JP4899069B2 - Spherical airplane - Google Patents

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Description

本発明は、主として垂直離着陸及び通常巡航飛行が可能な航空機に係り、特に進出先での着陸、地上移動及び再離陸が容易な球形飛行機に関する。 The present invention relates to an aircraft capable of mainly vertical takeoff and landing and normal cruise flight, especially landing in the host country, land mobile and re-takeoff is concerned facilitates spherical airplane.

図9に示すように、従来の各種航空機には、同図(a)に示す通常の固定翼機22の他、同図(b)に示すヘリコプター23や、同図(c)に示すテールシッター型VTOL機21のように、垂直離着陸が可能な航空機(VTOL機)がある。   As shown in FIG. 9, various conventional aircraft include a normal fixed wing aircraft 22 shown in FIG. 9A, a helicopter 23 shown in FIG. 9B, and a tail sitter shown in FIG. There is an aircraft (VTOL aircraft) capable of vertical takeoff and landing, such as the type VTOL aircraft 21.

垂直離着陸が可能な航空機(VTOL機)は、離着陸の際に地表面近くに大きな空間と広い滑走面を必要としないため、市街地、不整地、森林及び山岳等での離着陸も場合によっては可能であり、柔軟な運用が可能であることを特長とする。また、VTOL機は必然的に空中で速度を0、つまりホバリングができるため、地上からは接近できない現場の詳細な情報収集に有用である。さらに、進出先に垂直着陸に必要な地形があれば、エネルギー効率の悪いホバリングを行わなくとも、着陸して定常的な情報収集及び待機時間の延伸が可能である。   Aircraft that can take off and land vertically (VTOL aircraft) do not require a large space and a wide running surface near the ground surface during takeoff and landing, so takeoff and landing in urban areas, rough terrain, forests, and mountains is possible in some cases. It is characterized by flexible operation. In addition, since the VTOL aircraft inevitably has zero speed in the air, that is, it can hover, it is useful for collecting detailed information on the site that cannot be accessed from the ground. Furthermore, if there is a terrain necessary for vertical landing at the destination, it is possible to land and regularly collect information and extend standby time without hovering with low energy efficiency.

しかし、図9(b)に示したヘリコプター23等の典型的なVTOL機は、固定翼機22のように翼を利用した効率の良い高速巡航飛行ができず、速度、進出距離、滞空時間等の性能面においては優れているとは言えない。また、離着陸の際には非線形的な複雑な操作を必要とするうえ、不整地において自力での地上移動はほぼ不可能であり、着陸地点の地形と姿勢によっては再離陸ができない場合がある。   However, the typical VTOL aircraft such as the helicopter 23 shown in FIG. 9B cannot perform efficient high-speed cruise flight using the wing like the fixed wing aircraft 22, and the speed, the advancing distance, the flight time, etc. In terms of performance, it cannot be said that it is excellent. In addition, when taking off and landing, non-linear and complicated operations are required, and it is almost impossible to move on the ground on rough terrain, and re-takeoff may not be possible depending on the landform and attitude of the landing point.

そこで、VTOL機の巡航時の性能を向上させる一つの方法としてテールシッター方式がある。図9(c)に示すテールシッター型VTOL機21は、通常の固定翼機22と同様に、巡航中は固定翼である主翼6を用いた高効率の高速飛行を行うが、離着陸時には機体を垂直に立てて推力方向を上向きにし、機体重量とほぼ同じ推力を用いて機体を浮遊させ、尾部33を下にしたまま離着陸を行う。そのため、テールシッター型VTOL機21は複雑で重量増加となるティルト機構等を必要とせず、比較的簡素な機体構成でありながら通常巡航飛行及び定点での離着陸の能力も兼ね備えているという特長を持っている。   Therefore, there is a tail sitter method as one method for improving the performance of VTOL aircraft during cruising. The tail sitter type VTOL aircraft 21 shown in FIG. 9 (c) performs high-efficiency high-speed flight using the main wing 6 which is a fixed wing during cruising, as in the case of a normal fixed wing aircraft 22. Standing vertically, with the thrust direction facing upward, the aircraft is floated using the same thrust as the weight of the aircraft, and takeoff and landing is performed with the tail 33 down. Therefore, the tail-sitter type VTOL aircraft 21 does not require a complicated and weight-increasing tilt mechanism, and has a feature that it has a relatively simple airframe configuration but also has the ability to take a normal cruise flight and take off and landing at a fixed point. ing.

下記特許文献1及び2には、この種のテールシッター型VTOL機についての発明が開示されている。   Patent Documents 1 and 2 below disclose an invention relating to this type of tailsitter type VTOL machine.

特開2001−213397号公報JP 2001-213397 A 米国特許第5289994号明細書US Pat. No. 5,289,994

一方で、従来のテールシッター型VTOL機21は推力重量比が1以上である推進装置を搭載しなければならない、速度Oにおいて姿勢制御が可能となるように工夫する必要がある、巡航飛行〜ホバリング間の遷移飛行の空力制御が難しい、風が強い状況においても機体を垂直に立てた状態で着地させる必要がある、接地前後の姿勢制御が非常に困難、地上での自力移動は不可能といった多くの短所がある。   On the other hand, the conventional tail sitter type VTOL aircraft 21 must be equipped with a propulsion device having a thrust weight ratio of 1 or more, and it is necessary to devise so that attitude control is possible at a speed O, cruise flight to hovering It is difficult to control the aerodynamics of the transition flight between them, it is necessary to land with the aircraft standing upright even in strong wind conditions, attitude control before and after contact is very difficult, and self-movement on the ground is impossible There are disadvantages.

障害物との接触については、通常、図9(c)に示すテールシッター型VTOL機21は降着装置30以外の部分が他の物と接触することは想定されていないため、障害物との接触の可能性が非常に高い災害現場、屋内及び森林等の環境では、航空機を飛行させることは危険である。また、進出先で着陸時に機体が倒れてしまった場合は、機体が破損するだけでなく、そこから再離陸することは不可能である。   Regarding the contact with the obstacle, the tail sitter type VTOL machine 21 shown in FIG. 9 (c) is not supposed to be in contact with other objects except for the landing gear 30. It is dangerous to fly an aircraft in disaster sites, indoors, and forest environments where there is a very high possibility. In addition, if the aircraft falls down when landing at the destination, it will not only be damaged, but it will not be possible to take off from there again.

したがって、現時点では「狭い場所からの垂直離陸→翼を用いた高速巡航飛行で進出→目的地上空にて情報収集のため滞空またはホバリング→長時間の情報収集のため目的地周辺に着地→さらに詳細情報を取得するため地上移動で接近→障害物を乗り越える→任務達成後に再離陸→高速巡航飛行にて帰投→風により垂直着陸が難しい場合は滑走着陸」といった非常に柔軟で有用な使用用途を実現できる航空機は存在しない。   Therefore, at the present time, `` Vertical take-off from a narrow place → Advance by high-speed cruise flight using wings → Destination or hovering for collecting information on the destination ground → Landing around the destination for collecting information for a long time → More details Realization of very flexible and useful usage such as approaching by ground movement to acquire information → overcoming obstacles → re-take off after completing mission → return on high-speed cruise flight → sliding landing if vertical landing is difficult due to wind There is no aircraft that can do it.

