JPH01501541A - リフトエンジンとリフト／巡航エンジンを組合せたｖｔｏｌ航空機 - Google Patents

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】 発明の名称：リフトエンジンとリフト／巡航エンジンを組合せたＶＴＯＬ航空機 １１へＬｌ この発明は垂直Ｉ！１着陸航空機に関し、特に進路指示可能な推力を有するリフ トエンジンとリフト／巡航エンジンを組合せた航空機に関する。

１１ユＩＬ 通常の垂直離着陸航空機（ＶＴＯＬ）は、通常買の胴体側又は下側に設けられた エンジンを含んでいる。ＶＴＯＬ機には、垂直離陸用にピッチ軸又はピッチ軸と 平行な軸に関して回転可能なエンジンを有するものがある。この形式の航空機の 実例としては、米国特許第３．３８８．８７８号と米国特許第３．０８４．８８ ８号がある。米国特許第９８８８号では、ＶＴＯＬ航空櫟がリフトジェットを有 していて、これらのリフトジェットは航空機を垂直上昇させるために胴体内から 航空機の長手側面に対して回すことができることが開示されている。垂直上昇の あと、リフトジェットは胴体内にもどし、別のジェットが水平飛行に使用される 。同様に、米国特許第９８７８号のＶＴＯＬ航空機は、可動垂直上昇エンジンを 使用しており、このエンジンは垂直上昇のために正確に使用される。

また垂直上昇エンジンと巡航エンジンを用いるＶＴＯＬ航空機も知られている。

この形式のＶＴＯＬ航空機の実例としては、米国特許第３．０４２，３４２号と 米国特許第３．９７２．４９０号、米国特許第３．４６０．７８３号および米国 特許第３，３８７．４５６号がある。米国特許第９３４２号では、４つの小さい ガスタービンエンジンが垂直上昇の推力を供給するために航空様の中央部に位置 されている。一方、巡航エンジンは航空機の後部に段けられている。米国特許第 ９４９０号では、２つのタービンと３つの高バイパス・ターボチップ・ファンが 、航空機の垂直上昇と巡航を行うために航空機の胴体に配置されている。

このターボチップ・ファンの１つは航空機の前部に配置され、残りの２つのター ボチップ・ファンは航空機の後部に配置されている。同様に、米国特許第９４５ ６号では、垂直リフトエンジンが航空機の前部と中央部に配置されるべきであり 、巡航エンジンは航空機の後部に配置されるべきことが示されている。米国特許 第９７８３号では、ｖＴＯＬ航空機が前の回転可能な並列のエンジンを有し、こ れらのエンジンが垂直上昇と巡航の推力を与えるために胴体の反対の側に隣接し ていることが開示されている。さらに米国特許第”７８３％には、尾部エンジン がアフターバーナと偏向排気パイプといっしょに固定されており、この尾部エン ジンは垂直上昇中に航空機の維持制御をするのに用いることが開示されている。

この米国特許第９７８３号の文献は、尾部エンジンと前部の回転可能なエンジン の両方を使うことにより、上昇中の航空機の維持制御をすることを示唆している 。前部の回転可能なエンジンと尾部のエンジンは、ピッチ軸に関する航空機のモ ーメントを平衡にするために十分に使用される。言うまでもなく、前部エンジン の排気と尾部エンジンの排気の間には相互作用する推力又は相互作用がないので 、米国特許第９７８３号の航空機は大量の燃料を垂直上昇中に消費しなければな らない。

二」すを貝１０Ｕ 従来技術に対して、この発明の航空機はリフトエンジンとリフト／巡航エンジン の組合せを使用している。これら両方のエンジンは航空機の重心に近いところに 配置されている。それぞれのエンジンから発生する推力の推力軸は、推力のベク トル和が常に重心を通るように相互作用する。

これにより、航空機の垂直離陸および１１陸中航空機のつり合いをとる制御を行 うのである。リフトエンジンの排気側にある十字形の翼と複数の回転ノズル反動 式ジェットは、航空機のピッチ制御、ロール制御およびヨー制御に使われる。

