JPH02262461A - 水面飛行機 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は水面、地面等のベース面にごく近接した状態
で超低空飛行を行なう水面飛行機に関するものである。

〈従来の技術〉 水面飛行機とは、従来からの飛行艇に代わる水上］ミュ
ータとして期待されているもので、水面から離発着し、
水面に接しない程度に水面すれづれの超低空飛行を行な
う飛行体として命名されたものである。このような水面
飛行機は、いわば進化した飛行艇あるいは陸上のリニア
モーターカーに相当するものということができ、一般に
考えられ−Ｃいる速痘は時速３５０〜４５０隙程度、定
員は例えば数十人から数白人乗りの大きざのものという
ことができる。そして、従来の飛行艇に比較して水面す
れすれに飛行するいわゆる地面効果、言い換えればＷ　
Ｅ　Ｇ　（Ｗｉｎｃｅ−Ｉｎ−Ｇｒｏｕｎｄ　ｅｎｅｃ
ｔ）により低燃費で経済効率のよい飛行体といえる。こ
のような超低空飛行をＩ　Ｇ　Ｅ　（Ｉｎ−Ｇｒｏｕｎ
ｄ−Ｅｒｒｅｃｔの略）というが、Ｉ　Ｇ　Ｕ＝飛行を
するど飛行効率がよくなるのは次のように考えられてい
る。

飛行＾の揚力発生は、向ってくる空気に）向さの運動化
を与え、その反作用を利用することによる。つまり向っ
てくる空気の自由流が下向きに曲げられた形となり、こ
れに直角に翼の揚力ベクトルが生じるが、これは翼に対
しては小角度後方へ傾いたものとなる。この後方へ傾い
た揚力ベクトルの垂直成分が有効な揚力成分となり、水
平成分は飛行機の前進に対する抵抗成分力となる。これ
は誘導抵抗といわれるが、水面すれすれのＩＥＧ飛行を
すると、飛行機のＷ位置で自由流が下方に変更される度
合が小さく（機体と水面との間に入り込む）、揚力ベク
トルが後へ傾くことはごく僅かでｆ誘導抵抗は地面効果
外の飛行に比較して大幅に小さ（なる。地面効果外の飛
行は０ＧＥ（０ＦＦ−Ｇｒｏｕｎｄ−ＥＮｅｃｔ）と称
されるが、ＯＧＥ飛行に比べてＩＧＥ飛行を行なうこと
により誘導抵抗の減少、ひいては燃料効率のよい飛行が
可能となる。言い換えればＩＧＥ飛行時のパワーに比し
てＯＧＥ飛行時のそれは急増する。これは水面飛行機の
経済性をよく示している。

このような地面効果を利用した水面飛行様は従来より各
種のものが考え出され、試作され、さらには実用化され
ているものもある。

例えば第１２図に示すギュンター・イエルク（Ｇｕｎｔ
ｈｅｒ　Ｊｏｒｇ）氏ノ設計（西ドイツ）ニヨル水面飛
行機が知られており、この特徴は前後・左右二つずつサ
イドバイサイドでタンデム配置の都合４枚の翼で全重量
を支持するようになっている。また、前後の（２）に跨
がって縦に長い央端板が取付けられている。このような
舅端板は舅下の正圧空気の側方への流出を防ぐもので、
この翼端板下縁の高さによって地面効果、言い換えれば
誘導抵抗を支配する翼の高さが定まる。このような水面
飛行機はレジャー用としてすでに実用化され、約２０１
程度の高さで飛走するもので、１〜２人乗りのレジャー
用としては完成の域に達している。

さらに、第１３図に示すアメリカ・ロッキード社の（１
４１ＮＧＥＤ　ＨｔｌＬＬ）と称される水面飛行機も机
上案として知られている。これは図から明らかなように
前後に同じ大きさの翼をタンデム形態で備え、前後の丙
にそれぞれ翼端板を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、第１２図に示したギュンター・イ工ルク氏の
アイデアによる水面飛行機は、水面に沿って非常に安定
にｉＥＧ飛行を行ない得るのであるが、水面を離れて通
常の飛行機と同様に飛行するＯＧＥ飛行が不可能である
。レジャー用はともかく、水面飛行機を水上コミュータ
たる輸送機関として位置付けるとき、海面が荒れている
からとして直ぐに運休するわけにはいかず、また運航の
コース途中から荒れてくることもある。したがってＯＧ
Ｅ飛行ができないと、海面が荒れれば就航率が大ぎく低
減し、この凌波性の問題で、ホバークラフトや水中翼船
と同様の弱点をもつ。また■ＧＥ巡行中遭遇する障害物
、例えば急に出会った船や橋、小島、広い岬等を飛越え
回避する能力が無いので、巡行するルー］・も限られて
くる。