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、上記の用途の少なくとも一部を実現できる飛行機を提案することを目的としている。
より具体的には、まず後述する本発明者の提案するテールシッター機には限定しないが、垂直着陸又は滑走着陸が可能な飛行機を球殻内に取り付けることにより上記の用途の少なくとも一部を実現できる球形飛行機を提案することを第1の目的としている。次に、垂直離着陸及び高速巡航飛行が可能で機体構成が簡素であり、制御も容易な新規なテールシッター機を球殻内に取り付けることにより上記の用途を実現できる球形飛行機を提案することを第2の目的としている。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to propose an airplane capable of realizing at least a part of the above-described applications.
More specifically, although not limited to the tail-sitter aircraft proposed by the present inventor, which will be described later, at least a part of the above application is realized by installing an airplane capable of vertical landing or sliding landing in a spherical shell. The first objective is to propose a spherical airplane that can be used. The second is to propose a spherical airplane that can realize the above-mentioned use by installing a new tail-sitter aircraft in a spherical shell that can perform vertical take-off and landing and high-speed cruise flight, has a simple fuselage structure, and is easy to control. The purpose of 2 is.

第1の目的に係る請求項1に記載された球形飛行機は、
プロペラ推進装置の後流内にエレベータ、ラダー、エルロンの3舵を配した垂直着陸又は滑走着陸が可能な飛行機と、
前記飛行機を内部に取り囲んで覆っており、前記飛行機と一体に設けられ、少なくとも前記プロペラ推進装置の直径に相当する面積を有する飛行方向についての前部及び後部については開放されている地上を転動することができる外形が球形状である球殻体と、
を有することを特徴としている。
The spherical airplane according to claim 1 according to the first object is:
An airplane capable of vertical landing or sliding landing with three rudder elevators, ladders, and ailerons in the wake of the propeller propulsion unit;
Rolling on the ground that surrounds and covers the airplane, is provided integrally with the airplane, and has at least a front part and a rear part in the flight direction having an area corresponding to the diameter of the propeller propulsion device. A spherical shell whose outer shape can be spherical, and
It is characterized by having.

請求項2に記載された球形飛行機は、請求項1記載の球形飛行機において、
球形飛行機の全体の重心位置を球殻体の中心に関してプロペラ推進装置とは反対の側に設定したことにより、地上に置いたときにプロペラ推進装置が上を向くように構成されたことを特徴としている。
A spherical airplane according to claim 2 is the spherical airplane according to claim 1,
The center of gravity of the spherical airplane is set on the side opposite to the propeller propulsion unit with respect to the center of the spherical shell , so that the propeller propulsion unit is configured to face upward when placed on the ground. Yes.

第2の目的に係る請求項3に記載された球形飛行機は、
機体と、前記機体の前方に設けられたプロペラ推進装置と、前記機体に設けられて前記プロペラ推進装置の後流内に配されたエレベータ、ラダー、エルロンの3舵を有するテールシッター機であって、前記3舵のうち、テールシッター機の重心よりも前方にエレベータ及びラダーが設けられ、垂直離着陸及び通常巡行飛行が可能とされたテールシッター機と、
前記テールシッター機を内部に取り囲んで覆っており、前記機体と一体に設けられ、少なくとも前記プロペラ推進装置の直径に相当する面積を有する飛行方向についての前部及び後部については開放されている地上を転動することができる外形が球形状である球殻体と、
を有することを特徴としている。
A spherical airplane according to claim 3 according to the second object,
A tail sitter machine having three rudder of an airframe, a propeller propulsion device provided in front of the airframe, and an elevator, a ladder, and an aileron provided in the airframe and disposed in the wake of the propeller propulsion device, The tail sitter aircraft , which is provided with an elevator and a ladder in front of the center of gravity of the tail sitter aircraft among the three rudder , and is capable of vertical take-off and landing and normal cruise flight,
The tail sitter aircraft is surrounded and covered, and is provided integrally with the aircraft, and has at least a front portion and a rear portion in the flight direction having an area corresponding to the diameter of the propeller propulsion device. A spherical shell whose outer shape capable of rolling is spherical,
It is characterized by having.

請求項4に記載された球形飛行機は、請求項3記載の球形飛行機において、
地上に置いたときにプロペラ推進装置が上を向くように球形飛行機の全体の重心位置を球殻体の中心に関してプロペラ推進装置とは反対の側に設定し、
球形飛行機の全体の重心よりも前方において前記機体と前記球殻体を連結する4枚の先尾翼が90°間隔で設けられ、前記エレベータ及び前記ラダーは互いに90°間隔で2枚ずつの前記先尾翼に設けられ、
球形飛行機の全体の重心よりも後方において前記機体と前記球殻体を連結する4枚の主翼が前記尾翼の間の位置となるように90°間隔で設けられ、前記エルロンは該主翼に設けられたことを特徴としている。
The spherical airplane according to claim 4 is the spherical airplane according to claim 3,
The center of gravity of the spherical airplane is set on the opposite side of the propeller propulsion unit with respect to the center of the spherical shell so that the propeller propulsion unit faces upward when placed on the ground .
Four front wings that connect the airframe and the spherical shell body are provided at intervals of 90 ° in front of the center of gravity of the entire spherical airplane, and the elevator and the ladder are provided at a distance of 90 ° from each other. Provided on the tail,
Four main wings connecting the fuselage and the spherical shell body are provided at 90 ° intervals behind the center of gravity of the entire spherical airplane, and the aileron is provided on the main wing. It is characterized by that.

請求項5に記載された球形飛行機は、請求項4記載の球形飛行機において、
地上回転移動、垂直離陸、ホバリング、通常巡航飛行を含む運航態様群から選択される任意の運航態様に適した重心位置を得るために、前記機体に搭載された重量物を前記機体内で移動させるための重心移動制御手段を有することを特徴としている。
A spherical airplane according to claim 5 is the spherical airplane according to claim 4,
In order to obtain a center of gravity position suitable for any operation mode selected from a group of operation modes including ground rotation movement, vertical takeoff, hovering, and normal cruise flight, a heavy object mounted on the aircraft is moved within the aircraft It is characterized by having a center-of-gravity movement control means.

請求項6に記載された球形飛行機は、請求項4記載の球形飛行機において、
地上回転移動中に凹所に嵌まった状態から自力で脱出するために、プロペラ推進装置におけるプロペラピッチ角を逆ピッチにし又はプロペラ回転方向を逆にすることにより、推力の方向を反転させられるように構成したことを特徴としている。
A spherical airplane according to claim 6 is the spherical airplane according to claim 4,
The direction of thrust can be reversed by reversing the propeller pitch angle in the propeller propulsion device or by reversing the propeller rotation direction in order to escape from the state of being fitted in the recess during rotational movement on the ground. It is characterized by being configured.

請求項7に記載された球形飛行機は、請求項4記載の球形飛行機において、
地上回転移動中に凹所に嵌まった状態から自力で脱出するために、前記主翼の前記エルロンを動作させて回転モーメントを発生するように構成したことを特徴としている。
A spherical airplane according to claim 7 is the spherical airplane according to claim 4,
The aileron of the main wing is operated to generate a rotational moment in order to escape from the state fitted in the recess during the rotational movement of the ground.

請求項に記載された球形飛行機は、請求項1乃至7のいずれか1つに記載の球形飛行機において、
遠隔操縦、自律行動が可能な無人機であることを特徴としている。
A spherical airplane according to claim 8 is the spherical airplane according to any one of claims 1 to 7 ,
It is a drone capable of remote control and autonomous action.

請求項1に記載された球形飛行機によれば、外形が球であるため着陸時に破損が生じにくく、従来機では着陸できないような不整地にも着陸が可能となる。また、垂直着陸機の場合であっても天候や地上の条件に応じて滑走着陸が可能となる。また、その場合には、沈降率のみを守れば、どのような姿勢で接地したとしても、破損することなく転がりながら着陸できるので、困難な垂直着陸を行なわなくとも安定した着陸が行なえるので、帰投が確実になる。また、機体を球殻で覆っているため、地面との接触以外にも強くなり、例えば建物の壁や天井等との接触にも強い。 According to the spherical airplane of the first aspect, since the outer shape is a sphere, it is difficult to cause damage at the time of landing, and it is possible to land on rough terrain that cannot be landed by a conventional aircraft. Even in the case of a vertical landing aircraft, it is possible to make a sliding landing according to the weather and ground conditions. Also, in that case, if you keep only the sedimentation rate, you can land without rolling even if you touch the ground in any posture, so stable landing can be done without performing difficult vertical landing, Return is sure. In addition, since the airframe is covered with a spherical shell, it becomes strong in addition to the contact with the ground, for example, the contact with the wall or ceiling of the building.

