JP2020158104A - 飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる飛行体を提供する。【解決手段】搭乗者が搭乗可能であって地上から浮上して移動する飛行体であって、搭乗者が搭乗する機体と、機体に配設されて少なくとも機体の上方から下方に向かう気流を発生させる揚力発生部と、揚力発生部の下側に変位可能に設けられた変位フラップを有し、変位フラップの変位により気流の流動方向を変えるフラップ部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、飛行体、特に、搭乗者が搭乗可能であって地上から浮上して移動する飛行体に関する。

搭乗者を乗せて浮上して移動することが可能な飛行体は、陸路を移動する自動二輪車等の移動体が、陸路を移動する際に他の移動体との関係で受けることになる移動に対する制約を受けることなく移動することが可能であることから、新たな移動手段として実現されることが期待されている。

本発明の特許出願人は、特許文献１において、搭乗者を乗せた状態で、プロペラの回転によって地上から５０ｃｍ乃至１００ｃｍ程度の高さに浮上して移動する、いわゆるホバーバイクとも称される飛行体を提案している。

特開２０１９−１４３９６公報

この種の飛行体を、陸路の移動体以外の新たな移動手段として実現するためには、法律や各種の規制の整備が必要となる一方で、飛行体が備えるべき技術的な性能である、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地の向上を図ることも必要となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる飛行体を提供することを課題とするものである。

上記課題を達成するための、本発明に係る飛行体は、搭乗者が搭乗可能であって地上から浮上して移動する飛行体であって、搭乗者が搭乗する機体と、機体に配設されて少なくとも機体の上方から下方に向かう気流を発生させる揚力発生部と、揚力発生部の下側に変位可能に設けられた変位フラップを有し、変位フラップの変位により気流の流動方向を変えるフラップ部と、を備えるものである。

この飛行体の揚力発生部は、機体の前側及び後側にそれぞれ１基ずつ配設され、飛行体の変位フラップは、各揚力発生部の下側に設けられて機体の前後方向のロール軸を中心としてロール方向に変位するものであってもよく、これらの変位フラップは、それぞれ同一のロール方向に変位するものであってもよい。

この飛行体によれば、飛行体が旋回する際に、各揚力発生部に配設された各フラップ部の各変位フラップのいずれもが、ロール軸を中心として同一のロール方向に可動することによって、揚力発生部が発生させる上方から下方の気流の流動方向が変えられる。

これにより、飛行体の旋回の際に飛行体に旋回力が作用することから、旋回性能が向上する。したがって、飛行体のスムーズな旋回が実現されることから、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地が向上する。

一方で、飛行体の揚力発生部は、機体の前側及び後側にそれぞれ１基ずつ配設され、飛行体の変位フラップは、各揚力発生部の下側に設けられて機体の左右方向のピッチ軸を中心としてピッチ方向に変位するものであってもよく、これらの変位フラップは、それぞれ同一のピッチ方向に変位するものであってもよい。

さらに、飛行体は、変位フラップの変位を制御する制御部を備えるとともに、揚力発生部に配設されて機体の前後方向の気流を発生させる推進力発生部を備えるものである。

この発明によれば、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる。

本発明の第１実施の形態に係る飛行体の構成の概略を説明する概念図である。 図１の矢線Ｘからみた場合の揚力発生部の構成の概略を説明する概念図である。 同じく、本実施の形態に係る飛行体のハードウェア構成の概略を説明するブロック図である。 同じく、本実施の形態に係る飛行体の制御部の構成の概略を説明するブロック図である。 同じく、本実施の形態に係る飛行体の作動概略を説明する図である。 本発明の第２実施の形態に係る飛行体の構成の概略を説明する概念図である。 図６の矢線Ｙからみた場合の揚力発生部の構成の概略を説明する概念図である。 同じく、本実施の形態に係る飛行体の作動概略を説明する図である。 本発明の他の実施の形態に係る飛行体の構成の概略を説明する概念図である。

