JP2020168911A

JP2020168911A - 飛行体

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Publication number: JP2020168911A
Application number: JP2019070576A
Authority: JP
Inventors: 正星野; Tadashi Hoshino
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-02
Filing date: 2019-04-02
Publication date: 2020-10-15

Abstract

【課題】小型化および軽量化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供すること。【解決手段】飛行体２は、機体３と、機３体に取り付けられた主翼４１、４２と、機体３および主翼４１、４２の少なくともいずれかに取り付けられた回転翼５１、５２、５３、５４と、回転翼５１、５２、５３、５４を制御する制御部と、を備える。回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに機体３の停止中において水平面９と平行であり、機体３が進行する際に進行方向Ａ１に対して傾く。主翼４１は、主翼４１の前縁４１１と主翼４１の後縁４１３とを結ぶ翼弦４１９が回転面５９に対して仰角Ａ１１を有する状態で機体３に固定される。【選択図】図３

Description

本発明は、回転翼および固定翼を備えた飛行体に関する。

一般的に、ヘリコプタやマルチコプタ（例えばクワッドコプタ）などのような回転翼式飛行体が知られている。回転翼式飛行体は、飛行に必要な揚力および推力の少なくとも一部を回転翼により発生させている。回転翼式飛行体は、鉛直方向の離陸および着陸（垂直離着陸）を実現可能であるという利点を有する一方で、固定翼式飛行体と比較して飛行時間や航続距離が短いという課題を有する。また、玩具の固定翼式飛行体の場合には、玩具の固定翼式飛行体と比較して、操縦者が機体の方向を把握し難く、玩具の固定翼式飛行体の遠隔操縦が難しいという課題がある。

これに対して、特許文献１には、回転翼および固定翼の双方を備えた飛行体が開示されている。特許文献１に記載された飛行体は、３以上の回転翼が取り付けられた機体と、機体に軸支された主翼と、を備えている。また、特許文献１に記載された飛行体の制御部は、機体に対する相対的な主翼の傾きを制御する。例えば、特許文献１に記載された飛行体は、離陸時には主翼を略水平に保ち、水平飛行時には機体を前傾させるとともに主翼の尾部を機体に近づけるように後傾させる。

特開２０１８−２０７４２号公報

しかし、特許文献１に記載された飛行体では、機体の傾きに応じて主翼の傾きを調整する主翼駆動部が必要であるため、飛行体の構造が複雑であるという問題がある。そのため、特許文献１に記載された飛行体では、小型化および軽量化を実現することが困難である。また、特許文献１に記載された飛行体では、主翼駆動部に電力を供給する必要があるため、省エネルギー化を実現することが困難である。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、小型化および軽量化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することを目的とする。あるいは、省エネルギー化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することを目的とする。

前記課題は、機体と、前記機体に取り付けられた主翼と、前記機体および前記主翼の少なくともいずれかに取り付けられた回転翼と、前記回転翼を制御する制御部と、を備え、前記回転翼の回転面は、前記機体に対して固定されるとともに前記機体の停止中において水平面と平行であり、前記機体が進行する際に進行方向に対して傾き、前記主翼は、前記主翼の前縁と前記主翼の後縁とを結ぶ翼弦が前記回転面に対して仰角を有する状態で前記機体に固定されたことを特徴とする本発明に係る飛行体により解決される。

本発明に係る飛行体によれば、回転翼の回転面は、機体に対して固定されている。また、回転翼の回転面は、機体の停止中において水平面と平行であり、機体が進行する際に進行方向に対して傾く。回転翼が機体および機体に固定された主翼の少なくともいずれかに取り付けられているため、機体は、進行の際に、回転翼の回転面の傾きに伴って進行方向に対して傾く。このとき、主翼は、主翼の前縁と主翼の後縁とを結ぶ翼弦が回転面に対して仰角を有する状態で機体に固定されている。そのため、機体が進行方向に対して傾いて進行すると、主翼の翼弦は、進行方向に対して仰角を有する状態または水平面に対して略平行な状態を維持する。つまり、本発明に係る飛行体は、主翼が機体に固定されていても、主翼の翼弦が機体の進行方向に対して仰角を有する状態または水平面に対して略平行な状態を維持しつつ、進行方向に対して機体を傾けて進行することができる。そのため、主翼が機体に固定されていても、機体が進行方向に対して傾いて進行すると、揚力が発生する。そのため、主翼の傾きを調整する駆動部は不要である。また、前述した通り、回転翼の回転面は、機体に対して固定されており、機体が進行する際に進行方向に対して傾く。そのため、回転翼の傾きを調整しなくとも、推力が発生する。そのため、推力を発生させるために回転翼の傾きを調整する駆動部は不要である。また、推力発生用の回転翼は不要である。これにより、本発明に係る飛行体は、小型化および軽量化を実現することができる。また、本発明に係る飛行体は、省エネルギー化を実現することができる。そして、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。さらに、本発明に係る飛行体が玩具である場合には、主翼が機体に固定されているため、操縦者は、機体の方向を把握し易く、飛行体の遠隔操縦を容易に行うことができる。