離＠陸中に航空機が突風を受けるのを小さくするために、航空機の翼は胴体に沿 って後退している。同様に、航空機をしまうときには胃は完全に後退させる。

通常の飛行におけるピッチ制御は水平尾買上の昇降舵により行なわれ、ヨー制御 は逆になった垂直フィン上の方向舵により行われる。翼のスポイラは通常飛行の ロールＩＩＪＩＩ＋に使われる。

通常の飛行においてはこの航空機のりフト／巡航エンジンは最小限の量の！！料 を消費するだけですむので、この航空機は航続距離が長く積載物収容能力が大き い。リフトエンジンは毎秒大量の燃料を燃焼するので、リフトエンジンは離着腔 中短時間にのみ使う。さらにリフトエンジンは非常に軽いエンジンで積載物に著 しい影響を与えることがない。航空機は航空機の燃料消費量を倹約するために長 い航続距離があり、航空機は適切な支援エレクトロニクスを取付けると、航空機 は長い航続距離／範囲でリモートコントロールされる遠隔操作Ｆｌｉ構として使 用できる。

この発明の目的と利点は添付図面といっしょにして考慮するとさらに明確に理解 される。

の　な！ 第１因はこの発明の航空機の断面を示す図である。

第２図は第１図の航空機の端部を示す図である。

第３図はこの発明の航空機の斜視図である。

第４図はこの発明の航空機の平面図である。

第５図は船に固定されて船のハンガにしまい込まれたこの発明の航空機の平面図 である。

第６因はリモートコントロール式のこの発明の航空機を示すブロック図である。

の置　な 第１図〜第３図を参照すると、この発明の航空１１２はリフトエンジン４とリフ ト／巡航エンジン６を含み、リフトエンジン４は胴体８の中にあり、リフト／巡 航エンジン６は胴体８の下側にある。リフトエンジン４は軸１０に沿りて固定さ れ、この軸１０は長手軸１２に対して斜めに横切っている。軸１０は横軸（長手 軸１２からみたもので図示せず）に対して角度θだけオフセットされている。こ の実施例の内皮θは２０’である。リフトエンジン４は多くの通常のエンジンの 中から選択してよく、たとえばロールス・ロイスのＸＪ９９エンジンである。こ のエンジンは重量に対して非常に大きい推力の割合を有し、すなわちほぼ推力が ２０に対して重量が１の割合である。そしてこのエンジンは線ベクトルＴＬで示 した上昇推力を生む。リフトエンジン４の後ｗ１１４には回転ノズル１６が接続 されている。

この回転ノズル１６はこの実施例では軸１０を中心にしてほぼ±１５°回転でき る。すなわち、ＴＬで示されるリフトエンジンの推力は軸１ｏの回りに進路を向 けることができるのである。したがって、ノズル１６はリフトエンジン自体の軸 に関して±１５°だけエンジンから生じた推力の進路を向けることができる。も ちろん、リフトエンジン４は胴体８内に固定するようにして搭載されていること に注目すべきである。カバーともいうドアー１８は胴体の頂部に設けられ、エン ジン４の空気取入口２ｏと並んでいる。

ドアー１８は矢印２２により示される方向に動かすことができ、このドアー１８ はエンジン４に空気を供給するためのとりこみ部として作用できる。

胴体８の下側には、十字形の空気抵抗を減らすための胃又は羽根組立体２４がち ょうつがいで取付けられている。

この羽根組立体２４は、回転可能な水平羽根２６と回転可能な垂直羽根２８を含 む。矢印３０で示すように、羽根組立体２４は次のように回転できる。羽根組立 体２４はエンジン４が生じるジェット気流（又はファン送風）内に沿うようにし て羽根組立体２４が回転できるのである。第１図で最もよく示しているように、 水平と垂直の羽根２６．２８はともに航空機の重心（Ｃ，Ｇ、）の下に位置して いる。

