JP2020001509A - 航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】左右一対のロータおよび機体中心線上に配置されたロータと、固定翼とを備え、垂直離着陸時の機体の安定性に優れた航空機を提供する。【解決手段】胴体１０と、後退翼からなる固定翼２０と、前方推力を発生するプロペラ４０と、機体中心線ＣＬの左側に配置された左ロータ３１と、機体中心線ＣＬの右側に配置された右ロータ３２と、機体中心線ＣＬ上に配置された中央ロータ３３と、を備える。左ロータ３１の回転中心線３１ｃと右ロータ３２の回転中心線３２ｃと中央ロータ３３の回転中心線３３ｃとを結んでなる三角形５０の内側に、機体重心ＣＧが配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転翼および固定翼を併せ持つ航空機に関する。

従来から、回転翼（以下、ロータという）および固定翼を併せ持つ航空機が知られている。例えば特許文献１および２に、そのような航空機が開示されている。ロータおよび固定翼を併せ持つ航空機によれば、ロータにより垂直離着陸が可能であるので、滑走路が不要となる。また、固定翼による水平飛行が可能であるので、比較的速い速度で飛行することができ、また、航続距離を長くすることができる。

特許文献１には、左右二対または左右三対のロータと、胴体から左右に延びる固定翼と、胴体の先端部に設けられたプロペラとを備えた航空機が開示されている。特許文献２には、左右四対のロータと、それぞれ胴体から左右に延びる前方および後方の固定翼と、後方の固定翼に設けられた左右一対のプロペラとを備えた航空機が開示されている。特許文献１および２に開示された航空機では、全てのロータが左右に対をなすように設けられ、各対のロータは左右対称に配置されている。

特表２０１４−５２８３８２号公報 特許第５４２１５０３号公報

本願発明者は、左右一対のロータとは別に、機体中心線上に他のロータを配置することを検討した。しかし、このような航空機では、特許文献１および２に開示されたような機体をそのまま採用することはできない。機体の構成に工夫を施さなければ、垂直離着陸のときに機体の安定性を損なうおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、左右一対のロータおよび機体中心線上に配置されたロータと、固定翼とを備え、垂直離着陸時の機体の安定性に優れた航空機を提供することである。

本発明に係る航空機は、胴体と、前記胴体に固定された固定翼と、それぞれ前記胴体または前記固定翼に取り付けられ、垂直推力を発生させる少なくとも３つのロータと、前記胴体または前記固定翼に取り付けられ、前方推力を発生させるプロペラと、を備える。前記ロータには、機体中心線の左側に配置された左ロータと、機体中心線の右側に配置された右ロータと、機体中心線上に配置された中央ロータとが含まれる。前記固定翼は後退翼からなっている。前記左ロータの回転中心線と前記右ロータの回転中心線と前記中央ロータの回転中心線とを結んでなる三角形の内側に、機体重心が配置されている。なお、「胴体または固定翼に取り付けられ」とは、胴体または固定翼に直接取り付けられている場合と、他の部材を介して間接的に取り付けられている場合とが含まれる。

上記航空機によれば、左右一対のロータ（すなわち、左ロータおよび右ロータ）に加えて、機体中心線上に配置された中央ロータを備えている。しかし、固定翼が後退翼からなっているので、機体重心を比較的後方に位置付けることができる。そして、機体重心を左ロータの回転中心と右ロータの回転中心と中央ロータの回転中心とを結んでなる三角形の内側に配置することとした。そのため、機体中心線上に配置されたロータを備えつつ、垂直離着陸時の機体の安定性を確保しやすい。

本発明の好ましい一態様によれば、前記固定翼は、機体中心線の左右に配置されかつ第１の後退角を有する第１後退翼部分と、前記第１後退翼部分の左右方向の外側に配置されかつ前記第１の後退角よりも大きな第２の後退角を有する第２後退翼部分と、を有している。