本発明に係る飛行体において、好ましくは、前記制御部は、前記回転翼の回転速度を制御し、離陸時および着陸時に前記回転面を前記水平面と平行に維持することを特徴とする。

本発明に係る飛行体によれば、飛行体の離陸時および着陸時において制御部が回転翼の回転面を水平面と平行に維持するため、飛行体は、鉛直方向の離陸および着陸（垂直離着陸）を実現することができる。

本発明に係る飛行体において、好ましくは、前記主翼は、前記機体に固定された基部と、前記翼弦と平行な軸を中心として前記基部に対して回転可能に軸支された折り畳み部と、を有し、前記制御部は、離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて前記折り畳み部を略鉛直方向に延びた状態に設定することを特徴とする。

本発明に係る飛行体によれば、制御部は、離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて、翼弦と平行な軸を中心として基部に対して折り畳み部を回転させて折り畳み、折り畳み部を略鉛直方向に延びた状態に設定する。これにより、本発明に係る飛行体は、例えば離島、山奥および街中などにおける狭い場所であっても、主翼の先端部が樹木、枝および建造物などの障害物に接触することを抑え、容易に離陸および着陸を行うことができる。

本発明によれば、小型化および軽量化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することができる。あるいは、省エネルギー化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る飛行体を表す斜視図である。本実施形態に係る飛行体を表す上面図である。本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。本実施形態の制御部を表すブロック図である。本実施形態の送信機を表すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る飛行体において主翼が展開された状態を表す斜視図である。本実施形態に係る飛行体において主翼が折り畳まれた状態を表す斜視図である。本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る飛行体を表す斜視図である。
図２は、本実施形態に係る飛行体を表す上面図である。
図３は、本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。
図４は、本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。
なお、図３および図４は、本実施形態に係る飛行体を図２に表した矢印Ａ５の方向から見たときの側面図である。

本発明の第１実施形態に係る飛行体２は、玩具用の飛行体であってもよく、産業用あるいは工業用の飛行体であってもよい。本実施形態に係る飛行体２の用途は、特には限定されない。以下の説明では、飛行体２が遠隔操縦を可能とされた玩具用や産業用の飛行体である場合を例に挙げる。但し、本実施形態に係る飛行体２は、遠隔操縦を可能とされた飛行体に限定されるわけではない。つまり、本実施形態に係る飛行体２は、人間が搭乗可能な飛行体であってもよい。

本実施形態に係る飛行体２は、機体３と、主翼４１、４２と、回転翼５１、５２、５３、５４と、を備える。具体的には、本実施形態に係る飛行体２は、機体３と、第１主翼４１と、第２主翼４２と、第１回転翼５１と、第２回転翼５２と、第３回転翼５３と、第４回転翼５４と、を備える。以下の説明では、説明の便宜上、第１主翼および第２主翼のそれぞれを単に「主翼」と称することがある。また、以下の説明では、説明の便宜上、第１回転翼、第２回転翼、第３回転翼および第４回転翼のそれぞれを単に「回転翼」と称することがある。

本実施形態の第１主翼４１および第２主翼４２のそれぞれは、本発明の「主翼」の一例である。本実施形態の第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４のそれぞれは、本発明の「回転翼」の一例である。なお、回転翼の数は、４つには限定されず、１〜３つのいずれであってもよく、５つ以上であってもよい。すなわち、本実施形態に係る飛行体２は、１つまたは２つの回転翼を備えたヘリコプタであってもよく、３つの回転翼を備えたトライコプタであってもよく、５つ以上の回転翼を備えたマルチコプタであってもよい。以下の説明では、飛行体２が４つの回転翼を備えたクワッドコプタである場合を例に挙げる。

本願明細書において、「前」とは、飛行体を運転する運転者からみて前側あるいは前方向をいう。ここでいう運転者は、本実施形態に係る飛行体２を遠隔操縦する操縦者ではなく、飛行体２に搭乗して飛行体を運転する仮想的な運転者である。なお、人間が飛行体に搭乗可能である場合には、運転者は、飛行体に搭乗して飛行体を運転する現実的な運転者であってもよい。「後」とは、飛行体の運転者からみて後側あるいは後方向をいう。「左」とは、飛行体の運転者からみて左側あるいは左方向をいう。「右」とは、飛行体の運転者からみて右側あるいは右方向をいう。「上」とは、飛行体の運転者からみて上側あるいは上方向をいう。「下」とは、飛行体の運転者からみて下側あるいは下方向をいう。

