JP5277342B1 - Vertical take-off and landing aircraft - Google Patents

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Abstract

【課題】ローターの回転面を主翼の下方に向けて垂直に離着陸し、ローターの回転面を主翼の後方に向けて前進する垂直離着陸機において、軽量且つ簡単な構造でローターシャフトの長さの短縮化を図れ、機体の重心位置を主翼の下方に向けられたローターの下方に設定して、垂直離着陸時の安定性の向上を推進する。
【解決手段】機体を側方から見て、主翼3の翼弦中央Cよりも後縁側のエリアBAから下方にローターシャフト2を延出し、ローターシャフト2を、先端2aが主翼3の下方に向く垂直姿勢と先端2aが主翼3の後方に向く水平姿勢との間で回動させ、ローターシャフト2が垂直姿勢となったとき、機体を側方から見て、機体の重心Gが、垂直姿勢となったローターシャフト2の延長線2x上で且つローターシャフト2の先端2aに取り付けられたローター7よりも下方に位置する。
【選択図】図3
[PROBLEMS] To reduce the length of a rotor shaft with a lightweight and simple structure in a vertical take-off and landing aircraft that takes off and land vertically with the rotor's rotating surface facing the lower side of the main wing and advances the rotor's rotating surface toward the rear of the main wing. The center of gravity of the fuselage is set below the rotor, which is directed below the main wing, to improve stability during vertical takeoff and landing.
When the airframe is viewed from the side, a rotor shaft 2 extends downward from an area BA on the trailing edge side of the chord center C of the main wing 3 so that the rotor shaft 2 has a tip 2a facing the lower side of the main wing 3. When the rotor shaft 2 is in a vertical posture by rotating between a vertical posture and a horizontal posture in which the tip 2a faces the rear of the main wing 3, the center of gravity G of the aircraft is It is located on the extended line 2x of the rotor shaft 2 that has become and below the rotor 7 attached to the tip 2a of the rotor shaft 2.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、ローターの回転面を下方に向けることで垂直に離着陸し、ローターの回転面を後方に向けることで前進する垂直離着陸機に関する。   The present invention relates to a vertical take-off and landing aircraft that takes off and land vertically by turning a rotating surface of a rotor downward and advances by turning a rotating surface of a rotor backward.

垂直離着陸機として、主翼に、駆動源により回転駆動されるローターシャフトを、先端が主翼の下方を向く垂直(鉛直)姿勢と先端が主翼の後方を向く水平姿勢との間で回動可能に設け、ローターシャフトの先端にローターを取り付けたものが知られている(特許文献1の請求項1参照)。この垂直離着陸機は、ローターシャフトを先端が主翼の下方を向く垂直姿勢としてローターの回転面を主翼の下方に向けて垂直に離着陸し、ローターシャフトを先端が主翼の後方を向く水平姿勢としてローターの回転面を主翼の後方に向けて前進するようにしている。   As a vertical take-off and landing aircraft, a rotor shaft that is driven to rotate by a drive source is provided on the main wing so that it can rotate between a vertical (vertical) posture with the tip facing the lower side of the main wing and a horizontal posture with the tip facing the rear of the main wing. A rotor with a rotor attached to the tip of the rotor shaft is known (see claim 1 of Patent Document 1). This vertical take-off and landing aircraft takes the rotor shaft into a vertical position with the tip facing the lower side of the main wing, and takes the rotor shaft into the vertical position with the rotating surface of the rotor facing the lower side of the main wing. The rotating surface is advanced toward the rear of the main wing.

垂直に離着陸する際にはローターシャフトが垂直姿勢とされるが、かかるローターシャフトは機体の重心を通る垂直線(鉛直線)上に配置されることが望まれる。ローターシャフトが機体の重心から前方又は後方にずれていると、ローターによる揚力作用位置(ローターシャフト位置)と機体重量作用位置(重心)とのずれによって、垂直上昇下降時に、機体にピッチングモーメントが発生してしまうからである。例えば、ローターシャフトが機体の重心よりも前方にずれていると垂直上昇時にローターの揚力により機体が後転してしまい、ローターシャフトが機体の重心よりも後方にずれていると垂直上昇時にローターの揚力により機体が前転してしまう。   When taking off and landing vertically, the rotor shaft is in a vertical posture, and it is desirable that the rotor shaft be disposed on a vertical line (vertical line) passing through the center of gravity of the airframe. If the rotor shaft is displaced forward or backward from the center of gravity of the aircraft, a pitching moment is generated in the aircraft during vertical ascent and descent due to the deviation between the lift acting position (rotor shaft position) and the aircraft weight acting position (center of gravity). Because it will do. For example, if the rotor shaft is shifted forward from the center of gravity of the fuselage, the aircraft will roll backward due to the lift of the rotor when vertically rising, and if the rotor shaft is shifted backward from the center of gravity of the aircraft, the rotor will The aircraft rolls forward due to lift.

機体の重心は、通常、主翼の前縁から翼弦の25%〜30%程度後方の位置に設定されている。このため、重心にローターシャフトを垂直姿勢として配置すると、そのローターシャフトを後方に回動させて、ローターの回転面を主翼の後縁よりも後方とするためには、ローターシャフトの長さを翼弦の70%〜75%程度よりも長くしなければならない。このように長いローターシャフトを垂直姿勢としてローターを主翼の下方に向けると、主翼の下面とローターの回転面との距離が長くなり、ローターシャフトの先端に取り付けたローターの回転面よりも上方に機体の重心が位置するケースが多く、垂直上昇時(下降時)に安定性が低下してしまう。   The center of gravity of the fuselage is normally set at a position about 25% to 30% behind the chord from the leading edge of the main wing. For this reason, when the rotor shaft is arranged in the vertical position at the center of gravity, the rotor shaft is rotated to the rear, and the rotor shaft has a length equal to that of the main wing in order to turn the rotor rotation surface behind the trailing edge of the main wing. It must be longer than 70% to 75% of the string. When the rotor shaft is oriented downward with the long rotor shaft in this vertical position, the distance between the lower surface of the main wing and the rotating surface of the rotor increases, and the fuselage is positioned above the rotating surface of the rotor attached to the tip of the rotor shaft. There are many cases where the center of gravity is located, and the stability is lowered during vertical ascent (descent).

そこで、本発明者は、ローターの動力伝達機構を折り畳み式とすることで、ローターシャフトの短縮化を図り、垂直離着陸時にローターシャフトが垂直姿勢とされた際、主翼の下面とローターの回転面との距離を短くするようにした垂直離着陸機を提案した(特許文献1の請求項2参照)。この垂直離着陸機は、ローターシャフトを支持するケースを主翼に前後移動自在且つ回動自在に設け、垂直離着陸時には、ローターシャフトが垂直姿勢で支持されたケースを前方に移動させてローターシャフトを垂直姿勢で機体の重心位置に配置し、その状態からケースを後方に移動させて後方に回動させることでローターシャフトを水平姿勢としてローターの回転面を主翼の後縁よりも後方としている。   In view of this, the present inventor attempted to shorten the rotor shaft by folding the rotor power transmission mechanism, and when the rotor shaft was in a vertical posture during vertical takeoff and landing, the lower surface of the main wing and the rotating surface of the rotor A vertical take-off and landing aircraft has been proposed in which the distance is shortened (see claim 2 of Patent Document 1). This vertical take-off and landing aircraft is provided with a case that supports the rotor shaft on the main wing so that it can be moved back and forth, and can be rotated. At the time of vertical take-off and landing, the case where the rotor shaft is supported in a vertical position is moved forward to move the rotor shaft in a vertical position The center of gravity of the fuselage is placed, and the case is moved rearward from that state and rotated rearward so that the rotor shaft is in a horizontal posture and the rotor rotation surface is located behind the trailing edge of the main wing.

この構成によれば、ローターシャフトを単に主翼の後方に回動させるものと比べ、ローターシャフトの長さを短縮化でき、ローターシャフトを垂直姿勢としてローターの回転面を主翼の下方に向けたとき、主翼の下面とローターの回転面との距離を短くできる。   According to this configuration, the length of the rotor shaft can be shortened compared to the case where the rotor shaft is simply rotated to the rear of the main wing, and when the rotor shaft is in a vertical posture and the rotor rotation surface is directed downward of the main wing, The distance between the lower surface of the main wing and the rotating surface of the rotor can be shortened.

特開平9−2395号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-2395

しかし乍ら、このようにローターシャフトを支持するケースを前後に移動させて回動させる場合、ケースをそのように移動・回動させつつ、ケースに支持されたローターシャフトを駆動源により回転駆動しなければならない。このため、構造の複雑化を招き、重量が増加し、実用化が極めて困難であった。   However, when the case supporting the rotor shaft is moved back and forth and rotated in this way, the rotor shaft supported by the case is rotated by a drive source while the case is moved and rotated in this way. There must be. For this reason, the structure is complicated, the weight is increased, and the practical application is extremely difficult.

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、ローターの回転面を主翼の下方に向けて垂直に離着陸し、ローターの回転面を主翼の後方に向けて前進する垂直離着陸機において、軽量且つ簡単な構造でローターシャフトの長さの短縮化を図ることができ、垂直離着陸時の安定性の向上を推進できる垂直離着陸機を提供することにある。   The purpose of the present invention, which was created in view of the above circumstances, is a vertical take-off and landing aircraft that takes off and land vertically with the rotor's rotating surface facing the lower side of the main wing, and advances the rotor's rotating surface toward the rear of the main wing. It is an object of the present invention to provide a vertical take-off and landing aircraft that can reduce the length of a rotor shaft with a light and simple structure and can promote improvement in stability during vertical take-off and landing.

上述の目的を達成すべく創案された本発明に係る垂直離着陸機は、機体を側方から見て、主翼の翼弦中央よりも後縁側のエリアから下方に延出され、先端にローターが取り付けられ、ローターに揚力を発生させるべく回転駆動されるローターシャフトと、ローターシャフトを、先端が主翼の下方に向く垂直姿勢と先端が主翼の後方に向く水平姿勢との間で回動させる回動手段とを備え、回動手段によってローターシャフトが垂直姿勢となったとき、機体を側方から見て、機体の重心が、垂直姿勢となったローターシャフトの延長線上で且つローターよりも下方に位置することを特徴とする垂直離着陸機である。   The vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, which was created to achieve the above-mentioned object, extends downward from the area on the trailing edge side of the main wing chord center when viewed from the side, and a rotor is attached to the tip. And a rotor shaft that is rotationally driven to generate lift in the rotor, and a rotating means for rotating the rotor shaft between a vertical posture in which the tip is directed below the main wing and a horizontal posture in which the tip is directed toward the rear of the main wing. When the rotor shaft is in a vertical posture by the rotating means, the center of gravity of the fuselage is positioned on the extension line of the rotor shaft in the vertical posture and below the rotor when viewed from the side. This is a vertical take-off and landing aircraft.

