JP3793545B1 - A rotor blade with a shroud with a bottom plate that enables storage and exhibition and an aircraft with it attached - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
Abstract
【課題】本発明は、シュラウド付回転翼を底板へ格納可能とし、航空機が地上に降りてシュラウド付回転翼を停止した場合には、たたんで場所の占有を最小限とすることができ、展帳すると、揚力もしくは推進力を出し得る状態となって飛行可能な航空機とすることが課題である。
【解決手段】本発明では、シュラウド付回転翼を底板内に格納可能とすることによって、地上駐機時の機体の占有面積を減ずるとともに、底板から引き出して展帳するとシュラウド付回転翼の回転面が機体に対して容易に直立し、揚力や推進力を発生できる仕組みを作って、シュラウド付回転翼を機体に取り付けた航空機の運用を容易にすることができる。
【選択図】図23
An object of the present invention is to make it possible to store a rotor blade with a shroud in a bottom plate, and when the aircraft descends to the ground and stops the rotor blade with a shroud, the occupation of the space can be minimized. If it is an exhibition book, it will be a problem to make it an aircraft that can fly and have a propulsive force .
In the present invention, the rotor blade with shroud can be stored in the bottom plate to reduce the occupied area of the airframe when parked on the ground, and when the surface is pulled out from the bottom plate and expanded, the rotating surface of the rotor blade with shroud is displayed. Can easily stand upright with respect to the fuselage and can generate lift and propulsion to facilitate the operation of an aircraft with shroud-equipped rotors attached to the fuselage.
[Selection] Figure 23
Description
本発明は、格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼と、その格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼を、航空機の巡航時の前進方向を基準にした場合の機体の側面や側壁に取り付けて、展帳した状態のシュラウド付回転翼をもって、空中を自在に飛行することのできる航空機の実現方法に関する。
The present invention relates to a rotor blade with a shroud with a bottom plate that enables storage and exhibition books, and a rotor blade with a shroud with a bottom plate that enables storage and exhibition books, in a forward direction during cruise of an aircraft. It is related with the implementation | achievement method of the aircraft which can fly freely in the air with the rotor blade with a shroud attached to the side surface and the side wall of the airframe in the case of the standard .
ヘリコプターの歴史はいつからをもってはじめとするかは異論があるが、現在使用されているヒンジ(関節)を有し、サイクリックコントロールとコレクティブピッチコントロールを可能にしたスペインのバルセロナで1923年に作られ1924年1月に約10分間の飛行をしたペスカラ(Marquis Raul Pateras Pescara)の同軸反転式ヘリコプター3号機をもってすれば、発明されてから約80年を経過する。この間、回転翼の翼端からガスを噴出したり、翼端にラムジェットの取り付けや、ターボジェットそのものを取り付けて、翼端での力の発生を試みた機体も存在するが、多くは、駆動のための動力を回転翼の翼心部の回転軸に接続して飛行してきた。このため、以下、動力を回転翼の翼心部の回転軸に接続し、回転翼で発生した揚力は、回転軸を経由して機体に伝達するタイプを、従来型のヘリコプターと呼称する。 The history of the helicopter is at odds with the beginning, but it was made in 1923 in Barcelona, Spain , with the hinges currently in use, enabling cyclic control and collective pitch control in 1924 About 80 years have passed since it was invented with the coaxial reversing helicopter No. 3 of Pescara (Marquis Raul Pateras Pescara) , which flew about 10 minutes in January of the year . During this time, there are aircraft that tried to generate force at the wing tip by ejecting gas from the wing tip, attaching a ramjet to the wing tip, or attaching a turbo jet itself, but many of them are driven I have been flying by connecting the power for the rotating shaft of the rotor blade core. For this reason, hereinafter, the type in which power is connected to the rotating shaft of the blade core and the lift generated by the rotating blade is transmitted to the airframe via the rotating shaft is referred to as a conventional helicopter.
回転翼を駆動する動力を翼心部の回転軸に接続する方式は、動力を回転翼の翼端部で発生させる方式に比べると、てこの原理によって、トルク発生の効率が悪い。このため、翼端からガスを噴射したり、直径60m(回転半径30m)の回転翼の翼端にターボジェットを取り付けて回転させる英国での実験や、ラムジェットを取り付ける構想や、特許文献5のように翼端とそれを覆うシュラウドの間に電磁石と永久磁石とを配設してリニアモーターの駆動原理を形成し、効率が最も良い翼端での駆動力の発揮を追求した試みもある。しかしながら、翼端において力の作用点を求める試みでは、回転翼の枚数によって作用点の数が制限を受け、例えば、2枚羽根では2カ所、5枚羽根では5カ所、8枚羽根では8カ所だけで全揚力を得るための力を発生することを求められる。このため、ターボジェットやラムジェット、あるいは電磁石と永久磁石のセットでは、著しく大きな力の発生を必要とするため、所要の力を得ることができず実現ができなかった。 The method of connecting the power for driving the rotating blades to the rotating shaft of the blade core portion is less efficient in generating torque due to the principle of leverage than the method of generating the power at the blade tips of the rotating blades. For this reason, injecting gas from the tip of a blade, attaching a turbojet to the tip of a rotor blade having a diameter of 60 m (rotation radius of 30 m), rotating in the UK, a concept of attaching a ramjet, In this way, there is an attempt in which an electromagnet and a permanent magnet are arranged between a blade tip and a shroud covering the blade to form a driving principle of a linear motor, and the driving force at the blade tip having the highest efficiency is pursued. However, in an attempt to obtain the force action point at the blade tip, the number of action points is limited by the number of rotor blades. For example, two blades have two blades, five blades have five blades, and eight blades have eight blades. Just need to generate the force to get full lift. For this reason, a turbojet, a ramjet, or a set of electromagnets and permanent magnets requires generation of a remarkably large force, so that the required force cannot be obtained and cannot be realized.
