JP5666431B2 - 対の二重反転垂直軸プロペラを備えるフライングマシン - Google Patents

対の二重反転垂直軸プロペラを備えるフライングマシン Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、搬送される荷重の下に配置された対の二重反転垂直軸プロペラを備えるフライングマシンに関する。
ユーザがプラットフォーム上に立ち、プラットフォームの下に、地表からプラットフォームを持上げる揚力を生成するプロペラが搭載されるフライングプラットフォームを備えるフライングマシンを提供することが提案されてきた。プラットフォームは、ユーザが把持する周縁ハンドレールを備え、ユーザは、プラットフォームの傾きを制御して、プラットフォームの進む方向を制御するために、自分の体重のかけ方を調整する。こうしたフライングプラットフォームは、Arthur Robertson等による米国特許第2953321号に提案されている。こうしたプラットフォームはまた、1940年代および1950年代にCharles Zimmermanによって提案された。
フライングプラットフォームの基本原理は、そうした早期の提案によって確立されたが、商業的に実用的でかつより容易に制御可能なバージョンは実現されなかった。
本出願は、先に提案された非常に基本的なフライングプラットフォームが現実の世界で非実用的であることおよびフライングプラットフォームの問題を解決することに関する研究に由来している。
本発明の第1の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、マシンは、プロペラの外周縁部の半径方向内側の位置で、プロペラの上のマシン上に共に搭載された座席とハンドルバーを備える。
好ましくは、プロペラは、使用中に各プロペラが実質的に同じ揚力を生成するように、各プロペラに入る空気流における如何なる差をも調節するよう、プロペラの特性が変えられるように構成される。
好ましくは、変えられるのは、プロペラブレードのピッチである。
好ましくは、マシンは、2つのモータを備える。
好ましくは、2つのモータは、モータからの出力駆動力をプロペラに伝達するように働く単一の駆動手段に接続される。
好ましくは、モータはそれぞれ、他方のモータ無しに、一方のモータが駆動手段を駆動することを可能にするように働く各一方向クラッチを介して駆動手段に接続される。
好ましくは、ハンドルバーは、プロペラの回転軸から一方向において横方向に離間し、座席は、プロペラの回転軸から対向方向において横方向に離間する。
好ましくは、ハンドルバーの少なくとも一部の動きは、マシンのヨーを制御するように働く。
好ましくは、マシンに対するハンドルバーの回転は、マシンのヨーを制御する。
一実施形態では、マシンは、テールロータを備え、ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するためにテールロータを制御するように働く。
好ましくは、ハンドルバーは、テールロータの回転速度を制御するように働く。
別の実施形態では、ハンドルバーは、マシンをヨーイングさせるトルク反作用を誘発するために二重反転プロペラの特性を変えるように働く。
好ましくは、ハンドルバーは、トルク反作用を誘発するために、それぞれの二重反転プロペラのブレードのコレクティブピッチにおける差を制御する。
好ましくは、ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するために、1つのプロペラだけのブレードのコレクティブピッチを制御する。
ハンドルバーは、別法としてまたは付加的に、マシンのヨーを制御するために、プロペラの相対的な回転速度を制御してもよい。
好ましくは、マシンは、少なくとも1つのスロットルレバーを備え、少なくとも1つのスロットルレバーの動きは、モータ(複数可)の速度を制御する。
好ましくは、ハンドルバーは、ツイストグリップを備え、ツイストグリップの回転は、生成される揚力を制御するために、少なくとも1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチを制御する。
好ましくは、マシンは、プロペラのブレードのコレクティブピッチを変えるように働くコレクティブピッチ機構を備え、その機構は、プロペラのブレードに連結したスワッシュプレートを備え、プロペラブレードに対するスワッシュプレートの動きは、プロペラブレードのピッチを変えるように、プロペラブレードをその長手軸を中心に回転させる。
好ましくは、スワッシュプレートは、プロペラの回転軸に平行な方向に直線状に動くように構成され、この直線運動は、スワッシュプレートをブレードに連結するリンク機構によってブレードの回転運動に変換される。
好ましくは、各プロペラは、各スワッシュプレートに関連している。
一実施形態では、1つのスワッシュプレートの動きを他のスワッシュプレートに伝達する伝達スワッシュプレートが存在する。
好ましくは、アクチュエータは、1つのスワッシュプレートの動きを行うために設けられ、前記スワッシュプレートの動きは、伝達スワッシュプレートによって他のスワッシュプレートに伝達され、両方のプロペラのブレードのコレクティブピッチが1つのアクチュエータによって同時に制御される。
別の実施形態では、各スワッシュプレートの動きは、各アクチュエータによって制御され、1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチが、他のプロペラのブレードのコレクティブピッチと独立に制御される。
好ましくは、プロペラは、周縁スカートによって囲まれる。
好ましくは、スカートは、複数の垂直に離間したリングを備え、リング間の隙間は、使用中に、プロペラに空気を供給するダクトとして機能する。
好ましくは、リングは、エアロフォイル形状の横断面を有している。
好ましくは、マシンのベースは、飛行中でないときに、マシンが載る複数のランナを備える。
好ましくは、マシンのベースは、飛行中でないときに、マシンの動きを容易にする中央に搭載されたハブを備える。
好ましくは、ハブは、マシンのベースのソケット内に回転可能に搭載されたボールを備える。
本発明の第2の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、ハンドルバーは、プロペラの上のマシン上に移動可能に搭載され、マシンに対するハンドルバーの動きは、使用中に、マシンンのヨー制御を行う。
好ましくは、マシンのシャーシに対するハンドルバーの回転は、使用中に、マシンのヨー制御を行う。
一実施形態では、マシンは、テールロータを備え、ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するためにテールロータを制御するように働く。
好ましくは、ハンドルバーは、テールロータの回転速度を制御するように働く。
別の実施形態では、ハンドルバーは、マシンをヨーイングさせるトルク反作用を誘発するために二重反転プロペラの特性を変えるように働く。
好ましくは、ハンドルバーは、トルク反作用を誘発するために、それぞれの二重反転プロペラのブレードのコレクティブピッチにおける差を変化させる。
好ましくは、ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するために、1つのプロペラだけのブレードのコレクティブピッチを制御する。
ハンドルバーは、別法としてまたは付加的に、マシンのヨーを制御するために、プロペラの相対的な回転速度を制御してもよい。
好ましくは、ハンドルバーは、ツイストグリップを備え、ツイストグリップの回転は、生成される揚力を制御するために、少なくとも1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチを制御する。
