JP3022287B2 - 無線制御複葉飛行機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無線により操縦を
遠隔制御され、安定飛行可能な速度範囲が広く、しかも
操縦性能に優れたシート翼とリジット翼とから主翼が構
成されている無線制御複葉飛行機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】災害時等における現場撮影，観察，捜
索，救助補助，無線中継等や、送電線工事における地形
調査，パイロットロープの延線，軽量小型物品の運搬等
の上空での作業を行う際には、従来有人又は無人の航空
機が利用されていた。

【０００３】このような用途に利用されていた従来の有
人航空機としては、パイロット，作業者及び作業に必要
な各種機器・物品を搭載する必要があるため比較的大型
の航空機が使用されており離着陸場所が空港等の広大な
場所に制限されていたので、前記種々の作業を行う現場
の近くに適切な離着陸場所がない場合が多く非常に効率
が悪いという欠点があった。また、有人航空機自体が高
価であると共に特殊技能であるパイロットを要するため
作業費用が高価となり、しかも火災や噴火等の現場の上
空を飛行する場合には気流等の飛行環境が不安定で更に
有毒ガスが発生している場合には搭乗者の健康上にも問
題があり、墜落した場合には死亡率の高い人身事故とな
るという欠点があった。そして、前記有人航空機が飛行
機である場合には、その構造上失速速度が高いため低速
飛行が困難であり、作業によってはその使用が困難であ
るという欠点があった。

【０００４】このような理由から無人の航空機として、
無線により遠隔操縦される無人飛行機や無人ヘリコプタ
ーが広く利用されている。前者の無人飛行機は、主翼が
側方に突出した細長い固定翼であるために前記有人飛行
機の場合と同様に失速速度が高く低速飛行が困難である
ため操縦が難しく、撮影や観察作業におけるピンポイン
ト的な撮影や観察が困難であり、また機動性が悪く作業
効率が低下するという欠点があった。更に、飛行中に失
速等により不時着させる場合にプロペラが主翼の前縁や
機首に位置する飛行機ではこのプロペラが地上の建造物
や人等に接触し非常に危険であるという欠点もあった。

【０００５】また、後者の無人ヘリコプターは、垂直離
着陸や空中停止が可能であるが、その操縦は非常に難し
く熟練を要し、またメインロータに大きなプロペラが装
着されているので、不時着した場合にはこのプロペラが
建造物や人等に接触して非常に危険な事故が発生する恐
れがあった。

【０００６】そこで本出願人らは、前記した有人又は無
人の航空機の欠点を解消し得る無線制御航空機（特開平
７−４０８９７号参照）を提案した。簡単に説明する
と、この無線制御航空機は、胴体に固定されている支柱
と垂直尾翼とにより胴体の上方に固定されている中央桁
材の前端とこの中央桁材等に固定されている梁材の両先
端とに平面において略ハの字状に設けられている側桁材
と、これら中央桁材と側桁材とに固定されていて前方か
らの風を受けて膨らむ状態に固定されている可撓性素材
より成る主翼シートとから成る主翼構成部材を主翼と
し、胴体の後端部に方向舵を有する垂直尾翼と昇降舵の
役目をなす水平尾翼とを備えていると共に機体の重心近
傍に位置せしめられているプロペラを回転せしめる原動
機を備えている無線制御航空機である。

【０００７】この無線制御航空機は、機体の重量に対し
て主翼面積が広いため主翼の単位面積当りに働く荷重が
小さい低速であっても飛行に必要な揚力を得ることがで
きるので、低速飛行が可能であると共に離着陸時の進入
角度を急角度とすることができて離着陸場所の制限がほ
とんどなく、滑空が可能で墜落の危険性が低く、しかも
プロペラが機体の重心近傍に位置せしめられているので
プロペラが地上物に接触することが防止され安全性に優
れており、操縦が簡単で且つ機動性にも優れており、上
空での作業を効率的に行うことができ、更に気象条件に
よっては空中停止が可能であり、上空での作業を効率良
く行うことができる等種々の効果を有しているものであ
る。