回転翼の翼心部の回転軸に動力を接続する従来型のヘリコプターは、回転翼の翼端を空中に浮遊させる開放翼端で、回転翼が発生した揚力は、回転軸を経由して機体に伝達される。この際の回転翼の翼幅が同じ幅で、かつ回転面に対する回転翼の角度(以下、ピッチ角)が、翼端から翼心まで一定であった場合、回転翼の翼端部と翼心部では大気との相対速度(以下、対気速度)が異なるので、発生する揚力は、対気速度の速い翼端では、著しく大きく、対気速度の遅い翼心では、著しく小さい。よって、従来型のヘリコプターの翼端部の揚力が翼心部に比べ著しく差が大きな場合には、回転翼のブレードが反り曲がって揚力を減じたり、欠損するおそれが生じる。このため、従来型のヘリコプターにおいては、回転翼の翼端の翼幅を狭くするか、ピッチ角を寝かせて限りなく0°に近づけて(翼端が−2°や−3°のマイナスとなるピッチ角もある)、翼端で発生する揚力を抑制したり、逆に翼心のブレード幅を増し、ピッチ角は立たせて15°前後にして、翼心で発生する揚力を増強して、図49で示すように回転翼の全体で均一な揚力を発生することを理想的な形態とした。 A conventional helicopter that connects power to the rotating shaft of the rotor blade core is an open blade tip that floats the blade tip of the rotating blade in the air, and the lift generated by the rotating blade passes through the rotating shaft. Is transmitted to. In this case, if the blade width of the rotor blade is the same and the angle of the rotor blade with respect to the rotating surface (hereinafter referred to as the pitch angle) is constant from the blade tip to the blade center, the tip of the rotor blade and the blade core Since the relative speed with respect to the atmosphere (hereinafter referred to as air speed) is different in the part, the generated lift is remarkably large at the tip of the blade having a high air speed and extremely small at the blade center having a low air speed. Therefore, when the lift at the blade tip of the conventional helicopter is significantly different from that at the blade center, the blades of the rotor blade may be bent and the lift may be reduced or lost. For this reason, in a conventional helicopter, the blade width of the blade tip of the rotor blade is narrowed or the pitch angle is laid close to 0 ° as much as possible (the blade tip becomes minus −2 ° or −3 °). (There is also a pitch angle), and the lift generated at the blade center is suppressed, or conversely, the blade width of the blade core is increased and the pitch angle is increased to about 15 ° to increase the lift generated at the blade center. As shown by 49, the ideal form is to generate uniform lift throughout the rotor blades.
したがって、回転翼がその発生する揚力を最も効率的に発生するためには、相対風に対する回転翼の角度(以下、迎角)が、10〜7°といわれているのであるが、従来型のヘリコプターの回転翼では、迎角のもとになるピッチ角が、10〜7°になっている部分は、図49で示す通り回転翼の一部分であって、しかも、対気速度が速く最も効率的に揚力を発生できる翼端には、ピッチ角の10〜7°を適用することはできないから、効率の良い揚力の発生を不可能とするところの構造を本質的に有していることになる。 Therefore, in order for the rotor blades to generate the lift generated most efficiently, the rotor blade angle relative to the relative wind (hereinafter referred to as the angle of attack) is said to be 10 to 7 °. In the helicopter rotor blade, the part where the pitch angle that is the angle of attack is 10 to 7 ° is a part of the rotor blade as shown in FIG. Since it is not possible to apply a pitch angle of 10 to 7 ° to a blade tip that can generate lift, it has a structure that makes it impossible to generate lift efficiently. Become.
