JP2022092705A - 飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】機体の軽量化と乗員の居住性との両立を図ることが可能な飛行体を提供する。【解決手段】ある態様の飛行体は、機体に設けられたキャビンと、キャビンにおいて機体の前後方向に一席ずつ並んで配設された複数の座席を備える。複数の座席は、それぞれ機体の幅方向中心に対してオフセットした位置に、機体の幅方向に向けて配設されている。【選択図】図９

Description

本発明は飛行体に関し、特にキャビンをコンパクトに構成するための技術に関する。

垂直離着陸（ＶＴＯＬ）機は、垂直に離陸、ホバリング、着陸することができるため、固定翼機とは異なり、滑走路を必要としない。その一種であるティルトロータ機は、ロータの角度を変化させることでＶＴＯＬモードと巡航モードとを切り替えることができ、ヘリコプタの垂直揚力と固定翼機の巡航性能を併せ持つため、近年特に注目されている。このようなＶＴＯＬ機も将来的な自律制御（自動運転）を念頭に電動化が推し進められており、いわゆるｅＶＴＯＬ機の開発が盛んになされている（特許文献１参照）。

米国特許出願公開第２０１９／００３９７１２号明細書

ところで、このようなｅＶＴＯＬ機は、ＶＴＯＬ時のモータ負担軽減や航続性能の向上を実現するために、機体の軽量化が求められる。この軽量化への一つのアプローチとしてキャビンの軽量化が考えられる。この点、キャビンを小型化すれば、そのキャビンひいては機体の軽量化が図れるものの、乗員の居住性を低下させるおそれがある。特許文献１には、飛行体のキャビンに配置する座席の様々なレイアウトが示されているが、居住性に余裕がないわりに比較的大きなデッドスペースが存在する点で改善の余地がある。このような問題はｅＶＴＯＬ機に限らず、キャビンに複数の座席を配置する飛行体であれば同様に生じ得る。

本発明は、上記課題認識に基づいてなされた発明であり、その主たる目的は、機体の軽量化と乗員の居住性との両立を図ることが可能な飛行体を提供することにある。

本発明のある態様の飛行体は、機体に設けられたキャビンと、キャビンにおいて機体の前後方向に一席ずつ並んで配設された複数の座席を備える。複数の座席は、それぞれ機体の幅方向中心に対してオフセットした位置に、機体の幅方向に向けて配設されている。

本発明の別の態様の飛行体は、垂直離着陸機として構成され、機体の前後方向に二列の座席が配設される座席スペースを含むキャビンを備える。二列として機体の幅方向に隣接する２つの座席の一方が前方に向けて配設され、他方が後方に向けて配設されている。

本発明によれば、機体の軽量化と乗員の居住性との両立を図ることが可能な飛行体を提供できる。

実施形態に係る飛行体の外観を表す斜視図である。 ＶＴＯＬ機の構成を表す図である。 ＶＴＯＬ機の構成を表す図である。 ＶＴＯＬ機の構成を表す図である。 ロータユニットおよびその周辺の構成を模式的に表す図である。 ＶＴＯＬ機の電気的構成を概略的に表すブロック図である。 ＶＴＯＬモードから巡航モードへの切替制御を表す図である。 ＶＴＯＬ機における座席の配置構成を表す斜視図である。 キャビンにおける座席の配置構成を表す図である。 座席およびその周辺の配置構成を表す平面図である。 機体における座席の配置構成を表す平面図である。 座席の配置の違いに応じて要する座席スペースの面積を表す図である。 変形例に係る座席の配置構成を表す図である。 他の変形例に係る座席の配置構成を表す図である。 他の変形例に係る座席の配置構成を表す図である。 他の変形例に係る座席の配置構成を表す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

本実施形態では、飛行体として電動のＶＴＯＬ機（ｅＶＴＯＬ機）を例示する。このＶＴＯＬ機では、複数の座席の配置構成を工夫することで座席領域を小さくし、その座席領域を無駄なく取り囲むようにキャビン形状を定めている。それにより、キャビンの小型化ひいては機体の小型軽量化を実現する。以下、その詳細について説明する。

まず、飛行体の全体構成について説明する。
図１は、実施形態に係る飛行体の外観を表す斜視図である。
ＶＴＯＬ機１は、機体の中央部に設けられた胴体２と、胴体２の左右に設けられた主翼４と、胴体２の後部に設けられた垂直尾翼６と、胴体２から下方に設けられた複数の車輪８を備える。ＶＴＯＬ機１は、また、機体の前部に設けられた左右一対のフロントロータ１０と、後部に設けられた左右一対のリアロータ１２を備える。

ＶＴＯＬ機１は、本実施形態ではコックピットを有しない自動運転機（自動操縦機）であり、胴体２の内部にはキャビン１６が設けられている。キャビン１６には、輸送対象である乗客が搭乗する。その下方には、電子機器等を収容する装備品室１８、その他装備を収容する機器室２０などが設けられている。キャビン１６から外部を見渡せるよう、胴体２の前面および側面に複数の窓２２が設けられている。

図２～図４は、ＶＴＯＬ機１の構成を表す図である。図２は平面図、図３は正面図、図４は側面図である。各図の（Ａ）は巡航状態を示し、（Ｂ）はＶＴＯＬ状態を示す。なお、以下の説明では、ＶＴＯＬ機１の機軸方向を基準に前後，左右，上下の位置関係や、ロータの回転方向を表現する。

図２（Ａ）に示すように、胴体２の左右側面から一対の主翼４が延出している。主翼４は、翼型断面を有し、ＶＴＯＬ機１の巡航時に揚力を生み出す。本実施形態では、主翼４を翼端に向かって後退する後退翼とすることで、ＶＴＯＬ機１が高速で飛行するときの抗力を抑制し、安定性を向上させる。胴体２の前端上部には、左右に水平に延在するフロントロッド２４Ｆが設けられている。一方、胴体２の後端下部には、左右に水平に延在するリアロッド２４Ｒが設けられている。

