JP6926543B2 - Morphing wings and aircraft - Google Patents
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Description
本発明は、モーフィング翼及び航空機に関する。 The present invention relates to morphing wings and aircraft.
翼型(翼の断面形状)を任意の形状に変えられるモーフィング翼が知られている(特許文献1参照)。特許文献1では、リンク機構を用いて翼型形状を任意の形状に変化させている。 A morphing blade that can change the airfoil (cross-sectional shape of the blade) to an arbitrary shape is known (see Patent Document 1). In Patent Document 1, the airfoil shape is changed to an arbitrary shape by using a link mechanism.
ところで、特許文献1に開示されたモーフィング翼では、リンク機構を用いて翼型形状を変化させるため、構造が複雑であり、さらにリンク機構の固着を防ぐ対策も必要になる虞がある。 By the way, in the morphing blade disclosed in Patent Document 1, since the airfoil shape is changed by using the link mechanism, the structure is complicated, and there is a possibility that measures for preventing the link mechanism from sticking are required.
本発明は、簡単な構造で翼型を変えられるモーフィング翼及び航空機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a morphing wing and an aircraft whose airfoil can be changed with a simple structure.
本発明の第1態様のモーフィング翼は、翼本体と、前記翼本体の上面を覆い、前記翼本体との間に形成される密閉空間内に液体を液密状態で保持し、前記密閉空間内の前記液体の量に応じて前記翼本体外側への膨出量が変化する弾性外皮と、を備える。 The morphing blade of the first aspect of the present invention covers the upper surface of the blade body and the blade body, holds the liquid in a liquid-tight state in a closed space formed between the blade body, and is inside the closed space. It is provided with an elastic outer skin in which the amount of swelling to the outside of the wing body changes according to the amount of the liquid.
第1態様のモーフィング翼では、密閉空間内の液体の量(以下、適宜「液量」と記載する。)に応じて弾性外皮の翼本体外側への膨出量(膨出変形量)が変化し、弾性外皮の膨出変形量に応じて翼型が変化する。このように上記モーフィング翼では、翼本体の上面を上記弾性外皮で覆って密閉空間内の液体を液密状態で保持する簡単な構成で、翼型を変えることができる。 In the morphing blade of the first aspect, the amount of swelling (bulging deformation amount) of the elastic outer skin to the outside of the wing body changes according to the amount of liquid in the enclosed space (hereinafter, appropriately referred to as "liquid amount"). However, the wing shape changes according to the amount of bulging deformation of the elastic outer skin. As described above, in the morphing blade, the airfoil can be changed by a simple configuration in which the upper surface of the blade body is covered with the elastic outer skin to hold the liquid in the closed space in a liquid-tight state.
本発明の第2態様のモーフィング翼は、第1態様のモーフィング翼において、前記密閉空間内の前記液体の量を調節する調節手段をさらに備える。 The morphing wing of the second aspect of the present invention further comprises an adjusting means for adjusting the amount of the liquid in the enclosed space in the morphing wing of the first aspect.
第2態様のモーフィング翼では、調節手段によって密閉空間内の液量が調節されるため、例えば、手作業で密閉空間内の液量を調節する構成と比べて、飛行中でも翼型を変えることができる。 In the morphing blade of the second aspect, since the amount of liquid in the closed space is adjusted by the adjusting means, the airfoil can be changed even during flight as compared with the configuration in which the amount of liquid in the closed space is manually adjusted, for example. can.
本発明の第3態様のモーフィング翼は、第2態様のモーフィング翼において、前記調節手段は、前記液体の貯留部と、前記貯留部から前記密閉空間へ前記液体を送る送りポンプと、前記密閉空間から前記貯留部へ前記液体を戻す戻しポンプと、を備える。 The morphing wing according to the third aspect of the present invention is the morphing wing according to the second aspect, wherein the adjusting means includes a storage portion for the liquid, a feed pump for sending the liquid from the storage portion to the closed space, and the closed space. A return pump for returning the liquid to the storage unit is provided.