請求項2に記載された球形飛行機によれば、外形が球であるため着陸時に破損が生じにくく、従来機では着陸できないような不整地にも着陸が可能となる。また、垂直離着陸が可能であるとともに、天候や地上の条件に応じて滑走着陸も可能となる。また、その場合には、沈降率のみを守れば、どのような姿勢で接地したとしても、破損することなく転がりながら着陸できるので、条件によっては困難となる垂直着陸を行なわなくとも安定した着陸が行なえるので、帰投が確実になる。また、機体を球殻で覆っているため、地面との接触以外にも強くなり、例えば建物の壁や天井等との接触にも強い。 According to the spherical airplane of the second aspect, since the outer shape is a sphere, it is difficult to cause damage at the time of landing, and it is possible to land on rough terrain that cannot be landed by a conventional aircraft. In addition to vertical take-off and landing , it is also possible to make a sliding landing according to the weather and ground conditions. Also, in that case, if you keep only the sink rate, you can land while rolling without being damaged regardless of the attitude, so stable landing is possible without performing vertical landing, which is difficult depending on conditions Because return is possible, return is certain. In addition, since the airframe is covered with a spherical shell, it becomes strong in addition to the contact with the ground, for example, the contact with the wall or ceiling of the building.

さらに、その構成として取り込んだテールシッター機によれば、水平飛行中に縦と方向に関する安定が得られる重心位置及び舵面配置でありながら、空中での引き起こし操舵と同じ操作によって、接地中でも同じ方向に機首を動かすことが可能となる。このことは副次的に、接地中の機体の重心位置が地面に近くなり安定度が増すことと、尾翼と比較して大きくかつ強い構造である主翼を接地箇所にすることができるというテールシッター機にとってのメリットに貢献することとなる。従って、このようなテールシッター機を球殻内に有する球形飛行機によれば、このようなテールシッター機の姿勢制御を利用し、地上においてもプロペラ後流と舵面が発生するコントロールモーメントにより、機体を移動させたい方向に姿勢を傾け続けることで、機体全体の回転移動が可能となる。 Furthermore, according to the captured Te Rushitta motor as its constituent, yet the center of gravity position and the control surface disposed stability is obtained about the length and direction during the horizontal flight, the same operation as causing steering of the air, the same direction even during ground It is possible to move the nose. This is secondary to the fact that the center of gravity of the aircraft in contact with the ground is closer to the ground and the stability is increased, and the main wing that is larger and stronger than the tail wing can be used as a ground sitter. It will contribute to the merit for the machine. Therefore, according to the spherical airplane having such a tail sitter machine in the spherical shell , the aircraft body is controlled by the control moment generated by the propeller wake and the control surface on the ground using the attitude control of the tail sitter machine. By continuing to incline the posture in the direction in which it is desired to move, the entire aircraft can be rotated.

これにより、地上を移動するたびに飛び上がらなくて済むため、エネルギーを温存できかつ安全である。回転移動では乗り越えることが困難な大きな段差や急斜面に直面した場合のみ、一時的に離陸し飛び越えることとなる。   As a result, it is not necessary to jump up every time the user moves on the ground, so that energy can be preserved and safe. Only when faced with a large step or steep slope that is difficult to get over by rotational movement, it will temporarily take off and jump over.

(a)は本発明のベースとして本発明者が想定したテールシッター機の地上での姿勢制御を示す図、(b)は本発明者の発明に係るテールシッター機の地上での姿勢制御を示す図である。(A) shows the attitude control of the ground tail sitter machine by the present inventors assumed as the basis of the present invention, (b) shows the attitude control of the ground tail sitter machine according to our invention FIG. 図2は本発明の実施形態である球形飛行機の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a spherical airplane according to an embodiment of the present invention . 図3は本発明の実施形態である球形飛行機の外形を示す図である。FIG. 3 is a view showing the outer shape of a spherical airplane according to an embodiment of the present invention . 図4は本発明の実施形態である球形飛行機の回転方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method for rotating a spherical airplane according to an embodiment of the present invention . 図5は本発明の実施形態である球形飛行機が壁に接触した際の挙動を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the behavior when the spherical airplane according to the embodiment of the present invention contacts the wall. 図6は本発明の実施形態である球形飛行機の変形例を示す図である。FIG. 6 is a view showing a modification of the spherical airplane according to the embodiment of the present invention . 図7は本発明の変形例の球形飛行機が、推力反転により、逆さまの状態から脱出する方法を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a method for a spherical airplane according to a modified example of the present invention to escape from an upside down state by thrust reversal. 図8は本発明の変形例の球形飛行機が、統合舵面により、逆さまの状態から脱出する方法を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a method for a spherical airplane according to a modified example of the present invention to escape from an upside down state using an integrated control surface. 図9は従来の各種航空機及びその着陸方式を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing various conventional aircrafts and landing methods thereof.

以下、本発明の実施形態を図1〜図9を参照して説明する。
1.本発明の球形飛行機に用いるテールシッター機について
本発明者は、本発明の球形飛行機に用いるテールシッター機を案出するための出発点として、まず図1(a)に示すように、ベースとなるテールシッター機31を想定した。
このベースとなるテールシッター機31は、推進装置に大径のプロペラ1を用いて推力重量比1以上を達成し、プロペラ後流38内にエルロン5、エレベータ3、ラダー4が配置されているものである。このような機体であれば、機体を垂直に立てた状態でホバリングをしても、機体のロール、ピッチ、ヨー軸のコントロールが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
1. About the tail sitter machine used for the spherical airplane of the present invention The inventor first becomes a base as shown in FIG. 1A as a starting point for devising the tail sitter machine used for the spherical airplane of the present invention . A tail sitter machine 31 is assumed.
This base tailsitter machine 31 uses a propeller 1 having a large diameter as a propulsion device to achieve a thrust-weight ratio of 1 or more, and an aileron 5, an elevator 3, and a ladder 4 are disposed in a propeller wake 38. It is. With such an aircraft, the roll, pitch, and yaw axis of the aircraft can be controlled even when hovering with the aircraft standing vertically.

さらに、本発明の目的を考慮すると、飛行機は進出先での着陸及び再離陸も想定しているため、離着陸に特別な発進装置や回収装置を使用せず、機体の尾部33を接地させた状態から垂直離陸し、垂直着陸は尾部33を接地させることで行うこととする。   Further, in consideration of the object of the present invention, since the airplane is supposed to land and retake off at the destination, a special starter and recovery device are not used for takeoff and landing, and the tail 33 of the aircraft is grounded. The vertical takeoff is performed by grounding the tail 33.

ースの機体としては簡素な構造である単発機とし、プロペラ1の反トルクについては、エルロン5で打ち消すこととするが、図9(c)に示したような2重反転プロペラ27または多発のプロペラを反転させることによって、プロペラ1の反トルクを相殺することも重量増加とのトレードオフにより可能である。 A single machine is a simple structure as a base over scan of the aircraft, for anti-torque propeller 1, but a to cancel in aileron 5, contra-rotating propellers 27 or multiple as shown in FIG. 9 (c) By reversing the propeller, it is possible to cancel the counter torque of the propeller 1 by a trade-off with an increase in weight.

