JP2014162263A - 羽ばたき機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】胴体2に取り付けられた主翼を備える。前記主翼は、胴体から外側に延伸するように設けられた主桁21、22と、前記主桁から後方に延びるように設けられたリブ25と、を備える。そのリブは、S字キャンバー形状を有している。
【選択図】図5
Description
図1は、本実施の形態に係る羽ばたき機1を示す上面図である。まず、座標系の定義を行う。+X方向は、羽ばたき機1の進行方向(飛行方向)であり、前方を意味する。一方、−X方向は、後方を意味する。Y方向は、羽ばたき機1の側面方向であり、X方向と直交している。Z方向は、X方向及びY方向と直交する方向である。+Z方向は上方を意味し、−Z方向は下方を意味する。典型的には、XY面は水平面であり、+Z方向は鉛直上向き方向である。
本実施の形態に係る羽ばたき機1は、主翼10の羽ばたき動作を制御するための制御システム100を搭載している。図8は、その制御システム100の機能構成を示すブロック図である。制御システム100は、制御装置110、アクチュエータ120、角度センサ130、及び角度センサ140を備えている。
次に、打ち下ろし動作及び打ち上げ動作の制御例を説明する。図9は、その制御例を示すタイミングチャートである。図9には、内桁21の羽ばたき角θと外桁22の折り曲げ角φのそれぞれの遷移が示されている。また、状態S1〜S5が打ち下ろし動作に相当し、状態S6〜S10が打ち上げ動作に相当する。以下、打ち下ろし動作(状態S1〜S5)と打ち上げ動作(状態S6〜S10)のそれぞれについて詳しく説明する。
図10は、打ち下ろし動作を説明するための概念図である。図9と図10を参照して、打ち下ろし動作について説明する。
状態S1は、内桁21及び外桁22共に最も高く上がっている状態であり、そのとき、羽ばたき角θは上限角度θHであり、折り曲げ角φも上限角度φHである。この状態S1において、打ち下ろし動作が開始する。具体的には、制御装置110は、アクチュエータ120を制御して、内桁21の打ち下ろし動作を開始させる。
状態S2は、アクチュエータ120によって内桁21が打ち下ろされている状態であり、そのときの羽ばたき角θは中間角度θM(θH>θM>θL)である。外桁22は、内桁21の打ち下ろし動作に追随して受動的に下方向に運動するが、そのときの折り曲げ角φは上限角度φHのままである。
状態S3は、内桁21が下がりきった状態であり、そのときの羽ばたき角θは下限角度θLである。内桁21の運動はここで停止するが、内桁21に追随していた外桁22は、慣性により、そのまま運動し続ける。つまり、外桁22は、アクチュエータがなくても、内桁21の打ち下ろし動作の勢いによって、勝手に運動するのである。
状態S4は、内桁21が下がりきったまま、外桁22だけが運動している状態であり、そのときの折り曲げ角φは中間角度φM(φH>φM>φL)である。尚、このとき、アクチュエータ120は、内桁21を固定し、羽ばたき角θを下限角度θLに維持している。
状態S5は、内桁21も外桁22も下がりきった状態であり、そのとき、羽ばたき角θは下限角度θLであり、折り曲げ角φも下限角度φLである。角度センサ130、140を通して羽ばたき角θ及び折り曲げ角φをリアルタイムにモニタしている制御装置110は、この状態S5を検出すると、次の打ち上げ制御(状態S6参照)を開始する。つまり、内桁21の打ち下ろし動作の後、折り曲げ角φが下限角度φLになったことを検出すると、制御装置110は、アクチュエータ120を制御して、内桁21の打ち上げ動作を開始させる。
図11は、打ち上げ動作を説明するための概念図である。図9と図11を参照して、打ち上げ動作について説明する。
状態S6は、上記の状態S5と同じである。この状態S6において、内桁21の固定が解除され、打ち上げ動作が開始する。具体的には、制御装置110は、アクチュエータ120を制御して、内桁21の打ち上げ動作を開始させる。
状態S7は、アクチュエータ120によって内桁21が打ち上げられている状態であり、そのときの羽ばたき角θは中間角度θM(θH>θM>θL)である。外桁22は、内桁21の打ち上げ動作に追随して受動的に上方向に運動するが、そのときの折り曲げ角φは下限角度φLのままである。
状態S8は、内桁21が上がりきった状態であり、そのときの羽ばたき角θは上限角度θHである。内桁21の運動はここで停止するが、内桁21に追随していた外桁22は、慣性により、そのまま運動し続ける。つまり、外桁22は、アクチュエータがなくても、内桁21の打ち上げ動作の勢いによって、勝手に運動するのである。
状態S9は、内桁21が上がりきったまま、外桁22だけが運動している状態であり、そのときの折り曲げ角φは中間角度φM(φH>φM>φL)である。尚、このとき、アクチュエータ120は、内桁21を固定し、羽ばたき角θを上限角度θHに維持している。
状態S10は、内桁21も外桁22も上がりきった状態であり、そのとき、羽ばたき角θは上限角度θHであり、折り曲げ角φも上限角度φHである。角度センサ130、140を通して羽ばたき角θ及び折り曲げ角φをリアルタイムにモニタしている制御装置110は、この状態S10を検出すると、上述の打ち下ろし制御(状態S1参照)を開始する。つまり、内桁21の打ち上げ動作の後、折り曲げ角φが上限角度φHになったことを検出すると、制御装置110は、アクチュエータ120を制御して、内桁21の打ち下ろし動作を開始させる。
本実施の形態によれば、羽ばたき1の主翼10は、模擬された手首30を備えており、折れ曲がり可能に構成される。従って、一枚翼の場合と比較して、擬態性が向上し、また、推力損失及び抵抗増加が抑制される。
5−1.第1の変形例
上述の通り、本実施の形態によれば、外桁22は、内桁21の打ち下ろし動作及び打ち上げ動作に追随して受動的に運動する。しかし、そのままでは、外桁22の動きがカクカクしたものになる恐れがある。そこで、図12に示されるように、手首30に緩衝材40が設けられてもよい。この緩衝材40は、内桁21に対する外桁22の相対運動の勢いを緩和する役割を果たす。例えば、緩衝材40は、外桁22と支持部材との間に接続されたバネである。このような緩衝材40により、外桁22の急激な動きを抑えることが可能になる。その結果、羽ばたき機1の擬態性が更に向上する。
図9〜図11で説明された制御例では、φ=φHもしくはφ=φLの検出をトリガーとして、アクチュエータ120を作動させ、内桁21を動かしていた。しかし、トリガーとなる折り曲げ角φの基準値は、必ずしも上限角度φHや下限角度φLでなくてもよい。トリガーとなる折り曲げ角φの基準値は、羽ばたき機1の動作モードや使用目的に応じて、適宜設定されてもよい。
2 胴体
3 尾翼
10 主翼
11 内翼
12 外翼
20 主桁
21 内桁
22 外桁
25 リブ
25F リブ前部
25R リブ後部
26 孔
30 手首
31 コネクタ
32 軸
33 ギア
40 緩衝材
100 制御システム
110 制御装置
120 アクチュエータ
130 角度センサ
140 角度センサ
Claims (2)
- 胴体に取り付けられた主翼を備え、
前記主翼は、
前記胴体から外側に延伸するように設けられた主桁と、
前記主桁から後方に延びるように設けられたリブと
を備え、
前記リブは、S字キャンバー形状を有している
羽ばたき機。 - 請求項1に記載の羽ばたき機であって、
前記リブを機械的に動かすアクチュエータは設けられていない
羽ばたき機。
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