次に、図１〜図９に基づいて、本発明の実施の形態に係る飛行体について説明する。

（第１実施の形態）
まず、図１〜図５に基づいて、本発明の第１実施の形態に係る飛行体について説明する。

図１は、本実施の形態に係る飛行体１の構成の概略を説明する概念図である。図示のように、飛行体１は、搭乗者が搭乗可能であって地上から５０ｃｍ〜１００ｃｍ程度の高さに浮上して水平方向に移動することが可能な、いわゆるホバーバイクとも称される移動手段である。

この飛行体１は、機体２、揚力発生部である一対の第１プロペラ部３、この第１プロペラ部３の下側に設けられるフラップ部４、及び推進力発生部である一対の第２プロペラ部５を備える。

機体２は、搭乗者が着座するシート２ａ及び飛行体１を操縦するハンドル２ｂを備え、矢線ＦＢで示す機体２の前後方向の前方向Ｆ及び後方向Ｂのそれぞれに、第１プロペラ部３が配設される。

図２は、図１の矢線Ｘからみた場合の第１プロペラ部３の構成の概略を説明する概念図である。図２及び図１で示すように、第１プロペラ部３は、プロペラユニット３Ａ及びプロペラユニット３Ａを収容するケーシング３Ｂを備え、プロペラユニット３Ａは、本実施の形態では、プロペラ３Ａａ、プロペラ３Ａａを回転させるエンジン３Ａｂ及びプロペラ３Ａａを覆うプロペラガード３Ａｃによって構成される。

プロペラ３Ａａは、本実施の形態では、上下方向に重ね合わせられた一対のプロペラ体３ａによって構成され、これら各プロペラ体３ａが互いに反対方向に回転されるいわゆる二重反転プロペラであり、このプロペラ３Ａａの回転によって、機体２の上方から下方に向かう気流が発生する。

この第１プロペラ部３の各プロペラ体３ａの下側であってケーシング３Ｂの内側、すなわちプロペラ３Ａａの回転によって機体２の上方から下方に向かう気流の下流側に、本実施の形態ではフラップ部４が配設される。

このフラップ部４は、本実施の形態では、機体２の前後方向ＦＢに沿ったロール軸Ｒに沿って配設される変位フラップ４ａ及び固定フラップ４ｂ、ロール軸Ｒに沿って設けられるロール可動軸４ｃを備え、このロール可動軸４ｃを中心として変位フラップ４ａが機体２に対してロール方向に可動する。

変位フラップ４ａの可動は、本実施の形態では、例えば図示しないサーボモータ等が駆動せしめられることによって実現される。

この変位フラップ４ａは、本実施の形態では、ロール軸Ｒに沿った中立位置を介して、機体２に対して右側のロール方向の右側限界位置Ｒ１と機体２に対して左側のロール方向の左側限界位置Ｒ２との間で可動する。

変位フラップ４ａが、中立位置と右側限界位置Ｒ１との間に位置決めされている場合に、プロペラ３Ａａの回転によって、機体２の上方から下方に向かう気流が変位フラップ４ａに衝突すると、気流が上方から下方に向かう際に機体２の右側に流動するように、気流の流動方向が変えられる。

一方、変位フラップ４ａが、中立位置と左側限界位置Ｒ２との間に位置決めされている場合に、プロペラ３Ａａの回転によって、機体２の上方から下方に向かう気流が変位フラップ４ａに衝突すると、気流が上方から下方に向かう際に機体２の左側に流動するように、気流の流動方向が変えられる。

一対の第２プロペラ部５は、本実施の形態では、矢線ＬＲで示す機体２の左右方向である前側の第１プロペラ部３の左右及び後側の第１プロペラ部３の左右にそれぞれ配設される。

この一対の第２プロペラ部５は、プロペラ５ａ及びプロペラ５ａを回転させるモータ５ｂによって構成され、プロペラ５ａの回転によって、機体２の前後方向ＦＢの気流が発生する。

図３は、飛行体１のハードウェア構成の概略を説明するブロック図である。図示のように、飛行体１は、エンジン３Ａｂ及びモータ５ｂを制御する制御部１０、エンジン３Ａｂにガソリンを供給するガソリンタンク１１、エンジン３Ａｂの動力を利用して発電を行うジェネレータ１２及びジェネレータ１２で発電した電力を調整するパワーコントロールユニット１３を備える。

