JPH01114592A

JPH01114592A - 空中浮遊装置

Info

Publication number: JPH01114592A
Application number: JP27152087A
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、ＶＴＯＬａ（垂直離着陸飛行ａ）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ＶＴＯＬ機は、別名フライ
ングプラットフォームとして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ＶＴＯＬ機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ｍ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ＶＴＯＬＩＩ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存しているが、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。

本発明は上記問題を解決するものであって、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）の安定性を達成させること
ができるとともに、軽量構造を得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。

ｃ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、出力軸が水平で支
持台上の一側に配置されるエンジンと、該エンジンと同
一水平面上で反対側に配置される燃料タンクと、前記支
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とを備え、該プロペ
ラを回転させるドライブシャフトと前記エンジンの出力
軸を連結させると共に、プロペラ駆動時の反力トルクを
吸収する反トルク消去手段を設けた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。また、コントロールベ
ーン１０の角度を変えることにより、ピッチング、ロー
リングおよびヨーイングが防止される。

従って本発明によれば、エンジンの出力軸を水平に設置
するため、自動車等の汎用エンジンを使用することがで
き、低コスト化を図ることができまた、エンジンと燃料
タンク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１ｌｉ
ｌ）に設けることが容易となり、かつ、′Ａ置全全体低
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。

さらに、エンジンと燃料タンクを同一面上に配置するこ
とにより、燃料送り装置、流量制御装置が不用となり、
低コスト化、軽量化が可能となると共に、エンジンと対
向させることにより、重量バランスをとり、全体として
の軽量化が可能となる。

【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１０、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ｌの回転
をアクセルペダル１３により調節し、捏作レバー１４に
よりコントロールベーン１０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ギヤ
ボックス１７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およびロータ軸は、ベアリングを有する支持部材
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１０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、エンジンの出力軸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１０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、１０ｂ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ｌＯａ、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Ａ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、１０ｂ或いはベーン１０ｃ、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の姿勢を調整して、ロ
ーリング、ピッチング防止するものである。

上記実施例における二重反転機構２により駆動されるロ
ータ８およびコントロールベーン１０は、本発明の反ト
ルク消去手段を構成するものであるが、必ずしも、ロー
タ８およびコントロールベーン１０の両方を備える必要
はなく、いずれか一方。

を採用しても達成されるものである。

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、１０・・・コン
トロールベーン、１１・・・支柱、１５・・・支持台、
１８・・・ロータ軸、２１・・・ベベルギヤ。出　願　人　　　アイシン・ワーナー株式会社代理人弁
理士　　白　井　博　樹（外３名）第４図第５図第６図第７図（ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）出力軸が水平で支持台上の一側に配置されるエン
ジンと、該エンジンと同一水平面上で反対側に配置され
る燃料タンクと、前記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
ペラとを備え、該プロペラを回転させるドライブシャフ
トと前記エンジンの出力軸を連結させると共に、プロペ
ラ駆動時の反力トルクを吸収する反トルク消去手段を設
けたことを特徴とする空中浮遊装置。
（２）上記反トルク消去手段は、エンジンの回転をベベ
ルギヤを介してプロペラとロータに伝達させる機構であ
り、ロータをプロペラの回転と逆方向に回転させること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空中浮遊装置
。
（３）上記反トルク消去手段は、プロペラの下部に設け
られるコントロールベーンであり、ベーンの角度が可変
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空
中浮遊装置。