JP4930936B2 - Flying object - Google Patents
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Description
この発明は、大気中を浮上・飛行する飛行体に関し、有人機、無人機の他、玩具にも実施可能な発明に関する。 The present invention relates to a flying object that floats and flies in the atmosphere, and relates to an invention that can be applied to toys in addition to manned aircraft and unmanned aircraft.
従来の飛行体は、プロペラ・ジェットエンジン・ロケットエンジンなどの推力によって機体を前進させることにより翼を大気に対して相対的に移動させ、その表裏に揚力を発生する空気の流れを作って浮上する。従って、揚力を得るために常に前進しなければならず、空中で停止・ホバリングすることは、特殊な例を除いては不可能であり、失速すれば墜落することが避けられない。 A conventional flying object moves up with the thrust of a propeller, jet engine, rocket engine, etc., and moves the wings relative to the atmosphere, creating a flow of air that generates lift on the front and back of the aircraft. . Therefore, it is necessary to always move forward in order to obtain lift, and it is impossible to stop and hover in the air except for a special case.
これに対し、ヘリコプタは翼を回転させることにより翼を大気に対して相対的に移動させて揚力を発生させて浮上する。従って、空中で停止・ホバリングすることが出来るが、回転翼は機体よりはるかに大きく、機体外で回転するので外的な障害物に対して回転翼が無防備となり破損の危険があり使用環境が制約を受けやすい問題があった。 On the other hand, the helicopter moves by moving the wing relative to the atmosphere by rotating the wing, thereby generating lift and rising. Therefore, it can be stopped and hovered in the air, but the rotor blade is much larger than the fuselage and rotates outside the fuselage, so the rotor blade is unprotected against external obstacles and may be damaged, restricting the use environment There was a problem that was easy to receive.
一方、上記の問題点を解消するために、複数の回転翼を機体の上方投影輪郭線内に装備した飛行体が提案されている(特許文献1)。 On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, a flying object equipped with a plurality of rotor blades in the upper projected contour line of the airframe has been proposed (Patent Document 1).
また、リング状の翼の中央に遠心方向に送風する送風機を設けることにより浮上を企図した発明も提案されている(特許文献2)。この発明はリング状の翼を持ち、遠心方向に送風する送風機からリング状の翼に向かって放射状に送風することにより、リング状の翼に空気流を生じさせ揚力を発生させるという原理を前提としている。 In addition, an invention has also been proposed that intends to float by providing a blower that blows air in the centrifugal direction at the center of a ring-shaped blade (Patent Document 2). This invention has a ring-like wing, and presupposes the principle of generating lift by generating an air flow in the ring-like wing by blowing air radially from a blower that blows in the centrifugal direction toward the ring-like wing. Yes.
しかしながら、特許文献1に記載の飛行体においては機体内に納めるために回転翼に大きさの制約が生じ、大出力のエンジンを用いない限り十分な揚力を得られないという問題があった。
However, in the flying body described in
一方、特許文献2に記載の飛行体においては、リング状翼中央に置かれた送風機が、中央上方又は中央上下方向から空気を取り込み、リング状の翼に向かって放射状に送風することを前提としているので、翼は中央の穴において翼上方の空気と連通し、揚力は送風機下方から取り入れることにより打ち消される。すなわち、機体を定位置に固定した場合は揚力が認められるとしても、実際に機体に荷重が加わった状態の場合には、送風機と翼の中央の穴との隙間から、気流は負荷の分だけ逆荷重方向に逃げ、結果として翼断面が揚力を発生させたとしても、荷重の分だけ送風機上辺からの送風が翼上面に逃げることとなり浮上は適わないこととなる。
On the other hand, in the flying body described in
この発明は前記の問題を解消する飛行体を提供することを目的として創作されたものであり、空気を軸流方向に圧送する回転羽根からなる上部送風装置と、上記の上部送風装置から圧送された空気を遠心方向に圧送する回転羽根からなる下部送風装置を互いに逆方向に回転するよう同軸上に配した送風装置と、上記送風装置が同心状に配される少なくとも内面が円錐面を構成するスカート状の固定翼からなり、上記固定翼の内方上部には遠心方向に圧送送風された空気が固定翼の円錐面に衝突するように下部送風装置が垂設されると共に、固定翼上部は上部送風装置から下部送風装置に圧送される軸流の通路を除いては閉塞されている飛行体において、上部送風装置の回転羽根は一方は閉塞し、他方は中央に貫通穴を設けた2枚の円板の間にブレードを設けたターボファンであり、上部送風装置側のターボファンの貫通穴と下部送風装置側のターボファンの貫通穴を対向して同軸上に配すると共に、上部送風装置側のターボファンにおいては遠心方向から吸気した空気を貫通穴を介して軸流方向に圧送し、下部送風装置側のターボファンにおいては貫通穴を介して吸気した空気を遠心方向に圧送するよう互いに逆方向に回転するようにしたことを特徴とする。 