フロントロッド２４Ｆの左端にはロータユニット３０ＦＬが設けられ、右端にはロータユニット３０ＦＲが設けられている。ロータユニット３０ＦＬはロータ３２ＦＬを有し、ロータユニット３０ＦＲはロータ３２ＦＲを有する。ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲは、フロントロータ１０として機能する。

リアロッド２４Ｒの左端にはロータユニット３０ＲＬが設けられ、右端にはロータユニット３０ＲＲが設けられている。ロータユニット３０ＲＬはロータ３２ＲＬを有し、ロータユニット３０ＲＲはロータ３２ＲＲを有する。ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲは、リアロータ１２として機能する。

各ロータは、回転時に十分な推力を発揮できるよう、比較的大きな回転面を有する。本実施形態では、その回転面の直径が、胴体２の幅と同等以上となるように設計されている。一方、ＶＴＯＬ機１の軽量化を図るために、各ロータユニット３０にはロータの周囲を覆うようなダクト（防護壁）は設けられていない。

ロータ３２ＦＬとロータ３２ＲＬは、巡航時において同軸状となり、それらの前後方向の投影が胴体２に差し掛からないように配設されている。同様に、ロータ３２ＦＲとロータ３２ＲＲも巡航時において同軸状となり、それらの前後方向の投影が胴体２に差し掛からないように配設されている。

以下、ロータユニット３０ＦＬ，３０ＦＲを特に区別しない場合には、これらを「フロントロータユニット３０Ｆ」と称す。ロータユニット３０ＲＬ，３０ＲＲを特に区別しない場合には、これらを「リアロータユニット３０Ｒ」と称す。ロータユニット３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲを特に区別しない場合には、これらを「ロータユニット３０」と総称する。ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲを特に区別しない場合には、これらを「ロータ３２」と総称する。

図５は、ロータユニットおよびその周辺の構成を模式的に表す図である。図５（Ａ）は図２（Ａ）のＡ部拡大に対応し、図５（Ｂ）は図２（Ｂ）のＡ部拡大に対応する。
図５（Ａ）に示すように、ロータユニット３０は、中空の本体３３に第１モータ３４および第２モータ３６を内蔵する。本体３３の一端にロータ３２が回転可能に支持されている。第１モータ３４は、ロータ３２の回転軸３８に接続されている。第１モータ３４を駆動することにより、ロータ３２が回転軸３８の軸線Ｌを中心に回転する。第２モータ３６は、ロッド２４から延びる中心軸４０と図示略の減速機等を介して接続されている。

図５（Ｂ）にも示すように、第２モータ３６を駆動することにより、ロータユニット３０そのものが、中心軸４０の軸線（後述の軸線Ｌ１，Ｌ２）を中心に回動する。軸線Ｌ１，Ｌ２は水平軸である。軸線Ｌ１を中心にフロントロータユニット３０Ｆ（つまりフロントロータ１０）を回動させる機構が「フロント偏向機構」に該当する。軸線Ｌ２を中心にリアロータユニット３０Ｒ（つまりリアロータ１２）を回動させる機構が「リア偏向機構」に該当する。ロータ３２は、その中心から放射状に延びる複数のブレード４２を有する。ロータ３２の回転により、これらのブレード４２が回転面を形成する。本実施形態ではブレード４２を等間隔に４つ設けているが、その数については適宜設定できる。

図２に戻り、ロータユニット３０ＦＬおよびロータユニット３０ＦＲは、それぞれフロントロッド２４Ｆの軸線Ｌ１を中心に９０度の範囲で回動可能である。すなわち、フロントロータユニット３０Ｆは、フロントロータ１０が前方を向く巡航時角度（図２（Ａ））と、上方を向くＶＴＯＬ時角度（図２（Ｂ））との間で連続的に回動する。

一方、ロータユニット３０ＲＬおよびロータユニット３０ＲＲは、それぞれリアロッド２４Ｒの軸線Ｌ２を中心に９０度の範囲で回動可能である。すなわち、リアロータユニット３０Ｒは、リアロータ１２が後方を向く巡航時角度（図２（Ａ））と、下方を向くＶＴＯＬ時角度（図２（Ｂ））との間で連続的に回動する。

図２（Ａ）に示すように、ＶＴＯＬ機１は、平面視において胴体２の中心に対して点対称な構成を有する。一方、主翼４が後退翼であり、その翼端に向かうほど翼幅が小さくなるが、主翼４の基端が胴体２の中心よりもやや前方に位置する。このため、一対の主翼４の重量は胴体２の中心付近でバランスする。このような構成により、ＶＴＯＬ機１の重心Ｇが平面視において胴体２の中心に位置することとなり、バランスがとりやすくなっている。また、胴体２に対して主翼４が相当大きいため、巡航時において揚力を維持し易い。このため、ロータの出力を節約できるといった利点もある。

図２（Ｂ）に示すように、ＶＴＯＬ時には、４つのロータ３２の軸線Ｌが、平面視において略正方形の４つの頂点にそれぞれ位置するような配置構成となる。その正方形の中心に重心Ｇが位置することとなる。それにより、ＶＴＯＬ機１がＶＴＯＬ時にバランスを保ちやすくなる。

図３（Ａ）に示すように、巡航モードにおいて、フロントロータ１０は、その軸線Ｌが胴体２のほぼ上端の高さに位置する。一方、リアロータ１２は、その軸線Ｌが胴体２のほぼ下端の高さに位置する。一対の主翼４は、胴体２の下部側面から左右に延出している。このような構成により、ＶＴＯＬ機１の重心Ｇは、胴体２の中心よりもやや下方に位置する。それにより、ＶＴＯＬ機１の巡航時に作用する揚力と重力とのバランスを安定に保ちやすくされている。