さらに、飛行体１は、制御部１１に接続されて制御部１０からの制御に基づいてモータ５ｂを制御するＥＳＣ２０、エンジン３Ａｂの動力が電力として供給されて供給された電力をモータ５ｂに供給するバッテリ２１及びバッテリ２１の電力管理を行うバッテリコントローラ２２を備える。

図４は、制御部１０の構成の概略を説明するブロック図である。図示のように、制御部１０は、プロセッサ１０Ａ、メモリ１０Ｂ、及びセンサ類１０Ｃを主要構成として備える。

プロセッサ１０Ａは、本実施の形態では例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成され、制御部１１の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御や、プログラムの実行に必要な処理等を行う。

メモリ１０Ｂは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶装置、及びフラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶装置を備える。

このメモリ１０Ｂは、プロセッサ１０Ａの作業領域として使用される一方、制御部１１が実行可能であるロジック、コード、あるいはプログラム命令といった各種の設定情報等が格納される。

本実施の形態では、このメモリ１０Ｂに、変位フラップ４ａをロール方向に可動させるプログラム命令が格納される。

さらに、このメモリ１０Ｂに、次述するセンサ類１０Ｃ等から取得したデータが直接的に伝達されて記憶されるように構成してもよい。

センサ類１０Ｃは、本実施の形態では、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰＳ衛星から電波を受信するＧＰＳセンサ、近接センサ、ビジョン／イメージセンサ（カメラ）、大気圧を測定する気圧センサ、温度を測定する温度センサといった各種のセンサによって構成される。

本実施の形態では、これら各種のセンサで取得されたデータに基づいて、エンジン３Ａｂ及びモータ５ｂの出力等が算出される。

次に、本実施の形態に係る飛行体１の作動概略について説明する。

なお、飛行体１の作動概略を説明する図５において、説明の便宜及び図面の視認性を確保する観点から、一対の第２プロペラ部５の図示を省略する。

搭乗者が飛行体１に搭乗し、飛行体１が地上から浮上する際には、図５（ａ）で示すように、フラップ部４の変位フラップ４ａはロール軸Ｒに沿った中立位置に位置決めされており、この状態で第１プロペラ部３のプロペラ３Ａａが回転すると、上方から下方に向かう気流が発生して、飛行体１が地上から浮上する。

浮上した飛行体１が移動する際には、機体２の前側が下方を向くように、搭乗者は着座して前傾姿勢をとりながら飛行体１を運転する。これにより、飛行体１が水平方向に移動する。

その後、飛行体１が旋回する場合は、図５（ｂ）で示すように、前側の第１プロペラ部３に設けられたフラップ部４の変位フラップ４ａ及び後側の第１プロペラ部３に設けられたフラップ部４の変位フラップ４ａのいずれもが、ロール可動軸４ｃを中心として機体２に対して同一のロール方向に可動する。

具体的には、飛行体１が例えば左方向Ｌに向かって旋回する場合は、各変位フラップ４ａはいずれも、機体２の前後方向ＦＢに対して右側のロール方向に可動して、中立位置と右側限界位置Ｒ１との間に位置決めされる。

これにより、プロペラ３Ａａの回転による上方から下方の気流が変位フラップ４ａのフラップ面に衝突して、気流が上方から下方に向かう際に機体２の右側に流動するように、気流の流動方向が変えられて、左方向Ｌに向かって旋回する旋回力が飛行体１に作用する。

一方、飛行体１が例えば右方向Ｒに向かって旋回する場合は、各変位フラップ４ａはいずれも、機体２の前後方向ＦＢに対して左側のロール方向に可動して、中立位置と左側限界位置Ｒ２との間に位置決めされる。

これにより、プロペラ３Ａａの回転による上方から下方の気流が変位フラップ４ａのフラップ面に衝突して、気流が上方から下方に向かう際に機体２の左側に流動するように、気流の流動方向が変えられて、右方向Ｒに向かって旋回する旋回力が飛行体１に作用する。

このように、本実施の形態の飛行体１によれば、飛行体１が旋回する際に、各第１プロペラ部３に配設された各フラップ部４の各変位フラップ４ａのいずれもが、ロール可動軸４ｃを中心として機体２に対して同一のロール方向に可動することによって、プロペラ３Ａａの回転による上方から下方の気流の流動方向が変えられる。

