JPH03112765A - タンデム固定翼をそなえた地面効果翼機 - 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〕 本発明は地面効果翼機に関し、特に浮上および推進のた
めに推進器の高速噴流をＰＡＲ（ＰＯＷＥＲＡＵＧＭＥ
ＮＴＥＤ　　ＲＡＭ　　ＷＩＮＧ）として有効利用する
ための偏向翼と前主翼に空気流入出量を調整するシール
板が設けられた、タンデム固定翼をそなえた地面効果翼
機に関する。

〔従来の技術〕

固定翼を有する地面効果翼機において、推進器の高速噴
流をＰＡＲとして有効利用すべく水平尾翼に吹き付ける
ことで、尾翼の揚力が対気速度で得られる揚力に上記高
速噴流で得られる揚力が加えられるようにした一枚主翼
を有する揚力増強形の地面効果翼機として、第１０図（
側面図）に示すものが従来から知られている。

また、前後２列（タンデム）に固定翼を有する揚力増強
形の地面効果翼機としては、第１１図（１１１！！１面
図）および第１２図（斜視図）に示すものが従来から知
られている。すなわち第１０〜１２図において、機体の
胴体１の両側に（前）主翼２と後主翼３とが取付けられ
ていて、このく前）主翼２および後主翼３はともにほぼ
同じ幅をもっている。符号４は垂直尾翼、５は推進器用
エンジン、６は推進器、７は乗員室を示しており、（前
）主翼２および後主翼３の外端縁部にそれぞれ端板８．
９が取付けられている。

そして、（前）主翼２および後主翼３の各復縁は、水面
の近くまで接近して水面との隙間が小さくなるよう構成
されている。このため前方から対気速度で空気が流入し
、（前）主翼２と端板８および後主翼３と端板９と水面
で囲まれた空間に空気がよどみ、空気の流速が圧力に変
換し、空気圧力層を形成して内部圧が上昇し、地面効果
による揚力を発生させることができる。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、第１Ｏ図に示したような１枚主翼型の地面効
果翼機では、低速走航時は対気速度のみによる揚力が小
さいためにＰＡＲは効果的に作用するが、高速走航時は
対気速度だけで揚力は十分で、これにＰＡＲが加わると
揚力過増強となって、水子Ｊζ翼の操縦性が過敏になる
という不具合がある。

また、第１１図および第１２図に示したような前後２列
（タンデム）に固定翼を有する型の地面効果翼機では、
離水までの水中抗力軽減や時間の短縮化により、滑空の
ための所要速度にできるだけ早く到達して燃費効率を上
げなければならないという経済性追究の命題がある。

本発明は、このような問題点の解決をはかろうとするも
ので、前後２列に固定翼を有する揚力増強形の地面効果
翼機において、前主翼の上面後方に推進器を搭載すると
ともに、同推進器からの高速噴流を制御する偏向翼を設
け、さらに前主翼の下面前方に、空気流人出産を調整す
るシール板を設けたタンデム固定翼をそなえた地面効果
翼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〕

上述の目的を達成するため、本発明のタンデム固定翼を
そなえた地面効果翼機は、地面効果翼機において、機体
の胴の中央部前方に設けられた推進器用エンジンと、上
記胴の左右に対称的に固着された前主翼および後主翼と
、上記の前主翼の各両翼端にそれぞれ下縁部が水面に当
接するよう設けられた垂下状の端板とをそなえ、上記前
主翼の前縁部の翼下面にシール板がその前端部をヒンジ
を介して回動可能に装着される一方、上記前主翼の復縁
部の翼上面に上記エンジンによって駆動される推進器が
取付けられ、同推進器の後部の推力中心線の延長上で上
記の前主翼と後主翼との間に偏向翼がその前端部をヒン
ジを介して回動可能に取付けられ、上記各後主翼の後部
翼上面にそれぞれ垂直尾翼が取付けられていることを特
徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明のタンデム固定翼をそなえた地面効果翼機
では、偏向×とシール板とをそれぞれ所定位置に回動す
ることにより、推進器からの高速噴流で前主翼にホバー
効果をまた後主翼にＰ　Ａ　Ｒ効果を奏させたり、ある
いはこれらの効果を無効にしたりすることができて、水
中抗力の軽減、低速走航および滑空までの時間の短縮化
をはかることができる。