上記態様によれば、固定翼が上記構成（すなわち、多段階の後退翼）を有しているので、機体重心を比較的後方に配置しやすい。よって、機体重心を前記三角形の内側に無理なく配置することができる。したがって、垂直離着陸時の機体の安定性を容易に確保することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記左ロータと前記右ロータと前記中央ロータとは、前記第２後退翼部分よりも左右方向の中央側に配置されている。前記航空機は、前記固定翼の前記第２後退翼部分に設けられたエレボンを備えている。

上記態様によれば、上記各ロータはエレボンの前方にないので、前方からエレボンに向かう気流が上記各ロータによって乱されることを防止することができる。よって、水平飛行の性能を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記固定翼には、少なくとも一つの孔が形成されている。前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、前記孔の内部に配置されている。

上記態様によれば、左ロータ、右ロータ、および中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、固定翼の孔の内部に配置されている。そのため、水平飛行時のロータの空気抵抗を減らすことができる。よって、水平飛行の性能を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記固定翼の前記第１後退翼部分には、少なくとも一つの孔が形成されている。前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、前記孔の内部に配置されている。

上記態様によれば、左ロータ、右ロータ、および中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、固定翼の第１後退翼部分の孔の内部に配置されている。そのため、水平飛行時のロータの空気抵抗を減らすことができる。また、第１後退翼部分は第２後退翼部分よりも翼面積を確保しやすいので、孔が形成されていても、第１後退翼部分の面積を容易に確保することができる。よって、空気抵抗の減少と翼面積の確保とにより、水平飛行の性能を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記航空機は、前記胴体または前記固定翼に固定され、孔が形成されたロータカバーを備えている。前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、前記ロータカバーの前記孔の内部に配置されている。

上記態様によれば、左ロータ、右ロータ、および中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、ロータカバーの孔の内部に配置されている。そのため、水平飛行時のロータの空気抵抗を減らすことができる。よって、水平飛行の性能を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記プロペラは、前記固定翼よりも前方に配置されている。前記左ロータおよび前記右ロータは、前記プロペラの回転中心線から左右にずれた位置に配置されている。

上記態様によれば、遷移飛行時にはプロペラおよび上記ロータの全てが回転するが、左ロータおよび右ロータはプロペラから左右にずれた位置に配置されているので、プロペラの後方の乱れた流れが左ロータおよび右ロータに悪影響を与えることを抑制することができる。よって、遷移飛行の性能を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータは、前記固定翼の前端よりも後側、かつ、前記固定翼の後端よりも前側に配置されている。

上記態様によれば、航空機の前後長さを抑えることができ、航空機をコンパクト化することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、垂直推力を発生させるロータとして、前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのみを備えている。

ロータおよび固定翼を併せ持つ航空機では、垂直上昇の性能を高めるためには、ロータの数は多いほど好ましい。しかし、ロータは水平飛行の際に空気抵抗の増加要因となり、また、重量の増加要因となる。そのため、ロータの数が多いと、水平飛行の性能が低下する傾向がある。水平飛行の性能を高めるためには、ロータの数は少ないほど好ましい。しかし、単にロータの数を減らしただけでは、垂直離着陸のときに機体の安定性を損なうおそれがある。ところが前述したように、本発明に係る航空機では、３つのロータ（すなわち、左ロータ、右ロータ、および中央ロータ）の回転中心同士を結んでなる三角形の内側に、機体重心が配置されている。そのため、垂直離着陸時の機体の安定性を確保しやすい。上記態様によれば、安定性を確保しやすいという特性を活かして、ロータの数を３つにすることとした。これにより、左右に二対以上のロータ（言い換えると、４つ以上のロータ）を備える従来の航空機と比べて、ロータの数が少ないので、水平飛行の性能を向上させることができる。よって、上記態様によれば、垂直離着陸時の機体の安定性を確保しながら、従来よりも水平飛行の性能を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記航空機は、前記固定翼の左右方向の先端に設けられた垂直板を備え、尾翼を備えていない。

