JP2021049960A - 飛行体 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 機体最後部に大きな垂直尾を備え、翼に方向舵の無い、左右一対で平面部が固定される翼平面部非可動式飛行体においては、主翼の機能には、フラップ無しでは揚力浮力を発生できず、揚力及び浮力発生の目的のためにフラップを配設し、低速では翼の上下の表面を風が通り過ぎるだけで強い空気抵抗を発生できずそれによる揚力浮力が小さい。
更に、推進機の噴射風向きを機体水平後方だけの噴射向きに限定され、機体下方に噴射できないため推進風はフラップを介さないと直接揚力浮力にならず、水平直進飛行状態から急制動及びホバリング及び左右の斜め方向移動及び後退飛行、又はホバリング状態から垂直及び斜め上昇や下降はできない。
例えば、オスプレイによるホバリングの飛行状態においては、エンジンからの噴射風は下方に強く噴射し、平面部固定式の翼上部平面に強く叩き付けられ、翼の機首側と後方側の部分からは高速気流が圧力噴射として下方に乱気流として噴射される状態になり、翼裏側は気圧が弱真空状態に低下し、気圧の低下した翼裏側は希薄空気状態となり翼下側の空気は翼に引き寄せられ、翼は機体下方に引き下げられ、下流噴射風は翼の裏側に巻き込まれ、更に機体の揚力は打ち消され、翼の下方に乱気流を発生させ、様々な方向からの風に影響され易く不安定要因となる。
このように左右一対だけの翼枚数と面積が小さいフラップと面積が小さい翼平面部固定の非可動式従来機構造では、揚力および浮力が少なく、姿勢及び飛行機能制御性能が少ないために不安定姿勢を誘発し、その不安定姿勢の回復が困難という問題がある。
これらの危険回避に加え、常に失速の危険がなく、巡行飛行では高速で、かつ低速又は垂直離着陸可能な飛行体を実現したいという要請がある。
例えば、主翼裏側の平面部には強い空気抵抗を発生できないという問題がある。
また、推進機の噴射風向きは、水平後方向きにだけ限定され、機体下方に噴射できないため、推進機の噴射風は直接揚力・浮力作用が発揮できないために低速飛行ができないという問題がある。
更に、機体最後部に取り付けられた垂直尾翼は飛行体の速度と同じ風速を受けるので、飛行体そのものが高速にならないと舵の性能を発揮できないという問題がある。
更に、機体が横風の中で離着陸する場合に大きな面積の垂直尾翼は強い横風影響を受け直進姿勢が確保できないという問題がある。
特に、横風飛行の場合は、常に危険要因が存在し、一因として平面固定主翼に推進機が配設されていると、推進噴射風はフラップを使わない限り直接揚力及び浮力は発せず、垂直尾翼は低速時や横風には機体制御性能が低く、更に翼平面部が垂直方向に枢動制御できないために低速飛行ができず、翼平面部の左右独立作動できず複雑制御ができないために強風下等風向き条件や求める飛行条件での安定した低速飛行やホバリング及び急制動および垂直離着陸飛行及び直進滑空及び直進滑走ができない等の問題がある。
更に、機体そのものの構造による多数の問題もある。
その他、通信技術が遅く瞬時に膨大な情報処理ができない現在の4G技術が自動操縦を妨げる要因でもあり、ようやく始まる5G制御実現になるまで離着陸までの完全自動操縦は難しい問題がある。
更に、推進機の噴射風向きを水平後方だけの噴射向きに限定され、機体下方に噴射できないため、飛行体は飛行中の緊急時に急制動が行なえず、巡航飛行から極短時間で低速飛行への移行ができないという問題や、極短距離離着陸ができないという問題もある。
更に、推進機の噴射風向きを水平後方だけの噴射向きに固定され、機体下方に噴射できないため、推進風が直接的に揚力・浮力を発生できず、急制動やホバリングから複雑飛行及び高速飛行までの広範囲な速度に対応できる飛行体構造体はなかった。
更に、推進機の噴射風向きを水平後方だけの噴射向きに限定され、機体下方に噴射できないため、機体は推進機からの強い噴射風を直接揚力・浮力獲得に活かせず、よって様々な飛行状態からホバリング及びリバースまでの広範囲の飛行制御ができないという構造上の問題がある。
更に、主翼だけに配設した2基の推進機出力では力不足であり、大量輸送を実現する搭載能力が得られず、左右一対の翼を三段又は五段と翼と推進機の数を増やし、多数の推進機による出力と多数の翼による面積拡大効果の揚力及び浮力を活かした大量搭載能力の飛行体の発想はなかった。
更に、主翼に配設した推進機は噴射風が下方に噴射されないため、機体は強い揚力及び浮力が得られず、推進機の噴射風を下方に噴射させ、高空でのホバリングをさせると言う発想はなかった。
更に、機体の前部に配設した左右一対の主翼だけに配設した推進機出力では力不足であり、高空飛行を実現する揚力性能が得られず、左右一対の翼を三段又は五段と翼と推進機の数を増やし、多数の推進機による出力と多数の翼による面積拡大効果と翼の平面部枢動した空気抵抗制御方法の揚力及び浮力を活かした大量搭載能力の飛行体の発想はなかった。
更に、固定された一対の主翼に配設した推進機からの噴射風は、機体後方に水平に噴射するだけであり、機体下方に噴射できないためにホバリングができず、ホバリング位置から急上昇及び急下降という飛行はできないという問題がある。