機体３は、飛行体２の本体としての機能を有し、本体部３１と、支持部３２１、３２２、３２３、３２４と、保護部３３１、３３２、３３３、３３４と、脚部３４１、３４２、３４３、３４４と、を有する。機体３の形状および構造は、特には限定されない。
本体部３１は、回転翼５１、５２、５３、５４の動作を制御する制御部７（図５参照）を内蔵する。制御部７の詳細については、後述する。

支持部３２１、３２２、３２３、３２４は、本体部３１に接続されるとともに、本体部３１から外方に向かって延びている。第１支持部３２１は、本体部３１に接続された端部とは反対側の端部において第１回転翼５１を支持する。第２支持部３２２は、本体部３１に接続された端部とは反対側の端部において第２回転翼５２を支持する。第３支持部３２３は、本体部３１に接続された端部とは反対側の端部において第３回転翼５３を支持する。第４支持部３２４は、本体部３１に接続された端部とは反対側の端部において第４回転翼５４を支持する。

保護部３３１、３３２、３３３、３３４は、支持部３２１、３２２、３２３、３２４に固定され、回転翼５１、５２、５３、５４の外側に配置された部分を有する。第１保護部３３１は、第１支持部３２１の端部に接続されるとともに第１回転翼５１の外側に向かって延びており、第１回転翼５１が物体と接触することを抑える。これにより、第１保護部３３１は、第１回転翼５１および物体を保護し、第１回転翼５１および物体の破損や損傷を抑えることができる。第２保護部３３２は、第２支持部３２２の端部に接続されるとともに第２回転翼５２の外側に向かって延びており、第２回転翼５２が物体と接触することを抑える。これにより、第２保護部３３２は、第２回転翼５２および物体を保護し、第２回転翼５２および物体の破損や損傷を抑えることができる。第３保護部３３３は、第３支持部３２３の端部に接続されるとともに第３回転翼５３の外側に向かって延びており、第３回転翼５３が物体と接触することを抑える。これにより、第３保護部３３３は、第３回転翼５３および物体を保護し、第３回転翼５３および物体の破損や損傷を抑えることができる。第４保護部３３４は、第４支持部３２４の端部に接続されるとともに第４回転翼５４の外側に向かって延びており、第４回転翼５４が物体と接触することを抑える。これにより、第４保護部３３４は、第４回転翼５４および物体を保護し、第４回転翼５４および物体の破損や損傷を抑えることができる。

脚部３４１、３４２、３４３、３４４は、回転翼５１、５２、５３、５４の下側において支持部３２１、３２２、３２３、３２４および回転翼５１、５２、５３、５４の少なくともいずれかに固定され、飛行体２を設置面に対して設置可能とする。第１脚部３４１は、第１回転翼５１の下側において第１支持部３２１および第１回転翼５１の少なくともいずれかに固定されている。第２脚部３４２は、第２回転翼５２の下側において第２支持部３２２および第２回転翼５２の少なくともいずれかに固定されている。第３脚部３４３は、第３回転翼５３の下側において第３支持部３２３および第３回転翼５３の少なくともいずれかに固定されている。第４脚部３４４は、第４回転翼５４の下側において第４支持部３２４および第４回転翼５４の少なくともいずれかに固定されている。

第１主翼４１および第２主翼４２は、機体３の本体部３１に取り付けられている。第１主翼４１および第２主翼４２は、機体３に固定された固定翼である。すなわち、第１主翼を例に挙げて説明すると、図３に表したように、第１主翼４１の前縁４１１と第１主翼４１の後縁４１２とを結ぶ翼弦４１９の機体３に対する角度は、一定である。そして、第１主翼４１は、翼弦４１９が水平面９に対して仰角Ａ１１を有する状態で機体３に固定されている。後述するように、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。そのため、翼弦４１９が水平面９に対して仰角Ａ１１を有する状態で第１主翼４１が機体３に固定されていることは、翼弦４１９が回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９に対して仰角Ａ１１を有する状態で第１主翼４１が機体３に固定されていることと等価である。これは、第２主翼４２についても同様である。主翼４１、４２の詳細については、後述する。

回転翼５１、５２、５３、５４は、機体３の支持部３２１、３２２、３２３、３２４に取り付けられ、飛行体２に対して揚力や推力や旋回力を与える。なお、回転翼５１、５２、５３、５４は、第１主翼４１および第２主翼４２に取り付けられていてもよい。