尾翼は、垂直飛行時に空気抵抗の要因となり得る。しかし、上記態様によれば、尾翼を備えていないので、垂直飛行の性能を向上させることができる。

本発明によれば、左右一対のロータおよび機体中心線上に配置されたロータと、固定翼とを備え、垂直離着陸時の機体の安定性に優れた航空機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る航空機の平面図である。 上記航空機の正面図である。 上記航空機の左側面図である。 他の実施形態に係る航空機の平面図である。 他の実施形態に係る航空機の平面図である。 他の実施形態に係る航空機の平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る航空機１の平面図である。図２は航空機１の正面図であり、図３は航空機１の左側面図である。航空機１は回転翼（ロータ）および固定翼を併せ持つ航空機であり、回転翼を利用した垂直離着陸と、固定翼を利用した水平飛行とが可能に構成されている。本実施形態に係る航空機１は無人機であるが、本発明に係る航空機は有人機であってもよい。

図１〜図３に示すように、航空機１は、胴体１０と、固定翼２０と、プロペラ４０と、３つのロータ３１，３２，３３と、ロータカバー４５と、エレボン２３と、垂直板２４とを備えている。航空機１はいわゆる無尾翼機であり、水平尾翼および垂直尾翼は備えていない。ただし、本発明に係る航空機は無尾翼機に限定されない。本発明に係る航空機は水平尾翼または垂直尾翼を備えていてもよい。

図１において、ＣＬは機体の中心線を表している。ここでは、胴体１０は機体中心線ＣＬ上に配置されているが、特に限定されない。例えば、胴体１０は左右に一対設けられ、左右の胴体１０が機体中心線ＣＬ上になくてもよい。胴体１０の構成は特に限定されない。

プロペラ４０は、胴体１０の先端部に取り付けられている。プロペラ４０は、前方に向かう推力（すなわち、前方推力）を発生させる。本実施形態では、プロペラ４０の数は１つであるが、２つ以上設けられていてもよい。安定性が確保できる限り、プロペラ４０は必ずしも機体中心線ＣＬ上に配置されていなくてもよい。また、プロペラ４０は必ずしも胴体１０に取り付けられていなくてもよい。プロペラ４０は固定翼２０に取り付けられていてもよい。

固定翼２０は後退翼からなっている。すなわち、固定翼２０は、左右方向の中央側から外側に行くに従って後方に向かうように形成されている。なお、本明細書において、左右方向の中央側とは機体中心線ＣＬに近づく側のことであり、左右方向の外側とは機体中心線ＣＬから遠ざかる側のことである。

固定翼２０は１段の後退翼であってもよいが、本実施形態では２段の後退翼からなっている。固定翼２０は、第１後退翼部分２１と第２後退翼部分２２とを有している。第１後退翼部分２１は、機体中心線ＣＬの左右に配置されており、第１の後退角θ１を有している。なお、後退角とは、翼の前縁から翼弦長の１／４の距離にある点を連ねる線が、機体中心線ＣＬに垂直な左右軸線となす角のことである。第２後退翼部分２２は、第１後退翼部分２１の左右方向の外側に配置されており、第１の後退角θ１よりも大きな第２の後退角θ２を有している。

第１後退翼部分２１は、翼弦長が一定に形成されている。第２後退翼部分２２は、左右方向の外側に行くほど翼弦長が短くなるように形成されている。ただし、これらは一例に過ぎず、第１後退翼部分２１および第２後退翼部分２２の形状および寸法は特に限定されない。

エレボン２３は、補助翼（エルロン）と昇降舵（エレベータ）の役割を兼ね備えた動翼である。エレボン２３は左右に一対設けられており、ここでは左右の第２後退翼部分２２の後側に設けられている。

垂直板２４は、固定翼２０の左右方向の先端に設けられている。詳しくは、左の垂直板２４は左の第２後退翼部分２２の先端に設けられ、右の垂直板２４は右の第２後退翼部分２２の先端に設けられている。ただし、垂直板２４が設けられる箇所は必ずしも固定翼２０の先端でなくてもよい。また、垂直板２４には動翼（ラダー）が備えられていてもよい。