更に、非枢動式主翼に配設した推進機からの噴射風は機体後方に水平に噴射するだけであり、機体下方に噴射できないためにホバリングができないという問題がある。
更に、翼の平面部を水平から垂直方向に90度以上100度以内に可動できず後退(リバース)飛行ができないという問題がある。
例えば、右側のエンジン部分に下降気流が吹き付けた場合、機体は右下方に傾くが、この時、重量の重いエンジンと半径の大きなブレードでは即座に反対側の左の翼を引き上げて機体中心軸の左右のバランスを水平に回復調整できないという問題がある。
また、機体の中心軸が大きくぼけているので、前後左右上下方向とそれらの各斜め方向から等の様々な方向から受ける乱気流に対して安定した姿勢を回復制御維持できないという問題がある。
そのため、高速飛行ができなかったり、高空(例えば、高度5,000m以上)まで上昇でなかったり、また、空気密度の低い8,000m以上の高空においてホバリングあるいは時速500km以上の高速での巡航飛行ができないという問題や、強風下での離着陸や飛行ができないという問題がある。
例えば、沿岸漁場から、都市魚市場に短時間大量空輸が不可能だった。
また、広大な農地から収穫物を直接倉庫や集積地に短時間空輸が不可能だった。
また、市街地から直接観光地の上空までの飛行や遊覧飛行観光や、観光地の湖面又は海面着水又は宿泊施設駐車場やヘリポート等に直接離着陸の大型機観光が不可能だった。
左右一対(2枚)以上の複数の翼の配設効果=揚力・浮力・空気抵抗の増減・飛行高度の獲得などの以下の性能向上が図れる。
1.左右独立して作動する一対の翼の多段(複数)翼配設効果=速度調整性能・揚力浮力調整性能等の向上が図れる。
2.翼平面角度枢動式の左右独立多段翼(複数)配設効果=翼平面部面積拡大効果・翼全てが大型フラップ機能獲得・推進機からの噴射風の向きの調整機能獲得。
3.翼平面角度可動式の左右独立多段翼配設効果=旋回性能・姿勢制御性能・速度調整性能・揚力浮力調整性能・高高度飛行性能・乱気流などの対応性能・翼全てが大型フラップ機能獲得と小型フラップとの連動効果等の向上が図れる。
4.垂直尾翼の廃止効果=強風の影響による機体の姿勢制御障害から脱却効果。
5.翼平面角度枢動式の左右独立多段翼(複数)全てにフラップ配設効果=機体姿勢及び飛行速度の制御性能の向上効果。
6.翼平面角度枢動式の左右独立多段翼(複数)全てに方向舵配設効果=機体姿勢の制御性能・飛行性能などの複合性能の向上効果。
7.翼平面角度枢動式の左右独立多段翼(複数)全てに推進機配設効果=揚力浮力の獲得・推進力の獲得・飛行中のバランス調整機能獲得・推進機故障による対応力獲得・搭載能力拡大性能獲得・高高度飛行性能獲得・高速飛行の獲得・水上離着陸性能向上の獲得などの効果が得られる。
図1〜図19に示すように、本実施の形態による飛行体は、機体10の前部であってこの機体10に取り付けられた右翼100及び左翼101からなる左右独立して作動する第一の翼と、機体10の後部であってこの機体10に取り付けられた右翼200及び左翼201からなる左右独立して作動する第二の翼と、第一の右翼100と左翼101、第二の右翼200と左翼201は機体との接合部と各翼の先端部までの長さ方向に対して略中心位置に配置される推進機110・111・210・211と推進機110・111・210・211の後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の上昇・下降及び機体の旋回及び機体の速度を制御するフラップ130・131・230・231と、推進機110・111・210・211と推進機110・111・210・211の後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の飛行方向及び飛行姿勢を制御する方向舵120・121・220・221とから構成されている。
図20〜21に示すように、本実施の形態による飛行体は、三段翼飛行体を示す図であり、機体10の前部であってこの機体10に取り付けられた右翼100及び左翼101からなる左右独立して作動する第一の翼と、機体10の中間部であってこの機体10に取り付けられた右翼200及び左翼201からなる左右独立して作動する第二の翼と、機体10の後部であってこの機体10に取り付けられた右翼300及び左翼301からなる左右独立して作動する第三の翼と、第一の右翼100と左翼101、第二の右翼200と左翼201、第三の右翼300と左翼301は機体との接合部と各翼の先端部までの長さ方向に対して略中心位置に配置される推進機110・111・210・211・310・311と推進機110・111・210・211・310・311の後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の上昇・下降及び機体の旋回及び機体の速度を制御するフラップ130・131・230・231・330・331と、推進機110・111・210・211・310.311と推進機110・111・210・211・310・311の後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の飛行方向及び飛行姿勢を制御する方向舵120・121・220・221・320.321とから構成される。