フロントロータ１０について、ロータ３２ＦＬは反時計回りに回転し、ロータ３２ＦＲは時計回りに回転する。リアロータ１２について、ロータ３２ＲＬは時計回りに回転し、ロータ３２ＲＲは反時計回りに回転する。このように、４つのロータ３２について、左右で互いに反対向きに回転し、また前後で互いに反対向きに回転するように設定することで、ＶＴＯＬ機１に作用するカウンタートルクを相殺し、巡航時の安定性を図っている。

巡航モードにおけるＶＴＯＬ機１の姿勢制御は、以下のように行われる。
ピッチ姿勢を変更する場合、表１に示す制御がなされる。

本実施形態では、ＶＴＯＬ機１の重心Ｇが胴体２の中心よりもやや下方に位置するため、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数がロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数よりも低い回転数において、機体の前傾方向（機首を下げる方向）のピッチングモーメントと、機体の後傾方向（機首を上げる方向）のピッチングモーメントがバランスする。この前傾方向と後傾方向のピッチングモーメントがバランスするロータ回転数が、基準回転数（「バランス回転数」に相当する）として設定されている。

この基準回転数は、フロントロータ１０（ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲ）とリアロータ１２（ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲ）のそれぞれについて設定される。フロントロータ１０の基準回転数を「フロント基準回転数」、リアロータ１２の基準回転数を「リア基準回転数」とも称す。これらの基準回転数は、ＶＴＯＬ機１の巡航速度に応じてそれぞれ予め設定されるものでもよい。巡航速度が大きくなるほど、その基準回転数は高くなる。

例えば、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数が、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの５分の１の回転数にてピッチングモーメントがバランスする機体の場合、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数が２５００ｒｐｍのとき、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数が５００ｒｐｍにてピッチングモーメントがバランスする。このとき、５００ｒｐｍがロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの基準回転数（フロント基準回転数）であり、２５００ｒｐｍがロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの基準回転数（リア基準回転数）となる。このように、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの基準回転数は、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数に応じて変更され、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの基準回転数はロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数に応じて変更される。

したがって、表１に示したように、機体の機首を下げる方向に変更する場合には、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数をロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの基準回転数よりも高くする、又は、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数をロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの基準回転数よりも低くなるように制御する。なお、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数をロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの基準回転数よりも高くし、かつ、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数をロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの基準回転数よりも低くなるように制御してもよい。

逆に、機体の機首を上げる方向に変更する場合には、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数を、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの基準回転数よりも低くする、又は、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数をロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの基準回転数よりも高くなるように制御する。なお、ロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの回転数をロータ３２ＦＬ，３２ＦＲの基準回転数よりも低くする、かつ、ロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの回転数をロータ３２ＲＬ，３２ＲＲの基準回転数よりも高くなるように制御してもよい。

ヨー姿勢を変更する場合、表２に示す制御がなされる。

すなわち、機首を右向き方向に変更する場合には、ロータ３２ＦＬ，３２ＲＬの回転数をロータ３２ＦＲ，３２ＲＲよりも高くなるように制御する。逆に、機首を左向き方向に変更する場合には、ロータ３２ＦＬ，３２ＲＬの回転数をロータ３２ＦＲ，３２ＲＲよりも低くなるように制御する。

ロール姿勢を変更する場合、表３に示す制御がなされる。

すなわち、機体が右に傾く方向に変更する場合には、ロータ３２ＦＬ，３２ＲＲの回転数をロータ３２ＦＲ，３２ＲＬの回転数よりも高くなるように制御する。逆に、機体が左に傾く方向に変更する場合には、ロータ３２ＦＬ，３２ＲＲの回転数をロータ３２ＦＲ，３２ＲＬの回転数よりも低くなるように制御する。

以上のように、本実施形態によれば、４つのロータ３２ＦＬ，３２ＲＬ，３２ＦＲ，３２ＲＲの回転数を変化させるのみでＶＴＯＬ機１の姿勢を制御できる。すなわち、ＶＴＯＬ機１は固定翼機のような操縦翼面を有していないが、巡航時においてフロントロータ１０とリアロータ１２の高さが異なるため、４つのロータの回転数を制御することで任意の姿勢制御が可能となる。

図３（Ｂ）に示すように、ＶＴＯＬモードにおいて、フロントロータ１０は上方を向き、リアロータ１２は下方を向くが、いずれのロータ３２の推力も上向きとなる。４つのロータ３２の推力とＶＴＯＬ機１の重力とのバランスを調整しつつ、ＶＴＯＬ作動を制御することになる。

図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、フロントロータユニット３０Ｆの回動軸５０は軸線Ｌ１上にあり、リアロータユニット３０Ｒの回動軸５２は軸線Ｌ２上にある。回動軸５０は、回動軸５２よりも高位置にある。また、巡航時において、フロントロータ１０の軸線Ｌとリアロータ１２の軸線Ｌとが平行となり、かつ、フロントロータ１０の軸線Ｌがリアロータ１２の軸線Ｌよりも高位置となる。そして、フロントロータ１０とリアロータ１２は、巡航モードおよびＶＴＯＬモードのいずれにおいても側面視で胴体２に重なることはない。

図６は、ＶＴＯＬ機１の電気的構成を概略的に表すブロック図である。
ＶＴＯＬ機１の制御系は、コントローラ１００を中心に構成される。コントローラ１００は、マイクロコンピュータからなり、各種演算処理を実行するＣＰＵ等のプロセッサ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、電源遮断後も記憶内容を保持する不揮発性メモリ、入出力インタフェース等を備える。コントローラ１００は、胴体２の装備品室１８（図１参照）に設置されている。

コントローラ１００は、図示しない通信ラインを介して各ロータユニット３０に接続され、それらを駆動制御する。各ロータユニット３０には、既に説明した第１モータ３４および第２モータ３６のほか、これらのモータを駆動するモータ駆動回路６０、これらのモータの回転状態を検出するための回転センサ６２などが設けられている。本図において、ロータユニット３０ＦＬの要素に「ＦＬ」、ロータユニット３０ＦＲの要素に「ＦＲ」、ロータユニット３０ＲＬの要素に「ＲＬ」、ロータユニット３０ＲＲの要素に「ＲＲ」を付している。なお、各ロータユニット３０には図示略のバッテリが設けられ、モータ駆動回路６０への電力供給がなされる。

