JP2019206199A - Air vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、航空機に関する。 The present invention relates to an aircraft.
従来から人荷を輸送するために様々な航空機が利用されている。これらの航空機のうち、ヘリコプター等の垂直に離着陸できる航空機は、長い滑走路を必要としないため利便性が高く、特に災害等においては広く利用されている。昨今では、遠隔により操作される無人の航空機であるドローンが注目を集めている。 Conventionally, various aircraft are used to transport human cargo. Among these aircraft, aircraft that can take off and land vertically, such as helicopters, are highly convenient because they do not require long runways, and are widely used especially in disasters. Recently, drones, which are unmanned aircraft operated remotely, are attracting attention.
特許文献1は、機体の中心から所定距離だけ離れた第1円周上に配設された複数の内側ロータユニット(RU11〜RU14)と、機体の中心から前記所定距離よりも大きな所定距離だけ離れた第2円周上に配設された複数の外側ロータユニット(RU21〜RU24)と、前記内側ロータユニットおよび外側ロータユニットを駆動制御する制御手段とを備えた垂直離着陸飛行体において、機体の浮上は主として内側ロータユニット(RU11〜RU14)を動作させて行い、機体の姿勢制御は主として外側ロータユニット(RU21〜RU24)を動作させて行うようにした飛行体について開示している。
上述のような垂直に離着陸できる航空機において、特に人を運ぶことができるようなサイズのものは、地面に近い位置において航空機直下における風圧がかなり大きくなる。このため、地面に近い位置にある航空機の直下で、人が近づいて作業を行うことが難しかったり、航空機の直下に運搬しようとする荷物又は運搬した荷物を置いた場合には、風圧で荷物が飛ばされてしまったりする恐れ等があった。 In an aircraft that can take off and land vertically as described above, especially in a size that can carry a person, the wind pressure directly below the aircraft is considerably large at a position close to the ground. For this reason, it is difficult for people to approach and work directly under the aircraft close to the ground, or when the baggage to be transported or transported is placed directly under the aircraft, There was a fear of being skipped.
本開示は、上述の事情に鑑みてされたものであり、航空機の直下における風圧が軽減された、垂直に離着陸できる航空機を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an aircraft that can take off and land vertically with reduced wind pressure immediately below the aircraft.
本開示の航空機は、ジェット噴流を鉛直下方に噴出するジェットエンジンと、前記ジェット噴流を吸気するノズル吸気口、及び水平方向を向いたノズル排気口を有するノズルと、前記ノズル排気口の外側に配置された翼と、を備える航空機である。 An aircraft according to the present disclosure includes a jet engine that jets a jet jet vertically downward, a nozzle inlet that sucks the jet jet, and a nozzle that has a nozzle outlet that faces in a horizontal direction, and is disposed outside the nozzle outlet. And an wing that is provided with a wing.
また、本開示の航空機においては、前記ノズルは、全体として円錐形状であり、前記ノズル吸気口は、前記円錐形状の頂点付近で鉛直上方を向いて開口し、前記ノズル排気口は、前記円錐形状の底面の円周に沿って外側全方向にリング状に開口してもよい。また、前記ノズルは、ノズル排気口近くに整流板を有することができる。 Further, in the aircraft according to the present disclosure, the nozzle has a conical shape as a whole, the nozzle intake port opens vertically near the apex of the cone shape, and the nozzle exhaust port has the conical shape. You may open in a ring shape in the outer omni direction along the circumference of the bottom face. The nozzle may have a current plate near the nozzle exhaust port.
また、本開示の航空機においては、前記翼は、前記ノズル排気口の外側に配置されるリング状とすることができる。また、前記翼は、後縁部の角度を変化させるように動作し、円周上に配置された複数のラダーを有してもよい。前記翼は、上面に鉛直に延び、前記上面の配置位置を基準として前記上面における角度を変化させる自転抑制ラダーを更に有してもよい。 In the aircraft according to the present disclosure, the wing may have a ring shape that is disposed outside the nozzle exhaust port. Moreover, the said wing | blade may operate | move so that the angle of a rear edge part may be changed, and may have several ladder arrange | positioned on the circumference. The wing may further include a rotation suppression ladder that extends vertically to the upper surface and changes an angle on the upper surface with reference to an arrangement position of the upper surface.
また、本開示の航空機においては、前記ノズルの下側にペイロード搭載部を更に備えることとしてもよい。また、前記ペイロード搭載部を切り離す操作を行う切り離し操作部を更に備え、前記ペイロード搭載部は、切り離し操作により切り離された際に作動するパラシュートを有してもよい。 In the aircraft according to the present disclosure, a payload mounting portion may be further provided below the nozzle. In addition, the apparatus may further include a separation operation unit that performs an operation of separating the payload mounting unit, and the payload mounting unit may include a parachute that operates when the payload mounting unit is separated by the separation operation.
