JP2023156106A - 飛行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行時に発生する振動および反トルクを効果的に低減できる飛行装置を提供する。【解決手段】飛行装置１０は、エンジン１１と、伝達軸１２と、ロータ１４と、を具備する。エンジン１１は、第１エンジン部１１１と、第２エンジン部１１２と、を有する。伝達軸１２は、第１エンジン部１１１により回転する第１伝達軸１２１と、第２エンジン部１１２により回転する第２伝達軸１２２と、を有する。ロータ１４は、第１伝達軸１２１により回転する第１ロータ１４１と、第２伝達軸１２２により回転する第２ロータ１４２と、を有する。第１伝達軸１２１は、中空構造を有し、第２伝達軸１２２は、第１伝達軸１２１の内部に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、飛行装置に関し、特に、エンジンにより駆動的にロータを駆動する飛行装置に関する。

従来から、無人で空中を飛行することが可能な飛行装置が知られている。このような飛行装置は、垂直軸回りに回転するロータの推力で、空中を飛行することを可能としている。

かかる飛行装置の適用分野としては、例えば、輸送分野、測量分野および撮影分野等が考えられる。このような分野に飛行装置を適用する場合は、測量機器や撮影機器を飛行装置に備え付ける。飛行装置をかかる分野に適用させることで、人が立ち入れない地域に飛行装置を飛行させ、そのような地域の輸送、撮影および測量を行うことができる。このような飛行装置に関する発明は、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている。

一般的な飛行装置では、飛行装置に搭載された蓄電池から供給される電力により、上記したロータは回転する。しかしながら、蓄電池による電力の供給ではエネルギの供給量が必ずしも十分ではないため、長時間に渡る連続飛行を実現するために、エンジンを搭載した飛行装置も出現している。このような飛行装置では、エンジンの駆動力で発電機を回転させ、発電機で発電された電力でロータを回転駆動している。かかる構成の飛行装置は、動力源からロータにエネルギが供給される経路に、エンジンと発電機とが直列的に接続されることから、シリーズ型ドローンとも称される。このような飛行装置を用いて撮影や測量を行うことで、広範囲な撮影や測量を行うことができる。エンジンが搭載された飛行装置は、例えば特許文献３に記載されている。また、エンジンの駆動力により機械的にメインロータを回転させ、モータによりサブロータを回転させるパラレル型ハイブリッドドローンも徐々に登場している。

特開２０１２－５１５４５号公報 特開２０１４－２４０２４２号公報 特開２０１１－２５１６７８号公報

しかしながら、前述した従前の飛行装置においては、駆動系の機構において改善の余地があった。

具体的には、従前の飛行装置であるドローンは、複数のモータまたはエンジンを有する場合が多いが、エンジンどうしの振動または反トルクが残存してしまい、これによりドローンの空中における位置姿勢の制御を正確に行うことが難しい課題がある。更に、発電機どうしの振動または反トルクが残存してしまうことによっても、同様の課題が発生する。

係る課題を解決するべく、ギアボックス等を駆動伝達系に配設することも考えられるが、係る構成であると、ドローン全体の構成の複雑化および重量化を招き、ドローンの連続飛行時間が短くなってしまう課題がある。

ロータが発生させるカウンタートルクは、二重反転ロータを採用することで打ち消すことが出来るが、係る場合、このような課題が顕著となる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、飛行時に発生する振動および反トルクを効果的に低減できる飛行装置を提供することにある。

本発明の飛行装置は、エンジンと、伝達軸と、ロータと、を具備し、前記エンジンは、第１エンジン部と、第２エンジン部と、を有し、前記伝達軸は、前記第１エンジン部により回転する第１伝達軸と、前記第２エンジン部により回転する第２伝達軸と、を有し、前記ロータは、前記第１伝達軸により回転する第１ロータと、前記第２伝達軸により回転する第２ロータと、を有し、前記第１伝達軸は、中空構造を有し、前記第２伝達軸は、前記第１伝達軸の内部に配置されることを特徴とする。

