JP2020183159A - 飛行機及びその展開切離方法並びに収納具 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡素な機構を有し、所定の収納空間に収納された状態から自動的に展開することができる固定翼式の飛行機を提供する。【解決手段】飛行機１は、飛行方向Ｄ１に沿って延在する機体１０と、機体１０に取り付けられる主翼２０及び尾翼３０と、推進力を発生させる推進装置４０と、を備える。主翼２０は、揚力を発生させるように展開された第一の形態から所定の収納空間Ｓに収納されるように畳まれた第二の形態へと変形するように構成される一方、収納空間Ｓから排出されると弾性力Ｆにより第二の形態から第一の形態へと変形するように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、飛行機及びその展開切離方法並びに収納具に関し、特に所定の収納空間に収納可能であってかつ展開可能な飛行機及びその展開切離方法と、かかる飛行機を収納する収納具と、に関する。

従来より、折り畳まれた状態で所定の場所に輸送され、その場所で展開されて使用に供される飛行体に関する技術が種々提案されている。例えば現在においては、プロペラ等からなる推進ユニットが各々設けられた４つのアームを、本体に対して折り畳み可能に取り付けることにより、プロペラを取り外すことなくコンパクトに輸送することを可能にした回転翼式のドローンが提案されている（特許文献１参照）。また、近年においては、胴体に翼を寄せて格納したコンパクト配置と、翼を胴体から展開させた展開配置と、展開配置の翼を伸長させた伸長配置と、の３段階にわたって変形可能な航空機が提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１７−１９７１６９号公報 特開２０１９−５０１８１４号公報

しかし、特許文献１に記載された回転翼式のドローンでは、複数のプロペラを駆動するために大きな駆動源（燃料や電力）が必要となるため、固定翼式の航空機と比較すると飛行に要する燃料（電力）消費量が大きくなるという問題があった。また、特許文献２に記載された固定翼式の航空機においては、コンパクト配置から展開配置へと変形させるためにアクチュエータやギア等の変形機構を設け、さらに、翼を展開配置から伸長配置へと変形させるために入れ子式伸縮機構を設けていることから、機構が比較的複雑であり、故障が発生する確率が高くなる虞がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、比較的簡素な機構を有し、所定の収納空間に収納された状態から自動的に展開することができる固定翼式の飛行機を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る飛行機は、飛行方向に沿って延在する機体と、機体に取り付けられる主翼及び尾翼と、推進力を発生させる推進装置と、を備えるものであって、主翼は、揚力を発生させるように展開された第一の形態から所定の収納空間に収納されるように畳まれた第二の形態へと変形するように構成される一方、収納空間から排出されると弾性力により第二の形態から第一の形態へと変形するように構成されているものである。

かかる構成を採用すると、揚力を発生させるように展開された「第一の形態」から所定の収納空間に収納されるように畳まれた「第二の形態」へと主翼を変形させることができ、かつ、主翼を当該収納空間から排出させると弾性力により「第二の形態」から「第一の形態」へと自動的に主翼を変形させることができる。従って、例えば、主翼を「第二の形態」とした状態で本飛行機を筐体内に収納して様々な場所に持ち運び、その場所で主翼を筐体から排出し「第一の形態」へと自動的に変形させて本飛行機を飛行させたり、主翼を「第二の形態」とした本飛行機を収納した筐体を上空に打ち上げ、上空で主翼を筐体から排出し「第一の形態」へと自動的に変形させて本飛行機を飛行させたりすることができる。本飛行機は、このように弾性力を利用して自動的に展開する主翼を採用しているため、比較的簡素な機構を有している。また、本飛行機は、主翼を「第一の形態」としたときに固定翼式の飛行機として機能することができるため、回転翼式の飛行機と比較して燃料（電力）消費量を低減させることができる。さらに、本飛行機は、畳まれた状態から自動的に展開して飛行可能であるため、従来の固定翼式の飛行機のような離陸前の滑走が不要となり、離陸環境を問わないという利点を有する。

本発明に係る飛行機において、ヒンジを介して連結された複数の棒状部材から構成されて折り畳み可能とされた機体を採用することができる。

かかる構成を採用すると、飛行方向に沿って延在する機体を、ヒンジを介して連結された複数の棒状部材から構成して折り畳み可能としているため、機体を折り畳んで飛行方向における機体の寸法を縮小することができる。

本発明に係る飛行機において、ヒンジを介して折り畳み可能なフレーム部材と、フレーム部材に取り付けられたシート状部材と、を有する主翼を採用し、第一の形態において、フレーム部材を飛行方向に略直交する方向に延在させて主翼の前縁を形成するように展開させるとともに、シート状部材をフレーム部材の後方で略平坦な翼面を形成させるように展開させる一方、第二の形態において、ヒンジを介してフレーム部材を折り畳んで飛行方向に沿って延在させるとともに、シート状部材をフレーム部材とともに折り畳むことができる。