コントローラ１００は、制御プログラムにしたがって各モータ駆動回路６０に制御信号を出力することにより、各第１モータ３４および各第２モータ３６の回転が制御される。フロントロータユニット３０Ｆの第２モータ３６が駆動されることでフロント偏向機構が制御され、リアロータユニット３０Ｒの第２モータ３６が駆動されることでリア偏向機構が制御される。それにより、巡航モードとＶＴＯＬモードの切り替えがなされる。各第１モータ３４の回転数が調整されることで、ＶＴＯＬ機１の巡航速度の制御がなされ、またピッチ制御、ヨー制御、ロール制御がなされる。

回転センサ６２は、第２モータ３６の回転方向や回転回数を表す信号を出力する。コントローラ１００は、この信号を受信することにより、各ロータ３２の姿勢を判定する（つまり巡航状態であるかＶＴＯＬ状態であるかを判定する）。回転センサ６２は、また、第１モータ３４の回転数を表す信号を出力する。コントローラ１００は、この信号を受信することにより、各ロータ３２の回転数が制御目標値に達しているか否かを判定する。

ＶＴＯＬ機１にはさらに、ジャイロセンサ７０、加速度センサ７２等の各種センサや、ＧＰＳ受信機７４等の通信機が搭載されており、それらの検出信号や受信信号がコントローラ１００に入力される。コントローラ１００は、ジャイロセンサ７０および加速度センサ７２の検出信号に基づき機体の姿勢を判定できる。ＧＰＳ受信機７４の受信信号に基づき現在の航行位置を判定できる。

次に、運転モードの遷移に伴うＶＴＯＬ機１の状態変化について説明する。
図７は、ＶＴＯＬモードから巡航モードへの切替制御を表す図である。図７（Ａ）～（Ｄ）は、その制御過程を示す。図中の矢印は、ロータ３２を経由する気流を示す。

ＶＴＯＬモードでは、フロントロータ１０が上方、リアロータ１２が下方を向き、いずれも気流が下方を向くことで上方への推力を生成する。離陸時にはその推力が重力を上回ることで、ＶＴＯＬ機１は上昇できる（図７（Ａ））。このとき、フロントロータ１０の回転平面Ｓ１は、胴体２の上面よりも上方に位置する。リアロータ１２の回転平面Ｓ２は、胴体２の下面よりも下方に位置する。

ＶＴＯＬ機１が所定の高度に達すると、フロントロータ１０およびリアロータ１２が同期して回動し、巡航モードへ遷移する（図７（Ｂ），（Ｃ））。このとき、フロントロータ１０は、軸線Ｌ１を中心に胴体２の上方から前方へ向けて傾動するが、回転平面Ｓ１は常に胴体２の外側に位置する。リアロータ１２は、軸線Ｌ２を中心に胴体２の下方から後方へ向けて傾動するが、回転平面Ｓ２は常に胴体２の外側に位置する。

こうして両ロータが９０度回動すると、フロントロータ１０は前方を向き、リアロータ１２は後方を向くが、いずれも気流が後方を向くことで前方への推力を生成する（図７（Ｄ））。すなわち、巡航モードとなる。このとき、フロントロータ１０の回転平面Ｓ１は、胴体２の前面よりも前方に位置する。リアロータ１２の回転平面Ｓ２は、胴体２の後面よりも後方に位置する。

なお、巡航モードからＶＴＯＬモードへの切り替えについては、逆に、図７（Ｄ）から図７（Ａ）へ戻るような変化を経ることとなる。着陸時にはフロントロータ１０およびリアロータ１２の推力が重力を下回ることで、ＶＴＯＬ機１は下降できる（図７（Ａ））。

本実施形態では以上のように、運転モードの遷移時にフロントロータ１０とリアロータ１２が回動する際、各ロータの回転平面Ｓ１，Ｓ２がいずれも胴体２を横切らないよう、機体に対する各ロータの位置および回動方向が定められている。それにより、万が一いずれかのロータと異物が干渉したとしても、胴体２に損傷を与えることを防止又は抑制できる。その結果、乗員の安全はもちろん、胴体２に搭載された計器などの保護を図ることができる。

次に、ＶＴＯＬ機１の小型化を実現するための座席の配置構成について説明する。
図８は、ＶＴＯＬ機１における座席の配置構成を表す斜視図である。同図は、ＶＴＯＬ機１を斜め上方（左後方）からみた図である。説明の便宜上、キャビン１６内が視認できるよう胴体２が透過表示されている。

ＶＴＯＬ機１では、キャビン１６のフロア面６３が概略長方形状をなし、最大５人の乗員が搭乗できるよう複数の座席６４（本実施形態では５席）が配設されている。胴体２は、空力性能を高めるために上半部が円弧断面形状の曲面をなし、やや平坦な後壁を除いて全体的に流線形状をなしている。胴体２の角を丸めることで、空気抵抗が低減されている。

キャビン１６の下部に主翼４が位置することで、乗員Ｍの乗り心地が向上されている。また、キャビン１６の後方の壁面に扉６６が設けられている。扉６６のほぼ直下でリアロッド２４Ｒが左右に延在している。乗員は、図示のように扉６６が開かれた状態で一人ずつ、やや腰を屈めながらキャビン１６に乗り込むことができる。

図９は、キャビン１６における座席６４の配置構成を表す図である。図９（Ａ）は斜視図であり、図９（Ｂ）は平面図である。図中白抜矢印は、機体の前方を示す。
複数の座席６４ａ～６４ｅ（これらを特に区別しない場合は単に「座席６４」と称す）は、横並び一列かつ隣接する座席が斜向かいとなるように配置されている。その横並び一列の方向を、キャビン１６の前後方向（つまり機体の前後方向）に一致させている。