本発明に係る垂直離着陸機においては、主翼が、機体を側方から見て重心よりも前後方向の後縁側に空力中心が位置するように、前縁と翼弦中央との間のキャンバーよりも翼弦中央と後縁との間のキャンバーが大きい翼型であってもよい。   In the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, the main wing is more than the camber between the front edge and the chord center so that the aerodynamic center is located on the rear edge side in the front-rear direction from the center of gravity when the aircraft is viewed from the side. An airfoil having a large camber between the center of the chord and the trailing edge may be used.

本発明に係る垂直離着陸機においては、主翼が、機体の胴体から上方に離間するように、胴体に支柱を介して取り付けられていてもよい。   In the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, the main wing may be attached to the fuselage via a support so as to be spaced upward from the fuselage of the fuselage.

本発明に係る垂直離着陸機においては、機体の胴体の内部に、ウェイトを機体の前後方向に移動させることで重心を前後方向に移動する重心移動機構を設け、重心移動機構は、機体を側方から見て、ローターシャフトが垂直姿勢となったとき、重心がそのローターシャフトの延長線上に位置するようにウェイトを後方に移動し、ローターシャフトが水平姿勢となったとき、重心が主翼の空力中心よりも前方に位置するようにウェイトを前方に移動するものであってもよい。 In the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, the interior of the fuselage of the aircraft, the center of gravity moving mechanism for moving the center of gravity in the longitudinal direction by moving the weight in the longitudinal direction of the machine body is provided, the center of gravity moving mechanism side airframe When the rotor shaft is in a vertical position, the weight is moved backward so that the center of gravity is located on the extension line of the rotor shaft, and when the rotor shaft is in the horizontal position, the center of gravity is the aerodynamic center of the main wing. The weight may be moved forward so as to be positioned further forward.

本発明に係る垂直離着陸機においては、ウェイトが、ローターシャフトを回転させる駆動源であるエンジン又はモーターであってもよい。   In the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, the weight may be an engine or a motor that is a drive source for rotating the rotor shaft.

本発明に係る垂直離着陸機においては、回動手段は、ローターシャフトを垂直姿勢と水平姿勢との間で回動自在に支持する回動支持機構と、回動支持機構によって主翼に回動自在に支持されたローターシャフトの回動角度が変更されるように、ローターのサイクリックピッチを変更するピッチ変更機構と、ピッチ変更機構によるローターのサイクリックピッチの変更によって回動されたローターシャフトの回動角度を固定するロック機構とを備えていてもよい。   In the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, the pivoting means is pivotally supported on the main wing by the pivot support mechanism that pivotally supports the rotor shaft between the vertical posture and the horizontal posture, and the pivot support mechanism. A pitch change mechanism that changes the rotor's cyclic pitch so that the rotation angle of the supported rotor shaft is changed, and rotation of the rotor shaft that is turned by changing the rotor's cyclic pitch by the pitch change mechanism And a locking mechanism for fixing the angle.

本発明に係る垂直離着陸機においては、主翼の翼弦中央よりも後縁側のエリアから下方にローターシャフトが延出されているので、ローターシャフトを後方に回動させて水平姿勢としたとき、ローターの回転面を主翼の後縁よりも後方とするために必要なローターシャフトの長さが、主翼の翼弦長の半分以下の長さとなる。   In the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention, the rotor shaft extends downward from the trailing edge side area from the center of the chord of the main wing. Therefore, when the rotor shaft is rotated backward to have a horizontal posture, the rotor The length of the rotor shaft necessary for the rotational surface of the rotor to be behind the trailing edge of the main wing is less than half the chord length of the main wing.

このように長さが短いローターシャフトを垂直姿勢としたとき、ローターシャフトの先端に取り付けたローターよりも下方に機体の重心が位置されているので、垂直上昇下降時の安定性が向上する。また、垂直姿勢となったローターシャフトの延長線上に機体の重心が位置されているので、垂直上昇下降時に、機体にピッチングモーメントが発生することを回避できる。   When the rotor shaft having such a short length is in a vertical posture, the center of gravity of the fuselage is positioned below the rotor attached to the tip of the rotor shaft, so that stability during vertical ascent and descent is improved. In addition, since the center of gravity of the airframe is located on the extension line of the rotor shaft in the vertical posture, it is possible to avoid the occurrence of a pitching moment in the airframe during vertical ascent and descent.

かかる効果は、主翼の翼弦中央よりも後縁側のエリアから下方にローターシャフトを延出し、そのローターシャフトの延長線上で且つローターよりも下方に機体の重心を位置することで達成しているので、ローターの動力伝達機構を折り畳み式とした従来例と比べると、軽量且つ簡単な構造となる。   This effect is achieved by extending the rotor shaft downward from the trailing edge side area of the main wing chord center and positioning the center of gravity of the fuselage on the extension line of the rotor shaft and below the rotor. Compared with the conventional example in which the power transmission mechanism of the rotor is foldable, the structure is light and simple.

すなわち、本発明によれば、ローターの回転面を主翼の下方に向けて垂直に離着陸し、ローターの回転面を主翼の後方に向けて前進する垂直離着陸機において、軽量且つ簡単な構造でローターシャフトの長さの短縮化を図って、機体の重心を垂直姿勢となったローターシャフトのローターの下方に設定できるので、垂直離着陸時の安定性を向上できる。   That is, according to the present invention, in a vertical take-off and landing aircraft that takes off and landing vertically with the rotor rotating surface facing downward of the main wing and moves the rotor rotating surface toward the rear of the main wing, the rotor shaft has a lightweight and simple structure. Since the center of gravity of the fuselage can be set below the rotor shaft rotor in a vertical posture, the stability during vertical takeoff and landing can be improved.

本発明の第1実施形態に係る垂直離着陸機を斜め後方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the vertical take-off and landing aircraft concerning a 1st embodiment of the present invention from the slanting back. 上記垂直離着陸機を左翼端方向から見た主翼、ローターシャフト及びローターの側面図であり、(a)はローターシャフトを先端が下方に向く垂直姿勢とした側面図、(b)はローターシャフトを先端が後方に向く水平姿勢とした側面図である。FIG. 2 is a side view of the main wing, rotor shaft, and rotor as seen from the left wing tip direction of the vertical take-off and landing aircraft, (a) is a side view with the rotor shaft in a vertical posture with the tip facing downward, and (b) is the tip of the rotor shaft. It is a side view made into the horizontal posture which faces back. 上記垂直離着陸機の側面図である。It is a side view of the said vertical take-off and landing aircraft. 上記垂直離着陸機の背面図(ローターシャフトが垂直姿勢であり、水平尾翼、垂直尾翼を省略)である。FIG. 3 is a rear view of the vertical take-off and landing aircraft (rotor shaft is in a vertical posture, and a horizontal tail and a vertical tail are omitted). 上記垂直離着陸機の部分平断面図(ローターシャフトが水平姿勢)である。It is a partial plane sectional view (rotor shaft is in a horizontal posture) of the vertical take-off and landing aircraft. (a)は図5の部分拡大図、(b)は(a)の部分側断面図である。(A) is the elements on larger scale of FIG. 5, (b) is the fragmentary sectional side view of (a). 上記垂直離着陸機のローターシャフトを先端が下方を向く垂直姿勢から先端が後方を向く水平姿勢に回動させるときの説明図であり、(a)はローターシャフトが垂直姿勢の説明図、(b)〜(d)はローターシャフトを垂直姿勢から水平姿勢に回動させる過程を示す説明図、(e)はローターシャフトが水平姿勢の説明図である。It is explanatory drawing when rotating the rotor shaft of the said vertical take-off and landing aircraft from the vertical attitude | position which a front-end | tip faces downward to the horizontal attitude | position which a front-end | tip faces back, (a) is explanatory drawing of a rotor shaft | vertical attitude | position, (b) (D) is explanatory drawing which shows the process in which a rotor shaft is rotated from a vertical attitude | position to a horizontal attitude | position, (e) is explanatory drawing of a rotor shaft | horizontal attitude | position. 上記垂直離着陸機のローターシャフトを先端が後方を向く水平姿勢から先端が下方を向く垂直姿勢に回動させるときの説明図であり、(a)はローターシャフトが水平姿勢の説明図、(b)〜(d)はローターシャフトを水平姿勢から垂直姿勢に回動させる過程を示す説明図、(e)はローターシャフトが垂直姿勢の説明図である。It is explanatory drawing when rotating the rotor shaft of the said vertical take-off and landing aircraft from the horizontal attitude | position which a front-end | tip turns back to the vertical attitude | position which a front-end | tip faces downward, (a) is explanatory drawing of a rotor shaft being a horizontal attitude | position, (b) (D) is explanatory drawing which shows the process in which a rotor shaft is rotated from a horizontal attitude | position to a vertical attitude | position, (e) is explanatory drawing of a rotor shaft | vertical attitude | position. 本発明の第2実施形態に係る垂直離着陸機の側面図である。It is a side view of the vertical take-off and landing aircraft according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る垂直離着陸機の説明図であり、(a)は側面図、(b)は平面図(脚を省略)である。It is explanatory drawing of the vertical take-off and landing aircraft which concerns on 3rd Embodiment of this invention, (a) is a side view, (b) is a top view (a leg is abbreviate | omitted). 第3実施形態に係る垂直離着陸機の説明図であり、(a)は正面図、(b)は背面図である。It is explanatory drawing of the vertical take-off and landing aircraft which concerns on 3rd Embodiment, (a) is a front view, (b) is a rear view. 本発明の第4実施形態に係る垂直離着陸機の要部説明図であり、(a)はローターシャフトが水平姿勢のときの重心の位置を示す説明図、(b)はローターシャフトが垂直姿勢のときの重心の位置を示す説明図、(c)は重心移動機構の説明図である。It is principal part explanatory drawing of the vertical take-off and landing aircraft which concerns on 4th Embodiment of this invention, (a) is explanatory drawing which shows the position of a gravity center when a rotor shaft is a horizontal attitude | position, (b) is a rotor shaft of a vertical attitude | position. The explanatory view showing the position of the center of gravity at the time, (c) is an explanatory view of the center of gravity moving mechanism.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

(垂直離着陸機1(第1実施形態)の概要)
図1、図2(a)、図2(b)、図3に示すように、本実施形態に係る垂直離着陸機1は、機体を側方から見て、主翼3の翼弦中央よりも後縁側のエリアBAから下方にローターシャフト2を延出し、ローターシャフト2を先端が主翼3の下方に向く垂直姿勢(鉛直姿勢)と先端が主翼3の後方に向く水平姿勢との間で回動するようにし、機体の重心Gを、垂直姿勢となったローターシャフト2の延長線2x上で且つローター7よりも下方に設定したものである。なお、ローターシャフト2の垂直姿勢には、完全に垂直(鉛直)ではなく多少(例えば5度以下の範囲)傾いた略垂直姿勢も含まれ、水平姿勢には、完全に水平ではなく同じく多少傾いた略水平姿勢も含まれる。
(Outline of the vertical take-off and landing aircraft 1 (first embodiment))
As shown in FIGS. 1, 2 (a), 2 (b), and 3, the vertical take-off and landing aircraft 1 according to the present embodiment is behind the center of the chord of the main wing 3 when the aircraft is viewed from the side. The rotor shaft 2 is extended downward from the edge area BA, and the rotor shaft 2 is rotated between a vertical posture (vertical posture) with the tip directed downward of the main wing 3 and a horizontal posture with the tip directed to the rear of the main wing 3. In this way, the center of gravity G of the airframe is set on the extension line 2x of the rotor shaft 2 in a vertical posture and below the rotor 7. The vertical posture of the rotor shaft 2 includes a substantially vertical posture that is not completely vertical (vertical) but slightly inclined (for example, a range of 5 degrees or less), and the horizontal posture is not completely horizontal but is also slightly inclined. A substantially horizontal posture is also included.