図9(a)に示したような通常の固定翼機22の場合、重心付近に主翼、重心から離れた後方に尾翼が配置されており、エレベータ3及びラダー4は、尾翼7の後端に配置されている。このような固定翼機22が水平飛行中に機首を引き起こす際には、エレベータ3の後縁を上げ、尾翼7に下向きのカを発生させることによって頭上げモーメントを発生させる必要がある。   In the case of a normal fixed wing aircraft 22 as shown in FIG. 9A, a main wing is disposed near the center of gravity, and a tail wing is disposed behind the center of gravity. The elevator 3 and the ladder 4 are disposed at the rear end of the tail wing 7. Has been placed. When such a fixed wing aircraft 22 causes a nose during level flight, it is necessary to raise the trailing edge of the elevator 3 and generate a downward force on the tail wing 7 to generate a head-up moment.

このような構造であるテールシッター機31の垂直離陸について考える。図1(a)に示すように、空中での引き起こし操作と同じ様にエレベータ3を動かすと、プロペラ1の後流38が舵面にあたり、空中と同じ方向に力が働くが、接地中は重心10を中心とした回転運動ではなく、接地点34を中心とした回転運動となるため、引き起こしとは反対の方向に機体が傾いてしまい、制御が困難となる。この原因はピッチングモーメントを発生する舵面と回転中心の位置関係が空中と接地中で逆転してしまう点にある。   Consider vertical takeoff of the tail sitter 31 having such a structure. As shown in FIG. 1 (a), when the elevator 3 is moved in the same manner as the raising operation in the air, the wake 38 of the propeller 1 hits the control surface, and a force acts in the same direction as in the air. Since it is not a rotational motion centered on 10 but a rotational motion centered on the ground contact point 34, the aircraft tilts in the opposite direction to the cause, making control difficult. This is because the positional relationship between the control surface that generates the pitching moment and the rotation center is reversed between the air and the ground.

したがって、本発明者は、本発明の目的を達成すべく、進出先で離着陸が容易なテールシッター機を得るために、空中と接地中の両方において同様の制御方式により機体姿勢を制御できるようにしたテールシッター機を提案する。 Therefore, in order to achieve the object of the present invention , the present inventor can control the aircraft attitude by the same control method both in the air and on the ground in order to obtain a tail-sitter aircraft that can be easily taken off and landing at the destination. Proposed tail sitter machine.

図1(b)に示すように、本発明の球形飛行機に用いるテールシッター機32は、エレベータ3及びラダー4が重心10より前方に配置され、先尾翼形式のテールシッター機となっている。 As shown in FIG. 1 (b), the tail sitter machine 32 used in the spherical airplane of the present invention is a tail sitter machine of the tail wing type in which the elevator 3 and the ladder 4 are arranged in front of the center of gravity 10.

これにより、水平飛行中に縦と方向に関する安定が得られる重心位置及び舵面配置でありながら、空中での引き起こし操舵と同じ操作によって、接地中でも同じ方向に機首を動かすことが可能となる。   This makes it possible to move the nose in the same direction even during the grounding by the same operation as that caused by raising in the air, while maintaining the position of the center of gravity and the control surface arrangement that provide stability in the vertical and direction directions during horizontal flight.

このことは副次的に、接地中の機体の重心位置が地面に近くなり安定度が増すことと、尾部33と比較して大きくかつ強い構造である主翼6を接地箇所にすることができるというテールシッター機にとってのメリットに貢献している。   This is secondary to the fact that the center of gravity of the aircraft in contact with the ground is closer to the ground and the stability is increased, and the main wing 6 that is larger and stronger than the tail 33 can be used as a ground contact point. Contributes to the benefits for tailsitters.

2.本発明の球形飛行機とその実施形態について
次に、本発明の目的を達成するべく、不整地に対する安全な垂直着陸又は滑走着陸が可能な基本発明の飛行機であって、機体全体が回転移動できるために不整地着陸後に地上移動が可能であり、安定した垂直離陸による再離陸を行なって確実に帰投することができる球形飛行機を提案する。
ここで、本発明の球形飛行機は、前記テールシッター機を応用したものであり、その機体を球殻体で囲んで一体化した球形飛行機であることを特徴としている。
2. Spherical aircraft of the present invention and its embodiments will now, in order to achieve the object of the present invention, there is provided a airplane safe vertical landing or runway landing possible basic invention on uneven terrain, the entire body can be rotated and moved In addition, we propose a spherical airplane that can move on the ground after landing on rough terrain, and that can re-take off with a stable vertical takeoff.
Here, spherical aircraft of the present invention is obtained by applying the tail sitter machine is characterized by a spherical plane that integrates enclose the body in the spherical shell body.

図2に示すように、この球形飛行機12は、図1(b)に示すテールシッター機32と実質的に同様の基本構造を有するテールシッター機32と、このテールシッター機32を内部に取り囲んで機体と一体に連結された球殻体8とを有している。 As shown in FIG. 2, the spherical airplane 12 includes a tail sitter machine 32 having a basic structure substantially similar to the tail sitter machine 32 shown in FIG. And a spherical shell 8 integrally connected to the airframe.

図2に示すように、テールシッター機32は、機体に設けられたプロペラ推進装置としての電動モータ等の原動機2と、原動機2に連動連結されて回転駆動されるプロペラ1を有している。   As shown in FIG. 2, the tail sitter machine 32 has a prime mover 2 such as an electric motor as a propeller propulsion device provided in the fuselage, and a propeller 1 that is linked to and driven by the prime mover 2.

また、機体に設けられて前記プロペラの後流内に配された3舵(エレベータ、ラダー、エルロン)のうち、全体の重心10よりも前方にエレベータ3及びラダー4が設けられ、垂直離着陸及び通常巡行飛行が可能とされている。   Of the three rudders (elevator, rudder, aileron) provided in the fuselage and arranged in the wake of the propeller, the elevator 3 and the ladder 4 are provided in front of the entire center of gravity 10, and the vertical take-off and landing and normal Cruise flight is possible.

また、重心10よりも前方には、機体と球殻体8を連結する4枚の尾翼7が90°間隔で4枚設けられており、前記エレベータ3及び前記ラダー4は互いに90°間隔となるように2枚ずつの前記尾翼7に設けられている。なお、この尾翼7は、重心10よりも前方に配置されていることから先尾翼と呼ぶこともできる。また、重心10よりも後方には、機体と球殻体8を連結する4枚の主翼6が尾翼7の間の位置となるように90°間隔で4枚設けられ、前記エルロン5は該主翼6に設けられている。   Further, in front of the center of gravity 10, four tail wings 7 connecting the airframe and the spherical shell 8 are provided at intervals of 90 °, and the elevator 3 and the ladder 4 are at intervals of 90 °. As described above, the two tail fins 7 are provided. Since the tail 7 is disposed in front of the center of gravity 10, it can also be referred to as a leading tail. Further, behind the center of gravity 10, four main wings 6 connecting the airframe and the spherical shell 8 are provided at intervals of 90 ° so as to be positioned between the tail wings 7. 6 is provided.

図2に示すように、球殻体8は、外面が閉止された完全な球面から構成されるものではない。外形を完全な球面で覆ってしまうと、航空機としての機能を果たさないため、飛行方向についての前部及び後部については、少なくともプロペラ1の直径に相当する面積分は開放されている必要がある。本実施形態では、地上で効率良く回転できること、地上回転中にプロペラ及び舵面が接地しないこと、推力、揚抗比及び舵効きへの悪影響を少なくすること、軽く丈夫であること並びに製造が容易であることを追求し、図2及び図3(a)に示す外形が球に近い骨組み構造とした。   As shown in FIG. 2, the spherical shell 8 is not composed of a complete spherical surface whose outer surface is closed. If the outer shape is covered with a complete spherical surface, it does not function as an aircraft. Therefore, at least the area corresponding to the diameter of the propeller 1 needs to be open at the front and rear in the flight direction. In this embodiment, it is possible to rotate efficiently on the ground, the propeller and the control surface do not touch during ground rotation, reduce adverse effects on thrust, lift-drag ratio and rudder effectiveness, light and durable, and easy to manufacture In pursuit of this, the outer structure shown in FIG. 2 and FIG.