一方、第１３図に示したロッキード社のＷ付き船（１４
ＩＮＧＩＥＤ　ＩＩＵＬＬ　）　ｒは、海面の荒れた時
、あるいは障害物を飛越し回避すべく数十ｍないし数百
ｍまで上昇して地面効果外のＯＧＥ飛行をすることは可
能であると予想される。しかしながら、そのタンデム形
態ゆえに、前翼で自由流が斜め下向きに変更させられ、
この下向きの空気の流れ（ｄｏｗｎ　ｗａｓｈ　）の中
に後翼が入る。そのため前翼では揚力は翼にほぼ垂直に
生じるが、＊買では揚力ベクトルが後側にかなり傾き、
その水平成分たる誘導抵抗が大、きくなってしまう。そ
の結果、揚力と抗力（抵抗）との比である揚抗比揚力／
抗力が小さく、ＯＧＥ飛行における経済効率が相当悪く
なってしまう。

また、プロペラ後流またはファンエンジンの排気を翼下
に吹込んで揚力を高めることを、ＰＡＲ（ｐｏｗｅｒ−
Ａｕｇ＋ｓｅｎｔｅｄＲａｍ）効果といい、このＰＡＲ
効果により風向、風速に無関係な超５ＴＯＬ性が得られ
るが、ロッキード社のタンデム形態のものでは、そのよ
うなＰＡＲ効果を実現する構成を取りガい欠点もある。

この発明は、ＩＧＥ飛行は勿論、ＯＧＥ飛行も可能であ
り、かつＯＧＥ飛行における経済効率が良好で、しかも
ＰＡＲ効果の形態を取り易い水面飛行機を提供すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記のような１］的を達成するために、本発明ぐは下記
のように水面飛行機を構成４る。ここで従来の水面飛行
機は機体のほぼ真中に機体手心があり、この曲後に同じ
大きさの翼が対称的にある構成で、いずれもＩＧＦ飛行
による安定な巡航性を［］指すものであったのに対し、
本発明では例えば第１図にイのイメージを例示するよう
に通常の飛行機に近い形態をとり、逆に言えば水面飛行
機どしては特異な形態となる。たとえて言うならば、第
１２図や第１３図の翼付き船の翼の一方を−１−分に小
さくリ−るとともに重心から遠ざけ、ビッヂングｔ−メ
ン＋−の均衡を図るものである。その構成要ｆ１は次の
通りである。

（ａ）機体の重心付近に１天を有し、その−■−翼から
前方および／また）、ｉ後方に所定距離隔てて翼面積が
１黄の１７３以下の小翼を右りる。

（ｂ）それら−１：丙及び小翼の両兎端から下側に延び
出た勇喘扱を備える。つまり岡喘板は１響と小翼とのい
ずれにも取付けられる。

（Ｃ）それら買端板は機体軸線に（よば平行であり、ま
た水面・地面等のベース面から」−翼及び小翼のそれら
の内端根下端ま（゛の高さがほぼ等しい。

そして、これらの形態を史に具体的に示せば、例えば第
２図（Ａ）のようないわゆるコンベンジ・」犬ル（Ｃｏ
ｎｖｅｎｆｆｉｏｎａｌ）タイプ、あるいは（Ｒ）　ニ
示すような１ンテ（１゛口ｔｅ）タイプ、さらには（Ｃ
）に示づようなスリーサーフェイス（３−３ｕｒｆａｃ
ｅ）り、イブのものの主翼及び小翼にそれぞれ■端板が
；旧ノられることとなる。なお小翼が複数ある場合、’
Ｘ！　Ｄａ根はそれらの少なくとも１つに付ければよい
。

