JP2023054312A - 飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる飛行体を提供する。【解決手段】本技術に係る飛行体は、前後方向に伸びる機体と、前記機体の上側に設けられる鞍部と、前記機体の下側であって、前記鞍部の下方に設けられる動力部と、前記動力部の前後方向の少なくともいずれかに設けられ、前記動力部を動力源として回転する回転翼部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、飛行体、特に、搭乗者が搭乗可能であって地上から浮上して移動する飛行体に関する。

搭乗者を乗せて浮上して移動することが可能な飛行体は、陸路を移動する自動二輪車等の移動体が、陸路を移動する際に他の移動体との関係で受けることになる移動に対する制約を受けることなく移動することが可能であることから、新たな移動手段として実現されることが期待されている。

例えば、特許文献１において、搭乗者を乗せた状態で、プロペラの回転によって地上から５０ｃｍ乃至１００ｃｍ程度の高さに浮上して移動する、いわゆるホバーバイクとも称される飛行体に関する技術が開示されている。

特開２０１９－１４３９６公報

かかる飛行体を搭乗者が運転する際には、飛行体が備えるべき技術的な性能である、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地の向上を図ることが求められる。特許文献１に開示された技術では、搭乗者の前後に重量物が分散して設けられていることから、姿勢制御の観点から改善の余地がある。

本技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、運転フィーリングや乗り心地を向上させることが可能である飛行体を提供することを課題とするものである。

上記課題を達成するための、本開示に係る飛行体は、前後方向に伸びる機体と、前記機体の上側に設けられる鞍部と、前記機体の下側であって、前記鞍部の下方に設けられる動力部と、前記動力部の前後方向の少なくともいずれかに設けられ、前記動力部を動力源として回転する回転翼部と、を備えるものである。

本開示の技術によれば、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる。

本開示の一実施形態に係る飛行体の構成例を示す斜視図である。 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す側視図である。 同実施形態に係る飛行体のハードウェア構成例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１及び図２は、本開示の一実施形態に係る飛行体１の構成例を示す斜視図及び側視図である。図１よび図２に示すように、飛行体１は、搭乗者が搭乗可能であって地上から５０ｃｍ乃至１００ｃｍ程度の高さに浮上して水平方向に移動することが可能な、いわゆるホバーバイクとも称される移動手段である。なお、各図に示す各座標軸について、Ｌは飛行体１（機体２）の前後方向（前側が正）、Ｗは飛行体１（機体２）の幅方向（左方向が正）、Ｈは飛行体１（機体２）の上下方向（上側が正）を示す。

飛行体１は、機体２と、鞍部３と、把持部４と、動力部５の一例であるエンジン５０と、第１回転翼部６（６Ａ～６Ｂ）と、第２回転翼部７（７Ａ～７Ｄ）と、第３回転翼部８（８Ａ～８Ｄ）と、排気システム９と、を備える。なお、第１回転翼部６、第２回転翼部７および第３回転翼部８は回転翼部の一例である。また、飛行体１はその他の構成要素も備えうるものであり、該構成要素については後述する。

機体２は、飛行体１の上部において前後方向に伸びて形成される。機体２は、例えば、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金またはマグネシウム合金等の、比較的比重が小さく、かつ強度の高い素材から形成され得る。

機体２の前後方向における中央部の上側には、鞍部３および把持部４が設けられる。

鞍部３は、搭乗者が飛行体１の機体２に跨って搭乗する座席に相当する。搭乗者が安定して着座できるように、鞍部３は、下方側に突出するような形状を成してもよい。

把持部４は、鞍部３に跨った搭乗者が掴むために設けられる。把持部４の形状は図示するような形状に限定されない。把持部４には、搭乗者が飛行体１を操作するための操作部やインタフェース等が設けられてもよい。また、把持部４は機体２に固定されるが、把持部４は機体２に対して相対的に移動可能に設けられてもよいし、移動不能（つまり完全に固定された状態）に設けられてもよい。把持部４は、例えば機体２に対して高さ方向Ｈに沿う方向を回転軸とするステアリングのように移動可能であってもよいし、機体２に対して前後方向Ｌに沿う方向に移動可能なレバーのようなものであってもよい。かかる把持部４には、ボタン、レバー、ステアリング等の操作部が設けられてもよく、かかる操作部に入力される入力信号は、後述する制御部１０に送出され得る。

動力部５の一例であるエンジン５０は、機体２の下側であって、鞍部３の下方に設けられる。なお、図２に示すエンジン５０は、実際は機体２の外側からは部分的にしか視認できない場合もあり、本明細書において位置関係を示すために側視から全体が確認できるように表示されている。エンジン５０は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン等が挙げられ、エンジン５０の機構は特に限定されない。

