JP6825000B2 - 航空機用選択式押圧推進ユニット - Google Patents

Description

種々の用途における１つ以上のプロペラを有する飛行機またはヘリコプター等の無人航空機の使用がますます一般的になっている。係る乗物には、固定翼航空機、またはクワッドコプター（例えば、４つの回転可能なプロペラを有するヘリコプター）、オクトコプター（例えば、８つの回転可能なプロペラを有するヘリコプター）、もしくは１つ以上のプロペラを有する他の垂直離着陸（またはＶＴＯＬ）航空機等の回転翼航空機が含まれ得る。ほとんどの無人航空機では、プロペラのそれぞれは、１つ以上の回転モータまたは他の原動機によって動力供給される。モータ及びプロペラは、限定ではないが、コンピュータ実装制御システムまたはモジュールを含む、無人航空機のフレームまたは他の構造（例えば、機体、翼、または無人航空機の他の部）に物理的に接合され、かつ１つ以上の他のシステムまたは構成要素に電気的及び／または機械的に結合される、推進ユニットまたはモジュール内に提供され得る。係る推進ユニットの動作の正味の影響は、無人航空機を１つ以上の方向に動かせ、及び／または、それによって、空中に保持される。

無人航空機に装備される推進ユニットは、一般的に、固定方位軸と、固定形状のプロペラとを伴うシャフトを有するモータを含み、モータは、シャフトによって固定方位軸を中心にプロペラを回転するように構成されている。一般的に、モータ及びプロペラを有する推進ユニットによって提供される力（例えば、揚力及び／または推力）のレベルは、安全な動作範囲内（例えば、完全停止状況から最大回転速度または最大角速度）でモータ速度を変動することによって、または、プロペラのブレードのピッチ角（または迎え角）を変動することによってのどちらかで、修正され得る。しかしながら、無人航空機に装備される推進ユニットは、一般的に、動作中、そのジンバル角（例えば、プロペラが回転し、推進ユニットが力を生成するように構成されている方位のその軸の角度）、またはその各々のプロペラの形状のどちらかを変化させるように構成されていない。

音は、空気等の媒質中の分子の振動によって放出される運動エネルギーである。産業用途では、音は、任意の数の方法で、または、任意の数の事象に応答して、生成され得る。例えば、音は、２つ以上の物体間の衝突または摩擦接触に起因する振動に応答して生成され得る。音はまた、例えばモータまたは他の原動機による、シャフト等の１つ以上の物体の回転に起因する振動に応答して生成され得る。音はさらに、１つ以上の物体にわたって流れる流体によって引き起こされる振動に応答して生成され得る。本質的に、振動を引き起こす分子の任意の動き、または分子同士の接触によって、圧力レベルまたは強度のかつ１つ以上の周波数の音の放出がもたらされ得る。動作中の無人航空機によって発せられる音の特性（例えば、係る音の音圧レベルまたは周波数スペクトル）は、モータ速度またはモータによって回転されるプロペラの属性等の航空機の動作特性に基づいて判定される。

本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのシステムの態様のブロック図である。 本開示の実施形態による航空機の実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図である。 本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのプロセスのフローチャートである。 本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのプロセスのフローチャートである。 本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのプロセスのフローチャートである。

下記にさらに詳細に説明されるように、本開示は、所望の音圧レベル（または、強度）で、かつ所望の周波数スペクトルの範囲内で音を発しながら、所望方向に推力または揚力の所望レベルに達成するために、選択的に動作し得る推進ユニットを有する航空機を対象とする。推進ユニットは、例えば、推進ユニットのジンバル角を変動させることによって、プロペラを回転するためのモータ速度を変動させることによって、またはプロペラの１つ以上のブレードのピッチ角または形状等を変動させることによって、任意の数の方法で係るユニットによって生成される推力または揚力のレベル及び方向を変動するための構成要素と一緒に、１つ以上のモータ及び１つ以上のプロペラを含み得る。モータ速度またはプロペラ速度、ジンバル角、ピッチ角、またはブレード形状等の要素が、動作中の推進ユニットによって生成される力、動作中の推進ユニットによって放射される音、または係る力もしくは音が向かう方向に直接影響をもたらすため、係る速度、角度、または形状を操作する能力は、本開示の推進ユニットを有する航空機が、係る力（例えば、大きさまたは方向）、または音（例えば、音圧レベルまたは周波数スペクトル）の態様を制御することを可能にする。係る音は、限定ではないが、１人以上のヒトまたは他の動物によって聞こえる領域を含む。したがって、所用の量及び／または方向の力（例えば、揚力及び／または推力）は、本開示の推進ユニット、または推進ユニットが装備される航空機から要望される場合、モータもしくはプロペラの速度、ジンバル角、ピッチ角、またはブレード形状は、力の要望を満足しながら、選択方向に特定または所望の音を生成かつ放射するように、必要に応じて個々に調節され得る。航空機が２つ以上の係る推進ユニットを含む場合、推進ユニットのそれぞれは、特定の量でまたは特定方向に力を生成させながら、特定または所望の音を生成するように個々に動作し得る。

本開示のいくつかの実施形態では、推進ユニットは、推進ユニットのジンバル角（例えば、プロペラが回転する軸の角度、したがって、それによって生成される力の方向に対応する軸の角度）だけではなく、プロペラのそれぞれに提供される各々のピッチ角も修正するように構成されている線形アクチュエータを含み得る。例えば、推進ユニットは、ハブまたはベアリングリング（プロペラのブレードが、ハブまたはベアリングリング内部に提供される１つ以上の枢動可能なコネクタを介してそれらの各々の根部によってハウジングに回転可能に搭載される）を含み得る。推進ユニットはまた、プロペラ自体が軸を画定する駆動シャフトを介して搭載されるモータを有するモータアセンブリと、ハブまたはベアリングリングに関連して提供される平面要素またはプレートとを含み得る。平面要素またはプレートは、駆動シャフトが摺動接触して延在する首穴または他の延在部と、ハブまたはベアリングリングの回転可能コネクタに関連付けられる１つ以上の接合部とを含み得る。モータアセンブリは、モータがプロペラをモータによって画定される軸を中心に回転することを可能にしながら、モータアセンブリが基部上の点を中心に自在に枢動することを可能にする、ジンバル機構によってハウジング内部の基部に搭載され得る。枢動可能コネクタは、平面要素またはプレートと、ハブまたはベアリングリングとの間の相対運動または相対距離に応じて判定されるように、ブレードを所定の程度までその各々の根部を中心に枢動させるように構成され得る。したがって、平面要素またはプレートは、線形アクチュエータを使用して、ブレードのピッチ角及び推進ユニットのジンバル角の両方を変動させるために、再位置付けされ得る（例えば、モータの駆動シャフトの軸に沿って）または再度方向付けられ得る（例えば、駆動シャフトと実質的に垂直に整列される平面要素またはプレートによって画定される平面角）、共通操作子として作用する。

いくつかの実施形態では、平面要素またはプレートに接合される線形アクチュエータは、単独で、または一緒に、後退または延在し得る。平面要素上の特定点における線形アクチュエータの後退または延在は、平面要素またはプレートの平面角を変動させる。駆動シャフトが実質的に垂直に首穴内に摺動可能に挿入される場合、かつモータアセンブリがハウジング内部の基部上のジンバル機構に枢動可能に接合される場合、平面要素の平面角を変動することは必ず、それに応じて、軸の角度または推進ユニットのジンバル角を変動させる。加えて、線形アクチュエータの後退または延在は、また、ハブまたはベアリングリングの相対位置を、平面要素またはプレートに対して変動させ、それによって、ブレードの根部が搭載される１つ以上の枢動可能コネクタを再位置付し、それに応じて、ブレードのピッチ角を変化させ得る。好ましくは、線形アクチュエータは、要素またはプレートの周りの３つ以上の場所で平面要素またはプレートに接合され、それによって、係る線形アクチュエータが、平面要素またはプレートの平面角及び平面要素またはプレートの相対位置の両方を正になるように制御することを可能にし、ブレードのピッチ角及び推進ユニットのジンバル角が、共通操作子（例えば、プレートの平面要素）の軸方向運動及び角度アラインメントに基づいて所望どおりに方向付けられることを確実にし得る。

従って、本開示の推進ユニットは、モータ速度またはプロペラ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、またはブレード形状等の独立変数に基づいて、各々の推進ユニットのそれぞれによって供給される力の大きさだけではなく、その力の方向も含む、係る推進ユニットによって航空機に印加する合力の大きさ及び方向の両方を具体的に制御する様式で動作し得る。いくつかの実施形態は、複数のアクチュエータを含み得、複数のアクチュエータは、共通操作子を再位置付けまたは再整列することによって、それに応じて、係る推進ユニットのジンバル角及びブレードピッチ角の両方を変動するように、別個に、または一緒に動作し得る。いくつかの実施形態は、また、可変速度で動作し得るモータ、及び／または変動形状を伴うブレードを有するプロペラを含み得る。本開示の推進ユニットは、動作中、係る変数の１つ以上を修正し、ひいては、それから放射される音の特性を制御または調整するように構成され得る。

図１Ａ〜図１Ｆを参照すると、複数の推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４を有する航空機１１０が示される。図１Ａに示されるように、推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４のそれぞれは、航空機１１０の重量ｗ_１１０に反作用する力Ｆ_１−１、Ｆ_２−１、Ｆ_３−１、Ｆ_４−１、または航空機１１０に作用する他の外力（図示されない）を生成する。推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４のそれぞれは、モータを有するモータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４と、その推進ユニットのハウジング内部の各々のユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４の動作を制御するための１つ以上のアクチュエータ及び構成要素と、係るハウジングの外部に提供されるプロペラ１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４とを含む。モータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４及びプロペラ１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４は、それらによって生成させる力Ｆ_１−１、Ｆ_２−１、Ｆ_３−１、Ｆ_４−１の大きさ及び方向の両方を判定、変動、または選択するために、選択的に動作し得る。

モータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４の内部に提供されるモータは、任意の種類または形態のモータ（例えば、電気モータ、ガソリン動力モータ、または任意の他の種類のモータ）であり得、そのモータは、対応するプロペラ１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４の十分な回転速度を生成させ、揚力及び／または推力を航空機１１０及び任意の係合されたペイロードにもたらし、それによって、係合されたペイロードを空中で輸送することが可能である。例えば、モータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４の１つ以上のものは、アウトランナーブラシレスモータまたはインランナーブラシレスモータ等のブラシレス直流（ＤＣ）モータを含み得る。

モータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４のそれぞれは、相互に同様または同一であり得、同様もしくは同一の特徴（例えば、電源、極数、そのモータアセンブリ内に含まれるモータが同期または非同期であるかどうかについて）、または動作能力（例えば、角速度、トルク、動作速度または動作期間）を特徴とし得る。代替として、航空機１１０のモータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４の２つ以上のものは、係るモータまたはそれらの対応するプロペラ１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４の使用が所望または要求される程度に基づいて、異なる特徴または能力を有するモータを含み得る。係るモータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４のそれぞれは、任意の目的のために、個々に、または相互に協力して、動作し得る。例えば、モータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４の２つ以上のもの及びそれらの対応するプロペラ１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４は、揚力及び推力の両方をもたらすように動作し得る一方、モータアセンブリ１６０−１、１６０−２、１６０−３、１６０−４の２つ以上のもの及びそれらの対応するプロペラ１７０−１、１７０−２、１７０−３、１７０−４は、任意の所望の角度または方向に、揚力または推力のどちらかを提供するように動作し得る。

推進ユニット１３０−４の内部構成要素及び他の態様の図は、図１Ｂ及び図１Ｃに示される。例えば、図１Ｂ及び図１Ｃに示されるように、推進ユニット１３０−４は、ハウジング１３２−４、モータアセンブリ１６０−４、プロペラ１７０−４、及び可変ピッチハブ１８０−４を含む。プロペラ１７０−４は、ハウジング１８４−４の内部の回転可能リンク機構１７５−４を介して、可変ピッチハブ１８０−４に接合される複数のブレード１７２−４を含む。モータアセンブリ１６０−４は、推進ユニット１３０−４のハウジング１３２−４の内部に提供され、ハウジング１３２−４の内部でジンバル基部１３４−４（ジンバル機構を備えるハウジング１３２−４の内部の表面）に搭載される。モータアセンブリ１６０−４は、フレームを画定する１対の支持プレート１６４−４間に延在する複数の支持バー１６２−４と、駆動シャフト１６８−４の近位端に結合されるモータ１６５−４とを含む。モータ１６５−４は、ジンバル角Φ_４−１で提供される軸を中心として、シャフト１６８−４を回転するように構成されている。シャフト１６８−４の遠位端は可変ピッチハブ１８０−４に結合され、可変ピッチハブ１８０−４は、ファスナ１８７−４を介して、推進ユニット１３０−４のハウジング１３２−４の外側に提供される。シャフト１６８−４の回転により、プロペラ１７０−４を、モータ１６５−４の動作に応じて、軸を中心に回転させる。推進ユニット１３０−４は、さらに、複数のプレート支持部１５０−４を含む。プレート支持部１５０−４のそれぞれは、ボール継ぎ手１５４−４（または、他の枢動可能コネクタ）を介してプレート要素１８２−４に、かつナックル継ぎ手１５６−４（または他の枢動可能コネクタ）を介してジンバル基部１３４−４に接合されるシャフト１５２−４を含む。プレート支持部１５０−４のそれぞれは、さらに、例えば、１つ以上のコンピュータ生成制御信号または命令に応答して、独立して、または一緒に、延在または後退し、それぞれが接合されるプレート要素１８２−４の角度、ハウジング１８４−４に対するプレート要素１８２−４の相対位置、またはプレート要素１８２−４の角度及びハウジング１８４−４に対するプレート要素１８２−４の相対位置の両方のどちらかを変動させ得る、線形アクチュエータ１５５−４を含む。

図１Ｂ及び図Ｃに示されるように、プレート支持部１５０−４は、３つの場所でプレート要素１８２−４に搭載される。加えて、プレート要素１８２−４は、さらに、シャフト１６８−４が摺動可能に延在する首穴１８５−４を含む。首穴１８５−４は、プレート要素１８２−４の平面と実質的に垂直に整列され、その状態では、プレート要素１８２−４の平面角を変動させることで、それに応じて、プレート要素１８２−４と実質的に垂直である首穴１８５−４の角度と、シャフト１６８−４の角度とを変動させる。したがって、プレート支持部１５０−４を延在または後退させるように線形アクチュエータ１５５−４を動作させることで、プレート要素１８２−４の対応する場所をハウジング１３２−４の内部で高くまたは低くさせ、それに応じて、プレート要素１８２−４の平面角、またはプレート要素１８２−４とハウジング１８４−４との間の相対距離の少なくとも１つを変動させる。

また、図１Ｂ及び図１Ｃに示されるように、プロペラ１７０−４は、ブレードピッチ角θ_４−１で、それぞれ、可変ピッチハブ１８０−４のハウジング１８４−４の内部で回転可能リンク機構１７５−４に搭載される３つのブレード１７２−４を含む。可変ピッチハブ１８０−４は、シャフト１６８−４に回転可能に接合され、シャフト１６８−４によって画定される軸を中心にプレート要素１８２−４に対して自在に回転することが可能になる。可変ピッチハブ１８０−４は、ハウジング１８４−４の内部の回転可能リンク機構１７５−４と首穴１８５−４との間に提供されるリングベアリング１７７−４を含み、ハウジング１８４−４とプレート要素１８２−４との間の相対距離が、プレート要素１８２−４が可変ピッチハブ１８０−４に対して移動するとき、それに応じて変動することを可能にする。回転可能リンク機構１７５−４が、ハウジング１８４−４とプレート要素１８２−４との間の相対距離に基づいて、ブレード１７２−４を回転するように構成されている場合、線形アクチュエータ１５５−４の１つ以上の延在または後退によってもたらされる相対距離の変化は、したがって、各々のブレード１７２−４のブレード角の変化をもたらし得る。

さらに、推進ユニット１３０−４は、シャフト１６８−４または他の構造的構成要素に結合される１つ以上のベアリングのセットを含み得る。例えば、図１Ｃに示されるように、リングベアリング１７７−４は、回転可能リンク機構１７５−４と首穴１８５−４との間に提供される。ベアリング（図示されない）のセットは、また、可変ピッチハブ１８０−４とプレート要素１８２−４との間に提供され、プレート要素１８２−４が適切な位置に固定されているままの状態の間に、可変ピッチハブ１８０−４がシャフト１６８−４によって画定される軸を中心に自在に回転することを可能にし得る。ベアリング（図示されない）の他のセットは、モータアセンブリ１６０−４とシャフト１６８−４との間に、またはシャフト１６８−４とプロペラ１７０−４との間に提供され、例えば、シャフト１６８−４が、また所定の位置に固着され、かつ既定の軸に沿って整列されながら、自在に回転することを可能にし得る。