かかる構成を採用すると、フレーム部材及びシート状部材を有する主翼を、折り畳み傘のように折り畳んだり展開させたりすることができる。すなわち、主翼の「第一の形態」においては、フレーム部材を飛行方向に略直交する方向に延在させて主翼の前縁を形成させるように展開させるとともに、シート状部材をフレーム部材の後方で略平坦な翼面を形成させるように展開させることができる。一方、主翼の「第二の形態」においては、ヒンジを介してフレーム部材を折り畳んで飛行方向に沿って延在させるとともに、シート状部材をフレーム部材とともに折り畳むことができる。

本発明に係る飛行機において、平面視略矩形状の板状部材を介して機体に取り付けられた左右一対の垂直尾翼と、垂直尾翼の後方に配置されて飛行方向に略直交する方向に延在する回動軸を中心に板状部材に対して回動するように構成された水平尾翼と、を有する尾翼を採用することができる。かかる場合において、板状部材、垂直尾翼及び水平尾翼によって形成された略直方体状の収納空間に、第二の形態とされた主翼と、機体と、を収納することができる。

かかる構成を採用すると、尾翼を構成する部材（板状部材、左右一対の垂直尾翼及び水平尾翼）によって形成された略直方体状の収納空間に、「第二の形態」とされた主翼と、（例えば折り畳まれた）機体と、をコンパクトに収納することができる。

本発明に係る飛行機において、フレーム部材を、主翼を第二の形態から第一の形態へと変形させるための弾性力を弾性体に蓄えさせた状態で折り畳んで収納空間内に収納する一方、収納空間から排出されると弾性力により主翼を第二の形態から第一の形態へと変形させるように構成することができる。

かかる構成を採用すると、主翼のフレーム部材を、尾翼を構成する部材（板状部材、左右一対の垂直尾翼及び水平尾翼）によって形成された略直方体状の収納空間から排出することにより、弾性体の弾性力によって主翼を「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させることができる。従って、例えば、空中で主翼を当該収納空間から排出させるだけで自動的に主翼を「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させることができる。

本発明に係る飛行機において、推進装置に対して電力及び制御信号を供給する電源制御装置を備えることができる。かかる場合において、電源制御装置を、第一の形態における主翼の上方に配置することができる。

かかる構成を採用すると、比較的重量の大きい電源制御装置を、「第一の形態」における主翼の上方に配置することができる。従って、「第一の形態」における飛行機の重心を比較的前方の位置に配置することができるため、飛行状態を安定させることが可能となる。

また、本発明に係る収納具は、本飛行機を収納する収納具であって、平坦な板状の基体と、基体に取り付けられたカバーと、カバーを本飛行機に巻き付けて被覆することにより本飛行機の機体及び主翼の展開を阻止した状態を維持するための第一の紐状部材と、機体及び主翼の展開後に暫定的に本飛行機を基体に繋いでおくための第二の紐状部材と、を備え、第一の紐状部材が切断されることにより、本飛行機の機体及び主翼の展開が実現され、第二の紐状部材が切断されることにより、本飛行機の基体からの切り離しが実現されるように構成されたものである。

かかる構成を採用すると、収納具の第一の紐状部材を切断することにより、本飛行機の機体及び主翼を展開させることができ、収納具の第二の紐状部材を切断することにより、本飛行機を基体から切り離すことができる。すなわち、二種類の紐状部材を備える収納具を採用し、これら二種類の紐状部材を順次切断して本飛行機の展開及び切り離しを順次行うことにより、本飛行機を第二の形態から第一の形態へと確実に移行させて飛行させることが可能となる。

本発明に係る展開切離方法は、本収納具に収納した本飛行機を展開させて本収納具から切り離す方法であって、第二の形態における本飛行機を収納した本収納具を上空で放出させた後、第一の紐状部材を切断することにより本飛行機の機体及び主翼を展開させる展開工程と、展開工程を経た後、第二の紐状部材を切断することにより本飛行機を基体から切り離す切離工程と、を含むものである。

かかる方法を採用すると、第二の形態における本飛行機を収納した本収納具を上空で放出させた後、例えば無線操作や高度に応じた自動制御で本収納具の第一の紐状部材を切断することにより、本飛行機の機体及び主翼を展開させることができ、その後、例えば無線操作や高度に応じた自動制御で本収納具の第二の紐状部材を切断することにより、本飛行機を基体から切り離すことができる。すなわち、本収納具に設けられた二種類の紐状部材を順次切断して本飛行機の展開及び切り離しを順次行うことができるため、本飛行機を第二の形態から第一の形態へと確実に移行させて飛行させることが可能となる。

本発明によれば、比較的簡素な機構を有し、所定の収納空間に収納された状態から自動的に展開することができる固定翼式の飛行機を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る飛行機の主翼が展開された状態の斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の主翼が展開された状態の平面図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の機体が折り畳まれている状態の斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の機体の折畳・展開方式を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の主翼が折り畳まれている状態の平面図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の主翼が折り畳まれている状態の平面図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の主翼の折畳・展開方式を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の尾翼の平面図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の尾翼の斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行機の主翼及び機体が折り畳まれて尾翼の収納空間に収納された状態の斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行機を収納する収納具の構造等を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る飛行機を収納する収納具の構造等を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれらに限定されるものではない。

