JP2020500761A - 押出成形された翼の保護システム及び装置 - Google Patents

Abstract

押出成形された翼の保護およびのためのシステム、装置、および方法は、押出成形された操縦翼面（１２６）であって、操縦翼面の前縁（２０２）に近接する溝（２０６）と、溝の周りに配置されたナックル（２１０）と、前側空隙（２１２）と、後側空隙（２１４）と、前側空隙と後側空隙とを分離する分離板（２１６）とを具える押出成形された操縦翼面（１２６）と、押出成形された操縦翼面に配置された複数のノッチ（２００）であって、操縦翼面の前縁に近接する複数のノッチ（２００）とを具える。【選択図】図１Ａ

Description

［発明者］
パヴェル ベリク、およびジョン ピーター ズワン

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１６年１１月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／４２１，６６６号の優先権及びその利益を主張し、その内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。

実施形態は、概して無人航空機（ＵＡＶ）、より具体的には、垂直離着陸（ＶＴＯＬ）航空機に関する。

飛行操縦翼面は、レイアップ法を用いて構築することができ、そこでは、アルミニウム又は鉄鋼が生成され、発泡コア又は除去可能なブラダーが型に挿入されるが、型を加熱し、型を分解し、今後の使用のために型を洗浄するのに手作業を要する。別の選択肢は、射出成形を使用することであり、操縦翼面が２つの部分に構築され、一体に組み立てられる。射出成形は、より厚く且つより重い部品をもたらし得る。

例示的なシステムの実施形態は、押出成形された操縦翼面であって、当該操縦翼面の前縁に近接する溝と、溝の周りに配置されたナックルと、前側空隙と、後側空隙と、前側空隙と後側空隙とを分離する分離板とを具える押出成形された操縦翼面と、押出成形された操縦翼面に配置された複数のノッチであって、操縦翼面の前縁に近接する複数のノッチとを具えることができる。システムは、複数のクリップを更に具え、複数のクリップのそれぞれは、クリップの基部に近接して配置される少なくとも１つのピンを含み、各クリップの少なくとも１つのピンは、溝を通って操縦翼面のナックルにより受け入れられ、ナックルは、ピンを受け入れるために変形し、操縦翼面は、各ピンを中心に回動することができる。システムは、少なくとも１つのカフと、第１の空洞部から遠位側に配置される第２の空洞部と、サーボアダプタとを更に具えることができ、少なくとも１つのカフは、操縦翼面の端部を、カフの第１の空洞部内で受けることができ、前記第２の空洞部は、操縦翼面を制御するためにサーボアダプタを受けるような寸法とすることができる。

更なるシステムの実施形態において、複数のクリップの各クリップは、翼の上面の窪みに挿入するための第１の突起部を有する第１の脚を更に具えることができる。複数のクリップの各クリップは、翼の下面の窪みに挿入するための第２の突起部を有する第２の脚を更に具えることができる。各ピンは、第１の脚の平面に略垂直な平面内に配置されることができる。各ピンは、先が細く、各ピンの狭い端部が、基部から遠位とすることができる。前側空隙が、ナックルに近接することができる。後側空隙が、操縦翼面の後縁に近接することができる。ナックルは、操縦翼面の底面を向いた開口部を具えることができる。操縦翼面は、耐ＵＶ性プラスチックまたはポリカーボネート−ＡＢＳ（ＰＣ−ＡＢＳ）から作成されることができる。

例示的な方法の実施形態は、操縦翼面を押出成形するステップを具えることができ、押出成形された操縦翼面が、当該操縦翼面の前縁に近接する溝と、溝の周りに配置されたナックルと、前側空隙と、後側空隙と、前側空隙と後側空隙とを分離する分離板とを具える。方法は、操縦翼面を設定された長さに切断するステップと、切断された操縦翼面の前縁に近接して、複数の開口部をフライス加工により操縦翼面に形成するステップとを具えることもできる。一部の実施形態において、前側空隙はナックルに近接することができ、後側空隙は操縦翼面の後縁に近接することができ、分離板は、操縦翼面の外側の幅よりも幅が狭くてもよく、ナックルは、操縦翼面の下面を向いた開口部を具えることができる。

別の例示的な方法の実施形態は、少なくとも１つのクリップを垂直離着陸（ＶＴＯＬ）無人航空機（ＵＡＶ）の翼に取り付けるステップと、押出成形された操縦翼面の端部にカフを取り付けるステップと、操縦翼面の前縁の少なくとも１つのノッチに近接して、少なくとも１つのクリップに押出成形された操縦翼面を取り付けるステップとを具えることができる。方法は、サーボコネクタをカフに取り付けるステップを更に具えることができ、サーボコネクタが、操縦翼面の移動を制御する。