垂直離着陸機1は、胴体4と、胴体4に取り付けられた主翼3と、主翼3よりも後方の胴体4の後部に取り付けられた水平尾翼5と、同じく胴体4の後部に取り付けられた垂直尾翼6とを備えている。左右の主翼3には、上述したローターシャフト2が1個ずつ設けられ、各ローターシャフト2の先端2aには、ローター7が夫々取り付けられている。左右のローターシャフト2は、後述する回動手段によって、垂直姿勢と水平姿勢との間で回動されるようになっている。   The vertical take-off and landing aircraft 1 includes a fuselage 4, a main wing 3 attached to the fuselage 4, a horizontal tail 5 attached to the rear of the fuselage 4 behind the main wing 3, and a vertical tail attached to the rear of the fuselage 4. 6 is provided. Each of the left and right main wings 3 is provided with one rotor shaft 2 described above, and a rotor 7 is attached to the tip 2 a of each rotor shaft 2. The left and right rotor shafts 2 are rotated between a vertical posture and a horizontal posture by a rotating means described later.

胴体4の内部には、左右のローターシャフト2を回転させるための駆動源(エンジン、モーター等)8が設けられ、胴体4及び主翼3の内部には、駆動源8の回転力を各ローターシャフト2に伝達し、左右のローターシャフト2を相互に逆回転する動力伝達機構9が設けられている。動力伝達機構9は、主翼3の付け根部(胴体4への取付部)の内部に収容されたギヤボックス10と、駆動源8とギヤボックス10との間に設けられた第1駆動シャフト11と、ギヤボックス10と左右のローターシャフト2との間に夫々設けられた第2駆動シャフト12とを有する。   A drive source (engine, motor, etc.) 8 for rotating the left and right rotor shafts 2 is provided inside the fuselage 4, and the rotational force of the drive source 8 is applied to each rotor shaft inside the fuselage 4 and the main wing 3. 2, a power transmission mechanism 9 is provided which transmits the left and right rotor shafts 2 in reverse directions. The power transmission mechanism 9 includes a gear box 10 housed inside a base portion of the main wing 3 (attachment portion to the fuselage 4), and a first drive shaft 11 provided between the drive source 8 and the gear box 10. The second drive shaft 12 is provided between the gear box 10 and the left and right rotor shafts 2.

(機体の重心G)
図3に垂直離着陸機1の側面図を示す。機体の重量が矢印Xのように鉛直下方に作用する機体の重心Gは、機体を側方から見て、垂直姿勢となったローターシャフト2の延長線2x上で、且つローター7の下方に設定されている。すなわち、機体の重心Gの前後方向位置は、主翼3の翼弦中央Cよりも後縁側のエリアBA(以下、後縁側エリア)に設定されている。以下、機体を側方から見て、機体の重心Gの主翼3における前後方向の位置を、前後方向重心位置Gsという。通常、前後方向重心位置Gsは、主翼3の翼弦中央Cよりも前縁側のエリアFA(以下、前縁側エリア)に設定されているが、本発明に係る垂直離着陸機1では後縁側エリアBAに設定されている。このように機体の前後方向重心位置Gsを主翼3の後縁側エリアBAに設定するため、図1に示すように、重量物である駆動源8の設置位置が通常よりも後退されていて主翼3の近傍となっている。
(Aircraft center of gravity G)
FIG. 3 shows a side view of the vertical take-off and landing aircraft 1. The center of gravity G of the fuselage where the weight of the fuselage acts vertically downward as indicated by the arrow X is set on the extension line 2x of the rotor shaft 2 in a vertical posture and below the rotor 7 when the fuselage is viewed from the side. Has been. That is, the longitudinal position of the center of gravity G of the fuselage is set to an area BA (hereinafter referred to as a trailing edge area) on the trailing edge side of the chord center C of the main wing 3. Hereinafter, when the aircraft is viewed from the side, the position of the center of gravity G of the aircraft in the front-rear direction on the main wing 3 is referred to as the front-rear direction center of gravity position Gs. Usually, the longitudinal center-of-gravity position Gs is set in an area FA (hereinafter referred to as a front edge side area) on the leading edge side of the chord center C of the main wing 3. Is set to In this way, in order to set the longitudinal center-of-gravity position Gs of the fuselage in the rear edge area BA of the main wing 3, as shown in FIG. It is near.

図3に示すように、機体の前後方向重心位置Gsは、主翼3の揚力が矢印Yのように作用する空力中心AC(Aerodynamic Center)よりも後方に設定されている。このため、水平尾翼5が通常とは逆に水平飛行時に矢印Zに示す上向きに揚力を発生させる翼形状、取付角度となっており、空力中心ACに作用する主翼3の上向きの揚力(矢印Y)と、前後方向重心位置Gs(重心G)に作用する下向きの機体重量(矢印X)と、水平尾翼5に発生する上向きの揚力(矢印Z)とによって、バランス(ピッチング方向のバランス)が保てるようになっている。また、水平尾翼5の面積は、安定性を高めるため、機体の前後方向重心位置Gsが主翼3の前縁側エリアFAに設定された通常の機体よりも広く設定されている。すなわち、この機体は、いわゆる串型機(タンデム翼機)とも言える。   As shown in FIG. 3, the longitudinal center-of-gravity position Gs of the airframe is set behind the aerodynamic center AC (Aerodynamic Center) where the lift of the main wing 3 acts as shown by the arrow Y. For this reason, the horizontal tail 5 has a wing shape and an installation angle that generate lift upward as indicated by an arrow Z during horizontal flight, contrary to normal, and the upward lift (arrow Y) acting on the aerodynamic center AC. ), The downward body weight (arrow X) acting on the longitudinal center of gravity position Gs (center of gravity G), and the upward lift (arrow Z) generated on the horizontal tail 5 can maintain a balance (balance in the pitching direction). It is like that. Further, the area of the horizontal tail 5 is set to be wider than that of a normal body in which the longitudinal center-of-gravity position Gs of the airframe is set in the front edge side area FA of the main wing 3 in order to improve stability. In other words, this aircraft can be said to be a so-called skewer type machine (tandem wing machine).

(ローターシャフト2)
図3に示すように、左右のローターシャフト2は、夫々、左右の主翼3の後縁側エリアBAから機体の重心Gに向けて延出されており、前後方向重心位置Gsを中心として、先端2aが主翼3の下方に向く垂直姿勢と先端2aが主翼3の後方に向く水平姿勢との間で、回動するようになっている。左右のローターシャフト2の先端には、ローター7(以下ローターブレードとも言う)が夫々取り付けられている。ローターブレード7は、通常のヘリコプターと同様に、サイクリックピッチ、コレクティブピッチが変更できるようになっている。
(Rotor shaft 2)
As shown in FIG. 3, the left and right rotor shafts 2 respectively extend from the rear edge side area BA of the left and right main wings 3 toward the center of gravity G of the fuselage, and the tip 2a is centered on the longitudinal center of gravity position Gs. Is pivoted between a vertical posture in which the main wing 3 faces downward and a horizontal posture in which the tip 2 a faces the rear of the main wing 3. Rotors 7 (hereinafter also referred to as rotor blades) are respectively attached to the tips of the left and right rotor shafts 2. The rotor blade 7 can change a cyclic pitch and a collective pitch in the same manner as a normal helicopter.

図4に左右のローターシャフト2が垂直姿勢となった垂直離着陸機1の背面図を示す。なお、水平尾翼5及び垂直尾翼6は省略している。主翼3には、上反角θ(例えば3度程度)が設定されており、左右のローターシャフト2は、左右の主翼3に夫々直交するように取り付けられている。これにより、左右のローター7によって発生した風(推力)の方向(矢印W)が、僅かに主翼3の翼幅(スパン)方向外側に向くことになり、左右のローター7の推力の合力が機体の中心線CL上に作用する。よって、ローターシャフト2が地面に対して垂直となっている場合よりも、垂直上昇時(下降時)に機体の安定性が向上する。   FIG. 4 shows a rear view of the vertical take-off and landing aircraft 1 in which the left and right rotor shafts 2 are in a vertical posture. In addition, the horizontal tail 5 and the vertical tail 6 are omitted. An upper angle θ (for example, about 3 degrees) is set for the main wing 3, and the left and right rotor shafts 2 are respectively attached to the left and right main wings 3 so as to be orthogonal to each other. As a result, the direction (arrow W) of the wind (thrust) generated by the left and right rotors 7 is slightly directed outward in the width (span) direction of the main wing 3, and the resultant force of the left and right rotors 7 is the fuselage. Acting on the center line CL. Therefore, the stability of the airframe is improved during vertical ascent (descent) than when the rotor shaft 2 is perpendicular to the ground.