まず、本発明の実施形態に係る飛行機１の構成について説明する。本実施形態に係る飛行機１は、所定の収納空間Ｓ（図８参照）に収納された状態から自動的に展開することができるものであって、図１及び図２に示すように、機体１０と、機体１０に取り付けられる主翼２０及び尾翼３０と、推進力を発生させる推進装置４０と、各種電子機器に対して電力や制御信号を供給する電源制御装置５０と、を備えている。

機体１０は、主翼２０や尾翼３０等の構成要素を支持する部材であり、飛行方向Ｄ１（図１及び図２参照）に沿って延在するものである。本実施形態における機体１０は、図３に示すように、ヒンジ１１を介して連結された３本の棒状部材（中央の比較的長尺の棒状部材及び両端の棒状部材）１２から構成されており、側面視Ｚ字状に折り畳み可能とされている。機体１０を構成する棒状部材１２は、主翼２０や尾翼３０を支持することができる剛性を有する材料（例えば金属等）から構成されている。

本実施形態におけるヒンジ１１は、図４に示すように、二本のピン１３（回動軸）を中心に回動する二軸ヒンジである。また、中央の棒状部材１２には、図４に示すように、筒状部材１４と、筒状部材１４を両端側に押し付けるような弾性力Ｆを加える弾性体１５と、が取り付けられている。ヒンジ１１を介して中央の棒状部材１２に対して端の中央部材１２を折り曲げるときには、ユーザは、図４に示すように筒状部材１４を弾性体１５の弾性力Ｆに抗してヒンジ１１から遠ざけるように動かし、ヒンジ１１を露出させて折り曲げるようにする。一方、図４に二点鎖線で示すように、中央の棒状部材１２と端の棒状部材１２を一直線状に延ばし、ユーザが筒状部材１４に加えていた弾性体１５に抗する力を除去すると、弾性体１５の弾性力Ｆにより筒状部材１４がヒンジ１１側に移動し、ヒンジ１１は筒状部材１４によって被覆される。筒状部材１４は、図４に示すように、端の棒状部材１２に設けられたストッパ１６により、ヒンジ１１を被覆した位置で停止するようになっており、これにより、中央の棒状部材１２と端の棒状部材１２とが一直線状に延ばされた状態が維持されることとなる。

主翼２０は、機体１０の飛行方向前方に取り付けられており、揚力を発生させるように展開された「第一の形態」（図１及び図２参照）から、所定の収納空間Ｓに収納されるように畳まれた「第二の形態」（図１０参照）へと、変形するように構成されている。また、主翼２０は、収納空間Ｓから排出されると、後述する弾性力Ｆにより「第二の形態」から「第一の形態」へと変形するように構成されている。

主翼２０は、図２、図５、図６に示すように、ヒンジ２１を介して折り畳み可能なフレーム部材２２と、フレーム部材２２に取り付けられたシート状部材２３と、を有している。そして、主翼２０は、「第一の形態」（図１及び図２）において、フレーム部材２２が飛行方向Ｄ１に略直交する方向（翼幅方向）Ｄ２に延在して主翼２０の前縁２０ａを形成するように展開されるとともに、シート状部材２３がフレーム部材２２の飛行方向後方で略平坦な翼面２０ｂを形成するように展開されるようになっている。一方、主翼２０は、「第二の形態」（図１０）において、ヒンジ２１を介してフレーム部材２２が折り畳まれて飛行方向Ｄ１に沿って延在するとともに、シート状部材２３がフレーム部材２２とともに折り畳まれるようになっている。

主翼２０のフレーム部材２２は、主翼２０を「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させるための弾性力Ｆ（図５及び図６参照）を弾性体７０に蓄えた状態で折り畳まれて収納空間Ｓ内に収納される一方、収納空間Ｓから排出されると弾性力Ｆにより主翼２０を「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させるように構成されている。

本実施形態においては、図５及び図６に示すように、左右のフレーム部材２２の各々を、ヒンジ２１を介して連結された３本の棒状部材（第一の棒状部材２２ａ、第二の棒状部材２２ｂ、第三の棒状部材２２ｃ）から構成している。そして、第一の棒状部材２２ａの根本部分で機体１０に取り付けられた前後に移動しないヒンジ２１と、電源制御装置５０を搭載して機体１０に沿って前後に移動可能な移動基板６０の後方部分６１と、に各端部が取り付けられた弾性体７０によって弾性力Ｆを付与している。

すなわち、図５に示すように、ユーザが移動基板６０を機体１０に沿って後方へと移動させるような力を加えると、第一の棒状部材２２ａの長さ方向略中央部分と、移動基板６０の後方部分６１と、に取り付けられた作動部材２２ｄによって第一の棒状部材２２ａが後方に引っ張られ、これに伴って図６に示すようにヒンジ２１を介して第二の棒状部材２２ｂ及び第三の棒状部材２２ｃが折り曲げられて、最終的に図１０に示すような「第二の形態」へと移行させられる。このとき、弾性体７０の一方の端部（移動基板６０の後方部分６１に取り付けられた端部）が後方に引っ張られることにより弾性体７０が引き延ばされ、これにより、主翼２０を「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させるような弾性力Ｆが弾性体７０に蓄えられることとなる。この状態で主翼２０が収納空間Ｓから排出されると、弾性体７０の弾性力Ｆにより、主翼２０が「第二の形態」から「第一の形態」へと変形することとなる。移動基板６０は、電源制御装置５０を支持することができる剛性を有する材料（例えば金属等）から構成されている。