〈作用・効果〉 このような本発明に係る水面飛（１機では、水面等に沿
って地面効果を伴うＩＧＦ飛行も、水面等から高く離れ
た地面効采外のＯＯ［飛行ら双方とし効率よく行なうこ
とが可能で、ＩＣＥ飛行の経論性のメリットを９受しつ
′つ、荒れた尚面状態での就航等の凌波性を有し、障害
物の飛越し回避等ら１１１能で機動性に優れる。

本発明によりＯＧＥ飛行における経湾効宋、古い換えれ
ば揚抗比（揚力／／抵抗力が向１−するがぞの理由は次
のように考えられる。すなわち、例えば第２図（八）の
」ンベンショノールタイプでは、主翼の後方に位置する
小翼（水平安定翼といえる）が、↑響にＪ３いて斜め下
向きに変更させられた下降気流の中にあっても、四面積
が小さいため、その翼面積に比例して発生ずる揚力も非
常に小さく、したがって揚力ベクトルが後方に傾いても
その水平成分たる講Ｑ抵抗は従来のロワ１−−ド社のタ
ンｆｌｘ形態のものに比べてはるかに小ざい。

また第２図（ＢＴの１ンテ形式のしのでｔよ、前側に位
′？Ｉする小翼で発生でる下向きの流れは僅かで、↑黄
の中央部分だ（ｊがその下向きの流れに入るに寸ぎない
ため、誘導抵抗は問題とならない程麿に小ざい。さらに
第２図（Ｃ）のスリーサーフェイスタイプでも、第２図
（＾）や（Ｂ）のロンベンジ：Ｊｆルタイブやエンブタ
イブについＣ’ｒＬべたメリットがあり、同様に誘導抵
抗は小さい。

このようにｉＧＥ飛行のみならずＯＧ　Ｅ飛行が可能で
あり、しかもぞのＯＧ　Ｅ　Ｒｂ　Ｒの揚抗比が大きい
から、荒れた海面から闇れて一定高さ１空を飛ぶときや
、障害物を乗越えるときのパワー効率も良好である。

〈実施例〉 双子、本発明の幾つかの実施例を図面に基づいて詳細に
説明づる。

（第１実施例） 第３図〜第５図は本発明を適用した水平飛行概（試作品
）ぐあるラジ−」ン模型の側面図、甲面図及び正面図を
示ｔｂの′Ｃある。これらの図から明らかなように本例
の水面飛行鍬は中央１１！　２を同え、この中央胴２の
１１う後方面のほぼ真中に主翼４が固定されている。主
翼４の前側には小さな前翼６があり、また主翼４の後側
には水平安定根とし゛（機能する尾翼８がある。このよ
うな形式は水平揚力面が前後方向に３面ある３サーフ■
・イス形態ζ“あり、性能の犠牲なしに重心の縦り向範
囲を拡げられる長所がある。機体重心Ｇは主翼４の空力
的平均翼弦長の範囲内の若干萌寄りに位置している。

前！Ｊ６［はｋも対称に２つのプロペラ１０がセ付１」
られ、図示しないエンジンによりＵいに逆方向に回転す
るようになっている。また、これらプロペラの推力線（
回転軸線）の方向は上下方向に可変とされている。静止
時ないし低速時は第５図の仮想線で示すように推力線の
方向が斜め上向きとなり、巡航中においてはほぼ水平と
なる。そして低速時等において頭上げになった２つのプ
ロペラ１０のプロペラ後流が主翼４と水面との間に押込
まれることにより揚力を高め、離水を助Ｃノる前述のＰ
ＡＲ効果を生じさせる。

主翼４の両翼端には下方、言い換えれば水面に向ってほ
ぼ直角に延び出た翼端板１２が設けられている。第４図
に示すように、水面からこの切端板１２の下端までの高
さｌ」が、水面ずれすれに飛ぶＩＧＥ飛行を行なう場合
の地面効果、ひいては前述の誘導抵抗を決定する高さと
なる。つまり、主翼４の本体部の高さ位置ではなく、ｇ
端板１２の下端の高さ位置がｆＧＥ飛行における重要な
要素となるのである。また主翼４は第５図から明らかな
ように上側に向って凸となる湾曲形態の反り（キャンバ
）が付与されており、翼端板１２の下端縁は機体軸線と
平行で、かつ水面とほぼ平行に延びている。