第１回転翼５１は、第１支持部３２１の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第１駆動手段５１１と、第１プロペラ５１２と、を有する。第１プロペラ５１２は、第１駆動手段５１１に連結され、第１駆動手段５１１から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第１駆動手段５１１は、制御部７から送信された制御信号に基づいて第１プロペラ５１２を駆動させる。第１回転翼５１の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。言い換えれば、第１回転翼５１の第１回転軸５１９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において鉛直方向に延びている。本願明細書において、「機体３の停止中」とは、回転翼５１、５２、５３、５４が停止し機体３が設置面に設置された状態と、回転翼５１、５２、５３、５４が回転し機体３が空中で停止した状態（ホバリング）と、の両方を含むものとする。

第２回転翼５２は、第２支持部３２２の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第２駆動手段５２１と、第２プロペラ５２２と、を有する。第２プロペラ５２２は、第２駆動手段５２１に連結され、第２駆動手段５２１から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第２駆動手段５２１は、制御部７から送信された制御信号に基づいて第２プロペラ５２２を駆動させる。第２回転翼５２の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。言い換えれば、第２回転翼５２の第２回転軸５２９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において鉛直方向に延びている。

第３回転翼５３は、第３支持部３２３の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第３駆動手段５３１と、第３プロペラ５３２と、を有する。第３プロペラ５３２は、第３駆動手段５３１に連結され、第３駆動手段５３１から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第３駆動手段５３１は、制御部７から送信された制御信号に基づいて第３プロペラ５３２を駆動させる。第３回転翼５３の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。言い換えれば、第３回転翼５３の第３回転軸５３９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において鉛直方向に延びている。

第４回転翼５４は、第４支持部３２４の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第４駆動手段５４１と、第４プロペラ５４２と、を有する。第４プロペラ５４２は、第４駆動手段５４１に連結され、第４駆動手段５４１から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第４駆動手段５４１は、制御部７から送信された制御信号に基づいて第４プロペラ５４２を駆動させる。第４回転翼５４の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。言い換えれば、第４回転翼５４の第４回転軸５４９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において鉛直方向に延びている。

本実施形態に係る飛行体２では、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の回転面５９は、互いに同一面に存在する。但し、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の回転面５９は、互いに異なる平面に存在していてもよい。例えば、第１回転翼５１および第２回転翼５２の回転面は、第３回転翼５３および第４回転翼５４の回転面よりも低い位置に存在していてもよい。

このように、本実施形態に係る飛行体２では、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全ての回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。言い換えれば、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全ての回転軸（第１回転軸５１９、第２回転軸５２９、第３回転軸５３９および第４回転軸５４９）は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において鉛直方向に延びている。

例えば、図２に表したように、一方の対角線上に配置された第１プロペラ５１２および第４プロペラ５４２は、互いに同じ右方向に回転する。一方で、他方の対角線上に配置された第２プロペラ５２２および第３プロペラ５３２は、互いに同じ左方向に回転する。第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２は、回転することにより、機体３の下側へ向かって空気を送る。そのため、第１プロペラ５１２および第４プロペラ５４２のピッチ角の向きは、互いに同じである一方で、第２プロペラ５２２および第３プロペラ５３２のピッチ角の向きとは反対である。

第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２のそれぞれのピッチ角は、固定されていてもよく、変更可能とされていてもよい。本実施形態の説明では、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２のそれぞれのピッチ角が固定された場合を例に挙げる。

次に、本実施形態に係る飛行体２の離着陸および飛行に関する動作を説明する。
図５は、本実施形態の制御部を表すブロック図である。
図６は、本実施形態の送信機を表すブロック図である。

制御部７は、機体３の内部に設けられ、飛行体２の離着陸および飛行に関する動作を制御する。制御部７は、制御回路７１と、駆動回路７２と、受信回路７３と、受信アンテナ７４と、電池７５と、電源スイッチ７６と、を有する。受信回路７３は、図６に表した送信機８から送信された制御信号を受信アンテナ７４を介して受信する。制御回路７１は、受信回路７３により受信された信号に基づいて制御信号を生成する。駆動回路７２は、制御回路７１により生成された制御信号に基づいて、第１〜４駆動手段５１１、５２１、５３１、５４１の駆動出力を制御する。このようにして、制御部７は、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２を駆動させる第１〜４駆動手段５１１、５２１、５３１、５４１のそれぞれの駆動出力を個別に制御する。電源スイッチ７６がオンに設定されると、電池７５は、制御回路７１、駆動回路７２、受信回路７３および第１〜４駆動手段５１１、５２１、５３１、５４１に電圧を供給する。