てこの原理から最も効率の良い翼端部で、力の作用点を求めるに際し、特許文献2及び特許文献4は、回転翼の枚数の制限を受けない方式として、回転翼の翼端を回転ダクトや円環で繋ぎ、回転翼を覆う回転ダクトや円環の外周部の全周においてリニアモーターの駆動原理を適用して回転させる方式を提案した。これによって、リニアモーターの駆動原理を構成する電磁石と永久磁石の配置は、ブレードの枚数による制限を脱して回転翼の全周となり、駆動のための力の作用点を数多くもつことを可能とした。作用点を全周とすることによって、リニアモーターを構成する電磁石と永久磁石との1個セットが発生すべき力の大きさは、これまでの翼端で電磁石と永久磁石とのセットが発生すべき力の大きさに比べて飛躍的に小さくできる。これによって、電磁石と永久磁石の大きさや流すべき電流量及び電線の太さの選択度は増し、計算が容易となって、実現可能となった。
When obtaining the point of action of the force at the most efficient blade tip from the lever principle,
ただし、特許文献4の電磁力利用のダクテッドファンは、電磁力を含む他の請求項においても、回転翼の伸縮を5mm以内であることを想定し、回転翼のブレードの大きな伸縮に対応する仕組みを欠いている。中でも、請求項6のローターブレードの翼端に接合し固着された突部付円環は、特許文献4の他の方式では持つ小さな収縮に対応するための孔や突起の仕組みも有さない。突部付円環の外周部とシュラウド側の内周部は、ボールベアリングで接触しているが、回転翼が直径20m(回転半径10m)の長大なものとなると、回転翼は、回転時の遠心力の影響で大きく伸張する。このため、回転翼の翼端は、円環によって繋がれている分その影響を軽減できたとしても、ブレード長及び円環の径は拡張してシュラウドとの接触が避けられず回転不能となる。仮に、円環とシュラウドの間に、新たにベアリングを挿入したとしても、そのベアリングを圧し回転不能にしたり、破砕してしまうことも考えられる。また、温度上昇・下降による伸縮の方は、回転翼のブレードのみならず円環そのものも伸縮するので、さらに深刻な影響を与える可能性が高い。また、回転翼のブレードが長大になると、回転時における振動や、振動から派生する定常波が生まれることもあり、最悪の場合には、円環とブレードの接合部を破壊したり、円環そのものを破砕することも考えられる。したがって、特許文献4の請求項6に基づく電磁力利用のダクデッドファンは、その明細書の段落0014で想定している通り、直径1.2m(回転半径0.6m)以下の場合に使用できても、大きな直径(回転半径)をもつ回転翼で使用することはできない。
However, the ducted fan using electromagnetic force disclosed in
翼端にリアモーターの駆動原理を適用した特許文献5や、翼端部(回転ダクトや円環を含む)にリニアモーターの駆動原理を適用した特許文献2及び特許文献4は、発生した揚力を回転翼を覆うシュラウドを経由して機体に伝達する。このため、図50で示すように揚力が回転翼のブレードの翼端付近に偏って著しく大きく発生しても支障がない。したがって、従来型のヘリコプターでは、対気速度の速い翼端のピッチ角を限りなく0°に近づけ、逆に、対気速度の遅い翼心のピッチ角を15°前後として、回転翼全域の揚力を均一化するためブレードをねじって作成(ねじり下げ)していたが、特許文献2、特許文献4及び特許文献5では、その必要がなく、翼端を含め回転翼のブレード全域で最も効率的に揚力が発生できるピッチ角を採用することができる。このため、ピッチ角は、図50で示す通り一定でも良く、例えば、全域を7°で作成することが可能である。このように、回転翼の全域を最適な迎角を得られるピッチ角にすることによって、従来型のヘリコプターの回転翼が発生する同じ大きさの揚力を、はるかに小さな直径(回転半径)の回転翼で実現することができる。
特許文献2は、リニアモーターの駆動原理による作用点を翼端部の全周で得ることができることや、長大なブレードを持つ大きな回転翼においても、遠心力や温度変化によるブレードの伸縮に対応でき、かつ駐機時のブレードの垂れ下がりや回転時の振動や定常波の発生を抑えることができる仕組みを持ち、小さな直径(回転半径)でも大きな揚力や推進力を発生できる優れた効果を有する。しかしながら、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼にフェザリングヒンジを付けずに航空機の機体の両側面に取り付けて、揚力発生装置として運用した場合には、離陸して間もない頃の回転翼の揚力不均衡を原因として生じるところの振動を伴う横方向への動きとなる貫流速効果(誘導流効果)は、機体の両側の対称的な位置に回転ダクト方式シュラウド付回転翼を取り付けることによって機体を介して相殺され影響が出ないが、揚力不均衡のもう一つの効果である転移揚力は、機体の前進速度が出始めるとともに発生し、約22km/h(約12kt)頃には顕著に現れる。この転移揚力は、機体前方(機首)を持ち上げる(ノーズアップ)方向に作用するので機体の頭を上げて、速度の増加を阻害する。このため、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼にフェザリングヒンジを取り付けずに揚力発生装置として用いた場合には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼全体を前方に傾ける(水平を基準とした場合にマイナス方向の俯角をとる)ことができるティルト装置とともに使用する必要がある。ティルト装置によって回転ダクト方式シュラウド付回転翼全体を傾けて転移揚力を抑える場合は、最大でブレードのピッチ角までのティルトが必要になる。したがって、ピッチ角を7°として作成した回転ダクト方式シュラウド付回転翼の場合には、最大で7°まで、回転ダクト方式シュラウド付回転翼全体を前方にティルトできるティルト装置を必要とし、ティルト装置を伴わない回転ダクト方式シュラウド付回転翼の使用は、前進飛行において大きなエネルギーロスを生じる。
特許文献4及び特許文献5は、翼端もしくは翼端部にリニアモーターの駆動原理を適用した回転翼を、従来型のシングルローターのヘリコプターのテールローターに適用した実施例である。また、特許文献1は、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼を急速風向変更装置に取り付けて一体化し急速風量発生風向変更装置としたものを、機体の側面や側壁に取り付けた航空機の実施例である。特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼は、フェザリングヒンジを付けずに揚力装置として水平にして使用する場合には、転移揚力の影響を除去もしくは軽減できる分の角度で前方に傾けることができるティルト装置が必要であるが、特許文献1では、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼を任意のティルトが可能な急速風向変更装置に取り付けて運用するので、速度や相対風に応じたティルト(図上算定では、水平面を基準とした場合に−2〜−7°の俯角)を回転ダクト方式シュラウド付回転翼に与えることができる。よって、特許文献1では、前進時の転移揚力によるノーズアップを抑えることができるので、速度を阻害する要因を除去して高速で飛行することができる。
特許文献3は、2重にしたラックピニオン形シリンダ装置の内側にファンエンジンを取り付け、2軸でティルトさせる機構を有し、ファンエンジンの向きは全周の360°としている。ラックピニオン形シリンダ装置は、回動速度を速くできる反面、ラックギアの長さによる作動範囲の限界がある。したがって、狭い範囲において高速でティルトさせる場合に有効であっても、全周の360°や360°を越える広い範囲での使用は、回動速度を遅くしたり、力不足を生じさせる可能性が高いので使用には適さない。
特許文献6は、巡航時の前進方向を基準にした場合の機体の前方に1基、後方に1基の合計で2基の回転翼を取り付けたものであるが、翼心部の回転軸に駆動力を作用させ、発生した揚力は翼心部の回転軸を介して機体に伝達して飛行する従来型のヘリコプターであって、従来から飛行しているタンデムタイプのヘリコプター、例えば、V−107(バートル)やCH−47(チヌーク)等の多ローター機と、飛行特性において変わるものではなく、特に優れた効果を有するものではない。しかしながら、特許文献6の従来型の回転翼を、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼に換装し、特許文献3や特許文献7の2軸のティルト装置と組み合わせて作成することによって、特許文献6は、本発明とは飛行方式を異にする新たな航空機を構成することができる。