限定ではないが、ブレード１７２−４を含む、本開示のプロペラの様々な構成要素は、本開示に従って所望され得る揚力量に基づいて選択され得る任意の好適な材料から形成され得る。いくつかの実施態様では、プロペラ１７０−４の態様（例えば、ブレード１７２−４）は、１つ以上の樹脂（例えば、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂、ポリウレタンまたはポリエステル、及び、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリ塩化ビニル等の熱硬化性樹脂）、木材（例えば、灰等の十分な強度特性を伴う木材）、金属（アルミニウム等の軽金属、または鋼鉄の合金を含む重い重量の金属）、混合物、または材料の任意の他の組み合わせから形成され得る。いくつかの実施態様では、プロペラ１７０−４の態様は、限定ではないが、炭素繊維、黒鉛、機械加工アルミニウム、チタニウム、またはグラスファイバを含む、１つ以上の軽量材料から形成され得る。

図１Ｂ及び図１Ｃに示されるように、モータ１６５−４は、角速度ω_４−１でシャフト１６８−４及びプロペラ１７０−４を回転させ、それによって、推進ユニット１３０−４のジンバル角Φ_４−１の方向に、Ｆ_４−１を生成させ、例えば、１つ以上の周波数スペクトルにおいて、推進ユニット１３０−４から音Ｎ_４−１を放射させる。図１Ｂ及び図１Ｃに示される推進ユニット１３０−４のジンバル角Φ_４−１は、概して、ジンバル基部１３４−４に対する、シャフト１６８−４の角度（つまり、０度、または垂直な法線）によって画定される。

線形アクチュエータ１５５−４のそれぞれは、プレート支持部１５０−４が搭載される点のそれぞれにおいて、プレート支持部１５０−４が共通操作子（つまり、プレート要素１８２−４）を撤回または拒絶させ、それに応じて、推進ユニット１３０−４のジンバル角及び／またはブレード１７２−４のブレードピッチ角を変化させるように構成されている。例えば、線形アクチュエータ１５５−４のそれぞれが一緒に、かつ普通の程度だけ動作する場合（例えば、プレート支持部１５０−４のそれぞれが同時に、または異なる時間に、等量だけ延在または後退する場合）、ハウジング１８４−４に対するプレート要素１８２−４の相対位置の変化は、それに応じて、プロペラ１７０−４のブレード１７２−４のそれぞれを変化させることをもたらす。線形アクチュエータ１５５−４のそれぞれが独立して、かつ特有の程度だけ動作する場合（例えば、プレート支持部１５０−４のそれぞれが同時に、または異なる時間に、のどちらかで、異なる量だけ延在または後退する場合）、ハウジング１８４−４に対するプレート要素１８２−４の部分の相対位置の変化は、ハウジング１３２−４に対するシャフト１６８−４の角度によって画定される推進ユニット１３０−４のジンバル角を、法線に対して正の量だけ変動させる。いくつかの実施形態では、推進ユニット１３０−４のジンバル角は、法線に対して０度〜１５度（０〜１５°）の範囲内で変動し得る。しかしながら、ジンバル角が変動し得る程度は限定されない。

したがって、シャフト１６８−４が首穴１８５−４を通って摺動可能に延在するために、かつモータアセンブリ１６０−４がジンバル基部１３４−４に枢動可能に搭載されるために、線形アクチュエータ１５５−４を使用してプレート要素１８２−４の角度を変動させることで、シャフト１６８−４の軸を変動させ、それによって、推進ユニット１３０−４のジンバル角を修正する。さらに、プレート支持部１５０−４の延在または後退に加えて、当業者は、モータアセンブリ１６０−４の速度がまた、適宜、修正され得ることを認識するであろう。いくつかの他の実施形態では、ブレード１７２−４の形状はまた、適宜、修正され得る。

上記に考察されたように、航空機の１つ以上の推進ユニットのブレードピッチ角、ジンバル角、モータ速度、及び／またはブレード形状の変化は、また、係る推進ユニットによって生成される力、または係る推進ユニットによって航空機に提供される全部の合力に対する変化をもたらし得る。したがって、航空機の位置、速度、または加速度の変化が所望される場合、ピッチ角、ジンバル角、モータ速度、またはブレード形状は、１つ以上の係る推進ユニットによって航空機に供給される力（例えば、揚力及び／または推力）を変動させ、かつそれに応じて、位置、速度、及び／または加速度の所望の変化をもたらすために、適宜、修正され得る。

図１Ｄ及び図１Ｅを参照すると、航空機１１０は、現在の合力ベクトル及び所望の合力ベクトルに対する自由物体図として示される。例えば、図１Ｄを参照すると、航空機１１０が浮かぶ場合、推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４の動作によってもたらされる合力Ｆ_{ＮＥＴ−１}の大きさは、航空機１１０を浮かさせるために、風力の影響または他の横方向効果（航空機１１０の速さｖ_１がゼロであるような状態）を除いて、反対方向において航空機１１０の重量ｗ_１１０の大きさに等しい必要がある。しかしながら、位置、速さ及び／または加速度の変化が所望される場合、推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４の動作によってもたらされる合力は、適宜、変化する必要がある。例えば、図１Ｅを参照すると、航空機１１０をゼロの速さｖ_１でのホバリング状態から非ゼロ速さｖ_２まで移行させるために、推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４は、推進ユニット１３０−１、１３０−２、１３０−３、１３０−４の１つ以上のモータ速度、ブレードピッチ角、ジンバル角、及び／またはブレード形状等を変化させることによって、合力Ｆ_{ＮＥＴ−２}を生成するように再構成され得る。

図１Ｆを参照すると、推進ユニット１３０−４は、モータアセンブリ１６０−４及びプロペラ１７０−４の角速度ω_４−２、推進ユニット１３０−４のジンバル角Φ_４−２、及びプロペラ１７０−４のブレード１７２−４のブレードピッチ角θ_４−２に基づいて、ベクトルＦ_４−２を有する力及び１つ以上の周波数スペクトルの放射音Ｎ_４−２が生成されているような状態が示される。力ベクトルＦ_４−２は、例えば、モータアセンブリ１６０−４の速度、プロペラ１７０−４のブレード１７２−４のブレードピッチ角θ_４−２、推進ユニット１３０−４のジンバル角Φ_４−２、及び／またはブレード１７４−２の１つ以上の形状を変化させるように、線形アクチュエータ１５５−４及び／または推進ユニット１３０−４の１つ以上の要素の動作によって達成され得る。例えば、図１Ｆに示されるように、かつ図１Ｂまたは図１Ｃに示される推進ユニット１３０−４の構成と比較すると、線形アクチュエータ１５５−４の２つは、プレート要素１８２−４の少なくとも第１の部を高くするために延在しており、線形アクチュエータ１５５−４の１つは、プレート要素１８２−４の少なくとも第２の部を低くするために後退している。したがって、線形アクチュエータ１５５−４の動作は、シャフト１６８−４の角度で画定される、推進ユニット１３０−４のジンバル角Φ_４Ｅを変化させる。したがって、動作中にプロペラ１７０−４によって生成される力が、ジンバル角Φ_４−２に対応する対応する軸に沿って供給され、それに応じて、推進ユニット１３０−４から放射されるノイズが動作中に向かう領域は、変動し得る。同様に、線形アクチュエータ１５５−４の動作は、また、例えば、プレート要素１８２−４に対する可変ピッチハブ１８０−４の相対位置を変化させることによって、ブレードピッチ角θ_４−２でプロペラ１７０−４のブレード１７２−４のそれぞれを設置する。

代替として、当業者は、ベクトル（例えば、大きさ及び方向）を有する力が、モータ速度、ブレードピッチ角、ジンバル角、及び／またはプロペラブレードの形状の１つ以上が修正された後でさえ、一定レベルで維持され得ることを認識するであろう。例えば、モータ速度、ブレードピッチ角、ジンバル角、及び／またはブレード形状等の変数のそれぞれは、動作時、プロペラ及び／または推進ユニットによって生成される力（例えば、揚力及び／または推力）に起因するため、変数（例えば、モータ速度の増加または減少させる）の１つの変化は、プロペラ及び／または推進ユニットによってもたらされる力の大きさまたは方向を維持するために、１つ以上の他の変数（例えば、１つ以上のブレードピッチ角、ジンバル角、またはブレード形状減少または増加させる）の変化によって反作用し得る。同様に、変数のそれぞれは、独立寄与度を、動作中にプロペラ及び／または推進ユニットによって放射される音またはノイズのレベルにさせる。したがって、プロペラまたは推進ユニットの動作に関連付けられる変数を制御することによって、所与の力は、航空機が動作している環境で放射される音またはノイズに異なる影響があるが、維持され得、係る変数は、力の要望に応じながら、操縦性、燃料効率、及び／またはバッテリ寿命等の特定の目標または目的に関して選択され得る。

従って、図１Ａ〜図１Ｆの航空機１１０等の航空機は、任意の方式で選択され得る、１つ以上の違うモードで動作するように構成され得るモータ及びプロペラを有する１つ以上の推進ユニットが備えられ得る。例えば、１つ以上の動作モードは、航空機の位置もしくは場所、または任意の動作特性もしくは飛行中に航空機が遭遇し得る環境条件に基づいて選択され得る。特に、本開示の推進ユニットは、例えば、必要に応じて、延在または後退し得る１つ以上の線形アクチュエータまたは他の構成要素と、また、モータ速度及び／またはブレード形状を変動させるための１つ以上の構成要素とを使用して、ブレードピッチ角及び／またはジンバル角の両方を変動するように構成されている共通操作子を含み得る。したがって、推進ユニットは、動作中、推進ユニットによって個々に、または航空機全体で、生成される音の音圧レベル及び／または周波数スペクトルを調整、制御、または操作するために、それによって提供される所与の力の大きさ及び方向の両方を変動させるだけではなく、ブレードピッチ角、ジンバル角、モータ速度、及び／またはブレード形状の任意の数の構成でその力の同じ大きさ及び方向も提供するように構成され得る。

図２を参照すると、本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのシステム２００の構成要素のブロック図である。図２のシステム２００は、ネットワーク２９０を介して互いに接続された航空機２１０及び処理システム２８０を含む。

航空機２１０は、プロセッサ２１２、メモリ２１４、及びトランシーバ２１６を含む。航空機２１０は、さらに、複数の環境センサまたは動作センサ２２０、複数の音センサ２２５を含む。航空機２１０は、また、１つ以上のブレード制御器２４０と、１つ以上の線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３と、モータ２６０と、モータ２６０に物理的に係合され、かつ１つ以上のブレード制御器２４０と通信するプロペラ２７０とを有する、推進ユニット２３０を含む。

プロセッサ２１２は、航空機２１０の任意の動作に関連付けられる任意の種類または形態の算出機能を行うように構成され得、その算出機能は、例えば、航空機２１０もしくは１つ以上の他の航空機の事前の動作に関する履歴データに基づいて航空機２１０の１つ以上の属性を予測するために、または例えば音センサ２２５によって航空機２１０の動作中に取り込まれる音響データを処理するために、限定ではないが、１つ以上の機械学習アルゴリズムまたは技法の実行を含む。プロセッサ２１２は、限定ではないが、トランシーバ２１６、環境センサもしくは動作センサ２２０、または音センサ２２５を含む、航空機２１０及びその上の１つ以上のコンピュータベースの構成要素の動作の任意の態様を制御し得る。航空機２１０は、同様に、航空機２１０の任意の数の構成要素（例えば、その上に提供されるブレード制御器２４０、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３、モータ２６０、及び／またはプロペラ２７０と、ならびに任意の方向舵、エルロン、フラップ、または他の制御表面（図示されない））を動作させるための命令を生成し得る１つ以上の制御システム（図示されない）とを含み得る。係る制御システムは、１つ以上の他のコンピューティングデバイスまたはコンピューティングマシンと関連付けられ得、線２１８によって示されるように、ネットワーク２９０を介して、デジタルデータの送信及び受信を通じてデータ処理システム２８０または１つ以上の他のコンピュータデバイス（図示されない）と通信し得る。例えば、プロセッサ２１２は、ブレード制御器２４０、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３、モータ２６０、及び／もしくはプロペラ２７０、またはそれらに提供される任意の制御表面の動作を制御するための、１つ以上の電子速度制御、フィードバック回路、または他の構成要素で、動作し、またはそれらと関連付けられ得る。

航空機２１０は、さらに、航空機２１０、推進ユニット２３０、ブレード制御器２４０、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３、モータ２６０、またはプロペラ２７０を動作させるための任意の種類の情報もしくはデータ（例えば、命令等）、ならびに環境センサもしくは動作センサ２２０または音響センサ２２５の１つ以上によって取り込まれる情報もしくはデータとを記憶するための１つ以上のメモリまたは記憶構成要素２１４を含む。

トランシーバ２１６は、例えば、ユニバーサルシリアルバス（または「ＵＳＢ」）もしくは光ファイバケーブル等の有線技術、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）もしくは任意のワイヤレスフィデリティー（または「ＷｉＦｉ」）プロトコル等の標準無線プロトコルといった１つ以上の有線または無線手段を用いて、ネットワーク２９０を介してまたは直接的に等、航空機２１０が通信することを可能にするように構成され得る。

動作センサ２２０は、外部の情報もしくはデータまたは内部の情報もしくはデータを含む、航空機２１０が動作しているまたは動作することを予想され得る環境の１つ以上の属性、または航空機２１０の１つ以上の動作特性を判定するための任意の構成要素もしくは装備を含む場合がある。例えば、動作センサ２２０は、限定ではないが、任意の種類の受信機またはセンサを含み得る。例えば、１つの係るセンサは、ＧＰＳネットワーク（図示されない）の１つ以上のＧＰＳ衛星から航空機２１０の位置に関係する信号（例えば、三辺測量のデータまたは情報）を受信するように適応される、グローバルポジショニングシステム（「ＧＰＳ」）センサ、または、任意のデバイス、構成要素、システム、もしくは計器であり得る。別の係るセンサは、地球表面（例えば、その極）に対して固定される基準のフレームに対して１つ以上の方向を判定するように適応される、コンパス、または任意のデバイス、構成要素、システム、もしくは計器であり得る。動作センサ２２０は、さらに、航空機２１０の速度または速さを判定するための速度計、または任意のデバイス、構成要素、システム、もしくは計器を含み得、速度、速力、または加速度を判定するためのピトー管、加速度計、または他の装備等の関連構成要素（図示されない）を含み得る。

同様に、動作センサ２２０は、航空機２１０の高度を判定するための任意のデバイス、構成要素、システム、または計器を含み得、任意の数の気圧計、送信機、受信機、レンジファインダ（例えば、レーザもしくはレーダ）、または他の装備を含み得る。動作センサ２２０はさらに、各々、航空機２１０の近傍の内部の局所的な気温、大気圧、または湿度を各々判定するための、温度計、気圧計、もしくは湿度計、または任意のデバイス、構成要素、システム、もしくは計器を含み得る。動作センサ２２０は、また、方位（例えば、推進ユニット２３０もしくは航空機２１０の方位、またはそれらの１つ以上の構成要素の方位）を判定するための、１つ以上のジャイロスコープ、または機械デバイスまたは電気デバイス、構成要素、システム、もしくは計器を含む。いくつかの実施形態では、動作センサ２２０は、少なくとも１対のジンバル及びフライホイールもしくはロータを有する従来の機械ジャイロスコープ、または動的に調整されたジャイロスコープ、光ファイバジャイロスコープ、半球形の共鳴装置ジャイロスコープ、ロンドンモーメントジャイロスコープ、微小電気機械センサジャイロスコープ、リングレーザジャイロスコープ、もしくは振動構造ジャイロスコープ等の電気ジャイロスコープ、または航空機２１０の方位もしくは１つ以上のその構成要素の方位を判定するための任意の他の種類のもしくは形態の電気部品を含み得る。

当業者は、動作センサ２２０が、さらに、本開示に従って航空機２１０の近傍内の環境条件または航空機２１０の動作特性を判定するための任意の種類または形態のデバイスまたは構成要素を含み得ることを認識するであろう。例えば、動作センサ２２０は、１つ以上の空気モニタリングセンサ（例えば、酸素センサ、オゾンセンサ、水素センサ、一酸化炭素センサ、または二酸化炭素センサ）、赤外線センサ、オゾン計、ｐＨセンサ、磁気異常センサ、金属検出器、放射線センサ（例えば、ガイガーカウンタ、中性子検出器、アルファ検出器）、姿勢インジケータ、デプスゲージ、加速度計、回転速度計等、ならびに１つ以上の撮像デバイス（例えば、デジタルカメラ）を含み得る。