送信機８は、飛行体２の機体３とは別体として設けられ、飛行体２の離着陸および飛行に関する動作を制御する信号を制御部７へ送信する。送信機８は、送信回路８１と、信号生成回路８２と、操作部８３と、送信アンテナ８４と、電池８５と、電源スイッチ８６と、を有する。飛行体２の操縦者は、操作部８３を操作することにより飛行体２の離着陸および飛行に関する動作を制御することができる。操作部８３は、例えば指先などで操作可能とされた操作レバー（図示せず）を有する。信号生成回路８２は、操縦者による操作部８３の操作に基づいて信号を生成する。送信回路８１は、信号生成回路８２により生成された信号を送信アンテナ８４を介して電波等として制御部７へ送信する。電源スイッチ８６がオンに設定されると、電池８５は、送信回路８１および信号生成回路８２に電圧を供給する。

操縦者が飛行体２の機体３を設置面に置き、電源スイッチ７６をオンに設定すると、制御部７の駆動回路７２は、第１〜４駆動手段５１１、５２１、５３１、５４１を互いに同じ駆動出力で駆動させる。これにより、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２は、互いに同じ速度で回転し、機体３の下側へ向かって空気を送る。そして、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２が所定以上の速度で回転すると、飛行体２は、機体３が停止している位置において設置面から浮上（上昇）して離陸し、空中で停止した状態になる。このとき、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２が互いに同じ速度で回転するため、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、水平面９と平行に維持される。これにより、飛行体２は、垂直離陸を行うことができる。

また、一方の対角線上に配置された第１プロペラ５１２および第４プロペラ５４２と、他方の対角線上に配置された第２プロペラ５２２および第３プロペラ５３２と、は互いに反対方向に同一速度で回転する。そのため、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２の回転による反作用が互いに打ち消し合う。そのため、飛行体２の機体３は、左右に旋回することなく、停止している位置において設置面から浮上する。

一方で、操縦者は、飛行体２を浮上させた状態から下降させ設置面に着陸させる場合には、送信機８の操作部８３を適宜操作する。そうすると、制御部７の駆動回路７２は、第１〜４駆動手段５１１、５２１、５３１、５４１を互いに同じ駆動出力に低下させる。そして、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２の回転速度が所定未満の速度に低下すると、飛行体２は、機体３が空中で停止している位置から設置面に向かって下降し着陸する。このとき、第１〜４プロペラ５１２、５２２、５３２、５４２が互いに同じ速度で回転するため、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、水平面９と平行に維持される。これにより、飛行体２は、垂直着陸を行うことができる。例えば、操縦者は、機体３を空中で一旦停止させた後に垂直着陸させることで、安定的かつ容易に飛行体２を着陸させることができる。

次に、操縦者は、飛行体２を浮上させた状態から前進させる場合には、送信機８の操作部８３を適宜操作する。そうすると、第３駆動手段５３１および第４駆動手段５４１の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路８２により生成される。そして、信号生成回路８２により生成された信号が送信アンテナ８４を介して制御部７へ送信される。送信アンテナ８４から送信された信号は、受信アンテナ７４を介して受信回路７３により受信される。制御回路７１は、受信回路７３により受信された信号に基づいて制御信号を生成し、駆動回路７２に送信する。駆動回路７２は、制御回路７１により生成された制御信号に基づいて、第３駆動手段５３１および第４駆動手段５４１の駆動出力を上昇させる。これにより、機体３の後側に配置された第３プロペラ５３２および第４プロペラ５４２の回転速度が上昇する。そうすると、機体３の後側における送風量が増加する。そのため、図４に表したように、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３の進行方向（前方向：図３および図４に表した矢印Ａ１の方向）に対して傾く。これにより、推力が発生し、飛行体２は、図４に表したように、機体３を進行方向（前方向：図３および図４に表した矢印Ａ１の方向）に傾けて前進する。

また、飛行体２が浮上した状態から左へ進行する場合には、第２駆動手段５２１および第４駆動手段５４１の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路８２により生成される。また、飛行体２が浮上した状態から右へ進行する場合には、第１駆動手段５１１および第３駆動手段５３１の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路８２により生成される。そのため、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３の各進行方向（左方向または右方向）に対して傾く。これにより、各進行方向へ向かう推力が発生し、飛行体２は、機体３を各進行方向（左方向または右方向）に傾けて進行する。

前述したように、制御部７は、回転翼５１、５２、５３、５４の回転速度を制御し、飛行体２の離陸時および着陸時において、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９を水平面９と平行に維持する。すなわち、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、上昇方向および下降方向に対して傾くわけではない。そのため、本願明細書において「進行」とは、前後左右の方向へ進むことをいうものとし、上昇および下降を含まないものとする。