主翼２０の翼根付近には、機体１０を挟んで左右に延在するように配置されて固定された一枚の固定基板８０が設けられており、かかる固定基板８０の後方には、左右一対の補助翼（エルロン）８１が設けられている。補助翼８１は、サーボモータ等から構成されるアクチュエータ８２（図７参照）により、翼幅方向Ｄ２に沿って延在する回動軸を中心に回動するように構成されている。補助翼８１のアクチュエータ８２の動きは、電源制御装置５０から送られる制御信号によって制御される。これら補助翼８１によって主翼２０のシート状部材２３を相互に反対方向に捩ることにより、飛行機１を右方向又は左方向に旋回させることができる。固定基板８０及び補助翼８１は、その形状を維持できるような剛性を有する材料（例えば金属等）から構成されている。

なお、本実施形態においては、図７に示すように、移動基板６０と固定基板８０との間にスペーサ９０を配置している。そして、このスペーサ９０の後方端部に断面略Ｃ字状の筒状部材９１を固定し、筒状部材９１の内部であってスペーサ９０の上方に移動基板６０をスライド可能に収納し、筒状部材９１の内部であってスペーサ９０の下方に固定基板８０をスライド可能に収納している。これにより、固定基板８０を含むユニット（補助翼８１、機体１０等）に対して、移動基板６０を含むユニット（推進装置４０、電源制御装置５０等）が前後方向にスライド移動する一方、左右方向においては移動が規制されるようになっている。スペーサ９０は、移動基板６０及び固定基板８０の間に挟まれてこれら基板に接触しており、これら基板の双方を円滑にスライドさせるように摩擦抵抗の比較的少ない材料（例えば合成樹脂）で構成されるのが好ましい。なお、図５及び図６においては、スペーサ９０及び筒状部材９１の図示を省略している。

尾翼３０は、図１及び図２に示すように、主翼２０よりも飛行方向後方の位置に配置された状態で機体１０に取り付けられている。尾翼３０は、図８及び図９に示すように、平面視略矩形状の水平尾翼３１を介して機体１０に取り付けられた左右一対の垂直尾翼３２と、各垂直尾翼３２の後方に設けられた方向舵３３と、水平尾翼３１の後方に設けられた昇降舵３４と、を有している。水平尾翼３１、垂直尾翼３２、方向舵３３及び昇降舵３４は、その形状を維持できるような剛性を有する材料（例えば木材等）から構成されている。

水平尾翼３１は、図１及び図２に示すように、「第一の形態」とされた主翼２０の翼面２０ｂ（シート状部材２３）と略平行になるように配置された状態で機体１０に固定されている。左右一対の垂直尾翼３２は、図８及び図９に示すように、水平尾翼３１に略直交するように配置された状態で水平尾翼３１の左右両端部に固定されている。

方向舵３３は、各垂直尾翼３２の後方端部に取り付けられており、図示されていないアクチュエータにより、飛行方向Ｄ１及び翼幅方向Ｄ２の双方に略直交する方向（上下方向）Ｄ３に延在する回動軸３３ａを中心に各垂直尾翼３２に対して回動するように構成されている。なお、本実施形態においては、図示されていないリンク機構により左右の方向舵３３を連結しており、アクチュエータ及びリンク機構によって左右の方向舵３３を連動させることができるようになっている。方向舵３３のアクチュエータの動きは、電源制御装置５０から送られる制御信号によって制御される。

昇降舵３４は、水平尾翼３１の後方端部に取り付けられており、図示されていないアクチュエータにより、翼幅方向Ｄ２に延在する回動軸３４ａを中心に水平尾翼３１に対して回動するように構成されている。昇降舵３４のアクチュエータの動きは、電源制御装置５０から送られる制御信号によって制御される。

本実施形態においては、尾翼３０を構成する水平尾翼３１、左右一対の垂直尾翼３２、左右一対の方向舵３３及び昇降舵３４によって、図８に示すような略直方体状の収納空間Ｓが形成される。そして、このように形成した収納空間Ｓに、図１０に示すように「第二の形態」とされた主翼２０と、折り畳まれた機体１０と、電源制御装置５０と、が収納されるようになっている。

推進装置４０は、飛行機１を飛行方向Ｄ１に推進させるための推進力を発生させるものである。本実施形態における推進装置４０は、図１等に示すように、飛行方向Ｄ１に沿って延在する回転軸４１ａを中心に回転する２枚のプロペラ４１と、プロペラ４１を回転駆動するモータ４２と、を有している。モータ４２の回転数は、電源制御装置５０から送られる制御信号によって制御されるようになっている。なお、本実施形態においては、可撓性を有する材料（例えば合成樹脂）によって２枚のプロペラ４１を構成しているため、図１０に示すように、これらプロペラ４１を折り畳んで収納空間Ｓに収納することができるようになっている。