図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、その代わりに本発明の原理を示すために強調がなされている。同一の符号は、異なる図面を通して対応する部分を指し示している。実施形態は、例示により図示され、添付の図面に限定されるものではない。
図１Ａは、例示的な垂直離着陸（ＶＴＯＬ）無人航空機（ＵＡＶ）の正面図を示す。 図１Ｂは、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの背面図を示す。 図１Ｃは、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの上面図を示す。 図１Ｄは、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの斜視図を示す。 図２Ａは、ＶＴＯＬ ＵＡＶの例示的な翼から離れて位置する例示的な操縦翼面の上面図を示す。 図２Ｂは、例示的なクリップを有する、図２Ａの操縦翼面の断面図を示す。 図２Ｃは、例示的なクリップのピンを挿入するために撓んでいる、図２Ｂの操縦翼面を示す。 図２Ｄは、例示的なクリップのピンが例示的なクリップの溝に挿入された、図２Ｂの操縦翼面の図を示す。 図３Ａ、３Ｂ、および３Ｃは、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶに接続された操縦翼面、カフ、サーボコネクタ、クリップ、及びサーボの図を示す。 図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄはそれぞれ、例示的な操縦翼面の上面図、側面図、詳細図、及び斜視図を示す。 図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、および５Ｆは、例示的なクリップの上面図、側面図、断面図、詳細図、正面図、及び斜視図を示す。 図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ、６Ｆ、および６Ｇはそれぞれ、例示的なカフの上面図、左側面図、断面図、右側面図、正面図、正面斜視図、及び背面斜視図を示す。 図７は、例示的な操縦翼面を取り付けるための別の例示的なクリップを示す。 図８は、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶ用の例示的な翼プロテクタを示す。 図９は、例示的な押出成形された操縦翼面の製造方法のフローチャートを示す。 図１０は、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの組み立て方法のフローチャートを示す。 図１１は、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの翼を損傷から保護する方法のフローチャートを示す。 図１２は、傾いて着陸する、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの正面図を示す。

本発明のシステムは、ダイを通してプラスチック等の材料を押出すことで製造できる飛行操縦翼面を可能にする。実施形態は、一定の断面形状の物体を生成するのに用いられる、操縦翼面の押出プロセスを開示し、そこでは、材料が所望の断面のダイを通して押出される。材料の押出しは、操縦翼面製造の簡素化、高速化、および大幅なコスト削減といった恩恵を提供することができる。２つの空隙とそれらの空隙を分離する分離板とを有する押出成形された操縦翼面を利用することにより、操縦翼面は、構造的一体性および強度を維持しながら、軽量で、薄壁を有し、安く製造できる。そのようなＵＡＶの異なる部分の構造的一体性により、全体構造は、ＵＡＶにかかる重量を含んだ負荷または衝撃がかかったときに、過度に破損または変形せずに一体性を保持することが可能になる。

図１Ａは、例示的な垂直離着陸（ＶＴＯＬ）無人航空機（ＵＡＶ）１００の正面図を示す。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００は、図１Ｃに示すように、４対のロータまたはプロペラ１０２、１０４を具えることができ、第１の対のプロペラ１０２、１０４の後ろに隠れた第２の組のプロペラを有する。それぞれのモータポッド構造１１０、１１２に取り付けられたモータ１０６、１０８が、プロペラ１０２、１０４を駆動する。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００は、モータポッド構造１１０、１１２と胴体１１８との間に、右翼１１４および左翼１１６も含む。それぞれの翼１１４、１１６は、前縁または第１の縁１２０、および後縁または第２の縁１２４を有することができる。一対の操縦翼面１２６、１２８は、それぞれの翼１１４、１１６の第２の縁１２４に近接して取り付けることができる。右側着陸装置１３０は、プロペラ１０２から遠位のモータポッド構造１１０の底縁に配置することができる。左側着陸装置１３２は、プロペラ１０４から遠位のモータポッド構造１１２の底縁に配置することができる。中央着陸装置１３４は、垂直安定板１３６に近接する胴体１１８の底縁に配置することができる。いくつかの実施形態において、垂直安定板１３６は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の転倒を防ぐ着陸装置として機能を果たすことができる。

一実施形態において、ＶＴＯＬ航空機は、垂直に離陸し、垂直飛行から水平飛行に移行し、前方に水平飛行することができる。クワッドロータ航空機は、４つのモータおよび４つのプロペラを有し、それらは全て、クワッドロータの縦軸に向けて垂直に整列されている。クワッドロータを適切に制御し、クワッドロータの操縦に必要な電力を減らすため、クワッドロータのプロペラの大きさは、クワッドロータの全体的な大きさに比べて大きい。航空機は、モータそれぞれの推力および操縦翼面１２６、１２８を調節する機内制御システムにより制御することができる。機内制御システムは、アドレス指定可能なメモリを有するプロセッサを含むことができ、モータの差動推力を与えて、力およびトルクの両方を航空機に加えることができる。従って、操縦翼面１２６、１２８は、ＵＡＶの制御において、重要な役割を果たすことができる。更に、例示的な押出プロセスを用いて製造された操縦翼面は、重量および複雑度を低減することが可能である。一実施形態において、操縦翼面１２６、１２８は、後縁の翼のエレボンであってもよい。他の実施形態において、操縦翼面１２６、１２８は、任意選択的に、方向舵、エレベータ、フラップ、補助翼、スピードブレーキ等であってもよい。一連の例示的なクリップ１３８は、翼１１４、１１６を操縦翼面１２６、１２８に接続するために、翼１１４、１１６の長さに沿って間隔を空けることができる。一部の実施形態において、図７に示すように、クリップ１３８はより頑丈なコネクタと置き換えることができる。