〔実　施　例〕

以下、図面により本発明の一実施例としてのタンデム固
定翼をそなえた地面効果翼機について説明すると、第１
図はその側面図、第２図はその正面図、第３図はその平
面図、第４図はその偏向翼のフルダウンによる浮上説明
図、第５図はその偏向翼のハーフダウン時の地面効果増
強説明図、第６図はその偏向翼のアップ時の噴流説明図
、第７図はその構成概略図、第８図は偏向翼を下げた場
合の作用説明図、第９図は偏向翼を上げた場合の説明図
である。

第１〜３図および第７〜９図において符号１は機体の胴
を示しており、胴１の底部は機体の重壁に見合う浮体く
フロート）を構成し、その中央部の前方には推進器エン
ジン５を搭載し、後方には乗員室７が設けられている。

胴１の左右には対称な固定翼が前方と後方とに前後２列
（タンデム）に装備されている。

すなわち、機体の胴１の前方に左右対称な固定翼２が取
付けられて前主翼の機能を有するとともに、前主翼２の
前縁部翼下面にはシール板１２がヒンジ１３を中心に回
動可能に装着され、さらに前主翼２の後縁部翼上面に推
進器６が装備され、また前主翼２の両翼端には垂下状の
端板８が装着されている。

前主翼２の翼形状は、後主翼３の真形状を勘案して滑空
時の機体の対気速度および揚力係数から機体重電に見合
う揚力を得る形状および面積に設定されている。

したがって、前主翼２の迎え角は必要な揚力係数が得ら
れるように設定されているが、例えば、前主翼２の迎え
角が６度に設定された場合、後主翼３の迎え角は７．５
度が適切である。というのは、前主翼２の吹き降しなど
の影響を考慮すると後主翼３の迎え角は前主翼２の迎え
角より大きく設定することが望ましいからである。

機体の胴１の後方に左右対称な固定翼としての後主翼３
が設けられている。

後生ｇ３の後方両端には垂直尾翼４が装備されるととも
に、後主翼３の両端には垂下状の端板９が装着されてい
る。後主翼３の翼形状は、上述の前主翼２の場合と−は
ぼ同様の手法で選定される。

垂直尾翼４は固定翼部と可動翼のラダ一部とからなり、
機体の進行方向の変更は運転席からのラダー操作により
行なわれる。

符号５は推進器を駆動する推進器用エンジンを示してお
り、推進器用エンジン５と推進器６とは、プーリベルト
結合またはギヤ結合により行なわれる。

推進器６は前主翼２の後縁部翼上面に左右２ヶ合計４ヶ
設けられて、推進器６の後部には偏向翼１０が装備され
ている。

推進器６は推力線が吃水に対して２０”〜３０°の後方
下向きの傾きになるよう取付けられ、推進器はダクテイ
ドファンプロベラまたはジェットエンジンのいずれかが
望ましいく図はダクテイドファンの場合を例示している
）、ダクテイドファンのダクトの外形は円形であるが、
吹出し口の外形は横長の楕円形にして高速噴流が偏向翼
１０に効果的に働くよう配慮することが望ましい。

機体の胴１の中央部の後方に乗客席および運転席などを
含む乗員室７が設けられて、乗員室７の前方で運転員は
垂直尾翼４のラダー、偏向翼１０、シール板１２の操作
をしたり、方位計、水温計、回転計、電源釦、起動釦な
どの計器パネルを監視したりしながら本機を燥縦する。

前主翼２の両端に翼上面から水面までに至る垂下状の端
板８が設けられている。この端板８は、機体の前方より
流入した空気を両側方に逃がさないために設けられて、
空気の流入速度を圧力に変換して翼下部に有効圧力層を
形成し、地面効果による揚力を発生する。端板８の水面
に没水する先端部は若干の浮体くフロート）が形成され
て、機体の胴１の左右の横揺れを緩和するよう作用する
。