これにより、飛行体１の旋回の際に飛行体１に旋回力が作用することから、旋回性能が向上する。したがって、飛行体１のスムーズな旋回が実現されることから、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地が向上する。

（第２実施の形態）
次に、図６〜図８に基づいて、本発明の第２実施の形態に係る飛行体について説明する。

なお、第２実施の形態に係る飛行体の説明に際しては、第１実施の形態の飛行体１と同様の構成には同一の符号を付することによって、第１実施の形態の飛行体１と同様の構成についての説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係る飛行体の構成の概略を説明する概念図であり、図７は、図６の矢線Ｙからみた場合の第１プロペラ部３の構成の概略を説明する概念図である。

図示のように、飛行体１Ａの各第１プロペラ部３の下側に設けられる各フラップ部４Ａは、機体２の左右方向ＬＲに沿ったピッチ軸Ｐに沿って配設される変位フラップ４Ａａ及び固定フラップ４Ａｂ、ピッチ軸Ｐに沿って設けられるピッチ可動軸４Ａｃを備え、このピッチ可動軸４Ａｃを中心として変位フラップ４Ａａが機体２に対してピッチ方向に可動する。

変位フラップ４Ａａの可動は、本実施の形態では、例えば図示しないサーボモータ等が駆動せしめられることによって実現される。

この変位フラップ４Ａａは、本実施の形態では、ピッチ軸Ｐに沿った中立位置を介して、機体２に対して後側のピッチ方向の後側限界位置Ｐ１と機体２に対して前側のピッチ方向の前側限界位置Ｐ２との間で可動する。

変位フラップ４Ａａが、中立位置と後側限界位置Ｐ１との間に位置決めされている場合に、プロペラ３Ａａの回転によって、機体２の上方から下方に向かう気流が変位フラップ４Ａａに衝突すると、気流が上方から下方に向かう際に機体２の後側に流動するように、気流の流動方向が変えられる。

一方、変位フラップ４Ａａが、中立位置と前側限界位置Ｐ２との間に位置決めされている場合に、プロペラ３Ａａの回転によって、機体２の上方から下方に向かう気流が変位フラップ４Ａａに衝突すると、気流が上方から下方に向かう際に機体２の前側に流動するように、気流の流動方向が変えられる。

本実施の形態では、制御部１０のメモリ１０Ｂに、変位フラップ４Ａａをピッチ方向に可動させるプログラム命令が格納される。

次に、本実施の形態に係る飛行体１Ａの作動概略について説明する。

なお、飛行体１Ａの作動概略を説明する図８において、説明の便宜及び図面の視認性を確保する観点から、一対の第２プロペラ部５の図示を省略する。

搭乗者が飛行体１Ａに搭乗し、飛行体１が地上から浮上する際には、図８（ａ）で示すように、フラップ部４Ａの変位フラップ４Ａａはピッチ軸Ｐに沿った中立位置に位置決めされており、この状態で第１プロペラ部３のプロペラ３Ａａが回転すると、上方から下方に向かう気流が発生して、飛行体１Ａが地上から浮上する。

浮上した飛行体１Ａが移動する際には、機体２の前側が下方を向くように、搭乗者は着座して前傾姿勢をとりながら飛行体１Ａを運転する。これにより、飛行体１Ａが水平方向に移動する。

その後、飛行体１Ａが旋回する場合は、図８（ｂ）で示すように、前側の第１プロペラ部３に設けられたフラップ部４Ａの変位フラップ４Ａａ及び後側の第１プロペラ部３に設けられたフラップ部４Ａの変位フラップ４Ａａのいずれもが、ピッチ可動軸４Ａｃを中心として機体２に対して同一のピッチ方向に可動する。

具体的には、飛行体１Ａが例えば左方向Ｌに向かって旋回する場合は、各変位フラップ４Ａａはいずれも、機体２の左右方向ＬＲに対して後側のピッチ方向に可動して、中立位置と後側限界位置Ｐ１との間に位置決めされる。

これにより、プロペラ３Ａａの回転による上方から下方の気流が変位フラップ４Ａａのフラップ面に衝突して、気流が上方から下方に向かう際に機体２の後側に流動するように、気流の流動方向が変えられて、左方向Ｌに向かって旋回する旋回力が飛行体１Ａに作用する。