また、本発明の飛行装置では、前記第１エンジン部と、前記第２エンジン部とは、互いが対向するように配置されることを特徴とする。

また、本発明の飛行装置では、前記第１エンジン部は、第１ピストンと、第１クランクシャフトと、前記第１ピストンと前記第１クランクシャフトとを回転可能に接続する第１コネクティングロッドと、を有し、前記第２エンジン部は、第２ピストンと、第２クランクシャフトと、前記第２ピストンと前記第２クランクシャフトとを回転可能に接続する第２コネクティングロッドと、を有し、前記第１伝達軸と前記第１クランクシャフトとは、第１駆動伝達部を介して駆動的に接続され、前記第２伝達軸と前記第２クランクシャフトとは、第２駆動伝達部を介して駆動的に接続されることを特徴とする。

また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、更に、第３エンジン部と、第４エンジン部と、を更に有し、前記第１エンジン部および前記第３エンジン部により、前記第１ロータが回転され、前記第２エンジン部および前記第４エンジン部により、前記第２ロータが回転されることを特徴とする。

また、本発明の飛行装置では、前記第１クランクシャフトと、前記第２クランクシャフトとは、回転方向が逆であることを特徴とする。

また、本発明の飛行装置では、第１発電機と、第２発電機と、を更に具備し、前記第１発電機は、前記第１エンジン部により駆動され、前記第２発電機は、前記第２エンジン部により駆動されることを特徴とする。

また、本発明の飛行装置では、サブロータと、を更に具備し、前記サブロータは、モータにより回転駆動されることを特徴とする。

本発明の飛行装置は、エンジンと、伝達軸と、ロータと、を具備し、前記エンジンは、第１エンジン部と、第２エンジン部と、を有し、前記伝達軸は、前記第１エンジン部により回転する第１伝達軸と、前記第２エンジン部により回転する第２伝達軸と、を有し、前記ロータは、前記第１伝達軸により回転する第１ロータと、前記第２伝達軸により回転する第２ロータと、を有し、前記第１伝達軸は、中空構造を有し、前記第２伝達軸は、前記第１伝達軸の内部に配置されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、エンジンが第１エンジン部と第２エンジン部とを有することにより、各エンジン部により発生する振動およびトルクが相殺される。よって、飛行時においてエンジンから発生する振動等が低減され、飛行時における位置姿勢を安定化することができる。

また、本発明の飛行装置では、前記第１エンジン部と、前記第２エンジン部とは、互いが対向するように配置されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、第１エンジン部と第２エンジン部とが対向配置されることで、振動、トルク等を相殺する効果を更に大きくすることができる。

また、本発明の飛行装置では、前記第１エンジン部は、第１ピストンと、第１クランクシャフトと、前記第１ピストンと前記第１クランクシャフトとを回転可能に接続する第１コネクティングロッドと、を有し、前記第２エンジン部は、第２ピストンと、第２クランクシャフトと、前記第２ピストンと前記第２クランクシャフトとを回転可能に接続する第２コネクティングロッドと、を有し、前記第１伝達軸と前記第１クランクシャフトとは、第１駆動伝達部を介して駆動的に接続され、前記第２伝達軸と前記第２クランクシャフトとは、第２駆動伝達部を介して駆動的に接続されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、第１エンジン部と第２エンジン部の各部位が対向配置されることで、第１エンジン部および第２エンジン部が運転することにより発生する振動等を極めて小さくできる。

また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、更に、第３エンジン部と、第４エンジン部と、を更に有し、前記第１エンジン部および前記第３エンジン部により、前記第１ロータが回転され、前記第２エンジン部および前記第４エンジン部により、前記第２ロータが回転されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、第３エンジン部および第４エンジン部に加えて、第３エンジン部および第４エンジン部も動力源として用いることにより、ロータの出力を向上させることができる。

また、本発明の飛行装置では、前記第１クランクシャフトと、前記第２クランクシャフトとは、回転方向が逆であることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、第１クランクシャフトの回転方向と、第２クランクシャフトの回転方向が逆であることにより、ロータの回転により発生するモーメントを相殺し、飛行時における安定性を更に向上できる。