(回動手段13)
図5に左右のローターシャフト2が水平姿勢となった垂直離着陸機1の部分平断面図を、図6(a)に図5の部分拡大図を、図6(b)に図6(a)の部分側断面図を夫々示す。図中、Fは前方、Rは後方を表す。左右のローターシャフト2は、回動手段13によって、垂直姿勢と水平姿勢との間で回動される。回動手段13は、左右のローターシャフト2を主翼3に前後方向重心位置Gsを中心として垂直姿勢と水平姿勢との間で回動自在に支持する回動支持機構14と、左右のローターブレード7のサイクリックピッチを変更するピッチ変更機構15と、左右のローターシャフト2の回動角度を固定するロック機構16とを備えている。
(Rotating means 13)
FIG. 5 is a partial plan sectional view of the vertical take-off and landing aircraft 1 in which the left and right rotor shafts 2 are in a horizontal posture, FIG. 6 (a) is a partially enlarged view of FIG. 5, and FIG. 6 (b) is FIG. The partial cross-sectional views of FIG. In the figure, F represents the front and R represents the rear. The left and right rotor shafts 2 are rotated between a vertical posture and a horizontal posture by a rotating means 13. The rotation means 13 includes a rotation support mechanism 14 that supports the left and right rotor shafts 2 on the main wing 3 so as to be rotatable between a vertical posture and a horizontal posture around the center of gravity position Gs in the front-rear direction, and the left and right rotor blades 7. Are provided with a pitch changing mechanism 15 for changing the cyclic pitch and a lock mechanism 16 for fixing the rotation angle of the left and right rotor shafts 2.

(回動支持機構14)
図5に示すように、回動支持機構14は、左右の主翼3の内部に夫々回動自在に収容されたパイプ17と、パイプ17の先端に取り付けられたシャフト軸支部18とを有し、シャフト軸支部18にローターシャフト2が回転自在に支持されている。パイプ17は、主翼3の付け根部(胴体4への取付部)から主翼3の翼端に向けて主翼3の切欠部19まで延出されており、主翼3及び胴体4に設けた軸受20、21によって、軸回りに回動自在に支持されている。切欠部19は、主翼3のスパン方向の中程に、主翼3の後縁側を切り欠くように形成され、この切欠部19の内方に、パイプ17の先端に取り付けられたシャフト軸支部18が回動可能に配置されている。かかる構成により、パイプ17の回動に伴って、シャフト支持部18が切欠部19の内方にて回動し、シャフト支持部18に支持されたローターシャフト2が垂直姿勢と水平姿勢との間で回動する。左右のローターシャフト2の回動角度は、連動機構22によって同調されるようになっている。
(Rotation support mechanism 14)
As shown in FIG. 5, the rotation support mechanism 14 includes a pipe 17 that is rotatably accommodated in the left and right main wings 3, and a shaft shaft support 18 that is attached to the tip of the pipe 17. The rotor shaft 2 is rotatably supported by the shaft support portion 18. The pipe 17 extends from the base portion of the main wing 3 (attachment portion to the fuselage 4) to the notch 19 of the main wing 3 toward the wing tip of the main wing 3, and the bearing 20 provided on the main wing 3 and the fuselage 4; 21 is rotatably supported around the axis. The notch 19 is formed in the middle of the main wing 3 in the span direction so as to cut out the rear edge side of the main wing 3, and a shaft shaft support 18 attached to the tip of the pipe 17 is formed inside the notch 19. It is arrange | positioned so that rotation is possible. With this configuration, as the pipe 17 rotates, the shaft support 18 rotates inside the notch 19, and the rotor shaft 2 supported by the shaft support 18 is between the vertical posture and the horizontal posture. To rotate. The rotation angles of the left and right rotor shafts 2 are synchronized by the interlocking mechanism 22.

(連動機構22)
図5、図6(a)、図6(b)に示すように、左右の主翼3の内部に夫々収容された左右のパイプ17の回動角度は、連動機構22によって同調が取られ、同角度とされるようになっている。連動機構22は、左右のパイプ17の主翼3の付け根部側の端部に取り付けられた第1ブラケット23と、主翼3の付け根部の内部にスパン方向に沿って配置され軸受24で支持された連動シャフト25と、連動シャフト25のスパン方向の左右に夫々取り付けられた第2ブラケット26と、第2ブラケット26と第1ブラケット23とを連結する連結アーム27とを有する。第1ブラケット23、連結アーム27、第2ブラケット26はリンク機構を構成する。この構成によれば、左右の何れか一方のパイプ17の回動角度の変動が、一方の第1ブラケット23、連結アーム27、第2ブラケット26、連動シャフト25、他方の第2ブラケット26、連結アーム27、第1ブラケット23を介して他方のパイプ17に伝わるため、左右のパイプ17の回動角度が同調される。この結果、左右のローターシャフト2の回動角度が同調される。
(Interlocking mechanism 22)
As shown in FIGS. 5, 6 (a), and 6 (b), the rotation angles of the left and right pipes 17 accommodated in the left and right main wings 3 are synchronized by the interlock mechanism 22. It is supposed to be an angle. The interlocking mechanism 22 is disposed along the span direction inside the base portion of the main wing 3 on the first bracket 23 attached to the end portion of the main wing 3 of the left and right pipes 17 and supported by the bearing 24. The interlocking shaft 25, the second bracket 26 attached to the left and right of the interlocking shaft 25 in the span direction, and the connecting arm 27 that connects the second bracket 26 and the first bracket 23 are provided. The first bracket 23, the connecting arm 27, and the second bracket 26 constitute a link mechanism. According to this configuration, the fluctuation of the rotation angle of one of the left and right pipes 17 causes the first bracket 23, the connecting arm 27, the second bracket 26, the interlocking shaft 25, the other second bracket 26, and the connection. Since it is transmitted to the other pipe 17 via the arm 27 and the first bracket 23, the rotation angles of the left and right pipes 17 are synchronized. As a result, the rotation angles of the left and right rotor shafts 2 are synchronized.

(ピッチ変更機構15)
図5に示すように、左右のローターシャフト2には、ローター(ローターブレード)7のサイクリックピッチを変更するピッチ変更機構15が設けられている。ピッチ変更機構15は、通常のヘリコプター(ラジコンを含む)と同様の構成となっており、ローターブレード7のサイクリックピッチ、コレクティブピッチを変更するようになっている。ピッチ変更機構15は、ローターシャフト2に挿通されたスワッシュプレート28を備えており、スワッシュプレート28をローターシャフト2に対して傾けることでローターブレード7のサイクリックピッチを変更し、スワッシュプレート28をローターシャフト2に沿って移動させること等でローターブレード7のコレクティブピッチを変更する。スワッシュプレート28の傾斜、移動は、シャフト軸支部18に取り付けられたローターコントローラー29により、リンク30を介してなされる。ローターコントローラー29及びリンク30は、ローターシャフト2の回転から切り離されている。リンク30は、ローターコントローラー29内に設けられたサーボモーター等によって作動される。
(Pitch change mechanism 15)
As shown in FIG. 5, the left and right rotor shafts 2 are provided with a pitch changing mechanism 15 that changes the cyclic pitch of the rotor (rotor blade) 7. The pitch changing mechanism 15 has the same configuration as a normal helicopter (including a radio control), and changes the cyclic pitch and collective pitch of the rotor blade 7. The pitch changing mechanism 15 includes a swash plate 28 inserted through the rotor shaft 2. The swash plate 28 is inclined with respect to the rotor shaft 2 to change the cyclic pitch of the rotor blade 7, and the swash plate 28 is moved to the rotor. The collective pitch of the rotor blade 7 is changed by moving along the shaft 2 or the like. The swash plate 28 is inclined and moved through a link 30 by a rotor controller 29 attached to the shaft support 18. The rotor controller 29 and the link 30 are separated from the rotation of the rotor shaft 2. The link 30 is operated by a servo motor or the like provided in the rotor controller 29.

ピッチ変更機構15は、ローターブレード7のサイクリックピッチを、回動支持機構14によって主翼3に前後方向重心位置Gsを中心として回動自在に支持されたローターシャフト2の回動角度が、水平姿勢と垂直姿勢との間で変更されるように、制御する機能を有する。具体的には、ピッチ変更機構15は、図7(a)に示すようにローターシャフト2が垂直姿勢のとき、図7(b)に示すようにローター7の前半分側7fの揚力F1よりも後半分側7rの揚力F2を高めるようにローター7のサイクリックピッチを変更する機能を有する。このようにローター7の揚力がアンバランスとなることで、図7(c)に示すようにローター7の回転面が前方に傾いてローターシャフト2が上方に回動し、図7(d)に示すようにローターシャフト2が水平姿勢となる。ローターシャフト2が水平姿勢となったなら、ピッチ変更機構15は、ローター7のサイクリックピッチを一定とし、図7(e)に示すようにローター7の揚力のアンバランスを解消する。かかるサイクリックピッチの制御は、ローターシャフト2を垂直姿勢から水平姿勢に変更する場合、即ち、機体を垂直上昇下降させている状態から前進状態に切り替える場合に適用される。一方、機体をローター7の推力で前進飛行させる場合には、図7(e)に示すように、ローターシャフト2が水平姿勢に保持された状態で、ピッチ変更機構15は、ローター7のサイクリックピッチを一定とし、コレクティブピッチを制御する。コレクティブピッチを大きくすることで前進飛行時の機体の速度が増し、コレクティブピッチを小さくすることで速度が減ずる。   The pitch changing mechanism 15 is configured so that the rotation angle of the rotor shaft 2 supported on the main wing 3 by the rotation support mechanism 14 so as to be rotatable around the center of gravity Gs in the front-rear direction is horizontal. And has a function of controlling so as to be changed between the vertical posture and the vertical posture. Specifically, when the rotor shaft 2 is in the vertical posture as shown in FIG. 7A, the pitch changing mechanism 15 is more than the lift force F1 on the front half side 7f of the rotor 7 as shown in FIG. 7B. It has a function of changing the cyclic pitch of the rotor 7 so as to increase the lift force F2 of the rear half side 7r. Since the lift of the rotor 7 becomes unbalanced in this way, the rotating surface of the rotor 7 is tilted forward and the rotor shaft 2 is rotated upward as shown in FIG. As shown, the rotor shaft 2 assumes a horizontal posture. When the rotor shaft 2 is in the horizontal posture, the pitch changing mechanism 15 makes the cyclic pitch of the rotor 7 constant and eliminates the unbalance of the lift of the rotor 7 as shown in FIG. Such cyclic pitch control is applied when the rotor shaft 2 is changed from the vertical posture to the horizontal posture, that is, when the state is changed from the state where the aircraft is vertically raised and lowered to the forward state. On the other hand, when the aircraft is to fly forward with the thrust of the rotor 7, as shown in FIG. 7 (e), the pitch changing mechanism 15 is cyclic with the rotor 7 in a state where the rotor shaft 2 is held in a horizontal posture. The pitch is fixed and the collective pitch is controlled. Increasing the collective pitch increases the speed of the aircraft during forward flight, and decreasing the collective pitch decreases the speed.