図22に示すように、本実施の形態による飛行体は、四段翼飛行体を示す図であり、機体10の前部であってこの機体10に取り付けられた右翼100及び左翼101からなる左右独立して作動する第一の翼と、機体10の前中間部であってこの機体10に取り付けられた右翼200及び左翼201からなる左右独立して作動する第二の翼と、機体10の中後部であってこの機体10に取り付けられた右翼300及び左翼301からなる左右独立して作動する第三の翼と、機体10の最後部であってこの機体10に取り付けられた右翼400及び左翼401からなる左右独立して作動する第四の翼と、第一の右翼100と左翼101、第二の右翼200と左翼201、第三の右翼300と左翼301と第四の右翼400と左翼401は機体との接合部と各翼の先端部までの長さ方向に対して略中心位置に配置される推進機110・111・210・211・310・311・410・411と推進機110・111・210・211・310・311・410・411の後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の上昇・下降及び機体の旋回及び機体の速度を制御するフラップ120・121・220・221・320・321・420・421と、推進機110・111・210・211・310.311・410・411のその後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の飛行方向及び飛行姿勢を制御する方向舵130・131・230・231・330.331・430・431とから構成される。
図23に示すように、本実施の形態による飛行体は、五段翼飛行体を示す図であり、機体10の前部であってこの機体10に取り付けられた右翼100及び左翼101からなる左右独立して作動する第一の翼と、機体10の前中間部であってこの機体10に取り付けられた右翼200及び左翼201からなる左右独立して作動する第二の翼と、機体10の中央部であってこの機体10に取り付けられた右翼300及び左翼301からなる左右独立して作動する第三の翼と、機体10の中間位置第三翼の後部であってこの機体10に取り付けられた右翼400及び左翼401からなる左右独立して作動する第四の翼と、機体10の最後部であってこの機体10に取り付けられた右翼500及び左翼501からなる左右独立して作動する第五の翼と、第一の右翼100と左翼101、第二の右翼200と左翼201、第三の右翼300と左翼301と第四の右翼400と左翼401と第五の右翼500と左翼501は機体との接合部と各翼の先端部までの長さ方向に対して略中心位置に配置される推進機110・111・210・211・310・311・410・411・510・511と推進機110・111・210・211・310・311・410・411・510・511の後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の上昇・下降及び機体の旋回及び機体の速度を制御するフラップ120・121・220・221・320・321・420・421・520・421と、推進機110・111・210・211・310.311・410・411・510・511のその後方にそれぞれ設けられ、その作用により機体の飛行方向及び飛行姿勢を制御する方向舵130・131・230・231・330.331・430・431・530・531とから構成される。
図24に示すように、本実施の形態による飛行体は、機体10の前部であって、この機体10に取り付けられた右翼100及び左翼101からなる左右独立して作動する第一の翼と、機体10の後部であってこの機体10に取り付けられた右翼200及び左翼201からなる左右独立して作動する第二の翼は、第一の右翼100と左翼101、第二の右翼200と左翼201は翼面積に差異を持たせ、第一翼の働きは主に揚力・浮力を主眼にさせ、第二翼の働きは機体前後の重心幅を広く持たせ、機体の安定性と安全性と失速速度を低速にさせる機能と、翼面性を小さくしたことで空気抵抗を低減し高速飛行に優れた翼面積差異の優れた機能を持った飛行体の平面図である。
図25〜29に示すように、本実施の形態による飛行体は、機体10の下部の側面両側であってこの機体10に取り付けられた空気注入及び脱気式のフロート700と701と機体内蔵式のエアコンプレッサーからなる構成の図25飛行体の空気注入前の正面模式図で、図26は空気注入時の正面模式図で、図27は飛行中の側面図で、図28はホバリング中の側面模式図で、図29は機体上部から見たときの平面模式図である。