水平羽根２６がリフトエンジン４のジェット気流内で動くときに、重心（Ｃ，Ｇ 、）の下に揚力が生じ、ピッチ制御をする。同様に垂直羽根２８は航空ｔ１２の ロール制御をする。

上述したように、リフト／巡航エンジン６は胴体８の下側に水平に設けられてい る。このエンジン６はエンジン空３２内に納めである。リフト／巡航エンジン６ は非常に高い巡航効率のターボファンエンジンであり、高バイパス比を有してい る。エンジン６の効率をさらに強調すれば、いつも最大スロットルでエンジン６ を運航できる。この種のエンジンとしては、ギヤレットＦ−１０９エンジンであ る。

エンジン室３２の後部には、とりこみ部状の回転又は進路指定ノズル３４が回転 可能に設けられている。このノズル３４は矢印３６の方向に回転できる。ノズル ３４を下に回転すると、線ベクトルＴＬ／Ｃで示されるようにエンジン６の推力 は、離着陸用に９０°向けることができる。推力軸ＴＬ／Ｃは、重心Ｃ，Ｇ、を 中心とする平衡したピッチングモーメントにするために、リフトエンジンの推力 軸ＴＬとベクトル合成することに注意すべきである。

回転可能な１対の１１４０．４２は胴体８の関連の側部に設けられている。これ らの翼は第２図と第３図に最もよく示している。ヒンジ４０Ａ、４２Ａから胴体 ８の横側にそって長く十分に後退している。第４図を参照せよ。このように翼が 後退される実例を航空機の操作と関連して述べる。

ヨー制御をするために、航空機の尾部は安定板／昇降舵４４を有する水平安定板 と、２つの逆になったフィンおよび方向舵４６．４８からなり、このフィンおよ び方向舵４６．４８は安定板／昇降舵の反対の長手端部のところで組合せられて いる。方向舵４６．４８は昇降舵の長手軸に対して横切る方向に向けられしかも 昇降舵４４の水平面より下向きになっている。この尾翼形状は航空機の最適ピッ チ制御とヨー制御を通常のフライトにおいて行える。通常のフライトのロール制 御のために、翼のスポイラ４９が使用される。第４図参照。

第１図をみると、胴体８の下側に接続されたちり５０がある。このちり５０は第 ５図に関連して述べる船の着陸／回収用量は台に対して航空機を固定するのに使 う。

追加的にピッチ制御、ロールＩＱ御およびヨー制御をするために、３つの回転ノ ズル反動ジェットが航空１ｆｉ２の前部と後部に追加されている。航空機２の機 首部において５２で示し、航空機２の後部において安定板／昇降舵４４にある５ ４．５６で示す。これらの反動ジェット（ＲＣ８）は、追加的にヨーＩＩＩ　１ ｍ　、ピッチ制御ｉｔおよびロール制御をするために、エンジン４のコンプレッ サから吹出る空気、すなわちエンジン４が出す空気を利用するのである。第３図 で最もよく示すように、左から右のＲＣＳジェットの流れを調整することにより 、追加的なロール制御が得られる。同様に、ＲＣＳジェットを前方と後方に調整 することにより、航空機の追加的なピッチ制御が得られる。そしてもし機首ジェ ットと尾部ジェットが左から右に回転したら、ヨー制御が得られる。これらのＲ ＣＳジェットは通常のもので、ＲＣＳジェットからの流れを変えるために必要な パルプを詳しく説明しない。

また、１４０．４２を旋口するための手段、羽根組立体２４を動かす手段、回転 ノズル１６および進路指示ノズル３４はすべて通常のもので、たとえば簡単にす るために図示しない流体圧ピストン、ポンプ、レバーおよびねじにより行われる ことを認ＩＩｔべきである。