The present invention was created for the purpose of providing a flying body that solves the above-mentioned problems, and is supplied by an upper blower composed of rotating blades that pump air in an axial flow direction and the upper blower. The lower blower composed of rotating blades for pumping the air in the centrifugal direction is arranged coaxially so as to rotate in opposite directions, and at least the inner surface where the blower is arranged concentrically forms a conical surface. It consists of a skirt-shaped fixed wing, and a lower blower is suspended from the inner upper part of the fixed wing so that air blown in the centrifugal direction collides with the conical surface of the fixed wing. In a flying vehicle that is closed except for the axial flow path that is pumped from the upper blower to the lower blower , one of the rotating blades of the upper blower is closed, and the other is a two-piece with a through hole in the center. Between the discs In the turbo fan on the upper air blower side, the through hole of the turbo fan on the upper air blower side and the through hole of the turbo fan on the lower air blower side are arranged coaxially facing each other. The air sucked from the centrifugal direction is pumped in the axial direction through the through hole, and in the turbo fan on the lower blower side, the air sucked through the through hole is rotated in the opposite direction so as to be pumped in the centrifugal direction. characterized in that the.
以上の構成よりなるこの発明によれば、第1に、遠心方向に圧送送風された空気が固定翼の内側の円錐面に衝突することにより、空気の流れにより固定翼外側との間に気圧差が生じて揚力を発生する。そして、この場合、固定翼上部は上部送風装置から下部送風装置に圧送される軸流の通路を除いては閉塞されており、上記の軸流の通路からは上部送風装置から空気が下方に向かって常時圧送されているので、特許文献2に記載の飛行体のように気流が負荷の分だけ逆荷重方向に逃げ、揚力が打ち消されることがない。
According to the present invention having the above-described configuration, first, the air pressure-fed in the centrifugal direction collides with the inner conical surface of the fixed wing, so that the pressure difference between the fixed wing and the outside due to the air flow. Is generated and lift is generated. In this case, the upper portion of the fixed wing is closed except for the axial flow passage that is pumped from the upper blower to the lower blower, and the air flows downward from the upper blower from the axial flow passage. Therefore, as in the flying body described in
第2に、遠心方向に圧送された空気が固定翼の内側の円錐面に衝突することにより、傾斜角度によって斜め下方に気流が偏向することとなり応力が得られ、この応力が飛行体を上昇させる推力となる。また、この場合、下部送風装置の回転羽根は内面が円錐面を構成するスカート状の固定翼と同心に配されるので、遠心方向に圧送されて固定翼の内側の円錐面に衝突することの反力は軸に集まりそれぞれ打ち消しあう作用を生じる。 Second, the air pumped in the centrifugal direction collides with the inner conical surface of the fixed wing, so that the airflow is deflected obliquely downward depending on the inclination angle, and stress is obtained, and this stress raises the flying body. It becomes a thrust. Also, in this case, the rotating blades of the lower blower are arranged concentrically with the skirt-shaped fixed wing whose inner surface forms a conical surface, so that they are pumped in the centrifugal direction and collide with the inner conical surface of the fixed wing. The reaction force gathers on the shaft and causes an action to cancel each other.
第3に、回転羽根からなる上部送風装置と下部送風装置とは互いに逆方向に回転するよう同軸上に配されるので、トルクが相殺され固定翼が回転することが防止される。 Thirdly, since the upper blower device and the lower blower device, which are composed of rotating blades, are arranged on the same axis so as to rotate in opposite directions, the torque is canceled and the fixed blade is prevented from rotating.
第4に、遠心方向に圧送された空気を固定翼の内側の円錐面に衝突させる下部送風装置の直下には空気は圧送されないので、その箇所の空間を利用して荷室や乗員室などを垂設することが可能となる。 Fourthly, since air is not pumped directly under the lower blower that collides the air pumped in the centrifugal direction with the conical surface inside the fixed wing, the cargo space, passenger compartment, etc. It can be suspended.