好ましくは、マシンは、プロペラのブレードのコレクティブピッチを変えるように働くコレクティブピッチ機構を備え、その機構は、プロペラブレードに連結したスワッシュプレートを備え、プロペラブレードに対するスワッシュプレートの動きは、プロペラブレードのピッチを変えるように、プロペラブレードをその長手軸を中心に回転させる。
好ましくは、スワッシュプレートは、プロペラ(複数可)の回転軸に平行な方向に直線状に動くように構成され、この直線運動は、スワッシュプレートをブレードに連結するリンク機構によってブレードの回転運動に変換される。
好ましくは、各プロペラは、各スワッシュプレートに関連している。
一実施形態では、1つのスワッシュプレートの動きを他のスワッシュプレートに伝達する伝達スワッシュプレートが存在する。
好ましくは、アクチュエータは、1つのスワッシュプレートの動きを実施するために設けられ、前記スワッシュプレートの動きは、伝達スワッシュプレートによって他のスワッシュプレートに伝達され、両方のプロペラのブレードのコレクティブピッチが1つのアクチュエータによって同時に制御される。
別の実施形態では、各スワッシュプレートの動きは、各アクチュエータによって制御され、1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチが、他のプロペラのブレードのコレクティブピッチと独立に制御される。
本発明の第3の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、ハンドルバーは、プロペラの上のマシン上に搭載され、マシンは、プロペラブレードのピッチをコレクティブに制御するように働くコレクティブピッチ機構をさらに備え、コレクティブピッチ機構は、ハンドルバーで制御される。
好ましくは、ハンドルバーは、ツイストグリップを備え、ツイストグリップの回転は、生成される揚力を制御するために、少なくとも1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチを制御する。
好ましくは、コレクティブピッチ機構は、プロペラブレードに連結したスワッシュプレートを備え、プロペラブレードに対するスワッシュプレートの動きは、プロペラブレードのピッチを変えるように、プロペラブレードをその長手軸を中心に回転させる。
好ましくは、スワッシュプレートは、プロペラ(複数可)の回転軸に平行な方向に直線状に動くように構成され、この直線運動は、スワッシュプレートをブレードに連結するリンク機構によってブレードの回転運動に変換される。
好ましくは、各プロペラは、各スワッシュプレートに関連している。
一実施形態では、1つのスワッシュプレートの動きを他のスワッシュプレートに伝達する伝達スワッシュプレートが存在する。
好ましくは、アクチュエータは、1つのスワッシュプレートの動きを実施するために設けられ、前記スワッシュプレートの動きは、伝達スワッシュプレートによって他のスワッシュプレートに伝達され、両方のプロペラのブレードのコレクティブピッチが1つのアクチュエータによって同時に制御される。
別の実施形態では、各スワッシュプレートの動きは、各アクチュエータによって制御され、1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチが、他のプロペラのブレードのコレクティブピッチと独立に制御される。
本発明の第4の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、マシンは、マシンをヨーイングさせるように働くトルク反作用を誘発するために、少なくとも1つのプロペラの特性を他のプロペラに対して変えるように働くヨー制御機構を備える。
好ましくは、ヨー制御機構は、トルク反作用を誘発するために、それぞれの二重反転プロペラのブレードのコレクティブピッチにおける差を制御する。
好ましくは、ヨー制御機構は、マシンのヨーを制御するために、1つのプロペラだけのコレクティブピッチを制御する。
ヨー制御機構は、別法としてまたは付加的に、マシンのヨーを制御するために、前記プロペラの相対的な回転速度を制御してもよい。
好ましくは、ヨー制御機構は、プロペラのブレードのコレクティブピッチを変えるように働くコレクティブピッチ機構を備え、その機構は、プロペラブレードに連結したスワッシュプレートを備え、プロペラブレードに対するスワッシュプレートの動きは、プロペラブレードのピッチを変えるように、プロペラブレードをその長手軸を中心に回転させる。
好ましくは、スワッシュプレートは、プロペラの回転軸に平行な方向に直線状に動くように構成され、この直線運動は、スワッシュプレートをブレードに連結するリンク機構によってブレードの回転運動に変換される。
好ましくは、各プロペラは、各スワッシュプレートに関連している。
好ましくは、各スワッシュプレートの動きは、各アクチュエータによって制御され、1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチが、他のプロペラのブレードのコレクティブピッチと独立に制御される。
本発明の第5の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、マシンは、プロペラの上の座席およびハンドルバーならびにプロペラの下でかつマシンの最も下の部分の下に突出するハブを備え、ハブは、静止時に、傾斜配置でマシンを部分的に支持し、ユーザは、マシンが非傾斜配置にある状態で、マシンが、ハブによって部分的に支持され、かつ、プロペラによって生成される揚力によって部分的に支持されるように、離陸中に、マシンを制御することができる。
本発明の第6の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、荷重搬送領域がプロペラの上に設けられ、プロペラはそれぞれ、各ブレードピッチ制御機構を備え、マシンはコントローラをさらに備え、ブレードピッチ制御機構およびコントローラは、1つのプロペラのブレードのピッチが、他のプロペラのブレードのピッチと独立に制御可能であるように構成される。
好ましくは、ブレードピッチ制御機構およびコントローラは、1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチおよびサイクリックピッチのそれぞれが、他のプロペラのブレードのコレクティブピッチおよびサイクリックピッチのそれぞれと独立に制御可能であるように構成される。
好ましくは、ブレードピッチ制御機構の少なくとも1つは、コントローラによって制御されるサーボによって作動される。
最も好ましくは、各ブレードピッチ制御機構は、各サーボによって制御される。
好ましくは、各ブレードピッチ制御機構は、それ自身の組のサーボによって提供され、サーボは、各プロペラブレードについて設けられる。
好ましくは、各プロペラは、各駆動軸によって駆動され、駆動軸は同軸であり、駆動軸の少なくとも1つの駆動軸は、ブレードピッチ制御機構の少なくとも1つが、その駆動軸内に収容されるように中空である。
本発明の第7の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、荷重搬送コンテナはプロペラの上に搭載される。
好ましくは、荷重搬送コンテナは、細長く、マシンの長手軸に沿って延在するように構成され、コンテナの幅は、マシンの幅より小さい。
荷重搬送コンテナは、負傷者を搬送するストレッチャを備えてもよい。
垂直軸プロペラの回転軸に垂直な軸を中心に回転するように搭載された後向きインペラを備え、かつ、後向きインペラが使用中であるとき、さらなる推力を生成するように構成されるプッシャファン組立体が設けられてもよい。