操縦者は、飛行体２を浮上させた状態から右に旋回させる場合には、送信機８の操作部８３を適宜操作する。そうすると、第２駆動手段５２１および第３駆動手段５３１の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路８２により生成される。そして、信号生成回路８２により生成された信号が送信アンテナ８４を介して制御部７へ送信される。送信アンテナ８４から送信された信号は、受信アンテナ７４を介して受信回路７３により受信される。制御回路７１は、受信回路７３により受信された信号に基づいて制御信号を生成し、駆動回路７２に送信する。駆動回路７２は、制御回路７１により生成された制御信号に基づいて、第２駆動手段５２１および第３駆動手段５３１の駆動出力を上昇させる。これにより、他方の対角線上に配置された第２プロペラ５２２および第３プロペラ５３２の回転速度が上昇する。

図２に表したように、第２プロペラ５２２および第３プロペラ５３２は、互いに同じ左方向に回転しているため、第２プロペラ５２２および第３プロペラ５３２の回転速度が上昇すると、機体３を右に旋回させる力が生ずる。これにより、機体３は、右に旋回する。このとき、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、水平面９と平行に維持される。そのため、飛行体２は、必ずしも機体３を傾けて右に旋回するわけではない。一方で、飛行体２が浮上した状態から左に旋回する場合には、第１駆動手段５１１および第４駆動手段５４１の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路８２により生成される。

このように、制御部７が第１〜４駆動手段５１１、５２１、５３１、５４１のそれぞれの駆動出力を適宜制御することにより、本実施形態に係る飛行体２は、自由な方向に移動することができる。例えば、飛行体２は、前進している状態から斜め左または斜め右の方向へ進行方向を変更することができる。あるいは、例えば、飛行体２は、ローリング飛行や宙返り飛行などのアクロバット飛行を行うことができる。

前述したように、飛行体２が浮上した状態から前進するときには、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３の進行方向に対して傾く。これにより、推力が発生し、飛行体２は、機体３を進行方向に傾けて前進する。

ここで、主翼の翼弦が回転翼の回転面と略平行な状態（すなわち機体の停止中において水平面と略平行な状態）で機体に固定されている場合において、飛行体が機体を進行方向に傾けて前進すると、主翼は、翼弦を進行方向に傾けた状態になる。そうすると、主翼の上面が進行方向から空気の流れを受けることにより、下方向の力が主翼において発生する。そのため、この場合には、飛行時間および航続距離の向上を図ることが困難である。

これに対して、本実施形態に係る飛行体２では、図３に表したように、第１主翼４１は、翼弦４１９が回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９に対して仰角Ａ１１を有する状態で機体３に固定されている。そのため、図４に表したように、飛行体２が機体３を進行方向に傾けて前進すると、第１主翼４１の翼弦４１９は、進行方向に対して仰角を有する状態または水平面９に対して略平行な状態を維持する。つまり、本実施形態に係る飛行体２は、第１主翼４１が機体３に固定されていても、第１主翼４１の翼弦４１９が機体３の進行方向に対して仰角を有する状態または水平面に対して略平行な状態を維持しつつ、進行方向に対して機体３を傾けて進行することができる。

そのため、飛行体２が機体３を進行方向に傾けて前進すると、第１主翼４１の下面４１４が進行方向から空気の流れを受ける。これにより、揚力が第１主翼４１において発生する。また、飛行体２が機体３を進行方向にさらに傾けて前進すると、第１主翼４１の周囲の空気の流れにより、第１主翼４１の上面４１３と第１主翼４１の下面４１４との間に気圧差が発生する。これにより、揚力が第１主翼４１においてさらに発生する。これは、第２主翼４２についても同様である。

本実施形態に係る飛行体２によれば、飛行体２が進行する際には、回転翼５１、５２、５３、５４による揚力と、主翼４１、４２による揚力と、の両方が発生する。これにより、本実施形態に係る飛行体２は、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。