ピッチ変更機構15は、図8(a)に示すようにローターシャフト2が水平姿勢のとき、図8(b)に示すようにローター7の上半分側7uの揚力F3よりも下半分側7dの揚力F4を高めるようにローター7のサイクリックピッチを変更する機能を有する。このようにローター7の揚力がアンバランスとなることで、図8(c)に示すようにローター7の回転面が後方に倒れるように傾いてローターシャフト2が下方に回動し、図8(d)に示すようにローターシャフト2が垂直姿勢となる。ローターシャフト2が垂直姿勢となったなら、ピッチ変更機構15は、ローター7のサイクリックピッチを一定とし、図8(e)に示すようにローター7の揚力のアンバランスを解消する。かかるサイクリックピッチの制御は、ローターシャフト2を水平姿勢から垂直姿勢に変更する場合、即ち、機体を前進させている状態から垂直上昇下降状態に切り替える場合に適用される。一方、機体を垂直に上昇或いは下降させる場合には、図8(e)に示すように、ローターシャフト2が垂直姿勢に保持された状態で、ピッチ変更機構15は、ローター7のサイクリックピッチを一定とし、コレクティブピッチを制御する。コレクティブピッチを大きくすることで機体が垂直に上昇し、コレクティブピッチを小さくすることで機体が下降する。   When the rotor shaft 2 is in a horizontal posture as shown in FIG. 8A, the pitch changing mechanism 15 is located on the lower half side 7d of the lift F3 on the upper half side 7u of the rotor 7 as shown in FIG. 8B. It has a function of changing the cyclic pitch of the rotor 7 so as to increase the lift F4. As the lift of the rotor 7 becomes unbalanced in this way, as shown in FIG. 8C, the rotation surface of the rotor 7 tilts backward and the rotor shaft 2 rotates downward, and FIG. As shown in d), the rotor shaft 2 is in a vertical posture. If the rotor shaft 2 is in the vertical posture, the pitch changing mechanism 15 makes the cyclic pitch of the rotor 7 constant and eliminates the unbalance of the lift force of the rotor 7 as shown in FIG. Such cyclic pitch control is applied when the rotor shaft 2 is changed from a horizontal posture to a vertical posture, that is, when the state in which the aircraft is moving forward is switched to a vertical ascending / descending state. On the other hand, when the aircraft is raised or lowered vertically, as shown in FIG. 8E, the pitch changing mechanism 15 sets the cyclic pitch of the rotor 7 while the rotor shaft 2 is held in the vertical posture. The collective pitch is controlled with a constant value. Increasing the collective pitch raises the aircraft vertically, and decreasing the collective pitch lowers the aircraft.

(ロック機構16)
図5、図6(a)に示すように、連動シャフト25の中程には、連動シャフト25の回動をロック(固定)することで、左右の主翼3に夫々収容された左右のパイプ17の回動角度を固定し、左右のローターシャフト2の回動角度を固定するロック機構16が設けられている。ロック機構16は、連動シャフト25に固定されたドラムの内周面にシューを押し付ける所謂ドラムブレーキ構造、又は連動シャフト25に固定されたディスクをパッドで挟持するディスクブレーキ構造等となっており、連動シャフト25の回動を固定することで、上述したピッチ変更機構15によるローター7のサイクリックピッチの変更によって回動された左右のローターシャフト2の回動角度を固定する。
(Lock mechanism 16)
As shown in FIGS. 5 and 6A, the left and right pipes 17 accommodated in the left and right main wings 3 are respectively locked in the middle of the interlocking shaft 25 by locking (fixing) the rotation of the interlocking shaft 25. A lock mechanism 16 is provided for fixing the rotation angle of the left and right rotor shafts 2. The lock mechanism 16 has a so-called drum brake structure in which a shoe is pressed against the inner peripheral surface of a drum fixed to the interlocking shaft 25, or a disk brake structure in which a disk fixed to the interlocking shaft 25 is clamped by a pad. By fixing the rotation of the shaft 25, the rotation angle of the left and right rotor shafts 2 rotated by changing the cyclic pitch of the rotor 7 by the pitch changing mechanism 15 described above is fixed.

ロック機構16によって固定されるローターシャフト2の回動角度は、図7(a)に示す垂直姿勢の角度(90度)、図7(e)に示す水平姿勢の角度(0度)に限られない。ロック機構16は、ロータシャフト2が図7(a)から図7(e)に回動する途中、又は図8(a)から図8(e)に回動する途中で、連動シャフト25の回動を固定することで、左右のロータシャフト2を0度から90度の範囲の任意の角度で同調を取って固定できる。   The rotation angle of the rotor shaft 2 fixed by the lock mechanism 16 is limited to the vertical posture angle (90 degrees) shown in FIG. 7A and the horizontal posture angle (0 degrees) shown in FIG. Absent. The lock mechanism 16 rotates the interlock shaft 25 while the rotor shaft 2 is rotating from FIG. 7A to FIG. 7E or from FIG. 8A to FIG. 8E. By fixing the movement, the left and right rotor shafts 2 can be tuned and fixed at an arbitrary angle in the range of 0 to 90 degrees.

(動力伝達機構9)
図1に示すように、動力伝達機構9は、胴体4に収容された駆動源8の回転力を第1駆動シャフト11を介して主翼3の付け根部の内部に収容されたギヤボックス10に伝達し、ギヤボックス10から左右の第2駆動シャフト12を介して左右のローターシャフト2に伝達し、左右のローターシャフト2を相互に逆回転させるものである。
(Power transmission mechanism 9)
As shown in FIG. 1, the power transmission mechanism 9 transmits the rotational force of the drive source 8 accommodated in the fuselage 4 to the gear box 10 accommodated inside the base portion of the main wing 3 via the first drive shaft 11. Then, it is transmitted from the gear box 10 to the left and right rotor shafts 2 via the left and right second drive shafts 12, and the left and right rotor shafts 2 are reversely rotated.

図5、図6(a)に示すように、ギヤボックス10は、左右の第2駆動シャフト12を同方向に回転させる。左右の第2駆動シャフト12は、ギヤボックス10から夫々左右の主翼3のスパン方向の外方に向けて延出され、連動機構22の第1ブラケット23に形成された孔31を挿通し、回動支持機構14のパイプ17の内部を挿通し、パイプ17の先端に取り付けられたシャフト軸支部18まで延出されている。かかる第2駆動シャフト12は、パイプ17の内周面に軸受32を介して回転自在に支持されており、パイプ17の回動とは無関係に、即ち、パイプ17の回動角度に応じて変動するローターシャフト2の回動角度とは無関係に、駆動源8及びギヤボックス10によって回転されるようになっている。   As shown in FIGS. 5 and 6A, the gear box 10 rotates the left and right second drive shafts 12 in the same direction. The left and right second drive shafts 12 extend from the gear box 10 outward in the span direction of the left and right main wings 3, and are inserted through holes 31 formed in the first bracket 23 of the interlock mechanism 22. The inside of the pipe 17 of the dynamic support mechanism 14 is inserted and extended to the shaft support portion 18 attached to the tip of the pipe 17. The second drive shaft 12 is rotatably supported on the inner peripheral surface of the pipe 17 via a bearing 32, and varies independently of the rotation of the pipe 17, that is, depending on the rotation angle of the pipe 17. The rotor 8 is rotated by the drive source 8 and the gear box 10 regardless of the rotation angle of the rotor shaft 2.

図5に示すように、左右の第2駆動シャフト12の先端には、傘歯車33が夫々取り付けられている。この傘歯車33は、シャフト軸支部18に回転自在に支持されたローターシャフト2の端部に取り付けられた傘歯車34に、噛合されている。かかる動力伝達機構9によれば、図1に示す駆動源8の回転力が第1駆動シャフト11を介して図5に示すギヤボックス10に伝達され、左右の第2駆動シャフト12が同方向に回転され、傘歯車33、34を介して左右のローターシャフト2が相互に逆方向に回転駆動される。また、左右の第2駆動シャフト12が左右のパイプ17の回動とは無関係に回転されるので、左右のローターシャフト2は、左右のパイプ17の回動状況によって変動する左右のローターシャフト2の回動角度に拘わらず、相互に逆方向に同期して同じ回転数(rpm)で回転駆動される。   As shown in FIG. 5, bevel gears 33 are attached to the tips of the left and right second drive shafts 12, respectively. The bevel gear 33 is meshed with a bevel gear 34 attached to the end of the rotor shaft 2 that is rotatably supported by the shaft shaft support portion 18. According to the power transmission mechanism 9, the rotational force of the drive source 8 shown in FIG. 1 is transmitted to the gear box 10 shown in FIG. 5 via the first drive shaft 11, and the left and right second drive shafts 12 are in the same direction. The left and right rotor shafts 2 are rotated in opposite directions through the bevel gears 33 and 34. In addition, since the left and right second drive shafts 12 are rotated independently of the rotation of the left and right pipes 17, the left and right rotor shafts 2 are different from the left and right rotor shafts 2 that vary depending on the rotation state of the left and right pipes 17. Regardless of the rotation angle, they are driven to rotate at the same rotation speed (rpm) in synchronization with each other in opposite directions.

図5において、ローターシャフト2の延長線と第2駆動シャフト12の延長線との交点が、上述した前後方向重心位置Gsとなっており、パイプ17が回動することでローターシャフト2が図3に仮想線で示すように前後方向重心位置Gsを中心として下方に回動するようになっている。ここで、図5に示す前後方向重心位置Gsは、図3を用いて述べたように、機体を側方から見て、機体の重心Gの主翼3における前後方向の位置である。また、図5に示すように、前後方向重心位置Gsからローターシャフト2の先端のローター取付部までの長さL1が、前後方向重心位置Gsから主翼3の後縁までの長さL2に応じて設定されており、ローター7が主翼3の後縁と干渉しないようになっている。   In FIG. 5, the intersection of the extension line of the rotor shaft 2 and the extension line of the second drive shaft 12 is the above-described longitudinal center-of-gravity position Gs, and the rotor shaft 2 is shown in FIG. As shown by an imaginary line, it rotates downward about the center of gravity position Gs in the front-rear direction. Here, the longitudinal center-of-gravity position Gs shown in FIG. 5 is the position in the longitudinal direction of the main wing 3 of the center-of-gravity G of the aircraft as seen from the side, as described with reference to FIG. Further, as shown in FIG. 5, the length L1 from the front-rear direction center of gravity position Gs to the rotor mounting portion at the tip of the rotor shaft 2 depends on the length L2 from the front-rear direction center of gravity position Gs to the rear edge of the main wing 3. It is set so that the rotor 7 does not interfere with the trailing edge of the main wing 3.