胴体１１８およびモータポッド構造１１０、１１２は、例えば射出成形プロセスを用いて、プラスチックから作成されてもよい。翼１１４、１１６は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の重量を最小にし、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の飛行時間を最大にするように、成形発泡体から作成されてもよい。射出成形された翼が、有意な重量をＶＴＯＬ ＵＡＶ１００に加える。一部のＵＡＶの実施形態において、成形発泡体の翼は、発泡体が圧縮される部分に一体成形ヒンジを形成することができる。この一体成形ヒンジは、打撃、衝撃または歪みの結果、破損しやすい、またはばらばらになる。使用を長持ちさせるため、他の材料のテープを一体成形ヒンジの上に張り付けることができるが、使用が大幅に長持ちすることはない。成形発泡体の翼は、開示された操縦翼面１２６、１２８の後縁の厚さ約２ｍｍと比べて、断面の厚さが約３〜５ｍｍに制限されるようにしてもよい。更に、断面が小さい成形発泡体の翼は、手作業のトリミングが必要なことがあり、開示された、押出成形されたプラスチック操縦翼面１２６、１２８と比べて、廃棄率が非常に高いという問題を抱える。

成形発泡体の翼１１４、１１６は、操縦翼面１２６、１２８を翼１１４、１１６に取り付けるための複数のクリップ１３８を受ける複数の凹部を含むことができる。成形発泡体の翼１１４、１１６は、プラスチック胴体１１８およびモータポッド構造１１０、１１２と比較して、特に窪みにより損傷を受けやすい。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００が凹凸のある表面、または岩等の１つ以上の障害物のある表面に着陸しなければならない場合、発泡体の翼１１４、１１６が窪んでしまう可能性がある。発泡体の翼１１４、１１６が窪むことで、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の効率性または操縦性が失われ得る。一部の実施形態において、翼１１４、１１６の損傷で、翼の修理または交換を必要とし得る。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の一部の実施形態において、操縦翼面１２６、１２８を、使い捨て可能な翼プロテクタとして用いることができる。すなわち、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００は、垂直方向の向きに離着陸することができるため、発泡体の翼１１４、１１６が離着陸時に損傷しやすくなる。操縦翼面１２６、１２８は、当該操縦翼面が配置されていなければ発泡体の翼１１４、１１６に損害を与えたであろう離着陸時の損傷を吸収するために、地面と翼１１４、１１６との間に配置するようにしてもよい。従って、操縦翼面１１４、１１６は、発泡体の翼１１４、１１６と地面との間として機能することで、使い捨て可能な押出保護システムを提供することができ、それにより押出保護システムは、如何なる損傷を受けても、回復することができる。操縦翼面１１４、１１６は、損傷した場合、ユーザにより最小限のコストで容易に交換することができる。

一実施形態において、操縦翼面１２６、１２８は、押出成形されたプラスチックから作成されてもよい。更に、一部の実施形態において、操縦翼面１２６、１２８は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の使用中に劣化することがないよう、耐ＵＶ性プラスチックから作成されてもよい。一部の実施形態において、操縦翼面１２６、１２８は、ポリカーボネート−ＡＢＳ（ＰＣ−ＡＢＳ）から作成されてもよい。操縦翼面１２６、１２８は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の垂直飛行中に、窪みやすい発泡体の翼１１４、１１６と地面との間に配置されるため、これらの操縦翼面１２６、１２８は、翼１１４、１１６を窪みから保護するよう作動することができる。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００が岩等の固い物体のある領域に着陸しなければならない場合、翼１１４が岩に衝突する前に、操縦翼面１２６を岩に接触させることで、操縦翼面を撓ませるか、または操縦翼面に衝撃力を吸収させて、翼１１４への損傷を防ぐ。衝突の結果、操縦翼面１２６のより堅いプラスチックの表面に傷がつくか、または撓んでいるが、実質的に損傷を受けない。操縦翼面１２６が損傷した場合、発泡体の翼１１４の交換よりも低コストかつ短時間で、ユーザにより迅速に交換可能である。一部の実施形態において、操縦翼面１２６は、翼１１４の保護システムおよび装置として機能することができる。