第5に、飛行体の機体を兼ねる固定翼は内面が円錐面を構成するスカート状なので、それが平面方向に移動することにより翼が大気に対して相対的に移動し、その表裏に揚力を発生する空気の流れが生成される。 Fifth, the fixed wing that also serves as the airframe of the flying body is a skirt shape whose inner surface forms a conical surface, so that the wing moves relative to the atmosphere by moving in a plane direction, and lift is applied to the front and back. A generated air flow is generated.
この発明の飛行体は回転翼を持たず機体を兼ねる固定翼およびその内側で揚力を発生することによって空中に浮遊し、またその方向を制御することによって飛行するため、障害物の多い場所に着陸することが可能となる。例えば、高層ビル等にも機体を接触させたまま浮遊出来るので、火災時の救助等にも使用できる。また、飛翔、飛行することにおいても固定翼が機体を兼ねる全翼機の形態であり、いくつもの翼を持たないことにより複雑な形体が引き起こす過流の問題にも対処出来、離陸や着陸に要する飛行場面積が節約できる。一方、玩具の飛行体に実施した場合は回転するプロペラや回転翼がないのでそのことによる事故や怪我を防ぐことが出来る。 The flying object of the present invention has a fixed wing that does not have a rotor wing and also functions as a fuselage and floats in the air by generating lift inside it, and also flies by controlling its direction, so it landed in a place with many obstacles It becomes possible to do. For example, it can float on a high-rise building or the like while the aircraft is in contact with it, so it can be used for rescue in the event of a fire. Also, in flying and flying, the fixed wing is a form of an all-wing aircraft that also serves as a fuselage, and it can cope with overflow problems caused by complicated shapes by not having several wings, and it is necessary for takeoff and landing Airfield area can be saved. On the other hand, when implemented on a toy aircraft, there are no rotating propellers or rotor blades, which can prevent accidents and injuries.
以下、この発明の飛行体の具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。図1〜図4はこの発明の飛行体の実施例を示す図である。図中符号1は飛行体の機体を兼ねる固定翼である。上記固定翼は少なくとも内面が円錐面Tを構成するスカート状であることが要件となり、ここでは上部が平面状の天板3を構成する切頭円錐状に構成される。
Hereinafter, specific embodiments of the flying object of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1 to 4 are views showing an embodiment of a flying object of the present invention.
次に図中符号10は送風装置であり、空気を軸流方向に圧送する回転羽根からなる上部送風装置11と、上記の上部送風装置から圧送された空気を遠心方向に圧送する回転羽根からなる下部送風装置21を互いに逆方向に回転するよう同軸上に配した構成よりなる(図3、4参照)。この実施例においては、上部送風装置11は閉塞した円板13と中央に貫通穴12を設けた円板14の間にブレード15を設けたターボファン、同じく下部送風装置21も閉塞した円板23と中央に貫通穴22を設けた円板24の間にブレード25を設けたターボファンとしている。これらは同相に構成され、互いの貫通穴12、22同士を対向して同軸上に配すると共に、互いに逆方向に回転させることにより、上部送風装置11側のターボファンにおいては遠心方向から吸気した空気を貫通穴12を介して軸流方向に圧送し、下部送風装置21側のターボファンにおいては貫通穴22を介して吸気した空気を遠心方向に圧送するようにしている。
Next,
以上の送風装置は上部送風装置11と下部送風装置21とが、固定翼1の上部の内外に振り分けて配される。すなわち、上部送風装置11は固定翼1の天板3の外側上方に回転自在に立設されると共に、下部送風装置21は上記の天板3の内側下方に回転自在に垂設される。この場合、固定翼1の天板3は上部送風装置11から下部送風装置21に互いの貫通穴12、22を介して圧送される軸流の通路Dを除いては閉塞されなければならない(図1参照)。
In the above air blower, the
上記の下部送風装置21から圧送される空気は遠心方向にのみ送風されなければならず、図に矢印で示すように圧送送風された空気は固定翼1の内側の円錐面Tに衝突することにより、空気の流れにより固定翼外側との間に気圧差が生じて揚力を発生すると共に、傾斜角度によって斜め下方に気流が偏向することとなり、飛行体を上昇させる推力となる応力が得られる。一方、上部送風装置11においては空気の吸気方向には特に制約はないが、この実施例においては固定翼1の天板上3に上部送風装置が収容される部屋4を設け、この部屋の周側に通気口5を設けることにより円周方向から吸気するようにしている。
The air pumped from the