図3(a)に示すように、球殻体8の形状を地球儀に例えて説明すると、推力方向は地軸と平行とし、緯度0度(赤道)及び緯度±30度の緯線と、経度45度刻みの経線に相当する配置の骨組みを互いに連結し、一体構造の剛性の高い球殻体8を構成する。なお、本発明における「球殻体」とは、必ずしも完全な球形状のみを意味するのではなく、この他にも正12面体、正20面体及びサッカーボール型のような地上を転動しやすい球に近い形状も含むものとする。   As shown in FIG. 3 (a), the shape of the spherical shell 8 will be described as a globe. The thrust direction is parallel to the earth axis, the latitude is 0 degrees (equator) and the latitude is ± 30 degrees, and the longitude is 45 degrees. Frames having an arrangement corresponding to the inscribed meridian are connected to each other to constitute a spherical shell 8 having a single structure and high rigidity. In addition, the “spherical shell” in the present invention does not necessarily mean only a perfect spherical shape, but can easily roll on the ground such as regular dodecahedron, regular icosahedron and soccer ball type. It also includes a shape close to a sphere.

また、図3(b)のように、緯度−30〜+30度の範囲を完全な球面20の一部で帯状に覆うこともできる。このようにすれば、全体の剛性をより高めることができ、また内部に配置する飛行機の接続位置をより自由に選ぶことができる。この帯状の部分は図3(b)のように板材でもよいが、網で覆えば飛行安定への影響を極限できるため飛行機としてはより好ましい。   Further, as shown in FIG. 3B, a range of latitude −30 to +30 degrees can be covered with a part of a complete spherical surface 20 in a band shape. In this way, the overall rigidity can be further increased, and the connection position of the airplane disposed inside can be selected more freely. Although this belt-like portion may be a plate as shown in FIG. 3B, if it is covered with a net, the influence on flight stability can be minimized, which is more preferable as an airplane.

図4に示すように、本実施形態の球形飛行機12は、着陸した後、地面36の上を回転して移動し、障害物があればこれを乗り越え、最後には適当な姿勢になって再離陸することが予定されている。ここで、球殻体8自体が地面36上で効率よく転がるためには、重心10が球殻体8の中心にある必要がある。しかしながら、先尾翼形式のテールシッター機32の外形を球に近い本実施形態のような球殻体8とした場合、地上で垂直状態から90度以上傾くと、舵角に対する回転モーメントの方向が逆転する。したがって、連続して回転するには1回転できる程度の回転速度を、機体が上を向いている間に与え続け、惰性で1回転した後、再び機体が上を向いている間に回転モーメントを与えるといった操作が必要となる。このことから、本実施形態の球形飛行機12では、図4に示すように重心位置を球の中心よりも僅かに下げることによって起き上がり小法師のような効果で、何も外力を与えない状態では自然と機首が上を向くように設定する。これにより、スムーズな垂直離陸も可能となる。   As shown in FIG. 4, after landing, the spherical airplane 12 of the present embodiment rotates on the ground 36 and moves over any obstacles. It is scheduled to take off. Here, in order for the spherical shell 8 itself to efficiently roll on the ground 36, the center of gravity 10 needs to be at the center of the spherical shell 8. However, in the case where the outer shape of the tail wing type tail sitter machine 32 is the spherical shell 8 as in the present embodiment close to a sphere, if the tilt angle is 90 degrees or more from the vertical state on the ground, the direction of the rotational moment with respect to the rudder angle is reversed. To do. Therefore, in order to continuously rotate, the rotation speed that can be rotated once is continuously applied while the aircraft is facing upward, and after rotating once by inertia, the rotational moment is applied while the aircraft is facing upward again. An operation such as giving is required. Therefore, in the spherical airplane 12 according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the center of gravity position is slightly lowered from the center of the sphere, so that the effect can be obtained by a small lawyer. And set the nose to face up. This also allows for smooth vertical takeoff.

また、離陸を容易にするために、球殻体8の底を僅かにプロペラ1の回転面と平行な面でカットし、略円形の平坦面を設けておくことも有効である。   In order to make take-off easier, it is also effective to cut the bottom of the spherical shell 8 with a surface slightly parallel to the rotation surface of the propeller 1 to provide a substantially circular flat surface.

重心位置が球の中心よりも僅かに下(水平飛行中では後方)になったことにより、空中でのコントロールモーメントを稼ぐためにはエレベータ3及びラダー4の面積を大きく、かつできるだけ前方に配置し重心までの距離を大きくしなければならない。しかし、前方にはプロペラ1があり、プロペラ1を前方に配置するにつれ、球殻体8内に収まるプロペラ1の直径が小さくなり、ホバリング中の姿勢制御に必要とする後流38の範囲が狭くなることとなる。   Because the center of gravity is slightly below the center of the sphere (backward in horizontal flight), the area of the elevator 3 and the ladder 4 should be large and positioned as far forward as possible to gain control moments in the air. The distance to the center of gravity must be increased. However, there is a propeller 1 in the front, and as the propeller 1 is arranged in the front, the diameter of the propeller 1 that fits in the spherical shell 8 is reduced, and the range of the wake 38 that is necessary for attitude control during hovering is narrowed. Will be.

したがって、必要なプロペラ1の直径はホバリング時に必要なエレベータ3及びラダー4等の舵面の大きさから決定し、その位置は球殻体8内においてできる限り前方に配置することとする。プロペラ1の位置が決まれば、図1を参照して前述したように、その直後にエレベータ3及びラダー4を配置する。   Therefore, the necessary diameter of the propeller 1 is determined from the size of the control surfaces such as the elevator 3 and the ladder 4 that are necessary at the time of hovering, and the position thereof is arranged as far as possible in the spherical shell 8. When the position of the propeller 1 is determined, the elevator 3 and the ladder 4 are arranged immediately after that, as described above with reference to FIG.

上記により、舵面が大きくなり、縦と方向の静安定を得るために主翼6及び垂直安定板を大きくかつ後方に配置しなければならないが、それらを狭い球殻体8内に収めるためには工夫が必要である。球殻体8内の前後の距離には限界があるため、エレベータ3またはラダー4が大きな舵角となった場合、後流38が主翼6等へ大きく干渉することとなる。この干渉をできる限り減らすため、図1を参照して前述したように、主翼6はエレベータ3とラダー4の軸の中間の45度となるようにX翼配置とする。   Due to the above, the control surface becomes large and the main wing 6 and the vertical stabilizer must be arranged large and rearward in order to obtain vertical and vertical static stability, but in order to accommodate them in the narrow spherical shell 8 Ingenuity is necessary. Since there is a limit in the distance between the front and rear in the spherical shell 8, when the elevator 3 or the ladder 4 has a large steering angle, the wake 38 greatly interferes with the main wing 6 or the like. In order to reduce this interference as much as possible, as described above with reference to FIG. 1, the main wing 6 is arranged in an X wing arrangement so as to be 45 degrees intermediate between the axes of the elevator 3 and the ladder 4.

垂直離陸時に発生するプロペラ1の反トルクを押さえるエルロン5については、トルクの大きさと舵効きから、図1を参照して前述したように、これらの後方に4枚設置することとしている。   Regarding the aileron 5 that suppresses the counter-torque of the propeller 1 generated during vertical takeoff, four ailerons 5 are installed behind them as described above with reference to FIG.