ロータ３１，３２，３３は、上方に向かう垂直推力を発生させる。ロータ３１は機体中心線ＣＬの左側に配置されている。ロータ３２は機体中心線ＣＬの右側に配置されている。ロータ３３は機体中心線ＣＬ上に配置されている。以下では、ロータ３１、ロータ３２、ロータ３３のことを、それぞれ左ロータ３１、右ロータ３２、中央ロータ３３と呼ぶこととする。左ロータ３１、右ロータ３２、中央ロータ３３の形状および寸法は、互いに異なっていてもよいが、本実施形態では同一である。

図１に示すように、固定翼２０には、左右の孔２５，２６が形成されている。ここでは、左の第１固定翼部分２１に孔２５が形成され、右の第１固定翼部分２２に孔２６が形成されている。左ロータ３１は左の孔２５の内部に配置され、右ロータ３２は右の孔２６の内部に配置されている。左ロータ３１および右ロータ３２は、第２後退翼部分２２よりも左右方向の中央側に配置されている。ただし、左右の第２固定翼部分２２に孔２５，２６を形成し、左ロータ３１および右ロータ３２をそれらの孔２５，２６の内部に配置することも可能である。

図２に示すように、左ロータ３１および右ロータ３２は、第１固定翼部分２１よりも上方および下方に出っ張っておらず、水平飛行の際に空気抵抗が小さくなるように配置されている。本実施形態では、左ロータ３１、右ロータ３２の駆動源は、それぞれ電動モータ３１Ｅ、３２Ｅである。左ロータ３１は電動モータ３１Ｅに連結され、右ロータ３２は電動モータ３２Ｅに連結されている。第１固定翼部分２１の内部には、ビーム３４が配置されている。左の電動モータ３１Ｅは左のビーム３４に支持され、右の電動モータ３２Ｅは右のビーム３４に支持されている。

孔２５，２６の前後方向の位置は特に限定されないが、ここでは、孔２５，２６の中心は、第１固定翼部分２１の前縁と後縁との間の中間位置よりも前方に位置している。左ロータ３１の回転中心３１ｃおよび右ロータ３２の回転中心３２ｃは、第１固定翼部分２１の前縁と後縁との間の中間位置よりも前方に位置している。

ロータカバー４５は、胴体１０または固定翼２０に固定されている。ロータカバー４５には、孔４６が形成されている。孔４６の中心は、機体中心線ＣＬ上に位置している。

中央ロータ３３は、ロータカバー４５の孔４６の内部に配置されている。中央ロータ３３の回転中心線３３ｃは、機体中心線ＣＬ上に位置している。図３に示すように、中央ロータ３３を駆動する電動モータ３３Ｅは、ロータカバー４５の下方に配置されている。しかし、中央ロータ３３は、ロータカバー４５よりも上方および下方に出っ張っておらず、水平飛行の際に空気抵抗が小さくなるように配置されている。図１に示すように、中央ロータ３３の一部および電動モータ３３Ｅは、胴体１０の後方に配置されている。

図１において、符号ＣＧは航空機１の重心を表している。以下では、航空機１の重心のことを機体重心ＣＧと呼ぶこととする。機体重心ＣＧは機体中心線ＣＬ上に位置している。また、本実施形態に係る航空機１では、機体重心ＣＧは比較的後方に配置されている。機体重心ＣＧは、左ロータ３１の回転中心線３１ｃと右ロータ３２の回転中心線３２ｃと中央ロータ３３の回転中心線３３ｃとを結んでなる三角形５０の内側に配置されている。なお、本実施形態では、回転中心線３１ｃと回転中心線３３ｃとの距離と、回転中心線３２ｃと回転中心線３３ｃとの距離とは等しい。回転中心線３１ｃと回転中心線３２ｃとの距離は、回転中心線３１ｃと回転中心線３３ｃとの距離よりも大きい。三角形５０は二等辺三角形である。ただし、限定される訳ではない。三角形５０は正三角形であってもよい。

本実施形態では、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３は、第２後退翼部分２２よりも左右方向の中央側に配置されている。また、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３は、固定翼２０の前端２０ｆよりも後側かつ後端２０ｒよりも前側に配置されている。