少なくとも1つの移動可能に搭載されたエアロフォイルが設けられてもよく、エアロフォイルの傾斜角度は、マシンに対して調整され得る。
好ましくは、移動可能に搭載されたエアロフォイルは、マシンを横切って延在する水平軸を中心に回転するように搭載される。
好ましくは、複数の移動可能なエアロフォイルが設けられる。
好ましくは、第1の組の移動可能エアロフォイルは、マシンの前部に設けられ、第2の組はマシンの後部に設けられる。
本発明の第8の局面によれば、少なくとも1つのモータおよび2つの垂直軸二重反転プロペラを備えるフライングマシンが提供され、プロペラのブレードは、モータによってプロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、荷重搬送領域がプロペラの上に設けられ、コントローラが設けられ、マシンの姿勢を示す信号を生成するように構成された複数のジャイロを備え、コントローラは、信号を処理し、その後、所定の姿勢でマシンを維持するように、マシンを制御するように働く。
本発明の他の態様は、本明細書で言及される特徴または制限の任意の組合せを含む可能性がある。
本発明は、種々の方法で実施されてもよいが、実施形態は、ここで、添付図面を参照して単に例として述べられるであろう。
本発明によるフライングマシンの前面からの斜視図である。 図1のフライングマシンの背面からの斜視図である。 図1および図2のフライングマシンの前面からの図である。 図1〜3のフライングマシンの側面からの図である。 説明を明確にするために、マシンのボディワークおよびコントロールが除去された状態の、図1〜4のフライングマシンの上部かつ前面からの斜視図である。 マシンのボディワークの一部が切取られた状態の、図1〜5のフライングマシンの前面かつ上部からの詳細斜視図である。 本発明によるフライングマシンと共に使用するためのコレクティブピッチ機構の側断面図である。 本発明によるフライングマシンと共に使用するための別のコレクティブピッチ機構の側断面図である。 本発明によるフライングマシンの別の実施形態の平面図である。 図10のフライングマシンの前面かつ一方の側面からの斜視図である。 図9および図10のフライングマシンの正面図である。 図9〜11のフライングマシンの側面図である。 マシンの一部が開放された状態にある、図9から図12のフライングマシンの前面かつ側面からの斜視図である 本発明によるフライングマシンのさらなる実施形態の平面図である。 図14のフライングマシンの前面かつ一方の側面からの斜視図である。 図14および図15のフライングマシンの正面図である。 図14〜16のフライングマシンの側面図である。 本発明によるフライングマシンと共に使用するためのさらなるコレクティブピッチ機構の側断面図である。 説明を明確にするためにマシンの一部が除去され、マシンの他の部分が第1の状態にある、本発明による改良型フライングマシンの側面図である。 図19の改良型フライングマシンの正面図である。 図19および図20の改良型フライングマシンの平面図である。 マシンの一部が第2の状態にある、図19〜21の改良型フライングマシンの側面図である。 マシンの一部が第1の状態にある、図19〜22の改良型フライングマシンの一部の拡大側面図である。 図23に対応するが、マシンの一部が第2の状態にある図である。 説明を明確にするためにマシンの一部が除去され、マシンの他の部分が第1の状態にある、本発明によるさらなる改良型フライングマシンの側面図である。 図25のさらなる改良型フライングマシンの正面図である。 図25および図26のさらなる改良型フライングマシンの平面図である。 マシンの一部が第2の状態にある、図25〜27のさらなる改良型フライングマシンの側面図である。
図1〜6を参照して、フライングマシン1は、シャーシ3を備え、シャーシ3の下側に、共通回転軸8を共有する2つの垂直軸二重反転プロペラ5、7が搭載される。プロペラ5、7は、共通駆動機構10を通して2つのモータ9によって駆動され、各モータ9は、プロペラ5、7の上のシャーシ3上に搭載され、シャーシ3に沿って長手方向に離間している。ボディワークは、プロペラ5、7の上のシャーシ3の上部に搭載され、また、空気力学的ノーズピース13、ノーズピース13の後ろの座席15、および、この実施例では、ダクト付きテールロータ19を備える座席15の後ろのテールピース17を備える。ハンドルバー21は、移動可能に、すなわち、この実施例では、回転可能に、座席15とノーズピース13との間でシャーシ3上に搭載される。マシン1のユーザは、ユーザの脚がモータ9および駆動機構10をまたいだ状態で、プロペラ5、7の上部で実質的に中央に着座し、したがって、乗車姿勢は、モータバイクの乗車姿勢と非常によく似ている。
シャーシ3は、マシン1の前部から後部まで長手方向に延在する2つの平行な主シャーシレール23を備える。円形スカート25は、プロペラ5、7を囲み、シャーシレール23の端部上に搭載される。スカート25は、エアロフォイル形状横断面の複数の垂直に離間したリング27を備える。リング27は、リング27の各対間に空気入口ダクトを画定するために、複数の垂直スペーサストラット29によって所定の離間位置に保持される。
スカート25のベースは、3つの等間隔で配置されたランナ31、32を備える。2つの側部ランナ31は、プロペラ軸8からスカート25までマシン1の長手軸から約45°の角度で前方に延在する。後部ランナ32は、プロペラ軸8から、マシン1の長手軸に同軸方向に後方に延在する。
各ランナ31、32の最も下の表面は湾曲し、中央球状ハブまたは回転可能に搭載されたボール33が、プロペラ軸8のランナ31、32の交差部に設けられる。そのため地表に着地しているとき、マシン1は、ボール33、後部ランナ32、および側部ランナ31の一方の上に載るために、後方にかつ一方の側に傾斜するように傾斜姿勢状態となる。マシン1は、マシン1をランナ31、32から離昇させ、マシン1をボール33上でだけ支持することによって、地表にあるときに動き回ることができる。
ボディワークはまた、プランでは円形であり、ボディワークの周縁は、スカート25の上部辺縁34と同じ辺縁を持つ。ノーズピース13、座席15、およびテールセクション17は、シャーシレール23の上部に搭載された、マシン1の前部から後部まで長手方向に延在するユニットを形成する。座席15およびハンドルバー21は、シャーシ3の長手軸に沿って離間し、プロペラ5、7の周縁の半径方向内側に位置する。湾曲したスポーク34は、本体ユニットからスカート25の上部辺縁34まで半径方向外側に延在する。足載せ台36は、座席15に隣接して設けられる。
この実施例では、マシン1は、シャーシレール23に沿って長手方向に離間した2つのモータ9を、プロペラ5、7の回転軸8の両側に1つずつ備える。この実施例では、各モータ9は、4ストロークロータリガソリンエンジンを備え、各エンジンは、マシン1のノーズピース13内に形成された入口アパーチャ38から空気を引込む各空気入口ダクト37を備え、また、各エンジンは、マシン1のテールピース17を通って延在する各排気管および消音器39を備える。各モータ9の速度は、各スロットルレバー(図示せず)によって制御され、2つのレバーが、ハンドルバー21の下で座席の前部に並んで配置される。これらは、共に、パイロットの体重に固有のRPMの読みに設定される。この特定のRPMに設定されると、スロットルレバーは、通常の飛行中に使用されない。
各モータ9は、各スプラグクラッチまたは他の1方向クラッチ43に接続された各出力軸41を備える。各スプラグクラッチ43の出力軸41は、共通駆動機構10に入力される。