このように、前記テールシッター機32を球殻体8の内部に取り付けた本実施形態の球形飛行機12によれば、特別な可動装置を必要とせずに進出先での垂直離着陸、水平飛行、地上移動及び滑走着陸が可能となる。 Thus, according to the tape Rushitta machine 32 spherical plane 12 of the present embodiment attached to the inside of Tamakaratai 8, vertical take-off and landing in the host country without requiring special mobile, level flight, ground Moving and gliding landings are possible.

すなわち図4に示すように、機体外形が球形であれば、前記テールシッター機32における姿勢制御機能を利用し、地上においてもプロペラ後流38とエレベータ3やラダー4等の舵面が発生するコントロールモーメント(図ではエレベータ操舵により発生する空気力の矢印として表現)により、機体を移動させたい方向に姿勢を傾け続けることで、矢印で示すように機体全体の回転移動が可能となる。 That is, as shown in FIG. 4, if the aircraft contour is spherical, control the using posture control function in Te Rushitta machine 32, control surface 4 such as wake 38 and the elevator 3 and rudder propeller even on the ground occurs By continuously tilting the posture in the direction in which the aircraft is to be moved by the moment (expressed as an arrow of aerodynamic force generated by elevator steering in the figure), the entire aircraft can be rotated as indicated by the arrows.

これにより、地上を移動するたびに飛び上がらなくて済むため、エネルギーを温存できかつ安全である。回転移動では乗り越えることが困難な大きな段差や急斜面に直面した場合のみ、一時的に離陸し飛び越えることとなる。   As a result, it is not necessary to jump up every time the user moves on the ground, so that energy can be preserved and safe. Only when faced with a large step or steep slope that is difficult to get over by rotational movement, it will temporarily take off and jump over.

また、外形を球殻体8にすることにより、不整地での地上移動が可能になること以外にも、次の3つの効果を得ることができる。   Further, by making the outer shape of the spherical shell 8, the following three effects can be obtained in addition to enabling ground movement on rough terrain.

まず1つ目は、外形が球であるため、球殻体8内に設けたテールシッター機32が地上で機体が倒れて破損または再離陸不可能となる心配がなくなり、厳密に垂直姿勢を保持し、速度をほぼ0にしなくとも、沈下率を守るだけで垂直着陸が可能となる。地上移動能力も考慮すると、従来機では着陸すべきではない不整地にも着陸が可能となる。   First, since the outer shape is a sphere, the tail-sitter machine 32 provided in the spherical shell 8 has no fear of the aircraft falling on the ground and being damaged or unable to take off again, and maintains a strictly vertical posture. Even if the speed is not almost zero, it is possible to make a vertical landing simply by keeping the settlement rate. Considering the ground movement capability, it is possible to land on rough terrain where conventional aircraft should not land.

2つ目は、本例のような球形飛行機12が滑走着陸を行う際には、沈下率のみを守れば、どのような姿勢で接地したとしても、破損することなく転がりながら無事に着陸することができる。テールシッター機32に滑走着陸の能力があるということは、風が強い状況において、非常に難しい垂直着陸を行わなくとも安定した着陸が行えるため、確実に帰投が可能となることを意味している。   Secondly, when the spherical airplane 12 like this example makes a sliding landing, if it keeps only the sinking rate, it will land safely while rolling without being damaged, no matter what position it touches. Can do. The ability of the tailsitter 32 to have a sliding landing means that in a windy situation, a stable landing can be made without performing a very difficult vertical landing, so that return can be reliably performed. .

3つ目は、機体を球殻体8で覆っているため、図5に示すように地面との接触以外にも、壁35や図示しない天井等との接触に強くなることが挙げられる。図5(a)〜(c)に示すように、本実施形態の球形飛行機12がホバリング中に壁35等の障害物に接触した場合には、接触直前の推力からの増分が、球形飛行機12を壁35に押しつける方向に傾けさせ、その状態から推力を減らすと、接触点を支点としながら垂直姿勢に戻るため、接触位置を保持することも可能となる。   Thirdly, since the airframe is covered with the spherical shell 8, it can be strong against contact with the wall 35 or a ceiling (not shown) in addition to contact with the ground as shown in FIG. As shown in FIGS. 5A to 5C, when the spherical airplane 12 according to the present embodiment contacts an obstacle such as the wall 35 during hovering, the increment from the thrust immediately before the contact is increased by the spherical airplane 12. When the thrust is reduced in this state and the thrust is reduced, the contact point is returned to the vertical posture with the contact point as a fulcrum, so that the contact position can be held.

次に、図2に示した本実施形態の球形飛行機及び図6に示す本実施形態の変形例の球形飛行機のさらに詳細な特徴部分について説明する。なお、図6に示す変形例の球形飛行機の基本的構成は図2の球形飛行機と実質的に略同一であるので、当該基本構成については前述した実施形態の説明を援用して適宜省略するものとする。   Next, more detailed features of the spherical airplane of the present embodiment shown in FIG. 2 and the spherical airplane of the modified example of the present embodiment shown in FIG. 6 will be described. Note that the basic configuration of the modified example of the spherical airplane shown in FIG. 6 is substantially the same as that of the spherical airplane of FIG. 2, and thus the basic configuration is appropriately omitted with the aid of the description of the above-described embodiment. And

図2の実施形態の球形飛行機12では、重心10を球殻体8の中心よりも僅かに下方に設定したが、この重心10の位置は可変である。すなわち球形飛行機12は、重心10の位置を変更するための重心移動制御手段を備えている。この重心移動制御手段は、機体の重量物であるペイロードやバッテリー19、原動機2等を移動させるアクチュエータ9と、これを駆動制御する制御装置11からなり、これら重量物を移動させることにより、飛行機全体の重心10の位置を、球形飛行機12の運航態様乃至使用場面毎に適した位置に任意に変更することができる。例えば、球形飛行機12は、地上回転移動、垂直離陸、ホバリング、通常巡航飛行を含む種々の運航態様をとることができ、それぞれの運航態様乃至使用場面毎に最適な重心位置は微妙に異なるが、本例によれば重心移動制御手段によって重心の位置を最適に設定し、最適な飛行乃至移動時の制御を行なうことができる。   In the spherical airplane 12 of the embodiment of FIG. 2, the center of gravity 10 is set slightly below the center of the spherical shell 8, but the position of the center of gravity 10 is variable. That is, the spherical airplane 12 includes a gravity center movement control means for changing the position of the gravity center 10. This center-of-gravity movement control means is composed of an actuator 9 for moving the payload, battery 19, prime mover 2, and the like, which are heavy objects of the aircraft, and a control device 11 for driving and controlling them. The position of the center of gravity 10 can be arbitrarily changed to a position suitable for each operation mode or use scene of the spherical airplane 12. For example, the spherical airplane 12 can take various operation modes including ground rotation movement, vertical takeoff, hovering, and normal cruise flight, and the optimum center of gravity position is slightly different for each operation mode or use scene. According to this example, the position of the center of gravity can be optimally set by the center-of-gravity movement control means, and optimal control during flight or movement can be performed.

図6に示した変形例の球形飛行機12’も重心移動制御手段としての重心移動装置14を備えている。変形例における重心移動装置14は、筒状胴体18の内部に設けられたバッテリー等の重量物19を移動させるアクチュエータ9と、図示しない制御手段とを含んでいる。   The spherical airplane 12 'of the modification shown in FIG. 6 also includes a center of gravity moving device 14 as a center of gravity movement control means. The center-of-gravity moving device 14 in the modified example includes an actuator 9 that moves a heavy object 19 such as a battery provided inside a cylindrical body 18 and a control unit (not shown).

