JPH0370699A - 垂直離着飛行体の飛行制御方法 - 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、垂直離着飛行体（ＶＴＯＬ）の高度を制御
する飛行制御方法に関する。

従来の技術および発明の課題 垂直離着飛行体として、複数のダクテッドファン（ｄｕ
ｃｔｅｄ　ｒａｎ）と、これらのダクテ・ソドファンの
ブレードを駆動するエンジンとを備えたものが知られて
いる。

この種の従来の飛行体では、エンジンの回転数は一定で
あり、ダクテッドファンのブレードのピッチ角が可変に
なっている。そして、ブレードのピッチ角を変えること
によって推力を変化させ、これによって飛行体の高度を
制御するようになっているが、ダクテッドファンのブレ
ードのピッチ角だけで高度を制御しているため、次のよ
うな問題がある。

すなわち、ブレードのピッチ角だけでは推力の制御に限
度があり、推力の制御範囲を広くしようとすると、ロス
が大きく、ピッチ角を大きくしすぎたときに失速のおそ
れがあり、大型のエンジンが必要になる。

この発明の目的は、上記の問題を解決した垂直離着飛行
体の飛行制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 この発明による方法は、 ブレードのピッチ角が可変のダクテッドファンと、上記
ブレードを駆動する回転数可変のエンジンとを備えた垂
直離着飛行体の高度を制御する方法であって、 飛行体の高度の目標値と測定値の差に基いて、ダクテッ
ドファンのブレードのピッチ角とエンジンの回転数の両
方を制御することを特徴とするものである。

作　　　用 ダクテッドファンのブレードのピッチ角とエンジンの回
転数の両方を制御することによって飛行体の高度を制御
するので、ブレードのピッチ角を広範囲に変える必要が
ない。したがって、ロスが小さくて、失速のおそれもな
く、エンジンを小型化できる。

実　　施　　例 以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は垂直離着飛行体（１）の機械的構成の
１例を示し、第５図は飛行体（１）とその遠隔操縦装置
（２）の電気的構成の１例を示す。

第１図〜第４図に示すように、飛行体（１）のフレーム
状の機体（３）に４つのダクテッドファン（Ｐ）のダク
ト（４）が取付けられている。なお、これらのダクテッ
ドファンは符号（Ｆ）で総称し、区別する必要がある場
合には、それぞれ第１フアン（ＰＩ）、第２フアン（Ｆ
２）、第３フアン（Ｆ３〉、第４フアン（Ｆ４）と呼ぶ
ことにする。また、以下の説明において、飛行体（１）
上に次のような直角座標を設定する。すなわち、機体（
３）が水平になっている状態において、上から見た機体
（３）の中心を通る鉛直軸を２軸、Ｚ軸上の一点（原点
）（０）を通る前後方向の水平軸をＸ軸、原点（０）を
通る左右方向の水平軸をｙ軸とし、Ｘ軸の前側、ｙ軸の
右側、２袖の下側をそれぞれの正方向とする。また、Ｘ
軸まわりの機体（３〉の傾斜角（ロール角）をφ、ｙ軸
まわりの機体（３）の傾斜角（ピッチ角）をθ、２軸ま
わりの機体（３）の傾斜角（ヨー角）をψとする。なお
、ロール角φ、ピッチ角θおよびヨー角ψはそれぞれＸ
軸、ｙ軸およびＸ軸の正側から見て反時計方向を正方向
とするいわゆる右手系とする。

４つのファン（Ｆ〉のダクト（４）の中心軸（４ａ）は
Ｚ軸と平行であり、上から見て、４辺がＸ軸およびｙ軸
と平行で原点（０〉を中心とする長方形の４つの頂点に
位置している。そして、原点（０）に対して、第１フア
ン〈Ｆ（〉は右前に、第２フアン（Ｆ２）は右後に、第
３フアン（Ｆ３）は左後に、第４フアン（Ｆ４）は左前
に位置している。したがって、第１フアン（ＰＩ）と第
４フアン（Ｆ４〉はＸ軸に対して左右対称、第２フアン
（Ｆ２）と第３フアン（Ｆ３）はＸ軸に対して左右対称
、第１フアン（Ｆｌ）と第２フアン（Ｆ２）はｙ軸に対
して前後対称、第３フアン（Ｆ３）と第４フアン（Ｆ４
）はｙ軸に対して前後対称である。