一対のカフ１４０、１４２は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の胴体１１８に近接して操縦翼面１２６、１２８それぞれの端部に取り付けることができる。カフ１４０、１４２は、摩擦嵌め、スナップ嵌め、および／または接着剤により、それぞれの操縦翼面１２６、１２８に取り付けることができる。図３Ａに示すように、操縦翼面１２８を調節するのに第１の直接駆動サーボを用いることができる。図１Ａに示すように、操縦翼面１２６を調節するのに第２の直接駆動サーボを用いることができる。

図１Ｂは、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の背面図を示す。１つ以上のセンサ１４４は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の胴体１１８に配置されてもよい。図１Ｃは、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の上面図を示す。ＶＴＯＬ ＵＡＶは、ウィングレット１５０、１５２、１５４、１５６により分けられた４つのプロペラ１０２、１０４、１４６、１４８を含むことができる。着陸後のＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の転倒を防ぐのに、垂直安定板１３６、１５８を用いることができる。図１Ｄは、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の斜視図を示す。垂直離陸後、ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００は、より広大な領域をカバーするために水平飛行に移行し、それから着陸のために垂直方向の向きに戻すことができる。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１００は、垂直および水平飛行間の移行を実施するのに、プロペラ１０２、１０４、１４６、１４８、および操縦翼面１２６、１２８を使用することができる。

図２Ａは、ＶＴＯＬ ＵＡＶの例示的な翼１１４から離れて位置する、例示的な操縦翼面１２６の上面図を示す。翼１１４は、翼の周りに配置される複数のクリップ１３８を含むことができる。クリップ１３８は、翼１１４の凹部に取り付けることができる。一部の実施形態において、クリップ１３８は、接着剤により翼に固定することができる。

操縦翼面１２６は、複数のクリップ１３８の配置に対応する複数のノッチ２００を含むことができ、ノッチ２００がクリップ１３８を受け入れ、操縦翼面１２６がクリップ１３８の取り付け箇所を中心にして回転できるようにする。ノッチ２００は、先が細くなる後縁２０４の遠位となる、操縦翼面１２６の前縁２０２に配置されてもよい。ノッチ２００は、ノッチ２００の両側の周りに横向きの部分を含む。空洞部構造または溝２０６は、操縦翼面１２６の前縁２０２に規定され、操縦翼面１２６の全長に沿って横方向に延びる。溝２０６は、クリップ１３８の基部２０９の両側から延在するピン２０８を受けるような形状および寸法とされ、操縦翼面１２６がピン２０８を中心に回転できるようにする。

操縦翼面１２６は、その長さに沿って一定の断面を有し、それは、断面図２Ｂに示すように、Ｘ１またはＸ２の横方向におけるプラスチック等の材料の押出成形によりもたらされる。一実施形態において、それぞれのクリップの少なくとも１つのピン２０８は、溝２０６を通して操縦翼面１２６のナックル２１０により受け入れることができ、そこでは、ナックルが、ピンを受け入れる屈曲部または弓型部を提供する。更に、操縦翼面１２６はそれぞれのピンを中心に回動することができ、それによりＵＡＶを制御するための動きをもたらすことができる。

図２Ｂは、例示的なクリップ１３８を有する、図２Ａの操縦翼面１２６の断面図を示す。操縦翼面１２６の断面の形状は、製造時に押出成形されるダイにより決定される。ダイによる断面は、操縦翼面だけでなく、溝２０６、ナックル２１０、前側空隙２１２、後側空隙２１４、および前側空隙２１２と後側空隙２１４とを分離する分離板２１６の外形も定める。分離板２１６の厚さは、例えば、操縦翼面１２６の外壁２１８の厚さの約半分とすることができる。分離板２１６は、操縦翼面１２６にねじり強度をもたらし、操縦翼面１２６が押出プロセス間で押出されるときに、空隙２１２、２１４が内側にくずれるのを防ぐ。一部の実施形態において、操縦翼面１２６は、複数の分離板を含むことができる。空隙２１２、２１４は、区分けされたもの（ｃａｒｖｅｏｕｔｓ）または管のように、２つ以上の空洞部の形態の中空であってもよい。一部の実施形態において、空隙２１２、２１４を発泡体または他の材料で満たして、操縦翼面１２６に更なる強度を加えることができる。

溝２０６等の導管は、ナックル２１０を規定して、矢印２２４で示す方法に前縁部分２２０が変形すること（２２２）を可能とし、その結果、溝２０６は、クリップ１３８の基部２０９から延在するピン２０８を受け入れるよう拡大することができる。操縦翼面１２６で使用する材料、およびナックル２１０と溝２０６との形状によって、変形して元の形状に戻るのに必要な弾力性が与えられる。ナックル２１０は、ピン２０８を受け入れて、ピン２０８とナックル２１０との間の遊びを最小にしながら、ピンをその周りで自由に回転させることができるような寸法に設定されている。ピン２０８は、ナックル２１０の溝２０６に、点線矢印で示す方向２２４に挿入することができる。操縦翼面１２６は、ナックルの位置での操縦翼面１２６の複数回の取り付けおよび／または取り外しを可能にして、操縦翼面１２６の装着または除去を容易にするのに十分に柔軟な材料で作成することができる。