本変形例によれば、重心移動装置14によってエンジン2の下の筒状胴体18の中でサーボ等のアクチュエーター9を用いて重量物19を上下させる。例えば、地上回転移動中は球の中心に重心10を移動させ、離陸からホバリングにおいてはできる限り下方に重心10を移動させ、水平飛行時は縦安定と巡航効率を考慮した位置に重心10を移動させる。   According to this modification, the heavy object 19 is moved up and down by the center of gravity moving device 14 using the actuator 9 such as a servo in the cylindrical body 18 under the engine 2. For example, the center of gravity 10 is moved to the center of the sphere during rotational movement of the sphere, the center of gravity 10 is moved as low as possible during take-off to hovering, and the center of gravity 10 is moved to a position that takes into account vertical stability and cruise efficiency during horizontal flight. Let

次に、変形例の球形飛行機12’が逆さまになった状態で窪地にはまる等、図7及び図8のような脱出できない状況下で脱出するための機能について説明する。   Next, a description will be given of a function for escaping in a situation where the sphere airplane 12 'according to the modified example cannot be escaped as shown in FIGS.

球形飛行機12’は、地面36の上を回転移動中に一時的に逆さまになっても、基本的には回転の慣性力で通過または起き上がり小法師の原理で起き上がることになる。しかし、図7及び図8に示すように、不幸にも逆さまの状態で窪地37等にはまり、姿勢を拘束された場合には、推力は機体を地面に押しつける方向にしか働かず、エレベータ3及びラダー4(不図示)も回転重心となる地上からの距離が短くなることと、操舵と回転力の方向が逆転することのため、制御が困難となる。   Even if the spherical airplane 12 ′ is temporarily turned upside down while rotating on the ground 36, the spherical airplane 12 ′ basically passes or rises by the inertial force of the rotation and gets up on the principle of a lawyer. However, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, when it is unfortunately fitted into the depression 37 or the like in an upside down state and the attitude is restricted, the thrust only works in the direction of pressing the fuselage against the ground. The ladder 4 (not shown) is also difficult to control because the distance from the ground serving as the rotational center of gravity is shortened and the directions of steering and rotational force are reversed.

そこで、変形例の球形飛行機12’は、図6に示すように可変ピッチプロペラ16又は二重反転プロペラ27を有しており、これらを逆ピッチとして推力方向を反転させることによって、図7(b)のように脱出することができる。   Therefore, the modified spherical airplane 12 ′ has a variable pitch propeller 16 or a counter-rotating propeller 27 as shown in FIG. 6, and reverses the thrust direction using these as a reverse pitch, thereby FIG. ) Can escape.

また、図8に示すように、逆さまの状態では、主翼の後端にあるエルロン5を統合舵面15としてエレベータまたはラダーのように機能させることとすれば、球体飛行体12’に図8(b)に示すような適切な回転力を与えて窪地37から脱出することができる。脱出以外の場面において、エレベータ及びラダーにもエルロンとしての機能を付加し、8つの舵面を統合舵面15として地上移動、離着陸、水平飛行の場面にあわせて必要なモーメントを発生するための舵角を配分することによって効率良く飛行及び移動することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 8, in the upside-down state, if the aileron 5 at the rear end of the main wing is caused to function as an integrated control surface 15 like an elevator or a ladder, the spherical flying object 12 ′ has the structure shown in FIG. It is possible to escape from the depression 37 by applying an appropriate rotational force as shown in b). Aside from escape, the elevator and rudder are also equipped with aileron functions, and the eight control surfaces are used as the integrated control surface 15 to generate the necessary moments for ground movement, takeoff and landing, and horizontal flight. By distributing the corners, it becomes possible to fly and move efficiently.

次に、変形例の球形飛行機12’は、図6に示すように、水平飛行状態において展開翼13を展開する機能を備えている。球形飛行機12’は地上で転がることを前提としているため、展開翼13は、図6のように球殻体8の一部を覆う球面20の一部を成すこととなる。球面20をわざわざ翼型として用いている航空機は無いが、球形飛行機12’においては、球面20の一部をそのまま展開することで機体の簡素化を図ることができる。展開翼13は水平飛行中のみ展開し、エネルギー効率と飛行安定の増加に寄与する。   Next, as shown in FIG. 6, the modified spherical airplane 12 'has a function of deploying the deployment wing 13 in a horizontal flight state. Since the spherical airplane 12 ′ is assumed to roll on the ground, the deployment wing 13 forms a part of the spherical surface 20 that covers a part of the spherical shell 8 as shown in FIG. 6. Although there is no aircraft that purposely uses the spherical surface 20 as a wing shape, in the spherical airplane 12 ′, the airframe can be simplified by developing a part of the spherical surface 20 as it is. The deployment wing 13 is deployed only during horizontal flight, contributing to an increase in energy efficiency and flight stability.

以上説明したように、本発明に係る球形飛行機によれば、外形が球であるため着陸時に破損が生じにくく、不整地にも着陸が可能である。また、垂直着陸機の場合であっても条件に応じて滑走着陸が可能であり、その場合には沈降率のみを守れば、どのような姿勢で接地したとしても、破損することなく転がりながら着陸できる。また、機体を球殻で覆っているため、地面との接触以外にも強くなり、例えば建物の壁や天井等との接触にも強い。 As described above, according to the spherical aircraft according to the present onset bright, outer shape is less likely to occur damaged during landing for a sphere, it is possible to land in uneven terrain. In addition, even in the case of a vertical landing aircraft, it is possible to make a sliding landing according to the conditions. In that case, if only the sinking rate is observed, the landing can be done without rolling, regardless of the grounding position. it can. In addition, since the airframe is covered with a spherical shell, it becomes strong in addition to the contact with the ground, for example, the contact with the wall or ceiling of the building.

さらに、本発明に用いられるテールシッター機によれば、水平飛行中に縦と方向に関する安定が得られる重心位置及び舵面配置でありながら、空中での引き起こし操舵と同じ操作で接地中でも同じ方向に機首を動かすことができ、また接地中の機体の重心位置が地面に近くなり安定度が増し、強い構造の主翼を接地箇所にできるというメリットがある。 Furthermore, according to the tail sitter machine used in the present invention , while maintaining the center of gravity position and the control surface arrangement that can provide stability in the vertical and direction directions during horizontal flight, the same operation as in the case of steering in the air and the same direction during grounding. There is an advantage that the nose can be moved, the center of gravity of the aircraft in contact with the ground is close to the ground, the stability is increased, and the main wing with a strong structure can be used as the ground contact point.

さらに、本発明に係る球形飛行機によれば、前記効果に加え、本発明に用いられるテールシッター機の姿勢制御を利用し、地上においてもプロペラ後流と舵面が発生するコントロールモーメントにより、機体を移動させたい方向に姿勢を傾け続けることで、機体全体を任意の方向に回転移動させて地上を移動していくことが可能となる。これにより、地上を移動するためにその都度飛び上がる必要がなく、回転移動では乗り越えることが困難な大きな段差や急斜面に直面した場合のみ、一時的に離陸し飛び越えればよく、エネルギーを温存できかつ安全である。 Furthermore, according to the spherical aircraft according to the present onset bright, in addition to the effect, using the attitude control of the tail sitter machine used in the present invention, the control moment the propeller slipstream and the control surface is also at the ground occurs, the aircraft By continuing to incline the posture in the direction in which it is desired to move, the entire aircraft can be moved on the ground by rotating in the arbitrary direction. As a result, it is not necessary to jump up each time to move on the ground, and it is only necessary to temporarily take off and jump over when faced with a large step or steep slope that is difficult to get over by rotating movement, so that energy can be saved and safe It is.