(垂直離着陸)
上述した垂直離着陸機1は、垂直に離陸する際、図7(a)に示すように、左右のローターシャフト2を垂直姿勢とした状態で、上述のロック機構16(図5参照)によって連動シャフト25の回動を固定し、左右のローター7の回転面を下向きに固定する。そして、ピッチ変更機構15(図5参照)によって、ローター7のコレクティブピッチを大きくすることで揚力を増大させると共に、ローター7のサイクリックピッチを制御(操作)して機体を安定させ、離陸する。離陸後、図7(b)に示すように、ピッチ変更機構15によって、ローター7の前半分側7fの揚力F1よりも後半分側7rの揚力F2が大きくなるようにローター7のサイクリックピッチを制御し、機体を前進させる。
(Vertical takeoff and landing)
When the vertical take-off and landing aircraft 1 takes off vertically, as shown in FIG. 7A, the left and right rotor shafts 2 are in a vertical posture, and the interlocking shaft is operated by the lock mechanism 16 (see FIG. 5). The rotation of 25 is fixed, and the rotation surfaces of the left and right rotors 7 are fixed downward. Then, the pitch change mechanism 15 (see FIG. 5) increases the collective pitch of the rotor 7 to increase the lift force, and controls (manipulates) the cyclic pitch of the rotor 7 to stabilize the aircraft and take off. After take-off, as shown in FIG. 7B, the pitch change mechanism 15 causes the cyclic pitch of the rotor 7 to be increased so that the lift F2 on the rear half 7r is larger than the lift F1 on the front half 7f of the rotor 7. Control and advance the aircraft.

前進速度が主翼3によって或る程度の揚力が得られる所定速度となったなら、ロック機構16による連動シャフト25の固定を解除することで、図7(c)に示すように、ローター7の回転面が前進方向に傾いた状態を経て、図7(d)に示すように、ローター7の回転面を主翼3の後方に向け、ローターシャフト2を水平姿勢とする。ローターシャフト2が水平姿勢となったなら、ロック機構16によって連動シャフト25の回動を固定することで左右のローター7の回転面を後ろ向きに固定し、前進飛行に移行する。前進飛行時には、図7(e)に示すように、ピッチ変更機構15により、ローター7のサイクリックピッチを一定とすることでローター7の揚力アンバランスを解消し、コレクティブピッチを制御することで機体の速度を変更することができる。なお、図7(c)に示すように、ローターシャフト2が斜めとなった状態で、ロック機構16によって連動シャフト25を固定することで、ローター7の回転面が前進方向に傾いた状態に固定し、機体を低速で前進させることも可能である。前進飛行から垂直に着陸する際には、上述とは逆の手順となる(図8(a)〜図8(e)参照)。   When the forward speed reaches a predetermined speed at which a certain level of lift can be obtained by the main wing 3, the locking shaft 16 is released from being fixed by rotating the rotor 7 as shown in FIG. After the surface is inclined in the forward direction, as shown in FIG. 7 (d), the rotating surface of the rotor 7 is directed rearward of the main wing 3, and the rotor shaft 2 is set in a horizontal posture. If the rotor shaft 2 is in a horizontal posture, the rotation of the interlocking shaft 25 is fixed by the lock mechanism 16 to fix the rotation surfaces of the left and right rotors 7 backward, and the forward flight is started. At the time of forward flight, as shown in FIG. 7 (e), the pitch change mechanism 15 makes the cyclic pitch of the rotor 7 constant, thereby eliminating the lift imbalance of the rotor 7 and controlling the collective pitch. You can change the speed. In addition, as shown in FIG.7 (c), the rotation surface of the rotor 7 is fixed in the state inclined in the advancing direction by fixing the interlocking shaft 25 with the locking mechanism 16 in the state where the rotor shaft 2 was inclined. However, it is also possible to advance the aircraft at a low speed. When landing vertically from forward flight, the procedure is reversed (see FIGS. 8A to 8E).

また、図7(a)に示すように、左右のローターシャフト2を垂直姿勢として垂直に離陸した後、ピッチ変更機構15により、コレクティブピッチを機体の重量と釣り合わせるように一定とすることで空中でホバリングでき、その状態でサイクリックピッチを制御することで機体を前後左右に自在に移動させることができる。また、図7(c)に示すローターシャフト2の傾斜角度を制御することで、低速から高速まで安定して巡航できる。   Further, as shown in FIG. 7A, after taking off vertically with the left and right rotor shafts 2 in a vertical posture, the pitch changing mechanism 15 makes the collective pitch constant so as to balance the weight of the aircraft. Can be hovered, and the aircraft can be freely moved back and forth and left and right by controlling the cyclic pitch in this state. Further, by controlling the inclination angle of the rotor shaft 2 shown in FIG. 7C, it is possible to cruise stably from low speed to high speed.

(作用・効果)
図3に示すように、本実施形態に係る垂直離着陸機1においては、主翼3の翼弦中央Cよりも後縁側のエリアBAから下方にローターシャフト2が延出されているので、ローターシャフト2を後方に回動させて水平姿勢としたとき、ローター7の回転面を主翼3の後縁よりも後方とするために必要なローターシャフト2の長さが、主翼3の翼弦長の半分以下の長さとなる。すなわち、この垂直離着陸機1においては、主翼3の後縁側エリアBAに設定された機体の前後方向重心位置Gsから下方にローターシャフト2が延出されているので、そのローターシャフト2を前後方向重心位置Gsを中心として後方に回動させて水平姿勢としたとき、ローター7の回転面を主翼3の後縁よりも後方とするために必要なローターシャフト2の長さを、機体の前後方向重心位置Gsが主翼3の前縁側エリアFA(前縁から翼弦の25%〜30%程度後方の位置)に設定されている通常の場合よりも、短くできる。
(Action / Effect)
As shown in FIG. 3, in the vertical take-off and landing aircraft 1 according to the present embodiment, the rotor shaft 2 extends downward from the area BA on the trailing edge side of the chord center C of the main wing 3. When the rotor is rotated rearward to obtain a horizontal posture, the length of the rotor shaft 2 necessary for setting the rotating surface of the rotor 7 behind the trailing edge of the main wing 3 is less than half the chord length of the main wing 3. It becomes the length. That is, in this vertical take-off and landing aircraft 1, the rotor shaft 2 extends downward from the longitudinal center of gravity position Gs of the airframe set in the trailing edge area BA of the main wing 3. The center of gravity in the longitudinal direction of the fuselage is defined as the length of the rotor shaft 2 required to turn the rotating surface of the rotor 7 behind the rear edge of the main wing 3 when it is rotated backward about the position Gs. The position Gs can be made shorter than a normal case where the position Gs is set in the front edge side area FA of the main wing 3 (a position about 25% to 30% behind the chord from the front edge).

このように長さが短いローターシャフト2を垂直姿勢としたとき、ローターシャフト2の先端に取り付けたローター7よりも下方に機体の重心Gが設定されているので、垂直上昇下降時の安定性が向上する。すなわち、垂直上昇下降時、機体に揚力(上向きの力)を作用させるローター7の回転面の下方に機体の重心G(機体の重量が下向きに作用する位置)が設定されているので、図2(a)に示すように、ローター7による上向きの力(ローター揚力F)と重心Gに作用する下向きの力(機体重量X)とが鉛直線上で上下に引き合うことになり、安定性が向上する。加えて、垂直姿勢となったローターシャフト2の延長線2x上に機体の重心Gが設定されているので、垂直上昇下降時に、機体にピッチングモーメントが発生することを回避できる。   When the rotor shaft 2 having such a short length is set in a vertical posture, the center of gravity G of the fuselage is set below the rotor 7 attached to the tip of the rotor shaft 2, so that stability during vertical ascent and descent is improved. improves. That is, since the center of gravity G of the fuselage (position where the weight of the fuselage acts downward) is set below the rotating surface of the rotor 7 that applies lift (upward force) to the fuselage during vertical ascent and descent, FIG. As shown in (a), the upward force (rotor lifting force F) by the rotor 7 and the downward force (airframe weight X) acting on the center of gravity G are attracted up and down on the vertical line, and stability is improved. . In addition, since the center of gravity G of the airframe is set on the extension line 2x of the rotor shaft 2 in the vertical posture, it is possible to avoid the occurrence of a pitching moment in the airframe during vertical ascent and descent.

かかる効果は、主翼3の翼弦中央Cよりも後縁側のエリアBAから下方にローターシャフト2を延出し、そのローターシャフト2の延長線2x上で且つローター7よりも下方に機体の重心Gを位置することで達成しているので、ローター7の動力伝達機構を折り畳み式とした従来例(特許文献1:特開平9−2395号公報)と比べると、軽量且つ簡単な構造となる。   The effect is that the rotor shaft 2 extends downward from the area BA on the trailing edge side of the chord center C of the main wing 3, and the center of gravity G of the fuselage is placed on the extension line 2x of the rotor shaft 2 and below the rotor 7. Since this is achieved by positioning, the structure is lighter and simpler than the conventional example (Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 9-2395) in which the power transmission mechanism of the rotor 7 is a folding type.

すなわち、本実施形態によれば、ローター7の回転面を主翼2の下方に向けて垂直に離着陸し、ローター7の回転面を主翼3の後方に向けて前進する垂直離着陸機1において、軽量且つ簡単な構造でローターシャフト2の長さの短縮化を図って、機体の重心Gを垂直姿勢となったローターシャフト2のローター7の下方に容易に設定できるので、垂直上昇時・垂直下降時・垂直離着陸時の安定性を向上できる。   That is, according to the present embodiment, the vertical take-off and landing aircraft 1 that takes off and land vertically with the rotating surface of the rotor 7 facing the lower side of the main wing 2 and advances the rotating surface of the rotor 7 toward the rear of the main wing 3 is lightweight and By shortening the length of the rotor shaft 2 with a simple structure, the center of gravity G of the fuselage can be easily set below the rotor 7 of the rotor shaft 2 in a vertical posture. Stability during vertical takeoff and landing can be improved.

ローターシャフト2の回動は、ローターシャフト2を主翼3に前後方向重心位置Gsを中心として垂直姿勢と水平姿勢との間で回動自在に支持しておき、ローター7のサイクリックピッチを変更することで達成している。よって、ローター7が回転している状態でローターシャフト2自体をアクチュエータで直接回動させる場合よりも、無理なくローターシャフト2を回動でき、ローターシャフト2に加わるストレスが小さく、信頼性・耐久性が向上する。   For rotation of the rotor shaft 2, the rotor shaft 2 is supported on the main wing 3 so as to be rotatable between a vertical posture and a horizontal posture around the center of gravity Gs in the front-rear direction, and the cyclic pitch of the rotor 7 is changed. Has been achieved. Therefore, the rotor shaft 2 can be rotated without difficulty as compared with the case where the rotor shaft 2 itself is directly rotated by the actuator while the rotor 7 is rotating, and the stress applied to the rotor shaft 2 is small, which is reliable and durable. Will improve.