プロペラ４０は固定翼２０よりも前方に配置されており、機体中心線ＣＬ上に位置している。一方、左ロータ３１は機体中心線ＣＬよりも左側に配置され、右ロータ３２は機体中心線ＣＬよりも右側に配置されている。機体中心線ＣＬはプロペラ４０の回転中心線４０ｃと一致する。よって、左ロータ３１および右ロータ３２は、プロペラ４０の回転中心線４０ｃから左右にずれた位置に配置されている。

以上が航空機１の構成である。次に、航空機１の飛行態様について説明する。航空機１は、離着陸の際には垂直飛行を行う。すなわち、離陸の際には垂直に上昇し、着陸の際には垂直に下降する。また、航空機１は、離陸後に水平飛行が可能である。航空機１は、垂直飛行から水平飛行に移行する際、および、水平飛行から垂直飛行に移行する際には、遷移飛行を行う。

垂直飛行の際には、プロペラ４０は停止し、左ロータ３１、右ロータ３２，および中央ロータ３３を駆動する。これにより、航空機１に上向きの垂直推力が発生する。そのため、航空機１は垂直上昇および垂直下降が可能となり、垂直離着陸を行うことができる。本実施形態に係る航空機１によれば、機体重心ＣＧは、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３の回転中心線３１ｃ〜３３ｃ同士を結んでなる三角形５０の内側に配置されているので、垂直離着陸時の機体の安定性を容易に確保することができる。

航空機１は、空中で静止するホバリング飛行も可能である。ホバリング飛行では、プロペラ４０は停止し、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３は駆動する。空中で静止するホバリング飛行では、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３により、航空機１の自重と釣り合う上向きの垂直推力を発生させる。これにより、航空機１を空中で静止させることができる。

遷移飛行の際には、プロペラ４０、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３の全てを駆動する。垂直上昇中またはホバリング中にプロペラ４０の回転を開始すると、航空機１は前方への飛行を開始する。航空機１が前方に飛行すると、固定翼２０により揚力が発生する。固定翼２０による揚力は、航空機１の水平方向の対気速度が大きくなるほど大きくなる。そのため、遷移飛行では、水平方向の対気速度の上昇に伴い、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３の回転速度を小さくする。そして、固定翼２０による揚力が航空機１の自重と釣り合う程度まで大きくなると、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３の回転を停止し、遷移飛行を終了し、水平飛行に移行する。

水平飛行では、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３は停止し、プロペラ４０を駆動する。その結果、航空機１は、プロペラ４０および固定翼２０を利用した水平飛行を行うことになる。

なお、水平飛行からホバリング飛行または垂直飛行に移行する際には、上述の動作と逆の遷移飛行が行われる。

以上のように、本実施形態に係る航空機１によれば、固定翼２０およびロータ３１〜３３を併せ持っている。ロータ３１〜３３により垂直離着陸が可能であるので、滑走路が不要である。また、固定翼２０による水平飛行が可能であるので、比較的速い速度で飛行することができ、また、航続距離を長くすることができる。

ところで、本実施形態に係る航空機１によれば、左右一対のロータ（すなわち、左ロータ３１および右ロータ３２）に加えて、機体中心線ＣＬ上に配置された中央ロータ３３を備えている。全てのロータが左右に対となって配置された従来の航空機とは、構成が異なっている。そのため、従来と同様の機体構成では、垂直離着陸時の安定性が懸念される。しかし、本実施形態に係る航空機１によれば、固定翼２０が後退翼からなっているので、機体重心ＣＧを比較的後方に位置付けることができる。固定翼２０を後退翼とすることにより、機体重心ＣＧを左ロータ３１の回転中心３１ｃと右ロータ３２の回転中心３２ｃと中央ロータ３３の回転中心３３ｃとを結んでなる三角形５０の内側に配置することとした。そのため、本実施形態に係る航空機１によれば、機体中心線ＣＬ上に配置された中央ロータ３３を備えつつ、垂直離着陸時の機体の安定性を確保しやすい。したがって、本実施形態によれば、左右一対のロータ３１，３２と、機体中心線ＣＬ上に配置されたロータ３３と、固定翼２０とを備えながら、垂直離着陸時の機体の安定性に優れた航空機１を実現することができる。