図２Ｃは、例示的なクリップ１３８のピン２０８を挿入するために撓んでいる、図２Ｂの操縦翼面１２６を示す。ナックル２１０が外向き２２２に撓むか変形し、クリップ１３８のピン２０８が溝２０６に入ることができる。

図２Ｄは、例示的なクリップ１３８のピン２０８が例示的なクリップの溝２０６に挿入された、図２Ｂの操縦翼面の図を示す。ピン２０８が溝２０６の最終位置に入るため、ナックル２１０は、元の位置に戻るように、矢印２２４で示す方向に変形する（２２４）。クリップ１３８のピン２０８は、スナップ嵌めにより操縦翼面１２６に固定することができる。操縦翼面１３８は、ねじ、特殊工具、または専門知識を要さずに、手でクリップ１３８に固定することができる。ユーザは、操縦翼面１３８が損傷したか、交換が必要な場合、その場で操縦翼面１３８を交換することができる。クリップ１３８は、逆の動きの後で操縦翼面１２６から取り外すことができ、逆の動きでは、操縦翼面１２６がクリップ１３８から離れるように進んで、クリップ１３８がスナップ動作でナックル２１０から取り外されるときに、ナックル２１０を撓ませる。ナックルは、ユーザによる着脱を容易にしながらも、予期しない取り外しを防止するのに十分な弾力性を有することができる。

ナックル２１０は、操縦翼面１２６の前縁に近接して配置されてもよい。一実施形態において、ナックル２１０は、操縦翼面１２６の上面に近接する弓状の断面を有し、ナックル２１０の開口部は、操縦翼面１２６の下面を向いている。ナックルの前縁部分２２０は、弓状の断面から、操縦翼面１２６の下面まで延在することができる。前縁部分２２０は、ナックル２１０の弓状の部分から十分離れて延在することができ、ユーザが、前縁部分２２０を操作することが可能になる。前側空隙２１２から離れるように前縁部分２２０を押すことにより、ナックル２１０が変形し、クリップ１３８の２０８をナックル２１０から取り外すことが可能になる。ユーザは、前縁部分２２０を操作することができ、クリップ１３８のピン２０８を、操縦翼面１２６のナックル２１０から容易に挿入および／または取り外しすることが可能になる。

図３Ａ乃至３Ｃは、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶに接続された操縦翼面１２８、カフ１４２、サーボコネクタ３００、クリップ１３８、及びサーボ３０２の上面図を示す。翼１１６は、クリップの一部分を受けるための複数の窪み３０４を含むことができる。窪みは、クリップに十分な表面積をもたらして翼の発泡体上に適切な結合面を有するよう、浅いものでもよい。操縦翼面１２８は、点線で示すように、カフ１４２で第１のカフ空洞部３０６に収まることができる。カフ１４２は、締り嵌めにより操縦翼面１２８に取り付けることができ、それにより、翼１１６を保護しながらも、着陸時に操縦翼面１２８が障害物により損傷した場合等に、操縦翼面１２８をカフ１４２から迅速に取り外すことが可能になる。一部の実施形態において、カフ１４２を操縦翼面１２８に固定するのに、第１のカフ空洞部３０６で接着剤を用いることができる。

サーボコネクタ３００は、ＶＴＯＬ ＵＡＶの胴体１１８から延在することができる。サーボコネクタ３００は、第１のカフ空洞部３０６から遠位側に配置される第２のカフ空洞部３０８に受けることができる。第２のカフ空洞部３０８は、締り嵌めによりサーボコネクタを受けることができる。サーボコネクタ３００は、サーボコネクタ３００とカフ１４２との間の嵌合を確実にするため、第２のカフ空洞部３０８内に嵌合する際に閉じる分割コネクタとすることができる。

サーボ３０２は、胴体１１８に配置されてもよい。サーボ３０２は、直接駆動サーボであってもよく、長寿命化を確実にし、ＶＴＯＬ ＵＡＶの着陸中に障害物に遭遇して操縦翼面１２８が撓む間などに、装置への損傷を防ぐ。サーボコネクタ３００とカフ１４２との締り嵌めは、翼１１６が胴体から部分的に離れても、操縦翼面１２８の制御が確実に維持されるようにする。それは、例えば、ＶＴＯＬ ＵＡＶがコーナに着陸した場合などに生じ、その際に、最初に翼１１６を胴体１１８から離れさせる力を生じさせて、発泡体の翼１１６への損傷を防ぐようになっている。操縦翼面１２８、クリップ１３８、およびカフ１４２は、必要であれば、ＶＴＯＬ ＵＡＶのユーザによりそれぞれ着脱可能に取り付けおよび交換することができる。

