JPH01114591A

JPH01114591A - 空中浮遊装置

Info

Publication number: JPH01114591A
Application number: JP27151987A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Miki; 修昭三木; Hideya Michiwaki; 道脇　秀也; Koichi Saito; 浩一斉藤
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1987-10-27
Filing date: 1987-10-27
Publication date: 1989-05-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＶＴＯＬ機（垂直離着陸飛行ｍ）に係わり、
１つのダクテッドファンを有する空中浮遊装置に関する
。

〔従来の技術〕

ダクテッドファンを使用するＶＴＯＬａは、別名フライ
ングプラントフオームとして１９４０年から１９６０年
ごろにわたり主としてアメリカで研究と試作が行われた
。試作機のほとんどは軍用飛行ジープを目的としたが、
結果としては安定性と移動性が軍用としての要求を満た
すにいたらず失敗に終わっている。１９４０年、チャン
スブオート社のチャールズ・ジンマーマン氏により考案
せられたこの種のＶＴＯＬＩｍは重心がロータより上に
あり、パイロットはロータの上に直立し、体重移動のみ
により簡単に機体を操縦可能にするというものである。

そして１９５０年代にヒラ−ＶＺ−１などの実験機によ
り実証され、１９５０年代後半から１９６０年代前半に
はアメリカで多くの文献が発表された。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のダクテッドファン型ｖｒＯＬｆｉが現在まで
実用化されるに至っていない理由としては、機体の傾き
および推進方向の移動に対して自己安定性が悪いために
複雑な姿勢制御を必要とすること、ヘリコプタに比して
燃料効率が劣るとともに用途が限定されるため需要が無
かったこと等が挙げられる。

機体の自己安定性に関しては、ビークル重心を空力中心
よりも下方におくと、機体が不安定になるとともに、長
い脚を備えなければならないとか、シェド流路を妨げる
ために揚力損失が生じるとか、事故で落下した時、パイ
ロットに危険であると言う問題を有しているが、ビーク
ル重心を空力中心よりも上方におくとしても、ダクトの
径を考慮せずに単にその距離が正の一定範囲内とするだ
けでは、具体的な設計条件を設定することができないと
いう問題をかかえている。

そこで上記問題を解決するために、本出願人は先に出願
した特願昭６２−２０９７０号により、外部要因による
影響をうけても自己安定性を確保することができると共
に、特別の姿勢制御を必要とすることがない空中浮遊装
置を提案している。

その特徴は、１つのダクトを有する機体と、該機体に固
定される駆動装置と、前記ダクト内に配設され該駆動装
置により駆動されるローターと、該ローター駆動時の反
力トルクを吸収する反トルク消去手段とを備えた空中浮
遊装置において、機体の傾き及び推進方向の移動に対し
て運動方程式をたて、その特性方程式の係数を機体の重
心と空力中心との距離に対するダクトの径の比の関数と
なるように変換し、機体の安定条件を求めることにより
、機体の重心と空力中心との距離に対する前記ダクトの
径の比を機体の傾きおよび推進方向の移動に対して安定
する領域に設定したことにある。

しかしながら、上記空中浮遊装置について種々の試作、
実験を試みた結果、解決しなければならない幾つかの課
題が判明した。すなわち、前後（ピッチング）の安定性
、左右（ローリング）の安定性、垂直軸回りの回転（ヨ
ーイング）の安定性を達成するための安定構造を得るこ
とであり、また、軽量構造、軽量材料および高出力軽量
のエンジンを得ることである。

また、上記出廟においては、反トルク消去手段してダブ
ルピニオンプラネクリを用いた二重反転機構を採用した
が、構造が複雑になるという問題を有している。

本発明は上記問題を解決するものであって、また、上記
課題のうち垂直軸回りの回転（ヨーイング）の安定性を
確保することができる空中浮遊装置を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段〕そのために本発明の空中浮遊装置は、支持台上に配置さ
れるエンジンおよび二重反転機構と、該支持台を支持す
る支柱と、該支柱に取付けられるダクトと、該ダクト内
に配設されるプロペラおよびロータとを備え、該プロペ
ラを回転させるドライブシャフト内にロータを回転させ
るロータ軸を嵌合し、エンジンの動力を前記二重反転機
構のベベルギヤを介して前記ドライブシャフトおよびロ
ータ軸に伝達させることにより、ロータをプロペラの回
転と逆方向に回転させることを特徴とするものである。

〔作用および発明の効果〕

本発明においては、例えば第１図に示すように、エンジ
ンの動力は、二重反転機構２を介してプロペラ７とロー
タ８に伝達され、ダクト９を流れる空気流により浮力が
生じて空中浮遊装置は上昇する。このとき、プロペラ７
の回転によりダクト９がヨーイングの作用を受けるが、
ロータ８はプロペラ７に対して反対方向に回転する構造
となっているため、ロータ８の回転により反転トルクが
生じてヨーイングが防止される。

従って本発明によれば、二重反転ａ構としてベベルギヤ
を採用することにより、ダブルピニオンプラネタリ方式
と比較して構造が簡単になると共に、エンジンが水平に
設置できるため自動車等の汎用エンジンを使用すること
ができる。

また、エンジン、二重反転Ｊａ構を同一面上に配置する
ことができるため、全体の重心位置を安定位置（重心と
空力中心位置との距離）に設けることが容易となり、か
つ、装置全体を低く押さえることができ、従って、前後
、左右方向の慣性モーメントを小さくすることができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。第
１図は本発明の空中浮遊装置の１実施例を示す斜視図、
第２図は本発明の空中浮遊装置を一人乗りに適用した概
略図、第３図は第１図の正面図、第４図は二重反転機構
を説明するための図、第５図は第１図の平面図、第６図
は第１図の底面図、第７図はコントロールベーンの作用
を説明するための図である。