電源制御装置５０は、図１等に示すように略直方体状を呈する筐体として構成されており、その内部に図示されていないバッテリやＭＰＵ（Micro Processing Unit）等を有している。電源制御装置５０は、各種電子機器（推進装置４０のモータ４２や、補助翼８１、方向舵３３及び昇降舵３４のアクチュエータ等）に対して電力や制御信号を供給するように構成されている。電源制御装置５０は、主翼２０が「第二の形態」とされたときに、図１０に示すように折り畳まれた主翼２０や折り畳まれた機体１０とともに収納空間Ｓに収納される一方、主翼２０が「第一の形態」とされたときに、図１等に示すように展開された主翼２０の上方へと移動するようになっている。

次に、本実施形態に係る飛行機１の使用方法について説明する。

まず、ユーザは、飛行機１の機体１０を折り畳むとともに、主翼２０を折り畳んで「第一の形態」から「第二の形態」へと変形させる。ユーザは、主翼２０を折り畳む際に、図５及び図６に示すように移動基板６０を機体１０に沿って後方へと移動させるような力を加えることにより、作動部材２２ｄによって第一の棒状部材２２ａを後方に引っ張らせ、これに伴ってヒンジ２１を介して第二の棒状部材２２ｂ及び第三の棒状部材２２ｃを折り曲げて最終的に図１０に示すような「第二の形態」へと移行させる。

そして、ユーザは、折り畳んだ機体１０及び主翼２０を、尾翼３０によって形成された収納空間Ｓに収納し、後述する打ち上げ用の収納具１００のカバー１２０（図１１及び図１２参照）でこれら機体１０及び主翼２０を被覆して収納具１００内に飛行機１を収納する。このとき、飛行機１の機体１０は、伸長した状態へと復元させるための弾性力Ｆを弾性体１５（図４参照）に蓄えた状態で折り畳まれて収納空間Ｓ内に収納されている。また、飛行機１の主翼２０は、「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させるための弾性力Ｆを弾性体７０に蓄えた状態で折り畳まれて収納空間Ｓ内に収納されている。

次いで、ユーザは、ロケットに収納具１００（図１１及び図１２参照）を搭載して打ち上げ、無線操作により上空でロケットから収納具１００を放出し、後述する方法で収納具１００から飛行機１を切り離す。すなわち、後述するように、まず収納具１００のカバー１２０を開くことにより飛行機１の主翼２０を収納空間Ｓから排出し、弾性体７０に蓄えられていた弾性力Ｆにより主翼２０を「第二の形態」から「第一の形態」へと自動的に変形させると同時に、折り畳まれていた機体１０を弾性体１５の弾性力Ｆにより伸長させる。その後、収納具１００から飛行機１を切り離すことにより、独立した固定翼式の飛行機１とする。

次いで、ユーザは、無線操作により飛行機１の電源制御装置５０を作動させ、電源制御装置５０から各種電子機器（推進装置４０のモータ４２や、補助翼８１、方向舵３３及び昇降舵３４のアクチュエータ等）に対して電力や制御信号を供給して所定の飛行を行わせる。その後、ユーザＵは、飛行が完了した飛行機１を回収する。回収した飛行機１は、必要に応じて再度折り畳んで使用に供することができる。

次に、図１１及び図１２を用いて、本実施形態に係る飛行機１を収納する収納具１００の構造について説明する。図１１は、折り畳まれて収納具１００に収納された状態の飛行機１を尾翼３０の斜め下側から見た場合の図であり、図１２は、機体１０及び主翼２０が展開されつつ収納具１００に繋がれている状態の飛行機１を尾翼３０の斜め上側から見た場合の図である。

本実施形態に係る収納具１００は、図１１及び図１２に示すように、平坦な板状の基体１１０と、基体１１０に取り付けられたカバー１２０と、を備えている。基体１１０は、後述する２種類の紐状部材１３０・１４０を切断するための機能を有する回路基板１１１を有している。本実施形態においては、図１１及び図１２に示すように平面視矩形状の基体１１０を採用し、折り畳まれた飛行機１の水平尾翼３１に隣接させて基体１１０を配置している。基体１１０は、その形状を維持できるような剛性を有する材料（例えば金属等）から構成されている。なお、基体１１０の後方の縁部には、紐状部材２１０を介してパラシュート２００が取り付けられている。

カバー１２０は、図１１に示すように、折り畳まれて収納空間Ｓに収納された飛行機１の大部分を被覆するように機能するものであり、可撓性を有する材料（例えば軟質の合成樹脂や布等）で構成されている。カバー１２０の一方の縁部１２１は、基体１１０の一方の長辺縁部に取り付けられている。カバー１２０の他方の縁部１２２には、後述する第一の紐状部材１３０の一端１３１が取り付けられる。

収納具１００には、二種類の紐状部材１３０、１４０が配されている。本実施形態においては、図１１に示すように、カバー１２０を飛行機１に巻き付けて被覆することにより飛行機１の機体１０及び主翼２０の展開を阻止した状態を維持するための第一の紐状部材１３０と、機体１０及び主翼２０の展開後に暫定的に飛行機１を収納具１００に繋いでおくための第二の紐状部材１４０と、を採用している。紐状部材１３０・１４０は、上記機能を果たすことができる強度を有する材料から構成されていればよく、例えば、ナイロン等の合成繊維からなるテグスを紐状部材１３０・１４０として採用することができる。

