるために一対のモータ１７ａ、１７ｂが設けられている。尚、図５においては、歯車１５と一方のウォーム１６ａとの位置関係が分かり易いように、他方のウォーム１６ｂとこの他方のウォーム１６ｂを駆動させる他方のモータ１７ｂとの図示を省略している。

このように構成された前側軸制御機構９では、各モータ１７ａ、１７ｂがＥＣＵ２０に電気的に接続されており、ＥＣＵ２０によって、各モータ１７ａ、１７ｂが制御され、それによって、各ウォーム１６ａ、１６ｂの駆動が制御される。そして、ウォーム１６ａと１６ｂとのうち一方もしくは両方が駆動することによって、前側接続軸５が回動および／または傾動する。即ち、ウォーム１６ａと１６ｂとをそれぞれ反対方向に回転させることで外側筒部５ｂを摺動させ、それによって機体本体２に対し前側接続軸５を回動させる。また、ウォーム１６ａと１６ｂとの両方を、同方向に回転させることで内側軸部５ｂを上下方向に傾動させ、それによって機体本体２に対し前側接続軸５を上下方向に傾動させる。そして、前側接続軸５が回動および／または傾動することによって、前側ファンフレーム３が機体本体２に対してピッチ方向および／またはロール方向に傾斜する。

ここで、各ウォーム１６ａ、１６ｂの回転方向と前側ファンフレーム３の動きとの関係について図７に示す表１に基づいて説明する。表１において、ＣＷ（Clockwise）は右回りの回転を表し、ＣＣＷ（Counter Clockwise）は左回りの回転を表している。尚、ここでは、ウォーム１６ａ、１６ｂの回転方向は各ウォーム１６ａ、１６ｂを上方から見た場合の回転方向を示すものとする。また、前側ファンフレーム３の機体本体２に対するロール方向の回転方向は前側ファンフレーム３を前方から見た場合の回転方向を示すものとする。

表１の（ａ）に示すように、ウォーム１６ａとウォーム１６ｂとの両方が右回りに回転すると、前側接続軸５が前側軸支持部１２を支点として機体本体２に対して上方に傾動する。その結果、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してピッチ方向の上方に傾斜する。また、このとき、前側接続軸５はその軸回りには回動せず、そのため、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してロール方向には動かない。

表１の（ｂ）に示すように、ウォーム１６ａとウォーム１６ｂとの両方が左回りに回転すると、前側接続軸５が前側軸支持部１２を支点として機体本体２に対して下方に傾動する。その結果、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してピッチ方向の下方に傾斜する。また、このときも、前側接続軸５はその軸回りには回動せず、そのため、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してロール方向には動かない。

表１の（ｃ）に示すように、ウォーム１６ａが右回りに回転し、ウォーム１６ｂが左回りに回転すると、前側接続軸５がその軸回りに右回りに回動する。その結果、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してロール方向に右回りに傾斜する。また、このとき、前側接続軸５は機体本体２に対して傾動せず、そのため、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してピッチ方向には動かない。

表１の（ｄ）に示すように、ウォーム１６ａが左回りに回転し、ウォーム１６ｂが右回りに回転すると、前側接続軸５がその軸回りに左回りに回動する。その結果、前側ファンフレーム３は機体本体に２に対してロール方向に左回りに傾斜する。また、このときも、前側接続軸５は機体本体２に対して傾動せず、そのため、前側ファンフレーム３は機体本体２に対してピッチ方向には動かない。

表１の（ｅ）に示すように、ウォーム１６ａが停止した状態で、ウォーム１６ｂが右回りに回転すると、前側接続軸５が、前側軸支持部１２を支点として機体本体２に対して上
方に傾動すると共に、その軸回りに左回りに回動する。その結果、前側ファンフレーム３は、機体本体に２に対してピッチ方向の上方に傾斜しつつ、機体本体に２に対してロール方向に左回りに傾斜する。

表１の（ｆ）に示すように、ウォーム１６ａが停止した状態で、ウォーム１６ｂが左回りに回転すると、前側接続軸５が、前側軸支持部１２を支点として機体本体２に対して下方に傾動すると共に、その軸回りに右回りに回動する。その結果、前側ファンフレーム３は、機体本体に２に対してピッチ方向の下方に傾斜しつつ、機体本体２に対してロール方向に右回りに傾斜する。