第3態様のモーフィング翼では、送りポンプによって貯留部から密閉空間へ液体が送られると弾性外皮が膨らむ(膨出変形する)。一方、戻しポンプによって密閉空間から貯留部へ液体が戻されると、弾性外皮が収縮する(収縮変形する)。このように、上記モーフィング翼では、送りポンプと戻しポンプを用いた簡単な構成で弾性外皮を膨出(膨張)及び収縮させることができる。 In the morphing blade of the third aspect, when the liquid is sent from the storage portion to the closed space by the feed pump, the elastic outer skin swells (swells and deforms). On the other hand, when the liquid is returned from the closed space to the reservoir by the return pump, the elastic outer skin contracts (contracts and deforms). As described above, in the morphing blade, the elastic outer skin can be expanded (expanded) and contracted with a simple configuration using a feed pump and a return pump.
本発明の第4態様のモーフィング翼は、第3態様のモーフィング翼において、前記調節手段は、前記密閉空間内の前記液体の圧力を検出する圧力センサと、前記送りポンプ及び前記戻しポンプの駆動を制御し、前記圧力センサから送られる前記液体の圧力情報に応じて前記密閉空間内の前記液体の量を調節する制御装置と、をさらに備える。 The morphing wing of the fourth aspect of the present invention is the morphing wing of the third aspect, wherein the adjusting means drives a pressure sensor for detecting the pressure of the liquid in the enclosed space, and the feed pump and the return pump. A control device for controlling and adjusting the amount of the liquid in the enclosed space according to the pressure information of the liquid sent from the pressure sensor is further provided.
第4態様のモーフィング翼では、圧力センサから送られる液体の圧力情報に応じて制御装置が送りポンプ及び戻しポンプの駆動を制御し、密閉空間内の液量を調節する。このため、上記モーフィング翼では、制御装置によって自動で密閉空間内の液量が調節される。 In the morphing blade of the fourth aspect, the control device controls the drive of the feed pump and the return pump according to the pressure information of the liquid sent from the pressure sensor, and adjusts the amount of the liquid in the enclosed space. Therefore, in the morphing blade, the amount of liquid in the closed space is automatically adjusted by the control device.
本発明の第5態様のモーフィング翼は、第1態様〜第4態様のいずれか一態様のモーフィング翼において、前記弾性外皮は、前記翼本体の前部上面を覆っている。 The morphing wing according to the fifth aspect of the present invention is the morphing wing according to any one of the first to fourth aspects, wherein the elastic outer skin covers the front upper surface of the wing body.
第5態様のモーフィング翼では、飛行中の翼表面の圧力分布が大きく変化する翼本体の前部上面を弾性外皮が覆うため、例えば、弾性外皮が翼本体の前部上面を覆わない構成と比べて、少ない膨出変形量でも高い揚抗比を得ることができる。 In the morphing blade of the fifth aspect, the elastic outer skin covers the upper surface of the front part of the blade body in which the pressure distribution on the surface of the blade changes significantly during flight. Therefore, a high lift-resilience ratio can be obtained even with a small amount of swelling deformation.
本発明の第6態様のモーフィング翼は、第1態様〜第5態様のいずれか一態様のモーフィング翼において、前記密閉空間内には、前記液体が含浸され、前記弾性外皮の膨出変形に追従する多孔質体が配置されている。 The morphing blade of the sixth aspect of the present invention is the morphing blade of any one of the first to fifth aspects, in which the liquid is impregnated in the enclosed space and follows the bulging deformation of the elastic outer skin. A porous body is arranged.
第6態様のモーフィング翼では、液体が含浸され、弾性外皮の膨出変形に追従する多孔質体が密閉空間内に配置されているため、例えば、密閉空間内に上記多孔質体を配置しない構成と比べて、剛性が向上する。 In the morphing wing of the sixth aspect, since the porous body impregnated with the liquid and following the bulging deformation of the elastic outer skin is arranged in the closed space, for example, the porous body is not arranged in the closed space. Compared with, the rigidity is improved.