図４Ａ乃至４Ｄはそれぞれ、例示的な操縦翼面１２８の上面図、側面図、詳細図、および斜視図を示す。

図５Ａ乃至５Ｆは、例示的なクリップ１３８の上面図、側面図、断面図、詳細図、正面図、及び斜視図を示す。２つのピン２０８が、クリップ１３８の基部２０９から延在する。ピン２０８は、操縦翼面においてピン２０８の容易な取り付けを補助する、先細の端部を有することができる。クリップ１３８は、上部または第１の脚５００、および下部または第２の脚５０２を有することができる。第１の脚５００は、図３Ａに示すように、ＶＴＯＬ ＵＡＶの翼の上面の窪みに挿入するための第１の突起部５０４を含むことができる。第２の脚５０２は、ＶＴＯＬ ＵＡＶの翼の下面の窪みに挿入するための第２の突起部５０６を含むことができる。一部の実施形態において、第１の脚５００および第２の脚５０２は、例えば、クリップ１３８を１つの向きで取り付けすることのみを許容する非対称ポカヨケ設計により、クリップ１３８の誤ったまたは逆の取り付けを防ぐように設計することができる。

図６Ａ乃至６Ｇはそれぞれ、例示的なカフ１４２の上面図、左側面図、断面図、右側面図、正面図、正面斜視図、および背面斜視図を示す。カフ１４２は、取り付けの際にＵＡＶの胴体に近接して配置される第１の側部６００と、取り付けの際に第１の側部６００から遠位にあり、かつ操縦翼面に近接する第２の側部６０２とを含むことができる。カフ１４２は、複数の空洞部を含むことができる。第１の空洞部３０６は、図３Ａにも示すように、操縦翼面を受ける寸法にすることができる。第２の空洞部３０８は、図３Ａに示すように、サーボコネクタを受ける寸法にすることができる。一部の実施形態において、カフ１４２は、第３の空洞部６０４等の更なる空洞部を含むことができ、カフ１４２の重量を減らす。カフは、射出成形により作成されてもよく、プラスチックから作成されてもよい。

図７は、例示的な操縦翼面を取り付ける別の例示的なクリップ７００、７０２を示す。クリップ７００、７０２は、ＶＴＯＬ ＵＡＶ７０８の翼７０６の後縁７０４を横切って延在することができる。クリップ７００、７０２の表面積がより大きいと、負荷を分散して、発泡体の翼の窪みを生じさせ得ることになる翼７０６にかかる力を制限することができる。クリップ７００、７０２は、射出成形プラスチック等の射出成形から作成されてもよい。

図８は、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶ８０４の例示的な翼プロテクタ８００、８０２を示す。翼プロテクタ８００、８０２は、翼８０８、８１０の前縁８０６を横切って延在することができる。発泡体の翼８０８、８１０は、ユーザの扱いに依る損傷を特に受けやすく、例えば、発泡体はユーザの指により窪みを形成し得る。翼プロテクタ８００、８０２は、ダイによる押出により形成することができる。他の実施形態において、翼プロテクタ８００、８０２は、射出成形により形成することができる。ＶＴＯＬ ＵＡＶ８０４の翼８０８、８１０は、内部に多少のねじりを有することができ、完全に真っ直ぐではない。翼プロテクタ８００、８０２が押出により形成される実施形態において、翼プロテクタ８００、８０２を加工して、ねじりを加えることができる。他の実施形態において、ねじりの差は、更なる加工を要する程度のものでなくてもよい。

図９は、例示的な押出成形された操縦翼面を製造する方法９００のフローチャートを示す。操縦翼面は、ダイにより押出される（ステップ９０２）。操縦翼面が押出プロセス中に崩れ落ちることを防ぐために真空を用いることが出来る。押出成形された操縦翼面は、ナックル、溝、前側空隙、後側空隙、および前側空隙と後側空隙とを分離する分離板を含むことができる。操縦翼面は、設定された長さに切断される（ステップ９０４）。設定された長さは、操縦翼面または翼プロテクタの所望の長さでもよい。複数のノッチが、操縦翼面の前縁に近接する操縦翼面に、フライス加工で形成される（ステップ９０６）。ノッチは、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置、例えば、ＣＮＣルータによりフライス加工で形成することができる。ノッチは、クリップと一直線になるよう一定の間隔で刻むことができ、ノッチをＶＴＯＬ ＵＡＶの翼に取り付ける。

図１０は、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶを組み立てる方法１０００のフローチャートを示す。少なくとも１つのクリップが、ＶＴＯＬ ＵＡＶの翼に取り付けられる（ステップ１００２）。少なくとも１つのカフが、操縦翼面の端部に着脱可能に取り付けられる（ステップ１００４）。少なくとも１つのクリップの少なくとも１つのピンが、操縦翼面の少なくとも１つのノッチに近接して、操縦翼面の溝を通して操縦翼面に着脱可能に取り付けられる（ステップ１００６）。一実施形態において、サーボコネクタは、カフの空洞部により、カフに着脱可能に取り付けられる（ステップ１００８）。