なお、主翼４の両Ｖ！Ｊ端には、翼端板１２が設けられ
た位置からさらに外側に向って補助外翼１４が設けられ
ている。この補助外翼１４には図示しない駆動機構によ
り上下方向に操舵されるエルロン１５が設けられている
が、これは主翼４に設けてもよい。なお、補助外１１１
４はいわゆる上反角を与える機能を果し、これが存在し
ない場合に比べて飛行はより安定する。

尾翼８は、中央胴２の後端に固定された固定翼部１６と
、この固定翼部１６に対し所定の駆動喋構により上下方
向の角度が可変なエレベータ（昇降舵）１８とを備える
。尾翼８の両ＴＭ端には翼端板２０が設けられている。

これら翼端板２０は固定翼部１６に対し直角に固定され
、エレベータ１８を含む尾翼８とほぼ同等の弦長を有し
、機体軸と平行に延びている。より厳密にいえば、各翼
端板２０のうち、尾翼８より下側の部分が翼端板として
機能し、上側の部分はいわば垂直尾久とじて機能するも
のといえる。そして、機体の通常の巡航姿勢において、
水面から各翼端板１２及び２０の下端までの高さはほぼ
等しくされている。

各切端板２０の後端にはそれぞれラダー２２が取付けら
れ、各ラダー２２は垂直軸回りに所定の駆８機構により
角度が換えられるようになっていて、このラジコン模型
では方向舵として機能するようになっている。

なお、中央胴２の下面は第５図から明らかなように多段
形の底面として構成され、その各面は第４図から明らか
なように平底となっているが、前後方向の両側にはリブ
状の飛沫押え２４が形成されている。また後側の艇底は
第３図及び第５図に示すように後方へ鋭角状に延びるボ
ートテール２８どなっている。

以上のような水面飛行橢のラジコン模型は次の５チヤン
ネル、つまりエンジンパワー、プロペラ１０の推力線方
向、ラダー２２（空中のみ）、エレベータ１８及びエル
ロン１５を可変要素としてラジオコントロールされる。

水面に浮んでいる静止状態では第５図等に示すように静
止時の水面が翼端板１２及び２０のほぼ下端にくる。離
水速度は推定で約１４ｍ／秒であり、離水前の加速時に
はプロペラ１０の推力線方向は第５図に仮想線で示すよ
うに上向きとされ、離水後の巡航速度ではほぼ水平とさ
れる。このようなラジコン模型の湖上飛行試験では、水
面すれすれの良好なＩＧＥ飛行が確認され、また水面か
ら１ｍ以上離れたＯＧＥ飛行も充分できることが確認さ
れた。また、この飛行実験によれば、エレベータ１８を
最大に下げ、エルロン１５を中立位置で固定すると、安
定な水面飛行をする上で有効であることもわかった。

よって、実質的には３チヤンネルのラジコン操作で充分
である。

（第２実施例） 次に第６図及び第７図に基づいて別の実施例を説明する
が、実質上同様の部分については同じ符号を付して対応
関係を示し、説明は省略する。

この水面飛行機は大形の水上コミュータとしてのコンセ
プトであり、中央ｒ１４２に例えば数十人〜数百人の乗
Ωを収容する客室が形成され、また中央胴２の上部後側
部分に推進用のターボファン３２が設【ノられている。

主翼３４は補助フロートを兼ねた側ｍ（サイドハルとい
う）３６を境にして、内翼部３８と外翼部４０とにわか
れ、さらに必要に応じて外翼部４０に補助外ｌｌ１１４
が固定される。