また後主翼３の両端に翼上面から水面まで設けられた垂
下状の端板９も上述の端板８と同様の作用を行なうもの
であるこというまでもない。

偏向翼１０は推進器６の推力中心線の延長上にヒンジ１
１を介して回動自在に配設されて、推進器６の高速噴流
を上向きあるいは下向きに偏向する。

すなわち、高速噴流の方向を調整して、後主翼３のＰＡ
Ｒ化または非ＰＡＲ化を選択するよう作用する。またシ
ール板１２と偏向×１０との併用により前主翼２の翼下
面をホバリング状態とすることができる。

上述のとおり、偏向翼１０を有する推進器６を前主翼２
の後部に設置することにより、後主翼３のＰＡＲ化およ
び非ＰＡＲ化が選択できるとともに、低速時の前主翼２
のＢＬＣ（Ｂｏｕｎｄａｒｙ　　ＬａｙｅｒＣｏｎｔｒ
ｏｌ）効果があり、前主翼の背面での剥離を減少してい
る。

左右の前止Ｘ２の前縁部の翼下面に格納可能にシール板
１２が設けられている。シール板１２は前主翼２の翼下
面に前方から流入する空気を遮断したり、推進器６から
の高速噴流が前方に流出するのを遮断したりする機能を
もっている。そして乗員室７の運転者は、例えばテレフ
レックスワイヤ操作によりヒンジ１３を介してシール板
１２を上下位置に設定することができる。

静水状態においてはシール板１２を下におろし、かつ偏
向翼１０を下方向にセットする（この状態の偏向翼を符
号１０ｂで示す）、推進器６の高速噴流はシール板１２
のために前方に流出することなく、前主翼２の翼下面に
充満し、ホバリング効果を発揮し、機体の胴１の没水量
を減少するとともにトリム角を改善する。

ヒンジ３は前主翼２の前縁部で翼弦線上に取付けられて
、乗員室７の運転者が例えばテレフレックスケーブルを
介してヒンジ１３を駆動すると、シール板１２が対応し
て旋回する。

本発明者の実験によれば、前主翼２等の諸元を次のよう
に選定することが望ましい。

すなわち、前主翼２の翼弦長を１とした場合、後主翼３
のそれは１．２〜１．３とし、偏向翼１０のそれは０．
３程度とし、前主翼２の後縁端と後主翼３の前縁部の間
隔は０．６程度とする。

なお、後主翼３は前主翼２の翼面の吹き降しなどにより
十分な空気流を受は難いのでこれを補正するために翼弦
長を長くすることが望ましい。

前主翼２と後主翼３との間隔は、前主翼２の翼面の吹き
降しの回復と、推進器６の偏向翼１０の空気流偏向に必
要な流れの距離とから適正な数値を設定することが望ま
しい。

ここで、第７〜９図により偏向翼１０の作用を説明する
。

偏向×１０は、乗員室７の運転席からの操作により、例
えばテレフレックスワイヤやヒンジ１１を介して推進器
６の高速噴流の方向を上下自由に偏向できるｘ形をした
偏向翼であって、いま偏向翼１０を上方向にセットした
場合を偏向翼１０ａ、下方向にセットした場合を偏向ｇ
ｌＯｂと表示する。

低速走航時などＰＡＲを活用したいときは、偏向翼１０
を下方向に、すなわち偏向１１０ｂの状態にセットする
。そうすると、推進器６の高速噴流の大部分は偏向翼１
０ｂの作用により後主翼３の−Ｆ面に流入して後主翼３
にＰＡＲ効果が作用する。

なおこのとき、高速噴流の一部は流路Ｂを通って後主翼
３の下面に流入するものの一部は流路Ａを通って前主翼
２の下面にも流入する。

高速走航時など対気速度だけで揚力が十分なときは偏向
に１０を上方向に、すなわち偏向翼ＬＯａの状態にセッ
トする。そうすると、推進器６の高速噴流の大部分は流
路Ａ′とＢ′とを通って後主翼３の上面に流出し、一部
が下面に流入するだけとなるのでＰＡＲ効果が激減し、
非ＰＡＲ状態となる。