また、本発明の飛行装置では、第１発電機と、第２発電機と、を更に具備し、前記第１発電機は、前記第１エンジン部により駆動され、前記第２発電機は、前記第２エンジン部により駆動されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、第１発電機および第２発電機を駆動することで、飛行のための電気エネルギを得ることができる。

また、本発明の飛行装置では、サブロータと、を更に具備し、前記サブロータは、モータにより回転駆動されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、サブロータにより飛行時の位置姿勢の制御を更に効果的に行うことができる。

本発明の実施形態に係る飛行装置を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置の接続構成を示すブロック図である。 本発明の他形態に係る飛行装置を部分的に示す断面図である。 本発明の他形態に係る飛行装置を示す側面図である。

以下、図を参照して本形態の飛行装置の構成を説明する。以下の説明では、同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。尚、以下の説明では上下前後左右の各方向を用いるが、これらの各方向は説明の便宜のためである。また、飛行装置１０は、ドローンとも称され、詳細にはパラレル型ハイブリッドドローンとも称される。パラレル型ハイブリッドドローンとは、エンジンにより機械的に駆動されるロータと、モータにより駆動されるロータとを有するドローンである。

図１は、飛行装置１０を上方から見た平面図である。

飛行装置１０は、エンジン１１と、伝達軸１２と、ロータ１４と、を主要に具備する。飛行装置１０は、電気的駆動系と、機械的駆動系との並列した２つの駆動系を有するパラレル型ハイブリッドドローンである。電気的駆動系は、後述するモータ２１およびサブロータ１５を回転させる駆動系である。機械的駆動系は、後述するロータ１４を回転させる駆動系である。

機体１９は、飛行装置１０を構成する各機器を支える本体であり、合成樹脂、金属またはこれらの複合材から成る。

ロータ１４は、回転することにより機体１９が浮遊するための駆動力を発生させる。ロータ１４は、第１ロータ１４１と、第２ロータ１４２と、を有する。第１ロータ１４１と第２ロータ１４２とは、二重反転プロペラを構成している。第１ロータ１４１と第２ロータ１４２とは、回転方向が逆であり、回転速度は同等である。例えば、上面視において、第１ロータ１４１は反時計回りに回転し、第２ロータ１４２は時計回りに回転する。ロータ１４は、エンジン１１の駆動力により機械的に回転するメインロータである。

飛行装置１０は、サブロータ１５を有する。サブロータ１５は、サブロータ１５１ないしサブロータ１５４を有する。サブロータ１５は、飛行装置１０の飛行時における位置姿勢を制御するべく回転する。

サブロータ１５１は、機体１９の左側前方に配置され、後述するモータ２１１により回転する。サブロータ１５２は、機体１９の左側後方に配置され、後述するモータ２１２により回転する。サブロータ１５３は、機体１９の右側前方に配置され、後述するモータ２１３により回転する。サブロータ１５４は、機体１９の右側後方に配置され、後述するモータ２１４により回転する。

図２は、飛行装置１０を示す断面図である。

飛行装置１０は、機体１９の内部にエンジン１１が収納され、機体１９の上方にロータ１４が配設される。

エンジン１１は、第１エンジン部１１１と、第２エンジン部１１２と、を有する。

第１エンジン部１１１は、第１ピストン１１１１と、第１クランクシャフト１１１２と、第１ピストン１１１１と第１クランクシャフト１１１２とを回転可能に接続する第１コネクティングロッド１１１３と、を有する。第１エンジン部１１１の第１クランクシャフト１１１２は、機体１９の上面から上方に向かって突出している。

第２エンジン部１１２は、第２ピストン１１２１と、第２クランクシャフト１１２２と、第２ピストン１１２１と、第２クランクシャフト１１２２とを回転可能に接続する第２コネクティングロッド１１２３と、を有する。第２エンジン部１１２の第２クランクシャフト１１２２は、機体１９の上面から上方に向かって突出している。

第１エンジン部１１１の第１ピストン１１１１と、第２エンジン部４１の第２ピストン１１２１で、燃焼室１３を共有する。換言すると、第１ピストン１１１１と第２ピストン１１２１とは、連通する一つのシリンダ２５の内部を往復運動する。よって、第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１が、中心部に向かって同時にストロークすることで、ストローク量を少なくしつつ、燃焼室１３における混合ガスの高膨張比をとることができる。