すなわち、座席６４ａ～６４ｅは、機体の前後方向に一席ずつ並んで配置され、それぞれ機体の幅方向中心Ｌｃに対してオフセットした位置に配設されている。各座席６４は、機体の幅方向に向けられている。ここで、「機体の幅方向」とは、水平面内において、機軸方向（機体の前後方向）と直交する方向である。また、「機体の幅方向」は、本実施形態では翼幅方向である。「翼幅方向」とは、主翼４の長手方向を指すものとするが、これに限定されない。機体の正面からみた主翼４の長手方向を指すこととしてもよい。また、「座席の向き」は、言うまでもなく座席正面の向きである。

より具体的には、座席６４ａ～６４ｅは、機体の前方から後方に向けて幅方向中心Ｌｃに対して機体の幅方向に交互にオフセットしている。すなわち、キャビン１６の前方から後方に向けて複数の座席６４が千鳥状（ジグザグ状）に配置されている。キャビン１６の前方から奇数列目の座席６４ａ，６４ｃ，６４ｅは左方向を向き、偶数列目の座席６４ｂ，６４ｄはキャビン１６の右方向を向く。

キャビン１６は、機体の幅方向に対向する内壁面８０（左壁面８０Ｌ，右壁面８０Ｒ）を有する。各座席６４は、幅方向中心Ｌｃに対してオフセットされた側の内壁面にその背面６５が隣接する。すなわち、前方から奇数列目の座席６４ａ，６４ｃ，６４ｅの各背面６５は右壁面８０Ｒに隣接し、偶数列目の座席６４ｂ，６４ｄの各背面６５は左壁面８０Ｌに隣接する。言い換えれば、そのようにキャビン１６の形状が定められている。

キャビン１６のフロア面６３には、座席６４ごとに乗員Ｍのための個別スペースＳｐ１～Ｓｐ５が確保されている。以下、これらを特に区別しない場合には「個別スペースＳｐ」と総称する。個別スペースＳｐは長方形状をなし、座席６４に着席した乗員Ｍの居住性が確保される程度の大きさに設定されている。この大きさは、乗員Ｍが空間的ストレスを感じ難い程度とされる。すなわち、個別スペースＳｐとして、乗員Ｍのストレスを軽減しつつ居住性を確保するのに必要十分な大きさが設定されている。

具体的には、乗員Ｍが座席６４に着席したとき、その占有幅は肩位置において最も大きく、足元に向けて小さくなる。このため、個別スペースＳｐの幅ｗは、一般的な成人男性の肩幅に所定の余裕値を持たせた値としている。個別スペースＳｐの長さｌは、一般的な成人男性が座席６４に座ったときに、足元前方に手荷物を一つ置ける程度の値に設定されている。

これらの個別スペースＳｐは、キャビン１６の前方から後方に向けて一列に連続するように設定され、その長手方向の中心線が幅方向中心Ｌｃと一致する。個別スペースＳｐにおいて、幅方向中心Ｌｃに対して座席６４がオフセットする側とは反対側に、乗員Ｍの足置きスペースＳａに対応するフロア面６７がある。

隣接する個別スペースＳｐの境界にはパーティション６８が設けられている。パーティション６８は、アクリル板などで構成でき、一般的な成人男性が座席６４に座ったときに頭頂よりも高くなる程度の縦寸法を有する。パーティション６８の横寸法は、個別スペースＳｐの１／２程度とされている。図示の例では、パーティション６８の横幅方向の先端縁が幅方向中心Ｌｃに差し掛かる程度とされている。

パーティション６８は、キャビン１６の前方から後方に向けて幅方向中心Ｌｃに対して機体の幅方向に交互にオフセットしている。パーティション６８は、対向する内壁面８０の一方に基端を有し、他方に向けて突出する。通常の着席状態で斜向かいに隣り合う乗員Ｍ同士の目線が合わないよう、その突出量が設定されている。このような構成により、ＶＴＯＬ機１の飛行中における乗員Ｍのストレスを軽減している。

これら複数の個別スペースＳｐを合わせた座席領域Ｓｔが平面視略長方形状をなし、平面視においてキャビン１６の内壁面８０がその座席領域Ｓｔと相補形状をなしている。ここでいう「相補形状」とは、内壁面８０がその座席領域Ｓｔをちょうど取り囲むような形状であり、デッドスペースがほぼない又は最小化された形状である。

すなわち、本実施形態ではこのように複数の座席６４の配置構成を工夫することで座席領域Ｓｔを小さくしている。その座席領域Ｓｔを無駄なく取り囲むようにキャビン１６の形状を定めることで、キャビン１６の小型化ひいては機体の小型軽量化を実現している。

図１０は、座席６４およびその周辺の配置構成を表す平面図である。図１０（Ａ）は座席領域を示し、図１０（Ｂ）はキャビン１６における窓２２の配置を示す。
図１０（Ａ）に示すように、座席６４は座面８２と背もたれ８４を有し、幅方向中心Ｌｃに対して一方の側に座面８２が位置し、他方の側に足置きスペースＳａが位置する。キャビン１６に後方から乗り込んだ乗員Ｍは、足置きスペースＳａ側のフロア面を伝って千鳥状に前方に進み、指定された座席６４に着席することとなる。

図１０（Ｂ）に示すように、キャビン１６の壁面において、各座席６４の正面に対応する位置に窓２２が配設されている。これにより、着席した乗員Ｍが正面の窓２２を通して外の景色を楽しむことができるなど、リラックス効果が期待できる。なお、本実施形態では、各窓２２が座席６４の真正面よりもやや機体の前方に寄る構成が例示されているが、真正面としてもよい。着席した乗員Ｍが正面を向いた状態で外を視認できる位置であればよい。

キャビン１６の前方の壁面にも窓２２が設けられている。キャビン１６の後壁を構成する扉６６にも窓２２が設けられている。キャビン１６の周囲に窓２２を設けることで、適度に外光を取り入れることができ、キャビン１６内の閉塞感を軽減できる。キャビン１６内の快適性を向上できる。