第１回転翼部６は、機体２を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部の一例である。第１回転翼部６Ａ、６Ｂは、動力部５の前後に一対設けられる。図１及び図２に示す例では、動力部５の前後において、機体２の前方及び後方を構成するテーパ形状のフレームの下方に設けられる。かかるフレーム形状により、第１回転翼部６に多くの気体をスムーズに取り込むことができる。

第１回転翼部６は、揚力を発生させるためのプロペラと、かかるプロペラを収容し、上下端に通気口を有するダクトとを備える。プロペラは、例えば上下方向に重ね合わせられた１対のブレード群が、それぞれ反対方向に回転する、いわゆる二重反転プロペラである。かかるプロペラの回転により、上方から下方へと気流が生じる。かかる気流により機体２に揚力が発生し、機体２を浮上させることができる。なお、本実施形態に係る第１回転翼部６は、機体２の前後にそれぞれ設けられているが、前後の少なくともいずれかに第１回転翼部６が設けられていてもよい。かかる機体２をピッチ方向（幅方向Ｗを回転軸とする回転方向）またはロール方向（前後方向Ｌを回転軸とする回転方向）に傾斜させたり、第１回転翼部６を傾斜させることで、第１回転翼部６により水平方向の推力が発生する。これにより、飛行体１を推進させることができる。

また、第１回転翼部６のダクトの上下端の通気口の少なくともいずれか（上端側が好ましい）には、ルーバーが設けられていてもよい。例えば図１に示すように、ルーバーは、短冊状であり、幅方向に配設され、前後方向Ｌを中心軸として外側から中心側にかけて下方に傾斜するように設けられてもよい。かかるルーバーにより、ダクト内への異物の侵入を抑制しすることができる。また、ルーバーが設けられることで、ダクトの内部から何かが飛散した際においても、ルーバーが飛散物の障害となり得る。また、上方から流入する気体の流れを整えることができる。また、ルーバーが設けられることにより、飛行体１に搭乗する搭乗者からプロペラが見えにくくなるので、搭乗者の恐怖感が和らぎ得る。

また、第１回転翼部６のダクトの一部に、可変のフラップ機構が設けられていてもよい。かかるフラップ機構により流入または流出する気体の流動量および／または流動方向を制御することができる。これにより、飛行体１の飛行制御をより精緻に行うことができる。

第２回転翼部７は、機体２に推力を与えるための推力発生翼部の一例である。特に、第２回転翼部７は、機体２に対して主に機体２の前後方向に推力を与え得る。第２回転翼部７Ａは機体２の前方左側に、第２回転翼部７Ｂは機体２の後方左側に、第２回転翼部７Ｃは機体２の前方右側に、第２回転翼部７Ｄは機体２の後方右側に設けられる。第２回転翼部７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、機体２の前後において、第１回転翼部６の幅方向外側に配設される。

第２回転翼部７は、機体２の前後方向に気体を流通させるダクトと、該ダクトの内側において推力を発生させるプロペラと、を備える。該ダクトは、前後方向の端部にそれぞれ流通口が設けられる。該プロペラは、例えば二重反転プロペラであってもよいし、一重プロペラであってもよい。また、該プロペラは、後述する制御部１０またはモータドライバ１３等により、回転方向やプロペラのピッチ角を適宜変更してもよい。これにより、第２回転翼部７は、機体２の前後方向の少なくともいずれかの方向に沿った推力を発生させることができる。なお、第２回転翼部７は、通常機体２の前方への推力を発生させるが、後方への推力を発生させてもよい。かかる第２回転翼部７は、例えば、飛行体１の速度を変化させたり、飛行体１をヨー軸（上下方向Ｈに沿う方向の軸）まわりに回転させる制御をするために用いられる。

第３回転翼部８は、機体２に推力を与えるための推力発生翼部の一例である。特に、第３回転翼部８は、機体２に対して主に機体２の上下方向に推力を与え得る。第３回転翼部８Ａは機体２の前方左側に、第３回転翼部８Ｂは機体２の後方左側に、第３回転翼部８Ｃは機体２の前方右側に、第３回転翼部８Ｄは機体２の後方右側に設けられる。第３回転翼部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、機体２の前後において、第１回転翼部６の幅方向外側に配設される。