駆動機構10は、2つの垂直同軸プロペラ軸47、49が搭載されるギアボックスハウジング45を備え、外側軸47は、内側軸49の上側部分を収容する。各プロペラ軸47、49の上端は、それぞれの45°スパイラルベベルギア51、53を備える。プロペラ軸47、49の下端は、上側および下側プロペラ5、7にそれぞれ接続される。
ベベルギア51、53は、垂直方向に離間し、ギアボックスハウジング45内のスプラグクラッチ出力軸44の端部上に搭載されたより小さなベベルギア55によって駆動される。より小さなベベルギア55は、外側プロペラ軸47および上側プロペラ5を第1の方向に回転させるために、スプラグクラッチ出力軸44の回転によって下側ベベルギア51が駆動されるように、2つのベベルギア51、53の中間にある。上側ベベルギア53は、内側プロペラ軸49および下側プロペラ7を、上側プロペラ5の方向と反対方向に回転させるために、スプラグクラッチ出力軸44の回転によって駆動される。
こうして、モータ9および駆動機構10は、プロペラ5、7が二重反転を行うよう駆動されるように構成され、この二重反転は、普通ならマシン1を、プロペラ軸8を中心にヨーイングさせることになるトルク反作用を除去する、または、最小にする。
スプラグクラッチ43は、他のモータ9無しで、または、モータ9の一方が他のモータより小さなトルクを生成する状態で、一方のモータ9がプロペラ5、7を駆動することを可能にし、機能しないかまたはトルクが減少したモータ9に関連するクラッチ43は、そのモータ9の出力軸41に対するクラッチ出力軸44の回転を可能にする。
上側プロペラ5の各ブレード5Aの半径方向に最も奥の端部は、離間した搭載プレート51の各対上に搭載される。プレート51の各対は、2つの半径方向に離間したボールおよびソケットコネクタ55を介してハブ53上で外側プロペラ軸47の下端に搭載される。コネクタ55は、ブレード5Aが、ハブ53と共にプロペラ軸8を中心に回転するように、また、ブレード5Aのピッチが変わるように、ほぼプロペラ回転軸8に垂直な軸である自分自身の長手軸57を中心に各ブレード5Aもまた回転できるように構成される。
同様に、下側プロペラ7の各ブレード7Aの半径方向内側端部は、離間した搭載プレート71の各対上に搭載される。プレート71の各対は、2つの半径方向に離間したボールおよびソケットコネクタ75を介してハブ73上で内側プロペラ軸49の下端に搭載され、コネクタ75は、ブレード7Aが、ハブ73と共にプロペラ軸8を中心に回転するように、また、ブレード7Aのピッチも変わるように、ほぼプロペラ回転軸8に垂直な軸である自分自身の長手軸77を中心に各ブレード7Aもまた回転できるように構成される。
図7および図8は、各プロペラ5、7のブレード5A、7Aのピッチをコレクティブに制御するためのコレクティブピッチ機構の2つの実施例を示す。
図7を参照して、上側および下側プロペラ5、7のブレード5A、7Aのピッチが、単一アクチュエータを介して同時に制御されるコレクティブピッチ機構81が示される。
コレクティブピッチ機構81は、内側プロペラ軸49の中心を同軸に通過する非回転制御軸83を備え、該制御軸の上端は、ギアボックスハウジング45の上部から突出し、該制御軸の下端は、最も下のプロペラ7のハブ73の下に突出する。
制御軸83の上端は、この実施例ではリニアサーボアクチュエータを備えるアクチュエータ85に接続される。アクチュエータ85は、ハンドルバー21の一端のツイストグリップコントロール86によって制御される。下側スワッシュプレート87は、制御軸83の下端に回転可能に搭載される。下側スワッシュプレート87は、対象となるブレード7Aの長手軸から離間した位置で、各リンク機構89を介してプレート71の各対の下側搭載プレート71に接続される。リンク機構89は、下側スワッシュプレート87が、下側プロペラ7によって制御軸83に対して回転可能に駆動されるように、下側プロペラ7の回転運動を下側スワッシュプレート87に伝達する。
各ブレード7Aの上側搭載プレート71は、各伝達リンク機構93を介して伝達スワッシュプレート91に接続される。伝達スワッシュプレート91はまた、内側プロペラ軸49によって回転可能に駆動され、内側プロペラ軸49を軸方向に上下に摺動されるように構成されたスリーブ94上に搭載される。
スリーブ94は、伝達スワッシュプレート91を上側スワッシュプレート97に接続し、上側スワッシュプレート97は、上側プロペラ5の下側搭載プレート51にリンク機構99を介して接続される。上側スワッシュプレート97は、上側プロペラ5と共に回転するために、すなわち、下側プロペラ7ならびに下側および伝達スワッシュプレート87、91と反対方向に回転するために、スリーブ94上に回転可能に搭載される。
使用中に、ユーザは、ハンドルバー21上のツイストグリップ86をひねることによってアクチュエータ85を作動させる。これは、制御軸83を、ギアボックスハウジング45およびプロペラ5、7に対して上方に移動させる。これは、下側スワッシュプレート87を上方に付勢し、この直線状上向き運動が、ブレード77の長手軸77を中心とするブレード7Aの時計方向回転になるようにリンク機構89によって伝達される。
下側スワッシュプレート87の上向き運動は、伝達スワッシュプレート91およびスリーブ94もまた、内側プロペラ軸49に沿って上方に付勢されるように、伝達リンク機構93を介して伝達スワッシュプレート91に伝達される。スリーブ94は、この垂直上向き運動を、上側プロペラ5と共に回転する上側スワッシュプレート97に与える。上側プロペラ5に対する上側スワッシュプレート97の上向き直線運動は、ブレード5Aの長手軸57を中心とするブレード5Aの反時計方向回転になるようにリンク機構99によって伝達される。
こうして、ハンドルバーツイストグリップ86をひねることによって、上側および下側プロペラ5、7のブレード5A、7Aのコレクティブピッチは、プロペラ5、7の二重反転、すなわち、下側ブレード7Aが時計方向に回転し、上側ブレード5Aが反時計方向に回転する状態を調節する方向に、ブレード5A、7Aの長手軸の回りで同時に変更される。そのため、ツイストグリップ86は、使用中に、マシン1の上昇または下降を制御するコレクティブピッチコントロールとして機能する。
この実施形態では、プロペラブレード5A、7Aのピッチは、マシン1のヨーを制御するために使用されない。代わりに、ブレードのピッチまたは回転速度などのテールロータ19の特性が、ヨーを制御するために使用される。制御は、マシンのヨーが必要とされる方向に、シャーシ3に対してハンドルバー21を回転させることによって実施される。ハンドルバー21の回転は、アクチュエータを起動し、アクチュエータは、テールロータ19のブレードピッチまたは回転速度を相応して調整する。
図8を参照して、上側および下側プロペラ5、7のブレード5A、7Aのピッチが独立して制御される代替のコレクティブピッチ機構101が示される。代替のコレクティブピッチ機構101は、ヨー制御機構として機能する。
この機構は、伝達および上側スワッシュプレート91、97が省略されていることを除いて、機構91と同じである。下側スワッシュプレート87は、残っており、上述したように、下側プロペラ7のブレード7Aのコレクティブピッチを制御する。
上側プロペラブレード5Aのコレクティブピッチは、この実施例では、各リンク機構105を介して上側プロペラ5のブレード5Aの上側搭載プレート51に接続されるヨースワッシュプレート103によって制御される。ヨースワッシュプレート103は、外側プロペラ軸47を軸方向に上下に摺動するように構成されたスリーブ107上に回転可能に搭載される。スリーブ107の上部は、ギアボックスハウジング45の下側部分111内に搭載されたリニアサーボアクチュエータ109に接続される。