第一の紐状部材１３０の一端１３１は、図１１に示すように、カバー１２０の他方の縁部１２２に結び付けられている。また、第一の紐状部材１３０は、図１１に示すように、基体１１０の回路基板１１１に設けられた溝１１２に嵌め込まれかつ回路基板１１１に設けられた電熱線（例えばニクロム線）１１３に接触した状態で基体１１０を横断するように一直線状に配され、基体１１０に設けられた中継金具１１４の孔１１４ａに通されて略直角に折り曲げられて、その他端１３２が弾性体１５０の一端１５１に接続される。弾性体１５０の他端１５２は、基体１１０の前方の隅部１１５に結び付けられており、弾性体１５０により、第一の紐状部材１３０の他端１３２が基体１１０の前方へと移動させられるような引張力が加えられている。この第一の紐状部材１３０の引張力により、カバー１２０の他方の縁部１２２は基体１１０側に引き寄せられ、カバー１２０を飛行機１で巻き付けて被覆した状態が維持されることとなる。

第二の紐状部材１４０は、図１２に示すようにＵ字状に変形させられた２つの部分１４１、１４２を有しており、これらＵ字状の部分１４１・１４２の内部に飛行機１の機体１０が挿通されるようになっている。第二の紐状部材１４０のうちＵ字状の部分１４１・１４２に連なる部分は、飛行機１の水平尾翼３１に設けられた孔３１ａ・３１ｂに通されて収納具１００の基体１１０へと配され、基体１１０に設けられた孔１１５・１１６に挿通される。第二の紐状部材１４０の基体１１０の孔１１５・１１６に各々挿通された部分のうち一方の組１４３は、図１１に示すように、基体１１０の回路基板１１１に設けられた溝１１７に嵌め込まれかつ回路基板１１１に設けられた電熱線（例えばニクロム線）１１８に接触した状態で基体１１０を縦断するように一直線状に配された状態で相互に接続される。第二の紐状部材１４０の基体１１０の孔１１５・１１６に各々挿通された部分のうち他方の組１４４は、図１１に示すように、弾性体１６０に接続される。これにより、第二の紐状部材１４０及び弾性体１６０によるループが形成される。弾性体１６０は、このループの径を縮小するような引張力を加えるものであり、この引張力により、飛行機１の機体１０が基体１１０側に引き寄せられ、収納具１００に対して飛行機１が繋がれた状態が維持されることとなる。

続いて、図１１及び図１２を用いて、本実施形態に係る収納具１００から飛行機１を切り離す方法について説明する。

まず、ユーザは、上空でロケットから収納具１００を放出した後、無線操作により第一の紐状部材１３０を切断することにより、飛行機１の機体１０及び主翼２０を展開させる（展開工程：Ｓ１）。すなわち、ロケットから放出された段階においては、図１１に示すように、折り畳まれた飛行機１が収納具１００のカバー１２０によって被覆されているが、ユーザが無線操作により収納具１００の基体１１０の回路基板１１１に設けられた電熱線１１３に電流を流して加熱することにより、この電熱線１１３に接触している第一の紐状部材１３０を切断する。これにより、カバー１２０の縁部１２２には弾性体１５０による引張力が作用しなくなるため、上空における風圧によりカバー１２０が開き、図１２に示すような状態へと移行する。すると、主翼２０が収納空間Ｓから排出され、弾性体７０に蓄えられていた弾性力Ｆにより主翼２０が「第二の形態」から「第一の形態」へと自動的に変形すると同時に、折り畳まれていた機体１０が弾性体１５の弾性力Ｆにより伸長する。かかる展開工程Ｓ１を経ることにより、飛行機１の機体１０及び主翼２０は展開するが、飛行機１は依然として収納具１００に繋がれている。このため、収納具１００に接続されたパラシュート２００により、飛行機１は、その機首が鉛直方向下方を向いた状態で空中に浮遊することとなる。

次に、ユーザは、無線操作により第二の紐状部材１４０を切断することにより、飛行機１を収納具１００から切り離す（切離工程：Ｓ２）。すなわち、ユーザが無線操作により収納具１００の基体１１０の回路基板１１１に設けられた電熱線１１８に電流を流して加熱することにより、この電熱線１１８に接触している第二の紐状部材１４０を切断する。これにより、第二の紐状部材１４０及び弾性体１６０によって形成されていたループは切断され、飛行機１の機体１０に巻き付けられていた第二の紐状部材１４０のＵ字状の部分１４１・１４２も解かれて機体１０から外されることにより、飛行機１が収納具１００から切り離される。こうして飛行機１は、パラシュート２００及び収納具１００から独立した固定翼式の飛行機１として飛行可能となる。この後、既に述べたように、ユーザは無線操作により飛行機１の電源制御装置５０を作動させ、電源制御装置５０から各種電子機器に対して電力や制御信号を供給して所定の飛行を行わせることができる。