機体（３）の中心に、スロットル開度を制御することに
より回転数が変えられるエンジン（５）が搭載されてお
り、各ファン（Ｐ）の上部に、図示しない動力伝達機構
を介してエンジン（５）により互いに等しい速度で回転
させられるブレード（６〉が設けられている。ブレード
（６）の回転により、ダクト（４）の下端から下向きに
空気が吹出され、ファン（Ｐ）に上向きの推力が発生す
る。各ファン（Ｐ）のブレード（６）は、図示しない駆
動機構により、個別にピッチ角βが変えられるようにな
っている。そして、エンジン（５）の回転数を変えるこ
とにより、４つのファン（Ｆ〉の回転数が同時に変わり
、これらのファン（Ｆ〉の推力が同時に変わる。また、
各ファン（Ｆ）のブレード（６）のピッチ角βを個別に
変えることにより、各ファン（Ｆ）の推力が個別に変え
られる。

各ファン（Ｐ）の下部に、Ｘ軸方向に長くのびる互いに
平行な１対のヨーベーン（７）が設けられている。ヨー
ベーン（７）は、図示しない駆動機構により、Ｘ軸と平
行な軸を中心に左右に傾動させられ、左右方向の傾斜角
（ヨーベーン角）αが変えられるようになっている。１
対のヨーベーン（７〉の傾動中心軸は、ダクト（４）の
中心軸（４ａ）に対してそれぞれ対称な位置にある。１
対のヨーベーン（７〉は連動して互いに平行な状態を保
ちながら傾動させられるため、１対のヨーベーン角αは
常に等しい。また、ヨーベーン（７）は、下端が２軸の
正方向を向く中立位置から、左方向（ヨーベーン（７）
の下端が斜め左向きになる方向）および右方向（ヨーベ
ーン（７）の下端が斜め右向きになる方向）に傾動させ
られるが、ヨーベーン（７）が左に傾く方向をヨーベー
ン角αの正方向、ヨーベーン（７）が右に傾く方向をヨ
ーベーン角αの負方向とする。

第５図に示すように、飛行体（１）には、高度計（８〉
、慣性航法装置（９）、エンジン回転計（ｌＯ）、無線
受信器（１１）および飛行制御装置（１２）が設けられ
ている。また、遠隔操縦装置く２〉には、ロール・ステ
ィック（１３）、ヒツヂ◆ステイ・ソク（１４）、ヨー
・スティック（１５）、高度スティック（１６）および
無線送信器（１７）が設けられている。

ロール・スティック（１３）は、飛行体（１）のロール
角φを制御するためのものである。ピッチ・スティック
（１４）は、飛行体（１）のピッチ角θを制御するため
のものである。ヨー・スティック（Ｉ５）は、飛行体（
１）のヨー角ψを制御するためのものである。高度ステ
ィック（ｌＢ〉は、飛行体〈１）の高度を制御するため
のものである。そして、各スティック（１３）　（１４
）　（１５）　（１６）からは、操作方向と操作量に応
じた指令信号（指令値）が出力される。

無線送信器（Ｉ７）は、これらのスティック（１３〉（
１４）　（１５）　（１Ｂ）の出力すなわち指令信号を
飛行体（１）に無線送信するためのものである。

、高度計（８〉は、飛行体（１）の高度を測定して、測
定結果を飛行制御装置（１２）に送るものであり、たと
えばマイクロ波高度計が使用される。

慣性航法装置（９）は、図示は省略したが、加速度計、
振動ジャイロ、磁気方位センサおよびコンピュータを備
えており、飛行体（１）の３軸方向の加速度ｄ２ｘ／ｄ
　ｔ’　　ｄ２ｙ／ｄ　ｔ２ｄ２ｚ／ｄｔ’および速度
Ｕ（＝ｄｘ／ｄｔ）、Ｖ　（＝ｄｙ／ｄ　ｔ）　、Ｗ　
（＝ｄｚ／ｄ　ｔ）　、ならびに飛行体（１）のロール
角φ、ピッチ角θ、ヨー角ψおよびこれらの角速度ｄφ
／ｄｔ。