本発明の第7態様のモーフィング翼は、第1態様〜第6態様のいずれか一態様のモーフィング翼において、前記翼本体の前記密閉空間を形成する部分が、前記液体に対して耐食性を有する保護膜で被覆されている。 The morphing wing according to the seventh aspect of the present invention is the morphing wing according to any one of the first to sixth aspects, in which the portion of the wing body forming the closed space is protected against the liquid. It is covered with a film.
第7態様のモーフィング翼では、翼本体の密閉空間を形成する部分が液体に対して耐食性を有する保護膜で被覆されているため、液体による腐蝕に起因して生じる翼本体の不具合を抑制できる。 In the morphing blade of the seventh aspect, since the portion forming the closed space of the blade body is covered with a protective film having corrosion resistance against the liquid, it is possible to suppress the defect of the blade body caused by the corrosion by the liquid.
本発明の第8態様の航空機は、胴体部と、前記胴体部に取り付けられた請求項1〜請求項7に記載のモーフィング翼と、を備える。 The aircraft of the eighth aspect of the present invention includes a fuselage portion and a morphing wing according to claims 1 to 7 attached to the fuselage portion.
第8態様の航空機では、例えば、複雑な構造で翼型を変えるモーフィング翼を取り付ける構成と比べて、翼型を変える際に不具合が生じにくい。 In the aircraft of the eighth aspect, a problem is less likely to occur when changing the airfoil, as compared with, for example, a configuration in which a morphing wing that changes the airfoil with a complicated structure is attached.
以上説明したように本発明は、簡単な構造で翼型を変えられるモーフィング翼及び航空機を提供することができる。 As described above, the present invention can provide a morphing wing and an aircraft whose airfoil can be changed with a simple structure.
以下、本発明の一実施形態に係るモーフィング翼及び航空機について説明する。 Hereinafter, the morphing wing and the aircraft according to the embodiment of the present invention will be described.
<航空機100>
まず、本実施形態に係るモーフィング翼20が主翼として用いられる航空機100について図9を参照しながら説明する。
<
First, an
航空機100は、胴体部102と、胴体部102に取付けられた主翼としてのモーフィング翼20と、胴体部102の後方に設けられた水平尾翼104及び垂直尾翼106と、を備えている。また、航空機100は、モーフィング翼20の下部に航空機100の推進力を得るための推進装置108をさらに備えている。
The
なお、本実施形態の航空機100は、胴体部102に図示しない客室が設けられており、複数の乗員が搭乗できるように構成されている。なお、本発明は上記構成に限定されない。例えば、胴体部102に荷室が設けられて、積荷が積載される構成であってもよい。また、胴体部102に客室や荷室が設けられなくてもよい。
The
<モーフィング翼20>
図1及び図2に示されるように、モーフィング翼20は、翼本体22と、スパー24と、リブ26と、を備えている。
<