以上説明した実施形態に係る飛行機１においては、揚力を発生させるように展開された「第一の形態」から、所定の収納空間Ｓに収納されるように畳まれた「第二の形態」へと、主翼２０を変形させることができ、かつ、主翼２０を収納空間Ｓから排出させると弾性力Ｆにより「第二の形態」から「第一の形態」へと自動的に主翼２０を変形させることができる。特に、本飛行機１は、フレーム部材２２及びシート状部材２３を有する主翼２０を、折り畳み傘のように折り畳んだり展開させたりすることができる。すなわち、主翼２０の「第一の形態」においては、フレーム部材２２を飛行方向Ｄ１に略直交する方向Ｄ２に延在させて主翼２０の前縁２０ａを形成させるように展開させるとともに、シート状部材２３をフレーム部材２２の後方で略平坦な翼面２０ｂを形成させるように展開させることができる。一方、主翼２０の「第二の形態」においては、ヒンジ２１を介してフレーム部材２２を折り畳んで飛行方向Ｄ１に沿って延在させるとともに、シート状部材２３をフレーム部材２２とともに折り畳むことができる。そして、主翼２０のフレーム部材２２を所定の収納空間Ｓから排出することにより、フレーム部材２２に取り付けた弾性体７０の弾性力Ｆによって主翼２０を「第二の形態」から「第一の形態」へと変形させることができる。

従って、主翼２０を「第二の形態」とした状態で本飛行機１を筐体内に収納して様々な場所に持ち運び、その場所で主翼２０を筐体から排出し「第一の形態」へと自動的に変形させて本飛行機１を飛行させたり、主翼２０を「第二の形態」とした本飛行機１を収納した収納具１００を上空に打ち上げ、上空で主翼２０を収納具１００から排出し「第一の形態」へと自動的に変形させて本飛行機１を飛行させたりすることができる。本飛行機１は、「第二の形態」から「第一の形態」へと移行したときのサイズの拡大率がきわめて大きい。また、本飛行機１は、このように弾性力Ｆを利用して自動的に展開する主翼２０を採用しているため、比較的簡素な機構を有している。また、本飛行機１は、主翼２０を「第一の形態」としたときに固定翼式の飛行機として機能することができるため、回転翼式の飛行機と比較して燃料（電力）消費量を低減させることができる。さらに、本飛行機１は、畳まれた状態から自動的に展開して飛行可能であるため、従来の固定翼式の飛行機のような離陸前の滑走が不要となり、離陸環境を問わないという利点を有する。

また、以上説明した実施形態に係る飛行機１においては、飛行方向Ｄ１に沿って延在する機体１０を、ヒンジ１１を介して連結された複数の棒状部材１２から構成して折り畳み可能としているため、機体１０を折り畳んで飛行方向Ｄ１における機体１０の寸法を縮小することができる。

また、以上説明した実施形態に係る飛行機１においては、尾翼３０を構成する部材（水平尾翼３１、左右一対の垂直尾翼３２、左右一対の方向舵３３及び昇降舵３４）によって形成された略直方体状の収納空間Ｓに、「第二の形態」とされた主翼２０と、折り畳まれた機体１０と、をコンパクトに収納することができる。

また、以上説明した実施形態に係る飛行機１においては、比較的重量の大きい電源制御装置５０を、「第一の形態」における主翼２０の上方に配置することができる。従って、「第一の形態」における飛行機１の重心を比較的前方の位置に配置することができるため、飛行状態を安定させることが可能となる。

また、以上説明した実施形態に係る収納具１００においては、第一の紐状部材１３０を切断することにより、飛行機１の機体１０及び主翼２０を展開させることができ、第二の紐状部材１４０を切断することにより、飛行機１を基体１１０から切り離すことができる。すなわち、二種類の紐状部材１３０・１４０を順次切断して飛行機１の展開及び切り離しを順次行うことにより、飛行機１を「第二の形態」から「第一の形態」へと確実に移行させて飛行させることが可能となる。

なお、以上の実施形態においては、３本の棒状部材１２から機体１０を構成した例を示したが、機体１０を構成する棒状部材の本数はこれに限られるものではない。例えば、２本の棒状部材から機体を構成してもよく、４本以上の棒状部材から機体を構成してもよい。また、折り畳み可能な機体１０の代わりに伸縮自在な機体を採用し、縮小された機体を所定の収納空間に収納することもできる。

また、以上の実施形態においては、左右のフレーム部材２２の各々を、ヒンジ２１を介して連結された３本の棒状部材（第一の棒状部材２２ａ、第二の棒状部材２２ｂ、第三の棒状部材２２ｃ）から構成した例を示したが、フレーム部材２２を構成する棒状部材の本数はこれに限られるものではない。例えば、２本の棒状部材から機体を構成してもよく、４本以上の棒状部材から機体を構成してもよい。

また、以上の実施形態においては、折り畳み可能なフレーム部材２２を有する折り畳み傘のような構成の主翼２０を採用した例を示したが、主翼の構成はこれに限られるものではない。例えば、複数の棒状部材からなるフレーム部材に代えて、弾力性及び可撓性を有する１本のフレーム部材を有する主翼を採用することができる。かかる構成を有する主翼を採用した場合には、１本のフレーム部材を湾曲させるように畳んで所定の収納空間に収納することができる一方、収納空間から排出したときにフレーム部材自体の弾力性により自動的に主翼を展開させることができる。