左右のローターシャフト2の回動角度は、連動機構22によって同調されている。よって、左右のローターシャフト2の回動角度が不揃いとなることによる機体の不安定化を回避できる。また、左右のロータ7の回転数(rpm)は、動力伝達機構9によって同調されている。よって、左右のロータ7の回転数が不揃いとなることによる機体の不安定化を回避できる。   The rotation angles of the left and right rotor shafts 2 are synchronized by the interlocking mechanism 22. Therefore, it is possible to avoid instability of the airframe due to uneven rotation angles of the left and right rotor shafts 2. The rotational speeds (rpm) of the left and right rotors 7 are tuned by the power transmission mechanism 9. Therefore, it is possible to avoid instability of the airframe due to uneven rotation speeds of the left and right rotors 7.

図3に示すように、機体の前後方向重心位置Gsを主翼3の後縁側エリアBAに設定しているため、主翼3の空力中心(揚力中心)ACが前後方向重心位置Gsよりも前方となっている。即ち、通常、前後方向重心位置Gsは空力中心ACよりも前方に設定されるが、この機体では逆になっている。このため、水平尾翼5を通常とは逆に水平飛行時に揚力Zが発生する翼形状、取付角度としている。これにより、水平飛行時(前進飛行時)に、空力中心ACに作用する主翼3の揚力Yと、重心位置Gに作用する機体重量Xと、水平尾翼5に発生する揚力Zとによって、機体のピッチング方向のバランスを保つことができる。また、水平尾翼5の面積を通常よりも広く設定することで、安定性を高めている。   As shown in FIG. 3, the longitudinal center of gravity position Gs of the airframe is set in the trailing edge area BA of the main wing 3, so that the aerodynamic center (lift center) AC of the main wing 3 is ahead of the longitudinal center of gravity position Gs. ing. In other words, the center-of-gravity position Gs in the front-rear direction is normally set in front of the aerodynamic center AC, but is reversed in this aircraft. For this reason, the horizontal tail 5 has a wing shape and mounting angle that generate lift Z during horizontal flight, contrary to normal. Thus, during horizontal flight (forward flight), the lift Y of the main wing 3 acting on the aerodynamic center AC, the fuselage weight X acting on the center of gravity G, and the lift Z generated on the horizontal tail 5 cause The balance in the pitching direction can be maintained. Moreover, stability is improved by setting the area of the horizontal tail 5 wider than usual.

(第2実施形態)
図9に本発明の第2実施形態に係る垂直離着陸機1aを示す。この垂直離着陸機1aは、空力中心ACが機体の前後方向重心位置Gsよりも後方に位置する主翼3aである点が第1実施形態と相違し、その他は第1実施形態と略同様の構成となっている。よって、第1実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、相違点を説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 shows a vertical take-off and landing aircraft 1a according to a second embodiment of the present invention. This vertical take-off and landing aircraft 1a is different from the first embodiment in that the aerodynamic center AC is a main wing 3a positioned behind the longitudinal center of gravity Gs of the aircraft, and the other configuration is substantially the same as in the first embodiment. It has become. Therefore, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will be described.

この垂直離着陸機1aの主翼3aは、機体を側方から見て重心Gよりも前後方向の後縁側に空力中心ACが位置するように、即ち、機体の前後方向重心位置Gsよりも後縁側に主翼3の空力中心ACが位置するように、前縁と翼弦中央Cとの間のキャンバーよりも翼弦中央Cと後縁との間のキャンバーが大きい翼型となっている。なお、前縁と翼弦中央Cとの間においては、キャンバーを零とし、対称翼としてもよい。   The main wing 3a of the vertical take-off and landing aircraft 1a is arranged such that the aerodynamic center AC is positioned on the rear edge side in the front-rear direction with respect to the center of gravity G when viewed from the side, that is, on the rear edge side with respect to the center of gravity position Gs in the front-rear direction. The camber between the chord center C and the trailing edge is larger than the camber between the leading edge and the chord center C so that the aerodynamic center AC of the main wing 3 is located. It should be noted that between the leading edge and the chord center C, the camber may be zero and a symmetrical wing may be used.

かかる翼型の主翼3aとすることで、機体の前後方向重心位置Gsを主翼3aの後縁側エリアBAに設定しても、その前後方向重心位置Gsよりも後方に空力中心ACを設定できる。前後方向重心位置Gsを通常の場合と同様に空力中心ACよりも前方とすることで、水平尾翼5aを通常の場合と同様に水平飛行時に下向きの力Zaを発生させる翼形状、取付角度とすることができ、機体の安定性が向上する。その他、この第2実施形態の基本的な作用効果は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。   By using the wing-shaped main wing 3a, the aerodynamic center AC can be set behind the longitudinal center of gravity position Gs even if the longitudinal center of gravity position Gs of the airframe is set in the trailing edge area BA of the main wing 3a. By making the front-rear direction center of gravity position Gs forward of the aerodynamic center AC as in the normal case, the horizontal tail 5a has the wing shape and mounting angle that generates the downward force Za during horizontal flight as in the normal case. Can improve the stability of the fuselage. In addition, since the basic effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

(第3実施形態)
図10(a)、図10(b)、図11(a)、図11(b)に、本発明の第3実施形態に係る垂直離着陸機1bを示す。この垂直離着陸機1bにおいては、主翼3bが、機体の胴体4bから上方に離間するように、胴体4bに支柱Sを介して取り付けられている点が第1、第2実施形態と相違し、その他は第1、第2実施形態と基本的に同様の構成となっている。よって、第1、第2実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、相違点を説明する。
(Third embodiment)
10 (a), 10 (b), 11 (a), and 11 (b) show a vertical take-off and landing aircraft 1b according to a third embodiment of the present invention. The vertical take-off and landing aircraft 1b differs from the first and second embodiments in that the main wing 3b is attached to the fuselage 4b via a support column S so as to be spaced upward from the fuselage 4b of the fuselage. Has basically the same configuration as the first and second embodiments. Therefore, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will be described.

この垂直離着陸機1bにおいては、主翼3bが支柱Sを介して胴体4bの上部に取り付けられており、主翼3bが支柱Sによって胴体4bから持ち上げられている。よって、第3実施形態に係る垂直離着陸機1bは、図3に示す第1実施形態の垂直離着陸機1、図9に示す第2実施形態の垂直離着陸機1aよりも、機体を側方から見て、垂直姿勢となったローターシャフト2のローター7の回転面を機体の重心Gよりも高くすることが容易となり、垂直上昇下降時の安定性をより一層高めることができる。すなわち、図10(a)に示す垂直離着陸機1bにおいては、胴体4bに支柱Sを介して主翼3bを取り付けることで、機体を側方から見て、垂直姿勢となったローターシャフト2のローター7が胴体4bよりも上方に位置し、機体の重心Gが胴体4b内に位置している。このため、ローター7と重心Gとの間隔を第1、第2実施形態(図3、図9参照)よりも稼ぐことができ、垂直上昇下降時の安定性が向上する。その他、この第3実施形態の基本的な作用効果は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。   In the vertical take-off and landing aircraft 1b, the main wing 3b is attached to the upper part of the fuselage 4b via a support column S, and the main wing 3b is lifted from the fuselage 4b by the support column S. Therefore, the vertical take-off and landing aircraft 1b according to the third embodiment is seen from the side as compared with the vertical take-off and landing aircraft 1 of the first embodiment shown in FIG. 3 and the vertical take-off and landing aircraft 1a of the second embodiment shown in FIG. Thus, it becomes easy to make the rotation surface of the rotor 7 of the rotor shaft 2 in the vertical posture higher than the center of gravity G of the airframe, and the stability at the time of vertical ascent and descent can be further enhanced. That is, in the vertical take-off and landing aircraft 1b shown in FIG. 10 (a), the main wing 3b is attached to the fuselage 4b via the support post S, so that the rotor 7 of the rotor shaft 2 in a vertical posture is seen from the side. Is located above the fuselage 4b, and the center of gravity G of the fuselage is located in the fuselage 4b. For this reason, the space | interval of the rotor 7 and the gravity center G can be earned rather than 1st, 2nd embodiment (refer FIG. 3, FIG. 9), and the stability at the time of vertical raising / lowering improves. In addition, since the basic operational effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted.

なお、この垂直離着陸機1bは、図10、図11に示すように、水平尾翼5bの面積が通常の機体よりも大きく、いわゆる串型機(タンデム翼機)となっている。また、垂直尾翼6bは水平尾翼5bの翼端に夫々取り付けられている。   As shown in FIGS. 10 and 11, the vertical take-off and landing aircraft 1 b is a so-called skewer aircraft (tandem wing aircraft) in which the area of the horizontal tail 5 b is larger than that of a normal aircraft. Further, the vertical tail 6b is attached to the tip of the horizontal tail 5b.

(第4実施形態)
図12(a)、図12(b)、図12(c)に、本発明の第4実施形態に係る垂直離着陸機の要部を示す。第4実施形態に係る垂直離着陸機においては、機体の胴体4b(図10(a)参照)の内部に、ウェイトWを機体の前後方向に移動させることで重心Gを前後方向に移動する重心移動機構Xを設けた点が第1〜第3実施形態と相違し、その他は第1〜第3実施形態と略同様の構成となっている。よって、第1〜第3実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、相違点を説明する。
(Fourth embodiment)
12 (a), 12 (b), and 12 (c) show the main part of a vertical take-off and landing aircraft according to a fourth embodiment of the present invention. In the vertical take-off and landing aircraft according to the fourth embodiment, the center of gravity moves to move the center of gravity G in the front-rear direction by moving the weight W in the front-rear direction of the body inside the fuselage 4b (see FIG. 10A). The point where the mechanism X is provided is different from the first to third embodiments, and the other configuration is substantially the same as that of the first to third embodiments. Therefore, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and differences will be described.