以上説明したように、前側軸制御機構９において、一対のウォーム１６ａ、１６ｂの駆動をそれぞれ制御することによって、前側ファンフレーム３を機体本体２に対しピッチ方向およびロール方向に傾斜させることが出来る。尚、前側軸制御機構９において、同様の構成を同様に制御することによって、後側ファンフレーム４を機体本体２に対しピッチ方向およびロール方向に傾斜させることが出来る。

＜フェールセーフ制御＞
次に、前側軸制御機構９において、モータ１７ａの故障等によりウォーム１６ａが作動不能となった場合のフィールセーフ制御について説明する。尚、前側軸制御機構９においてウォーム１６ｂが作動不能となった場合や、後側軸制御機構１０において一対のウォームのうちいずれかが作動不能となった場合でも、同様のフェールセーフ制御が実行される。

上記に説明したように、ウォーム１６ａが停止した状態でウォーム１６ｂのみを回転させると、前側ファンフレーム３は、機体本体２に対してピッチ方向に上方または下方に傾斜しつつ、ロール方向に右回りまたは左回りに傾斜する。

そこで、本実施例では、ウォーム１６ａが作動不能となった場合、ウォーム１６ｂのみを回転させることによって、図８に示すように、前側ファンフレーム３を機体本体２に対してロール方向にはほぼ水平となるよう制御する。即ち、前側ファンフレーム３に設けられた各前側ファン７ａ、７ｂによって発生する推力の方向を、機体本体２に対してロール方向にはモーメントが発生しない方向に制御する。

このとき、後側軸制御機構１０は正常に作動する。そこで、図８に示すように、後側ファンフレーム４を機体本体２に対してロール方向にはほぼ水平となるよう制御し、さらに、機体本体２に対してピッチ方向には、前側ファンフレーム３とほぼ同一角度且つ同様の方向に傾斜させる。即ち、機体本体２に対してピッチ方向にもロール方向にもモーメントがほぼ発生しないように、後側ファンフレーム４に設けられた各後側ファン８ａ、８ｂによって発生する推力の方向を制御する。

また、フェールセーフ制御においては、前側軸傾斜機構９のウォーム１６ａが作動不能となった場合、後側軸傾斜機構１０の一対のウォームのうち一方のウォームを停止させても良い。後側軸傾斜機構１０の一方のウォームを停止させると、前側軸傾斜機構９による前側ファンフレーム３の制御と同様に、後側ファンフレーム４も１つのウォームによってのみ制御されるため、機体本体２に対するピッチ方向およびロール方向の後側ファンフレーム４の動きが前側ファンフレーム３とほぼ同様となる。その結果、各ファン７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂから発生する推力の方向が、機体本体２に対してピッチ方向にもロール方向にもモーメントがほぼ発生しない方向となるよう、前側ファンフレーム３および後側ファンフレーム４の傾斜方向および傾斜角度を制御することが可能となる。

以上説明したようなフェールセーフ制御によれば、前側軸傾斜機構９もしくは後側軸傾斜機構１０における各ウォームのうちいずれか一つが作動不能となった場合であっても、垂直離着陸機の姿勢をほぼ水平に保つことが出来る。従って、より安全な飛行が可能となる。

尚、上記フェールセーフ制御を実行したときは、前側ファンフレーム３と後側ファンフレーム４とがほぼ同一角度且つ同様の方向に傾斜するため、下方に向けての推力が低下する。そこで、垂直離着陸機１の高度を維持するためには、各ファン７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂから発生する推力を増加させる。

また、後側軸機構１０は正常であるため、後側ファンフレーム４をロール方向には水平に保ちつつ、ピッチ方向の傾斜角度を変更することで、垂直離着陸機１のピッチ方向の制御がある程度可能となる。さらに、前側ファンフレーム３の傾斜角度を一方のウォーム１６ａのみで変更し、それに応じて後側ファンフレーム４の傾斜角度を変更すれば、垂直離着陸機１のロール方向の制御もある程度可能となる。従って、垂直離着陸機１の姿勢を水平に維持するのみならず、その飛行を継続することも可能である。