第１図において、本発明に係わる空中浮遊装置の概略は
、エンジン１、二重反転機構２、燃料タンク３、エンジ
ンコントロールサーボ４、受信制御装置５、ドライブシ
ャフト６、プロペラ７、ロータ８、ダクト９、コントロ
ールベーンｌＯ１支柱１１および重心調整ウェイト１２
から構成されている。なお、この実施例は無人機用であ
り、人間が搭乗する場合には、上記エンジンコントロー
ルサーボ４、受信制御装置５が不用となり、第２図に示
すような構成となる。この場合には、エンジン１の回転
をアクセルペダル１３により調節し、操作レバー１４に
よりコントロールベーンｌＯを調節することになる。

この空中浮遊装置の安定性を得るために、ダクトの径に
対する装置の重心と空力中心との距離の比を０．９前後
に設定する。

次に第３図ないし第６図によりさらにその構成を詳述す
る。

第３図および第５図において、支持台１５の一方の側に
はエンジン１、強制空冷装置１６が配置され、反対側に
は燃料タンク３、エンジンコントロールサーボ４、受信
制御装置５が配置され、また、中央部に取付られたフレ
ームエフには二重反転機構２が配置されている。エンジ
ン１の動力は遠心クラッチ１９を介して二重反転機構２
に伝達され、さらに、ドライブシャフト６およびロータ
軸１８の両方に伝達されてプロペラ７およびロータ８を
回転させるようになっている。また、ドライブシャフト
６は支持部材２０を介して支柱１１に支持されるととも
に、支柱１１にはダクト９およびコントロールベーン１
０が取付けられている。

なお、２５は始動用プーリである。

前記二重反転機構２は、第４図に示すように、エンジン
の回転をベベルギヤ２１を介してプロペラ７とロータ８
に伝達させる機構であり、エンジンの回転軸２２に固定
した傘歯車２３ａに、ドライブシャフト６に固定した傘
歯車２３ｂとロータ軸１８に固定した傘歯車２３Ｃとを
噛み合わせている。ロータ軸１８はドライブシャフト６
内に嵌合され、それぞれロータ８とプロペラ７が取付ら
れ、ロータ８はプロペラ７に対して反対方向に回転する
構造となっている。

第６図は前記コントロールベーン１０の構造を示してい
る。コントロールベーンｌＯはダクト９の円周を等分割
するように４枚設けられ、第７図（ａ）に示すように、
ベーン１０ａ、ｔｏｂがそれぞれ反対方向に傾斜するよ
うに回転する場合と（ｂ）に示すように、ベーン１０ａ
、１０ｂが同一方向に傾斜するように回転する場合とが
可能な機構になっている。

次に本発明の作用について説明する。エンジンの動力は
、二重反転機構２のベベルギヤ２１を介してプロペラ７
とロータ８に伝達され、ダクト９を流れる空気流により
浮力が生じて空中浮遊装置は上昇する。このとき、プロ
ペラ７の回転によりダクト９がヨーイングの作用を受け
るが、ロータ８はプロペラ７に対して反対方向に回転す
る構造となっているため、ロータ８の回転により反転ト
ルクが生じてヨーイングが防止される。

また、第７図＜ａ＞に示すように、ベーン１０ａ、１０
ｂをそれぞれ反対方向に傾斜するように回転させたとき
には、矢印入方向にダクト９を回転させる作用をしてヨ
ーイングを防止し、第７図と（ｂ）、＜ｃ＞に示すよう
に、ベーン１０ａ。

ｔｏｂ或いはベーン１０ｃ１．１０ｄを同一方向に傾斜
するように回転させたときには、それぞれ矢印Ｂ、Ｃの
ようにダクト９の姿勢をｗｆＪ整して、ローリング、ピ
ッチング防止するものである。なお、本発明においては
、コントロールベーン１０は必ずしも必要とするもので
はなく、二重反転機構２のみによってもヨーイングが防
止されるものである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
種々の変更が可能である０例えば、上記実施例において
はエンジンを駆動源としているが、電動モータを採用し
てもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空中浮遊装置の１実施例を示す斜視図
、第２図は本発明の空中浮遊装置を一人乗りに適用した
概略図、第３図は第１図の正面図、第４図は二重反転機
構を説明するための図、第５図は第１図の平面図、第６
図は第１図の底面図、第７図はコントロールベーンの作
用を説明するための図である。１・・・エンジン、２・・・二重反転機構、３・・・燃
料タンク、６・・・ドライブシャフト、７・・・プロペ
ラ、８・・・ロータ、９・・・ダクト、１５・・・支持
台、１８・・・ロータ軸、２０・・・支持部材、２１・
・・ベベルギヤ。出　願　人　　　アイシン・ワーナー株式会社２３ｃ第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持台上に配置されるエンジンおよび二重反転機
構と、該支持台を支持する支柱と、該支柱に取付けられ
るダクトと、該ダクト内に配設されるプロペラおよびロ
ータとを備え、該プロペラを回転させるドライブシャフ
ト内にロータを回転させるロータ軸を嵌合し、エンジン
の動力を前記二重反転機構のベベルギヤを介して前記ド
ライブシャフトおよびロータ軸に伝達させることにより
、ロータをプロペラの回転と逆方向に回転させることを
特徴とする空中浮遊装置。