In
シュラウド付回転翼を機体に取り付けて揚力や推進力を発生して飛行する航空機は、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼と急速風向変更装置を組み合わせた急速風量発生風向変更装置を機体の側面に取り付けた特許文献1としてあるが、特許文献1の航空機は、その急速風量発生風向変更装置が機体の側方に大きく伸びて場所を占有し、たたむことも困難であった。本発明は、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼を底板に収めることを可能にし、航空機が地上に降りて回転ダクト方式シュラウド付回転翼を停止した場合には、たたんで場所の占有を最小限とすることができ、底板から出して展帳すると回転ダクト方式シュラウド付回転翼の回転面が機体に対して直立し、揚力もしくは推進力を出し得る状態となって、航空機を飛行可能とすることが課題である。
An aircraft that attaches a rotor blade with a shroud to the fuselage to generate lift and propulsion and flies, and has a rapid air volume generation wind direction change device that combines a rotary duct type rotor blade with a shroud and a rapid wind direction change device of
本発明では、機体とシュラウド付回転翼とを繋ぐ底板内に特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼を格納可能とすることによって、地上駐機時の機体の占有面積を減ずるとともに、底板から引き出して展帳すると回転ダクト方式シュラウド付回転翼の回転面が機体に対して容易に直立し、揚力や推進力を発生できる仕組みを作って、回転ダクト方式シュラウド付回転翼を機体に取り付けた航空機の運用を容易にすることができる。
In the present invention, by allowing the rotating duct type shroud rotor blade of
本発明では、回転翼の翼端部において効率よく駆動力を発生できる回転ダクト方式シュラウド付回転翼を用いるので、従来型のヘリコプターの回転翼に比べて、著しく小さな直径(回転半径)でも、同様の揚力を発生できる。回転翼の直径(回転半径)が小さなサイズで充分な揚力もしくは推進力を発生できる回転ダクト方式シュラウド付回転翼は、航空機の機体側面にたたむことを容易にするサイズとすることができるので、これに油圧ピストン装置や電動ウォームギア装置、またはパンタグラフの機構によって、機体と回転ダクト方式シュラウド付回転翼とを繋ぐ底板の中に格納したり、底板の中から展帳したりすることが可能になって、地上に駐機した場合や、他の交通機関、例えば、特許文献1の空中フェリーに積載する場合や、あるいは海上フェリーや陸上輸送の際の占有面積を少なくすることに益がある。特に、小さなもので自律航法装置を積んだ小型無線操縦機を作成したような場合には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼をたたんで底板に格納することによって、例えばワンボックスカーのような手近な車両での運搬も可能となる。
In the present invention, a rotating duct type shroud-equipped rotor blade that can efficiently generate a driving force at the blade tip of the rotor blade is used. Therefore, even with a remarkably small diameter (turning radius) compared to a conventional helicopter rotor blade, Can generate lift. The rotary duct type shroud rotor that can generate sufficient lift or propulsion with a small diameter (rotation radius) of the rotor can be sized to easily fold on the side of the aircraft body. In addition, the hydraulic piston device, the electric worm gear device, or the pantograph mechanism can be stored in the bottom plate that connects the fuselage and the rotor blade with the rotating duct type shroud, or can be extended from the bottom plate. There is an advantage in reducing the occupied area when parked on the ground, when loading on another transportation, for example, the air ferry of
本発明には、翼端部の全周において効率よく駆動力を作用させることができる特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼もしくは特許文献4の請求項6の電磁力利用のダクテッドファンを使用する。このうち、一方の特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼は、回転翼のブレードの伸張や回転ダクトそのものの膨張に際しても対応できる仕組みを、翼端部のシュラウドと回転ダクトとの接触部に有し、また、回転翼のブレードの途中途中には、回転支持部を有して、ブレードの振動や定常波の発生を抑え、かつ駐機時に停止した場合の回転翼のブレードの垂れ下がりを抑えることもできるので、シュラウドの内周部に配設された電磁石と回転ダクトの外周部に配設された永久磁石との間隙(ギャップ)を一定に保って、電磁石と永久磁石との間に発生する吸引力と反発力を安定して発生できるので、あらゆる直径(回転半径)において使用することができる。したがって、本発明は、原則として、あらゆる直径(回転半径)で、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼の方を採用する。他方の特許文献4の電磁力利用のダクテッドファンは、長大なブレードを水平位置で使用することには適さないので、その明細書の段落0014で想定している通り、直径1.2m(回転半径0.6m)以下の場合において使用することがある。
In the present invention, the rotating duct type shroud-equipped rotor blade of
本発明は、特許文献2の回転ダクト方式シュラウド付回転翼を格納と展帳を可能にした底板を介して航空機の機体に取り付けてある。よって、回転ダクト方式シュラウド付回転翼は、駐機時には底板内に回転面を機体に対し並行になるようにして格納し、底板から引き出して展帳すると、回転面を機体に対して直立する位置となって、揚力や推進力の発生が可能となり、自在に飛行することができる航空機となる。
In the present invention, a rotating duct type shroud rotor blade of