第３回転翼部８は、機体２の上下方向に気体を流通させるケーシングと、該ケーシングの内側において推力を発生させるプロペラと、を備える。該ケーシングは、上端部および下端部にそれぞれ流通口が設けられる。該プロペラは、例えば二重反転プロペラであってもよいし、一重プロペラであってもよい。また、該プロペラは、後述する制御部１０またはモータドライバ１３等により、回転方向やプロペラのピッチ角を適宜変更してもよい。これにより、第３回転翼部８は、機体２の上下方向の少なくともいずれかの方向に沿った推力を発生させることができる。なお、第３回転翼部８は、通常機体２の上方への推力を発生させるが、下方への推力を発生させてもよい。かかる第３回転翼部８は、例えば、飛行体１の第１回転翼部６による浮上時の補助的な役割として用いられたり、飛行体１の姿勢を制御したり、飛行体１をピッチ軸（幅方向Ｗに沿う方向の軸）まわりおよび／またはロール軸（前後方向Ｌに沿う方向の軸）まわりに回転させる制御をするために用いられる。

排気システム９は、エンジン５０から排出される排気ガスを処理するシステムである。かかる排気システム９として、例えば公知の排気デバイス等が使用できる。排気システム９は、鞍部３の下方に設けられる。図２に示す例では、エンジン５０の下部に排気システム９が設けられている。

次に、図３を用いて、飛行体１の構成要素についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る飛行体１のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、既に上述した構成要素については説明を省略する。また、図３に示す破線は、飛行体１（機体２）の前部、中央部、後部を区画する仮想の境界線である。すなわち、鞍部３が設けられている領域が、機体２の中央部に相当する。また、図３に示す矢印Ｌは、機体２の前方向を示す矢印である。

図３に示すように、機体２の中央部には、鞍部３、把持部４、動力部５が設けられ、さらに、排気システム９、制御部１０、バッテリ１１が設けられ得る。

動力部５は、エンジン５０の他に、ガソリンタンク５１、ジェネレータ５２、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５３を備えてもよい。ガソリンタンク５１は、エンジン５０に供給するガソリンを貯蔵するものである。ジェネレータ５２はエンジン５０を動力源として得られる動力により電力を発電する機能を有する。かかるジェネレータ５２はＰＣＵ５３により制御され、発電された電力はバッテリ１１に蓄電される。ＰＣＵ５３は、バッテリ１１の電力管理を行う機能を有する。

機体２の前部及び後部には、第１回転翼部６、第２回転翼部７および第３回転翼部８の他に、モータ１２およびモータドライバ１３が、第２回転翼部７および第３回転翼部８のそれぞれに対して設けられる。

本実施形態においては、第１回転翼部６には、エンジン５０により発生する動力が、不図示の動力軸等を介して伝達される。一方、第２回転翼部７及び第３回転翼部８には、各々に対して設けられたモータ１２から直接動力軸等を介して動力が伝達される。

なお、本実施形態では、モータ１２は第２回転翼部７及び第３回転翼部８に付随する形でそれぞれ設けられるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、モータ１２は機体２の中央部の、鞍部３の下部に設けられてもよい。この場合、モータ１２は動力部５の一例である。モータ１２の数は特に限定されず、例えば、モータ１２の数は第２回転翼部７及び第３回転翼部８の数に対応して設けられてもよい。

制御部１０は、プロセッサ、メモリおよびセンサ等を有する。プロセッサは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により構成され、飛行体１の各構成要素の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御や、プログラムの実行に必要な処理等を行う。

メモリは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶装置、及びフラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶装置から構成される。メモリは、プロセッサの作業領域として使用される一方、制御部１０が実行可能であるロジック、コード、あるいはプログラム命令といった各種の設定情報等が格納される。

センサは、本実施の形態では、重量センサ、力センサ、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰＳ衛星から電波を受信するＧＰＳセンサ、近接センサ、光学式または超音波式の測距センサ、ビジョン／イメージセンサ（カメラ）、大気圧を測定する気圧センサ、温度を測定する温度センサといった各種のセンサによって構成される。

制御部１０は、例えば、把持部４に備えられた操作部から得られた入力信号や、センサから得られた信号に基づいて、エンジン５０や、モータ１２の出力を制御する。これにより、各回転翼部の回転数等が制御され、飛行体１の浮上や飛行が行われる。なお、制御部１０の設けられる位置は、機体２の中央部等に限定されない。

図３に示したように、動力部５が機体２の鞍部３の下側に設けられている。鞍部３は機体２の中央部に据え付けられているため、動力部５は機体２の中央下部に備えられる。動力部５はエンジン５０、モータ１２、ジェネレータ５２、バッテリ１１のような重量物で構成され得る。そのため、機体２の中央下部（すなわち鞍部３の下側）にこれらの動力部５が設けられることで、飛行体１の重心を、中心かつ下方に位置させることができる。そうすると、飛行体１の運転時の姿勢や回転動作等における安定性を高くすることができる。よって、運転時において搭乗者の意図しない機体バランスの変化が少なくなるので、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる。

