JPH01114595A

JPH01114595A - 空中浮遊装置

Info

Publication number: JPH01114595A
Application number: JP27152387A
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（垂直離着陸飛行機）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ＶＴＯＬＩＩ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、バイロフトはロータの上に直立し、体型移動のみ
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−■Ｚ−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〕

上記従来のダクテンドファン型ＶＴＯＬ機が現在まで実
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！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Ｉｌｌ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め課題が判明した。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。

本発明は上記課題のうち、前後（ピッチング）の安定性
、左右（ローリング）の安定性を達成させることができ
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、支持台上に配置さ
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、該プロペラを回転させるドライブシャ
フトと、プロペラ駆動時の反力トルクを吸収する反トル
ク消去手段とを備え、前記ダクトを上下に移動可能にす
ることにより、装置重心と空力中心位置との距離を安定
位置に設定す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。また、コントロールヘ
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。

この空中浮遊装置の安定性を得るために、ダクト９を上
下に移動可能にすることにより、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。

従って本発明によれば、ダクト９を上下に移動させて空
力中心を可変にすることにより、装置重心と空力中心位
置との距離を安定位置に設定することができる。

〔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、受信制御袋２５、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）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、１１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、後述するよう
に、ダクト９を上下に移動させることにより、ダクトの
径に対するＨａ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、ｌＯｂ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。

第８図はダクト９の取付構造を示している。支柱１１の
外周には、摺動自在な固定部材３０が嵌挿されており、
該固定部材３０とダクト９は、ボルト３１により連結さ
れ、ナンド３２．３３を調節し固定部材３０を上下させ
ることにより、ダクト９は上下に移動せられ、螺子３５
を締め付けるこきにより、ダクト９を支柱１１に対して
固定している。そして、ダクト９を上下させることによ
り、空力中心を可変にすることができ、′ｊｉ置装心と
空力中心位置との距離を安定位置に設定することができ
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により駆動サレるロ
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、第８図はダクトの取付構造を示
す図である。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、３０・・
・固定部材、３１・・・ボルト、３２．３３・・・ナン
ド、３５・・・螺子。／Ｎ’−，／第５図第６図第７図（ｂ）（ｃ）（イ）　　　　　３５（ロ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）支持台上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、該プロペラを
回転させるドライブシャフトと、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とを備え、前記ダク
トを上下に移動可能にすることにより、装置重心と空力
中心位置との距離を安定位置に設定することを特徴とす
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。