JP2011131861A - 垂直離発着機 - Google Patents

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Masayoshi Tsunekawa
正善 恒川
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Abstract

【課題】簡便な構造で推進力が得られる機体強度に優れた垂直離発着機を提供する。
【解決手段】垂直離発着機を、フレーム1と、フレーム1の上部に自在継手(ユニバーサルジョイント)3を介して吊り下げ支持された乗員席5と、フレーム1に固着されて乗員席5の乗員により操作されるハンドル7と、自在継手3の上方においてフレーム1に固着されたエンジン9と、エンジン9の動力により回転駆動される一対のダクテッドファン11a,11bとを備える構成とする。乗員席5の乗員がハンドル7を前後左右に操作することで、フレーム1に対して相対的に体重移動し、乗員席5を除く垂直離発着機の全体を傾倒させて、所望の方向に垂直離発着機を飛行させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、滑走せずに揚力を発生する垂直離発着機に関するものである。
滑走せずに揚力を発生する垂直離発着機(VTOL)では、揚力の発生に用いるファン自身やファンの後段に配置したルーバの向きを変えることで、推進力を得るようにしている(例えば、特許文献1,2,3)。
特開平5−77789号公報 特開2006−56364号公報 特開2007−118891号公報
ファンやその後段のルーバの向きを変えるための機構は煩雑であり、しかも、相応の強度を必要とするので、これを現実化することは非常に困難である。
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、簡便な構造で推進力が得られかつ機体強度に優れた垂直離発着機を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1に記載した本発明の垂直離発着機は、着陸時に接地する接地脚を有するフレームと、前記フレームから自在継手を介して吊り下げ支持され、前記接地脚の接地時に接地面から浮いた状態で配置される乗員席と、前記フレームに固着され、前記乗員席の乗員の操作により該乗員席に対する相対位置が変更されるハンドルと、回転駆動されることで発生する推力が、前記接地脚の接地時に揚力となる方向に前記フレームに固着されたダクテッドファンと、前記フレームに固着され前記ダクテッドファンを回転駆動させるエンジンとを備えることを特徴とする。
請求項1に記載した本発明の垂直離発着機によれば、フレームの接地脚が接地した着陸時にエンジンによりダクテッドファンを回転駆動させると、その推力が揚力として働いてフレームが浮上し垂直離陸することになる。そして、フレームに自在継手を介して吊り下げ支持された乗員席の乗員が、ハンドル操作により乗員席ごと自身の体をフレームに対して相対的に移動させると、フレームに対する乗員の体重移動によって、フレーム及びダクテッドファンの空中姿勢が変化する。これにより、乗員の体重移動の方向に応じた方向にダクテッドファンの推力が働いて、その推力方向に応じた方向にフレーム及び乗員席が飛行することになる。
このように、フレームに対する乗員の体重移動によって飛行方向が変わるように構成することで、ダクテッドファンをフレームに対して固定することができる。これにより、ダクテッドファンやその後段のルーバの向きを変えるための機構を必要とする従来の構成に比べて、簡便な構造で推進力が得られかつ機体強度に優れた構成とすることができる。
また、請求項2に記載した本発明の垂直離発着機は、請求項1に記載した本発明の垂直離発着機において、前記ダクテッドファンが、前記自在継手の上方に配置されていることを特徴とする。
請求項2に記載した本発明の垂直離発着機によれば、請求項1に記載した本発明の垂直離発着機において、ダクテッドファンと乗員席とが自在継手の上下に分散して配置されるので、乗員が乗員席に着席した際に全体の重心が、ダクテッドファンによる揚力面のかなり下方に位置し、全体的な静安定性が増すことになる。したがって、乗員の体重移動による飛行方向の変更を安定して行うことができる。
本発明によれば、ダクテッドファンやその後段のルーバの向きを変えるための機構を必要とする従来の構成に比べて、簡便な構造で推進力が得られかつ機体強度に優れた構成とすることができる。
本発明の一実施形態に係る垂直離発着機の斜視図である。 図1の垂直離発着機の側面図である。 図1の垂直離発着機の前進時の姿勢を示す説明図である。 図1の垂直離発着機の左旋回時の姿勢を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る垂直離発着機の斜視図、図2は同側面図である。
図1に示す垂直離発着機は、フレーム1と、フレーム1の上部に自在継手(ユニバーサルジョイント)3を介して吊り下げ支持された乗員席5と、フレーム1に固着されて乗員席5の乗員P(図2参照)により操作されるハンドル7と、自在継手3の上方においてフレーム1に固着されたレシプロエンジン(以下、「エンジン」と略記する。)9と、エンジン9の動力により回転駆動される一対のダクテッドファン11a,11bとを備えている。