ｄθ／ｄｔ、ｄψ／ｄｔを求めて、飛行制御装置（１２
）に送る。

エンジン回転計（１０）は、エンジン（５〉の回転数を
測定して、測定結果を飛行制御装置（Ｉ２）に送るもの
であり、たとえばパルスエンコーダより構成されている
。

受信器（１１）は、遠隔操縦装置（２）の送信器（１７
）から送られてくる信号を受信して、飛行制御装置（１
２〉に送るものである。

飛行制御装置く１２）は、図示は省略したが、コンピュ
ータなどを備えており、受信器（１１）、高度計（８）
、慣性航法装置（９）およびエンジン回転計（１０）の
出力に基いて、エンジン〈５〉の回転数、ファン（Ｐ）
のブレード（６）のピッチ角βおよびヨーベーン角αを
制御する。

遠隔操縦装置く２〉のスティック（１３）　（１４）　
（１５）（１６）が操作されていない場合、エンジン（
５）の回転数、ファン（Ｐ）のブレード（６〉のピッチ
角βおよびヨーベーン角αが適当に制御されて、飛行体
（１）が空中の定位置に一定の姿勢で停止している。こ
の場合、４つのファン（Ｐ）のブレード（８）のピッチ
角βはほぼ等しく、ヨーベーン（７）はほぼ中立位置に
制御されている。また、４つのファン（Ｆ）の推力と重
力とが釣合うように、エンジン（５）の回転数とブレー
ド（６〉のピッチ角βが制御されている。４つのファン
（Ｆ）のブレード（６）のピッチ角βがほぼ等しくなっ
ているため、これらの推力もほぼ等しくなっている。こ
のため、Ｘ軸およびｙ軸まわりのモーメントが作用せず
、飛行体（１）はほぼ水平な姿勢を保っている。飛行体
（１）がほぼ水平になっていると、ファン（Ｆ）の推力
は鉛直上向きになり、水平方向の力が作用しないので、
飛行体（１）が水平方向に移動することはない。そして
、４つのファン（Ｆ）の推力と重力が釣合っているため
、飛行体（１）は一定の高度を保っている。

また、４つのファン（Ｆ〉のヨーベーン（７）がほぼ中
立位置にあるため、飛行体（１）ｌＺｚ軸まわりのモー
メントが働かず、飛行体（１）が２軸まわりに旋回する
ことがない。なお、飛行体（１）のこのような状態を中
立状態と呼ぶことにする。

上記のような中立状態から、遠隔操縦装置（２）のステ
ィック（１３）　（１４）　（１５）　（１Ｂ）を操作
すると、その操作方向と操作量すなわち指令信号に応じ
て、エンジン（５）の回転数、各ファン（Ｐ）のブレー
ド（６）のピッチ角βおよびヨーベーン角αがルリ御さ
れ、その結果、飛行体（１）の高度、姿勢および水平方
向の位置が制御される。