ここで第４図を参照すると、航空機２は昇降舵４４の後部と同様に１１４０の前 部と４２の前部にフンフォーマル・レーダ装＠５８が取付けられていることがわ かる。第４図に示すように、航空機は巡航状態にあり、航空機の胃は後退してい ない、これらの翼は角度ψだけわずかに後退していて、この角度は約２０’であ る。このわずかな後退形状により、航空機の各側部ではコンフォーマル・レーダ が２０°ｃＬ上で観測できるのである。

垂直離着陸の操作では、リフトエンジン４とリフト／巡航エンジン６の両方が作 動する。垂直離陸の例では、ドアー１８はエンジン４に空気を供給するために開 成位置まで開ける。前方へ加速・するために、リフトエンジンは長手軸１２に対 して垂直となっている軸からほぼ２０°傾けられるので、ノズル１６は後方へわ ずかに±１５°以内で回転される。これは離陸のためにエンジン４の推力を前方 に進路を向けるためである。同時に、リフト／巡航エンジン６の逆転ノズル３４ は上方に回転し、これによりエンジン４゜６の推力の進路指示を、離陸時の地球 の重力による引力に対抗して前方向に向いた力を生むために変えるのである。

この実施例では、エンジン４はジェットエンジンであり、エンジン６はターボフ ァンエンジンである。航空ｌ１１２を垂直に上昇するのに必要な推力の約８５％ がリフトエンジン４からもたらされる。第１図に示すように、エンジン４と６は 航空機の重心に近い位置に設番プられている。これらの推力軸は次のようになっ ている。つまり、航空機が垂直動作および飛び回っている間、リフトエンジンの 推力とリフト／巡航エンジンの推力のベクトル和は重心を通る。言いかえると、 これらの推力軸は、ピッチに関して正味のモーメントが零となるように配置する 。

垂直離陸中このつり合いを保つために、ノズル１６は航空機の後部に向けて少し ずつ回り、ノズル３４は胴体８の下側に向けて少しずつ回転する。さらに、羽根 組立体２４の水平と垂直の羽根２６．２８はエンジン４のジェットの中に継続的 に緒持される。水平と垂直の羽根２６．２８は、ピッチ制御とロール制御を別々 に行うためピロる。もちろん、ＲＣＳジェット５２．５４．５６は、その垂直舗 陸中に同様に操作して、３軸の動作の追加制御を行う。垂直離陸に影響する突風 を可能な限り無視するために、１１４０゜４２は第４図の一点ａＳＳで示すよう に胴体８に沿って後退する。

降りるために、リフト／巡航エンジン６は低い高度に一垂直着陸の時までスロッ トルを小さくして速度をおとす。

この垂直着陸点ではエンジン６はスロットルを全問にもどす。着陸のときには、 垂直離陸とは反対の作動となる。すなわち、ノズル１６は前方に回り、ノズル３ ４は着陸のために減速するために胴体８の下側から少しずつ離れるように動かさ れる。同様に、ＲＣＳジェットと羽根組立体は追加の制御が与えられるように操 作状態に設定される。、ｌ！ｌ単化のために、着陸装置はどの図面にも示してい ない。

航空機が垂直に上昇ししかも翼で支える飛行スピードに加速したあと、リフトエ ンジン４は止め、カバー１８はしまう。加速過程では、１４０．４２は後退しな いで、航空機の上昇は翼すなわち胃で支えることにより十分に生まれる。上昇用 推力のほぼ８５％がリフトエンジン４から得られる。このため、リフト／巡航エ ンジンがかなり小さくかつ常にフルスロットルで航行するので、航空機は非常に 燃料効率の良い巡航機となる。実際に、航空機はすばらしい巡航特性と航続距離 特性を有する動力付グライダとなる。

着陸のために、操作ノズル１６．３４の他に、上述の航空機の減速用に羽根組立 体２４を用いる。もり５０は船の甲板に降りるのに用いる。第５図を参照すると 、船６４のデツキ６２の上に円形の平坦な金属のプラットホーム６６がある。プ ラットホーム６ｏは非常に多数の穴６６が貫かれている。航空８１２が降りると 、もり５０は穴６６の１つとかみ合う。それにより船のデツキに航空機が固定さ れる。