また、前述したように、主翼４１、４２が機体３に固定されていても、機体３が進行方向に対して傾いて進行すると、揚力が発生する。そのため、主翼４１、４２の傾きを調整する駆動部は不要である。また、前述した通り、回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３に対して固定されており、機体３が進行する際に進行方向に対して傾く。そのため、回転翼５１、５２、５３、５４の傾きを調整しなくとも、推力が発生する。そのため、推力を発生させるために回転翼５１、５２、５３、５４の傾きを調整する駆動部は不要である。また、推力発生用の回転翼は不要である。これにより、本実施形態に係る飛行体２は、小型化および軽量化を実現することができる。また、本実施形態に係る飛行体２は、省エネルギー化を実現することができる。そして、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。さらに、本実施形態に係る飛行体２が玩具である場合には、主翼４１、４２が機体３に固定されているため、操縦者は、機体３の方向を把握し易く、飛行体２の遠隔操縦を容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る飛行体２では、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全ての回転面５９が、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。つまり、第１主翼４１および第２主翼４２は、翼弦４１９が第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全ての回転面５９に対して仰角Ａ１１を有する状態で機体３に固定されている。そのため、飛行体２は、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全てを機体３の浮上（上昇）および進行の両方に利用することができる。すなわち、飛行体２は、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４のうちの一部を機体３の浮上（上昇）に利用したり、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４のうちの他の一部を機体３の進行に利用したりするわけではない。このように、飛行体２は、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全てを機体３の浮上（上昇）および進行の両方に利用することができるため、浮上（上昇）および進行の効率を向上させることができ、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。例えば、飛行体２は、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全てを機体３の進行に利用することで、機体３の進行速度の向上を図ることができる。また、例えば、飛行体２は、第１回転翼５１、第２回転翼５２、第３回転翼５３および第４回転翼５４の全てを機体３の浮上（上昇）に利用することで、機体３に積載可能な荷物等の重量（機体３の積載重量）の向上を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、第２実施形態に係る飛行体２Ａの構成要素が、図１〜図６に関して前述した第１実施形態に係る飛行体２の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係る飛行体において主翼が展開された状態を表す斜視図である。
図８は、本実施形態に係る飛行体において主翼が折り畳まれた状態を表す斜視図である。
図９は、本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。
図１０は、本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。
なお、図９および図１０は、本実施形態に係る飛行体を図７に表した矢印Ａ６の方向から見たときの側面図である。

本発明の第２実施形態に係る飛行体２Ａは、機体３と、主翼４１Ａ、４２Ａと、回転翼５１、５２、５３、５４と、を備える。具体的には、本実施形態に係る飛行体２Ａは、機体３と、第１主翼４１Ａと、第２主翼４２Ａと、第１回転翼５１と、第２回転翼５２と、第３回転翼５３と、第４回転翼５４と、を備える。本実施形態の第１主翼４１Ａおよび第２主翼４２Ａのそれぞれは、本発明の「主翼」の一例である。本実施形態に係る飛行体２Ａでは、主翼４１Ａ、４２Ａの構造が第１実施形態の主翼４１、４２とは異なる。この点において、本実施形態に係る飛行体２Ａは、第１実施形態に係る飛行体２と相違する。その他の構造は、第１実施形態に係る飛行体２と同様である。

すなわち、第１主翼４１Ａは、第１基部４１５と、第１折り畳み部４１６と、を有する。第１基部４１５は、機体３の本体部３１に取り付けられている。第１主翼４１Ａの前縁４１１Ａと第１主翼４１Ａの後縁４１２Ａとを結ぶ翼弦４１９Ａの機体３に対する角度は、一定である。第１主翼４１Ａの前縁４１１Ａは、第１基部４１５および第１折り畳み部４１６の少なくともいずれかの前縁である。また、第１主翼４１Ａの後縁４１２Ａは、第１基部４１５および第１折り畳み部４１６の少なくともいずれかの後縁である。翼弦４１９Ａは、第１基部４１５および第１折り畳み部４１６の少なくともいずれかの翼弦である。そして、第１主翼４１Ａは、翼弦４１９Ａが水平面９に対して仰角Ａ１２を有する状態で機体３に固定されている。回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９は、機体３に対して固定されるとともに、機体３の停止中において水平面９と平行である。そのため、翼弦４１９Ａが水平面９に対して仰角Ａ１２を有する状態で第１主翼４１Ａが機体３に固定されていることは、翼弦４１９Ａが回転翼５１、５２、５３、５４の回転面５９に対して仰角Ａ１２を有する状態で第１主翼４１Ａが機体３に固定されていることと等価である。これは、第２主翼４２Ａについても同様である。つまり、第２主翼４２Ａは、第１主翼４１Ａと同様の構造を有する。

図８に表したように、第１折り畳み部４１６は、ヒンジ部４３２を介して第１基部４１５に接続されているとともに、翼弦４１９Ａと平行な軸４３９を中心として第１基部４１５に対して回転可能に軸支されている。ヒンジ部４３２は、第１シャフト部４３１を介して図示しないアクチュエータに接続されている。図８に表したように、制御部７は、図示しないアクチュエータを制御し、図８に表した矢印Ａ２の方向に第１シャフト部４３１を移動させることにより、軸４３９を中心として第１折り畳み部４１６を第１基部４１５に対して回転させて折り畳み、第１折り畳み部４１６を略鉛直方向に延びた状態に設定することができる。