たとえば、高度スティック（１６）を上昇方向に操作す
ると、推力が増加するように、４つのファン（Ｐ）のブ
レード（６）のピッチ角βが制御されるとともに、エン
ジン（５）の回転数が増速され、飛行体（１）が上昇す
る。逆に、高度スティック（１６）を下降方向に操作す
ると、推力が減少するように、４つのファン（Ｆ）のブ
レード（６）のピッチ角βが制御されるとともに、エン
ジン（５）の回転数が減速され、飛行体（１）が下降す
る。そして、高度スティック（１６）を中立位置に戻す
と、推力と重力が釣合うように、４つのファン（Ｆ）の
ブレード（６）のピッチ角βとエンジン（５）の回転数
が制御され、飛行体（１）はそのときの高度に停止する
。また、高度スティック（１６〉が中立位置にある状態
でも、飛行体（１）の高度が低くなると、上記のように
推力を増加させて飛行体（１）を上昇させ、飛行体（１
）の高度が高くなると、上記のように推力を減少させて
させて飛行体（１）を下降させ、高度を一定に保つ ロール・スティック（１３）を正方向に操作すると、左
側の２つのファン（Ｆ３）　（Ｆ４）の推力が操作量に
応じた同じ量だけ増加するように、これらのブレード（
６〉のピッチ角βが制御され、同時に、右側の２つのフ
ァン（Ｆｌ）（Ｆ２）の推力が上記と同じ量だけ減少す
るように、これらのブレード（６）のピッチ角βが制御
される。これにより、飛行体（１）に、Ｘ軸まわりのロ
ール角φの正方向のモーメントが働き、飛行体（１）が
ロール角φの正方向すなわち右に傾いて、右側が低く左
側が高くなる。このため、ファン（Ｐ）の推力は右斜め
上方を向き、ｙ軸歪方向の力が作用するので、飛行体〈
１〉は右に傾いた状態でｙ軸歪方向（右方向）に移動す
る。

逆に、ロール・スティック（１３）を負方向に操作する
と、右側の２つのファン（Ｆｌ）　（Ｆ２）の推力が操
作量に応じた同じ量だけ増加するように、これらのブレ
ード（６）のピッチ角βが制御され、同時に、左側の２
つのファン（Ｆ３）（Ｆ４）の推力が上記と同じ量だけ
減少するように、これらのブレード（６）のピッチ角β
が制御される。これにより、飛行体（１〉に、Ｘ軸まゎ
りのロール角φの負方向のモーメントが働き、飛行体（
１）がロール角φの負方向すなわち左に傾いて、左側が
低く右側が高くなる。このため、ファン（Ｐ）の推力は
左斜め上方を向き、ｙ軸負方向のカが作用するので、飛
行体（１）は左に傾いた状態でｙ軸負方向（左方向）に
移動する。

そして、ロール・スティック（１３）を中立位置に戻す
と、４つのファン（Ｐ）の推力がほぼ等しくなるように
、これらのブレード（６〉のピッチ角βが制御され、飛
行体（１）は水平な姿勢に戻る。ロール・スティック（
１３）が中立位置にある状態でも、飛行体（１〉のロー
ル角φが中立状態から負方向に変化すると、上記のよう
にロール角φの正方向のモーメントが生じるように左側
のファン（Ｆ３）（Ｆ４）のブレード（６）のピッチ角
βと右側のファン（Ｆｌ）　（Ｆ２）のブレード（６）
のピッチ角βが逆方向に制御され、飛行体（１）のロー
ル角φが中立状態から正方向に変化すると、上記のよう
にロール角φの負方向のモーメントが生じるように右側
のファン（ＰＬ）　（Ｆ２）のブレード（６）のピッチ
角βと左側のファン（Ｆ３）　（Ｆ４）のブレード（６
〉のピッチ角βが逆方向に制御され、飛行体＜１）は水
平な姿勢に保たれる。

ピッチ・スティック（１４）を正方向に操作すると、前
側の２つのファン（ＰＩ）（Ｆ４）の推力が操作量に応
じた同じ量だけ増加するように、これらのブレード（６
〉のピッチ角βが制御され、同時に、後側の２つのファ
ン（Ｆ２）　（Ｆ３）の推力が上記と同じ量だけ減少す
るように、これらのプレード（６）のピッチ角βが制御
される。これにより、飛行体（１）に、ｙ軸まわりのピ
ッチ角θの正方向のモーメントが働き、飛行体（１）が
ピッチ角θの正方向すなわち後に傾いて、後側が低く前
側が高くなる。このため、ファン（Ｆ）の推力は後斜め
上方を向き、Ｘ軸負方向の力が作用するので、飛行体（
１）は後に傾いた状態でＸ軸負方向（後方向）に移動す
る。