ずなわち、低速走航時など対気速度による揚力が小さい
場合は、偏向ｇｌＯｂにより推進器６の高速噴流をＰＡ
Ｒとして有効に活用し、高速走航に移るにしたがって、
対気速度による揚力が大きくなるので偏向翼１０ｂを徐
々に操作して偏向ｇｌｏａにセットすると、ＰＡＲ効果
が激減して非ＰＡＲ状態となり殆んど対気速度の揚力の
みによる浮上となる。これは後生×３の揚力増強の度合
を調整していることであり、後主翼３の揚力が過大にな
ると燥縦性が過敏になる、という不具合を解消している
。

また偏向翼１０の操作により後主翼３の揚力係数が調整
できることは、機体の胴１の後部を上げたり下げたりす
る操作ができることであり、後部を下げることは機首上
げとなり後部を上げることは機首下げとなり、従来の航
空機の水平尾翼のエレベータの操作と同じ機能が奏され
ることになる。

次に、第４〜６図によりシール板１２の作用を説明する
。

シール板１２は、通常は前主翼２の前縁部翼下面に格納
されており、乗員室７の運転席から、例えばテレフレッ
クスワイヤ操作によりヒンジ１３を介して出没する構造
になっている。

地面効果翼機は静水中での静止状態での吃水で低速航を
開始すると、機体重量に対応する艇の没水量に相応して
水中抗力が発生する。シール板１２を下向きに突出して
、偏向翼１０を偏向ｇｌｏｂにセットすると、推進器６
の高速噴流の一部は前主翼２の下面に閑じ込められ、ホ
バリング効果が発生する。このため機体の前部がホバー
効果に相応して持ち上げられるので没水量が減少すると
ともにトリム角も大きくなる。

これは、機体の胴１の水中抗力を減少することに相当し
、トリム角の拡大は走航中の水中揚力を得やすくすると
ともに、前主翼２および後主翼３の迎え角を大きくして
翼の揚力係数の向上に役立つ、推進器６の推力に対して
全抗力が減少することは加速能力の向上となり機体の離
水までの時間を短縮することを可能にする。

機体の全抗力は水中抗力と空力抗力との相であるから、
滑空時は空力抗力のみとなり滑空時の所要速度に早く到
達する。

なお滑空に早く到達することは、燃費効率を上げるとい
う経済性を達成したことになる。

次に上記のように構成された地面効果翼機においてその
作用を説明する。

第４図はシール板１２を、下方向に設定し、偏向翼１０
を偏向ｇｔｏｂにセットしたときの機体の静水状態を示
す、この状態において、推進器６が回転を始めると高速
噴流は偏向ｘｔｏｂにより前主翼２の下面に流入する空
気と後主翼３の下面に流入する空気とに分流する。

前主翼２の下面に流入した空気は、シール板１２によっ
て前方への流出が遮断されているので前主翼２の下面内
で有効空気圧力層を形成し、これのホバー効果により揚
力強化を図る。後主翼３の下面に流入した空気は、後縁
部と水面の隙間が少ないのでＰＡＲ効果を発揮し揚力を
発生する。前主翼２に働くホバー効果、後主翼３に働＜
ＰＡＲ効果によりほとんど対気速度の無い状態で機体が
浮上する。これは機体の没水量が減少することであり、
これに伴い水中抗力が減少するので機体は微速で前進し
始める０機体の微速前進に伴い徐々にシール板１２を前
主翼２の翼下面まで引き上げて格納状態とする一方、偏
向翼１０を中立位置にセットするや 第５図はシール板１２を前主翼２の翼下面に格納し、偏
向翼１０を中立位置にセットした状態を示しており、こ
のときには、後主翼３は推進器６の高速噴流によるＰＡ
Ｒ効果によって揚力増強となる。

また前主翼２の後縁の隙間は偏向翼１０にガイドされた
高速噴流の一部による強いエアーカーテンのため狭くな
り、強い地面効果を発生する。

第６図は偏向翼１０を偏向翼１０ａにセットした場合を
示していて、この場合、推進器６を出た高速噴流はやや
上向きに偏向されて、前主翼２および後主翼３にほとん
ど影響を与えないで、推進器６の推力は全て機体の推進
に利用される。このため、荷主！２および後主翼３は対
気速度による揚力で機体を浮上支持しており、高速走航
が可能となるとともに、走航中に偏向翼１０を上下に若
干操作することにより、後主翼３の揚力係数が変動する
のに伴い機体の機首上げ、機首下げの調整が可能となる
。