アクチュエータ109は、上側プロペラ5に向かって、または、離れるように、ヨースワッシュプレート103を移動させるために、外側プロペラ軸47を上下に摺動可能にスリーブ107を移動させるように働く。上側プロペラ5に対するヨースワッシュプレート103の直線運動は、上側プロペラブレード5Aの長手軸57を中心とする上側プロペラブレード5Aの反時計方向の回転になるように、リンク機構105によって伝達される。
下側およびヨースワッシュプレート87、103およびその関連するアクチュエータ85、109は、上側および下側プロペラ5、7のブレード5A、7Aのコレクティブピッチが独立して調整されることを可能にする。
下側プロペラブレード5Aのコレクティブピッチと同時に上側プロペラブレード7Aのコレクティブピッチを調整することによって、マシン1の上昇および下降が、上述したように制御され得る。
しかし、下側プロペラブレード7Aのコレクティブピッチと独立して上側プロペラブレード5Aのコレクティブピッチを調整することによって、二重反転するプロペラ5、7によって生成されるトルク反作用は、変えられることができ、したがって、マシン1のヨーが、制御され得る。
この実施形態では、マシンのヨーを制御するとき、下側プロペラブレード7Aのピッチは、一定に維持され、ヨーの程度は、上側プロペラブレード5Aのコレクティブピッチだけを変えることによって制御される。
上側プロペラブレード5Aのピッチを制御するアクチュエータ109は、ハンドルバー21上のツイストグリップ86によって、また、ハンドルバー21自体の回転によって起動される。下側プロペラブレード5Aのピッチを制御するアクチュエータ85は、ハンドルバー21上のツイストグリップ86によって起動されるだけである。
そのため、ユーザは、上昇したいと思う場合、ツイストグリップ86をひねり、それにより、両方のアクチュエータ85、109が起動されて、上側および下側プロペラブレード5A、7Aのコレクティブピッチが同時に変えられる。
ユーザは、マシン1を一方向にヨーイングさせたいと思う場合、ツイストグリップ86を一定位置に維持し、ハンドルバー21を所望の方向に回転させる。これは、上側アクチュエータ109だけを起動させて、上側プロペラブレード5Aのピッチを増加させ、したがって、所与の方向にトルク反作用を増加させ、その結果、マシン1が時計方向にヨーイングする。ハンドルバー21が反対方向に回転される場合、これは、上側アクチュエータ109を起動して、上側プロペラブレード5Aのピッチを減少させ、したがって、トルク反作用を減少させ、その結果、マシン1が反時計方向にヨーイングする。ハンドルバー21が真っ直ぐな位置に維持される場合、アクチュエータ85、109は、トルク反作用、その結果、マシン1のヨーイングが存在しないように、上側および下側プロペラブレード5A、7Aのコレクティブピッチが同一であるように働く。
この実施形態では、テールロータ19は、必要とされず、省略されてもよい。上記実施形態のそれぞれにおいて、マシンの上昇または下降の何らかの付加的な制御が、スロットルレバーを使用してモータ9の速度を増加させるかまたは減少させることによって提供される。
マシンの方向制御は、キネステティクスによって、すなわち、マシン1に対してユーザの体重分布を調整することによって達成される。マシン1を前方に移動させるために、ユーザは身をかがめ、マシン1を後方に移動させるために、ユーザは身をそらす。ユーザはまた、一方の側または他の側に身をかがめることによって、飛行中にマシンを操縦することができ、この制御は、通常、ハンドルバー21を使用してマシン1のヨーを制御することと連携する。
所与の方向に飛行するとき、空気は、エアロフォイル形状リング27にわたってスカート25内のダクトを通して流れる。これは、プロペラ5、7上の空気流を流線型にし、マシン1の速度および効率を上げる揚力を生成する。
上側および下側プロペラブレード5A、7Aのピッチは、下側プロペラ7が、使用中に、より速く移動する空気にさらされることを調節するためにわずかに異なる。
地表にあるとき、マシン1は、中央ボール33を使用してマシンを移動させることによって動き回ってもよい。ボール33は、地表上で摺動するように、低摩擦材料から形成され得、または、マシン1の多方向運動を可能にするために、マシン1のベースにおいてソケット内に回転可能に搭載され得る。
ボール33の形態のハブおよび後部ランナ32は、マシン1全体が離昇させられる前に、後部ランナ32が地表から離昇させられるよう、ユーザが自分の体重を調整することを可能にすることによって離陸を補助するために、マシン1が、静止時に、後方に傾斜するための傾斜姿勢になるように構成される。これは、マシン1が離陸する前に、正しい体重分布についてのフィードバックをユーザに提供する。中央ボール33は、周縁スカート25より低く、または、周縁スカート25から突出して搭載される。予備離昇動作中に、たとえば、プロペラ5、7からの60%推力を使用して、周縁スカート25のどの部分も地表に接触しない状態で、パイロットが、この中央ボール33上で平衡を保つことを学ぶことになる。全体的な平衡が達成されるとき、すなわち、中央ボール33およびプロペラ5、7からの揚力によってマシン1が支持された状態で、マシン1が、非傾斜姿勢にあるとき、離陸を始動させるためにコレクティブピッチが増加され得る。
ボディワーク11が、炭素繊維から形成され、スカート25、リング27、およびシャーシ3が、アルミニウム材料から形成されうることが想定される。スカート25は、約0.25m深さでかつ2m径でありうる。任意の他の適した材料および寸法が、あるいは、使用され得ることが理解されるであろう。
ユーザが、マシン1に対して自分自身を守ることを可能にするハーネスが設けられ得る。パラシュート機構が、同様に設けられ得、また、たとえば、ハンドルバー21の直ぐ前に搭載されるように、マシン1のノーズピース13内に詰込まれてもよい。
アクチュエータ85、109の制御、実際には、モータ速度およびテールロータ19ブレードピッチ/速度は、ハンドルバー21と、ツイストグリップ86と、スロットル制御レバーと、マシン1の可動部分との間に直接の機械的接続が必要とされないように、フライバイワイヤ電子回路によって達成され得る。
実施例のモータ9は、ICエンジンであるが、代わりに、たとえば電動機または水素で動くモータなどの任意の他の適した動力源を備え得る。ICエンジンが使用される場合、これらは、所望に応じて2ストロークまたは4ストロークであり得、スーパーチャージャまたはターボチャージャなどの強制吸込みシステムを組込んでもよく、ガソリン、ディーゼル、またはバイオ燃料で運転するようになっていてもよい。
1つまたは他のプロペラ5、7の相対的な回転速度を調整することによってマシン1のヨーを制御する他の手段が、付加的にまたは別法として、提供され得ることが想定される。これは、たとえば、上側プロペラ7上のディスクブレーキによって達成されうる。
さらに図9〜13を参照して、フライングマシン121の別の実施形態は、やはり、シャーシを備え、シャーシの下側に、共通回転軸を共有し、かつ、共通駆動機構を通して2つのモータ9によって駆動される2つの垂直軸二重反転プロペラ5、7が搭載され、各モータは、プロペラ5、7の上のシャーシ上に搭載され、シャーシに沿って長手方向に離間している。
しかし、この実施形態では、プロペラ5、7の上のシャーシの上部に搭載されたボディワークは、ヒンジ付きまたは取外し可能蓋125によって閉鎖可能な荷重搬送コンテナ123を備える。