As shown in FIGS. 1 and 2, the
(翼本体22)
翼本体22は、モーフィング翼20の外郭を形成している。この翼本体22は、軽金属材料、例えば、ジュラルミンなどのアルミ合金によって形成されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、翼本体22を、複合材料、例えば、炭素繊維強化プラスチツク(CFRP)などの炭素繊維複合材料で形成してもよいし、翼本体22の一部分を複合材料で形成し、他の部分を軽金属材料で形成してもよい。
(Wing body 22)
The
スパー24は、翼本体22内に設けられており、翼長方向に延びている。このスパー24は、軽金属材料、例えば、ジュラルミンなどのアルミ合金によって形成されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、スパー24を、複合材料、例えば、炭素繊維強化プラスチツク(CFRP)などの炭素繊維複合材料で形成してもよいし、スパー24の一部分を複合材料で形成し、他の部分を軽金属材料で形成してもよい。このスパー24によってモーフィング翼20の曲げ剛性及び捻じり剛性が確保されている。なお、ここでいう翼長方向とは、モーフィング翼20の付け根から先端までの長さ方向を指している。
The
リブ26は、翼本体22内に翼長方向に間隔をあけて複数設けられており、翼弦方向に延びている。このリブ26は、軽金属材料、例えば、ジュラルミンなどのアルミ合金によって形成されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、リブ26を、複合材料、例えば、炭素繊維強化プラスチツク(CFRP)などの炭素繊維複合材料で形成してもよいし、リブ26の一部分を複合材料で形成し、他の部分を軽金属材料で形成してもよい。このリブ26によって翼本体22の内部空間が保持されている。なお、ここでいう翼弦方向とは、モーフィング翼20の翼長方向と直交する断面において、モーフィング翼20の前縁(翼本体22の前縁22A)と後縁(翼本体22の後縁22B)とを通る直線(いわゆる翼弦線)Xに沿った方向を指している。
A plurality of
(弾性外皮28)
図1、図3、図5、図7に示されるように、モーフィング翼20は、翼本体22の上面22Cを覆い、翼本体22との間に形成される密閉空間30内に液体Lを液密状態で保持する弾性外皮28をさらに備える。なお、翼本体22の上面22Cは、地上静止状態におけるモーフィング翼20の上記直線Xよりも上側に位置する翼本体22の外面(表面)を指す。なお、以下で言うモーフィング翼20の迎角αとは、飛行中のモーフィング翼20に対する一様流と直線Xとのなす角である。
(Elastic outer skin 28)
As shown in FIGS. 1, 3, 5, and 7, the morphing
この弾性外皮28は、弾性変形可能なシート状部材であり、翼本体22よりも剛性が低くなっている。このため、密閉空間30内への液体Lの量(以下適宜「液量V」と記載する。)に応じて翼本体22外側への膨出量(膨出変形量)が変化するようになっている。この弾性外皮28の膨出変形量に応じてモーフィング翼20の翼型が変化する。
The elastic
また、弾性外皮28は、翼本体22の前部上面を少なくとも覆っている。なお、ここでいう翼本体22の前部上面とは、上面22Cのうち、前縁22Aから翼弦長(翼弦方向に沿った前縁22Aから後縁22Bまでの長さ(図3参照))XLの半分の位置までを指している。図10に示されるように、飛行中にモーフィング翼20の翼表面(外面)に作用する圧力は、翼本体22の前部上面に対応する部分で大きくなる。このため、弾性外皮28を翼本体22の前部上面に設けることで弾性外皮28の膨出変形量を抑えつつ、高い揚抗比を得ることができる。
Further, the elastic
弾性外皮28は、周縁部28A(図1参照)が接着剤や溶接などによって翼本体22に固定されており、翼本体22との間に密閉空間30を形成している。この密閉空間30内には液体Lが保持されている。
In the elastic
弾性外皮28の材質としては、例えば、エラストマーなどの高分子材料、ゴムメタル、超弾性合金、及びこれらを組み合わせたものを用いてもよい。
As the material of the elastic
また、図3、図5、図7に示されるように、モーフィング翼20は、密閉空間30内の液量Vを調節する調節装置32をさらに備えている。
Further, as shown in FIGS. 3, 5, and 7, the morphing
(調節装置32)