また、本実施形態に係る航空機１によれば、固定翼２０は、第１の後退角θ１を有する第１後退翼部分２１と、第２の後退角θ２を有する第２後退翼部分２２を備えた２段の後退翼からなっている。そのため、固定翼２０が第１の後退角θ１を有する１段の後退翼から構成されている場合に比べて、機体重心ＣＧを後方に配置しやすい。よって、機体重心ＣＧを前記三角形５０の内側に無理なく配置することができる。したがって、垂直離着陸時の機体の安定性を容易に確保することができる。

また、本実施形態に係る航空機１によれば、エレボン２３は第２後退翼部分２２に設けられているが、ロータ３１〜３３は第２後退翼部分２２よりも左右方向の中央側に配置されている。ロータ３１〜３３はエレボン２３の前方にはなく、エレボン２３に対して左右方向にずれた位置に配置されている。そのため、航空機１が前進しているときに、前方からエレボン２３に向かう気流がロータ３１〜３３によって乱されることを防止することができる。よって、水平飛行の性能を向上させることができる。

左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３は、垂直飛行時に垂直推力を発生させるものであるが、水平飛行時には回転を停止する。左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３は、水平飛行時に空気抵抗の増加要因となり得る。しかし、本実施形態に係る航空機１によれば、固定翼２０に孔２５および２６が形成され、左ロータ３１および右ロータ３２は、それぞれ孔２５および２６の内部に配置されている。また、航空機１は孔４６が形成されたロータカバー４５を備え、中央ロータ３３はロータカバー４５の孔４６の内部に配置されている。固定翼２０は左ロータ３１および右ロータ３２の空気抵抗を低減し、ロータカバー４５は中央ロータ３３の空気抵抗を低減する役割を果たす。よって、本実施形態に係る航空機１によれば、水平飛行時のロータ３１〜３３の空気抵抗を減らすことができ、水平飛行の性能を向上させることができる。

一般的に、固定翼２０には、翼端に近いほど翼弦長が短くなる傾向がある。翼端に近い部分ほど、翼面積を確保しにくい。本実施形態では、孔２５および２６は、固定翼２０のうちの第１後退翼部分２１に形成されている。すなわち、孔２５および２６は、固定翼２０のうち、翼面積を確保しやすい部分に形成されている。よって、孔２５および２６が形成されているにも拘わらず、第１後退翼部分２１の面積を確保することができる。よって、上述の空気抵抗の減少の効果と翼面積を確保できるという効果とにより、水平飛行の性能を向上させることができる。なお、本実施形態では、孔２５，２６がないと仮定した場合の第１後退翼部分２１の翼面積は、第２後退翼部分２２の翼面積よりも大きい。ただし、第１後退翼部分２１の実際の翼面積（すなわち、孔２５，２６を除いた部分の翼面積）が、第２後退翼部分２２の翼面積よりも大きくてもよい。

本実施形態に係る航空機１によれば、遷移飛行時には、プロペラ４０およびロータ３１〜３３の全てが回転する。しかし、プロペラ４０は固定翼２０よりも前方に配置され、左ロータ２１および右ロータ２２は、プロペラ４０の回転中心線４０ｃから左右にずれた位置に配置されている。そのため、遷移飛行時に、プロペラ４０の後方の乱れた気流が左ロータ３１および右ロータ２２に悪影響を与えることを抑制することができる。よって、遷移飛行の性能を向上させることができる。

ロータ３１〜３３の配置は特に限定されないが、本実施形態では、ロータ３１〜３３は、固定翼２０の前端２０ｆよりも後側、かつ、後端２０ｒよりも前側に配置されている。これにより、航空機１の前後長さを抑えることができ、航空機１をコンパクト化することができる。