荷重搬送コンテナは、細長く、マシンの長手軸と整列した長手軸を有し、コンテナ123は、マシンの長さの大部分に沿って延在する長さであるが、コンテナ123の側面がマシンの側部辺縁から遠位にあるように比較的狭い幅である。
図14〜17を参照して、フライングマシン131のさらなる実施形態は、図9〜13を参照して上述したマシン121と同様の特徴を有する。しかし、荷重搬送コンテナ123は、人間を搬送できるように変更される。そのため、コンテナの蓋125は、少なくとも人間の頭部が露出されることを可能にするために、一端にカットアウト133を備える。カットアウトは、通気口付き透明カバー(図示せず)で覆われてもよい。
実施形態121、131では、テールロータは省略され、フライングマシン121、131のヨーは、各プロペラ5、7によって生成される旋回効果を変えることによって制御される。
さらに、フライングマシン121、131の飛行が、適した無線またはGPSベースコントローラを使用して遠隔で制御されることが想定される。
図18を参照して、改良型ピッチ制御機構140は、独立したサーボを介して、ロータブレード5A、7Aの各組のコレクティブピッチおよびサイクリックピッチの独立した制御を可能にする。
先の図7および図8に述べた実施例の場合と同様に、各モータ9は、各出力軸41(各スプラグクラッチまたは他の一方向クラッチ43に接続された中間ギアボックス(図示せず)の出力軸であってよい)を備える。各スプラグクラッチ43の出力軸44は、共通改良型駆動機構への入力である。
駆動機構は、2つの垂直同軸プロペラ軸147、149が搭載される上側ギアボックスハウジング145を備え、外側軸147は、内側軸149の大部分を収容する。各プロペラ軸147、149の上端は、それぞれの45°スパイラルベベルギア151、153を備える。プロペラ軸47、49の下端は、上側および下側プロペラ5、7にそれぞれ接続される。
ベベルギア151、153は、垂直に離間し、ギアボックスハウジング145内のスプラグクラッチ出力軸44の端部上に搭載されたより小さなベベルギア155によって駆動される。より小さなベベルギア155は、外側プロペラ軸147および上側プロペラ5を第1の方向に回転させるために、スプラグクラッチ出力軸44の回転によって下側ベベルギア151が駆動されるように、2つのベベルギア151、153の中間にある。上側ベベルギア153は、内側プロペラ軸149および下側プロペラ7を、上側プロペラ5の方向と反対方向に回転させるために、スプラグクラッチ出力軸44の回転によって駆動される。
上側プロペラ5の各ブレード5Aの半径方向に最も奥の端部は、各ソケット151上に搭載される。各ソケット151は、2つの半径方向に離間したボールおよびソケットコネクタ155を介してハブ153上で外側プロペラ軸147の下端に搭載される。
同様に、下側プロペラ7の各ブレード7Aの半径方向内側端部は、各ソケット171上に搭載される。各ソケット171は、2つの半径方向に離間したボールおよびソケットコネクタ175を介してハブ73上で内側プロペラ軸149の下端に搭載される。
外側軸147は、内側軸149ならびに下側ロータブレード7Aのコレクティブピッチおよびサイクリックピッチを制御するスワッシュプレートおよび制御リンク機構を収容するために径が比較的大きくかつ中空である。
外側軸147は、適した軸受を介してギアボックスハウジング145内部に回転可能に搭載される。外側軸147の下端は、ギアボックスハウジング145の下側部分から突出し、ソケット151は、外側軸147の露出部分上に搭載される。
上側ロータスワッシュプレート機構181は、ギアボックスハウジング145の下側部分の外側に搭載され、上側プロペラ5と共に回転する下側スワッシュプレート183を備え、リンク機構185によって各上側ブレード5Aのソケット151に接続される。下側スワッシュプレート183は、ヒンジアーム189によって回転するのを防止される上側スワッシュプレート187に係合し、上側スワッシュプレート187によって上下に移動する。
上側スワッシュプレート187は、上側リンクアーム191を介してギアボックスハウジング145の外部に搭載された一対のプッシュ/プルサーボ193に接続される。
サーボ193は、上側スワッシュプレート187を上下に移動させるように制御され得、この運動は、下側ロータ7のブレード7Aのピッチをコレクティブにまたはサイクリックに調整するために、回転する下側スワッシュプレート183に伝達される。
内側軸149は、適した軸受/シールを使用して外側軸147内に回転可能に搭載される。内側軸149もまた中空である。内側軸149の下端は、外側軸147の下端から突出し、下側ロータハブ173が、内側軸149の突出端上に搭載される。各ソケット171は、内側軸149の下側部分の壁を貫通して延在する各ピッチ制御アーム195に接続される。
各ピッチ制御アーム195は、2つの軸方向に離間した制御ロッド支持体199、201を通って、下側ロータスワッシュプレート機構202の下側スワッシュプレート203まで、内側軸149の内部を上に延びる各下側制御ロッド197に接続される。下側スワッシュプレート203は、その上部がギアボックスハウジング端部キャップ209に固定された静止スワッシュプレート支持バー207上に摺動可能に搭載される球状支持体205上に回転可能に搭載される。
下側スワッシュプレート203は、支持バー207に非回転式に搭載された上側スワッシュプレート211に係合する。
上側スワッシュプレート211は、制御ロッド支持体215を介して、端部キャップ209上に搭載される各直線プッシュ/プルサーボ219まで内側軸149の内部を上に延びる上側制御ロッド213に接続される。
こうして、サーボ219の起動は、上側制御ロッド213を移動させ、上側制御ロッド213は、支持バー207の上/下に上側スワッシュプレート211を摺動させる。上側スワッシュプレート211の動きは、下側スワッシュプレート203に伝達される。その動きは、下側ロータ7の各ブレード7Aの角度を調整するために、下側スワッシュプレート203から下側制御ロッド197を介してピッチ制御アーム195まで伝達される。
こうして、上側ロータ5のブレード5Aのコレクティブピッチおよびサイクリックピッチは、下側ロータ7のブレード7Aのコレクティブピッチおよびサイクリックピッチと独立に制御され得る。この制御を実施するためのサーボの使用は、マシンのオペレータに対する直接の機械的リンクが無い状態で、サーボを制御する、したがって、上側および下側ロータ5、7のブレードのピッチを制御する、有線または無線の電子コントローラの使用を可能にする。
独立したサーボ193、219およびスワッシュプレート機構181、202の3つのうちの2つの組(1組は下側ロータ5用、1組は上側ロータ7用)は、ロータ5、7の独立したディファレンシャルなコレクティブピッチおよびサイクリックピッチ制御を可能にする。
ディファレンシャルコレクティブピッチ制御は、マシンが精密なヨー/ヘッディング制御を有するために望ましい。上側ロータ5に関するブレードピッチと異なるように下側ロータ7に関するブレードピッチを制御することによって、トルク作用が、一方向に誘発され、マシンを回転させる、すなわち、マシンをヨーイングさせる。これは、スワッシュプレート183、187の角度が同じままであるが、駆動軸147、149に沿って上下に移動するように、上側ロータサーボ193を同等に制御することによって達成されることになる。これは、各上側ブレード5Aを、そのソケット151内で設定角度だけ回転させ、次に、各下側ブレード7Aをそのソケット171内で異なる角度だけ回転させるように下側ロータサーボ219を制御する。