【０００８】しかしながら、前記無線制御航空機は高速
飛行時の安定性において問題があり、特に横風を受けた
とき等に生じる機体の体勢が崩れた状態を正常な状態に
復元（以下、ロール軸の制御と言う）するための手段と
しては、垂直尾翼の方向舵の操作と昇降舵の役目をなす
水平尾翼の左右独立したエルロン的な操作とを行うので
あるが、このような手段を用いた場合でも態勢を復元す
るのに充分な力を得ることができず、ロール軸の制御が
緩慢であるという欠点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の欠点を解消し、安定飛行可能な速度範囲が広く、操
縦性能に優れた無線制御複葉飛行機を提供することを課
題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく鋭意検討した結果、胴体に固定されてい
る支柱の先端部と垂直尾翼の固定翼とにより胴体の中央
上方に固定されており前方が高く盛り上がっていて後方
に行くに従ってほぼ直線状に下方に傾斜するシート翼取
付面を有する中央桁材と、前記支柱の先端部及び中央桁
材の前端とこの中央桁材の中央部に固定されている梁材
の両先端とにそれぞれ固定されており平面において両側
方に略ハの字状を成す対称な状態で且つ後方に行くに従
ってほぼ直線状に下方に傾斜しているシート翼取付用側
桁材とから成るフレームと、このフレームに前方から風
を受けて膨らむ状態に固定されている可撓性シート材と
から成るシート翼と、 シート翼の下方の所定の位置に設
けられており、胴体にその一端を装着されているリジッ
ト翼とから主翼を構成し、胴体の後端部に直立して固定
されている固定翼に側方に揺動自在な方向舵が装着され
ている垂直尾翼と、この垂直尾翼の固定翼の側方に水平
な軸回りに翼全体が揺動自在に装着されている水平尾翼
と、胴体と一体を成す状態に設けられている原動機ケー
ス内の原動機により機体の重心位置近傍で回転せしめら
れるプロペラとを備えさせ、前記原動機の出力と前記垂
直尾翼の方向舵の揺動角度と前記水平尾翼の揺動角度と
が無線で制御されるようにすれば、安定飛行可能な速度
範囲が広く、シート翼のみから主翼が構成されている種
々の効果を奏する従来の無線制御飛行機よりも高速飛行
における安定性を向上させることができることを究明し
て本発明を完成したのである。

【００１１】更に、リジット翼が、胴体を挾んだ左右両
側でその迎角を互いに独立して制御自在に設けられてい
たり、胴体を挾んだ左右両側で互いに独立して制御自在
な補助翼が設けられていたりすれば、ロール軸のコント
ロールを迅速に行うことができて操縦性を大幅に向上さ
せることができ、胴体にその一端を固定されているリジ
ット翼の他端がシート翼のフレームの梁材又はシート翼
取付用側桁材に装着されていれば、機体重量を軽量とす
ることができ且つ搭載機器の収納容積を可及的に広く確
保することができることや、リジット翼の胴体への装着
位置を胴体本体の上部にフレームを介して一体を成して
いる原動機ケースとすれば離着陸時の体勢が多少バンク
していてもリジット翼の損傷を防止できて好ましいこと
も究明したのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例に基づい
て本発明に係る無線制御複葉機について詳細に説明す
る。図１は本発明に係る無線制御複葉飛行機の１実施例
を示す平面説明図、図２は図１の側面図、図３は図１の
正面図、図４は本発明に係る無線制御飛行機の他の実施
例におけるリジツト翼を示す説明図である。