以上により前主翼２および後主翼３が揚力増強下で各々
十分に働き、空力モーメントのバランスも容易に設定で
きるので、機体は微速前進で浮上開始となり直ちに加速
し、離水速度に到達することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のタンデム固定翼をそなえ
た地面効果翼機によれば、次のような効果ないし利点が
得られる。

（１）偏向翼ｌＯを偏向翼１０ｂにセットしシール板１
２を下げることによって、推進器６の高速噴流が前主翼
にホバー効果を、後主翼にＰＡＲの地面効果を奏させる
ことができるのでほとんど対気速度のない状態でも機体
は若干浮上し、水中抗力を軽減することができる。

（２）推進器の回転数を増速し、機体が微速前進を始め
ると、偏向翼１０ｂを徐々に中立位置に戻し、シール板
を翼下面に格納することにより、前主翼は推進器の高速
噴流のエアーカーテンにより後縁部の隙間が小さくなり
強い地面効果を発生する。このとき、後主翼は推進器の
高速噴流によるＰＡＲ効果によって揚力増強となる。こ
のために低速走航および清水までの時間短縮が可能とな
る。

（３）シール板を、前主翼の翼下面に格納し、偏向［１
０を偏向１１１０ａにセットすると、推進器の推力が全
て推進に利用される。このとき、偏向翼１０を若干上下
に調整すると後主翼３の揚力係数がそれに応じて変動す
るので機体の機首上げ、機首下げの操縦が可能となる。

（４）両主翼が揚力増強下で各々十分に働き、空力モー
メントのバランスが取りやすく、このため低速でも浮上
して直ちに加速することが可能となり、滑空のための所
要速度に早く到達し、滑空時は空力抗力のみとなり所要
馬力が減少するので燃費効率が上がる。

【図面の簡単な説明】

第１〜９図は本発明の一実施例としてのタンデム固定翼
をそなえた地面効果翼機を示すもので、第１図はその側
面図、第２図はその正面図、第３図はその平面図、第４
図はその偏向翼のフルダウンによる浮上説明図、第５図
はその偏向翼のハーフダウン時の地面効果増強説明図、
第６図はその偏向翼のアップ時の噴流説明図、第７図は
その構成概略図、第８図は偏向翼を下げた場合の作用説
明図、第９図は偏向翼を上げた場合の説明図であり、第
１０〜１２図は従来の地面効果翼機を示すもので、第１
０図は一枚主翼形地面効果翼機の側面図、第１１図はタ
ンデム固定翼形地面効果翼機の側面図、第１２図は同斜
視図である。 １・・・機体の胴、２・・・前主翼、３・・・後主翼、
４・・・垂直尾翼、５・・・推進器用エンジン、６・・
・推進器、７・・・乗員室、８・・・端板、９・・・端
板、１０・・・偏向翼、１１・・・ヒンジ、１２・・・
シール板、１３・・・ヒンジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地面効果翼機において、機体の胴の中央部前方に設けら
   れた推進器用エンジンと、上記胴の左右に対称的に固着
   された前主翼および後主翼と、上記の両主翼の各両翼端
   にそれぞれ下縁部が水面に当接するよう設けられた垂下
   状の端板とをそなえ、上記前主翼の前縁部の翼下面にシ
   ール板がその前端部をヒンジを介して回動可能に装着さ
   れる一方、上記前主翼の後縁部の翼上面に上記エンジン
   によって駆動される推進器が取付けられ、同推進器の後
   部の推力中心線の延長上で上記の前主翼と後主翼との間
   に偏向翼がその前端部をヒンジを介して回動可能に取付
   けられ、上記各後主翼の後部翼上面にそれぞれ垂直尾翼
   が取付けられていることを特徴とする、タンデム固定翼
   をそなえた地面効果翼機。