また、本実施例では、各軸制御機構９、１０において、一対のウォームに換えて、歯車１５と噛み合いつつ該歯車１５を左右方向から挟み込むように一対のラックを配置しても良い。この場合、一対のモータによって一対のラックそれぞれを別々に上下方向に駆動する。

即ち、一対のモータによって一対のラックをそれぞれ反対方向に上下移動させることで外側筒部を摺動させ、それによって機体本体２に対しそれぞれの接続軸５、６を回動させても良い。また、一対のモータによって一対のラックの両方を同方向に上下移動させることで内側軸部を上下方向に傾動させ、それによって機体本体２に対しそれぞれの接続軸５、６を上下方向に傾動させても良い。

各軸制御機構９、１０をこのような構成としても、各ファンフレーム３、４を機体本体２に対しピッチ方向およびロール方向に傾斜させることが出来る。

＜変形例＞
尚、本実施例において、各ファンフレーム３，４および各接続軸５，６の配置は、機体本体２に対して前後の位置に限られるものではなく、機体本体２に対してそれぞれ相対する位置に設置されていれば良い。

例えば、図９に示すように、ファンフレーム３，４が、機体本体２に対して左右の位置に配置されても良い。図９は、本実施例の変形例に係る垂直離着陸機１の概略構成を示す上視図である。図９においては、矢印で示すように、向かって左側が垂直離着陸機１の左方であり、上側が垂直離着陸機１の前方である。

図９に示すように各ファンフレーム３、４を配置した場合、上述した図１における、前側ファンフレーム３と、後側ファンフレーム４、第１前側ファン７ａ、第２前側ファン７ｂ、第１後側ファン８ａ、第２後側ファン８ｂ、前側接続軸５、後側接続軸６が、それぞれ、左側ファンフレーム３と、右側ファンフレーム４、第１左側ファン７ａ、第２左側ファン７ｂ、第１右側ファン８ａ、第２右側ファン８ｂ、左側接続軸５、右側接続軸６となる。そして、このような場合、左側接続軸５と右側接続軸６とをそれぞれ傾動させることで、左側ファンフレーム３と右側平面フレーム４とを機体本体２に対してロール方向に傾斜させることが出来る。また、左側接続軸５と右側接続軸６とをそれぞれ回動させることで、左側ファンフレーム３と右側平面フレーム４とを機体本体２に対してピッチ方向に傾
斜させることが出来る。従って、各ファンフレーム３、４をこのように配置しても、前記と同様、垂直離着陸機１の姿勢制御をより容易に且つより簡易な機構によって行うことが出来る。

さらに、各ファンフレームが、機体本体２に対して前後および左右の両方の位置に配置されても良い。また、機体本体２の前後方向に対して、斜め前と斜め後に配置されても良い。

また、一つのファンフレームに設けられるファンの数も２つに限られるものではなく、３つ以上でも良い。

本発明の実施例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す上視図。 操縦者が搭乗した状態での垂直離着陸機の概略構成を示す左側側面図。 前側ファンフレームを前方から見た場合、もしくは、後側ファンフレームを後方から見た場合の概略構成図。 前側接続軸の概略構成を示す図。 前側軸制御機構の概略構成を示す側面図。 前側軸制御機構の断面図。 各ウォームの回転方向と前側ファンフレームの動きとの関係を示す表。 フェールセーフ制御実行時の各ファンフレームの傾斜角度を示す図。 本発明の実施例の変形例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す上視図。

符号の説明

１・・・垂直離着陸機
２・・・機体本体
３・・・前側ファンフレーム（左前側ファンフレーム）
４・・・後側ファンフレーム（右前側ファンフレーム）
５・・・前側接続軸（左側接続軸）
５ａ・・内側軸部
５ｂ・・外側筒部
５ｃ・・結合部
６・・・後側接続軸（右側接続軸）
７ａ・・第１前側ファン（第１左側ファン）
７ｂ・・第２前側ファン（第２左側ファン）
８ａ・・第１後側ファン（第１右側ファン）
８ｂ・・第２後側ファン（第２右側ファン）
９・・・前側軸制御機構
１０・・後側軸制御機構
１１・・操縦レバー
１２・・前側軸支持部
１３・・後側軸支持部
１４・・支持脚
１５・・歯車
１６ａ・・ウォーム
１６ｂ・・ウォーム
１７ａ・・モータ
１７ｂ・・モータ
２０・・ＥＣＵ
２１・・操縦者
２２・・シート