【００１３】図面中、１は胴体であり、図示した実施例
の如く後述する原動機ケース７がフレームを介して一体
を成しているものも合わせて胴体１と言う。２は胴体１
に固定されている支柱４の先端部と垂直尾翼５の固定翼
5aとにより胴体１の中央上方に固定されており前方が高
く盛り上がっていて後方に行くに従ってほぼ直線状に下
方に傾斜するシート翼取付面を有する中央桁材2aaと、
前記支柱４の先端部及び中央桁材2aaの前端とこの中央
桁材2aaの中央部に固定されている梁材2acの両先端とに
それぞれ固定されており平面において両側方に略ハの字
状を成す対称な状態で且つ後方に行くに従ってほぼ直線
状に下方に傾斜しているシート翼取付用側桁材2abとか
ら成るフレーム2aと、このフレーム2aの中央桁材2aaの
シート翼取付面とシート翼取付用側桁材2abとに前方か
ら風を受けて膨らむ状態に固定されており引張強さや耐
水性に優れしかも前方からの風を確実に受けとめる軽量
なゴム又はプラスチックコーティングを施した合成繊維
布が好ましく使用される可撓性シート材2bから成るシー
ト翼である。

【００１４】３はシート翼２の下方の所定の位置に設け
られており、胴体１にその一端を装着されているリジッ
ト翼であり、前記シート翼２とこのリジット翼３とから
主翼が構成されている。

【００１５】このリジット翼３は、少なくとも胴体１を
挾んだそれぞれ両側に１枚ずつ対称に突出せしめられて
いるものであって、その数は複数枚であっても良いが、
基本的に１枚であれば良い。具体的には、図１に示す如
く、胴体１を挾んで対称に１枚ずつのリジット翼３がそ
れぞれ一端を胴体１にまた他端を前記シート翼２のフレ
ーム2aの梁材2ac又はシート翼取付用側桁材2abに装着さ
れていることが、シート翼２を支持せしめる支柱４とし
て共用されるため強度上必要な支柱を少なくすることが
できるので、機体重量が低減され、また上反角が大きい
ので離着陸時の体勢が多少バンクしていてもリジット翼
３の損傷が防止されて好ましい。このような効果をより
有効に発揮させるためには、リジット翼３の胴体１への
装着位置を図１に示す実施例の如く胴体本体の上部にフ
レームを介して一体を成している原動機ケース７とすれ
ば、リジット翼３が胴体１の下面よりかなり高い位置に
位置することになるのでより好ましい。

【００１６】またリジット翼３は、胴体１を挾んだ左右
両側でその迎角を互いに独立して制御自在に設けられて
いたり、胴体１を挾んだ左右両側で互いに独立して制御
自在な補助翼3aが設けられていたりすることが好まし
く、このように補助翼3a又はリジット翼３の迎角を制御
することによってロール軸のコントロールを迅速に行う
ことができる。

【００１７】５は胴体１の後端部に直立して固定されて
いる固定翼5aに側方に揺動自在な方向舵5bが装着されて
いる垂直尾翼、６は垂直尾翼５の固定翼5aの側方に水平
な軸回りに翼全体が揺動自在に装着されている水平尾
翼、７は胴体１と一体を成す状態に設けられており搭載
される原動機をその内部に収納した原動機ケース、８は
この原動機ケース７内の原動機の出力軸の回転により回
転せしめられるプロペラであって機体の重心近傍に位置
せしめられており、更に先端の回転軌跡の外方周辺を囲
む位置にプロペラガイド8aが設けられていることが好ま
しい。

【００１８】更に図示しないが、前記リジット翼３の迎
角制御又は補助翼3aが設けられている場合の補助翼制
御，垂直尾翼５の方向舵5bの制御，昇降舵としての役目
をなす水平尾翼６の制御及び原動機の出力制御を行うた
めに、無線によりその飛行を制御される従来の無線制御
航空機に一般に使用されるサーボモータ及びこのサーボ
モータの動力を前記各被制御部に伝達せしめる動力伝達
機構が搭載されていると共に無線送信機よりの信号を受
けて前記サーボモータを制御する無線受信機が搭載され
ている。