本発明で使用する回転ダクト方式シュラウド付回転翼(3又は4)を格納したり、展帳できる底板(ティルト装置有)(ティルト装置無)(6又は7)は、航空機の機体(1)に取り付けた状態で機体(1)の側面方向から見ると、底板(ティルト装置有)(6)の背後の上部には、底板取付軸(8)を有する。底板(ティルト装置有)(6)の下部には、底板取付軸(8)を中心に底板(ティルト装置有)(6)そのものをティルトできるティルト装置(9)が付いている。ティルト装置(9)は、油圧ピストンもしくはウォームギアのロッド(10)を機体(1)の側面に平行する形で有し、ロッド(10)の端部は、機体(1)の突起部(図面は省略)に接触している。このロッド(10)を伸縮することによって、底板(ティルト装置有)(6)全体を前方に15°(俯角15°、もしくは−15°)程度、後方に15°(仰角15°、もしくは+15°)程度まで、ティルトすることができる。 The bottom plate (with tilt device) (with no tilt device) (6 or 7) that can store or exhibit the rotating duct type shroud rotor blade (3 or 4) used in the present invention is attached to the aircraft body (1). When viewed from the side surface direction of the airframe (1) in the mounted state, the bottom plate (with tilt device) (6) has a bottom plate mounting shaft (8) at the upper part behind. At the bottom of the bottom plate (with tilt device) (6), there is a tilt device (9) that can tilt the bottom plate (with tilt device) (6) itself around the bottom plate mounting shaft (8). The tilt device (9) has a hydraulic piston or worm gear rod (10) in a shape parallel to the side surface of the airframe (1), and the end of the rod (10) is a protrusion of the airframe (1). Is omitted). By expanding and contracting this rod (10), the entire bottom plate (with tilt device) (6) is moved forward about 15 ° (an inclination angle of 15 ° or −15 °) and backward 15 ° (an elevation angle of 15 ° or + 15 °). ) Tilt to a degree.
本発明の底板(ティルト装置有)(6)で用いるティルト装置(9)のティルト可能範囲は、−15°〜+15°程度である。この値は、転移揚力対処だけの場合には、必要以上の大きな値であるが、推進力発生専用の格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼(2)を有さない実施例の場合に、離陸時に格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼(2)を前方に倒して前進速度を獲得できるまでの間、当初−12°程度の俯角を必要とするので、−15°程度までのティルトとする。また、急停止においては、仰角15°程度まで用いることこともあるので、+15°程度とする。なお、ティルト装置(9)は、格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼(2)を揚力装置として使用する場合に必要となるもので、推進力専用として使う場合には、不要な装置であって、取り外しても良い。また逆に、必要に応じ、揚力にも推進力にも両用で使用する場合には、全周に対して迅速な回動を必要とする。よって、この場合には、特許文献1の急速風向変更装置上に取り付けて使用する。
The tiltable range of the tilting device (9) used in the bottom plate (with tilting device) (6) of the present invention is about −15 ° to + 15 °. This value is larger than necessary when dealing only with the transfer lift, but it has a shroud-equipped rotor blade (2) with a bottom plate that enables storage and exhibition books dedicated to propulsion generation. In the case of no embodiment, it is initially a depression angle of about −12 ° until the forward speed can be obtained by moving the shroud-equipped rotor blade (2) with the bottom plate that enables storage and exhibition at the time of takeoff. Therefore, the tilt is set to about −15 °. Further, in the case of sudden stop, the elevation angle may be up to about 15 °, so that it is about + 15 °. The tilt device (9) is required when the rotor blade with shroud (2) with a bottom plate that enables storage and exhibition is used as a lifting device, and when it is used exclusively for propulsion. Is an unnecessary device and may be removed. On the contrary, when used for both lift and propulsion as required, quick rotation is required for the entire circumference. Therefore, in this case, it is used by being mounted on the rapid wind direction changing device of
底板(ティルト装置有)(ティルト装置無)(6又は7)の構造は、内部の上部には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼を取り付ける回転翼展帳軸(12)を有し、内部の下部には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼を底板内に格納する際と、展帳する際に必要となる、油圧ピストン装置(13)、電動ウォームギア装置(14)、あるいはパンタグラフ(15)の基底部を取り付けるための作用点底部軸(16)を有する。
The structure of the bottom plate (with tilt device) (without tilt device) (6 or 7) has a rotary blade extension shaft (12) to which a rotary blade with a rotating duct type shroud is attached at the upper part inside, and a lower part inside The base part of the hydraulic piston device (13), the electric worm gear device (14), or the pantograph (15), which is required when the rotating duct type shroud-equipped rotor blades are housed in the bottom plate and when it is expanded. Has an action point bottom shaft (16) for mounting.