一方、飛行体１Ａが例えば右方向Ｒに向かって旋回する場合は、各変位フラップ４Ａａはいずれも、機体２の左右方向ＬＲに対して前側のピッチ方向に可動して、中立位置と前側限界位置Ｐ２との間に位置決めされる。

これにより、プロペラ３Ａａの回転による上方から下方の気流が変位フラップ４ａのフラップ面に衝突して、気流が上方から下方に向かう際に機体２の前側に流動するように、気流の流動方向が変えられて、右方向Ｒに向かって旋回する旋回力が飛行体１Ａに作用する。

このように、本実施の形態の飛行体１Ａによれば、飛行体１Ａが旋回する際に、各第１プロペラ部３に配設された各フラップ部４Ａの各変位フラップ４Ａａのいずれもが、ピッチ可動軸４Ａｃを中心として機体２に対して同一のピッチ方向に可動することによって、プロペラ３Ａａの回転による上方から下方の気流の流動方向が変えられる。

これにより、飛行体１Ａの旋回の際に飛行体１Ａに旋回力が作用することから、旋回性能が向上する。したがって、飛行体１Ａのスムーズな旋回が実現されることから、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地が向上する。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。上記各実施の形態では、ロール可動軸４ｃによって可動する変位フラップ４ａあるいはピッチ可動軸４Ａｃによって可動する変位フラップ４Ａａのいずれかが実装される場合を説明したが、例えば図９で示すように、変位フラップ４ａ及び変位フラップ４Ａａのいずれをも実装するように構成してもよい。

上記各実施の形態では、フラップ部４、４Ａが、変位フラップ４ａ、４Ａａ及び固定フラップ４ｂ、４Ａｂによって構成される場合を説明したが、全てのフラップを変位フラップとするように構成してもよい。

上記各実施の形態では、各第１プロペラ部３のプロペラ３Ａａがそれぞれエンジン３Ａｂによって回転される場合を説明したが、モータによって回転されるように構成してもよい。

上記各実施の形態では、エンジン３Ａｂ及びモータ５ｂが制御部１０によって制御される場合を説明したが、制御部１０とは別にフライトコントローラを配備して、モータ５ｂを制御するように構成してもよい。

１、１Ａ 飛行体
２ 機体
３ 第１プロペラ部（揚力発生部）
３Ａｂ エンジン
４、４Ａ フラップ部
４ａ、４Ａａ 変位フラップ
４ｃ ロール可動軸
４Ａｃ ピッチ可動軸
５ 第２プロペラ部（推進力発生部）
５ｂ モータ
１０ 制御部
Ｐ ピッチ軸
Ｒ ロール軸

Claims (7)

1. 搭乗者が搭乗可能であって地上から浮上して移動する飛行体であって、
   前記搭乗者が搭乗する機体と、
   該機体に配設されて少なくとも該機体の上方から下方に向かう気流を発生させる揚力発生部と、
   該揚力発生部の下側に変位可能に設けられた変位フラップを有し、該変位フラップの変位により前記気流の流動方向を変えるフラップ部と、
   を備える飛行体。
2. 前記揚力発生部は、
   前記機体の前側及び後側にそれぞれ１基ずつ配設され、
   前記変位フラップは、
   前記各揚力発生部の下側に設けられて前記機体の前後方向のロール軸を中心としてロール方向に変位する、
   請求項１に記載の飛行体。
3. 前記各変位フラップがそれぞれ同一のロール方向に変位する、請求項２に記載の飛行体。
4. 前記揚力発生部は、
   前記機体の前側及び後側にそれぞれ１基ずつ配設され、
   前記変位フラップは、
   前記各揚力発生部の下側に設けられて前記機体の左右方向のピッチ軸を中心としてピッチ方向に変位する、
   請求項１に記載の飛行体。
5. 前記各変位フラップがそれぞれ同一のピッチ方向に変位する、請求項４に記載の飛行体。
6. 前記変位フラップの変位を制御する制御部を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の飛行体。
7. 前記揚力発生部に配設されて前記機体の前後方向の気流を発生させる推進力発生部を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の飛行体。