なお、本実施形態では、キャビン１６の壁面において、各座席６４の正面に対応する位置に窓２２を設け、背面に対応する位置には窓を設けない構成とした。これにより、キャビン１６の前方から後方に向けて窓２２が千鳥状に配置されることとなる。このようにして窓２２の数を必要最小限に留めることで、胴体２の剛性や耐久性を確保しやすくなる。変形例においては、各座席６４の背面に対応する位置にも窓を設けてもよい。

図１１は、機体における座席６４の配置構成を表す平面図である。図１１（Ａ）はＶＴＯＬ状態を示し、図１１（Ｂ）は巡航状態を示す。
上述のように、４つのロータ３２は、平面視において略正方形の４つの頂点にそれぞれ位置する。そして、ＶＴＯＬ時および巡航時のいずれにおいても、これらの頂点に囲まれる内方領域Ｓｉ（一点鎖線で囲まれる略正方形領域）にキャビン１６が位置するように設定されている。

このように４つのロータ３２を正方形状に配置し、かつその内方領域Ｓｉにキャビン１６を配置することで、飛行時における機体の重量バランスをとり易くなる。また、既に述べたように、万が一いずれかのロータ３２と異物が干渉したとしても、その異物がキャビン１６を貫通するといった事態を回避でき、乗員Ｍの安全を確保できる。

次に、本実施形態の座席配置構成の優位性について説明する。
図１２は、座席の配置の違いに応じて要する座席領域の面積を表す図である。図１２（Ａ）は本実施形態、図１２（Ｂ）は比較例１、図１２（Ｃ）は比較例２をそれぞれ示す。比較例１では、各座席６４を機体の前方に向けて配設する。比較例２では、各座席６４を機体の前方に向けるとともに、５席のうち４席を横並び二列で配設する。

ここでは、本実施形態および各比較例について、座席領域Ｓｔの面積を計算した。ただし、これらを比較する前提として、キャビンにおける通路幅Ｗｐ（最も狭くなる位置での通路幅）を共通とした。また、上述の個別スペースＳｐを確保することとした。

その結果、表４に示す計算結果が得られた。

ここで、上記のように、本実施形態における座席領域Ｓｔの長さＬｓ＝３．７５ｍ、幅１．４０ｍとなるように個別スペースＳｐを設定することを前提とする。表４の計算結果によれば、座席領域Ｓｔの面積に関し、比較例１では本実施形態よりも２．５４ｍ^２面積が大きくなり、比較例２では本実施形態よりも１．９３ｍ^２面積が大きくなることが分かる。すなわち、各比較例について、図中ハッチング領域の面積が本実施形態よりも追加で必要となり、小型化の観点から不利となる。言い換えれば、キャビン１６の小型化に関し、本実施形態の座席配置の優位性が確認できる。

なお、比較例１のように座席領域Ｓｔが前後に長くなると、胴体２の曲げモーメントに対する耐性が減少する。このため、本実施形態のようにその長さを抑制できる座席配置が好ましい。

以上に説明したように、本実施形態では、機体の前後方向に複数の座席６４を一席ずつ横並びに配設し、各座席６４を機体の幅方向中心Ｌｃに対してオフセットしつつ、その幅方向に向けて配設した。これにより、上述のように座席領域Ｓｔを極小にすることが可能となる。この座席領域Ｓｔに沿ってキャビン１６の床面を構成することで、キャビン１６の小型化ひいては機体の小型軽量化を実現できる。機体を小型軽量化することで、ＶＴＯＬ機を小さなモータで浮上、巡航させることが可能となる。

一方、個別スペースＳｐに十分な足置きスペースＳａも確保し、乗員Ｍにストレスの少ない居住性を確保できる。前後の個別スペースＳｐを一直線に配置しつつ、隣接する座席６４を斜向かいに配置することで、隣り合う乗員Ｍの肩位置が離隔し、両者の圧迫感を低減できる。言い換えれば、個別スペースＳｐとしては必要最小限の広さに抑えつつも、隣り合う乗員Ｍにゆったり感を与えることができる。すなわち、本実施形態によれば、機体の軽量化と乗員の居住性との両立を図ることができる。

さらに、前後に隣接する個別スペースＳｐ間にパーティション６８を配置することで、乗員Ｍの最低限のプライバシーを確保し、また無用な対面によるストレスを低減できる。一方、座席６４の正面に窓２２を配置することで、気分転換によるリラックス効果を高めることができる。

また、扉６６は、その周辺に比較的凹凸や隙間ができ、胴体２において、その空力的影響が少ない後壁に設けることで、その抵抗の増大を抑制できる。扉６６をその後壁に設けることで、乗員Ｍはキャビン１６の後方から搭乗することになる。この点、座席６４の配置に際して必要な通路幅が確保できる構成を採用したため、乗員Ｍはスムーズに搭乗できる。

本実施形態の飛行体はＶＴＯＬ機であるため、離陸時はＶＴＯＬ状態で十分な高度まで浮上した後、そのまま巡航状態へ移行する。このため、航空機のように離陸時に揚力を得るために前方に急加速し、乗員Ｍに大きな前後Ｇが作用することが比較的少ない。このため、本実施形態のようにＶＴＯＬ機に適用した場合であっても推進時に乗員Ｍの身体に過度な負担がかかるのを抑制可能である。

［変形例］
図１３は、変形例に係る座席の配置構成を表す図である。図１３（Ａ）は変形例１、図１３（Ｂ）は変形例２、図１３（Ｃ）は変形例３をそれぞれ示す。
変形例１～３のいずれも上記実施形態と同様に、キャビン１６の前方から後方に向けて複数の個別スペースＳｐが一直線に配置される。

一方、変形例１では、全ての座席６４が機体の幅方向一方向に向けられている（図１３（Ａ））。変形例２では、座席領域Ｓｔにおける前方の複数席が機体の幅方向一方向を向き、後方の複数席が幅方向他方向を向いている（図１３（Ｂ））。変形例３では、前方および後方の席が機体の幅方向一方向を向き、中央部の複数席が幅方向他方向を向いている（図１３（Ｃ））。