ディファレンシャルサイクリックピッチ制御は、それぞれのソケット151、171内での各ブレード5A、7Aの回転角度が、そのブレード5A、7Aの回転位置に応じて異なるよう、スワッシュプレート183、187が、駆動軸147、149に対して傾斜するように、上側ロータサーボ193を不均等に移動するよう制御することによって達成される。
ブレード5A、7Aの独立した制御が可能であるが、標準的な制御入力の場合、機械ヘッディングが変更される必要がなければ、上側および下側ブレード5A、7Aが同様に移動するようにスワッシュプレート183、187、203、211が制御されることになることが想定される。
この実施形態では、中央ハブ33は、内側軸149のベース上に回転可能に搭載され、また、適した軸受を使用して、空気充填ショック吸収半球ボールを備える。
ここで図19〜24を参照して、改良型フライングマシン200は、上述したマシン1の固定したエアロフォイルリング27の前部および後部セクションを置換える細長い調整可能エアロフォイル221を備える。調整可能エアロフォイル221はそれぞれ、各エアロフォイル221の圧力中心223に配置される各水平軸を中心に回転するために、固定したエアロフォイルリング27上に搭載される。
エアロフォイル221の前部の組および後部の組はそれぞれ、適した機械または電気機械制御機構によって制御される。たとえば、エーロフォイルの各組が、直線プッシュ/プルサーボの作動によって移動可能な各制御アームに接続されることが想定される。
エアロフォイル221の各組は、図19および図23を参照して示す中立位置と、図22および24を参照して示す傾斜位置との間で移動可能である。
中立位置では、前部および後部の組のエアロフォイル221は、全体が矢印223で示される方向に、すなわち、マシンの長手軸に平行な方向に空気を流す。この中立位置は、ホバリングおよび低速飛行のために使用されることになる。
しかし、前進飛行中の場合にそうなるように、さらなる揚力が必要とされるとき、前部および後部の組のエアロフォイル221は、全体が矢印225で示される方向に、すなわち、マシンの長手軸に傾斜した方向に空気を流すように、傾斜位置に移動する。
こうして、移動可能エアロフォイル221は、必要とされるときにさらなる揚力を生成することを可能にする。
もちろん、エアロフォイル221の前部および後部の組は、エアロフォイル221の前部の組または後部の組だけが移動するように独立に制御されてもよい。そのため、生成される揚力のかなりの微細調整が可能である。エアロフォイル221の角度は、より大きなまたはより小さな揚力が必要とされるというマシンに対するオペレータによる入力に応答して自動的に制御されることが想定される。
ここで図25〜28を参照して、さらなる改良型フライングマシン230の後部は、インペラダクト233を備える後部プッシャファン組立体231を備え、インペラダクト233内に、プッシャインペラ235が回転可能に搭載され、プッシャインペラ235の回転軸は、マシンの長手軸に平行である、すなわち、ロータ5、7の回転軸に垂直である。
プッシャインペラ235は、マシン230の中心の補助ギアボックス241から後方に延在するインペラ駆動軸239によって、インペラ伝動装置237を介して駆動される。インペラ伝動装置237は、たとえば、インペラ235と駆動軸237との間のギア付きまたはベルト付きリンクを備えてもよい。クラッチ243は、補助ギアボックス241と駆動軸239との間に設けられる。補助ギアボックス241は、マシン230の主ギアボックス10から駆動される。
プッシャファン組立体231は、必要とされるときにさらなる前進推力を生成するために使用される。これは、単に、さらなる前進速度が必要とされるときであってよく、または、急速な高度上昇または方向変更などの他の操縦を補助するためであってよい。
プッシャファン組立体231は、移動可能エアロフォイル221と共に制御されてもよく、また、インペラ5、7、エーロフォイル221、およびプッシャファン組立体231の組合せが、前進推力、揚力、および方向の必要とされる組合せを送出するように構成されるように自動的に制御されてもよい。
上述した特徴のうちの任意の特徴が、必要に応じて組合されてもよく、したがって、述べた特定の実施形態だけに限定されないことが想定される。たとえば、プッシャファン組立体は、移動可能エアロフォイルを持たないマシン上に設けられてもよい。
上述したマシンは、マシンを横切って横にまたはマシンに沿って長手方向に離間した複数の座席を備えてもよいことが想定される。
プロペラ5、7の速度およびブレードピッチ、サーボ193、219、移動可能エアロフォイル221、および設けられる場合プッシャファン組立体231は、適した有線または無線コントローラによって機械的にまたは電気的に制御されてもよい。
上述したフライングマシンは、自律的に、すなわち、マシン自体の上にパイロットを必要とすることなく制御されてもよい。自律制御は、検出される動きに抗する力を生成するために、所与の方向へのマシンの動きを検出し、プロペラ5、7の速度およびブレードピッチ、サーボ193、219、移動可能エアロフォイル221、およびプッシャファン組立体231のうちの少なくとも1つを変える信号をコントローラに送出するための、マシン上に搭載されたジャイロの使用によって達成され得る。
複数の圧電電子ジャイロが、航空機飛行制御サーボを制御するコントローラに組込まれる。各ジャイロ、次に、各サーボは、パイロットまたはコントローラによって別途指令されない限り、所定のヨー、ピッチ、およびロールで特定の所定の高度に航空機を保持する。ジャイロ安定化システムは、空気の乱れまたは航空機重量分布が飛行中の航空機の高度に影響を及ぼさないようにさせる。航空機が、独立してすなわちパイロット入力に依存することなく、自分自身の高度をある程度制御するため、ジャイロ安定化システムはまた、スキルレベルが非常に低いパイロットによって航空機が飛行させられることを可能にする。そのため、コントローラは、パイロットがマシンの制御を完全に解除する場合、静止ホバリング位置などの中性位置にマシンが落着くようにセットアップされ得る。
複数の加速度計もまた、飛行制御サーボを制御するコントローラに組込まれ得る。各加速度計は、高度上の動き、横滑り、および前後動を測定する。再び、これは、激しい風の中でも、ホバリングの静止位置を維持するように、航空機がコントローラによって制御されることを可能にし、航空機があまりにも速く大地に向かわないようにする。
ジャイロおよび加速度計の全てのパラメータは、パイロットのレベルまたは適切な自律制御要件に合うように、コントローラに事前にプログラムされる。異なるプログラムが、異なるパイロットまたはユーザについて使用されてもよい。
こうして、ジャイロ制御システムは、3次元における安定性を維持し得る。
コントローラは、マシンが降下しているとジャイロが検知する方向に追従するようにマシンを移動させために、プロペラ5、7の速度およびブレードピッチ、サーボ193、219、移動可能なエアロフォイル221、およびプッシャファン組立体231のうちの少なくとも1つを効率的に制御しており、したがって、マシンの下に戻るように重心がシフトされる。
上側と下側の両方のロータ5、7のサイクリックピッチは、必要である場合、たとえば0.06秒の間隔で変えられることが想定される。たとえば、一陣の風(gust of wind)が吹いて航空機がわずかに右に傾く場合、ジャイロが、これを検知し、ブレードが航空機の右側に近づくにつれてブレードのピッチを増加させる信号をサイクリックピッチ制御用のコントローラに送出することになり、したがって、航空機の右側の揚力だけを増加させ、航空機を再び水平にさせる。ブレードピッチを調整する、したがって、完全にバランスをとった状態に航空機を常に維持するために、コントローラからサーボへ、何千もの信号が時々刻々送出されることが想定される。加速度計は、特定の高度を保持するのではなく、航空機が最後にそこにあることが検知された場所に関連する位置を保持するように航空機を制御するコントローラによって使用されることを除いて同様な方法で働く。