逆に、ピッチ・スティック（１４）を負方向に操作する
と、後側の２つのファン（Ｆ２）　（Ｆ３）の推力が操
作量に応じた同じ量だけ増加するように、これらのブレ
ード（６）のピッチ角βが制御され、同時に、前側の２
つのファン（ＰＩ）（Ｆ４）の推力が上記と同じ量だけ
減少するように、これらのブレード（６）のピッチ角β
が制御される。これにより、飛行体（１）に、ｙ軸まわ
りのピッチ角θの負方向のモーメントが働き、飛行体（
１）がピッチ角θの負方向すなわち前に傾いて、前側が
低く後側が高くなる。このため、ファン（Ｐ）の推力は
前斜め上方を向き、Ｘ軸歪方向の力が作用するので、飛
行体（１）は前に傾いた状態でＸ軸歪方向（前方向）に
移動する。

そして、ピッチ・スティック（１４）を中立位置に戻す
と、４つのファン（Ｆ）の推力がほぼ等しくなるように
、これらのブレード（６）のピッチ角βが制御され、飛
行体（１）は水平な姿勢に戻る。ロール・スティック（
１３）が中立位置にある状態でも、飛行体（１）のピッ
チ角θが中立状態から負方向に変化すると、上記のよう
にピッチ角θの正方向のモーメントが生じるように前側
のファン（ＰＬ）（Ｆ４）のブレード（（ｉ）のピッチ
角βと後側のファン（Ｆ２）　（Ｆ３）のブレード（６
）のピッチ角βが逆方向に制御され、飛行体（１）のピ
ッチ角θが中立状態から正方向に変化すると、上記のよ
うにピッチ角θの負方向のモーメントが生じるように後
側のファン（Ｆ２）　（Ｆ３）のブレード（６〉のピッ
チ角βと前側のファン（ＰＩ）　（Ｆ４）のブレード（
６〉のピッチ角βが逆方向に制御され、飛行体（１）は
水平な姿勢に保たれる。

ヨー・スティック（Ｉ５）を正方向に操作すると、前側
の２つのファン（ＰＬ）　（Ｆ４）のヨーベーン（７）
が操作量に応じた同じ量だけ左に傾けられ、同時に、後
側の２つのファン（Ｆ２）　（Ｆ３）のヨーベーン（７
）が上記と同じ量だけ右に傾けられる。これにより、前
側のファン（ｐｌ）（Ｆ４）については、推力が右斜め
上方を向いて、ｙ軸歪方向の力が作用し、後側のファン
（Ｆ２）　（Ｆ３）については、推力が左斜め上方を向
いて、ｙ軸負方向の力が作用する。このため、飛行体（
１）に、２軸まゎりのヨー角ψの正方向のモーメントが
働き、飛行体（１）はこの方向に旋回する。

逆に、ヨー・スティック（１５）を負方向に操作すると
、前側の２つのファン（ＰＬ）　（Ｆ４）のヨーベーン
（７）が操作量に応じた同じ量だけ右に傾けられ、同時
に、後側の２つのファン（Ｆ２）　（Ｐａ）のヨーベー
ン（７）が上記と同じ量だけ左に傾けられる。これによ
り、前側のファン（ＰＩ）　（Ｆ４）については、推力
が左斜め上方を向いて、ｙ軸負方向の力が作用し、後側
のファン（Ｆ２）　（Ｆ８）については、推力が右斜め
上方を向いて、ｙ軸歪方向の力が作用する。このため、
飛行体（１）に、２軸まわりのヨー角ψの負方向のモー
メントが働き、飛行体〈１〉はこの方向に旋回する。