ここで第５図の右手部分をみると、翼が完全に後退していて、この発明の航空機 がハンガー６８にしまっである。多数の航空機を１つのハンガー６８にしまうこ とができる。

これはハンガーを設計するのにとって航空機の方がヘリコプタより小さくなるた めである。

この発明の航空機は、非常に燃料効率がよいので、観測用にリモートコントロー ル操作機構としてうまく使用できる。

航空機のリモートコントロールは良く知られている。たとえば、第６図を参照す ると、搭載トランシーバ手段（図示せず）から命令と指令を受けるために設けら れた受信装置７０が示されている。慣性航行手段も遠隔操作機構にある。伝送さ れた命令は慣性情報と合体してコンピュータ７２に送られる。コンピュータ７２ は命令を翼コントロール７４、リフト／巡航エンジンおよび進路指示ノズルコン トロール７６、リフトエンジンおよびカバーコントロール７８、スポイラコント −ルア９、回転ノズルコントロール８０、羽根組立体コントロール８２、昇降舵 と方向舵コントロール８４および対応のジェットコントロール８６に送られる。

コンピュータからこれらのコントロールに送られる命令と、各々のコントロール により制御される流体圧／８１械柄御の連続制御は良く知られてい゛るのでここ では述べない。コンフォーマル・レーダ又はい（つかの他の探査手段により探査 された目標物は、搭載トランシーバを介して遠隔操作機構命令（又は他の）基地 に送られる。

この発明は上述のような構成なので、この発明は多（の種類、変形、変更が項目 ごとに行えることをｍＭし、この明細書と添付図面にわたって記載されたすべて の事項は図示されたもののみに解釈して限られた観念にとられれることがないよ うにしている。したがって、この発明は添付の請求の範囲の精神によってのみ限 定されるのである。