ここでは図示していないが、エンジン１１には、燃焼室１３から連通する容積空間が形成されており、この容積空間に点火プラグが配置されている。また、燃焼室１３には、ここでは図示しない吸気口および排気口が形成されており、ガソリンなどの燃料を含む混合気が吸気口から燃焼室１３に導入され、燃焼後の排気ガスが排気口を経由して燃焼室１３から外部に排気される。

上記した構成のエンジン１１は、次のように動作する。先ず、吸込行程では、第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１がシリンダ２５の内部で中央部から外側に向かって移動することで、燃料と空気との混合物である混合気をシリンダ２５の内部に導入する。次に、圧縮行程では、回転する第１クランクシャフト１１１２および第２クランクシャフト１１２２の慣性により、第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１が中央部に向かって押し出され、シリンダ２５の内部で混合気が圧縮される。次に、燃焼行程では、図示しない点火プラグが燃焼室１３で点火することで、シリンダ２５の内部で混合気が燃焼し、これにより第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１が、下死点である外側の端部まで押し出される。その後、排気行程では、回転する第１クランクシャフト１１１２および第２クランクシャフト１１２２の慣性により、第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１が内側に押し出され、シリンダ２５の内部に存在する燃焼後のガスは、外部に排出される。

エンジン１１では、一つのシリンダ２５の内部で往復運動する２つの第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１で、ストロークを分割することができる。よって、通常のガソリンエンジンと比較して、混合ガスの圧縮比を大きくすることができる。また、シリンダ２５の内部で第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１が対向するので、一般的なエンジンで必要とされるシリンダヘッドが不要と成り、エンジン１１の構成が簡素であり且つ軽量とされている。また、エンジン１１を構成している各部材、即ち、第１ピストン１１１１および第２ピストン１１２１、第１クランクシャフト１１１２および第２クランクシャフト１１２２等が対向して対称的に配置され、かつ同期するように動作している。このことから、エンジン１１の各部材から発生する振動が相殺され、エンジン１１全体から外部に発生する振動を少なくすることができる。また、エンジン１１を構成する各部材が回転することにより発生するトルクやモーメントも、ほぼ全てが相殺される。

よって、このような構造のエンジン１１を飛行装置１０に搭載することで、飛行装置１０の小型化、軽量化、低振動化、カウンタートルク低減を達成することができる。特に、低振動化により、姿勢制御、モータ出力制御などの演算制御装置やＧＰＳセンサ等の精密機器への悪影響を防止することが出来る。また、飛行装置１０が輸送する配送荷物が振動で損傷してしまうことを防止することができる。

エンジン１１には、ここでは図示しない逆転同期機構が備えられている。逆転同期機構は、第１クランクシャフト１１１２と第２クランクシャフト１１２２との回転方向を逆とする。更に、逆転同期機構は、第１ピストン１１１１と第２ピストン１１２１の往復運動を同期する。よって、エンジン１１において、原理的に、第１クランクシャフト１１１２と第２クランクシャフト１１２２とでは、回転方向は逆とされている。従って、第１クランクシャフト１１１２と駆動的に接続される各部材と、第２クランクシャフト１１２２と駆動的に接続される各部材とは、専用の反転機構を設けることなく、逆方向に回転するようになる。よって、図２に示した、第１ロータ１４１と第２ロータ１４２とは、専用の反転機構を設けなくても、等しい回転速度で、逆方向に回転するようになる。また、第１クランクシャフト１１１２および第２クランクシャフト１１２２の各々により回転駆動される他の各部材も、専用の反転機構を設けなくても、等しい回転速度で、逆方向に回転するようになる。

第１発電機１６１は、機体１９の上方側に配置され、第１クランクシャフト１１１２により回転駆動される。具体的には、第１発電機１６１は、図示しない回転子を有し、この回転子が第１クランクシャフト１１１２に対して回転不可能に接続される。係る構成により、第１クランクシャフト１１１２と共に、第１発電機１６１に内蔵された回転子が回転することにより、第１発電機１６１による発電が行われ、電気エネルギが発生する。