そして、ヨー・スティック（１５）を中立位置に戻すと
、４つのファン（Ｆ）のヨーベーン（７）が中立位置に
戻され、飛行体（１）の旋回が停止する。ヨー・スティ
ック（１５〉が中立位置にある状態でも、飛行体（１〉
のヨー角ψが中立状態から負方向に変化すると、上記の
ようにヨー角ψの正方向のモーメントが生じるように前
側のファン（Ｐｉ）　（Ｆ４）のヨーベーン〈７〉と後
側のファン（Ｆ２）　（Ｆ３）のヨーベーン（７〉が逆
方向に制御され、飛行体（１）のヨー角ψが中立状態か
ら正方向に変化すると、上記のようにヨー角φの負方向
のモーメントが生じるように前側のファン（ＰＩ）　（
Ｆ４）のヨーベーン（７）と後側のファン（Ｆ２）　（
Ｆ３）のヨーベーン（７）が逆方向に制御され、飛行体
（１）は中立状態に保たれる。

これまでの説明においては、各スティック（１３）　（
１４）　（１５）　（１６）を個別に操作する場合を示
したが、複数のスティック（１３）　（１４）　（１５
）　（１８）を同時に操作した場合の動作は、上記の動
作を合わせたものになる。

次に、上記の制御動作をさらに詳細に説明する。

まず、飛行体（１）のロール角φおよびピッチ角θの制
御について説明すると、制御に必要なモーメントを得る
ための右側、左側、前側および後側のファン（Ｆ）のブ
レード（８）のピッチ角の制ｒａｍδは、次の式（１）
〜（４）のようになる。

なお、この制ａｆｌδは、必要なモーメントを得るため
の推力に比例している。

δ１−に−ｒｆ　（φ０−φ）ｄｔ Ｋ−ｐｆ　（φ０−φ） −に−ｏｄ／ｄｔ（φ０−φ）−・・・（１）δ、−Ｋ
−ｓｆ　（φ０−φ）ｄｔ ＋ＫｘｐｆＣφ０−φ） ＋ｘ、ｏｄ／ｄ　ｔ　（φ０−φ）　−・−・−・（２
）δ＋ｔ−Ｋｙ＋ｊ　（θ０−θ）ｄｔ ”Ｋｙｐｊ（θ。−θ） ＋Ｋ　ｙＤｄ　／　ｄ　　ｔ　　（δ０−θ）・・・・
・・（３）δ＋　　＝　　　ＫＦ１７’　　（δ０−〇
）ｄｔ−Ｋｙｐｊ（θ。−〇） Ｋ　ｙｏ　ｄ　／　ｄ　　ｔ　　（δ０−〇）−・・−
（４）δの添字ｔｒ　（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　ｒｉｇ
ｈｔ）　、Ｌｌ　（Ｌｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｉｅｌ’ｔ
　）　、ＩＩ’　（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ　１’ｒ
ｏｎＬ）およびＩｒ　（ｌｏｎｇｌｔｕｄｌｎａｌ　ｒ
ｅａｒ　）はそれぞれ右側、左側、前側および後側を表
わしている。Ｋはコントロールゲインであり、Ｋｌｌ＋
およびＫＦＩはＰＩＤ制御要素のうちの積分要素のゲイ
ン、ＫｘＰおよびに、Ｐは比例要素のゲイン、ＫＩＤお
よびに、０は微分要素のゲインをそれぞれ表わしている
。

φとθの添字Ｏは目標値を表わしている。また、φとθ
の添字のないものは、測定値（現在値）を表わしている
。これは、以下の説明においても同様である。

式（１）〜（４〉より明らかなように、右側の推力δ、
、と左側の推力δ■とは方向（符号）が反対で絶対値が
等しく、前側の推力δ１１と後側の推力δ８．とは方向
（符号）が反対で絶対値が等しい。