1.本発明によれば、左右独立した第一の主翼および第二の主翼および第三の主翼を選択して設け、機体左右の右翼及び左翼の各略中心付近に重量物のエンジンを配設し、方向舵とフラップを同じ翼のエンジン近傍後方に配設し、翼の平面部角度を水平から垂直方向に100度範囲内で枢動式として機体に設けたことで、機体は大きな空気抵抗を揚力浮力に変換でき、更に推進機からの噴射風はフラップを介さず直接揚力として効率良く働き、滑走離着陸や垂直離着陸の時に翼角度の可動により、翼の角度調整で最適な空気抵抗を受けることが可能で、その翼の平面部の角度と空気抵抗により緊急時の急制動や最適な浮力を得ることが可能で、エンジンの噴射風は機体速度と上昇選択又は下降選択により最適な出力を選択することで安全な速度を得られ、低速での離着陸を可能にし、垂直離着陸や極短い滑走飛行と大型化ができる効果がある。
Claims (13)
- 機体と、
前記機体の左右水平方向に延出して取り付けられる左翼と右翼の一対の翼と、
前記左翼と右翼の一対の翼の機体取付け部と翼の先端部との略中心付近に配設される推進機と、
前記推進機の後方近傍翼に配設される方向舵及びフラップと、
機体各部に配設される各種センサと、
前記各種センサからの情報に基づき前記機体の機体制御を行う制御部と、を備える飛行体であって、
前記翼は、2段以上6段以内の複数段からなり、
前記複数段の各翼は、平面部が水平から垂直方向に100度の範囲内で可動であり、
前記複数段の各翼は、それぞれの翼は他の翼とは独立して非連動で作動する、
ことを特徴とする飛行体。 - 前記複数段の各翼は、前記推進機、前記方向舵フラップ及び前記フラップとともに一体的に垂直方向又は水平方向に枢動することを特徴とする請求項1に記載の飛行体。
- 前記複数段の各翼は、前記機体の前部から後部の間に2対以上の複数段配置され、前記機体中心部に設けた翼が機体前後重心のバランス軸として作用することを特徴とする請求項1又は2に記載の飛行体。
- 前記推進機は、それぞれの推進機は他の翼とは非連動で翼毎又は推進機毎に作動することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の飛行体。
- 前記複数段の各翼は、いずれの翼の角度も個別の角度に作動することができることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の飛行体。
- 前記推進機は、モータ専用又は及びモータ併用のハイブリッド推進部及び/又は永久磁石と発電モータを組み合わせた動力源を選択使用することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の飛行体。
- 前記ハイブリッド推進部は、パラレル方式又はスプリット方式であることを特徴とする請求項6に記載の飛行体。
- 前記推進機は、双発エンジンであることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の飛行体。
- 前記双発エンジンは、前記各翼に1対2段から6段の範囲で設けられ、機体前後の重心を確保し、機体の大重量を積載可能にすることを特徴とする請求項8に記載の飛行体。
- 前記機体の胴体部及び翼部に、GPS・ジャイロセンサ・近接センサ・高度センサ・速度センサ・カメラ等の各センサを複数配設することを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の平面角度可動式の左右独立多段翼飛行体。
- 前記制御部は、GPS・ジャイロセンサ・近接センサ・高度センサ・速度センサ・カメラ等の各情報により、位置・機体姿勢・速度・高度・障害物との距離・機体全方向の映像等を瞬間的に把握し、人間の能力では不可能な大量の処理を瞬時に正確に行うことを特徴とする請求項1〜10の何れかに記載の飛行体。
- 前記双発エンジンは、ジェットエンジン又は小型で軽い飛行機用レシプロエンジンであることを特徴とする請求項1〜11の何れかに記載の飛行体。
- 前記飛行体の電源は、エンジンに取り付けた発電機、着陸時にプラグイン充電方式併用及び永久磁石を用いた発電モータが選択可能であることを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載の飛行体。
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Cited By (1)
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JP7228316B1 (ja) * | 2022-10-03 | 2023-02-24 | 泰三郎 酒井 | マルチコプター型電気飛行機 |
-
2019
- 2019-09-20 JP JP2019185517A patent/JP2021049960A/ja active Pending
Cited By (1)
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JP7228316B1 (ja) * | 2022-10-03 | 2023-02-24 | 泰三郎 酒井 | マルチコプター型電気飛行機 |
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