フレーム1は、垂直離発着機の着陸時に接地する一対の接地脚1aと、各接地脚1aの後端間に架設された補助脚1bとを有している。補助脚1bは、着陸時における接地脚1aの接地状態を安定させるために設けられている。また、フレーム1は、各接地脚1aの後端からそれぞれ立設された一対の縦フレーム1cと、各縦フレーム1cの上部間に架設された略放射状の取付ベース1dと、各接地脚1aの前端からそれぞれ立設された一対の支持フレーム1eとを有している。取付ベース1dの放射中心には自在継手3が取り付けられている。自在継手3には、例えは、ボールジョイントやカルダンジョイント等を用いることができる。
図2に示すように、乗員席5は、座面と背もたれとが一体化された略L字状の平板状フレームによって形成されており、その上端が自在継手3に連結されている。これにより、乗員席5は自在継手3を介してフレーム1の取付ベース1dの放射中心から吊り下げ支持されている。この乗員席5は、図2中の仮想線で示す接地面Lにフレーム1の接地脚1aが接地している状態で、接地面Lの上方に浮いた状態で配置される。
ハンドル7は、フレーム1の両支持フレーム1e間に架設されたフレームによって構成されている。ハンドル7の両端は各支持フレーム1eの左右外方にそれぞれ突出しており、乗員席5の乗員Pは、ハンドル7の両端を両手で把持してハンドル7を前後左右に操作する。なお、ハンドル7はカウリング7aによって覆われている。
図1に示すように、エンジン9は、フレーム1の取付ベース1d上に固着されている。このエンジン9は、過給機(図示せず)を内蔵している。一対のダクテッドファン11a,11bは、エンジン9の左右両脇にそれぞれ配置されており、いずれも取付ベース1dに固着されている。各ダクテッドファン11a,11bは、エンジン9の動力により回転駆動されることで推力を発生する。各ダクテッドファン11a,11bのファンの回転方向は、安定性を高めるために逆方向とするのが望ましい。
なお、各ダクテッドファン11a,11bは、図2に示すように、接地面Lにフレーム1の接地脚1aが接地している状態で、ファンの回転軸が接地面Lに対して垂直な方向となる向きで、取付ベース1dに固着されている。したがって、垂直離発着機の着陸時に各ダクテッドファン11a,11bが発生する推力は、垂直離発着機を垂直離陸させるための揚力として働く。
このように構成された本実施形態の垂直離発着機は、図2に示す状態で各ダクテッドファン11a,11bが回転することで、揚力を受けて垂直離陸する。したがって、空中でホバリングする場合は、乗員席5が図2に示すように自在継手3から吊り下げられたままの相対位置となるように、乗員Pがハンドル7を操作する。即ち、乗員Pはハンドル7の操作を実質的に行わない。
また、垂直離発着機を前進させる場合は、乗員Pはハンドル7を手前に引き寄せる操作を行う。この操作により乗員Pの体重がフレーム1に対して前方に相対移動することで、図3に示すように、乗員席5を除く垂直離発着機の全体が前傾する。これにより、各ダクテッドファン11a,11bの推力が前進方向のベクトルを含む方向に働くようになり、垂直離発着機が空中で前進する。
さらに、垂直離発着機を左旋回させる場合は、乗員Pはハンドル7を右前方に押し出す操作を行う。このとき、左手でハンドル7の左端を若干引き寄せるように操作すると効果的である。この操作により乗員Pの体重がフレーム1に対して右後方に相対移動することで、図4に示すように、乗員席5を除く垂直離発着機の全体が左前方に傾倒する。これにより、各ダクテッドファン11a,11bの推力が左旋回方向のベクトルを含む方向に働くようになり、垂直離発着機が空中で左旋回する。右旋回の場合は逆の操作を行えばよい。
以上に説明したとおり、本実施形態の垂直離発着機によれば、フレーム1から自在継手3を介して吊り下げ支持された乗員席5の乗員Pが、ハンドル7を操作して乗員席5ごとフレーム1に対して体重移動するだけで、垂直離発着機を所望の飛行方向に操縦することができる。このため、ダクテッドファン11a,11bをフレーム1に対して向きを変えられるように取り付けたり、ダクテッドファン11a,11bの後段に可変方向ルーバを取り付けたりする必要がない。したがって、簡便な構造で推進力が得られかつ機体強度に優れた垂直離発着機を提供することができる。
なお、エンジン7はレシプロエンジンに限らず種々のエンジンを利用することができる。
1 フレーム
1a 接地脚
1b 補助脚
1c 縦フレーム
1d 取付ベース
1e 支持フレーム
3 自在継手
5 乗員席
7 ハンドル
7a カウリング
9 エンジン
11a,11b ダクテッドファン
L 接地面
P 乗員

Claims (2)

  1. 着陸時に接地する接地脚を有するフレームと、
    前記フレームから自在継手を介して吊り下げ支持され、前記接地脚の接地時に接地面から浮いた状態で配置される乗員席と、
    前記フレームに固着され、前記乗員席の乗員の操作により該乗員席に対する相対位置が変更されるハンドルと、
    回転駆動されることで発生する推力が、前記接地脚の接地時に揚力となる方向に前記フレームに固着されたダクテッドファンと、
    前記フレームに固着され前記ダクテッドファンを回転駆動させるエンジンと、
    を備えることを特徴とする垂直離発着機。
  2. 前記ダクテッドファンは、前記自在継手の上方に配置されていることを特徴とする請求項1記載の垂直離発着機。
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