センサ２２５は、限定ではないが、１つ以上のマイクロホン、圧電センサ、または振動センサを含む、航空機２１０が動作しているまたは動作すると予想され得る環境近傍の音エネルギーを検出かつ取り込むための他の構成要素または装備も含み得る。例えば、係るマイクロホンは、任意の強度の、及び任意のまたは全ての周波数にわたる音響エネルギーを１つ以上の電気信号に変換するように構成されている、任意の種類または形態の変換器（例えば、ダイナミックマイクロホン、コンデンサマイクロホン、リボンマイクロホン、クリスタルマイクロホン等）であり得、任意の数の振動板、磁石、コイル、板、または係るエネルギーを検出かつ記録するための他の類似の装備を含み得る。係るマイクロホンは、また、別々の構成要素として、または１つ以上の他の構成要素（例えば、デジタルカメラ等の撮像デバイス）と組み合わせて提供される。さらに、マイクロホンは、任意及び全ての方向から音響エネルギーを検出かつ記録するように構成され得る。

同様に、係る圧電センサは、圧力の変化（限定ではないが、様々な帯域の周波数にわたる音響エネルギーの存在によって開始する係る圧力変化を含む）を電気信号に変換するように構成され得、１つ以上の水晶発振素子、電極、または他の装備を含み得る。係る振動センサは、航空機２１０の１つ以上の構成要素の振動を検出するように構成されている任意のデバイスであり得、また、圧電デバイスであり得る。例えば、振動センサは、所定の期間にわたって１つ以上の軸に沿った加速度の差異を感知するように、かつ係る加速度を振動レベル、ひいては音に関連付けるように構成されている、１つ以上の加速度計（例えば、ランドグリッドアレイパッケージ内の特定用途向け集積回路及び１つ以上の微小電気機械センサ）を含み得る。

上記に留意されたように、推進ユニット２３０は、ブレード制御器２４０と、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３と、モータ２６０と、プロペラ２７０とを含む。ブレード制御器２４０は、所定の時間において、もしくは既定のスケジュールに従って、または、１つ以上の制御信号、感知された環境条件、もしくは感知された動作特性に応答して、プロペラ２７０の１つ以上のブレードの属性を動作及び／または調整するための複数の構成要素を含み得る。例えば、係る制御器２４０は、係るブレードのブレード先端を回転し、係るブレードの形状を変化し、または係るブレードの任意の数の他の属性を修正するように構成され得る。ブレード制御器２４０は、したがって、その１つ以上の属性を変える目的のために、プロペラ２７０に提供され、またはそれに関連付けられる１つ以上の機械的装備または電気的装備を制御、開始、または動作させ得る。線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３は、例えば、１つ以上の制御信号またはコマンドに応答して、一直線に延在または後退するように構成され、それによって、図１Ｂ、図１Ｃ、または図１Ｆに示される、ジンバル基部１３４−４及びプレート要素１８２−４等の、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３が接合される推進ユニット２３０の２つの構成要素間の距離を増加または減少させ得る。例えば、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３は、係る要素を中心に回転運動するように構成されている操作子と、１つ以上の水圧操作子、空気圧操作子、または電気機械操作子とを有する１つ以上のねじ、または他のねじ山要素を含み得る。推進ユニット２３０内部の２点間の直線運動をもたらすための任意の構成要素は、本開示の線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３の１つ以上のものとして含まれ得る。

データ処理システム２８０は、それに関連する複数のデータベース２８４を有する１つ以上の物理的コンピュータサーバ２８２、ならびに任意の特定のまたは一般的な目的のために提供される１つ以上のコンピュータプロセッサ２８６を含む。例えば、図２のデータ処理システム２８０は、限定ではないが、係る任務もしくは評価中の力（例えば、揚力及び／または推力）の要望に関する情報またはデータ、または係る任務もしくは評価中に発せられている、もしくは発せられることが予想される音またはノイズを含む、航空機２１０によって行われている、またはそれによって行われるようにスケジュールされる１つ以上の任務または評価に関する情報またはデータを受信、分析、または記憶する唯一の目的のために独立して提供され得る。代替として、データ処理システム２８０は、航空機２１０を動作させるための命令または他の情報またはデータを受信、分析、または記憶するように、同様に、１つ以上の他の機能を行うように構成されている、１つ以上の物理サービスまたは仮想サービスに関連して提供され得る。サーバ２８２は、データベース２８４及びプロセッサ２８６に接続され得、またはそうでなければそれらと通信し得る。データベース２８４は、限定ではないが、航空機２１０の動作に関する情報またはデータ、例えば、動作センサ２２０または音センサ２２５の１つ以上によって取り込まれる情報またはデータと、ならびに、ブレード制御器２４０、線形アクチュエータ２５５−１、２５５−２、２５５−３、モータ２６０、またはプロペラ２７０の動作に関する情報またはデータ（それらの情報またはデータは、動作センサ２２０または音センサ２２５の１つ以上によって取り込まれる情報またはデータと相関する、またはそうでなければそれらと関連付けられる）とを含む、任意の種類の情報またはデータを記憶し得る。

また、サーバ２８２及び／またはコンピュータプロセッサ２８６は、デジタルデータを送信かつ受信することを通じて、回線２８８によって示すように、ネットワーク２９０に接続し、またはそうでなければそれと通信し得る。例えば、データ処理システム２８０は、例えばネットワーク２９０を介して航空機２１０から、または相互から、または１つ以上の他の外部コンピュータシステム（図示されない）から受信されたメディアファイル等の、メディアファイル等の情報またはデータを受信し、１つ以上のデータストアに記憶する能力または容量を有する任意の施設、ステーション、または場所を含み得る。いくつかの実施形態では、データ処理システム２８０は、物理的な場所に提供され得る。他のそのような実施形態では、データ処理システム２８０は、例えば「クラウド」ベースの環境といった１つ以上の代替または仮想の場所に提供され得る。さらに他の実施形態では、データ処理システム２８０は、限定ではないが、航空機２１０を含む、１つ以上の航空機に搭載されるように提供され得る。

ネットワーク２９０は、任意の有線ネットワーク、無線ネットワーク、またはそれらの組み合わせであり得、全体的にまたは部分的にインターネットを含み得る。加えて、ネットワーク２９０は、パーソナルエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、ケーブルネットワーク、衛星ネットワーク、携帯電話ネットワーク、またはそれらの組み合わせであり得る。例えば、ネットワーク２９０は、また、インターネット等の様々な異なる関係者によって運用される可能性がある、リンクされたネットワークの公共的にアクセス可能なネットワークであり得る。いくつかの実施形態では、ネットワーク２９０は、企業または大学のイントラネット等のプライベートまたはセミプライベートネットワークであり得る。ネットワーク２９０は、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ（ＧＳＭ）ネットワーク、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワーク、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）ネットワーク、またはいくつかの他の種類の無線ネットワーク等の１つ以上の無線ネットワークを含み得る。ネットワーク２９０及び／もしくはインターネットまたは他の上述の種類の通信ネットワークのいずれかを介して通信するためのプロトコル及び構成要素は、コンピュータ通信の当業者に周知であり、したがって、本明細書でより詳細に説明する必要はない。

本明細書に説明されるコンピュータ、サーバ、デバイス等は、必要な電子機器、ソフトウェア、メモリ、ストレージ、データベース、ファームウェア、論理／状態マシン、マイクロプロセッサ、通信リンク、ディスプレイもしくは他の視覚または音声ユーザインタフェース、印刷デバイス、ならびに本明細書に説明される機能もしくはサービスのいずれかを提供する、及び／または本明細書に説明される結果を達成するための任意の他の入力／出力インターフェースを有する。また、当業者は、係るコンピュータ、サーバ、デバイス等のユーザが、コンピュータ、サーバ、デバイス等と対話する、または本開示のアイテム、リンク、ノード、ハブ、もしくは任意の他の態様を「選択」するために、キーボード、キーパッド、マウス、スタイラス、タッチスクリーン、もしくは他のデバイス（図示されない）、または方法を動作させ得ることを認識するであろう。

航空機２１０またはデータ処理システム２８０は、ウェブによって有効化される任意のアプリケーションもしくは装備、またはインターネットのアプリケーションもしくは装備、またはＥメールもしくは他のメッセージング技法を含む任意の他のクライアント／サーバアプリケーションまたは装備を使用してネットワーク２９０に接続し得る、またはショートメッセージサービスまたは例えばマルチメディアメッセージングサービス（ＳＭＳまたはＭＭＳ）のテキストメッセージによって相互に通信し得る。例えば、航空機２１０は、ネットワーク２９０を介して、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで、または１つ以上のオフラインプロセスで、データ処理システム２８０にまたは任意の他のコンピュータデバイスに、同期メッセージまたは非同期メッセージの形式で情報またはデータを伝達するように適応され得る。当業者は、航空機２１０またはデータ処理システム２８０は、限定ではないが、セットトップボックス、パーソナルデジタルアシスタント、デジタルメディアプレーヤー、ウェブパッド、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、電子書籍リーダ等を含む、ネットワーク２９０を通して通信することが可能であるいくつかのコンピューティングデバイスのいずれかと通信し得ることを認識するであろう。係るデバイス間で通信を提供するためのプロトコル及び構成要素は、コンピュータ通信の当業者には周知であり、本明細書でより詳細に説明する必要はない。

本明細書に説明されるデータ及び／またはコンピュータ実行可能命令、プログラム、ファームウェア、ソフトウェア等（また、本明細書では「コンピュータ実行可能」構成要素と称される）は、コンピュータもしくはコンピュータ構成要素の中にあるか、またはそれらによってアクセス可能なコンピュータ可読媒体に記憶され得、例えば、プロセッサ２１２またはプロセッサ２８４等のコンピュータもしくはコンピュータ構成要素、または任意の他のコンピュータもしくは制御システムは、航空機２１０またはデータ処理システム２８０によって利用され、プロセッサ（例えば、中央処理装置、または「ＣＰＵ」）による実行時に、プロセッサに本明細書に説明される機能、サービス、及び／または方法の全てまたは一部を行わせる一連の命令を有する。係るコンピュータ実行可能命令、プログラム、ソフトウェア等は、フロッピードライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ等のコンピュータ可読媒体に関連付けられたドライブ機構、ネットワークインタフェース等を使用して、または外部接続を介して１つ以上のコンピュータのメモリにロードされ得る。

本開示のシステム及び方法のいくつかの実施形態はまた、本明細書に説明されるプロセスまたは方法を行うようにコンピュータ（または他の電子デバイス）をプログラムするために使用され得る命令（圧縮形式または非圧縮形式のもの）が記憶されたものを有する非一時的機械可読記憶媒体を含むコンピュータ実行可能プログラム製品として提供され得る。本開示の機械可読記憶媒体は、限定ではないが、ハードドライブ、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＰＲＯＭ」）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、フラッシュメモリ、磁気カードもしくは光カード、ソリッドステートメモリデバイス、または電子命令を記憶するのに適し得る他の種類の媒体／機械可読媒体を含む場合がある。さらに、実施形態は、また、一時的機械可読信号（圧縮形式または非圧縮形式のもの）を含むコンピュータ実行可能プログラム製品として提供され得る。機械可読信号の例として、搬送波を使用して変調されるか否かに関わらず、限定ではないが、コンピュータプログラムをホスティングまたは起動するコンピュータシステムまたは機械がアクセスするように構成され得る信号を含む、またはインターネットもしくは他のネットワークを経由してダウンロードされ得る信号を含むものが挙げられ得る。

本開示の１つ以上の推進ユニットは、それに提供されるモータまたはプロペラに関連付けられる複数の変数に基づいて選択される力を生成するように構成され得る。例えば、上記に考察されるように、推進ユニットによって生成される力に関連付けられるベクトル（例えば、力の大きさ、及び力の方向）は、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及び／またはブレード形状（それらのそれぞれは、推進ユニットの動作中または動作前に修正され得る）の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。図３を参照すると、本開示の航空機３１０の一実施形態の一部が示されている。他に留意される場合を除いて、図３に示される番号「３」が前に付された参照番号は、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成要素または装備を示す。

図３に示されるように、航空機３１０の一部は、複数の調整可能プレート支持部３５０、モータ３６０、及びプロペラ３７０を有する推進ユニット３３０を含む。モータ３６０は、推進ユニット３３０のハウジング内部に提供されており、駆動シャフトを介してプロペラ３７０に結合される。プロペラ３７０は、モータ３６０が提供される推進ユニット３３０のハウジングの外部に提供され、複数のブレードを含み、複数のブレードのそれぞれは、例えば、回転可能リンク機構（図示されない）によって、可変ピッチハブ３８０に結合される。３つの調整可能なプレート支持部３５０は、３点でプレート支持部３８２に接合され、必要に応じて、プレート要素３８２の平面角（ひいては、推進ユニット３３０のジンバル角）もしくはプロペラ３７０のブレードのピッチ角のどちらか、または推進ユニット３３０のジンバル角及びプロペラ３７０のブレードのピッチ角の両方を変動させるように延在または後退し得る。

本開示に従って、力Ｆは、多くの要素に基づいて推進ユニット３３０によって生成され、その要素の多くは、本開示に従って、自動的に及び／または選択的に、選ばれかつ／または変動し得る。例えば、力Ｆの大きさ及び方向は、モータ３６０及び／またはプロペラ３７０の角速度ωに依存し得、その角速度は、モータ３６０の動作速度に基づいて画定される。加えて、力Ｆの大きさ及び／または方向は、また、推進ユニット３３０のジンバル角Φに依存し得、そのジンバル角は、プロペラ３７０が回転するシャフト３６５の軸の角度方位に少なくとも部分的に基づいて画定され、かつそれ自体が、プレート要素３８２の角度方位に基づいて画定され得る。力Ｆの大きさ及び／または方向は、さらに、プロペラ３７０のブレードピッチ角θに依存し得、そのブレードピッチ角は、可変ピッチハブ３８０とプレート要素３８２との間の相対距離に基づいて画定され得る。力Ｆの大きさ及び／または方向は、また、プロペラ３７０のブレードの形状及び／または寸法（例えば、係るブレードの面または背面の寸法）に依存し得、その形状及び／または寸法として、例えば、ブレードの長さｌまたは幅ｗと、前縁端、後縁端、またはブレードから延在する任意の付属品の形状または輪郭等が挙げられる。いくつかの実施形態では、力Ｆの大きさ及び／または方向は、プロペラ３７０のバランスがとれているか、またはアンバランスであるかどうかに依存し得る。

推進ユニット３３０によって生成する力Ｆ等の推進ユニットによって生成される力は、３次元空間内に１つ以上の成分または向きを有するベクトルで表され得る。図３に示されるように、力Ｆは、各々の軸または次元に沿って、Ｘ、Ｙ、及びＺ成分を伴い、かつ法線からのジンバル角Φを伴う、球面座標で表され得る。したがって、力Ｆに対応するベクトルはその大きさに比例し、力に対応するベクトルの角度Φは、その方向に関連付けられる。様々なＸ、Ｙ、及びＺ成分は、軸のそれぞれに沿って、または３次元のそれぞれにおいて、力の大きさを示す。図１Ａ〜図１Ｆの航空機１１０等の航空機が１つ以上の推進ユニットを含む場合、推進ユニットのそれぞれによって生成される力の影響は、航空機に印加される合力をもたらす。例えば、本開示の複数の推進ユニットを有する航空機に供給される合力の大きさは、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向のそれぞれに係る推進ユニットによって生成される力の合計に基づいて判定され得、合力の方向は、係る力の合計に基づいて、かつピタゴラスの定理に従って、判定され得る。

したがって、本開示に従って航空機に提供される推進ユニットのそれぞれによって生成される力のそれぞれが、各々のモータの角度の速さ（角速度）、推進ユニットのジンバル角、または係る推進ユニットのプロペラブレードのピッチ角及び形状もしくは寸法の関数として判定されるため、航空機は、各々の推進ユニットのそれぞれのモータ、ジンバル角、及びブレードのピッチ角及び形状を制御することによって、所望の合力を達成し得る。さらに、いくつかの実施形態では、ジンバル角及びブレードピッチ角は、図３の調整可能プレート支持部３５０内部に提供され、またはそれに関連付けられ得るもの等の１つ以上の線形アクチュエータを使用して具体的に選択かつ制御され得る。これに関連して、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及びブレード形状が、異なる方法で動作中に推進ユニットによって生成される音の一因になり得るため、所与の力が推進ユニットによって生成される様式は、また動作中に推進ユニットによって生成される音を変動させるように変わり得る。

上記に考察されたように、本開示に従って、ブレードは、係るブレードのピッチ角を、図１Ｂ、図１Ｃ、または図１Ｆに示されるプレート要素１８２−４及び線形アクチュエータ１５５−４等の１つ以上の共通要素によって、動作中に操作することを可能にする任意の様式でプロペラに接合され得る。図４Ａ〜図４Ｆを参照すると、本開示の実施形態による航空機の一実施形態の態様の図が示される。他に留意される場合を除いて、図４Ａ〜図４Ｆに示される番号「４」が前に付された参照番号は、図３に示される番号「３」が前に付された、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された、参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成要素または装備を示す。