以上の送風装置10は内燃機関やモータにより回転駆動される他、圧送される軸流の通路D間に燃焼装置を設けてジェット駆動してもよい。
The
なお、この実施例においては固定翼1の下端2を円周方向に拡散させないで、垂直方向に折り込んでいるが、このような構成とすることにより固定翼内面の傾斜角度によって斜め下方に偏向する気流を更に直下に誘導させることが可能となり推力の効率を高めることができる。
In this embodiment, the
以上の飛行体において、垂直方向に上昇する揚力及び推力が得られることは前記した通りであるが、水平方向への推力を得るには、プロペラやジェットエンジンなどの推力発生装置を別途設ける他、固定翼1を傾斜させることにより行ってもよい。図5〜図8にそのための手段の例を示す。
In the above aircraft, ascending lift and thrust in the vertical direction can be obtained as described above, but in order to obtain the thrust in the horizontal direction, a thrust generator such as a propeller or a jet engine is separately provided. You may carry out by making the fixed wing |
図5は固定翼1の重心バランスを変化させることにより固定翼を傾斜させて水平方向への推力を得る手段とした例を示す図である。ここでは、固定翼1の円周上の複数箇所(ここでは3箇所)に円周方向に重り31が移動可能なバランス装置30を設け、各バランス装置内の重り位置を変化させことにより重心バランスを変化させている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a means for obtaining a thrust in the horizontal direction by tilting the fixed wing by changing the balance of the center of gravity of the
図6は下部送風装置21から固定翼1の円錐面Tに衝突する空気のバランスを変化させることにより固定翼を傾斜させて水平方向への推力を得る手段とした例を示す図である。ここでは、固定翼1の円錐面Tの任意箇所(ここでは3箇所)に起伏自在のデフューザ40を配することにより、下部送風装置から固定翼の円錐面に衝突する空気のバランスを変化させている。
FIG. 6 is a view showing an example in which the fixed blade is inclined to obtain a thrust in the horizontal direction by changing the balance of air colliding with the conical surface T of the
図7は下部送風装置21から固定翼1の円錐面Tに衝突する空気のバランスを変化させることにより固定翼を傾斜させて水平方向への推力を得る手段とした場合の異なる例を示す図である。ここでは、固定翼1の円錐面Tの任意箇所(ここでは3箇所)に開閉自在の貫通孔50を配することにより、下部送風装置から固定翼の円錐面に衝突する空気のバランスを変化させている。
FIG. 7 is a diagram showing a different example when the means for obtaining the thrust in the horizontal direction by tilting the fixed wing by changing the balance of the air colliding with the conical surface T of the fixed
図8は下部送風装置21から固定翼1の円錐面Tに衝突する空気のバランスを変化させることにより固定翼を傾斜させて水平方向への推力を得る手段とした場合の異なる例を示す図である。ここでは、固定翼1の円錐面Tを任意形状に可撓させることにより、下部送風装置から固定翼の円錐面に衝突する空気のバランスを変化させている。すなわち、ここでは固定翼1内周に軸方向に向かって膨縮する可撓部60を帯状に配し、円周上の任意箇所を膨縮させるようにしている。なお、上記の膨縮は可撓部60の中空部61をカムの移動や流体の充填により膨縮することにより行う。
FIG. 8 is a diagram showing a different example in the case where the means for obtaining the thrust in the horizontal direction is obtained by inclining the fixed wing by changing the balance of the air colliding with the conical surface T of the fixed
以上の構成よりなるこの発明は、有人機、無人機の他、玩具の飛行体にも実施可能である。また、有人機、無人機に実施した場合は、図1に示すように固定翼1内の下部送風装置21の下方に乗員室または荷室Cを垂設することができる。この場合、下部送風装置21においては、遠心方向に圧送された空気を固定翼1の内側の円錐面に衝突させるので直下には空気は圧送されず、上記のようなレイアウトが可能となる。
This invention which consists of the above structure can be implemented not only on manned aircraft and unmanned aircraft, but also on toy aircrafts. Moreover, when it implements to a manned machine and an unmanned aircraft, as shown in FIG. 1, the passenger | crew's room or the luggage compartment C can be suspended below the
1 固定翼
3 天板(閉塞部)
10 送風装置
11 上部送風装置
12 貫通穴
21 下部送風装置
22 下部送風装置
D 軸流の通路
T 円錐面
1
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