【００１９】このように構成されている本発明に係る無
線制御複葉飛行機は、主翼がシート翼２とリジット翼３
とから構成されているので、離陸に際し、主翼の単位面
積当りに働く荷重が小さい低速であっても飛行に必要な
揚力を得ることができるばかりか、失速速度が低速であ
るから長い滑走路を必要とせず、また機体重量が人力に
より持ち上げることができる程度に軽量である場合には
人力により風上に投げても離陸が可能であり、離陸場所
の制限をほとんど受けることがない。

【００２０】そして、飛行時には、失速速度が低速であ
るから低速飛行の安定性が良くしかも滑空が可能である
と共に自律姿勢復元力に優れており、操縦が容易であ
る。また高速飛行時においては、シート翼２が可撓性シ
ート材2bから成っているためにその変形によりシート翼
２に不均一な荷重が働くことによる不安定な状態をリジ
ット翼３により緩和することができるため、高速飛行に
おける安定性が向上する。

【００２１】またリジット翼３が、胴体１を挾んだ両側
でそれぞれ独立してその迎角を制御自在に設けられてい
たり、胴体１を挾んだ両側でそれぞれ補助翼3aが独立し
て制御自在に設けられていたりすると、横風を受ける等
により体勢を崩した状態において体勢を崩した機体の下
側に位置するリジット翼３の後縁又はリジット翼３の補
助翼3aの後縁を下方に向けるように制御することによっ
て比較的大きな荷重をリジット翼３に作用させることが
できるので、ロール軸のコントロールを迅速に且つ容易
に行うことができて正常な体勢に容易に復元させること
ができるばかりか、或る程度の風速のある気象条件下に
おいては、風により発生する揚力及び抗力とプロペラに
よる推進力と重力との力が釣り合うように、垂直尾翼５
の方向舵5b，昇降舵としての水平尾翼６，原動機の出力
等の被制御部を制御することにより空中停止させること
ができる。

【００２２】更に、リジット翼３が、胴体１を挾んだ両
側でそれぞれ一端を胴体１にまた他端をシート翼２のフ
レーム2aの梁材2ac又はシート翼取付用側桁材2abに装着
されていると、上反角が大きな状態となり、離着陸時に
多少バンクした体勢であってもリジット翼３を損傷する
ことがない。この場合、リジット翼３の胴体１への装着
位置が胴体本体の上部にフレームを介して一体を成して
いる原動機ケース７とすれば、リジット翼３が胴体１の
下面よりかなり高い位置に位置することになるのでより
好ましい。

【００２３】

【発明の効果】以上に詳述した如く本発明に係る無線制
御複葉飛行機は、主翼がシート翼とリジット翼とから構
成されているので、高速飛行時においても安定性が良好
になって安定飛行可能な速度範囲が大きく向上すると共
に、離着陸時の進入，横風，偏流，乱流等に対して飛行
の直進性が向上し、更に以下に示す如く種々の効果を奏
するものであり、その工業的価値の非常に大きなもので
ある。

【００２４】主翼面積が広いので、失速速度が低く安定
した低速飛行が可能であり、離着陸時の侵入角度を急角
度とすることができ、離着陸場所の制限がほとんどな
い。更に操縦が簡単で機動性に優れていると共に気象条
件によっては空中停止が可能であり、上空での作業を効
率良くに行うことができる。従って、上空における作業
として、撮影や観察を行う際にはより正確な撮影を行う
ことができると共により正確な情報を得ることができ、
また送電線工事におけるパイロットロープの延線等を行
う際には確実に且つ簡単に作業を行うことができ作業効
率に優れている。

【００２５】更に、主翼がシート翼のみから又はリジッ
ト翼のみから成る従来の無線制御飛行機と比較して、主
翼の単位面積当りに働く荷重が少ないので、最大積載重
量を増加させることができる。