第２発電機１６２の構成は、第１発電機１６１と同様である。具体的には、第２発電機１６２は、機体１９の上方側に配置され、第２クランクシャフト１１２２により回転駆動される。第２発電機１６２は、図示しない回転子を有し、この回転子が第２クランクシャフト１１２２に対して回転不可能に接続される。係る構成により、第２クランクシャフト１１２２と共に、第２発電機１６２に内蔵された回転子が回転することにより、第２発電機１６２による発電が行われ、電気エネルギが発生する。

伝達軸１２は、エンジン１１から発生する駆動力により回転することで、前述したロータ１４を回転させる略軸状の部材である。伝達軸１２は、第１エンジン部１１１により回転する第１伝達軸１２１と、第２エンジン部１１２により回転する第２伝達軸１２２と、を有する。伝達軸１２は、後述するように、メカニカルに同軸反転する機構を有する。

第１伝達軸１２１は、その上端が第１ロータ１４１に接続されることにより、第１ロータ１４１を回転させる。第１伝達軸１２１は、機体１９の上面に対して、回転可能に配設されている。第１伝達軸１２１の下端近傍は、後述する第１駆動伝達部２２を介して、第１クランクシャフト１１１２と駆動的に接続されている。即ち、第１エンジン部１１１により発生した回転駆動力は、第１クランクシャフト１１１２および第１駆動伝達部２２を経由して、第１伝達軸１２１に伝達される。

第２伝達軸１２２は、その上端が第２ロータ１４２に接続されることにより、第２ロータ１４２を回転させる。第２ロータ１４２は、機体１９の上面に対して、回転可能に配設されている。第２伝達軸１２２の下端近傍は、後述する第２駆動伝達部２３を介して、第２クランクシャフト１１２２と駆動的に接続されている。即ち、第２エンジン部１１２により発生した回転駆動力は、第２クランクシャフト１１２２および第２駆動伝達部２３を経由して、第２伝達軸１２２に伝達される。

第１伝達軸１２１は、中空構造を有し、第２伝達軸１２２は、第１伝達軸１２１の内部に配置される。具体的には、第１伝達軸１２１の内部には略円柱形状の空間が形成され、第２伝達軸１２２は係る空間を貫通している。また、第２伝達軸１２２の上端は、第１伝達軸１２１の上端よりも上方側に配置される。更に、第２伝達軸１２２の下端は、第１伝達軸１２１の下端よりも下方側に配置される。即ち、第１伝達軸１２１と第２伝達軸１２２とは、同軸反転構造を形成している。

第１駆動伝達部２２は、第１クランクシャフト１１１２の回転駆動力を、第１伝達軸１２１に伝達する。具体的には、第１駆動伝達部２２は、第１エンジン側プーリ２２１と、第１ベルト２２２と、第１伝達軸側プーリ２２３と、を有する。第１エンジン側プーリ２２１は、第１クランクシャフト１１１２の上端部に、相対回転不能に接続される。第１伝達軸側プーリ２２３は、第１伝達軸１２１の下端に、相対回転不能に接続される。第１ベルト２２２は、第１エンジン側プーリ２２１と第１伝達軸側プーリ２２３との間に架設される。係る構成により、飛行装置１０の飛行時において、第１エンジン部１１１が運転されることにより、第１クランクシャフト１１１２および第１エンジン側プーリ２２１が回転する。また、第１エンジン側プーリ２２１の回転駆動力が、第１ベルト２２２を介して、第１伝達軸側プーリ２２３に伝達する。これにより、第１伝達軸１２１および第１ロータ１４１が回転する。