本実施形態では、ロータ３１〜３３の数は３つである。本実施形態に係る航空機１は、垂直推力を発生させるロータとして、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３のみを備えている。水平飛行の性能を高めるためには、ロータの数は少ないほど好ましい。しかし、単にロータの数を減らしただけでは、垂直離着陸のときに機体の安定性を損なうおそれがある。ところが前述したように、本実施形態に係る航空機１では、３つのロータ３１〜３３の回転中心線３１ｃ〜３３ｃ同士を結んでなる三角形５０の内側に、機体重心ＣＧが配置されている。そのため、垂直離着陸時の機体の安定性を確保しやすい。本実施形態に係る航空機１では、安定性を確保しやすいという上記特性を活かして、ロータの数を３つにすることとした。これにより、左右に二対以上のロータ（言い換えると、合計４つ以上のロータ）を備える従来の航空機と比べて、ロータの数が少ないので、水平飛行の性能を向上させることができる。よって、本実施形態に係る航空機１によれば、垂直離着陸時の機体の安定性を確保しながら、従来よりも水平飛行の性能を向上させることができる。

また、本実施形態に係る航空機１は、固定翼２０の先端に設けられた垂直板２４を備えているが、尾翼は備えていない。水平尾翼および垂直尾翼のいずれも備えていない。航空機１は水平飛行だけでなく垂直飛行も可能であるが、尾翼（特に水平尾翼）は垂直飛行時に空気抵抗の要因となり得る。しかし、本実施形態に係る航空機１によれば、尾翼を備えていないので、垂直飛行の性能も向上させることができる。

なお、前述の飛行態様の説明では、航空機１は垂直離着陸を行うこととしたが、航空機１の離着陸は垂直離着陸（Vertical Takeoff and Landing; VTOL）に限定されない。離着陸の際にもプロペラ４０を回転させることにより、短距離離着陸（Short Takeoff and Landing; STOL）も可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、前記実施形態は一例に過ぎない。他にも様々な実施形態が可能である。次に、他の実施形態の例について簡単に説明する。

前記実施形態では、中央ロータ３３の周囲を覆うロータカバー４５を備えているが、図４に示すように、ロータカバー４５はなくてもよい。

また、図５に示すように、左ロータ３１および右ロータ３２は、必ずしも固定翼２０の孔２５，２６の内部に配置されていなくてもよい。図５に示すように、固定翼２０に孔２５，２６が形成されていなくてもよい。左ロータ３１および右ロータ３２は、固定翼２０の前方に配置されていてもよい。

前記実施形態では、中央ロータ３３は、左ロータ３１および右ロータ３２よりも後方に配置されている。一方、図６に示すように、中央ロータ３３は、左ロータ３１および右ロータ３２よりも前方に配置されていてもよい。図６に示す実施形態では、固定翼２０の第１後退翼部分２１に孔２７が形成され、中央ロータ３３は孔２７の内部に配置されている。左ロータ３１および右ロータ３２は、固定翼２０の後方に配置されている。なお、孔４６が形成されたロータカバー４５を固定翼２０の後側の左右にそれぞれ設け、左右のロータカバー４５の孔４６の内部に、それぞれ左ロータ３１および右ロータ３２を配置してもよい。

前記各実施形態において、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３の形状および寸法は同じであってもよく、異なっていてもよい。

前記各実施形態では、ロータの数は３つであるが、航空機１は４つ以上のロータを備えていてもよい。すなわち、航空機１は、左ロータ３１、右ロータ３２、および中央ロータ３３の他に、垂直推力を発生させる他のロータを備えていてもよい。

前記各実施形態において、固定翼２０は２段の後退翼からなっているが、固定翼２０は１段の後退翼からなっていてもよい。また、固定翼２０は、３段以上の後退翼からなっていてもよい。前記各実施形態において、固定翼２０の前縁および後縁は、直線状に延びている。しかし、固定翼２０の前縁および後縁は、曲線状に延びていてもよい。

前記各実施形態において、エレボン２３は第２後退翼部分２２に設けられているが、第１後退翼部分２１に設けられていてもよい。

前記各実施形態において、左ロータ３１および右ロータ３２は、プロペラ４０の回転中心線４０ｃから左右にずれた位置に配置されている。詳しくは、回転中の左ロータ３１の全体および右ロータ３２の全体が、プロペラ４０の回転中心線４０ｃと交差しないようになっている。しかし、プロペラ４０が複数設けられている場合に、左ロータ３１および右ロータ３２は、いずれかのプロペラ４０の回転中心線４０ｃ上に配置されていてもよい。すなわち、回転中の左ロータ３１の一部および右ロータ３２の一部が、いずれかのプロペラ４０の回転中心線４０ｃと交差するようになっていてもよい。