特表千１−５０１５４１（６） 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．胴体（８）を有する運搬手段であり、第１推力を生むために胴体の長手軸に 対して傾いて横切る軸に沿って同軸形に設けられた第１エンジン（４）と、第２ 推力を生むために長手軸に対して平行な関係となって設けられた第２エンジン（ ６）と、を備え、第１推力は運搬手段を垂直に制御して動かすために第２推力と 相互作用をする運搬手段（２）。 ２．第１エンジン（４）は、 傾いて横切る軸に関して第１推力の進路を向けるための可動手段（１６）を備え 、第１推力は第１推力軸に沿って作用し、第２エンジンは、 第２推力の進路を向けるための可動手段（３４）を備え、第２推力は第２推力軸 に沿って作用し、第１推力と第２推力のベクトル和が運搬手段の垂直動作中に運 搬手段の重心（Ｃ．Ｇ．）を通るように推力軸が配置されている請求項１に記載 の運搬手段（２）。 ３．胴体（８）に可動自在に段けられかつ第１エンジン（４）が生じるジェット 流に並んでいる翼手段（２４）をさらに備え、この翼手段（２４）は、 運搬手段のピッチ制御をするためにジェット流と相互作用する第１回転手段（２ ４）と、 運搬手段のロール制御をするためにジェット流と相互作用する第２回転手段（２ ８）と、を含んでいる請求項２に記載の運搬手段。 ４．胴体（８）の反対の側部において胴体（８）の長手面に平行に回転可能に設 けられて第１位置と第２位置に回転できる１対の翼（４０，４２）をさらに備え 、翼は運搬手段が垂直動作中に運搬手段に対する風の妨害をへらすために第１位 置に回転される請求項２に記載の運搬手段（２）。 ５．胴体（８）の頂部において引込めることができるように設けられしかも第１ エンジン（４）の空気取入口（２０）の上に配置されたおおい手段（１８）をさ らに備え、おおい手段（１８）が開成位置に開いたときに空気が第１エンジン（ ４）に供給される請求項１に記載の運搬手段（２）。 ６．ピッチ制御のために運搬手段の後位置に接続され、逆になった方向舵（４６ ，４８）を長手方向の反対端に接続した昇降舵（４４）をさらに備え、方向舵は 運搬手段のヨー制御をするために昇降舵の長手軸に対して横切るように向けられ ている請求項４に記載の運搬手段（２）。 ７．運搬手段のピッチ制御、ロール制御およびヨー制御をするために、運搬手段 の前部に配置された第１ジエット（５２）と、昇降舵の反対の端部に配置された 第２ジェットと第３ジェット（５４，５６）をさらに備える請求項６に記載の運 搬手段（２）。 ８．発射および回収用受け台に対して胴体（８）を固定するために運搬手段の胴 体（８）に接続された手段（５０）をさらに備える請求項７に記載の運搬手段（ ２）。 ９．運搬手段を航行しかり操縦するために遠隔トランシーバ手段からの飛行命令 と指令を受けるための手段（７０）をさらに備えている請求項３に記載の運搬手 段（２）。 １０．第１推力の進路指示手段は回転ノズル（１６）を備え、第２推力の進路指 示手段はむおいのついた逆転ノズル（３４）を備えている請求項１に記載の運搬 手段（２）。 １１．第１エンジン（４）はジェットエンジンで、第２エンジン（６）はターボ ファンエンジンである請求項１に記載の運搬手段（２）。 １２．第１エンジン（４）はオフになり、第２エンジン（６）は最大スロットル で作動し、第２推力の進路指示手段は運搬手段が巡航しているときに運搬手段の 長手軸に実質的に平行に第２推力を進路指示する請求項１１に記載の運搬手段（ ２）。 １３．胴体（８）を有する航空機（２）であり、第１推力軸に沿って第１推力を 生むために胴体の長手軸に傾いて横切る軸（１０）に沿って同軸形に設けられた 第１エンジン（４）と、 第２推力軸に沿って第２推力を生むために長手軸に対して平行関係となるように 設けられた第２エンジン（６）と、地球の重力に抗して第１推力を進路指示する ために第１エンジンの出力側に係合された回転ノズル（１６）と、第１推力と相 互作用するために第２推力を進路指示するため第２エンジンの出力側に係合され た可動進路指示ノズル（３４）と、を備え、推力軸は航空機の垂直離着陸と飛び 回る間ピッチについて正味のモーメントが零となるように配置されている航空機 （２）。 １４．胴体に可動自在に設けられしかも第１エンジン（４）が生じるジェット流 に並んだ翼手段（２４）をさらに備え、この翼手段（２４）は、 航空機のピッチ制御をするためにジェット気流と相互作用する第１回転手段（２ ６）と、 航空機のロール制御をするためにジェット気流と相互作用する第２回転手段（２ ８）を含む請求項１３に記載の航空機（２）。 １５．胴体の反対の側部において胴体の長手面に平行に回転可能に段けられ、第 １位置と第２位置に回転できる１対の翼（４０，４２）をさらに備え、 翼は運搬手段が垂直動作中に運搬手段に対する風の妨害をへらすために第１位置 に回転され、しかも翼は巡航するための第２位置に回転される請求項１４に記載 の航空機（２）。 １６．ピッチ制御のために航空機の後部に接続され昇降舵の長手方向の端部に逆 に方向舵（４６，４８）を接続した昇降舵（４４）を備え、方向舵は航空機のヨ ー制御をするために昇降舵の長手軸に対して横切るように向けられている請求項 １５に記載の航空機（２）。 １７．航空機のピッチ制御、ロール制御むよびヨー制御をするために航空機の機 首部分には第１ジェット（５２）が配置されかつ昇降舵の反対の端部に配置され たジェット（５４，５６）とをさらに備えた請求項１６に記載の航空機（２）。 １８．航空機が巡航するときに、第１エンジン（４）はオフになりかつエンジン （６）は最大スロットルで作動され、しかも 逆転ノズル（３４）は長手軸に実質的に平行になるように第２推力を進路指示す るために動く請求項１３に記載の航空機（２）。