図４Ａは、複数のプレート支持部４５０、プロペラ４７０、及び可変ピッチハブ４８０の部分の分解図を示す。図４Ｂは、組立方式における、図４Ａのプレート支持部４５０、プロペラ４７０、及び可変ピッチハブ４８０の部分の分解図を示す。図４Ｃは、組立方式における、図４Ａのプレート支持部４５０、プロペラ４７０、及び可変ピッチハブ４８０の部分の断面図を示す。図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示されるように、プレート支持部４５０のそれぞれは、シャフト４５２、枢動可能コネクタ４５４（例えば、玉継ぎ接続）、及び線形アクチュエータ４５５を含み、枢動可能コネクタ４５４によって三角形プレート要素４８２の１つの角部に接合される。プレート支持部４５０のそれぞれは、また、ハウジング（図示されない）内部の基部または他の表面に搭載され得る。線形アクチュエータ４５５のそれぞれは、各々のプレート支持部４５０の長さを変化するように構成され、それによって、プレート要素４８２の各々の角部を高くまたは低くし、それに応じて、プレート要素４８２の平面角及び／またはブレード４７２の１つ以上のピッチ角を変化させ得る。

また、図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃに示されるように、プロペラ４７０は、可変ピッチハブ４８０のハウジング４８４に接合される複数のブレード４７２を含む。ブレード４７２のそれぞれは、可変ピッチハブ４８０のハウジング４８４の内部に提供される可変ピッチ機構４７５内に挿入され得る枢動可能根部４７４を含む。いくつかの実施形態では、可変ピッチ機構４７５は、プレート要素４８２とハウジング４８４との間における相対移動に応答して、その各々の根部４７４によってブレード４７２を所定の程度まで枢動させるように構成されている。

また、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃに示されるように、シャフト４６８は、プレート要素４８２内に首穴４８５を通して摺動可能に延在し、ファスナ４８７（例えば、ボルト、ねじ、クリップ、コッタピン、リベット、またはシャフト４６８が可変ピッチハブ４８０に接合され得るファスナの任意の他の種類もしくは形態）によって可変ピッチハブ４８０に接合される。首穴４８５がプレート要素４８２に実質的に垂直であるため、プレート要素４８２は、可変ピッチハブ４８０のハウジング４８４に対するプレート要素４８２の距離を変動させるために、シャフト４６８に沿った相対様式で移動し、それに応じて、可変ピッチ機構４７５に、その各々の根部４７４によってブレード４７２を枢動させ得る。

したがって、プレート要素４８２の相対位置が、例えば、プレート要素４８２に結合される１つ以上のプレート支持部４５０を延在または後退させることによって可変ピッチハブ４８０に対して変化するとき、ブレード４７２のそれぞれが、枢動可能根部４７４によって画定される軸を中心に回転させられ、それによって、ブレード４７２のピッチ角を変動させる。例えば、図４Ｃに示されるように、可変ピッチハブ４８０が、プレート要素４８２に対して第１の高さΔｈ_Ｄにあるとき、ブレード４７２は、その各々の根部４７４によって画定される軸を中心に枢動させられ、それによって、プレート要素４８２に対する可変ピッチハブ４８０の第１の高さΔｈ_Ｄに比例する量で、正のピッチ角θ_Ｄをブレード４７２に付与する。

図４Ｅに示されるように、可変ピッチハブ４８０がプレート要素４８２に対して第２の高さΔｈ_Ｅにあるとき、ブレード４７２が第２のピッチ角θ_Ｅ（例えば、中立ピッチ角、またはθ_Ｅ＝０°）で提供される。図４Ｆに示されるように、可変ピッチハブ４８０が、プレート要素４８２に対して第３の高さΔｈ_Ｆにあるとき、ブレード４７２は、第３の角度θ_Ｆで提供され、例えば、負のピッチ角θ_Ｆが、プレート要素４８２に対する可変ピッチハブ４８０の第３の高さΔｈ_Ｆに比例する量で、ブレード４７２に付与される。

上記に考察されたように、本開示に従って、１つ以上の線形アクチュエータまたは同様の構成要素を使用して操作され得る共通要素を使用して、プロペラのブレードのピッチ角は変動し得、プロペラのジンバル角が画定され得る。いくつかの実施形態では、係る要素の相対位置及び／または相対方位が変化すると、図４Ｄ〜図４Ｆに関して上記に考察されたようなブレードのピッチ角、もしくはプロペラのジンバル角のどちらかが変動し、またはブレードのピッチ角及びプロペラのジンバル角の両方が変動し得る。

図５Ａ〜図５Ｄを参照すると、本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図が示されている。他に留意される場合を除いて、図５Ａ〜図５Ｄに示される番号「５」が前に付された参照番号は、図４Ａ〜図４Ｆに示される番号「４」が前に付された、図３に示される番号「３」が前に付された、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された、参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成要素または装備を示す。

図５Ａに示されるように、プレート要素５８２（それを通るように実質的に垂直に延在する首穴５８５を有する）は、複数のプレート支持部５５０−１、５５０−２、５５０−３に結合される。プレート支持部５５０−１、５５０−２、５５０−３のそれぞれは、シャフト５５２−１、５５２−２、５５２−３と、枢動可能コネクタ５５４−１、５５４−２、５５４−３と、線形アクチュエータ５５５−１、５５５−２、５５５−３（プレート要素５８２の位置及び／または方位を変動するために延在または後退するように構成されている）とを含む。プレート要素５８２が、図４Ａ〜図４Ｆの可変ピッチハブ４８０等のプロペラ（図示されない）の回転構成要素に関連付けられる場合、プレート支持部５５０−１、５５０−２、５５０−３を使用してプレート要素５８２の相対位置を変化させると、プロペラに搭載されるブレードのピッチ角を変化させ得る一方、プレート支持部５５０−１、５５０−２、５５０−３を使用してプレート要素５８２の方位の角度を変化させると、プロペラのジンバル角を変化させ得る。したがって、プレート支持部５５０−１、５５０−２、５５０−３は、適宜、プロペラによって生成される力の大きさ及びプロペラによって生成される力の方向の両方を変動させるために使用され得る。

例えば、図５Ｂに示されるように、ブレードピッチ角は、線形アクチュエータ５５５−１、５５５−２、５５５−３のそれぞれを一緒に、等量だけ、かつ共通方向に移動させることによって変化し、それによって、プレート要素５８２の対応する部分の相対位置を高くまたは低くし、それに提供されるプロペラ（図示されない）のジンバル角Φ_１を約０度または法線に維持し得る。プロペラによって生成される力の方向（プロペラのジンバル角によって画定される）が変動する場合、線形アクチュエータ５５５−１、５５５−２、５５５−３は、プレート要素５８０の角度方位を変動させるために、別個に、かつ異なる量及び／または異なる方向だけ、動作し得る。図５Ｃ及び図５Ｄに示されるように、線形アクチュエータ５５５−１、５５５−２、５５５−３を異なる程度まで延在または後退すると、正のジンバル角Φ_２、Φ_３をそれらに提供されるプロペラ（図示されない）に付与し、それによって、ジンバル角Φ_２、Φ_３の変動と一致する様式でプロペラによって生成される力（例えば、揚力及び／または推力）の方向を変動する。

従って、所定の大きさ及び／または方向の力が推進ユニットから要望される場合、力の大きさは、プロペラのブレードのピッチ角を調整することによって画定され得、力の方向は、複数の線形アクチュエータに結合され、かつ可変ピッチハブに関連付けられるプレート要素等の共通システムを使用して、推進ユニットまたはプロペラのジンバル角を調整することによって画定され得る。線形アクチュエータは、普通の程度だけ、かつ実質的に同時に、延在または後退することによって、プロペラのブレードのピッチ角を調整するように構成され得る。線形アクチュエータは、また、異なる程度だけ、かつ異なる時間で、延在または後退することによって、推進ユニットまたはプロペラのジンバル角を調整するように構成され得る。いくつかの実施形態では、３つの線形アクチュエータは、任意の平面が空間内の３点によって画定され得る幾何学的な補助定理と一致する、モータ及び／またはプロペラに関連付けられるプレート要素または同様の装備に結合され得る。したがって、プレート要素の平面は、線形アクチュエータがプレート要素に接合される３点の位置を調整することによって選択され得る。他の実施形態では、４つ以上の線形アクチュエータは、プレート要素の角度を調整するように提供され得る。さらに他の実施形態では、３つ未満の線形アクチュエータが提供され得る。さらに、当業者は、プレート要素が、本開示に従って、図５Ａ〜図５Ｄに示されるようなもの等のプレート要素の外周の周りに、またはプレート要素上の他の場所に提供される１つ以上の線形アクチュエータを使用して操作され得ることを認識するであろう。

上記に考察されたように、かつ本開示を考慮して当業者によって認識されるであろうように、プロペラによって生成される力のレベルは、任意の数の他の方法で変動し得る。例えば、プロペラに結合されるモータの角度の速さまたは速度は、増加または減少し得、回転中のプロペラによって生成される力は、例えば、角度の速さまたは速度の２乗の関数として、対応する程度だけ増加または減少し得る。同様に、ブレードピッチに加えて、ブレード及びその物理的構造の１つ以上の態様は、適宜、変動し得る。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図が示されている。他に留意される場合を除いて、図６Ａ及び図６Ｂに示される番号「６」が前に付された参照番号は、図５Ａ〜図５Ｄに示される番号「５」が前に付された、図４Ａ〜図４Ｆに示される番号「４」が前に付された、図３に示される番号「３」が前に付された、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された、参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成要素または装備を示す。

図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、推進ユニット６１５は、１対のブレード根部６７２を有するプロペラ６７０を含み、ブレード根部６７２のそれぞれが、近位端でハブ６８０に接合され、遠位端でブレード根部６７２に対して後退またはそうでなければ変動し得るブレード先端６７４に接合される。推進ユニット６１５は、さらに、そのハウジング内部にいくつかの追加構成要素を含み得、その追加構成要素は、限定ではないが、図３、図４Ａ〜図４Ｆ、もしくは図５Ａ〜図５Ｄに示される追加構成要素の１つ以上、または同様の構成要素を含む、プロペラ６７０を所望のジンバル角で整列させ、及び／またはブレード６７２の１つ以上のピッチ角を変化させるために、プロペラ６７０を所望の角速度で回転させるための１つ以上のモータ、駆動シャフト、ベアリング、線形アクチュエータ、制御器、または他の構成要素を含み得る。

ブレード先端６７４は、ブレード根部６７２によって画定される半径方向軸に対するヒンジ接続部によって画定される接線軸を中心に回転するように構成され得る。また、図６Ａにさらに示されるように、ブレード先端６７４のそれぞれは、ブレード根部６７２の各１つによって画定される半径方向軸に沿って整列される。ブレード先端６７４のそれぞれ及びブレード根部６７２のそれぞれは、プロペラ６７０がハブ６８０によって画定される軸を中心に回転するとき、揚力を生成するためのエアフォイル形状を画定し、いくつかの実施形態では、対称または非対称形状または断面積を有する上側表面または下側表面を含み得る、丸型前縁端または点型後縁端を含む場合がある。ブレード根部６７２及びブレード先端６７４によって画定されるエアフォイル形状、ならびにブレード根部６７２がハブ６８０に搭載されるピッチ角は、プロペラ６７０によって提供される所望の揚力及び／または推力の量に基づいて選択され得る。さらに、プロペラ６７０は、動作中に、静的にまたは動的にのどちらかで、ブレード根部６７２によって画定される軸に対してブレード先端６７４を回転させるように構成され得る。図６Ａに示されるように、ブレード先端６７４は、プロペラ６７０の構造から生じる拘束だけによって限定され得る調整可能なカント角だけ、ブレード根部６７２に対して垂直上向きに回転する。

例えば、ブレード先端６７４は、いつでも、もしくは所定のスケジュールに従って（例えば、起点から目的地まで、随意に１つ以上の介在中間地点を経由する動きを含有する移行計画に少なくとも部分的に基づいて）、または、感知された動作特性（例えば、高度、コース、速度、上昇もしくは下降速度、旋回速度、加速度、牽引位置、燃料レベル、電池レベル、もしくは放射ノイズ等の動的属性、または構造物もしくはフレームの寸法、いくつかのプロペラもしくはモータ、係るモータの動作速度等の物理属性）に応答して、もしくは、環境条件（例えば、航空機が動作しているときの温度、圧力、湿度、風速、風向、週、月、または年の１日間または数日間における時刻、雲量、日照、または地表状態もしくは特性の測定値）に応答して、ブレード根部６７２に対して回転し得る。

加えて、ブレード先端６７４は、ブレード根部６７２によって画定される方位及び構成に対して任意の様式または任意の手段によって、かつ任意の程度まで、ブレード根部６７２に対して回転し得る。例えば、ブレード根部６７２の１つ以上は、ブレード先端６７４をブレード根部６７２に対して選択されたカント角に位置付けさせるように構成されているブレード根部６７２のエアフォイルの内部に１つ以上の機械操作子を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、プロペラ６７０は、駆動シャフト（図示されない）の回転に基づいて回転するギヤ及びカムアセンブリを含み得、従動子またはプッシュロッドが、適宜、ブレード先端６７４を異なるカント角までヒンジ接続部を中心に回転させることをもたらす。いくつかの他の実施形態では、プロペラ６７０は、適宜、ブレード先端６７４を異なるカント角までヒンジを中心に回転させるために、必要に応じて、ブレード先端６７４の１つ以上に接続されるケーブルを、ブレード先端６７４に作用する遠心力に逆らって延在または後退させるケーブル駆動引張アセンブリを含み得る。当業者は、限定ではないが図６Ａ及び図６Ｂのプロペラ６７０を含む本開示のプロペラが、ブレード根部６７２に対してカント角を変化させるために、またはそれ以外の場合、本開示に従ってプロペラを幾何学的に再構成するために、任意の他の機械システムもしくは操作子及び／または電気システムまたは操作子（例えば、ブレード根部６７２またはブレード先端６７４のエアフォイル内部にある）を含み得ることを認識するであろう。係るシステムまたは操作子は、航空機内に搭載するように常駐する１つ以上のコンピュータプロセッサによって、または遠隔ステーションもしくは場所（例えば、クラウドベース環境にある）で制御され得る１つ以上のブレード制御器を使用して、自動的に制御され得る。

加えて、いくつかの実施形態では、ブレード先端６７４は、代替として、ブレード根部６７２の対応するものに対して所定のカント角にブレード先端６７４を押勢させるための１つ以上の付勢要素が提供され得る。ブレード先端６７４及び／またはブレード根部６７２は、固形または実質的に固形であり、１つ以上の同質材料または異質材料から形成され得る。代替として、ブレード先端６７４及び／またはブレード根部６７２は、実質的に中空であり（例えば、それぞれが、その中に空洞を有するエアフォイルを画定する固形外殻を有する）、各々のエアフォイルの形状を維持するための１つ以上の内部支持部または構造的特徴がある。例えば、プロペラ６７０またはその一部は、ステンレス鋼、カーボンファイバ、または他の同様の軽量の剛体材料の丈夫なフレームから形成され、半径方向に整列される繊維管または繊維支柱で補強され得る。実質的に中空断面を有するプロペラ６７０を利用すると、それによって、プロペラ６７０の質量を減らし、ブレード根部６７２に対してブレード先端６７４のカント角を変動させるための、かつ１つ以上の他の制御システム構成要素または装備と通信する、配線、ケーブル、機械または電気操作子（例えば、１つ以上の構成要素）を可能にする。本開示に従って利用され得る、いくつかの他の機械または電気操作子は、限定ではないが、ギヤボックス、ウォームギヤ、サーボ制御アームを含む。例えば、フラップ、方向舵、または補助翼等の制御表面の角度を変化させるために通常利用される機器と同様の機械機器または電気機器は、ブレード先端６７４に組み込まれ、ブレード根部６７２に対する傾斜を変化させるために利用され得る。プロペラ６７０またはその係る部分は、さらに、発泡体または他の充填剤で充填され、壁または他の支持物で強化され、湿気、浸食、または任意の他の要素の悪影響を及ぼすものに抵抗するための可撓性外殻で覆われ得る。

ブレード根部に対するブレード先端のカント角を変動することに加えて、当業者は、ブレード形状または外形が、任意の数の他の方法で変動し得ることを認識するであろう。図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図が示されている。他に留意される場合を除いて、図７Ａ及び図７Ｂに示される番号「７」が前に付された参照番号は、図６Ａ及び図６Ｂに示される番号「６」が前に付された、図５Ａ〜図５Ｄに示される番号「５」が前に付された、図４Ａ〜図４Ｆに示される番号「４」が前に付された、図３に示される番号「３」が前に付された、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された、参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成装備または特徴を示す。