本発明である格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼(2)の格納と展帳を油圧ピストン装置(13)によって行う場合と、電動ウォームギア装置(14)によって行う場合には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼(油圧ピストン装置又は電動ウォームギア装置使用時)(3)を、格納した状態で機体(1)の側方から見た場合には、そのシュラウド外周部の上部に展帳支持部(5)を有し、中央部に作用点握把軸(央部用)(17)を有する。この場合には、油圧ピストン装置(13)もしくは電動ウォームギア装置(14)の基底部が、作用点底部軸(16)に、作用点となる部分(先端部)が、作用点握把軸(央部用)(17)に摺動可能な状態で接続されて、油圧ピストン装置(13)もしくは電動ウォームギア装置(14)が収縮すると、回転ダクト方式シュラウド付回転翼(油圧ピストン装置又は電動ウォームギア装置使用時)(3)を底板(ティルト装置有)(ティルト装置無)(6又は7)内に格納し、伸張すると回転ダクト方式シュラウド付回転翼(油圧ピストン装置又は電動ウォームギア装置使用時)(3)の回転面を機体(1)に対し直立する位置まで展帳して、航空機を飛行可能な状態とする。
When the storage and expansion of the rotor blades with shrouds (2) with the bottom plate enabling storage and expansion according to the present invention are performed by the hydraulic piston device (13) and by the electric worm gear device (14) In the case of the rotor blade with a rotating duct type shroud (when using a hydraulic piston device or an electric worm gear device) (3) when viewed from the side of the fuselage (1) in the retracted state, the upper part of the outer periphery of the shroud Has an exhibition book support part (5), and has an action point grip shaft (for central part) (17) in the central part. In this case, the base part of the hydraulic piston device (13) or the electric worm gear device (14) is the action point bottom shaft (16), and the part that is the action point (tip part) is the action point grip shaft (center). When the hydraulic piston device (13) or the electric worm gear device (14) is contracted by being slidably connected to the component (17), the rotary vane with shroud (hydraulic piston device or electric worm gear device is used) When (3) is stored in the bottom plate (with tilt device) (without tilt device) (6 or 7) and extended, the rotating duct type rotor blade with shroud (when using hydraulic piston device or electric worm gear device) (3) The plane of rotation is extended to a position upright with respect to the airframe (1) so that the aircraft can fly.
本発明である格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼(2)の格納と展帳を、人員とパンタグラフをもって行う場合には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼(パンタグラフ使用時)(4)を、格納した状態で、機体(1)の側方から見た際には、そのシュラウド外周部の上部に展帳支持部(5)を有し、下部に作用点握把軸(端部用)(18)を有する。この格納と展帳に用いられるパンタグラフ(15)は、一方の基底部を作用点底部軸(16)に、他方の作用点となる部分(先端部)を作用点握把軸(端部用)(18)に摺動可能な状態で接続する。回転ダクト方式シュラウド付回転翼(パンタグラフ使用時)(4)の格納、展帳する際は、作用点握把軸(端部用)(18)を持つ人員と、パンタグラフ(15)を格納位置にたたんだり、展帳位置に取り出したりする人員を適切に配置して行う。人力をもって、展帳した場合にも、回転ダクト方式シュラウド付回転翼(パンタグラフ使用時)(4)は、回転面を機体(1)に対し直立する位置となって、航空機が飛行可能な状態となる。
When the storage and exhibition of the rotor blades with shrouds (2) with the bottom plate enabling the storage and exhibition books according to the present invention is carried out with personnel and pantographs, the rotor blades with shroud of the rotating duct type (use of pantographs) When (4) is viewed from the side of the fuselage (1) in the retracted state, it has an exhibition book support part (5) at the upper part of the outer periphery of the shroud and the action point grip at the lower part. It has a shaft (for end) (18). The pantograph (15) used for the storage and exhibition book has one base portion as the action point bottom axis (16) and the other action point portion (the tip portion) as the action point grip axis (for the end portion). Connect to (18) in a slidable state. Rotating duct type shroud-equipped rotor blades (when using pantograph) (4) When storing and expanding, pantograph (15) is in the retracted position with personnel having action point grip shaft (for end) (18) Arrange appropriate personnel for folding and taking out at the exhibition location. The rotating duct type shroud-equipped rotor wing (when using a pantograph) (4) is also in a state where the aircraft can fly, with the rotating surface standing upright with respect to the aircraft (1), Become.