また、以上の実施形態においては、基体１１０及びカバー１２０を有する収納具１００に飛行機１を収納して打ち上げた後、この収納具１００の紐状部材１３０・１４０を切断して飛行機１を展開させて切り離した例を示したが、飛行機１を収納する収納具の形態や、収納具から飛行機１を展開させる方法については、本実施形態におけるものに限られるものではない。例えば、２種類の紐状部材１３０・１４０をユーザの無線操作で切断する代わりに、高度に応じて紐状部材１３０・１４０を自動的に切断して飛行機１の展開切離を行うこともできる。例えば、まず、測定された飛行機１の高度が第一の高度に到達したときに自動的に電熱線１１３に電流を流して加熱して第一の紐状部材１３０を切断することにより飛行機１を展開させ、次いで、測定された飛行機１の高度が第一の高度よりも低い第二の高度に到達したときに自動的に電熱線１１８に電流を流して加熱して第二の紐状部材１４０を切断することにより飛行機１を収納具１００から切り離すこともできる。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、かかる実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…飛行機
１０…機体
１１…ヒンジ
１２…棒状部材
２０…主翼
２０ａ…前縁
２０ｂ…翼面
２１…ヒンジ
２２…フレーム部材
２３…シート状部材
３０…尾翼
３１…板状部材
３２…垂直尾翼
３３…水平尾翼
３３ａ…回動軸
４０…推進装置
５０…電源制御装置
７０…弾性体
１００…収納具
１１０…基体
１２０…カバー
１３０…第一の紐状部材
１４０…第二の紐状部材
Ｄ１…飛行方向
Ｄ２…翼幅方向（飛行方向に略直交する方向）
Ｆ…弾性力
Ｓ…収納空間

Claims (8)

1. 飛行方向に沿って延在する機体と、前記機体に取り付けられる主翼及び尾翼と、推進力を発生させる推進装置と、を備える飛行機であって、
   前記主翼は、揚力を発生させるように展開された第一の形態から所定の収納空間に収納されるように畳まれた第二の形態へと変形するように構成される一方、前記収納空間から排出されると弾性力により前記第二の形態から前記第一の形態へと変形するように構成されている、飛行機。
2. 前記機体は、ヒンジを介して連結された複数の棒状部材から構成されて折り畳み可能とされている、請求項１に記載の飛行機。
3. 前記主翼は、ヒンジを介して折り畳み可能なフレーム部材と、前記フレーム部材に取り付けられたシート状部材と、を有し、
   前記第一の形態においては、前記フレーム部材が飛行方向に略直交する方向に延在して前記主翼の前縁を形成するように展開されるとともに、前記シート状部材が前記フレーム部材の後方で略平坦な翼面を形成するように展開される一方、
   前記第二の形態においては、前記ヒンジを介して前記フレーム部材が折り畳まれて前記飛行方向に沿って延在するとともに、前記シート状部材が前記フレーム部材とともに折り畳まれる、請求項１又は２に記載の飛行機。
4. 前記尾翼は、平面視略矩形状の板状部材を介して前記機体に取り付けられた左右一対の垂直尾翼と、前記垂直尾翼の後方に配置されて前記飛行方向に略直交する方向に延在する回動軸を中心に前記板状部材に対して回動するように構成された水平尾翼と、を有し、
   前記板状部材、前記垂直尾翼及び前記水平尾翼によって形成された略直方体状の収納空間に、前記第二の形態とされた前記主翼と、前記機体と、が収納されるように構成されている、請求項３に記載の飛行機。
5. 前記フレーム部材は、前記主翼を前記第二の形態から前記第一の形態へと変形させるための弾性力を弾性体に蓄えた状態で折り畳まれて前記収納空間内に収納される一方、前記収納空間から排出されると前記弾性力により前記主翼を前記第二の形態から前記第一の形態へと変形させるように構成されている、請求項４に記載の飛行機。
6. 前記推進装置に対して電力及び制御信号を供給する電源制御装置を備え、
   前記電源制御装置は、前記第一の形態における前記主翼の上方に配置される、請求項１から５の何れか一項に記載の飛行機。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の飛行機を収納する収納具であって、
   平坦な板状の基体と、
   前記基体に取り付けられたカバーと、
   前記カバーを前記飛行機に巻き付けて被覆することにより前記飛行機の前記機体及び前記主翼の展開を阻止した状態を維持するための第一の紐状部材と、
   前記機体及び前記主翼の展開後に暫定的に前記飛行機を前記基体に繋いでおくための第二の紐状部材と、を備え、
   前記第一の紐状部材が切断されることにより、前記飛行機の前記機体及び前記主翼の展開が実現され、前記第二の紐状部材が切断されることにより、前記飛行機の前記基体からの切り離しが実現されるように構成された、収納具。
8. 請求項７に記載の収納具に収納した請求項１から６の何れか一項に記載の飛行機を展開させて前記収納具から切り離す方法であって、
   前記第二の形態における前記飛行機を収納した前記収納具を上空で放出させた後、前記第一の紐状部材を切断することにより前記飛行機の前記機体及び前記主翼を展開させる展開工程と、
   前記展開工程を経た後、前記第二の紐状部材を切断することにより前記飛行機を前記基体から切り離す切離工程と、
   を含む、飛行機の展開切離方法。

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