調節装置32は、液体Lを貯留する貯留部34と、貯留部34から密閉空間30へ液体Lを送る送りポンプ36と、密閉空間30から貯留部34へ液体を戻す戻しポンプ36と、を備えている。
(Adjuster 32)
The adjusting
貯留部34は、液体Lから溶存気体を除去した状態で液体Lを貯留している。なお、液体Lとしては、揮発性の低いオイルを用いることが好ましい。揮発性の低いオイルとしては、例えば、冷温性能(低温流動性)の高いフッ素系のオイルが挙げられる。
The
送りポンプ36は、貯留部34から密閉空間30へ延びる送り流路40の途中に設けられている。この送りポンプ36は、後述する制御装置46によって駆動が制御されている。
The
戻しポンプ38は、貯留部34から密閉空間30への延びる戻し流路42の途中に設けられている。この戻しポンプ38は、後述する制御装置46によって駆動が制御されている。
The
また、調節装置32は、密閉空間30内の液体Lの圧力(以下、適宜「液圧」と記載する。)を検出する圧力センサ44と、圧力センサ44から送られる液体Lの圧力情報(以下、適宜「液圧情報」と記載する。)に応じて送りポンプ36及び戻しポンプ38の駆動を制御し、密閉空間30内の液量Vを調節する制御装置46と、をさらに備えている。
Further, the adjusting
圧力センサ44は、密閉空間30から延びる検出用流路48に設けられている。
The pressure sensor 44 is provided in the
制御装置46には、弾性外皮28の各膨出変形量(変形形状)に対応する翼型が設定されている。具体的には、制御装置46には、各翼型毎に密閉空間30内の液量Vと地上静止状態における液圧PLSとが設定されている。なお、本実施形態では、図3に示される弾性外皮28と翼本体22とが液体Lの膜(本実施形態ではオイル膜)を介して密着する第1翼型(液量V1、液圧PLS1)と、図5に示される密閉空間30に液体Lが注入されて弾性外皮28が膨張した第2翼型(液量V2、液圧PLS2)と、図7に示される第2翼型よりも弾性外皮28がさらに膨張した第3翼型(液量V3、液圧PLS3)と、が制御装置46に設定されている。また、モーフィング翼20は、第1翼型が他の翼型よりも失速特性が良好となるように設計することが好ましい。
The
制御装置46は、飛行中における密閉空間30内の液圧PLFと、あらかじめ算出された理論液圧PREFとを比較し、液圧PLFが理論液圧PREFよりも大きい場合、失速の可能性があると判定し、失速特性の良好な他の翼型へ翼型を変える。例えば、モーフィング翼20が第2翼型又は第3翼型の場合は、失速特性が良好な第1翼型へと翼型を変える。具体的には、制御装置46は、送りポンプ36又は戻しポンプ38の駆動を制御することで密閉空間30内の液量Vを調節し、弾性外皮28の膨出変形量を調節して翼型を所望の翼型(一例として失速特性の良好な翼型)に変える。
なお、ここでいう理論液圧PREFは、図10及び図11に示されるように、液圧PLSと、飛行中の迎角及び気流速度からあらかじめ算出した弾性外皮28に作用する平均圧力(負圧)PA(図10のPAの範囲参照)との和によって求められる。すなわち、理論液圧PREF=液圧PLS+平均圧力PAで求められる。
また、モーフィング翼20が失速状態に近い場合、弾性外皮28に作用する平均圧力(負圧)の絶対値|PAstall|(図11の二点鎖線PAstall参照)は、正常な状態(失速していない状態)における平均圧力|PA|(図11の一点鎖線PA参照)よりも低くなる(|PAstall|<|PA|)。このため、失速に近い状態の液圧PLFstallは、理論液圧PREFよりも高い値となる。したがって、液圧PLFが理論液圧PREFよりも大きい場合、制御装置46は、モーフィング翼20に失速の可能性があると判定する。
The
As shown in FIGS. 10 and 11, the theoretical hydraulic pressure PREF referred to here is an average pressure (negative pressure) acting on the elastic
Further, when the morphing
なお、飛行中の液圧PLFは、液体Lの飽和蒸気圧PVよりも常に高くなるため、すべての飛行状態において液体Lに気体(蒸気)が介在することはない。 Since the hydraulic pressure PLF during flight is always higher than the saturated vapor pressure PV of the liquid L, gas (vapor) does not intervene in the liquid L in all flight states.