図１１は、例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶの翼を損傷から保護する方法１１００のフローチャートを示す。ユーザは、本明細書に記載のプラスチックの押出成形された操縦翼面等、プラスチックの操縦翼面を、発泡体のＶＴＯＬ ＵＡＶの翼の後縁に近接して取り付けることができる（ステップ１１０２）。操縦翼面は、ＵＡＶが垂直方向の向きにある間、発泡体の翼と地面との間に配置されてもよい。プラスチックの押出成形された操縦翼面は、ＶＴＯＬ ＵＡＶの離陸または着陸時に損傷を受けることがある（ステップ１１０４）。操縦翼面は、垂直飛行中、発泡体の翼に衝突する前に、例えば、岩、凹凸のある地面、障害物等、物体に衝突することがある。その結果、操縦翼面は、損傷を受けて交換が必要になることがあるが、翼は保護され、交換または修理の必要はない。プラスチックの操縦翼面の損傷を特定することができる（ステップ１１０６）。

ユーザ、オペレータ、またはソフトウェアシステムは、プラスチックの操縦翼面が損傷したという通知を提供することができる。表面的な損傷または軽い傷等の小さな損傷については、修理または交換の必要はない。亀裂、破裂、屈曲等の深刻な損傷については、操縦翼面の交換が必要になることがある。押出成形されたプラスチックの操縦翼面がない場合、操縦翼面の損傷により、発泡体の翼が損傷したであろう。損傷したプラスチックの操縦翼面は取り外すことができる（ステップ１１０８）。ユーザは、スナップ嵌め動作により、本明細書に記載の押出成形された操縦翼面を容易に取り外すことができる。ユーザは、クリップのピンが操縦翼面の溝から取り外しできるよう、ナックルの縁を曲げることができる。次に新たなプラスチックの操縦翼面を取り付けて、損傷したプラスチックの操縦翼面と交換することができる（ステップ１１１０）。

低コスト、損傷を特定しやすいこと、取り外しやすいこと、および取り付けしやすいことにより、プラスチックの操縦翼面は頻繁に交換することができる一方、ＶＴＯＬ ＵＡＶの操作を経済的にする。一部の実施形態において、プラスチックの操縦翼面は一定飛行回数毎に交換することができ、操縦翼面が発泡体の翼を確実に保護する。

図１２は、傾いて着陸する、図１Ａの例示的なＶＴＯＬ ＵＡＶ１００の正面図を示す。ＵＡＶ１００は、地面１２０２に向けて垂直に下降（１２００）することができる。ＵＡＶ１００は、エラー、強風等により垂直方向の向きに着陸しなくてもよい。そのような場合、ＵＡＶ１００は最初に、左舷着陸装置１３２を地面１２０２に接触させることができる。左舷着陸装置１３２と地面１２０２とが衝突すると、翼１１６の破損、亀裂、引裂を防止するために、左舷翼１１６と胴体１１８とが離される。カフ１４２は、操縦翼面１２８に取り付けられる。カフ１４２は、図３Ａに示すように、胴体１１８、および胴体から延在するサーボコネクタから離すことができる。図３Ａに示すように、サーボコネクタは、カフ１４２の第２のカフ空洞部に取り付けられるため、サーボは、図１２に示すような非垂直の衝突中に操縦翼面１２８の向きの調節を継続することができる。この継続した制御により、ＵＡＶ１００は、操縦翼面１２６、１２８から必要とされる操縦、例えば、略垂直着陸が可能になる程度に風が静まるまで、ＵＡＶを地面１２０２から垂直方向に操縦することを維持しながら、着陸を中止することができる。サーボと操縦翼面とが固定して接続されると、図１２に示す衝突でサーボに損傷を与え、操縦翼面１２８よりも交換により多くのコストがかかる。

地面１２０２は、岩等の１つ以上の障害物１２０４を含むことができる。ＵＡＶ１００が１２００に下降する際、着陸位置で障害物１２０４に接触することがある。操縦翼面１２６は、ＵＡＶ１００と障害物１２０４との衝撃を吸収することができ、操縦翼面１２６が損傷または破壊しても、発泡体の翼１１４が損傷しないようにする。操縦翼面１２６、１２８は、発泡体の翼１１４、１１６の後縁に配置され、発泡体の翼１１４、１１６と地面１２０２との間に位置する。ユーザにとって、発泡体の翼１１４、１１６を修理または交換するよりも、操縦翼面１２６、１２８を継続的に交換することがより容易で安く済む。ＶＴＯＬ ＵＡＶ１２００の垂直離着陸により、ＵＡＶ１００は、水平離陸するＵＡＶよりも、発泡体の翼１１４、１１６の後縁が損傷する可能性が高くなる。プラスチックの操縦翼面１２６、１２８は、より重いまたはより高価な耐損傷翼を必要とせずに、より破損しやすい翼１１４、１１６を保護する。