また、本開示の航空機においては、前記ジェットエンジンの周囲に、少なくとも前記ジェットエンジンの制御指示を行う操縦操作部が配置される操縦室を更に備えることとしてもよい。 In addition, the aircraft according to the present disclosure may further include a cockpit in which a maneuvering unit that performs at least a jet engine control instruction is disposed around the jet engine.
上述のような構成により本開示の航空機は、垂直に離着陸すると共に、航空機直下における風圧が軽減することができる。 With the configuration as described above, the aircraft of the present disclosure can take off and land vertically, and the wind pressure directly under the aircraft can be reduced.
以下、本開示の航空機の構成及び機能について、図面を参照して説明する。説明において同様の要素には同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。 Hereinafter, the configuration and function of the aircraft of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the description, similar elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as appropriate.
図1は、本発明の航空機1の平面図である。図2は、図1の航空機1の側面について示す、一部断面図である。これらの図に示されるように、航空機1は、ジェットエンジン13と、ノズル14と、翼11とを有している。
FIG. 1 is a plan view of an
ジェットエンジン13は、ジェットエンジン13の吸気口から吸引した空気を圧縮し、燃料と共に点火して膨張した空気を排出してジェット噴流を噴出すると共に、タービンを回転させて吸気口から空気を更に取り込む機構のものである。本開示のジェットエンジン13では、ジェット噴流を鉛直下方に噴出するように配置する。ジェットエンジン13は、公知のものを使用することができ、また例えばセラミック複合材料等により軽量化されたもの等を使用することができる。また、カーボンなど様々な軽量素材を使用することとしてもよい。ノズル14は、ジェットエンジン13から噴出されたジェット噴流を吸気するノズル吸気口141、及び水平方向を向いたノズル排気口142を有している。ノズル吸気口141は、ジェットエンジン13の噴出口を閉じるように配置されていてもよい。翼11は、ノズル排気口142の外側に配置される。
The
ここでノズル14は、全体として円錐形状とすることができる。この場合、ノズル吸気口141は、円錐形状の頂点付近で鉛直上方を向いて開口し、ノズル排気口142は、円錐形状の底面の円周に沿って外側全方向にリング状に開口している。ノズル14は、略円錐形状の外側ノズル壁部144と、外側ノズル壁部144の内部に収められる略円錐形状の内側ノズル壁部145から形成され、外側ノズル壁部144には鉛直上方を向いた開口が形成され、内側ノズル壁部145の頭頂部は閉じている。外側ノズル壁部144と内側ノズル壁部145とは、それぞれ内側に向かって凸となる側面で形成され、これにより、鉛直下方に噴出されたジェット噴流は、滑らかに水平方向に向きを変えられる。なお、外側ノズル壁部144と内側ノズル壁部145とは不図示のリブ等により接続されていてもよい。
Here, the
なお、ノズル排気口142の排気角度は水平方向から±10°、より望ましくは±5°とすることができる。これにより、航空機1の直下における風圧を低減することができる。また、ノズル14は、ノズル排気口142近くに整流板143を更に有していてもよい。これにより、ノズル14から排気された空気を、乱れることなく翼11に噴出させることができる。
The exhaust angle of the
翼11は、ノズル排気口142の外側に配置されるリング状の形状であり、ノズル排気口142側を前縁とし、外周側を後縁とする翼である。翼11は、後縁部の角度を変化させるように動作する複数のラダー111を有している。図面においては、ラダー111を6つとしているが、ラダー111の数は、6つ以外の複数とすることができる。
The
翼11は、翼11の上面で鉛直上方に延び、上面の配置位置の一点を基準として、その上面における角度を変化させる自転抑制ラダー113を更に有していてもよい。自転抑制ラダー113は、例えば図1の矢印91のように角度を変化させて動くことができる。自転抑制ラダー113は、ノズル排気口142から排気される空気流を翼11の上面で受け、曲げることにより、円周方向成分を変化させた空気流にする。これにより、例えばジェットエンジン13のタービン翼の回転により生じる、翼11その他が受ける回転モーメントを相殺し、ジェットエンジン13に接続された翼11その他の部分が回転(自転)してしまうことを防ぐことができる。本開示の自転抑制ラダー113は、ジェットエンジン13と翼11とを接続する支柱112に連続した形状で形成されているが、このような構成でなくともよい。
The
上述のように、空気31は、ジェットエンジン13に吸引され、ジェットエンジン13から鉛直下方に噴流として噴出され、ノズル14によって曲げられて水平方向の流れとなり、翼11の前縁に吹き付けられる。これにより、翼11に揚力が発生し、航空機1を垂直に浮上させることができる。揚力は、ジェットエンジン13の出力及びラダー111の角度により調整することができる。また水平方向の移動は、複数のラダー111の角度を異ならせることにより移動することができる。航空機1の自転は自転抑制ラダー113の角度により抑えることができる。このような構成であるため、本開示の航空機1においては、垂直に離着陸できると共に、航空機1の直下に空気を吹き付けることがないため、航空機1の直下における風圧を軽減することができる。本実施形態においては上述のようなノズル形状としたが、ノズル形状はこれに限られず、翼11の前縁にジェット噴流を吹き付けて揚力を発生させる他のノズル形状を用いることとしてもよい。
As described above, the
また航空機1は、ジェットエンジン13の周囲に、少なくともジェットエンジン13の制御指示を行う操縦操作部123が配置される操縦室12を更に有していてもよい。操縦室12は窓122を有し、操縦操作部123は、ジェットエンジン13の他、ラダー111及び自転抑制ラダー113を制御することとしてもよい。