また、本実実施形態では、翼本体22の密閉空間30を形成する部分が、液体Lに対して耐食性を有する保護膜50(図4、図6、図8参照)で被覆されている。この保護膜50としては、液体Lにフッ素系オイルを用いる場合、シール材などに用いられるフッ素ゴムを用いることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the portion of the
次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のモーフィング翼20では、密閉空間30内の液量Vに応じて弾性外皮28の翼本体22外側への膨出量(膨出変形量)が変化し、弾性外皮28の膨出変形量に応じて翼型が変化する。このようにモーフィング翼20では、翼本体22の上面22Cを弾性外皮28で覆って密閉空間30内の液体Lを液密状態で保持する簡単な構成で、翼型を変えることができる。
Next, the action and effect of this embodiment will be described.
In the morphing
特に、モーフィング翼20では、密閉空間30内に非圧縮性流体である液体Lを保持するため、例えば、密閉空間30内に圧縮性流体である気体を保持する構成と比べて、外力に対して減衰しやすく、高い飛行性能が安定して得られる。
In particular, in the morphing
さらに、モーフィング翼20では、従来公知の翼型が変化しない翼と同じ構成(翼本体22、スパー24及びリブ26)を備えるため、上記翼型が変化しない翼と同程度の強度を確保でき、さらに、翼型を変えることで良好な飛行性能と飛行特性を得ることができる。
Further, since the morphing
また、モーフィング翼20では、調節装置32によって密閉空間30内の液量Vが調節されるため、例えば、手作業で密閉空間30内の液量Vを調節する構成と比べて、飛行中でも翼型を変えることができる。
Further, in the morphing
さらに、モーフィング翼20では、送りポンプ36によって貯留部34から密閉空間30へ液体Lが送られると弾性外皮28が膨らむ(膨出変形する)。一方、戻しポンプ38によって密閉空間30から貯留部34へ液体Lが戻されると、弾性外皮28が収縮する(収縮変形する)。このように、モーフィング翼20では、送りポンプ36と戻しポンプ38を用いた簡単な構成で弾性外皮28を膨出(膨張)及び収縮させることができる。
Further, in the morphing
また、モーフィング翼20では、圧力センサ44から送られる液圧情報に応じて制御装置46が送りポンプ36及び戻しポンプ38の駆動を制御し、密閉空間30内の液量Vを調節する。このため、モーフィング翼20では、制御装置46によって自動で翼型を変えることができる。また、制御装置46は、送りポンプ36及び戻しポンプ38の駆動を制御する簡易な制御でモーフィング翼20の翼型を変えることができる。
Further, in the morphing
モーフィング翼20では、飛行中の翼表面の圧力分布が大きく変化する翼本体22の前部上面を弾性外皮28が覆うため、例えば、弾性外皮28が翼本体22の前部上面を覆わない構成と比べて、少ない膨出変形量でも高い揚抗比を得ることができる。なお、図10では、後述する第1翼型で飛行しているときの翼表面の圧力分布を一点鎖線Pで示している。
In the morphing
モーフィング翼20は、翼本体22の密閉空間30を形成する部分が液体Lに対して耐食性を有する保護膜50で被覆されているため、液体Lによる腐蝕に起因して生じる翼本体22の不具合を抑制できる。
Since the portion of the morphing
そして、航空機100は、胴体部102にモーフィング翼20が取り付けられるため、例えば、複雑な構造で翼型を変えるモーフィング翼を取り付ける構成と比べて、翼型を変える際に不具合が生じにくい。
Since the morphing
前述の実施形態では、密閉空間30内に液体Lのみが介在する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、図12A及び図12Bに示されるように、密閉空間30内に液体Lが含浸され、弾性外皮28の膨出変形に追従する多孔質体52が配置されていてもよい。多孔質体52としては、弾性外皮28の膨出変形に追従して膨らみ、収縮変形に追従して縮む気孔率の高い多孔質体、例えば、スポンジなどの海綿状部材が好ましい。このような多孔質体52を密閉空間30内(好ましくは密閉空間30内全域)に配置した場合、弾性外皮28の膨出変形量に応じて多孔質体の膨張量が変化するため、例えば、密閉空間30内に多孔質体52を配置しない構成と比べて、モーフィング翼20の曲げ剛性及び捻じり剛性が向上する。また、多孔質体52は、を密閉空間30内全域に配置した場合、旋回時などに密閉空間30内の液体Lが片側によるのを抑制することができる。
In the above-described embodiment, only the liquid L is interposed in the closed