なお、以上の説明では、本発明、本発明者の提案になる前記テールシッター機を球殻体内に取り付けた球形飛行機の実施形態で説明したが、本発明としては、球殻体内に取り付ける飛行機は別に本発明者の提案になる前記テールシッター機に限らず、従来のテールシッター機であっても、通常の固定翼機であってもよく、このような組み合わせによっても、少なくとも着陸を従来よりも安定して行なえる等、前述したような効果がある。 In the above description, the present invention has been described in the embodiment of the spherical airplane in which the tail sitter machine proposed by the present inventor is mounted in a spherical shell. However, in the present invention , the airplane is mounted in the spherical shell. In addition to the tail sitter aircraft proposed by the present inventor, it may be a conventional tail sitter aircraft or a normal fixed wing aircraft. Has the effects as described above.

1…プロペラ
2…重量物である電動モータ等の原動機
3…3舵の一つであるエレベータ
4…3舵の一つであるラダー
5…3舵の一つであるエルロン
6…主翼
7…尾翼
8…球殻体
9…重心移動制御手段を構成するアクチュエータ
10…重心
11…重心移動制御手段を構成する制御装置
12,12’…球形飛行機
13…展開翼
14…重心移動制御手段としての重心移動装置
16…可変ピッチプロペラ
19…バッテリー等の重量物
27…二重反転プロペラ
38…プロペラの後流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Propeller 2 ... Motor | power_engines, such as an electric motor which is a heavy article 3 ... Elevator which is one of 3 rudder 4 ... Ladder which is one of 3 rudder 5 ... Aileron which is one of 3 rudder 6 ... Main wing 7 ... Tail DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Spherical shell 9 ... Actuator which comprises center-of-gravity movement control means 10 ... Center of gravity 11 ... Control apparatus which comprises center-of-gravity movement control means 12, 12 '... Spherical airplane 13 ... Deployment wing 14 ... Center of gravity movement as center-of-gravity movement control means Device 16 ... Variable pitch propeller 19 ... Heavy object such as battery 27 ... Counter-rotating propeller 38 ... Back flow of propeller

Claims (8)

プロペラ推進装置の後流内にエレベータ、ラダー、エルロンの3舵を配した垂直着陸又は滑走着陸が可能な飛行機と、
前記飛行機を内部に取り囲んで覆っており、前記飛行機と一体に設けられ、少なくとも前記プロペラ推進装置の直径に相当する面積を有する飛行方向についての前部及び後部については開放されている地上を転動することができる外形が球形状である球殻体と、
を有することを特徴とする球形飛行機。
An airplane capable of vertical landing or sliding landing with three rudder elevators, ladders, and ailerons in the wake of the propeller propulsion unit;
Rolling on the ground that surrounds and covers the airplane, is provided integrally with the airplane, and has at least a front part and a rear part in the flight direction having an area corresponding to the diameter of the propeller propulsion device. A spherical shell whose outer shape can be spherical, and
A spherical airplane characterized by comprising:
球形飛行機の全体の重心位置を球殻体の中心に関してプロペラ推進装置とは反対の側に設定したことにより、地上に置いたときにプロペラ推進装置が上を向くように構成されたことを特徴とする請求項1記載の球形飛行機。 The center of gravity of the spherical airplane is set on the side opposite to the propeller propulsion unit with respect to the center of the spherical shell , so that the propeller propulsion unit is configured to face upward when placed on the ground. The spherical airplane according to claim 1. 機体と、前記機体の前方に設けられたプロペラ推進装置と、前記機体に設けられて前記プロペラ推進装置の後流内に配されたエレベータ、ラダー、エルロンの3舵を有するテールシッター機であって、前記3舵のうち、テールシッター機の重心よりも前方にエレベータ及びラダーが設けられ、垂直離着陸及び通常巡行飛行が可能とされたテールシッター機と、
前記テールシッター機を内部に取り囲んで覆っており、前記機体と一体に設けられ、少なくとも前記プロペラ推進装置の直径に相当する面積を有する飛行方向についての前部及び後部については開放されている地上を転動することができる外形が球形状である球殻体と、
を有することを特徴とする球形飛行機。
A tail sitter machine having three rudder of an airframe, a propeller propulsion device provided in front of the airframe, and an elevator, a ladder, and an aileron provided in the airframe and disposed in the wake of the propeller propulsion device, The tail sitter aircraft , which is provided with an elevator and a ladder in front of the center of gravity of the tail sitter aircraft among the three rudder , and is capable of vertical take-off and landing and normal cruise flight,
The tail sitter aircraft is surrounded and covered, and is provided integrally with the aircraft, and has at least a front portion and a rear portion in the flight direction having an area corresponding to the diameter of the propeller propulsion device. A spherical shell whose outer shape capable of rolling is spherical,
A spherical airplane characterized by comprising:
地上に置いたときにプロペラ推進装置が上を向くように球形飛行機の全体の重心位置を球殻体の中心に関してプロペラ推進装置とは反対の側に設定し、
球形飛行機の全体の重心よりも前方において前記機体と前記球殻体を連結する4枚の先尾翼が90°間隔で設けられ、前記エレベータ及び前記ラダーは互いに90°間隔で2枚ずつの前記先尾翼に設けられ、
球形飛行機の全体の重心よりも後方において前記機体と前記球殻体を連結する4枚の主翼が前記尾翼の間の位置となるように90°間隔で設けられ、前記エルロンは該主翼に設けられたことを特徴とする請求項3記載の球形飛行機。
The center of gravity of the spherical airplane is set on the opposite side of the propeller propulsion unit with respect to the center of the spherical shell so that the propeller propulsion unit faces upward when placed on the ground .
Four front wings that connect the airframe and the spherical shell body are provided at intervals of 90 ° in front of the center of gravity of the entire spherical airplane, and the elevator and the ladder are provided at a distance of 90 ° from each other. Provided on the tail,
Four main wings connecting the fuselage and the spherical shell body are provided at 90 ° intervals behind the center of gravity of the entire spherical airplane, and the aileron is provided on the main wing. 4. A spherical airplane according to claim 3, wherein
地上回転移動、垂直離陸、ホバリング、通常巡航飛行を含む運航態様群から選択される任意の運航態様に適した重心位置を得るために、前記機体に搭載された重量物を前記機体内で移動させるための重心移動制御手段を有することを特徴とする請求項4記載の球形飛行機。 In order to obtain a center of gravity position suitable for any operation mode selected from a group of operation modes including ground rotation movement, vertical takeoff, hovering, and normal cruise flight, a heavy object mounted on the aircraft is moved within the aircraft 5. A spherical airplane according to claim 4, further comprising a center-of-gravity movement control means. 地上回転移動中に凹所に嵌まった状態から自力で脱出するために、プロペラ推進装置におけるプロペラピッチ角を逆ピッチにし又はプロペラ回転方向を逆にすることにより、推力の方向を反転させられるように構成したことを特徴とする請求項4記載の球形飛行機。 The direction of thrust can be reversed by reversing the propeller pitch angle in the propeller propulsion device or by reversing the propeller rotation direction in order to escape from the state of being fitted in the recess during rotational movement on the ground. The spherical airplane according to claim 4, which is configured as follows. 地上回転移動中に凹所に嵌まった状態から自力で脱出するために、前記主翼の前記エルロンを動作させて回転モーメントを発生するように構成したことを特徴とする請求項4記載の球形飛行機。 5. A spherical airplane according to claim 4, wherein said aileron of said main wing is operated to generate a rotational moment in order to escape from a state of being fitted in a recess during rotational movement of the ground. . 遠隔操縦、自律行動が可能な無人機であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の球形飛行機。 The spherical airplane according to any one of claims 1 to 7, wherein the spherical airplane is a drone capable of remote control and autonomous action.
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