第２駆動伝達部２３の構成は、第１駆動伝達部２２と同様である。即ち、第２駆動伝達部２３は、第２クランクシャフト１１２２の回転駆動力を、第２伝達軸１２２に伝達する。具体的には、第２駆動伝達部２３は、第２エンジン側プーリ２３１と、第２ベルト２３２と、第２伝達軸側プーリ２３３と、を有する。第２エンジン側プーリ２３１は、第２クランクシャフト１１２２の上端部に、相対回転不能に接続される。第２伝達軸側プーリ２３３は、第２伝達軸１２２の中間部に、相対回転不能に接続される。第２ベルト２３２は、第２エンジン側プーリ２３１と第２伝達軸側プーリ２３３との間に架設される。係る構成により、飛行装置１０の飛行時において、第２エンジン部１１２が運転されることにより、第２クランクシャフト１１２２および第２エンジン側プーリ２３１が回転する。また、第２エンジン側プーリ２３１の回転駆動力が、第２ベルト２３２を介して、第２伝達軸側プーリ２３３に伝達する。これにより、第２伝達軸１２２および第２ロータ１４２が回転する。

図３は、飛行装置１０の接続構成を示すブロック図である。

飛行装置１０は、演算制御部１７と、エンジン１１と、発電機１６と、バッテリ１８と、電力変換部２４と、モータ２１と、サブロータ１５と、を主要に有する。

演算制御部１７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有し、ここでは図示しない各種センサやコントローラからの入力に基づいて、飛行装置１０を構成する各機器の挙動を制御する。また、演算制御部１７は、各種センサからの入力に基づいて、各ロータ１４および各サブロータ１５の回転数を制御するフライトコントローラでもある。

エンジン１１は、演算制御部１７からの入力信号に基づいて動作し、飛行装置１０が飛行するための運動エネルギを発生させる。

発電機１６は、エンジン１１の駆動力の一部を用いて電力を発生する装置であり、第１発電機１６１および第２発電機１６２を有する。第１発電機１６１は、前述したように、エンジン１１の第１エンジン部１１１により駆動される。第２発電機１６２は、エンジン１１の第２エンジン部１１２により駆動される。

バッテリ１８は、発電機１６と電力変換部２４との間に介装される。バッテリ１８は、発電機１６により充電される。バッテリ１８から放電された電力は、後述する電力変換部２４に供給される。

電力変換部２４は、個々のサブロータ１５に対応して設けられる。電力変換部２４としては、第２発電機１６２から供給される交流電力を、一旦直流化した後に所定の周波数の交流電力に変換するコンバータおよびインバータを採用できる。また、電力変換部２４としては、バッテリ１８から供給される直流電力を所定の周波数に変換するインバータを採用できる。具体的には、電力変換部２４は、電力変換部２４１、電力変換部２４２、電力変換部２４３および電力変換部２４４を有する。

モータ２１は、個々のサブロータ１５に対応して設けられ、モータ２１１、モータ２１２、モータ２１３およびモータ２１４を有する。モータ２１１、モータ２１２、モータ２１３およびモータ２１４は、夫々、電力変換部２４１、電力変換部２４２、電力変換部２４３および電力変換部２４４から供給される電力により所定の速度で回転する。

サブロータ１５は、前述したように、サブロータ１５１、サブロータ１５２、サブロータ１５３およびサブロータ１５４を有する。サブロータ１５１、サブロータ１５２、サブロータ１５３およびサブロータ１５４は、夫々、モータ２１１、モータ２１２、モータ２１３およびモータ２１４により回転する。

飛行装置１０の飛行態様を簡単に説明する。飛行装置１０は、着陸状態、離陸状態、ホバリング状態、昇降状態、水平移動状態、緊急飛行状態で稼働される。

着陸状態では、飛行装置１０は接地している。この状態では、エンジン１１は稼働しておらず、ロータ１４は回転しない。

離陸状態では、飛行装置１０は、主に、ロータ１４の回転により発生する推力により、接地面から離れて上昇する。

ホバリング状態では、飛行装置１０は、演算制御部１７からの指示に基づいて、エンジン１１から発生する駆動力によりロータ１４を回転させ、飛行装置１０を空中の所定位置に浮遊させる。この際、演算制御部１７からの指示に基づいて、各サブロータ１５は回転している。演算制御部１７は、飛行装置１０が所定の高度および姿勢を維持できるように、各電力変換部２４を制御することで、各モータ２１およびサブロータ１５の回転速度を所定のものにしている。