前述の実施形態では、モーフィング翼20で用いるオイルを専用品として備えたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、モーフィング翼20で用いるオイルを航空機100の他の部位で用いるオイルと兼用としてもよい。さらに、前述の実施形態では、モーフィング翼20で用いる調節装置32を専用品として備えたが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、調節装置が、航空機に既設された油圧系統(一例として、フラップやエルロンを動かすための作動させるための油圧系統)の一部又は全部を使用する構成としてもよい。このように既設された油圧系統を使用することで、例えば、ポンプ数を減らしたり、調節装置の構成を簡略化したりすることができる。
In the above-described embodiment, the oil used in the morphing
また、前述の実施形態では、航空機100の主翼に本発明におけるモーフィング翼20を適用したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、本発明におけるモーフィング翼を水平尾翼104に適用してもよいし、本発明におけるモーフィング翼を航空機100の主翼及び水平尾翼にそれぞれ適用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the morphing
さらに、前述の実施形態では、推進装置108をモーフィング翼20の下部に備える構成としているが、本発明はこの構成に限定されない。推進装置108を機首に備える構成としてもよいし、機首及びモーフィング翼20の下部に備える構成としてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
またさらに、前述の実施形態では、推進装置を備える航空機に本発明におけるモーフィング翼20を適用しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、推進装置を備えない滑空機の翼に本発明におけるモーフィング翼20を適用してもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the morphing
また、前述の実施形態では、主翼が前方にあり、尾翼が後方にある航空機100にモーフィング翼20を適用したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、主翼が後方にあり、水平尾翼に相当する先尾翼が前方にある航空機(いわゆる先尾翼機)にモーフィング翼20を適用してもよいし、水平尾翼を備えない航空機(いわゆる無尾翼機)にモーフィング翼20を適用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the morphing
本発明の効果を検証するため、翼型を第1翼型〜第3翼型に変えられる本発明を適用したモーフィング翼を準備し、第1翼型〜第3翼型における迎角αと揚抗比Cl/Cdとの関係及び第1翼型〜第3翼型における迎角αと揚力Clとの関係についてそれぞれ図14、図15にグラフで示した。なお、図14の横軸は迎角αを示し、縦軸は揚抗比を示している。また、図15の横軸は迎角αを示し、縦軸は揚力Clを示している。なお、図14、図15に示される各翼型のグラフは2次元の翼型を用いた計算値に基づいている。 In order to verify the effect of the present invention, a morphing wing to which the present invention can be applied in which the airfoil can be changed from the first airfoil to the third airfoil is prepared, and the angle of attack α and lift in the first to third airfoils are prepared. The relationship between the resistance ratio Cl / Cd and the relationship between the angle of attack α and the lift Cl in the first to third airfoils are shown graphically in FIGS. 14 and 15, respectively. The horizontal axis of FIG. 14 indicates the angle of attack α, and the vertical axis indicates the lift-drag ratio. Further, the horizontal axis of FIG. 15 indicates the angle of attack α, and the vertical axis indicates the lift Cl. The graphs of the airfoils shown in FIGS. 14 and 15 are based on the calculated values using the two-dimensional airfoils.