本発明である格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼(2)を機体(1)の側面や側壁に取り付けて飛行する航空機は、機体(1)側面の左右対称な位置に1基ずつ、左右両側面の合計で2基あれば、作成できる。しかしながら、充分に自在な飛行を可能とする場合には、片方の側面に揚力を発生できる本発明を2基以上、推進力を発生できる本発明を1基以上、左右両側面では、揚力発生のための本発明を4基以上、推進力発生のための本発明を2基以上の左右両側面合計で6基以上取り付けて作成することが望ましい。
An aircraft flying with a shroud-equipped rotor wing (2) with a bottom plate that enables storage and exhibition book according to the present invention attached to the side or side wall of the fuselage (1) is symmetrical on the side of the fuselage (1). It can be created if there are two in total, one on each side and a total of both left and right sides. However, if it is possible to fly sufficiently freely, two or more of the present invention capable of generating lift on one side, one or more of the present invention capable of generating propulsive force, and generation of lift on both left and right sides It is desirable that four or more of the present invention for mounting and six or more of the present invention for generating propulsive force be attached in total on both the left and right side surfaces.
図22〜図30は、本発明の格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼を、揚力装置として機体の片方の側面(壁)に2基ずつ、方向変更と推進力装置として機体の片方の側面(壁)に1基ずつの左右両側面(壁)合計で6基を用いた航空機の実施例である。
FIGS. 22 to 30 show that the rotor blades with shrouds with the bottom plate that enable storage and exhibition of the present invention are used as lifting devices, two on each side surface (wall) of the fuselage, and the direction change and propulsive force. This is an embodiment of an aircraft using six units in total on the left and right side surfaces (walls), one on each side surface (wall) of the aircraft as a device.
図31〜図39は、本発明の格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼を、揚力装置と兼ねて前進速度と方向変更に用いる装置として、機体の片方の側面(壁)に1基ずつ左右両側面(壁)合計で2基取り付け、この2基をティルト装置で運用して飛行する航空機の実施例である。
FIGS. 31 to 39 show one side of the fuselage as a device that uses the shroud-equipped rotor blades with the bottom plate that enables storage and exhibition of the present invention as a device for changing the forward speed and direction in combination with the lifting device. This is an embodiment of an aircraft in which two units are attached to the left and right side surfaces (walls) one by one on the wall, and the two units are operated with a tilt device to fly.
図40〜図48は、本発明の格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼を、揚力装置と兼ねて前進速度と方向変更に用いる装置として、機体の片方の側面(壁)に2基ずつ左右両側面(壁)合計で4基取り付け、この4基をティルト装置で運用して飛行する航空機の実施例である。
FIGS. 40 to 48 show an embodiment of the present invention as a device for using a shroud-equipped rotor blade with a bottom plate that enables storage and exhibition of books according to the present invention as a device for use in advancing speed and direction change (see FIG. This is an example of an aircraft in which four units are attached to the left and right side surfaces (walls) in total, and the four units are operated by a tilt device and fly.
本発明の格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼は、構造が簡単で、駐機時の占有場所も少ないので、格納や、他の輸送手段を用いて運搬する際に、有効である。特に、中型のものは、地上のトラックに代えて本発明を空中トラックとして使用する運送業者が保有すべきターミナルのスペースを節用でき、小型のものは、個人の家庭の庭先やガレージに格納できたり、無人機では、ワンボックスカーのようなスペースにも格納できるので、使用場所の拡大が可能となる。
The shroud-equipped rotor blade with a base plate that enables storage and exhibition of the present invention is simple in structure and has little occupied space when parked, so when storing or transporting using other transportation means It is effective. In particular, medium-sized ones can save the terminal space that should be owned by carriers who use the present invention as aerial trucks instead of ground trucks, and small ones can be stored in the gardens and garages of private homes. The drone can be stored in a space like a one-box car, so it can be used in many places.