昇降状態では、エンジン１１の回転数を制御することで、飛行装置１０を上昇または下降させる。この際も、演算制御部１７は、飛行装置１０が所定の高度および姿勢を維持できるように、各電力変換部２４を制御することで、各モータ２１およびサブロータ１５の回転速度を所定のものにしている。

水平移動状態では、演算制御部１７は、各電力変換部２４を制御することで、各モータ２１およびサブロータ１５の回転数を制御することにより、飛行装置１０を傾斜状態にする。この際にも、演算制御部１７は、エンジン１１の駆動状態を制御することで、ロータ１４を所定速度で回転させる。

緊急飛行状態では、演算制御部１７は、飛行している飛行装置１０を強制的に着陸させる。

図４は、他形態に係る飛行装置１０のエンジン１１を部分的に示す断面図である。図４に示すエンジン１１では、第１エンジン部１１１および第２エンジン部１１２に加えて、第３エンジン部１１３および第４エンジン部１１４を有する。即ち、エンジン１１は、４つのエンジン部を有する。第１エンジン部１１１および第３エンジン部１１３により、前述した第１ロータ１４１が回転され、第２エンジン部１１２および第４エンジン部１１４により、前述した第２ロータ１４２が回転される。また、図４に示す飛行装置１０は、エンジン１１の構成以外は、図１に示したものと同様である。

第３エンジン部１１３と、第４エンジン部１１４とは、左右方向に関して対向配置されている。

第３エンジン部１１３は、第３ピストン１１３１と、第３クランクシャフト１１３２と、第３ピストン１１３１と第３クランクシャフト１１３２とを回転可能に接続する第３コネクティングロッド１１３３と、を有する。ここで、第３エンジン部１１３の第３クランクシャフト１１３２は、第１エンジン部１１１の第１クランクシャフト１１１２と一体的に連続している。

第４エンジン部１１４は、第４ピストン１１４１と、第４クランクシャフト１１４２と、第４ピストン１１４１と第４クランクシャフト１１４２とを回転可能に接続する第４コネクティングロッド１１４３と、を有する。ここで、第４エンジン部１１４の第４クランクシャフト１１４２は、第２エンジン部１１２の第２クランクシャフト１１２２と一体的に連続している。

第３ピストン１１３１および第４ピストン１１４１は、シリンダ２６の内部で往復運動する。また、第３ピストン１１３１と第４ピストン１１４１とは、燃焼室２０を共有している。係る構成においても、前述と同様に、第３エンジン部１１３および第４エンジン部１１４が運転されることで発生するカウンタートルクを、ほぼ完全に解消することができる。更に、第３エンジン部１１３は、第１エンジン部１１１と同期して、吸気、圧縮、燃焼および排気の各行程を行う。また、第４エンジン部１１４は、第２エンジン部１１２と同期して、吸気、圧縮、燃焼および排気の各行程を行う。

図４に示す飛行装置１０では、第１エンジン部１１１および第２エンジン部１１２に加えて、第３エンジン部１１３および第４エンジン部１１４も動力源として用いることにより、ロータ１４の出力を向上させることができる。

図５は、他形態に係る飛行装置２７を示す側面図である。

飛行装置２７は、胴体に固定された翼部を有する固定翼プロペラ機である。飛行装置２７は、機体の先端にロータ１４を有する。ロータ１４は、機体の前端に配置されたエンジン１１により回転駆動される。エンジン１１およびロータ１４を駆動させる構成機器の構成は、前述した飛行装置１０と同様である。

飛行装置２７にエンジン１１を配置することにより、エンジン１１が運転されることにより発生する振動やトルクを減少させ、飛行装置２７の安定飛行および快適性を向上できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。

図２を参照して、第１駆動伝達部２２および第２駆動伝達部２３として、ベルトを備えたものを例示したが、他の駆動伝達機構を採用し得る。例えば、第１駆動伝達部２２および第２駆動伝達部２３として、ギア列等を採用し得る。