第1翼型A・・弾性外皮と翼本体が液体Lの膜を介して密着した状態での翼型(図13の二点鎖線で示す翼型(実施形態のモーフィング翼20の第1翼型に対応する翼型)である)。
第2翼型B・・密閉空間に液体Lが供給されて弾性外皮が中程度膨出変形した状態での翼型(図13の実線で示す翼型(実施形態のモーフィング翼20の第2翼型に対応する翼型)であり、NACA4412の翼型と同じ翼型である)。
第3翼型C・・第2翼型Bよりも弾性外皮が膨出変形した状態での翼型(図13の一点鎖線で示す翼型(実施形態のモーフィング翼20の第3翼型に対応する翼型)である)。
ここでNACA翼型とは、アメリカ航空宇宙局(NASA)の前身である国家航空宇宙諮問委員会(NACA)が定義した翼型をいう。
First airfoil A ... An airfoil in which the elastic outer skin and the wing body are in close contact with each other via a film of liquid L (the airfoil shown by the two-point chain line in FIG. 13 (the first airfoil of the morphing
Second airfoil B ... Airfoil in a state where the liquid L is supplied to the closed space and the elastic outer skin is moderately swollen and deformed (the airfoil shown by the solid line in FIG. 13 (the second airfoil of the morphing
Third airfoil C ... Airfoil with the elastic outer skin bulging and deformed compared to the second airfoil (the airfoil shown by the one-point chain line in FIG. 13 (corresponding to the third airfoil of the morphing
Here, the NACA airfoil refers to the airfoil defined by the National Advisory Committee for Aerospace (NACA), which is the predecessor of NASA.
図14に示されるように、第1翼型〜第3翼型では、迎角αに対して揚坑比が高くなる領域がそれぞれ異なる。このため、NACA4412の翼型と同じ翼型である第2翼型を基準として、モーフィング翼の翼型を第1翼型A及び第3翼型Cに変えることで、第2翼型に対して高い揚抗比となる領域(図14の領域X1及び領域X2)を拡大することができる。 As shown in FIG. 14, the first to third airfoils have different regions where the lift ratio is higher than the angle of attack α. Therefore, by changing the airfoil of the morphing wing to the first airfoil A and the third airfoil C based on the second airfoil, which is the same airfoil as the NACA4412 airfoil, the second airfoil can be compared with the second airfoil. The region having a high lift-drag ratio (region X1 and region X2 in FIG. 14) can be expanded.
図15に示されるように、第1翼型は第2翼型及び第3翼型よりも失速状態に至る迎角(失速角度)を遅らせることができる。このため、第2翼型及び第3翼型において各々の失速角度が近付いた場合、モーフィング翼の翼型を第1翼型に変えることで失速角度が遅れて失速状態を回避することが可能となる。 As shown in FIG. 15, the first airfoil can delay the angle of attack (stall angle) leading to the stall state as compared with the second and third airfoils. Therefore, when the stall angles of the 2nd and 3rd airfoils approach each other, it is possible to avoid the stall state by delaying the stall angle by changing the airfoil of the morphing airfoil to the 1st airfoil. Become.
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the embodiments, but these embodiments are examples and can be modified in various ways without departing from the gist. Needless to say, the scope of rights of the present invention is not limited to these embodiments.
20 モーフィング翼
22 翼本体
22A 前縁
22B 後縁
22C 上面
28 弾性外皮
30 密閉空間
32 調節装置
34 貯留部
36 送りポンプ
38 戻しポンプ
44 圧力センサ
46 制御装置
50 保護膜
100 航空機
20
Claims (7)
前記翼本体の上面を覆い、前記翼本体との間に形成される密閉空間内に液体を液密状態で保持し、前記密閉空間内の前記液体の量に応じて前記翼本体外側への膨出量が変化する弾性外皮と、
を備え、
前記密閉空間内には、前記液体が含浸され、前記弾性外皮の膨出変形に追従する多孔質体が配置されている、モーフィング翼。 With the wing body
The upper surface of the wing body is covered, the liquid is held in a liquid-tight state in the closed space formed between the wing body and the wing body, and the liquid expands to the outside of the wing body according to the amount of the liquid in the closed space. With an elastic hull that changes the amount of output,
Bei to give a,
A morphing blade in which the liquid is impregnated and a porous body that follows the bulging deformation of the elastic exodermis is arranged in the closed space.
前記胴体部に取り付けられた請求項1〜請求項6に記載のモーフィング翼と、
を備える航空機。 With the torso
The morphing wing according to claim 1 to 6 , which is attached to the fuselage portion.
Aircraft equipped with.
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