図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、プロペラ７７０は、ハブ７８０の周りに搭載される１対のプロペラブレード７７２を含む。ブレード７７２のそれぞれは、動作中に修正され得る角度で搭載された調整可能なブレード後縁端７７４を含み得る。例えば、図７Ａに示されるように、ブレード後縁端７７４は、例えば、ブレード７７２の共通平面内部で、ブレード７７２と実質的に共整列され得る。図７Ｂに示されるように、しかしながら、ブレード後縁端７７４は、ヒンジ接続部を中心に回転し、１つ以上の機械または電気操作子（図示されない）によってブレード７７２に対して約９０度（９０°）で整列し得る。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本開示の実施形態による推進ユニットの実施形態の態様の図が示されている。他に留意される場合を除いて、図８Ａ及び図８Ｂに示される番号「８」が前に付された参照番号は、図７Ａ及び図７Ｂに示される番号「７」が前に付された、図６Ａ及び図６Ｂに示される番号「６」が前に付された、図５Ａ〜図５Ｄに示される番号「５」が前に付された、図４Ａ〜図４Ｆに示される番号「４」が前に付された、図３に示される番号「３」が前に付された、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された、参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成要素または装備を示す。

図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、プロペラ８７０は、ハブ８８０の周りに搭載される３つの再構成可能プロペラブレード８７２を含む。ブレード８７２のそれぞれは、動作中に修正され得る幅で提供された調整可能なブレードキャンバ８７４を含む。例えば、図８Ａに示されるように、キャンバ８７４は、ブレード８７２の最大幅まで十分に延在しているように示される。図８Ｂに示されるように、しかしながら、キャンバ８７４は、最小幅までブレード８７２内部で十分後退する。

当業者は、ブレード形状及び／または外形が、限定ではないが、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、もしくは図８Ｂ等に示されるブレード先端のカント角、後縁端角度及び／もしくはブレード幅もしくは他の寸法を変動させることを含む、本開示に従った任意の様式で、または、任意の他の様式で変動し得ることと、本開示の推進ユニットは、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、または図８Ｂに示されるプロペラ６７０、７７０、８７０の実施形態に限定されないこととを認識するであろう。

上記に考察されたように、本開示の推進ユニットの様々な態様は、それから特定の力を生成するために、または、それによって動作中に発せられる音（例えば、音圧レベル及び／または周波数スペクトル）を制御するために、任意の数の方法で独立して動作し得る。例えば、特定の位置、速さ及び／または加速度が、本開示の複数の推進ユニットを有する航空機の動作中に所望または要求される場合、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及び／またはブレード形状のそれぞれが、所望もしくは要求の位置に達するように、または所望もしくは要求の速度もしくは加速度を達成するように、合力を生成するために、選択的に調整され得る。さらに、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及び／またはブレード形状を選択的に調整することによって、所望もしくは要求の位置に達するための、または所望もしくは要求の速度もしくは加速度を達成するための合力は、任意の数の異なる特性または特色で音を発しながら生成され得る。

図９Ａ〜図９Ｄを参照すると、本開示の実施形態による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機の態様の図が示される。他に留意される場合を除いて、図９Ａ〜図９Ｄに示される番号「９」が前に付された参照番号は、図８Ａ及び図８Ｂに示される番号「８」が前に付された、図７Ａ及び図７Ｂに示される番号「７」が前に付された、図６Ａ及び図６Ｂに示される番号「６」が前に付された、図５Ａ〜図５Ｄに示される番号「５」が前に付された、図４Ａ〜図４Ｆに示される番号「４」が前に付された、図３に示される番号「３」が前に付された、図２に示される番号「２」が前に付された、または図１Ａ〜図１Ｆに示される番号「１」が前に付された、参照番号を有する構成要素または装備と同様の構成要素または装備を示す。

図９Ａに示されるように、航空機９１０は、動作中、４つの推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４を含む。推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれは、航空機９１０の重量ｗ_９１０に反作用する力Ｆ_１−１、Ｆ_２−１、Ｆ_３−１、Ｆ_４−１を生成している。推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれは、モータアセンブリ９６０−１、９６０−２、９６０−３、９６０−４と、その推進ユニットのハウジング内部の各々のユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の動作を制御するための１つ以上のアクチュエータ及び構成要素と、係るハウジングの外部に提供されるプロペラ９７０−１、９７０−２、９７０−３、９７０−４とを含む。本開示のモータアセンブリ９６０−１、９６０−２、９６０−３、９６０−４及びプロペラ９７０−１、９７０−２、９７０−３、９７０−４は、力Ｆ_１−１、Ｆ_２−１、Ｆ_３−１、Ｆ_４−１の大きさ及び方向の両方を生成するために動作し得る。

例えば、図９Ａに示されるように、推進ユニット９３０−１は、２１００回転／分（ｒｐｍ）の速度で、かつ０度（０°）（つまり、直角）のジンバル角Φ_１−１で、かつプロペラ９７０−１のブレードが１５度（１５°）のピッチ角で、モータアセンブリ９６０−１とともに動作する。推進ユニット９３０−１内部の線形アクチュエータ（図示されない）のそれぞれは、１．２ミリメートル（ｍｍ）の等距離で延在し、係るアクチュエータは、ジンバル角及びピッチ角の両方を判定する。モータアセンブリ９６０−１によって画定される速度で、かつ線形アクチュエータ（図示されない）によって画定されるジンバル角及びピッチ角で、推進ユニット９３０−１を動作させる結果として、１０ポンドフォース（１０ｌｂｆ）の値を有する力Ｆ_１−１は、ジンバル角Φ_１−１の方向に生成される。８２デシベル（８２ｄＢ）の音圧レベルの音Ｎ_１−１は、推進ユニット９３０−１から発せられる。

また、図９Ａに示されるように、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４は、各々、２２００、２２２５、及び２５００回転／分（ｒｐｍ）の速度のモータアセンブリ９６０−２、９６０−３、９６０−４とともに、かつ、各々、３２度（３２°）、１２度（１２°）、５度（５°）のジンバル角Φ_２−１、Φ_３−１、Φ_４−１において、各々、２５度（２５°）、１０度（１０°）、１０度（１０°）のピッチ角のプロペラ９７０−２、９７０−３、９７０−４のブレードとともに動作する。推進ユニット９３０−２の線形アクチュエータは、各々、それぞれ１．９、１．０、及び０．９ミリメートル（ｍｍ）の距離に延在する。推進ユニット９３０−３の線形アクチュエータは、各々、１．１、１．２、及び１．２ミリメートル（ｍｍ）の距離に延在する。推進ユニット９３０−４の線形アクチュエータは、各々、１．１、１．３、及び１．２ミリメートルの距離に延在する。推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４の線形アクチュエータが延在する距離によって、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４のジンバル角Φ_２−１、Φ_３−１、Φ_４−１と、プロペラ９７０−２、９７０−３、９７０−４のブレードのピッチ角との両方が判定される。したがって、モータアセンブリ９６０−２、９６０−３、９６０−４によって画定される速度で、かつ線形アクチュエータ（図示されない）によって画定されるジンバル角Φ_２−１、Φ_３−１、Φ_４−１及びピッチ角で、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４を動作させる結果として、１４ポンドフォース（１４ｌｂｆ）、８ポンドフォース（８ｌｂｆ）、及び９ポンドフォース（９ｌｂｆ）の値を有する力Ｆ_２−１、Ｆ_３−１及びＦ_４−１は、各々、ジンバル角Φ_２−１、Φ_３−１、Φ_４−１の方向に生成される。８４デシベル（８４ｄＢ）、８９デシベル（８９ｄＢ）、及び９８デシベル（９８ｄＢ）の音圧レベルにおける音Ｎ_２−１、Ｎ_３−１，Ｎ_４−１は、各々、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれから発せられる。

図９Ｂに示されるように、図９Ａに示される様式における推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の動作は、航空機９１０を、図９Ａに示されるように、航空機９１０の力Ｆ_１−１、Ｆ_２−１、Ｆ_３−１、Ｆ_４−１のそれぞれの力及び航空機９１０の重量ｗ_９１０の正味の影響に少なくとも部分的に基づいて判定される大きさ及び方向において速さｖ_１で動かせる。図９Ｂに示されるような推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の動作は、さらに、航空機９１０を、正味の音Ｎ_{ＴＯＴ−１}で放射させる。

また、上記に考察されたように、航空機９１０の位置、速さ、及び／または加速度を変化させることが所望される場合、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４は、航空機９１０を、異なる速さで、または異なる加速度に依存して、異なる位置に動かせる航空機９１０の合力を生成するように、独立して、または一緒に動作し得る。図９Ｃに示されるように、別々の力Ｆ_１−２、Ｆ_２−２、Ｆ_３−２、Ｆ_４−２が、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４から所望または要求される場合、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれの態様（例えば、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及び／またはブレード形状）は、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４からの力Ｆ_１−２、Ｆ_２−２、Ｆ_３−２、Ｆ_４−２の要望を可能にするように操作され得る。

例えば、図９Ｃを参照すると、推進ユニット９３０−１は、２３５９回転／分（ｒｐｍ）の速度で、かつ５０度（５０°）のジンバル角Φ_１−１で、かつプロペラ９７０−１のブレードが２２．５度（２２．５°）のピッチ角で、モータアセンブリ９６０−１とともに動作する。推進ユニット９３０−１内部の線形アクチュエータ（図示されない）の２つが１．７ミリメートル（ｍｍ）の距離で延在する一方、アクチュエータの１つは０．６ミリメートル（ｍｍ）の距離で延在し、係るアクチュエータがジンバル角及びピッチ角の両方を判定する。モータアセンブリ９６０−１によって画定される速度で、かつ線形アクチュエータ（図示されない）によって画定されるジンバル角及びピッチ角で、推進ユニット９３０−１を動作させる結果として、８．５ポンドフォース（８．５ｌｂｆ）の値を有する力Ｆ_１−２は、ジンバル角Φ_１−２の方向に生成される。９１デシベル（９１ｄＢ）の音圧レベルの音Ｎ_１−２は、推進ユニット９３０−１から発せられる。

また、図９Ｃに示されるように、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４は、各々、１９００、２６００、及び１９５０回転／分（ｒｐｍ）の速度のモータアセンブリ９６０−２、９６０−３、９６０−４とともに、かつ、各々、２１度（２１°）、１８度（１８°）、０度（０°）のジンバル角Φ_２−２、Φ_３−２、Φ_４−２において、各々、１５度（１５°）、１０度（１０°）、２０度（２０°）のピッチ角のプロペラ９７０−２、９７０−３、９７０−４のブレードとともに動作する。推進ユニット９３０−２の線形アクチュエータは、各々、それぞれ、１．１、１．５、及び１．３ミリメートル（ｍｍ）の距離に延在する。推進ユニット９３０−３の線形アクチュエータは、各々、１．０、１．０、及び１．０ミリメートル（ｍｍ）の距離に延在する。推進ユニット９３０−４の線形アクチュエータは、各々、１．３、１．２、及び１．４ミリメートルの距離に延在する。推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４の線形アクチュエータが延在する距離によって、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４のジンバル角Φ_２−２、Φ_３−２、Φ_４−２と、プロペラ９７０−２、９７０−３、９７０−４のブレードのピッチ角との両方が判定される。したがって、モータアセンブリ９６０−２、９６０−３、９６０−４によって画定される速度で、かつ線形アクチュエータ（図示されない）によって画定されるジンバル角Φ_２−２、Φ_３−２、Φ_４−２及びピッチ角で、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４を動作させる結果として、９ポンドフォース（９ｌｂｆ）、１３ポンドフォース（１３ｌｂｆ）、及び１１ポンドフォース（１１ｌｂｆ）の値を有する力Ｆ_２−２、Ｆ_３−２及びＦ_４−２は、各々、ジンバル角Φ_２−２、Φ_３−２、Φ_４−２の方向に生成される。７７デシベル（７７ｄＢ）、９５デシベル（９５ｄＢ）、及び７８デシベル（７８ｄＢ）の音圧における音Ｎ_２−２、Ｎ_３−２，Ｎ_４−２は、各々、推進ユニット９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれから発せられる。

図９Ｄに示されるように、図９Ｃに示される様式における推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の動作は、航空機９１０を、図９Ｃに示されるように、航空機９１０の力Ｆ_１−２、Ｆ_２−２、Ｆ_３−２、Ｆ_４−２のそれぞれの力及び航空機９１０の重量ｗ_９１０の正味の影響に少なくとも部分的に基づいて判定される大きさ及び方向において速さｖ_２で動かせる。図９Ｃに示されるような推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の動作は、さらに、航空機９１０を、正味の音Ｎ_{ＴＯＴ−２}で放射させる。

従って、当業者は、図９Ａ〜図９Ｄの航空機９１０等の航空機に独立して調整可能な態様を伴う推進ユニットの使用は、航空機が、力（例えば、揚力及び／または推力）の大きさまたは方向だけではなく、それによって生成される特定の音（例えば、音圧レベル及び／または周波数スペクトル）の態様も選択的に画定することを可能にすることを認識するであろう。例えば、再度、図９Ａ〜図９Ｄの航空機９１０を参照して、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４のそれぞれの態様（例えば、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及び／またはブレード形状）は、動作中に発せられる音圧レベル及び周波数スペクトルを変動させながら、それらの推進ユニットによって生成される力の大きさ及び方向を一定に維持するために操作され得る。いくつかの実施形態では、航空機によって発せられる音が監視され得、係る音が１つ以上の閾値に近づき、またはそれを超える場合、その音は、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の１つ以上の態様を個々に調整することによって変動し得る。

上記に考察されたように、本開示の推進ユニットの実施形態の態様は、それによって力を生成するように独立して操作され得、係る力は、係る推進ユニットが装備される航空機に正味の影響をもたらし得る。したがって、係る推進ユニットの個々の態様は、統合されるときに全体として所望の合力を航空機に付与する、係る推進ユニットのそれぞれから特定の力を生成するように個々に選択され得る。いくつかの他の実施形態では、係る態様は、全体の音管理戦略の一部として個々に選択され、例えば、動作中、個々に推進ユニットから、または全体として航空機によって放射される音圧レベル及び／または周波数スペクトルを限定または制限し得る。

図１０を参照すると、本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのプロセスのフローチャート１０００が示される。ボックス１０１０では、航空機の推進ユニットに関する所望の推力ベクトルが判定される。例えば、所望の推力ベクトルは、航空機を、特定点まで、または所望の速さで、または特定の加速度に依存して動かせるために選択させ得る。所望の推力ベクトルは、また、１つ以上の動作制限（例えば、速度、高度、音またはノイズのレベル、操縦性、燃料効率、及び／またはバッテリ寿命）または環境条件（例えば、悪天候条件、または航空交通もしくは地上交通）に基づいて選択され得る。いくつかの実施形態では、推進ユニットに対する所望の推力ベクトルは、航空機に提供される１つ以上の他の推進ユニットに対する所望の推力ベクトルとともに、一緒に選択される。

ボックス１０２０では、ある環境における航空機及び／または推進ユニットの動作に関連付けられるノイズ制限が特定される。例えば、ノイズ制限は、航空機または推進ユニットから放射され得る音圧レベル（または強度）または周波数スペクトルの明白に設定された制限を特定し得る。代替として、ノイズ制限は、例えば、ある環境内の人間もしくは他の動物の安全な聴覚基準に基づく一般的な制限、または、例えば、人間もしくは他の動物がある環境内で睡眠していることが予想されるときの機械の動作等の時間に基づく制限であり得る。ボックス１０３０では、推力ベクトルを達成し、かつノイズ制限を満足させるために推進ユニットに要求される動作特性（例えば、モータ速度、プロペラブレードピッチ、ジンバル角、及び／またはブレード形状）が選択される。例えば、上記に考察されたように、所与の力（例えば、大きさ及び方向）は、動作特性の任意の数の組み合わせで本開示に従って推進ユニットによって提供され得る。例えば、プロペラが第１の速度で、かつ第１のブレードピッチ角で回転するとき、または第２の速度で、かつ第２のブレードピッチ角で回転するとき、同じ推力が提供され得る。推進ユニットは、それから同じ力を取得するために係る態様の多くの組み合わせで動作し得、係る組み合わせのそれぞれは、推進ユニットが、異なる音圧レベルで、または異なる周波数スペクトルの範囲内で音を放射させ得る。したがって、推進ユニットに所望の推力ベクトルを生成させ、ノイズ制限を満足する音を放射させる、推進ユニットの動作特性の組み合わせが選択され得る。