４つのファン（Ｆ）のブレード（６）のピッチ角の制ｒ
Ｉａ量δβ番は、その位置に対応して、式（ｌ〉〜（４
〉の２つを加えたものであり、次の式（５％式％ （５） （８ （７ （８） δβの添字１は第１フアン（ＰＩ）、２は第２フアン（
Ｆ２）、３は第３フアン（Ｆ３）、４は第４フアン（Ｆ
４）をそれぞれ表わしている。第１フアン（Ｆｌ）は右
前に位置しているので、第１フアン（ＰＩ）のブレード
〈６〉のピッチ角のｉＭａｌｌｉｎδβ１は右側の制ａ
ｆｆｉδ、ｒと前側の制御量δ２．とを加えたものにな
っている。他のファン（Ｆ２）　（Ｆ３）　（Ｆ４）に
ついても、同様である。

このようなＰＩＤ制御においては、通常、目標値φ０お
よびθ。とじて、ロール・スティック（１３）の指令値
φ、およびピッチ・スティック（１４）の指令値θ、が
用いられる。

前述のように飛行体（１）を中立状態に保持する制御の
場合は、これでも差支えないが、前述のようにロール・
スティック（１３〉およびピッチ・スティック（１４）
の操作により飛行体（１）を傾けて水平方向に移動させ
る場合は、これでは、スティック（１３）　（１４）を
中立位置に戻したときに飛行体（１）がすぐに停止せず
、オーバーランが生じるため、位置の制御が困難である
。

このような問題を解決するため、この実施例では、ロー
ル角およびピッチ角の目標値φ。およびθ。に、次のよ
うに、指令値φ０、θ、から傾きに対応する水平方向の
飛行体（１）の速度Ｖ、Ｕに比例する分を差引いた値を
用いている。

φ、ｍｓ−に、ｏＶ＋φ、・・・・・・（９）θ。−Ｋ
＃。Ｕ＋θ、・・・・・・（ｌＯ）このため、スティッ
ク（１３）（１４）を中立位置に戻したときに飛行体（
１〉がすぐに停止し、オーバーランが生じないため、位
置の制御が容易になる。

ただし、微分要素の目標値φ。およびθ。には、次のよ
うに、スティック（＋３）（１４）からの指令値φ、お
よびθ、をそのまま使用してもよい。

φ。−φ、　・・・・・・（１１） θ。−θ、　・・・・・・（１２） 次に、飛行体（１）のヨー角ψの制御について説明する
と、制御に必要なモーメントを得るための４つのファン
（Ｐ）のヨーベーン角の制御量δα、は、次の式（１３
）〜（１６）のようになる。

δα＋　−Ｋ−１，７’　（ψ０−ψ）ｄｔ十に＊ｐ／
（ψ０−ψ） ”Ｋ＝ｏｄ／ｄｔ（ψ。−ψ）・・・・・・（１３〉δ
α２−−に−ＩＪ’（ψ０−ψ）ｄｔＫ＝ＰＪ’（ψ。

−ψ） −に−ｏｄ／ｄｔ（ψ０−ψ）　−−−−−−（１４）
δα３−−ＫｉＪ’（ψ。−ψ）ｄｔ −に−ｐＪ’（ψ。−ψ） −に、ｏｄ／ｄ　ｔ　　（ψ。−ψ）・・・・・・（１
５）δα４−に−ＩＪ’（ψ０−ψ）ｄｔ ＋に、ＰＪ’（ψ０−ψ） ＋に、ｏｄ／ｄ　　ｔ　　（ψ０−ψ）　　−・−・（
１Ｂ）これらの式より明らかなように、第１フアン（Ｐ
Ｉ）と第４フアン（Ｆ４〉のヨー角は方向および絶対値
が同じであり、第２フアン（Ｆ２）と第３フアン〈Ｆ３
〉のヨー角は方向および絶対値が同じである。また、第
１および第４フアン（Ｐｉ）（Ｆ４）のヨー角と第２お
よび第３フアン（Ｆ２）　（Ｆ８）のヨー角とは、方向
が反対で絶対値が等しい。