これらいずれの変形例も上記実施形態と同様、その座席領域Ｓｔに沿ってキャビン１６の床面を構成することで、キャビン１６の小型化ひいては機体の小型軽量化を実現できる。ただし、前後に隣接する座席６４として、斜向かいではない領域（乗員Ｍが肩を並べる領域）を含む点で、居住性が上記実施形態よりも低下する可能性がある。また、キャビン１６を小型化するほど機体の軽量化は実現できるが、逆に、機体のバランスに対する乗員Ｍの体重の影響は相対的に大きくなる。このため、変形例１のように、Ｍが機体の幅方向片側に偏る配置については、別途バランスをとるための制御が必要となる可能性がある。この観点からは、上記実施形態のほうが好ましいと言える。

図１４は、他の変形例に係る座席の配置構成を表す図である。図１４（Ａ）は変形例４を示す。図１４（Ｂ）は比較例３、図１４（Ｃ）は比較例４を示す。
変形例４は、座席６４の数が上記実施形態より一席少ない４席とされている（図１４（Ａ））。ただし、座席数の相異はあっても技術思想は上記実施形態と同様である。すなわち、機体の前後方向に複数の座席６４を一席ずつ横並びに配設し、各座席６４を機体の幅方向中心Ｌｃに対してオフセットしつつ、その幅方向に向けて配設している。また、隣接する座席６４が斜向かいとなるように個別スペースＳｐが配置されている。

ここで、変形例４および各比較例について、座席領域Ｓｔの面積を計算した。ただし、上記実施形態の場合と同様、これらを比較する前提として、キャビンにおける通路幅Ｗｐを共通とした。

その結果、表５に示す計算結果が得られた。

上記のように、変形例４における座席領域Ｓｔの長さＬｓ＝３．００ｍ、幅１．４０ｍとなるように個別スペースＳｐを設定することを前提とする。一方、表５の計算結果によれば、比較例３では本実施形態よりも２．０５ｍ^２面積が大きくなり、比較例４では変形例４よりも０．６２ｍ^２面積が大きくなることが分かる。すなわち、キャビン１６の小型化に関し、変形例４の座席配置の優位性が確認できる。

なお、このように全座席数を偶数とすることで、左右の座席数を同一にすることができる。バランスをとり易くする点では、上記実施形態よりも優位性があると考えられる。

図１５は、他の変形例に係る座席の配置構成を表す図である。図１５（Ａ）は変形例５、図１５（Ｂ）は変形例６、図１５（Ｃ）は変形例７をそれぞれ示す。
変形例５～７のいずれも上記実施形態と同様に、キャビン１６の前方から後方に向けて複数の個別スペースＳｐが一直線に配置される。

一方、変形例５では、全ての座席６４が機体の幅方向一方向に向けられている（図１５（Ａ））。変形例６では、座席領域Ｓｔにおける前方の２席が機体の幅方向一方向を向き、後方の２席が幅方向他方向を向いている（図１５（Ｂ））。変形例７では、最前列および最後列の席が機体の幅方向一方向を向き、中央部の２席が幅方向他方向を向いている（図１５（Ｃ））。

これらいずれの変形例も上記変形例４と同様、キャビン１６の小型化ひいては機体の小型軽量化を実現できる。変形例６，７については、変形例４と同様、左右の座席数が同一であるため、機体のバランスをとり易い点で好ましい。たたし、居住性の観点からは、隣接する座席６４を斜向かいとする変形例４のほうが好ましい。

図１６は、他の変形例に係る座席の配置構成を表す図である。図１６（Ａ）は変形例８、図１６（Ｂ）は変形例９、図１６（Ｃ）は変形例１０、図１６（Ｄ）は変形例１１をそれぞれ示す。いずれの変形例も上記変形例４と比較して座席数が共通するが、機体の前後方向に向く横並び二列の座席が含まれる点で異なる。説明の便宜上、この前後方向に向く横並び二列の座席が配設される座席スペースを「特別座席スペースＳｇ」と称す。

特別座席スペースＳｇでは２つの個別スペースＳｐが機体の幅方向に隣接し、前後方向に向く横並び二列の座席６４を構成している。その横並び二列の座席６４は斜向かいとなり、その一方が前方に向けて配設され、他方が後方に向けて配設される。

変形例８は、変形例４（図１４（Ａ））において前方の２席を９０度回転させたような座席配置構成を有する。すなわち、座席領域Ｓｔにおける前方に特別座席スペースＳｇが設けられ、その後方に前後二列の特定座席が複数配設される。ここでいう「特定座席」は、幅方向中心Ｌｃに対してオフセットした位置に機体の幅方向に向けて配設される座席６４のことを意味する。

変形例９は、変形例４の中央の２席を９０度回転させたような座席配置構成を有する。すなわち、座席領域Ｓｔにおける中央に特別座席スペースＳｇが設けられ、その前方と後方のそれぞれに特定座席が複数配設される。変形例１０は、変形例４において後方の２席を９０度回転させたような座席配置構成を有する。すなわち、座席領域Ｓｔにおける後方に特別座席スペースＳｇが設けられ、その前方に前後二列の特定座席が複数配設される。

変形例１１は、変形例４において前方の２席および後方の２席を９０度回転させたような座席配置構成を有する。すなわち、座席領域Ｓｔの前方と後方に特別座席スペースＳｇが設けられる。

これらいずれの変形例も、その座席領域Ｓｔに沿ってキャビン１６の床面を構成することで、キャビン１６の小型化ひいては機体の小型軽量化を実現できる。また、各座席６４について個別スペースＳｐが確保され、横並びに隣接する座席６４については斜向かいの配置とされるため、良好な居住性が確保される。