ボックス１０４０では、モータは、ボックス１０３０で選択されるモータ速度で動作する。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上の信号は、推進ユニットに関連付けられるように提供されるモータの角速度を制御するための電子速度制御（またはＥＳＣ）に提供され得る。ボックス１０５０では、１つ以上の線形アクチュエータは、ボックス１０３０で選択されるピッチ角で推進ユニットに関連付けられるプロペラのブレードを設置するために動作し、ボックス１０６０では、１つ以上の線形アクチュエータは、ボックス１０３０で選択されるジンバル角でプロペラを設置するために動作する。例えば、図１Ｂ、図１Ｃ、及び図１Ｆに示される推進ユニット１３０−４または図３に示される推進ユニット３３０等の本開示のいくつかの実施形態に従って、線形アクチュエータは、プレート要素の相対位置または相対方位を変化させるために、かつ所望のジンバル角をプロペラに付与するために、または所望のピッチ角をプロペラの１つ以上のブレードに付与するために、別個に、または同時に、かつ普通の程度または異なる程度まで、動作し得る。ボックス１０７０では、ブレード制御器は、ボックス１０３０で選択されたブレード形状を実施するように動作し、プロセスは終了する。ブレード制御器は、同一または違う様式で、推進ユニットに関連付けられるように提供されるプロペラの１つ以上の形状または寸法を変化させ、それによって、所望どおり、プロペラのバランスを保たせ、またはアンバランスにさせ得る。

従って、力が本開示に従って推進ユニットから要望または要求される場合、その力は、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、またはブレード形状等の推進ユニットの１つ以上の態様を変動させることによって、推進ユニットの動作能力に依存して選択的に生成され得る。さらに、推力の所望の大きさ及び方向が図１０のフローチャート１０００に示されるプロセスに従って取得された後、異なる推力ベクトルが所望される場合、推進ユニットの１つ以上の態様は、所望の推力ベクトルと一致するために、適宜修正され得る。さらに、係る態様の値またはレベルは、意図して推進ユニットによって生成される音とともに、推進ユニットの動作能力に依存して選択され得る。例えば、推力の同じレベルまたは方向が、２つの異なるモータ速度または２つの異なるジンバル角で取得され得る場合、最低の音圧レベルまたはより好ましい周波数スペクトルをもたらすブレードピッチ角またはブレード形状と、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、及び／またはブレード形状の組み合わせとが選択され得、推進ユニットが、適宜、動作し得る。

本開示に従って、推進ユニットは、それから放射される音に関して動作時に選択的に監視され得、推進ユニットの態様は、例えば、必要に応じて、放射される音の音圧レベルまたは周波数スペクトルを変化させるために、動作中に、別個に、または並行してのどちらかで修正され得る。図１１を参照すると、本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのプロセスのフローチャート１１００が示される。ボックス１１１０では、推進ユニットは、最初の速度で、かつプロペラが最初のピッチ、最初のジンバル角、及び最初の形状の状態で、モータとともに動作する。例えば、図９Ａを参照すると、推進ユニット９３０−１、９３０−２、９３０−３、９３０−４の１つ以上は、その図に示される態様または動作特性の１つ以上のセットに従って動作し得る。

ボックス１１２０では、推進ユニット及び／または航空機の動作、ならびに任意の観測ノイズに関する情報は、航空機に搭載される１つ以上のセンサを使用して取り込まれる。例えば、そのようなセンサは、位置センサ（例えば、ＧＰＳセンサ）、速度センサ（例えば、スピードメータまたは飛行速度計）、加速度センサ（例えば、加速度計）、または方位センサ（例えば、ジャイロスコープまたはコンパス）を含み得る。係るセンサは、さらに、１つ以上の高度計、バロメータ、レンジファインダ、空気モニタリングセンサ、または撮像デバイスを含み得る。加えて、係るセンサは、また、１つ以上のマイクロホン、圧電センサ、または振動センサを含み得る。

ボックス１１３０では、ボックス１１２０で観測されたノイズが、動作中、プロペラによって発せられる所望ノイズと比較される。例えば、航空機が特定の環境で動作することが予想される場合、所望ノイズのライブラリまたはインデックスは、任意の特定のノイズが該当の場所に好ましいかまたは所望されるかどうかを特定するために調べられ得る。代替として、所望ノイズは、負の値に定義され得、例えば、音圧レベルの閾値を下回り、もしくは既定の周波数スペクトルの範囲内であり、または時間、場所、または特定の環境に基づく１つ以上の制限事項に依存するノイズである。

ボックス１１４０では、ボックス１１２０で観測されたノイズが所望ノイズと一致するかどうかが判定される。観測ノイズが所望ノイズと一致する場合、プロセスは終了する。観測ノイズが所望ノイズと一致しない場合、プロセスはボックス１１５０に進み、観測ノイズと所望ノイズの差が特定される。係る差は、観測ノイズもしくは所望ノイズのどちらかの範囲内に、または観測ノイズもしくは所望ノイズのどちらかの音圧レベルもしくは周波数スペクトルの範囲内に存在または不足している、別々の狭帯域音調または広帯域周波数スペクトルに関し得る。

ボックス１１６０では、修正モータ速度、修正ピッチ、修正ジンバル角及び／または修正ブレード形状は、観測ノイズと所望ノイズとの差に基づいて選択される。例えば、動作中に推進ユニットから放射される音の音圧レベルまたは周波数スペクトルを変化させることが予想されるモータ速度が判定され得る。同様に、プロペラのジンバル角及び／またはブレードピッチを変化させるために、また、１つ以上の線形アクチュエータの位置を判定し得る。さらに、また、特定のブレード形状（例えば、ブレード先端のカント角またはブレードの形状）を判定し得る。

いったん推進ユニットの１つ以上の様態または動作特性に対する変化が特定されると、係る変化は、連続して、または並行してのどちらかで実施され得る。ボックス１１７０では、モータは、例えば、１つ以上の制御信号をモータの電子速度制御を送信することによって、かつ適宜、モータ速度を増加または減少させることによって、修正モータ速度で動作する。ボックス１１７２では、図３、図４Ａ〜図４Ｆ、もしくは図５Ａ〜図５Ｄに関して上記に考察されたように、または任意の他の様式で、線形アクチュエータは、修正ピッチ角を確立するように動作し、ボックス１１７２で、線形アクチュエータは、例えば、プロペラの１つ以上の態様に関連付けられるプレート要素の相対位置または角度方位を変動させることによって、修正ジンバル角を確立するように動作する。ボックス１１７６では、１つ以上のブレード制御器は、修正ブレード形状を確立するように動作する。

推進ユニットの１つ以上の様態または動作特性に対する変化が特定かつ実施された後、プロセスはボックス１１２０に戻り、修正された態様もしくは動作特性を伴う推進ユニット及び／または航空機の動作、ならびに任意の観測ノイズに関する情報は、航空機に搭載される１つ以上のセンサを使用して取り込まれる。本開示に従って、観測ノイズが所望ノイズと一致するまで、または航空機が目的地に到着するまで、推進ユニット及び／または航空機の動作は、連続的に監視され得る。

図１１のフローチャート１１００に表されるプロセス等の本開示のシステム及び方法に従って、推進ユニットによって生成される力の大きさ及び方向を変化させるために、推進ユニットの調整可能な態様または動作特性のそれぞれを修正する必要はない。むしろ、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、もしくはプロペラ形状のうちの１つだけを変化させることによって、または、モータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、もしくはプロペラ形状の全てよりも少ないものを変化させることによって、推進ユニットによって生成させる力の大きさまたは方向の所望の変化がもたらさせ得る場合、係る態様だけを変化する必要がある。例えば、再度、図１１のフローチャート１１００を参照して、ボックス１１７０、１１７２、１１７４、１１７６に関連付けられる１つ以上のアクションまたはステップは、推進ユニットが所望の大きさ及び方向で力を生成するために、または、所望の音圧レベルで、もしくは所望の周波数スペクトルの範囲内で推進ユニットを動作させるために、係るアクションまたはステップが要求されない場合、回避され得る。さらに、係るプロセスは、所望の大きさもしくは方向を有する合力を付与するために、または、所望の音圧レベルで、もしくは所望の周波数スペクトルの範囲内で推進ユニットから音を放射するために、必要に応じて、航空機に提供される推進ユニット毎に、独立して、または並行して行われ得る。

当業者はさらに、本開示のシステム及び方法が、動作中の１つ以上のユニットの動作を考慮し、それから放射する音を追跡するために利用され得ることを認識するであろう。例えば、航空機が、本開示の１つ以上の推進ユニットで構成され、起点から目的地までの、及び／または１つ以上の介在中間地点を通る移動を必要とする任務または評価を行うことが意図され、係る推進ユニットの様々な態様または動作特性が、任務または評価に関する移行計画に従って事前に選択され得、１つ以上の介在中間地点に航空機の到着時、または航空機が１つ以上の環境条件に遭遇するとき、態様または動作特性は修正され得る。動作中の推進ユニットの態様または動作特性は、さらに、例えば、推進ユニットによって提供され得る推力、揚力、もしくは速度の能力の測定値もしくはレーティング、推進ユニットを動作させている間の航空機の操縦性の測定値もしくはレーティング、または、動作中に推進ユニットによって発せられ得る１つ以上の音の測定値もしくはレーティングのいずれかに基づいて選択され得る。係る態様または動作特性は、また、一般的な性能のレベルもしくは程度に基づいて、または特定の場合における、例えば操縦性、燃料効率、及び／もしくはバッテリ寿命などの特定の目標もしくは目的または悪天候条件に関する性能のレベルもしくは程度に基づいて選択され得る。

図１２を参照すると、本開示による推進ユニットの１つ以上の実施形態を有する航空機を動作させるための１つのプロセスのフローチャート１２００が示される。ボックス１２１０では、起点から目的地までの航空機の輸送に関する複数の段階がある移行計画が特定される。例えば、移行計画は、限定ではないが、航空機が起点から出発し目的地へ到着する日付もしくは時刻、または１つ以上の介在中間地点、または起点で、目的地で、もしくは中間地点で、または輸送中に、航空機によって行われるアクションもしくは評価を含む、航空機によって行われる任務に関する情報を含み得る。

ボックス１２２０では、移行計画に従って移行中の航空機の動作特性（例えば、航空機のコースまたは速度）と、係るコースまたは速度を達成するために航空機の係るモータ、ロータ、方向舵、エルロン、フラップ、または他の装備に提供される対応する命令とが、予測され得る。ボックス１２３０では、移行計画に従って、移行中に航空機が遭遇する環境条件が予測される。例えば、航空機の出発または到着の時刻または日付の、及び起点または目的地の場所の天気予報は、任意の基準で特定され得る。

ボックス１２４０では、移行中に航空機によって発せられる好ましい音の音圧レベル及び／または周波数スペクトルは、ボックス１２１０で特定された移行計画、ボックス１２２０で予測された動作特性（例えば、コース、速度、揚力、推力、操縦性、効率性）、またはボックス１２３０で予測された環境条件（例えば、起点と目的地との間の環境及びそれらを含む環境の、温度、圧力、湿度、風速、方向、雲量、日照、または地表状態もしくは特性の測定値）に少なくとも部分的に基づいて判定される。例えば、移行計画に関する情報もしくはデータ、予測された動作特性、または予測された環境条件は、最初の入力として訓練された機械学習システムに提供され得る。機械学習システムは、最近傍法もしくは分析、因数分解法もしくは技術、Ｋ平均クラスタ解析もしくは技法、対数尤度類似性もしくはコサイン類似性等の類似性測度、潜在的ディリクレ配分法もしくは他のトピックモデル、または潜在的意味解析等の１つ以上のアルゴリズムまたは技術を利用し得、予測された動作特性に従って、または予測された環境条件の範囲内で、移行計画の１つ以上の段階中に、または航空機が動作しているときに、発せられる好ましい音圧レベル及び／または周波数スペクトルを選択するように訓練され得る。いくつかの実施形態では、訓練された機械学習システムは、航空機に搭載されるように提供される１つ以上のコンピューティングデバイスまたはコンピューティングマシンに常駐する、及び／またはそこで動作する。いくつかの他の実施形態では、訓練された機械学習システムは、例えば、ネットワークを介してアクセス可能な「クラウド」ベース環境に、１つ以上の代替場所または仮想場所に常駐する。

ボックス１２５０では、モータ速度、ブレードピッチ角、ジンバル角、及び／またはブレード形状の１つ以上は、動作中に航空機によって発せられる好ましい音の音圧レベル及び／または周波数スペクトルに少なくとも部分的に基づいて、移行計画の段階毎に選択される。例えば、モータに、１つ以上の線形アクチュエータに、または１つ以上のブレード制御器に提供されるコンピュータ実行可能命令のスケジュールまたはリストは、１つ以上のデータストア（例えば、航空機に搭載される、１つ以上の外部のアクセス可能である場所にある）に定義かつ記憶され得る。いくつかの実施形態では、所定時間に、または航空機が所定場所に到着するときに、命令を実行し得る。いくつかの他の実施形態では、航空機が所定の環境条件に遭遇するとき、航空機が動作の中間目標に達するとき、または所定事象の発生時に、命令を実行し得る。ボックス１２６０では、モータ、１つ以上の線形アクチュエータ、及び／または１つ以上のブレード制御器は、移行計画の各段階中に好ましい音を発するように動作し、プロセスは終了する。

本明細書に開示される実施態様は、フレームを有する航空機と、フレームに搭載される第１の推進ユニットと、フレームに搭載される第２の推進ユニットと、少なくとも１つの音響センサと、メモリ及び１つ以上のコンピュータプロセッサを有するコンピューティングデバイスとを含み得る。コンピューティングデバイスは、少なくとも第１の推進ユニットによって無人航空機に供給される第１の力を判定し、第２の推進ユニットによって無人航空機に供給される第２の力を判定し、第１の力を供給するように第１の推進ユニットを動作させる第１の属性のセットを選択し（第１の属性のセットは、第１のモータの第１の速度及び第１の駆動シャフトの第１のジンバル角を含む）、第２の力を供給するように第２の推進ユニットを動作させる第２の属性のセットを選択し（第２の属性のセットは、第２のモータの第２の速度及び第２の駆動シャフトの第２のジンバル角を含む）、第１の時間において第１の属性のセットに従って第１の推進ユニットの第１の動作を開始し、第１の時間において第２の属性のセットに従って第２の推進ユニットの第２の動作を開始し、少なくとも１つの音響センサによって、第１の動作中または第２の動作中に、無人航空機から放射する音に関する情報を取り込み、音に関する情報に少なくとも部分的に基づいて、第１のモータ動作を動作させる第３の属性のセットを判定し（第３の属性のセットは、第１のモータに関する第３のモータ速度、または第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角の少なくとも１つを含む）、音に関する情報に少なくとも部分的に基づいて、第２のモータ動作を動作させる第４の属性のセットを判定し（第４の属性のセットは、第２のモータに関する第４のモータ速度、または第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角の少なくとも１つを含む）、第２の時間において第３の属性のセットに従って第１の推進ユニットの第３の動作を開始し、第２の時間において第４の属性のセットに従って第２の推進ユニットの第４の動作を開始する（第２の時間は第１の時間よりも前ではない）ように構成され得る。

随意に、音に関する情報は、音の第１の音圧レベル及び音の第１の周波数スペクトルを含み得、コンピューティングデバイスは、さらに、音の第１の音圧レベル及び音の第１の周波数スペクトルに少なくとも部分的に基づいて、少なくとも第３のモータ速度を選択するように構成され得る。随意に、第１の属性のセットは第１のプロペラの少なくとも１つのブレードの第１のピッチ角を含み得、第３の属性のセットは第１のプロペラの少なくとも１つのブレードの第２のピッチ角を含み得る。随意に、第１の属性のセットは第１のプロペラの少なくとも１つのブレードの第１の形状を含み得、第３の属性のセットは第１のプロペラの少なくとも１つのブレードの第２の形状を含み得る。

本明細書に開示される実施態様は、第１のモータ、及び第１の駆動シャフトによって第１のモータに結合される第１のプロペラを有する第１の推進ユニットと、第２のモータ、及び第２の駆動シャフトによって第２のモータに結合される第２のプロペラを有する第２の推進ユニットとを含む、航空機を動作させる方法を含み得る。本方法は、第１の駆動シャフトが第１のジンバル角で整列され、第１のモータが第１の時間に第１の速度で回転している状態で、第１の推進ユニットを動作させることと、第２の駆動シャフトが第２のジンバル角で整列され、第２のモータが第１の時間に第２の速度で回転している状態で、第２の推進ユニットを動作させることと、第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角または第１のモータに関する第３のモータ速度の少なくとも１つを選択することと、第２の時間に第３のジンバル角で第１の駆動シャフトを整列すること、もしくは第１のモータを第２の時間に第３の速度で回転させることの少なくとも１つとを含む第１の動作セット、または、第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角または第２のモータに関する第４のモータ速度の少なくとも１つを選択することと、第２の時間に第４のジンバル角で第２の駆動シャフトを整列すること、もしくは第２のモータを第２の時間に第４の速度で回転させることの少なくとも１つを含む第２の動作セットの少なくとも１つと、のうちの１つ以上を含み得る。随意に、航空機は少なくとも１つのセンサを含み得、本方法は、また、少なくとも１つのセンサを使用して第３の時間に航空機によって発せられる少なくとも１つの音に関する情報を判定することであって、少なくとも１つの音に関する情報は、少なくとも１つの音の音圧レベルまたは少なくとも１つの音の周波数スペクトルの少なくとも１つを含む、当該判定することと、第３の時間に航空機によって発せられる少なくとも１つの音に関する情報を判定したことに応答して、第３の時間における少なくとも１つの音に関する情報に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角もしくは第１のモータに関する第３のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、または、第３の時間における少なくとも１つの音に関する情報に少なくとも部分的に基づいて、第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角もしくは第２のモータに関する第４のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、の少なくとも１つとを含み得る。