また、エンジン５０が積載されている場合は、排気システム９も鞍部３の下側に設けられることで、重量物を機体２の中央下部に集中させることができ、運転時の安定性を高くすることができる。

また、鞍部３の下側に動力部５のような比較的大型かつ重量のある構成要素を集中させることにより、機体２の他の部分におけるレイアウトを自由に設計することができる。すなわち、機体２をコンパクトにすることができ、設計の自由度を高めることができる。

また、モータ１２は第２回転翼部７および／または第３回転翼部８に付設されてもよい。この場合、他の動力部５の構成要素と比較してサイズが小さいモータ１２を機体２の前後に設けることで、機体２の中央下部のスペースを、より大型の動力部５の構成要素でまとめることが可能である。

また、他の実施形態においてエンジン５０等の内燃機関を積載しない動力部５により飛行体１が構成される場合においても、バッテリ１１を機体２の中央下部に設けることで、飛行体１の重心を、中心かつ下方に位置させることができる。これにより、運転時の安定性を高くすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態においては、回転翼部として、機体２を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部（第１回転翼部６）と、機体２に推力を与えるための推力発生翼部（第２回転翼部７、第３回転翼部８）とが設けられるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、推力発生翼部として上記実施形態に示すような第２回転翼部７のみが設けられてもよいし、第３回転翼部８のみが設けられてもよい。また、揚力発生翼部または推力発生翼部の一方のみが設けられてもよい。いずれかしか設けられない場合は、他方の力を発生する代替手段が適宜採用され得る。また、動力部も、エンジンまたはモータのいずれか一方のみが設けられてもよい。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（項目１）
前後方向に伸びる機体と、
前記機体の上側に設けられる鞍部と、
前記機体の下側であって、前記鞍部の下方に設けられる動力部と、
前記動力部の前後方向の少なくともいずれかに設けられ、前記動力部を動力源として回転する回転翼部と、
を備える飛行体。
（項目２）
前記回転翼部は前記動力部の前後方向に少なくとも一対設けられ、
前記鞍部は、前後方向において一対の前記回転翼部の間に設けられる、項目１に記載の飛行体。
（項目３）
前記回転翼部を回転するモータが前記回転翼部に付設され、
前記モータは前記動力源により動力を得る、項目１または２に記載の飛行体。
（項目４）
前記動力部は、前記動力源を電気的に貯蔵するバッテリを含み、
前記バッテリは前記鞍部の下方に設けられる、項目１～３のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目５）
前記動力部はエンジンを含む、項目１～４のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目６）
前記エンジンから排出される排気ガスを処理する排気システムが、前記鞍部の下方に設けられる、項目５に記載の飛行体。
（項目７）
前記回転翼部は、
前記機体を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部と、
前記機体に推力を与えるための推力発生翼部と、を含む、項目１～６のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目８）
前記推力発生翼部は、前記揚力発生翼部の、幅方向外側に隣接して設けられる、項目７に記載の飛行体。

１ 飛行体
２ 機体
３ 鞍部
４ 把持部
５ 動力部
６ 第１回転翼部
７ 第２回転翼部
８ 第３回転翼部
９ 排気システム
１０ 制御部

Claims (8)

1. 前後方向に伸びる機体と、
   前記機体の上側に設けられる鞍部と、
   前記機体の下側であって、前記鞍部の下方に設けられる動力部と、
   前記動力部の前後方向の少なくともいずれかに設けられ、前記動力部を動力源として回転する回転翼部と、
   を備える飛行体。
2. 前記回転翼部は前記動力部の前後方向に少なくとも一対設けられ、
   前記鞍部は、前後方向において一対の前記回転翼部の間に設けられる、請求項１に記載の飛行体。
3. 前記回転翼部を回転するモータが前記回転翼部に付設され、
   前記モータは前記動力源により動力を得る、請求項１または２に記載の飛行体。
4. 前記動力部は、前記動力源を電気的に貯蔵するバッテリを含み、
   前記バッテリは前記鞍部の下方に設けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の飛行体。
5. 前記動力部はエンジンを含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の飛行体。
6. 前記エンジンから排出される排気ガスを処理する排気システムが、前記鞍部の下方に設けられる、請求項５に記載の飛行体。
7. 前記回転翼部は、
   前記機体を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部と、
   前記機体に推力を与えるための推力発生翼部と、を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の飛行体。
8. 前記推力発生翼部は、前記揚力発生翼部の、幅方向外側に隣接して設けられる、請求項７に記載の飛行体。

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