なお、この場合の目標値ψ。には、ヨー・スティック〈
１５）からの指令値ψ、がそのまま用いられる。

次に、飛行体（１）の高度の制御について説明すると、
高度の誤差（Ｈａ−Ｈ）に伴うエンジン回転数の補正値
ΔＮを次の、ように表わす。

ΔＮ＝に一＋Ｊ″（Ｈｏ　−Ｈ）　ｄ　を十Ｋａｐ（Ｈ
ａ−Ｈ） ＋に−ｏｄ／ｄｔ（Ｈａ　　Ｈ）−−（１７）Ｈ，は、
高度の目標値であり、高度スティック（１６）からの指
令値Ｈ８がそのまま用いられる。

そして、エンジン（５）のスロットル開度の制御量δ↑
Ｈは、次のようになる。

δＴＨ−Ｋｌ＋Ｊ’　（Ｎｏ＋ΔＮ−Ｎ）ｄｔ＋に＋ｐ
（Ｎｏ＋ΔＮ−Ｎ）・・・・・・（１８）Ｎｏは、ブレ
ード（６）のピッチ角が中立値のときにファン（Ｐ）が
重力に匹敵する推力を発生するエンジン回転数である。

ブレード（６）のピッチ角の中立値は両方向に十分余裕
があるように決められ、これが定まると、Ｎｏが計算ま
たは実験によって求められる。

一方、高度の誤差の補正には、即応性を重視して、ファ
ン（Ｐ）のブレード（６〉のピッチ角も変化させること
にし、その制御量δ、を次のように表わす。

δｂ　−Ｋｘｆ　（Ｈａ　−Ｈ）　ｄ　を十Ｋｒｐ（Ｈ
ｏ　　Ｈ） ＋　Ｋ　ｔｏｄ　／　ｄ　ｔ　　（Ｈｏ　　−Ｈ）　　
−−（１９）したがって、最終的なピッチ角の制御量δ
βは、式〈５）〜（８）と式〈１９〉とを加え合わせて
、次のようになる。

δβ１−δ１．＋δ■＋δ、・・・・・・（２０）δβ
２−６．ｆ十６３．＋δ、・・・・・・（２１）δβ、
−δ、＋δ１．＋δ、・・・・・・（２２〉δβ４−δ
、＋δ、ヂ＋６．・・・・・・（２３）このように、フ
ァン（Ｆ）のブレード（６）のピッチ角とエンジン（５
）の回転数の両方を制御することによって飛行体（１）
の高度を制御するので、ブレード（６）のピッチ角を広
範囲に変える必要がない。したがって、ロスが小さくて
、失速のおそれもなく、エンジン（５）を小型化できる
。

上記実施例にはダクテッドファンが４つのものを示した
が、ダクテッドファンの数は適宜変更可能である。また
、ヨーベーンについても、１対のヨーベーンを１枚のヨ
ーベーンに置換えてもよい。

発明の効果 この発明の方法によれば、上述のように、ダクテッドフ
ァンのブレードのピッチ角を広範囲に変える必要がなく
、シたがって、ロスが小さくて、失速のおそれもなく、
エンジンを小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す垂直Ｍ飛行６体の斜視
図、第２図は同平面図、第３図は同一部切欠き側面図、
第４図は同一部切欠き背面図、第５図は飛行体とその遠
隔操縦装置の電気ブロック図である。 （１）・・・垂直＃１着飛行体、（５）・・・エンジン
、（６）・・・ブレード、（８〉・・・高度計、（１１
）・・・エンジン回転計、（１２〉・・・飛行制御装置
、（ＰＬ）　（Ｐ２）　（Ｐ３）　（Ｆ４〉・・・ダク
テッドファン。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ブレードのピッチ角が可変のダクテッドファンと、上記
   ブレードを駆動する回転数可変のエンジンとを備えた垂
   直離着飛行体の高度を制御する方法であって、 飛行体の高度の目標値と測定値の差に基いて、ダクテッ
   ドファンのブレードのピッチ角とエンジンの回転数の両
   方を制御することを特徴とする垂直離着飛行体の飛行制
   御方法。