ここで、航空機1を無人機とする場合等には、操縦室12を有さない構成とし、操縦者は、外部に設置された、又は携帯可能な操縦操作部123を用いて、無線により、ジェットエンジン13、ラダー111及び自転抑制ラダー113を制御することとしてもよい。また自動運転により操縦されるものであってもよい。またサイズや使用方法によってドローンとして使用することもできる。
Further, the
Here, when the
また、航空機1は、ノズル14の下側にペイロード搭載部2を更に有する構成とすることができる。図3は、例として旅客を運送するペイロード搭載部2について示す一部断面側面図である。
この図に示されるように、ペイロード搭載部2は、内部に旅客を収めることのできる空間を有し、窓21や座席22を有している。また、上部には例えば翼11の下面に連結するための連結部23を有している。
In addition, the
As shown in this figure, the
図4は、連結部23により、ペイロード搭載部2が、ノズル14の下側に配置された際の様子について示す図である。この図に示されるように、本開示の航空機1は、直下に空気を噴き出さないため、ノズル14の下側にペイロード搭載部2を配置しても、揚力に影響を及ぼさずに垂直に浮上することができる。なお、本開示においては、ペイロード搭載部2は旅客を運送するものとしたが、荷物を運送するペイロード搭載部2としてもよい。ここで、ペイロード搭載部2を切り離す操作を行う切り離し操作部25を更に備え、ペイロード搭載部2は、切り離し操作により切り離された際に作動するパラシュート24を有する構成としてもよい。これにより、特にジェットエンジン13のトラブル時においても、より安全にペイロード搭載部2を着陸させることができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state when the
以上説明したように、本実施形態に係る航空機によれば、垂直な離着陸を可能とすると共に、航空機の直下における風圧が軽減することができる。
なお上述の実施形態の記載は一例であり、本発明の思想の範疇において、当業者が想到し得る変更及び修正が含まれる場合についても本発明の範囲に属する。例えば実施形態の構成要素に対して代替可能な構成への変更、構成要素の削除を行ったものについても、本発明の思想の範疇である限り、本発明の範囲に属するものである。
As described above, according to the aircraft according to the present embodiment, vertical takeoff and landing can be achieved, and the wind pressure directly below the aircraft can be reduced.
The description of the above-described embodiment is merely an example, and changes and modifications that can be conceived by those skilled in the art are included in the scope of the present invention within the scope of the concept of the present invention. For example, what changed the component of the embodiment into a replaceable configuration and deleted the component are also within the scope of the present invention as long as they are within the scope of the idea of the present invention.
1 航空機
11 翼
111 ラダー
112 支柱
113 自転抑制ラダー
12 操縦室
122 窓
123 操縦操作部
13 ジェットエンジン
14 ノズル
141 ノズル吸気口
142 ノズル排気口
143 整流板
144 外側ノズル壁部
145 内側ノズル壁部
2 ペイロード搭載部
21 窓
22 座席
23 連結部
24 パラシュート
25 切り離し操作部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ジェット噴流を吸気するノズル吸気口、及び水平方向を向いたノズル排気口を有するノズルと、
前記ノズル排気口の外側に配置された翼と、を備える航空機。 A jet engine that jets a jet jet vertically downward;
A nozzle having a nozzle suction port for sucking the jet jet, and a nozzle exhaust port facing in the horizontal direction;
An aircraft comprising: a wing disposed outside the nozzle exhaust port.
前記ノズル吸気口は、前記円錐形状の頂点付近で鉛直上方を向いて開口し、
前記ノズル排気口は、前記円錐形状の底面の円周に沿って外側全方向にリング状に開口する、請求項1に記載の航空機。 The nozzle is generally conical,
The nozzle air inlet opens vertically upward near the apex of the conical shape,
The aircraft according to claim 1, wherein the nozzle exhaust port is opened in a ring shape in all outer directions along the circumference of the conical bottom surface.
前記ペイロード搭載部は、切り離し操作により切り離された際に作動するパラシュートを有する、請求項7に記載の航空機。 A separation operation unit for performing an operation of separating the payload mounting unit;
The aircraft according to claim 7, wherein the payload mounting portion includes a parachute that operates when the payload mounting portion is separated by a separation operation.
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