フライングマシンの別の代替の実施形態では、上側ロータ5のブレード5Aのサイクリックピッチおよびコレクティブピッチは、3つのサーボだけを使用して、下側ロータ7のブレード7Aのサイクリックピッチおよびコレクティブピッチと共に制御され得る。そのため、ブレード5Aの上側の組のピッチは、ブレード7Aの下側の組のピッチと非独立的に制御される。こうして構成されると、マシンのヨーは、プロペラ5、7に入る、かつ/または、から出る空気流を調整する手段を備える空気流調整機構によって制御されてもよい。
こうした機構は、2組の2つの調整可能翼板を備えてもよく、両方の組は、プロペラ5、7の上に搭載され、1つの組はマシンの前部に向き、他の組はマシンの後部に向く。両方の組は、マシンの長手軸の両側に各組の翼板が存在するように搭載される。各翼板は、プロペラ5、7を通る空気流の一部の方向を調整できるように、ほぼ水平軸の回りに移動するために搭載される。そのため、空気流は、航空機を右または左に回転させるように、マシンの長手軸の両側の翼板によって調整され得る。
空気流調整手段は、空気流の方向を変更する任意の手段を備え得、エアロフォイルの形態の翼板、フラップ、または可変開口ダクトを含む。
空気流調整手段は、プロペラ5、7に対して任意の適した位置に位置し得る。こうした位置は、たとえば、上側プロペラ5の上、下側プロペラ7の下、またはプロペラ5と7との間を含む。

Claims (27)

  1. 2つの垂直軸二重反転プロペラの上に少なくとも1つのモータを備えるフライングマシンであって、前記プロペラのブレードは、前記モータによって前記プロペラが回転すると、揚力を生成するように構成され、前記プロペラは、共通の回転軸を共有し、且つ外周縁部を有し、前記プロペラの前記外周縁部の半径方向内側の位置で、前記プロペラの上のマシン上に共に搭載された座席とハンドルバーを備え、前記プロペラは、周縁スカートによって囲まれていて、前記スカートにおける複数のダクトが、使用中に、前記プロペラに空気を供給し、
    前記スカートは、複数の垂直に離間したリングを備え、前記リング間の隙間は、使用中に、前記プロペラに空気を供給する前記ダクトとして機能する、マシン。
  2. 前記プロペラは、使用中に各プロペラが同じ揚力を生成するように、各プロペラに入る空気流の如何なる差をも調節するよう、前記プロペラの特性が変えられるように構成される請求項1に記載のマシン。
  3. えられ得るのは、前記プロペラブレードのピッチである請求項1に記載のマシン。
  4. 2つのモータを備える請求項1から3のいずれか1項に記載のマシン。
  5. 前記2つのモータは、前記モータからの出力駆動力を前記プロペラに伝達するように働く単一駆動手段に接続される請求項4に記載のマシン。
  6. 前記モータはそれぞれ、他方のモータ無しに、一方のモータが前記駆動手段を駆動することを可能にするように働く各一方向クラッチを介して前記駆動手段に接続される請求項5に記載のマシン。
  7. 前記ハンドルバーは、前記プロペラの回転軸から予め定める一方向において横方向に離間し、前記座席は、前記プロペラの前記回転軸から前記一方向とは対向する方向において横方向に離間する請求項1から6のいずれか1項に記載のマシン。
  8. 前記ハンドルバーの少なくとも一部の動きは、マシンのヨーを制御するように働く請求項1から7のいずれか1項に記載のマシン。
  9. マシンに対する前記ハンドルバーの回転は、マシンのヨーを制御する請求項8に記載のマシン。
  10. テールロータを備え、前記ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するために前記テールロータを制御するように働く請求項8または請求項9に記載のマシン。
  11. 前記ハンドルバーは、前記テールロータの回転速度を制御するように働く請求項10に記載のマシン。
  12. 前記ハンドルバーは、マシンをヨーイングさせるトルク反作用を誘発するために前記二重反転プロペラの特性を変えるように働く請求項8、9、または11のいずれか1項に記載のマシン。
  13. 前記ハンドルバーは、前記トルク反作用を誘発するために、各二重反転プロペラのブレードのコレクティブピッチ間の差を制御する請求項12に記載のマシン。
  14. 前記ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するために、1つのプロペラだけのブレードのコレクティブピッチを制御する請求項13に記載のマシン。
  15. 前記ハンドルバーは、マシンのヨーを制御するために、前記プロペラの相対的な回転速度を制御する請求項10から14のいずれか1項に記載のマシン。
  16. 少なくとも1つのスロットルレバーを備え、前記少なくとも1つのスロットルレバーの動きは、前記モータの速度を制御する請求項1から15のいずれか1項に記載のマシン。
  17. 前記ハンドルバーは、ツイストグリップを備え、前記ツイストグリップの回転は、生成される揚力を制御するために、少なくとも1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチを制御する請求項1から16のいずれか1項に記載のマシン。
  18. 前記プロペラのブレードのコレクティブピッチを変えるように働くコレクティブピッチ機構を備え、前記機構は、前記プロペラのブレードに連結したスワッシュプレートを備え、前記プロペラブレードに対する前記スワッシュプレートの動きは、前記プロペラブレードのピッチを変えるように、前記プロペラブレードをその長手軸を中心に回転させる請求項1から17のいずれか1項に記載のマシン。
  19. 前記スワッシュプレートは、前記プロペラの回転軸に平行な方向に直線状に動くように構成され、この直線運動は、前記スワッシュプレートを前記ブレードに連結するリンク機構によって前記ブレードの回転運動に変換される請求項18に記載のマシン。
  20. 各プロペラは、各スワッシュプレートに関連する請求項18または19に記載のマシン。
  21. 1つのスワッシュプレートの動きを他のスワッシュプレートに伝達する伝達スワッシュプレートを備える請求項20に記載のマシン。
  22. アクチュエータは、1つのスワッシュプレートの動きを実施するために設けられ、前記スワッシュプレートの動きは、両方のプロペラのブレードのコレクティブピッチが1つのアクチュエータによって同時に制御されるように、前記伝達スワッシュプレートによって他のスワッシュプレートに伝達される請求項21に記載のマシン。
  23. 各スワッシュプレートの動きは、1つのプロペラのブレードのコレクティブピッチが、他のプロペラのブレードのコレクティブピッチと独立に制御されるように、各アクチュエータによって制御される請求項20に記載のマシン。
  24. 前記リングは、エアロフォイル形状横断面である請求項1に記載のマシン。
  25. マシンのベースは、飛行中でないときに、マシンが載る複数のランナを備える請求項1から24のいずれか1項に記載のマシン。
  26. マシンのベースは、飛行中でないときに、マシンの動きを容易にする中央に搭載されたハブを備える請求項1から25のいずれか1項に記載のマシン。
  27. 前記ハブは、マシンのベースのソケット内に回転可能に搭載されたボールを備える請求項26に記載のマシン。
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