なお、上記変形例８～１０に関して、以下のような技術思想を抽出できる。
［付記１］
特別座席スペースの前方および後方の少なくとも一方に一又は複数の特定座席が配設される。前記特定座席は、前記機体の幅方向中心に対してオフセットした位置に、前記機体の幅方向に向けて配設される。
［付記２］
前記特別座席スペースが平面視略長方形状をなす。ただし、略長方形状は、角にＲ形状を有する等、厳密な長方形でなくてもよい（以下同様）。

上記実施形態および各変形例に関して、以下のような技術思想を抽出できる。
［付記３］
全座席を含む座席領域が平面視略長方形状をなす。平面視においてキャビンの内壁面が前記座席領域と相補形状をなしている。ここで、「相補形状」は、内壁面が座席領域をちょうど取り囲むような形状を含む。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

上記実施形態では述べなかったが、各座席にレッグレストを設けてもよい。レッグレストは座面側に折り畳み可能あるいは収納可能な構造を有してもよい。いずれにしても、キャビンは、機体の幅方向中心に対して各座席がオフセットする側とは反対側に足置きスペースに対応するフロア面を有することとなる。

上記実施形態では、ＶＴＯＬ機１としてパイロットが搭乗しない自動運転機（自動操縦機）を例示した。変形例においては、パイロットが搭乗可能な飛行体としてもよい。胴体２の内部のキャビン１６の前部にコックピットが設けられてもよい。パイロットによる操縦と自動操縦の双方が可能であってもよい。

上記実施形態では、機体に対し、左右に一対のフロントロータと、左右に一対のリアロータを設ける構成を例示した。変形例においては、左右に二対以上のフロントロータ、左右に二対以上のリアロータを設ける構成としてもよい。

上記実施形態では、胴体２の下方に常時露出する脚部を有する固定式の車輪８を例示した。変形例においては、車輪を胴体内に収納可能な車輪収納機構を設けてもよい。

上記実施形態では、主翼４が胴体２の下部に設けられる構成を例示した。変形例においては、主翼を胴体の上部に設けてもよい。また、上記実施形態では、主翼４を後退翼としたが、楕円翼、矩形翼、テーパ翼その他の翼形状を採用してもよい。

上記実施形態では、図５および図６に示したように、第２モータ３６やモータ駆動回路６０をロータユニット３０に内蔵する構成を例示した。変形例においては、第２モータ３６をロッド２４に内蔵させてもよい。また、モータ駆動回路６０をロッド２４に内蔵させてもよい。

上記実施形態では、フロントロータ１０を機体の前部かつ上部に設け、リアロータ１２を機体の後部かつ下部に設ける例を示した。変形例においては、機体におけるフロントロータおよびリアロータの少なくとも一方の位置を変更してもよい。例えばフロントロータを機体の前部かつ下部に設け、リアロータを機体の後部かつ上部に設けてもよい。

上記実施形態および変形例では、飛行体としてｅＶＴＯＬ機を例示したが、内燃エンジンを搭載したＶＴＯＬとしてもよい。上記座席の配置構成をＶＴＯＬ機以外の飛行体に適用してもよい。その場合、フロントロータおよびリアロータは、水平軸を中心に回動してもよいし、鉛直軸や傾斜軸その他の軸を中心に回動してもよい。

１ ＶＴＯＬ機、２ 胴体、４ 主翼、１０ フロントロータ、１２ リアロータ、１６ キャビン、２２ 窓、２４Ｆ フロントロッド、２４Ｒ リアロッド、３０ ロータユニット、３２ ロータ、３４ 第１モータ、３６ 第２モータ、３８ 回転軸、４０ 中心軸、４２ ブレード、５０ 回動軸、５２ 回動軸、６４ 座席、６５ 背面、６６ 扉、６７ フロア面、６８ パーティション、８０ 内壁面、１００ コントローラ、Ｌｃ 幅方向中心、Ｍ 乗員、Ｓａ 足置きスペース、Ｓｇ 特別座席スペース、Ｓｉ 内方領域、Ｓｐ 個別スペース、Ｓｔ 座席領域。

Claims (14)

1. 機体に設けられたキャビンと、
   前記キャビンにおいて前記機体の前後方向に一席ずつ並んで配設された複数の座席と、
   を備え、
   前記複数の座席は、それぞれ前記機体の幅方向中心に対してオフセットした位置に、前記機体の幅方向に向けて配設されていることを特徴とする飛行体。
2. 前記複数の座席は、それぞれ前記機体の幅方向に対向する内壁面の一方に背面が隣接するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の飛行体。
3. 前記複数の座席は、前記機体の前方から後方に向けて前記機体の幅方向中心に対して前記幅方向に交互にオフセットしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の飛行体。
4. 前記キャビンは、前記機体の幅方向中心に対して各座席がオフセットする側とは反対側に乗員の足置きスペースに対応するフロア面を有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の飛行体。
5. 前記機体の前後方向に隣接する座席間に設けられたパーティションをさらに備えることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の飛行体。
6. 前記機体の壁面において、各座席の正面に対応する位置に窓が設けられることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の飛行体。
7. 前記機体における前記キャビンの下部に主翼が設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の飛行体。
8. 前記機体における前記キャビンの後方の壁面に扉が設けられていることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の飛行体。
9. 前記機体における前記扉の下方に左右に延びるリアロッドをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の飛行体。
10. 前記リアロッドの左右にそれぞれロータが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の飛行体。
11. 前記機体における前記キャビンの前部かつ上部に左右に延びるフロントロッドをさらに備えることを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の飛行体。
12. 前記フロントロッドの左右にそれぞれロータが設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の飛行体。
13. 垂直離着陸機であることを特徴とする請求項１～１２のいずれかに記載の飛行体。
14. 垂直離着陸機として構成され、
    機体の前後方向に二列の座席が配設される座席スペースを含むキャビンを備え、
    前記二列として前記機体の幅方向に隣接する２つの座席の一方が前方に向けて配設され、他方が後方に向けて配設されていることを特徴とする飛行体。

Images