Claims (5)

1. 同方向に推力を発生させる複数の推力発生装置を同一平面上に有し、且つ、機体本体に対しそれぞれ相対する位置に設置された複数の平面フレームと、
   前記平面フレーム毎に設けられ、前記各平面フレームを前記機体本体に対して傾斜させる複数のフレーム傾斜機構と、
   を備えることを特徴とする垂直離着陸機の姿勢制御装置。
2. 前記フレーム傾斜機構は、一端が前記機体本体に接続され、他端が前記平面フレームに接続された接続軸を有し、該接続軸は、その軸周りに回動可能であり且つ前記一端を支点として上下方向に傾動可能なように前記機体本体に接続されており、
   該フレーム傾斜機構は、前記接続軸を、その軸周りに回動させると共に、前記一端を支点として上下方向に傾動させることによって、該接続軸の他端に接続された前記平面フレームを前記機体本体に対して傾斜させることを特徴とする請求項１記載の垂直離着陸機の姿勢制御装置。
3. 前記接続軸は、内側軸部と、該内側軸部に対してその軸周りに摺動可能な外側筒部と、を有し、前記内側軸部の一端が前記機体本体に傾動可能に接続されると共に前記外側筒部の他端が前記平面フレームに接続されており、
   前記フレーム傾斜機構は、前記外側筒部に形成された歯車と、該歯車と噛み合いつつ該歯車を左右方向から挟み込むように配置された一対のウォームと、該一対のウォームをそれぞれ別々に駆動させる一対の駆動装置と、を有し、
   さらに、該フレーム傾斜機構は、前記一対の駆動装置によって前記一対のウォームをそれぞれ反対方向に回転させることで前記外側筒部を摺動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を回動させ、また、前記一対の駆動装置によって前記一対のウォームの両方を同方向に回転させることで前記内側軸部を上下方向に傾動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を上下方向に傾動させることを特徴とする請求項２記載の垂直離着陸機の姿勢制御装置。
4. 前記複数のフレーム傾斜機構のうち、前記機体本体に対して一方の位置に設置された一方の平面フレームを傾斜させる一方のフレーム傾斜機構において、前記一対のウォームのうち一方のウォームが作動不能となった場合、
   他方のウォームを回転させることによって、前記接続軸を回動させつつ傾動させて、該接続軸の他端に接続された前記一方の平面フレームを前記機体本体に対してピッチ方向もしくはロール方向の少なくともいずれかにおいてはほぼ水平とし、
   さらに、前記一方の平面フレームとは前記機体本体に対して相対する位置に設置された他方の平面フレームを傾斜させる他方のフレーム傾斜機構によって、前記他方の平面フレームを、ピッチ方向もしくはロール方向のうち前記一方の平面フレームがほぼ水平となっている方向においてはほぼ水平とし、且つ、ピッチ方向もしくはロール方向のうち前記一方の平面フレームがほぼ水平となっていない方向においては、前記機体本体の中心を通る垂直線に対して前記一方の水平フレームとほぼ線対称となるように傾斜させることを特徴とする請求項３記載の垂直離着陸機の姿勢制御装置。
5. 前記フレーム傾斜機構は、前記一対のウォームにかえて、前記歯車と噛み合いつつ該歯車を左右方向から挟み込むように配置された一対のラックを有し、前記一対の駆動装置は、前記一対のウォームにかえて該一対のラックをそれぞれ別々に駆動させ、
   さらに、該フレーム傾斜機構は、前記一対の駆動装置によって前記一対のラックをそれぞれ反対方向に上下移動させることで前記外側筒部を摺動させ、それによって前記機体本体に対し前記接続軸を回動させ、また、前記一対の駆動装置によって前記一対のラックの両方を同方向に上下移動させることで前記内側軸部を上下方向に傾動させ、それによって
   前記機体本体に対し前記接続軸を上下方向に傾動させることを特徴とする請求項３記載の垂直離着陸機の姿勢制御装置。

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