随意に、本方法は、また、第２の時間において航空機の所望の速さもしくは所望の加速度の少なくとも１つに関する情報を判定することと、第２の時間において航空機の所望の速さもしくは所望の加速度の少なくとも１つに関する情報を判定することに応答して、第３の時間における航空機の所望の速さもしくは所望の加速度の少なくとも１つに関する情報に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角もしくは第１のモータに関する第３のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、または、第３の時間における航空機の所望の速さもしくは所望の加速度の少なくとも１つに関する情報に少なくとも部分的に基づいて、第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角もしくは第２のモータに関する第４のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、の少なくとも１つとを含み得る。随意に、本発明は、また、航空機の任務に関する情報を特定することと、航空機の任務の第１の属性を決定することと、航空機の任務の第１の属性に少なくとも部分的に基づいて、第３のジンバル角もしくは第３のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、または、航空機の任務の第１の属性に少なくとも部分的に基づいて、第４のジンバル角または第４のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、の少なくとも１つとを含み得る。随意に、航空機の任務の第１の属性は、任務の起点の場所、任務の目的地の場所、任務に関するペイロードの寸法もしくは質量、任務中に航空機が遭遇する見込まれる環境条件、任務中の航空機の見込まれる動作特性、または任務中に航空機によって発せられる見込まれる音の少なくとも１つを含み得る。

随意に、第１のプロペラの第１の複数のブレードのそれぞれは、第１の時間において第１のピッチ角で整列され得、第２のプロペラの第２の複数のブレードのそれぞれは、第１の時間において第２のピッチ角で整列され得る。随意に、動作の第１のセットは、第１のプロペラの第１の複数のブレードの第３のピッチ角を選択することと、第２の時間において第３のピッチ角で第１の複数のブレードを整列することとを含み得、第２の動作セットは、第２のプロペラの第２の複数のブレードに関する第４のピッチ角を選択することと、第２の時間において第４のピッチ角で第２の複数のブレードを整列することとを含み得る。随意に、第１の推進ユニットは、第１のプレート要素と、第１のジンバル基部と、第１の複数の線形アクチュエータ（第１のジンバル基部に対する第１のプレート要素の一部の間の距離を変化させるように構成されている）とを含み得、第２の推進ユニットは、第２プレート要素と、第２のジンバル基部と、第２の複数の線形アクチュエータ（第２のジンバル基部に対する第２のプレート要素の一部の間の距離を変化させるように構成されている）とを含み得る。随意に、第１の動作セットは、第１の複数の線形アクチュエータ毎に、第３のジンバル角または第３のピッチ角に対応する位置を判定することと、第１の複数の線形アクチュエータのそれぞれを第２の時間における第３のジンバル角または第３のピッチ角に対応する位置に設置させることとの１つ以上を含み得、第２の動作セットは、第２の複数の線形アクチュエータ毎に、第４のジンバル角または第４のピッチ角に対応する位置を判定することと、第２の複数の線形アクチュエータのそれぞれを第２の時間における第４のジンバル角または第４のピッチ角に対応する位置に設置させることと、のうちの１つ以上を含み得る。

随意に、第１のプロペラは第１の複数のブレードを含み得、第２のプロペラは第２の複数のブレードを含み得、第１の動作のセットは、さらに、第１の複数のブレード毎に第１の形状を選択することと、第１の複数のブレードのそれぞれを第２の時間において第１の形状を有させることとを含み、第２の動作のセットは、さらに、第２の複数のブレード毎に第２の形状を選択することと、第２の複数のブレードのそれぞれを第２の時間において第２の形状を有させることとを含む。随意に、航空機は少なくとも１つのセンサを含み得、本方法は、少なくとも１つのセンサを使用して第３の時間に航空機の位置を判定することであって、第３の時間は第１の時間の後、第２の時間の前である、当該判定することと、第３の時間における航空機の位置を判定することに応答して、第３の時間における航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角もしくは第１のモータに関する第３のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、または、第３の時間における航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて、第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角もしくは第２のモータに関する第４のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、の少なくとも１つと、のうちの１つ以上を含み得る。

随意に、航空機は少なくとも１つのセンサを含み得、本方法は、さらに、少なくとも１つのセンサを使用して第３の時間に航空機の近傍の環境条件を判定することであって、第３の時間は第１の時間の後、第２の時間の前である、当該判定することと、第３の時間における航空機の近傍の環境条件を判定することに応答して、第３の時間における航空機の近傍の環境条件に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角もしくは第１のモータに関する第３のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、または、第３の時間における航空機の近傍の環境条件に少なくとも部分的に基づいて、第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角もしくは第２のモータに関する第４のモータ速度の少なくとも１つを選択することであって、第３の時間における航空機の近傍の環境条件は、温度、圧力、湿気、風速、風向、天気事象、雲量レベル、日照レベル、または地表状態の少なくとも１つである、当該選択することとの少なくとも１つと、のうちの１つ以上を含み得る。

随意に、航空機は少なくとも１つのセンサを含み得、本方法は、さらに、少なくとも１つのセンサを使用して第３の時間に航空機の動作特性を判定することであって、第３の時間は第１の時間の後、第２の時間の前である、当該判定することと、第３の時間における航空機の動作特性を判定することに応答して、第３の時間における航空機の動作特性に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角もしくは第１のモータに関する第３のモータ速度の少なくとも１つを選択すること、または、第３の時間における航空機の動作特性に少なくとも部分的に基づいて、第２の駆動シャフトに関する第４のジンバル角もしくは第２のモータに関する第４のモータ速度の少なくとも１つを選択することであって、第３の時間における航空機の動作特性は、高度、コース、速度、上昇速度、下降速度、旋回速度、または加速度の少なくとも１つである、当該選択することの少なくとも１つと、のうちの１つ以上を含み得る。

本明細書に開示される実施態様は、航空機によって起点から目的地までのペイロードを送達する方法を含み得る。航空機は、第１のモータと、第１の駆動シャフトによって第１のモータに回転可能に結合される第１のプロペラとを有する、第１の推進ユニットを備える。本方法は、ペイロードに関する情報を特定することと、起点の場所、目的の場所、起点から少なくとも１つの介在中間地点までの第１の区画（第１の区画は、少なくとも第１のコース、少なくとも第１の対気速度、及び少なくとも第１の高度を有する）、少なくとも１つの介在中間地点から目的地までの第２の区画（第２の区画は、少なくとも第２のコース、少なくとも第２の対気速度、及び少なくとも第２の高度を有する）の少なくとも１つを含む移行計画を特定することと、第１の区画にある間の航空機に関する第１の音制限を判定することと、第２の区画にある間の航空機に関する第２の音制限を判定することと、起点の場所、少なくとも１つの介在中間地点の場所、第１のコース、第１の対気速度、第１の高度、及び第１の音制限に少なくとも部分的に基づいて、第１の区画にある間の第１の推進ユニットに関する第１の動作モードを定義することであって、第１の動作モードは第１のプロペラの第１のモータ速度及び第１のジンバル角を有する、当該定義することと、少なくとも１つの介在中間地点の場所、目的地の場所、第１のコース、第１の対気速度、第１の高度、及び第１の音制限に少なくとも部分的に基づいて、第２の区画にある間の第１の推進ユニットに関する第２の動作モードを定義することであって、第２の動作モードは第１のプロペラの第２のモータ速度及び第２のジンバル角を含む、当該定義することと、第１の推進ユニットを起点の場所において第１の動作モードに従って動作させることと、のうちの１つ以上を含み得る。

随意に、本方法は、少なくとも１つの位置センサによって、航空機が少なくとも１つの介在中間地点に到着したことを判定することと、航空機が少なくとも１つの介在中間地点に到着したことを判定することに応答して、第１の推進ユニットを第３の動作モードに従って動作させることと、のうちの１つ以上を含み得る。随意に、第１の推進ユニットは、第１のプレート要素と、第１のジンバル基部と、第１のプレート要素の外周及び第１のジンバル基部の外周に接合される独立して動作可能な３つの線形アクチュエータとを含み得、第１の推進ユニットは第１のプレート要素に回転可能に接合され、第１の動作モードは独立して動作可能な３つの線形アクチュエータのそれぞれの第１の位置を含み、第２の動作モードは独立して動作可能な３つの線形アクチュエータのそれぞれの第２の位置を含む。随意に、第１の推進ユニットを第２の動作モードに従って動作させることは、第１の位置から第２の位置まで独立して動作可能な３つの線形アクチュエータのそれぞれを調整することを含み得る。随意に、第１の動作モードは、第１のプロペラの第１の複数のブレードのそれぞれの第１の形状を含み得る。随意に、第１の動作モードは、第１のプロペラの第１の複数のブレードのそれぞれの第１のピッチ角を含み得る。

本明細書に開示される実施態様は、１つ以上の推進ユニットを含む無人航空機を含み得る。推進ユニットは、ジンバル機構を有するハウジングと、プレート要素の平面と実質的に垂直に延在する首穴を備えるプレート要素と、ジンバル機構に枢動可能に接合されるモータアセンブリであって、モータアセンブリは首穴を通って摺動可能に延在する駆動シャフトの第１の端に結合されるモータを備え、駆動シャフトは平面要素と実質的に垂直である軸を画定し、モータは所定速度で駆動シャフトの第２の端を回転させるように構成されている、当該モータアセンブリと、第１の線形アクチュエータ及び第１のシャフトを備える第１のプレート支持部であって、第１のプレート支持部は基部に接合される第１の近位端及びプレート要素の第１の部に接合される第１の遠位端を有し、第１の線形アクチュエータは第１のプレート支持部の長さを調整するように構成されている、第１のプレート支持部と、第２の線形アクチュエータ及び第２のシャフトを備える第２のプレート支持部であって、第２のプレート支持部は基部に接合される第２の近位端及びプレート要素の第２の部に接合される第２の遠位端を有し、第２の線形アクチュエータは第２のプレート支持部の長さを調整するように構成されている、第２のプレート支持部と、第３のプレート支持部であって、基部に接合される第３の近位端及びプレート要素の第３の部に接合される第３の遠位端を有する、第３のプレート支持部と、駆動シャフトの第２の端に回転可能に結合されるプロペラであって、プロペラは複数の回転可能リンク機構及び複数のブレードを有する可変ピッチハブを備え、複数のブレードのそれぞれは回転可能リンク機構の１つに枢動可能に搭載され、複数のブレードのそれぞれのピッチ角は可変ピッチハブとプレート要素との間の相対距離に少なくとも部分的に基づいて判定される、当該プロペラとを含み得る。

随意に、無人航空機は、メモリ及び１つ以上のコンピュータプロセッサを有する、１つ以上のコンピューティングデバイスを含み得る。随意に、無人航空機は、少なくとも、航空機を第１の対気速度で、かつ第１のコースを動かせる第１の命令を受信し、航空機を第１の対気速度で、かつ第１のコースを動かせるために推進ユニットによって生成される第１の力を判定し（第１の力は第１の大きさ及び第１の方向を含む）、第１の力の第１の大きさを生成するために第１のモータ速度及び第１のピッチ角の少なくとも１つを判定し、第１の力の第１の方向に関連付けられる駆動シャフトの第１の角度方位を特定し、複数のブレードのそれぞれを第１のピッチ角に整列させ、かつ駆動シャフトの軸を第１の角度方位に整列させるような第１の線形アクチュエータに関する第１の長さを判定し、複数のブレードのそれぞれを第１のピッチ角に整列させ、かつ駆動シャフトの軸を第１の角度方位に整列させるような第２の線形アクチュエータに関する第２の長さを判定し、モータを第１のモータ速度で動作させ、第１の線形アクチュエータを第１の長さに整列させ、第２の線形アクチュエータを第２の長さに整列させるように構成され得る。

随意に、無人航空機は、さらに、１つ以上の音響センサを含み得、コンピューティングデバイスは、さらに、少なくとも、音響センサを使用して、第１のモータ速度におけるモータの第１の動作中に、かつ駆動シャフトが第１の角度方位に整列される状態で、音響エネルギーを取り込み、音響エネルギーに少なくとも部分的に基づいて、第２のモータ速度及び第２のピッチ角の少なくとも１つを判定し、第１の力の第１の力を生成し、複数のブレードのそれぞれを第２のピッチ角に整列させ、かつ駆動シャフトの軸を第１の角度方位に整列させるような第１の線形アクチュエータに関する第４の長さを判定し、複数のブレードのそれぞれを第２のピッチ角に整列させ、かつ駆動シャフトの軸を第１の角度方位に整列させるような第２の線形アクチュエータに関する第５の長さを判定し、モータを第２のモータ速度で動作させ、第１の線形アクチュエータを第４の長さに整列させ、第２の線形アクチュエータを第５の長さに整列させるように構成され得る。

随意に、無人航空機はさらに、少なくとも、航空機を第２の対気速度で、かつ第２のコースを動かせる第２の命令を受信し、航空機を第２の対気速度で、かつ第２のコースを動かせるために推進ユニットによって生成される第２の力を判定し（第２の力は第２の大きさ及び第２の方向を含む）、第２の力の第２の大きさを生成するために第２のモータ速度及び第２のピッチ角の少なくとも１つを判定し、第２の力の第２の方向に関連付けられる駆動シャフトの第２の角度方位を特定し、複数のブレードのそれぞれを第２のピッチ角に整列させ、かつ駆動シャフトの軸を第２の角度方位に整列させるような第１の線形アクチュエータに関する第４の長さを判定し、複数のブレードのそれぞれを第２のピッチ角に整列させ、かつ駆動シャフトの軸を第２の角度方位に整列させるような第２の線形アクチュエータに関する第５の長さを判定し、モータを第２のモータ速度で動作させ、第１の線形アクチュエータを第４の長さに整列させ、第２の線形アクチュエータを第５の長さに整列させるように構成され得る。

本明細書に開示される実施態様は、航空機の推進ユニットを動作させる方法を含み得、推進ユニットは、ジンバル機構を有する基部と、穴を有するプレート要素であって、平面を画定する、当該プレート要素と、基部とプレート要素との間に延在する少なくとも１つのプレート支持部であって、少なくとも１つのプレート支持部の長さを調整するような少なくとも１つのアクチュエータを備える、当該少なくとも１つのプレート支持部と、ジンバル機構に枢動可能に接合されるモータであって、モータはプレート要素の平面と実質的に垂直であるプレート要素の穴を通って延在する駆動シャフトを回転するように構成されており、ジンバル機構は駆動シャフトの角度方位が所定の角度範囲内で変動することを可能にする、当該モータと、可変ピッチハブ、及び可変ピッチハブに枢動可能に接合される複数のブレードを備えるプロペラであって、複数のブレードのそれぞれのピッチ角はプレート要素に対する可変ピッチハブの相対位置に少なくとも部分的に基づいて判定され、プロペラは駆動シャフトによってモータに結合される、プロペラと、のうちの１つ以上を含む。本方法は、少なくとも１つのコンピュータプロセッサによって、推進ユニットによって生成される第１の所望の力を判定することであって、第１の所望の力は第１の大きさ及び第１の方向を含む、当該判定することと、少なくとも第１のモータ速度及び少なくとも第１のピッチ角を判定し、第１の所望の力の第１の大きさを生成することと、第１の所望の力の第１の方向に関連付けられる駆動シャフトの第１の角度方位を判定することと、第１のピッチ角でプロペラの複数のブレードのそれぞれを設置し、かつ第１の角度方位に駆動シャフトを設置するために、可変ピッチハブに対するプレート要素の第１の相対位置を判定することと、モータを第１のモータ速度で動作させることと、少なくとも１つのアクチュエータが、プレート要素の少なくとも一部を基部の少なくとも一部に対する第１の相対位置に設置させることと、のうちの１つ以上を含み得る。

随意に、少なくとも１つのプレート支持部は、また、少なくとも１つのシャフトと、プレート要素の少なくとも一部に接合される少なくとも１つのボール継ぎ手と、基部の少なくとも一部に接合される少なくとも１つのナックル継ぎ手と、少なくとも１つのアクチュエータとを含み得る。随意に、少なくとも１つのアクチュエータは、プレート要素の少なくとも一部と基部の少なくとも一部との間の距離を増加または減少するように構成され得る。