この主翼３４は内Ｗ部３８の翼弦長が可変な構造となっ
ている。これは本出願人が先に出願した特願昭６２−２
４１８８９号明細書及び図面に詳しく説明されているが
、内翼部３８内に適宜の付勢１段によって巻込まれてい
る可撓性帆布くセールク［］ス）４２を所定の引出し手
段により前後に引出すことにより翼弦長を変えるもので
、この例では内舅部３８の前後に配された可動フレーム
４４が中央胴２とサイドハル３６に支持されつつ前後方
向に駆動されるようになっている。離水峙等においては
セールクロス４２を最大に引出した状態で翼面積を大き
くし、高速になればそのセールクロス４２を巻込むこと
により翼弦長を約１７３に減小させて、アスペクト比（
翼長／９９弦艮）を大さくすることにより抵抗成分を少
なくし、燃料効率を向上させようとするものである。

主翼３４の外翼部４０にはフラッペロン４６が設（）ら
れ、また外翼部４０の外端には翼端板４８が設けられて
いる。これらの翼端板４８は、−室以上の衝撃を受けた
場合には外翼部４０がら離脱可能なものであり、翼端板
４８が波水に接した場合等に致命的なヨーインクモーメ
ントが生ずることが回避される。これについても前述の
特願昭６１２４１８８９号明ＩＩ書及び図面に詳しく記
載されているが、例えば水波ショック緩和のためにショ
ックアブソーバ等のショック緩和機構を介して翼端板４
８を取付けるとともに、翼端板４８とイのショック緩和
機構とを、設定値以上の衝撃で破損する連結片によって
連結する構造等を好適に採用し得る。

また尾翼８にも翼端板２０が設けられており、これら翼
端板４８及び２０は、第７図に示すように水面からの高
さがほぼ等しくなるように形成されている。

なお、地面効果を左右するのは、前述のようにＷ端板２
０．７１．８の水面からの高さであるから、イれらの下
端位置をほぼ同様にすることで、主Ｗ３４ど尾翼８とが
共に地面効果に有効に寄与できる。

（第３実施例） さらに別の実施例を第８図〜第１０図に基づいて説明す
る。この実施例では、主翼５０の翼弦長が第二実施例と
同様に可撓性帆布４２により固定ｗ部５６を挟んで前後
に可変となっている。固定翼部５Ｇの両端には第９図に
示ずように翼端板５４が形成され、また補助外嬰１４が
設（ｊられＣいる。中央胴２の後端部にはパイロット室
５２が段けられ、ここに操縦者が座って操縦を行なうよ
うになっている。パイロット室５２を後端まで後退させ
ているのは、プロペラ１０のエンジンが前方にくるので
、重心の前後方向の位置調整のためである。

この実施例の水面飛行機は主にレジャー用として好適な
ものであり、大形機開発へのステップになるものとして
位置付１）ることができるであろう。

なお、本発明は第１１図に示すいわゆるリビッシュタイ
プの水面飛行機にも適用することかできる。その場合に
は尾翼を下げ、主翼と尾翼に形成される翼端板の下端位
置がほぼ等しくなるようにすることが必要である。

以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、これらは
文字通り例示であり、本発明はその記載に限定されるこ
となく、当業名の知識に基づいて種々の変更を加えた態
様で実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的なイメージを例示する図、第２
図は本発明の適用形態の代表的なものを簡略に示す図で
ある。第３図〜第５図は本発明の第１実施例を示し、第
３図は平面図、第４図は正面図、第５図は側面図である
。第６図及び第７図は第２実施例を示し、第６図は平面
図、第７図は正面図である。第８図〜第１０図は第３実
施例を小し、第８図は平面図、第９図は正面１図、第１
゜図は側面図である。第１１図は本発明が適用される更
に異なる形態を簡略に示す斜視図、第１２図及び第１３
図は従来例をそれぞれ簡略に示す斜視図である。 ３、４．５０・・・主翼 ６・・・前翼 ８・・・尾翼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 水面、地面等のベース面にごく接近した状態で超低空飛
   行を行なう、下記の要件を備えることを特徴とする水面
   飛行機。 （ａ）機体の重心付近に主翼を有し、その主翼から前方
   および／または後方に所定距離隔て て翼面積が主翼の１／３以下の小翼を有する。 （ｂ）それら主翼及び小翼の両翼端から下側に延び出た
   翼端板を備える。 （ｃ）これら翼端板は機体軸線にほぼ平行であり、また
   前記ベース面から主翼及び小翼のそれ ら翼板下端までの高さがほぼ等しい。