上記実施形態の特定の機能および態様の様々を組み合わせ、および／または部分的に組み合わせることができ、それでも本発明の範囲内に定まることができると考えられる。従って、開示した本発明の変形例を形成するため、開示した実施形態の様々な機能および態様が、互いに組み合わせまたは置き換えることができることを理解すべきである。更に、本発明の範囲は、例示により本発明書に開示されるが、上記の特定の開示した実施形態により限定されるべきではないことを目的とする。

Claims (20)

1. 押出成形された操縦翼面であって、当該操縦翼面の前縁に近接する溝と、前記溝の周りに配置されたナックルと、前側空隙と、後側空隙と、前記前側空隙と前記後側空隙とを分離する分離板とを具える押出成形された操縦翼面と、
   前記押出成形された操縦翼面に配置された複数のノッチであって、前記操縦翼面の前縁に近接する複数のノッチとを具えることを特徴とするシステム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、
   複数のクリップを更に具え、前記複数のクリップのそれぞれは、前記クリップの基部に近接して配置される少なくとも１つのピンを含み、
   各クリップの前記少なくとも１つのピンは、前記溝を通って前記操縦翼面のナックルにより受け入れられ、前記ナックルは、前記ピンを受け入れるために変形し、前記操縦翼面は、各ピンを中心に回動することを特徴とするシステム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、
   少なくとも１つのカフを更に具え、前記少なくとも１つのカフは、前記操縦翼面の端部を、前記カフの第１の空洞部内で受けることを特徴とするシステム。
4. 請求項３に記載のシステムにおいて、前記少なくとも１つのカフは、前記第１の空洞部から遠位側に配置される第２の空洞部を更に具えることを特徴とするシステム。
5. 請求項４に記載のシステムにおいて、
   サーボアダプタを更に具え、前記第２の空洞部は、前記操縦翼面を制御するために前記サーボアダプタを受けるような寸法とされることを特徴とするシステム。
6. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記複数のクリップの各クリップは、
   翼の上面の窪みに挿入するための第１の突起部を有する第１の脚を更に具えることを特徴とするシステム。
7. 請求項６に記載のシステムにおいて、前記複数のクリップの各クリップは、
   翼の下面の窪みに挿入するための第２の突起部を有する第２の脚を更に具えることを特徴とするシステム。
8. 請求項６に記載のシステムにおいて、各ピンは、前記第１の脚の平面に略垂直な平面内に配置されることを特徴とするシステム。
9. 請求項２に記載のシステムにおいて、各ピンは、先が細く、各ピンの狭い端部が、前記基部から遠位にあることを特徴とするシステム。
10. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記前側空隙が、前記ナックルに近接していることを特徴とするシステム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて、前記後側空隙が、前記操縦翼面の後縁に近接していることを特徴とするシステム。
12. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記ナックルは、前記操縦翼面の底面を向いた開口部を具えることを特徴とするシステム。
13. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記操縦翼面は、耐ＵＶ性プラスチックから作成されることを特徴とするシステム。
14. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記操縦翼面は、ポリカーボネート−ＡＢＳ（ＰＣ−ＡＢＳ）から作成されることを特徴とするシステム。
15. 操縦翼面を押出成形するステップを具え、押出成形された操縦翼面が、当該操縦翼面の前縁に近接する溝と、前記溝の周りに配置されたナックルと、前側空隙と、後側空隙と、前記前側空隙と前記後側空隙とを分離する分離板とを具えることを特徴とする方法。
16. 請求項１５に記載の方法において、前記操縦翼面を設定された長さに切断するステップを更に具えることを特徴とする方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、切断された操縦翼面の前縁に近接して、複数の開口部をフライス加工により前記操縦翼面に形成するステップを更に具えることを特徴とする方法。
18. 請求項１に記載の方法において、前記前側空隙は前記ナックルに近接し、前記後側空隙は前記操縦翼面の後縁に近接し、前記分離板は、前記操縦翼面の外側の幅よりも幅が狭く、前記ナックルは、前記操縦翼面の下面を向いた開口部を具えることを特徴とする方法。
19. 少なくとも１つのクリップを垂直離着陸（ＶＴＯＬ）無人航空機（ＵＡＶ）の翼に取り付けるステップと、
    前記押出成形された操縦翼面の端部にカフを取り付けるステップと、
    前記操縦翼面の前縁の少なくとも１つのノッチに近接して、前記少なくとも１つのクリップに前記押出成形された操縦翼面を取り付けるステップとを具えることを特徴とする方法。
20. 請求項１９に記載の方法において、サーボコネクタを前記カフに取り付けるステップを更に具え、前記サーボコネクタが、前記操縦翼面の移動を制御することを特徴とする方法。

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