一方で、図７に表したように、制御部７は、図示しないアクチュエータを制御し、図８に表した矢印Ａ２とは反対の方向に第１シャフト部４３１を移動させることにより、軸４３９を中心として第１折り畳み部４１６を第１基部４１５に対して回転させて展開し、第１折り畳み部４１６を略水平方向に延びた状態に設定することができる。この状態において、第１折り畳み部４１６は、第１折り畳み部４１６の翼弦が水平面９およびに対して仰角Ａ１２を有する状態で第１基部４１５に接続されている。

図８に表したように、制御部７は、図示しないアクチュエータを制御し、図８に表した矢印Ａ３の方向に第２シャフト部４４１を移動させることにより、第２主翼４２Ａの翼弦と平行な軸４４９を中心として第２折り畳み部４２６を第２基部４２５に対して回転させて折り畳み、第２折り畳み部４２６を略鉛直方向に延びた状態に設定することができる。一方で、図７に表したように、制御部７は、図示しないアクチュエータを制御し、図８に表した矢印Ａ３とは反対の方向に第２シャフト部４４１を移動させることにより、軸４４９を中心として第２折り畳み部４２６を第２基部４２５に対して回転させて展開し、第２折り畳み部４２６を略水平方向に延びた状態に設定することができる。この状態において、第２折り畳み部４２６は、第２折り畳み部４２６の翼弦が水平面９およびに対して仰角を有する状態で第２基部４２５に接続されている。

本実施形態に係る飛行体２Ａにおいて、制御部７は、飛行体２Ａの離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて、軸４３９を中心として第１折り畳み部４１６を第１基部４１５に対して回転させて折り畳み、第１折り畳み部４１６を略鉛直方向に延びた状態に設定するとともに、軸４４９を中心として第２折り畳み部４２６を第２基部４２５に対して回転させて折り畳み、第２折り畳み部４２６を略鉛直方向に延びた状態に設定する。これにより、本実施形態に係る飛行体２Ａは、例えば離島、山奥および街中などにおける狭い場所であっても、主翼４１Ａ、４２Ａの先端部が樹木、枝および建造物などの障害物に接触することを抑え、容易に離陸および着陸を行うことができる。また、第１実施形態に係る飛行体２に関して前述した効果と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。

２、２Ａ：飛行体、３：機体、７：制御部、８：送信機、９：水平面、３１：本体部、４１、４１Ａ：第１主翼、４２、４２Ａ：第２主翼、５１：第１回転翼、５２：第２回転翼、５３：第３回転翼、５４：第４回転翼、５９：回転面、７１：制御回路、７２：駆動回路、７３：受信回路、７４：受信アンテナ、７５：電池、７６：電源スイッチ、８１：送信回路、８２：信号生成回路、８３：操作部、８４：送信アンテナ、８５：電池、８６：電源スイッチ、３２１：第１支持部、３２２：第２支持部、３２３：第３支持部、３２４：第４支持部、３３１：第１保護部、３３２：第２保護部、３３３：第３保護部、３３４：第４保護部、３４１：第１脚部、３４２：第２脚部、３４３：第３脚部、３４４：第４脚部、４１１、４１１Ａ：前縁、４１２、４１２Ａ：後縁、４１３：上面、４１４：下面、４１５：第１基部、４１６：折り畳み部、４１９、４１９Ａ：翼弦、４２５：第２基部、４２６：折り畳み部、４３１：第１シャフト部、４３２：ヒンジ部、４３９：軸、４４１：第２シャフト部、４４９：軸、５１１：第１駆動手段、５１２：第１プロペラ、５１９：第１回転軸、５２１：第２駆動手段、５２２：第２プロペラ、５２９：第２回転軸、５３１：第３駆動手段、５３２：第３プロペラ、５３９：第３回転軸、５４１：第４駆動手段、５４２：第４プロペラ、５４９：第４回転軸、Ａ１１：仰角

Claims

機体と、
前記機体に取り付けられた主翼と、
前記機体および前記主翼の少なくともいずれかに取り付けられた回転翼と、
前記回転翼を制御する制御部と、
を備え、
前記回転翼の回転面は、前記機体に対して固定されるとともに前記機体の停止中において水平面と平行であり、前記機体が進行する際に進行方向に対して傾き、
前記主翼は、前記主翼の前縁と前記主翼の後縁とを結ぶ翼弦が前記回転面に対して仰角を有する状態で前記機体に固定されたことを特徴とする飛行体。
前記制御部は、前記回転翼の回転速度を制御し、離陸時および着陸時に前記回転面を前記水平面と平行に維持することを特徴とする請求項１に記載の飛行体。
前記主翼は、前記機体に固定された基部と、前記翼弦と平行な軸を中心として前記基部に対して回転可能に軸支された折り畳み部と、を有し、
前記制御部は、離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて前記折り畳み部を略鉛直方向に延びた状態に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の飛行体。