【００２６】滑空が可能で墜落の危険性が低く、安全性
に優れている。

【００２７】リジット翼が胴体を挾んだ両側にその迎角
を独立して制御自在に設けられていたり、リジット翼に
補助翼が独立して制御自在に設けられていれば、リジッ
ト翼で受ける気流によって比較的大きな力を得ることが
できるので、胴体を挾んだ両側のリジット翼に作用する
揚力に差異を生じさせるようにリジット翼の迎角又は補
助翼を制御することによって、ロール軸のコントロール
を迅速に且つ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無線制御複葉飛行機の１実施例を
示す平面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の正面図である。

【図４】本発明に係る無線制御飛行機の他の実施例にお
けるリジツト翼を示す説明図である。

【符号の説明】 １ 胴体 ２ シート翼 2a フレーム 2aa 中央桁材 2ab シート翼取付用側桁材 2ac 梁材 2b シート材 ３ リジット翼 3a 補助翼 ４ 支柱 ５ 垂直尾翼5a 固定翼 5b 方向舵 ６ 水平尾翼 ７ 原動機ケース ８ プロペラ 8a プロペラガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B64C 1/26 B64C 3/38 B64C 9/00 B64C 31/00 - 31/06 B64C 39/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 胴体(１)に固定されている支柱(４)の先
   端部と垂直尾翼(５)の固定翼(5a)とにより胴体(１)の中
   央上方に固定されており前方が高く盛り上がっていて後
   方に行くに従ってほぼ直線状に下方に傾斜するシート翼
   取付面を有する中央桁材(2aa)と、前記支柱(４)の先端
   部及び中央桁材(2aa)の前端とこの中央桁材(2aa)の中央
   部に固定されている梁材(2ac)の両先端とにそれぞれ固
   定されており平面において両側方に略ハの字状を成す対
   称な状態で且つ後方に行くに従ってほぼ直線状に下方に
   傾斜しているシート翼取付用側桁材(2ab)とから成るフ
   レーム(2a)と、このフレーム(2a)に前方から風を受けて
   膨らむ状態に固定されている可撓性シート材(2b)とから
   成るシート翼(２)と、 シ ート翼(２)の下方の所定の位置に設けられており、胴
   体(１)にその一端を装着されているリジット翼(３)とか
   ら主翼が構成されており、 胴体(１)の後端部に直立して固定されている固定翼(5a)
   に側方に揺動自在な方向舵(5b)が装着されている垂直尾
   翼(５)と、この垂直尾翼(５)の固定翼(5a)の側方に水平
   な軸回りに翼全体が揺動自在に装着されている水平尾翼
   (６)と、胴体(１)と一体を成す状態に設けられている原
   動機ケース(７)内の原動機により機体の重心位置近傍で
   回転せしめられるプロペラ(８)とを備えており、前記原
   動機の出力と前記垂直尾翼(５)の方向舵(5b)の揺動角度
   と前記水平尾翼(６)の揺動角度とが無線で制御されるこ
   とを特徴とする無線制御複葉飛行機。
2. 【請求項２】 リジット翼(３)が、胴体(１)を挾んだ左
   右両側でその迎角を互いに独立して制御自在に設けられ
   ている請求項１に記載の無線制御複葉飛行機。
3. 【請求項３】 リジット翼(３)に、胴体(１)を挾んだ左
   右両側で互いに独立して制御自在な補助翼(3a)が設けら
   れている請求項１に記載の無線制御複葉飛行機。
4. 【請求項４】 胴体(１)にその一端を装着されているリ
   ジット翼(３)の他端が、シート翼(２)のフレーム(2a)の
   梁材(2ac)又はシート翼取付用側桁材(2ab)に装着されて
   いる請求項１から３までのいずれか１項に記載の無線制
   御複葉飛行機。
5. 【請求項５】 リジット翼(３)の胴体(１)への装着位置
   が、胴体本体の上部にフレームを介して一体を成してい
   る原動機ケース(７)である請求項１から４までのいずれ
   か１項に記載の無線制御複葉飛行機。