随意に、推進ユニットは、また、基部の第１の部とプレート要素の第１の部との間に延在する第１のプレート支持部であって、第１のシャフトと、プレート要素の第１の部に接合される第１のボール継ぎ手と、基部の第１の部に接合される第１のナックル継ぎ手と、プレート要素の第１の部と基部の第１の部との間の第１の距離を増加または減少させるように構成されている第１のアクチュエータとを備える、当該第１のプレート支持部と、基部の第２の部とプレート要素の第２の部との間に延在する第２のプレート支持部であって、第２のシャフトと、プレート要素の第２の部に接合される第２のボール継ぎ手と、基部の第２の部に接合される第２のナックル継ぎ手と、プレート要素の第２の部と基部の第２の部との間の第２の距離を増加または減少させるように構成されている第２のアクチュエータとを備える、当該第２のプレート支持部と、基部の第３の部とプレート要素の第３の部との間に延在する第３のプレート支持部であって、第３のシャフトと、プレート要素の第３の部に接合される第３のボール継ぎ手と、基部の第３の部に接合される第３のナックル継ぎ手と、プレート要素の第３の部と基部の第３の部との間の第３の距離を増加または減少させるように構成されている第３のアクチュエータとを備える、当該第３のプレート支持部とを含み得る。

随意に、プレート要素は、また、第１の頂点、第２の頂点、及び第３の頂点を有する実質的に三角形を含み得、プレート要素の第１の部は第１の頂点を含み、プレート要素の第２の部は第２の頂点を含み、プレート要素の第３の部は第３の頂点を含む。随意に、穴は、プレート要素の平面に垂直な首部を含み得、駆動シャフトは穴に摺動可能に挿入され、プレート要素の平面は駆動シャフトの角度方位と実質的に垂直である。随意に、モータアセンブリは、また、ジンバル機構に枢動可能に接合される第１の支持プレートと、第２の支持プレートと、第１の支持プレートと第２の支持プレートとの間に延在する複数の支持バーと備える、モータアセンブリを備え得、モータは第１の支持プレートと第２の支持プレートとの間に配置される。随意に、所定の角度範囲は約０度〜約１５度にあり得る。

随意に、少なくとも第１のモータ速度及び少なくとも第１のピッチ角を判定し、第１の所望の力の第１の大きさを生成することは、可変ピッチハブに接合される複数のブレードの少なくとも１つの第１の形状を判定し、第１の所望の力の第１の大きさを生成させることを含み、本方法は、さらに、複数のブレードの少なくとも１つに第１の形状をもたらすことを含み得る。随意に、推進ユニットによって生成される第１の所望の力を判定することは、航空機の第１のコースまたは第１の対気速度の少なくとも１つを判定することと、第１のコースまたは第１の対気速度に少なくとも部分的に基づいて、第１の大きさ及び第１の方向を選択することと、のうちの１つ以上を含み得る。随意に、本方法は、さらに、航空機に関する第２のコースまたは第２の対気速度の少なくとも１つを判定することと、第２のコースまたは第２の対気速度の少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて、推進ユニットによって生成される第２の所望の力を選択することと、少なくとも第２のモータ速度及び少なくとも第２のピッチ角を判定し、第２の所望の力の第２の大きさを生成することと、第２の所望の力の第２の方向に関連付けられる駆動シャフトの第２の角度方位を判定することと、第２のピッチ角でプロペラの複数のブレードのそれぞれを設置し、かつ第２の角度方位に駆動シャフトを設置するために、可変ピッチハブに対するプレート要素の第２の相対位置を判定することと、モータを第２のモータ速度で動作させることと、少なくとも１つのアクチュエータが、プレート要素の少なくとも一部を基部の少なくとも一部に対する第２の相対位置に設置させることと、のうちの１つ以上を含み得る。随意に、本方法は、また、航空機に関する移行計画を特定することを含み得、移行計画は、起点と少なくとも１つの介在中間地点との間に第１の区画と、少なくとも１つの介在中間地点と目的地との間に第２の区画とを有し、第１のコース及び第１の対気速度は第１の区画に関連付けられ、第２のコース及び第２の対気速度は第２の区画に関連付けられる。

随意に、航空機は少なくとも１つのセンサを含み得、第２のコースまたは第２の対気速度の少なくとも１つを判定することは、少なくとも１つのセンサを使用して、航空機の動作特性または航空機の環境条件の少なくとも１つを感知することであって、第２のコースまたは第２の対気速度の少なくとも１つは、動作特性または環境条件に少なくとも部分的に基づいて判定される、当該感知することを含み得る。随意に、少なくとも第１のモータ速度及び少なくとも第１のピッチ角を判定し、第１の所望の力の第１の大きさを生成することは、航空機の動作に関連付けられる少なくとも１つのノイズ制約を特定することと、少なくとも１つのノイズ制約に少なくとも部分的に基づいて、第１のモータ速度または第１のピッチ角の少なくとも１つを選択することと、のうちの１つ以上を含み得る。

本明細書に開示される実施態様は、フレームと、フレームに搭載される第１の推進ユニットと、メモリ及び１つ以上のコンピュータプロセッサを有するコンピューティングデバイスとのうちの１つ以上を有する、無人航空機を含み得る。第１の推進ユニットは、第１のモータと、可変ピッチ角で第１のハブに枢動可能に接合される第１の複数のブレードを伴う第１のプロペラとのうちの１つ以上を有し得、第１のモータは、可変角度方位で第１の駆動シャフトによって第１のプロペラに回転可能に結合され、第１の推進ユニットは、第１の複数のブレードのピッチ角及び第１の駆動シャフトの角度方位を調整する第１の共通操作子を有する。コンピューティングデバイスは、少なくとも１つのエリア内における無人航空機の所望の速さを判定し、当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限を特定し、第１の推進ユニットによって無人航空機に供給される第１の力を画定し、無人航空機をエリア内において所望の速さで動かせ（第１の力は第１の大きさ及び第１の方向を含み）、第１の力の第１の大きさ及び当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限に少なくとも部分的に基づいて、第１のプロペラの第１の複数のブレードに関する第１のピッチ角を選択し、第１の力の第１の大きさ及び当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限に少なくとも部分的に基づいて、第１のモータに関する第１の回転速度を選択し、第１の力の第１の方向及び当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第１の角度方位を選択し、第１の共通操作子によって、第１の複数のブレードを第１のピッチ角で整列させ、第１の駆動シャフトを第１の角度方位で整列させ、第１のモータを第１の回転速度で動作させるように構成され得る。

随意に、ノイズ制限は、エリア内の音圧レベル限度またはエリア内の周波数スペクトル限度の少なくとも１つを含み得る。随意に、航空機は、また、音響センサを含み得、コンピューティングデバイスは、さらに、少なくとも、少なくとも１つのエリア内における航空機によって放射される音に関する情報を取り込み、航空機によって放射される音が当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限を違反していることを判定し、第１の力の第１の大きさ及び当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限に少なくとも部分的に基づいて、第１のプロペラの第１の複数のブレードに関する第２のピッチ角を選択し、第１の力の第１の大きさ及び当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限に少なくとも部分的に基づいて、第１のモータに関する第２の回転速度を選択し、第１の力の第１の方向及び当該エリアに関連付けられる少なくとも１つのノイズ制限に少なくとも部分的に基づいて、第１の駆動シャフトに関する第２の角度方位を選択し、第１の共通操作子によって、第１の複数のブレードを第２のピッチ角で整列させ、第１の駆動シャフトを第３の角度方位で整列させ、第１のモータを第２の回転速度で動作させるように構成され得る。

本開示は、本開示のシステム及び方法を実施するための例示的な技法、構成要素、及び／またはプロセスを使用して本明細書に説明されているが、当業者であれば、本明細書に説明される同一の機能（複数可）及び／または結果（複数可）を達成し、かつ本開示の範囲内に含まれる、他の技法、構成要素、及び／もしくはプロセス、または本明細書に説明される技法、構成要素、及び／もしくはプロセスの他の組み合わせ及びシーケンスが使用または行われ得ることを理解されたい。

当業者は、本開示の推進ユニットが、任意の種類の任意の数のモータ、ならびに、任意の種類の任意の数のプロペラ（例えば、任意のサイズまたは形状の任意の数のブレードを有するプロペラ）、ジンバル角もしくはブレードピッチ角を修正するための任意の数のアクチュエータ、またはブレード形状を修正するための任意の数のブレード制御器を含み得ることを認識するであろう。さらに、当業者はさらに、航空機が本開示の任意の数の推進ユニットを含み得ることを認識するであろう。

例えば、当業者は、本明細書に開示されるシステム及び方法が、固定翼または回転翼を有し、任意の意図された産業的、商業的、レクリエーション的または他の用途を有する任意の種類のまたは形態の航空機（例えば、有人または無人のもの）に関連して利用され得ることを認識するであろう。特に、本明細書に開示される実施形態のいくつかでは、２つのブレードもしくは４つのブレードを有するプロペラ、または、それぞれ１つのモータ及び１つのプロペラを有する４つの推進ユニットを有する航空機が言及されているが、当業者は、本開示のシステム及び方法が、任意の数のブレードを有するプロペラに関連して、かつ任意の数のモータまたはプロペラを伴う任意の数の推進ユニットを有する航空機に関連して利用され得ることを認識するであろう（例えば、二重化のために）。さらに、本明細書に開示される実施形態のいくつかでは、航空機上のプロペラの使用が言及されているが、当業者は、本開示のシステム及び方法が、海上船舶に関連しても同様に利用され得ることを認識するであろう。

さらに、当業者は、本明細書に開示されるシステム及び方法は、航空機に所定の音圧レベルの、かつ／または所定の周波数スペクトル内の音を放射させるために使用され得ることを認識するであろう。複数の推進ユニットの動作を制御することによって、例えば、係るユニットのモータ速度、ジンバル角、ブレードピッチ角、またはブレード形状を個々に制御することによって、航空機は、力（例えば、揚力及び／または推力）の要望を満たしながら、所望どおり、特定の音を効果的に発し得る。

本明細書に明示的にまたは黙示的に特段指示がない限り、本明細書の特定の実施形態に関して説明される特徴、特性、代替物または変形のいずれかは、また、本明細書に説明される任意の他の実施形態に適用、使用、または組み込み得ることと、本開示の図面及び詳細な説明は、添付の特許請求の範囲によって定義されるような様々な実施形態に対する全ての変形、等価物、及び代替物を網羅することを意図することとが理解されたい。さらに、限定ではないが、図１０〜図１２のフローチャートに表されるプロセスを含む、本明細書に説明される本開示の１つ以上の方法またはプロセスに関して、係る方法またはプロセスが提示される順番は、特許請求された発明に対するいずれかの制限として解釈されることを意図しておらず、本明細書に説明される任意の数の方法またはプロセスステップまたはボックスは、本明細書に説明される方法またはプロセスを実施するために、任意の順番で、かつ／または並行して、組み合わされることができる。また、本明細書の図面は縮尺通りに描かれていない。

とりわけ、「ｃａｎ」、「ｃｏｕｌｄ」、「ｍｉｇｈｔ」、または「ｍａｙ」等の条件付き言語は、特に記述のない限り、またはそうでなければ、使用されているような文脈の中で理解されない限り、概して、ある実施形態が、ある特徴、要素、及び／またはステップを含み得る、または含む可能性があるがそれらを義務付けない、または要求するわけではないことを許容的な様式で伝えることが意図される。同様の様式では、「ｉｎｃｌｕｄｅ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含んでいる）」、及び「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（含む）」等の用語は、概して、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ．（限定ではないが、〜を含む）」を意味することが意図される。したがって、係る条件付き言語は、概して、特徴、要素、及び／もしくはステップが１つ以上の実施形態にいずれにせよ必要とされること、または、１つ以上の実施形態が、これらの特徴、要素、及び／もしくはステップが任意の特定の実施形態に含まれる、もしくは行われるかどうかを、ユーザ入力またはプロンプトを用いてまたは用いずに、決定する論理を必ず含むことを意味することを意図しない。

特に記述のない限り、語句「Ｘ、Ｙ、またはＺの少なくとも１つ」または「Ｘ、Ｙ、及びＺの少なくとも１つ」等の選言的言葉は、項目、用語等がＸ、Ｙ、もしくはＺのどちらか、またはそれらの任意の組み合わせ（例えば、Ｘ、Ｙ、及び／またはＺ）であり得ることを提示するために一般的に使用されるように文脈の中で別様に理解される。したがって、係る選言的言語は、概して、ある実施形態がＸの少なくとも１つ、Ｙの少なくとも１つ、またはＺの少なくとも１つがそれぞれ存在することを必要とすることを暗示することを意図しておらず、それを意味するべきではない。

特に記述がない限り、「ａ」または「ａｎ」等の冠詞は、概して、１つ以上の説明された項目を含むことを解釈されたい。従って、「〜するように構成されたデバイス」等の語句は、１つ以上の列挙されたデバイスを含むことが意図される。係る１つ以上の列挙されたデバイスは、また、記述された列挙されたものを実行するように集合的に構成されることができる。例えば、「列挙Ａ、Ｂ、及びＣを実行するように構成されているプロセッサ」は、列挙Ｂ及びＣを実行するように構成されている第２のプロセッサと連動して機能し、列挙Ａを実行するように構成されている第１のプロセッサを含み得る。

本明細書に使用されるような用語「ａｂｏｕｔ（約）」、「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（およそ）」、「ｇｅｎｅｒａｌｌｙ（概して）」、「ｎｅａｒｌｙ（ほぼ）」、または「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」等の本明細書に使用される程度の言語は、さらに所望の機能を果たす、もしくは所望の結果を達成するような記載された値、量、または特性に近い値、量、または特性を表す。例えば、用語「ａｂｏｕｔ（約）」、「ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ（およそ）」、「ｇｅｎｅｒａｌｌｙ（概して）」、「ｎｅａｒｌｙ（ほぼ）」、または「ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ（実質的に）」は、記載された量の１０％未満の範囲内、５％未満の範囲内、１％未満の範囲内、０．１％未満の範囲内、及び０．０１％未満の範囲内である量を指し得る。

本発明をその例示的な実施形態に関して説明かつ示したが、前述のかつ様々な他の追加及び省略は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、その中でかつそれになされ得る。

Claims (4)

1. 第１のモータ、及び第１の駆動シャフトによって前記第１のモータに結合される第１のプロペラを備える第１の推進ユニットと、第２のモータ、及び第２の駆動シャフトによって前記第２のモータに結合される第２のプロペラを備える第２の推進ユニットと、を有する、航空機を動作させる方法であって、
   前記第１の駆動シャフトが第１のジンバル角で整列され、前記第１のモータが第１の時間に第１の速度で回転している状態で、前記第１の推進ユニットを動作させることと、
   少なくとも１つのセンサを使用して前記第１の時間に続く第２の時間に前記航空機によって発せられる少なくとも１つの音に関する音圧レベルまたは周波数スペクトルの少なくとも１つを含む情報を判定することと、
   前記第２の時間に前記航空機によって発せられる前記少なくとも１つの音に関する前記情報に基づいて、前記第１の駆動シャフトに関する第２のジンバル角を選択することと、
   前記第２の時間に続く第３の時間に第２のジンバル角で前記第１の駆動シャフトを整列することと、
   を含む、航空機を動作させる方法。
2. 前記航空機の任務に関する情報を特定することと、
   前記航空機の前記任務の第１の属性を判定することと、
   前記航空機の前記任務の前記第１の属性に基づいて、前記第２のジンバル角を選択することと、をさらに含み、
   前記航空機の前記任務の前記第１の属性が、
   前記任務の起点の場所、
   前記任務の目的地の場所、
   前記任務のペイロードの寸法または質量、
   前記任務中に前記航空機が遭遇する見込まれる環境条件、
   前記任務中に前記航空機の見込まれる動作特性、または、
   前記任務中に前記航空機によって発せられる見込まれる音の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記航空機は、さらに、少なくとも１つのセンサを備え、前記方法は、さらに、
   前記少なくとも１つのセンサを使用して前記第２の時間に前記航空機の近傍の環境条件を判定することと、
   前記第２の時間における前記航空機の前記近傍の前記環境条件に基づいて、前記第１の駆動シャフトに関する前記第２のジンバル角を選択すること、を含み、
   前記第３の時間における前記航空機の前記近傍の前記環境条件が、
   温度、
   圧力、
   湿気、
   風速、
   風向、
   天気事象、
   雲量レベル、
   日照レベル、または
   地表状態の少なくとも１つを含む、
   請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記航空機は、さらに、少なくとも１つのセンサを備え、前記方法は、さらに、
   前記少なくとも１つのセンサを使用して前記第２の時間に前記航空機の動作特性を判定すること、
   前記第２の時間における前記航空機の前記動作特性に基づいて、前記第１の駆動シャフトに関する第３のジンバル角を選択すること、を含み、
   前記第２の時間における前記航空機の前記動作特性は、
   高度、
   コース、
   速度、
   上昇率、
   降下率、
   旋回速度、または、
   加速度の少なくとも１つを含む、
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法。