図２を参照して、飛行装置１０は、パラレル型ハイブリッドドローンであったが、飛行装置１０は、ロータ１４のみを有し、サブロータ１５を有さないエンジン式ドローンであっても良い。この場合、ロータ１４をピッチ制御することで、飛行装置１０の飛行時における姿勢制御を行える。

１０ 飛行装置
１１ エンジン
１１１ 第１エンジン部
１１１１ 第１ピストン
１１１２ 第１クランクシャフト
１１１３ 第１コネクティングロッド
１１２ 第２エンジン部
１１２１ 第２ピストン
１１２２ 第２クランクシャフト
１１２３ 第２コネクティングロッド
１１３ 第３エンジン部
１１３１ 第３ピストン
１１３２ 第３クランクシャフト
１１３３ 第３コネクティングロッド
１１４ 第４エンジン部
１１４１ 第４ピストン
１１４２ 第４クランクシャフト
１１４３ 第４コネクティングロッド
１２ 伝達軸
１２１ 第１伝達軸
１２２ 第２伝達軸
１３ 燃焼室
１４ ロータ
１４１ 第１ロータ
１４２ 第２ロータ
１５ サブロータ
１５１ サブロータ
１５２ サブロータ
１５３ サブロータ
１５４ サブロータ
１６ 発電機
１６１ 第１発電機
１６２ 第２発電機
１７ 演算制御部
１８ バッテリ
１９ 機体
２０ 燃焼室
２１ モータ
２１１ モータ
２１２ モータ
２１３ モータ
２１４ モータ
２２ 第１駆動伝達部
２２１ 第１エンジン側プーリ
２２２ 第１ベルト
２２３ 第１伝達軸側プーリ
２３ 第２駆動伝達部
２３１ 第２エンジン側プーリ
２３２ 第２ベルト
２３３ 第２伝達軸側プーリ
２４ 電力変換部
２４１ 電力変換部
２４２ 電力変換部
２４３ 電力変換部
２４４ 電力変換部
２５ シリンダ
２６ シリンダ
２７ 飛行装置

Claims (7)

1. エンジンと、伝達軸と、ロータと、を具備し、
   前記エンジンは、第１エンジン部と、第２エンジン部と、を有し、
   前記伝達軸は、前記第１エンジン部により回転する第１伝達軸と、前記第２エンジン部により回転する第２伝達軸と、を有し、
   前記ロータは、前記第１伝達軸により回転する第１ロータと、前記第２伝達軸により回転する第２ロータと、を有し、
   前記第１伝達軸は、中空構造を有し、
   前記第２伝達軸は、前記第１伝達軸の内部に配置されることを特徴とする飛行装置。
2. 前記第１エンジン部と、前記第２エンジン部とは、互いが対向するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の飛行装置。
3. 前記第１エンジン部は、第１ピストンと、第１クランクシャフトと、前記第１ピストンと前記第１クランクシャフトとを回転可能に接続する第１コネクティングロッドと、を有し、
   前記第２エンジン部は、第２ピストンと、第２クランクシャフトと、前記第２ピストンと前記第２クランクシャフトとを回転可能に接続する第２コネクティングロッドと、を有し、
   前記第１伝達軸と前記第１クランクシャフトとは、第１駆動伝達部を介して駆動的に接続され、
   前記第２伝達軸と前記第２クランクシャフトとは、第２駆動伝達部を介して駆動的に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛行装置。
4. 前記エンジンは、更に、第３エンジン部と、第４エンジン部と、を更に有し、
   前記第１エンジン部および前記第３エンジン部により、前記第１ロータが回転され、
   前記第２エンジン部および前記第４エンジン部により、前記第２ロータが回転されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛行装置。
5. 前記第１クランクシャフトと、前記第２クランクシャフトとは、回転方向が逆であることを特徴とする請求項３に記載の飛行装置。
6. 第１発電機と、第２発電機と、を更に具備し、
   前記第１発電機は、前記第１エンジン部により駆動され、
   前記第２発電機は、前記第２エンジン部により駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛行装置。
7. サブロータと、を更に具備し、
   前記サブロータは、モータにより回転駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飛行装置。
   
   
   

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