重心移動機構Xは、機体の胴体4cの内部に前後方向に敷設されたレール40と、レール40にスライド移動自在に係合されたウェイトWと、ウェイトWに前後方向に沿って設けられたラック41と、ラック41に噛み合うピニオン42とを有し、ピニオン42をモーター等のアクチュエータで回転させ、その回転方向及び回転角度を調節することで、ウェイトWを前方又は後方に所望の距離だけ移動する。ウェイトWには、通常の錘の他、ローターシャフト2を回転させるエンジン又はモーター等の駆動源8(図10(a)参照)を利用してもよい。この場合、駆動源8の回転力をギヤボックス10(図5参照)に伝達するドライブシャフトを多分割して自在継手(ユニバーサルジョイント)で連結し、全ての分割シャフト又は一部の分割シャフトにスプラインを組み込んで伸縮自在とすることで、駆動源8の移動に対応する。   The center-of-gravity moving mechanism X includes a rail 40 laid in the front-rear direction inside the fuselage body 4c, a weight W slidably engaged with the rail 40, and a rack provided on the weight W along the front-rear direction. 41 and a pinion 42 that meshes with the rack 41, and the pinion 42 is rotated by an actuator such as a motor, and the rotation direction and the rotation angle thereof are adjusted to move the weight W forward or backward by a desired distance. . As the weight W, a driving source 8 (see FIG. 10A) such as an engine or a motor that rotates the rotor shaft 2 may be used in addition to a normal weight. In this case, the drive shaft that transmits the rotational force of the drive source 8 to the gear box 10 (see FIG. 5) is divided into multiple joints (universal joints) and connected to all the divided shafts or some of the divided shafts. The movement of the drive source 8 can be accommodated by incorporating the.

重心移動機構Xは、図12(b)に示すように、ローターシャフト2が垂直姿勢となったとき、重心Gがそのローターシャフト2の延長線2x上に位置するようにウェイトWを後方に移動し、図12(a)に示すように、ローターシャフト2が水平姿勢となったとき、重心Gが主翼3の空力中心ACよりも前方に位置するようにウェイトWを前方に移動する。かかる制御は、図5に示す連動機構22の何れかの回動部品(垂直姿勢と水平姿勢との間で回動するローターシャフト2と連動して回動する部品、例えば第2ブラケット26)に角度センサを取り付け、その角度センサの出力値に基づいて図12(c)に示すピニオン42を回転駆動するモーターの回転方向及び回転角度を制御することで為し得る。   As shown in FIG. 12B, the center-of-gravity moving mechanism X moves the weight W rearward so that the center of gravity G is positioned on the extension line 2x of the rotor shaft 2 when the rotor shaft 2 assumes a vertical posture. Then, as shown in FIG. 12A, when the rotor shaft 2 is in a horizontal posture, the weight W is moved forward so that the center of gravity G is positioned in front of the aerodynamic center AC of the main wing 3. Such control is performed on any rotating component of the interlocking mechanism 22 shown in FIG. 5 (a component that rotates in conjunction with the rotor shaft 2 that rotates between the vertical posture and the horizontal posture, for example, the second bracket 26). This can be done by attaching an angle sensor and controlling the rotation direction and rotation angle of the motor that rotationally drives the pinion 42 shown in FIG. 12C based on the output value of the angle sensor.

このように重心移動機構Xは、ローターシャフト2が垂直姿勢から水平姿勢に又は水平姿勢から垂直姿勢に回動するに応じて、機体の重心Gの位置を適切に移動する。すなわち、図12(b)に示すように、ローターシャフト2が垂直姿勢となる垂直上昇下降時には、ローター7の下方で且つローターシャフト2の延長線2x上に重心Gが位置するので、ピッチングの無い安定した状態が確保でき、図12(a)に示すように、ローターシャフト2が水平姿勢となる水平飛行時には、主翼3の空力中心ACよりも前縁側に重心Gの前後方向位置が移動するので、安定した水平飛行を容易に行える(図9の機体と同様)。その他、第4実施形態の基本的な作用効果は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。   Thus, the center-of-gravity moving mechanism X appropriately moves the position of the center of gravity G of the airframe as the rotor shaft 2 rotates from the vertical posture to the horizontal posture or from the horizontal posture to the vertical posture. That is, as shown in FIG. 12B, when the rotor shaft 2 is vertically raised and lowered so as to be in a vertical posture, the center of gravity G is located below the rotor 7 and on the extension line 2x of the rotor shaft 2, so that there is no pitching. A stable state can be secured, and as shown in FIG. 12 (a), the front-rear direction position of the center of gravity G moves to the front edge side of the aerodynamic center AC of the main wing 3 at the time of horizontal flight where the rotor shaft 2 takes a horizontal posture. Stable horizontal flight can be easily performed (similar to the aircraft of FIG. 9). In addition, since the fundamental effect of 4th Embodiment is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例又は修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。例えば、本発明に係る垂直離着陸機は、人や貨物の運搬に利用するのみならず、無人観測機やラジオコントロール機等にも適用できる。また、第1から第4実施形態の特徴となる各構成要素を組み合わせてもよい。例えば、図9に示す第2実施形態の主翼3aの翼型を図10及び図11に示す第3実施形態に適用してもよく、図12に示す第4実施形態の重心移動機構Xを図3に示す第1実施形態の機体、図9に示す第2実施形態の機体、図10に示す第3実施形態の機体に適用してもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications within the scope of the claims. Needless to say, examples and modifications also belong to the technical scope of the present invention. For example, the vertical take-off and landing aircraft according to the present invention can be applied not only to transportation of people and cargo, but also to unmanned observation aircraft, radio control aircraft, and the like. Moreover, you may combine each component used as the characteristic of 1st-4th embodiment. For example, the airfoil of the main wing 3a of the second embodiment shown in FIG. 9 may be applied to the third embodiment shown in FIGS. 10 and 11, and the gravity center moving mechanism X of the fourth embodiment shown in FIG. 3 may be applied to the airframe of the first embodiment shown in FIG. 3, the airframe of the second embodiment shown in FIG. 9, and the airframe of the third embodiment shown in FIG.

本発明は、ローターの回転面を下方に向けることで垂直に離着陸し、ローターの回転面を後方に向けることで前進する垂直離着陸機に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a vertical take-off and landing aircraft that takes off and land vertically by turning the rotor rotating surface downward and moves forward by turning the rotor rotating surface backward.

1 垂直離着陸機
G 重心
2 ローターシャフト
2a 先端
2x 延長線
3 主翼
FA 前縁側エリア
BA 後縁側エリア
C 翼弦中央
AC 空力中心
7 ローター
13 回動手段
14 回動支持機構
15 ピッチ変更機構
16 ロック機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vertical takeoff and landing aircraft G Center of gravity 2 Rotor shaft 2a Tip 2x Extension line 3 Main wing FA Front edge side area BA Rear edge side area C Blade chord center AC Aerodynamic center 7 Rotor 13 Rotating means 14 Rotation support mechanism 15 Pitch change mechanism 16 Lock mechanism

Claims (6)

機体を側方から見て、主翼の翼弦中央よりも後縁側のエリアから下方に延出され、先端にローターが取り付けられ、該ローターに揚力を発生させるべく回転駆動されるローターシャフトと、
該ローターシャフトを、先端が前記主翼の下方に向く垂直姿勢と先端が前記主翼の後方に向く水平姿勢との間で回動させる回動手段とを備え、
該回動手段によって前記ローターシャフトが垂直姿勢となったとき、機体を側方から見て、機体の重心が、垂直姿勢となった前記ローターシャフトの延長線上で且つ前記ローターよりも下方に位置することを特徴とする垂直離着陸機。
When viewed from the side, the rotor shaft is extended downward from the trailing edge side area of the main wing chord center, the rotor is attached to the tip, and the rotor shaft is rotationally driven to generate lift.
A rotation means for rotating the rotor shaft between a vertical posture in which a tip is directed downward of the main wing and a horizontal posture in which a tip is directed toward the rear of the main wing;
When the rotor shaft is in a vertical posture by the rotating means, the center of gravity of the airframe is located on the extension line of the rotor shaft in the vertical posture and below the rotor when the airframe is viewed from the side. Vertical take-off and landing aircraft characterized by that.
前記主翼が、機体を側方から見て前記重心よりも前後方向の後縁側に空力中心が位置するように、前縁と翼弦中央との間のキャンバーよりも翼弦中央と後縁との間のキャンバーが大きい翼型である請求項1に記載の垂直離着陸機。   When the main wing is seen from the side, the aerodynamic center is located on the trailing edge side in the front-rear direction with respect to the center of gravity. The vertical take-off and landing aircraft according to claim 1, wherein the camber is a large wing shape. 前記主翼が、前記機体の胴体から上方に離間するように、前記胴体に支柱を介して取り付けられた請求項1又は2に記載の垂直離着陸機。   The vertical take-off and landing aircraft according to claim 1 or 2, wherein the main wing is attached to the fuselage via a support so as to be spaced upward from the fuselage of the fuselage. 前記機体の胴体の内部に、ウェイトを前記機体の前後方向に移動させることで前記重心を前後方向に移動する重心移動機構を設け、
該重心移動機構は、前記機体を側方から見て、前記ローターシャフトが垂直姿勢となったとき、前記重心がそのローターシャフトの延長線上に位置するように前記ウェイトを後方に移動し、前記ローターシャフトが水平姿勢となったとき、前記重心が前記主翼の空力中心よりも前方に位置するように前記ウェイトを前方に移動するものである請求項1から3の何れか1項に記載の垂直離着陸機。
A center of gravity moving mechanism that moves the center of gravity in the front-rear direction by moving a weight in the front-rear direction of the body is provided inside the fuselage of the body,
The center-of-gravity moving mechanism moves the weight rearward so that the center of gravity is positioned on an extension line of the rotor shaft when the rotor shaft is in a vertical posture when the airframe is viewed from the side. The vertical take-off and landing according to any one of claims 1 to 3, wherein when the shaft is in a horizontal posture, the weight is moved forward so that the center of gravity is located forward of the aerodynamic center of the main wing. Machine.
前記ウェイトが、前記ローターシャフトを回転させる駆動源であるエンジン又はモーターである請求項4に記載の垂直離着陸機。   The vertical take-off and landing aircraft according to claim 4, wherein the weight is an engine or a motor that is a drive source for rotating the rotor shaft. 前記回動手段は、前記ローターシャフトを垂直姿勢と水平姿勢との間で回動自在に支持する回動支持機構と、該回動支持機構によって前記主翼に回動自在に支持された前記ローターシャフトの回動角度が変更されるように、前記ローターのサイクリックピッチを変更するピッチ変更機構と、該ピッチ変更機構による前記ローターのサイクリックピッチの変更によって回動された前記ローターシャフトの回動角度を固定するロック機構とを備えた請求項1から5の何れか1項に記載の垂直離着陸機。   The rotation means includes a rotation support mechanism that rotatably supports the rotor shaft between a vertical posture and a horizontal posture, and the rotor shaft that is rotatably supported by the main wing by the rotation support mechanism. A pitch change mechanism that changes the cyclic pitch of the rotor so that the rotation angle of the rotor is changed, and a rotation angle of the rotor shaft that is rotated by changing the cyclic pitch of the rotor by the pitch change mechanism The vertical take-off and landing aircraft according to any one of claims 1 to 5, further comprising a lock mechanism that fixes the vehicle.
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