1 機体
2 格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼
3 回転ダクト方式シュラウド付回転翼(油圧ピストン装置又は電動ウォームギア装置使用時)
4 回転ダクト方式シュラウド付回転翼(パンタグラフ使用時)
5 展帳支持部
6 底板(ティルト装置有)
7 底板(ティルト装置無)
8 底板取付軸
9 ティルト装置
10 ロッド
11 急速風向変更装置
12 回転翼展帳軸
13 油圧ピストン装置
14 電動ウォームギア装置
15 パンタグラフ
16 作用点底部軸
17 作用点握把軸(央部用)
18 作用点握把軸(端部用)
19 スワッシュプレート
20 ブレード
21 回転ダクト
22 シュラウド
23 揚力の向きと大きさ
DESCRIPTION OF
4 Rotating wing with rotating duct type shroud (when using pantograph)
5
7 Bottom plate (no tilt device)
8 Bottom
18 Action point grip shaft (for end)
19
Claims (2)
(1)機体に摺動可能な状態で取り付けるための軸(以下、底板取付軸)を背面に有し、表(おもて)面内部の上部には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼を格納や展帳する際の回転の支点となる軸(以下、回転翼展帳軸)、下部には油圧ピストン装置や電動ウォームギア装置もしくはパンタグラフの基底部を接続して格納や展帳の支えとなる軸(以下、作用点底部軸)を有する底板。
(2)外周部の端部に底板の回転翼展帳軸を摺動可能な状態で嵌入させる部分(以下、展帳支持部)を有し、格納や展帳を油圧ピストン装置か電動ウォームギア装置で行う場合には、表(おもて)面に正対する側から見て最大直径となる外周部中央に油圧ピストン装置や電動ウォームギア装置の一端を摺動可能な状態で取り付けるための軸(以下、作用点握把軸(央部用))を有し、格納や展帳を人力とパンタグラフで行う場合には、外周部の展帳支持部の反対側端部にパンタグラフの一端を摺動可能な状態で取り付けるための軸(以下、作用点握把軸(端部用))を有する回転ダクト方式シュラウド付回転翼。
(3)装置の一方の基底部を底板内の作用点底部軸に摺動可能な状態で接続し、装置が油圧ピストン装置か電動ウォームギア装置であるときは、他方の先端部を回転ダクト方式シュラウド付回転翼の作用点握把軸(央部用)に摺動可能な状態で接続し、装置がパンタグラフであるときは、他方の先端部を作用点握把軸(端部用)に摺動可能な状態で接続して、伸縮させることによって回転ダクト方式シュラウド付回転翼を底板に格納したり展帳するための油圧ピストン装置か電動ウォームギア装置もしくはパンタグラフ。
(4)回転ダクト方式シュラウド付回転翼を揚力を発生する装置として使用する場合には、底板外側部の下部に取り付けて、装置の一端を機体の突部に接触させ伸縮させることによって底板全体を−15°〜+15°の範囲で傾けるロッドを油圧ピストンや電動ウォームギアによって繰り出すことのできるティルト装置。
から成り、回転ダクト方式シュラウド付回転翼を底板に格納した際には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼は回転面を機体に対して平行する状態で底板内に納められて航空機の占有面積を減少し、展帳した際には、回転ダクト方式シュラウド付回転翼は回転面が機体に対して直立して揚力もしくは推進力を発生できる状態となることを特徴とする、格納と展帳を可能にした底板を伴うところのシュラウド付回転翼。 Drives by generating an attractive force and a repulsive force between the electromagnet disposed on the inner periphery of the shroud and the permanent magnet disposed on the outer periphery of the blade tip (including rotating duct and ring) In the rotor blade with a rotating duct type shroud having the driving principle of the linear motor at the blade tip ,
(1) It has a shaft (hereinafter referred to as a bottom plate mounting shaft) on the back for mounting it in a slidable state on the fuselage, and a rotary wing with a rotating duct type shroud is housed in the upper part of the front (front) surface. A shaft that serves as a fulcrum for rotation during exhibition or exhibition (hereinafter referred to as a rotary blade exhibition axis), and a lower part is connected to a hydraulic piston device, an electric worm gear device, or the base of a pantograph to support storage or exhibition (Hereinafter referred to as a bottom axis of action point).
(2) It has a part (hereinafter referred to as an exhibition book support part) into which the rotating blade extension shaft of the bottom plate is slidably fitted at the end of the outer peripheral part, and the storage and exhibition book is a hydraulic piston device or an electric worm gear device. In the case of the above, a shaft for mounting one end of a hydraulic piston device or an electric worm gear device in a slidable state at the center of the outer periphery having the maximum diameter when viewed from the side facing the front (front) surface (hereinafter referred to as a shaft) , It has an action point grip axis (for the central part), and when storing and exhibition books with human power and pantographs, one end of the pantograph can slide on the opposite end of the outer periphery of the exhibition book support part Rotating duct type shroud-equipped rotor blade having a shaft (hereinafter referred to as an action point gripping shaft (for an end)) for mounting in a stable state.
(3) When one base portion of the device is slidably connected to the bottom shaft of the working point in the bottom plate and the device is a hydraulic piston device or an electric worm gear device, the other tip is connected to the rotating duct type shroud. When the device is a pantograph, the other tip is slid to the action point gripping shaft (for the end). A hydraulic piston device, an electric worm gear device or a pantograph for storing and expanding the rotating duct type shroud-equipped rotor blades on the bottom plate by connecting and expanding in a possible state.
(4) When the rotating duct type shroud-equipped rotor blade is used as a device for generating lift, it is attached to the lower part of the bottom plate outer part, and one end of the device is brought into contact with the projection of the fuselage to expand and contract the entire bottom plate. A tilt device that can feed out a rod tilted in a range of −15 ° to + 15 ° by a hydraulic piston or an electric worm gear.
It consists, when storing the rotating winged rotating duct system shroud bottom plate, rotating winged rotating duct system shroud is disposed within the bottom plate in a state parallel to the rotation plane relative to the body reduces the area occupied by the aircraft However, when exhibiting, the rotating wing with a rotating duct type shroud enables the storage and exhibition book, where the rotating surface is upright with respect to the aircraft and can generate lift or propulsion. A rotor blade with a shroud with a fixed bottom plate.
One or more of the rotor blades with shrouds with the bottom plate enabling the storage and exhibition of claim 1 on one side or side wall of the fuselage when the forward direction at the time of cruise of the aircraft is used as a reference, An aircraft that attaches two or more side surfaces or side walls in a symmetrical position in total and generates lift during cruise to fly.
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