前記各実施形態において、中央ロータ３３は、固定翼２０の前端２０ｆよりも後側かつ後端２０ｒよりも前側に配置されている。しかし、中央ロータ３３の少なくとも一部は、固定翼２０の前端２０ｆよりも前側、または、後端２０ｒよりも後側に配置されていてもよい。また、左ロータ３１および右ロータ３２の少なくとも一部は、固定翼２０の前端２０ｆよりも前側、または、後端２０ｒよりも後側に配置されていてもよい。

１…航空機、１０…胴体、２０…固定翼、２１…第１後退翼部分、２２…第２後退翼部分、２３…エレボン、２４…垂直板、２５…孔、２６…孔、３１…左ロータ、３１ｃ…左ロータの回転中心線、３２…右ロータ、３２ｃ…右ロータの回転中心線、３３…中央ロータ、３３ｃ…中央ロータの回転中心線、４０…プロペラ、４０ｃ…プロペラの回転中心線、４５…ロータカバー、４６…孔、５０…左ロータの回転中心線と右ロータの回転中心線と中央ロータの回転中心線とを結んでなる三角形

Claims (10)

1. 胴体と、
   前記胴体に固定された固定翼と、
   それぞれ前記胴体または前記固定翼に取り付けられ、垂直推力を発生させる少なくとも３つのロータと、
   前記胴体または前記固定翼に取り付けられ、前方推力を発生させるプロペラと、を備え、
   前記ロータには、機体中心線の左側に配置された左ロータと、機体中心線の右側に配置された右ロータと、機体中心線上に配置された中央ロータとが含まれ、
   前記固定翼は後退翼からなり、
   前記左ロータの回転中心線と前記右ロータの回転中心線と前記中央ロータの回転中心線とを結んでなる三角形の内側に、機体重心が配置されている、航空機。
2. 前記固定翼は、機体中心線の左右に配置されかつ第１の後退角を有する第１後退翼部分と、前記第１後退翼部分の左右方向の外側に配置されかつ前記第１の後退角よりも大きな第２の後退角を有する第２後退翼部分と、を有している、請求項１に記載の航空機。
3. 前記左ロータと前記右ロータと前記中央ロータとは、前記第２後退翼部分よりも左右方向の中央側に配置され、
   前記固定翼の前記第２後退翼部分に設けられたエレボンを備えている、請求項２に記載の航空機。
4. 前記固定翼には、少なくとも一つの孔が形成され、
   前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、前記孔の内部に配置されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載の航空機。
5. 前記固定翼の前記第１後退翼部分には、少なくとも一つの孔が形成され、
   前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、前記孔の内部に配置されている、請求項２または３に記載の航空機。
6. 前記胴体または前記固定翼に固定され、孔が形成されたロータカバーを備え、
   前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのうち少なくとも一つのロータは、前記ロータカバーの前記孔の内部に配置されている、請求項１〜５のいずれか一つに記載の航空機。
7. 前記プロペラは、前記固定翼よりも前方に配置され、
   前記左ロータおよび前記右ロータは、前記プロペラの回転中心線から左右にずれた位置に配置されている、請求項１〜６のいずれか一つに記載の航空機。
8. 前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータは、前記固定翼の前端よりも後側、かつ、前記固定翼の後端よりも前側に配置されている、請求項１〜７のいずれか一つに記載の航空機。
9. 垂直推力を発生させるロータとして、前記左ロータ、前記右ロータ、および前記中央ロータのみを備えている、請求項１〜８のいずれか一つに記載の航空機。
10. 前記固定翼の左右方向の先端に設けられた垂直板を備え、
    尾翼を備えていない、請求項１〜９のいずれか一つに記載の航空機。

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