WO2023188266A1 - 航空機 - Google Patents

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WO2023188266A1
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propellers
control
aircraft
drone
dedicated
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English (en)
French (fr)
Inventor
誠 野村
Original Assignee
三共木工株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/82—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto characterised by the provision of an auxiliary rotor or fluid-jet device for counter-balancing lifting rotor torque or changing direction of rotorcraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use

Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to aircraft.
  • JP 2019-43394A discloses a system that is equipped with four horizontal rotors and one vertical rotor, and performs ascent/descent control, pitch control, and roll control using the horizontal rotor, and yaw control using the vertical rotor.
  • a rotor-powered multicopter is disclosed.
  • An object of the technology of the present disclosure is to provide an aircraft having a propeller dedicated to securing lift that does not rotate for pitch control or roll control during pitch control or roll control.
  • an aircraft includes a main body, a plurality of arms connected to the main body, a plurality of motors provided at the tips of the plurality of arms, and a plurality of An aircraft comprising: a plurality of propellers rotated by a motor; the plurality of propellers include a plurality of attitude control propellers; and a plurality of propellers dedicated to lift control.
  • a second aspect is the first aspect, further comprising a control unit that controls the motor so that the plurality of propellers dedicated to lift control rotate at the same rotational speed.
  • the control unit when the attitude of the aircraft becomes controllable by the rotation of the plurality of attitude control propellers during takeoff, the control unit is configured to exclusively control the plurality of lift forces.
  • the plurality of motors are controlled so that the aircraft reaches a predetermined height using a propeller.
  • the plurality of propellers dedicated to lift control are arranged on the lower side of an arm provided with a motor that rotates the plurality of propellers dedicated to lift control. It is located in
  • the length of each blade of the plurality of propellers dedicated to lift control is the same as the length of each blade of the plurality of propellers dedicated to attitude control. Longer than length.
  • a distance between a center position of each of the plurality of attitude control propellers and a center of gravity position of the aircraft is determined exclusively for lift control of the plurality of propellers. longer than the distance between the center position of each of the propellers and the center of gravity of the aircraft.
  • a first aspect of the technology of the present disclosure can provide an aircraft having a propeller for securing lift that does not rotate for attitude control of the aircraft.
  • the second aspect of the technology of the present disclosure can stabilize the attitude of the aircraft when ascending or descending the aircraft.
  • the third aspect of the technology of the present disclosure makes it possible to raise the aircraft to a predetermined height while stabilizing the attitude of the aircraft during takeoff.
  • the fourth aspect of the technology of the present disclosure can prevent a reduction in lift due to downwash from a propeller dedicated to lift control hitting the arm.
  • more lift can be obtained than when the length of the propeller dedicated to lift control is shorter than the length of the propeller for attitude control.
  • a sixth aspect of the technology of the present disclosure is that the inertia of the propeller for attitude control is smaller than the distance between the propeller for attitude control and the center of gravity of the aircraft than the distance between the propeller dedicated for lift control and the center of gravity of the aircraft. The moment can be increased and the response of aircraft attitude control can be improved.
  • drone 10A of a 1st embodiment It is a figure showing the position of propellers 18N1 and 18N2 dedicated to lift control with respect to arms 14N1 and 14N2.
  • drone 10C of a 3rd embodiment The length of each of the propellers 26N10 to 26N40 for attitude control and the propellers 18N1 and 18N2 exclusively for lift control,
  • FIG. 1A shows a top view of a drone 10A according to the first embodiment.
  • the drone 10A includes a main body 12A, a plurality of (six in this embodiment) arms 14N1, 14N2, 22N10 to 22N40 connected to the main body 12A, and six arms 14N1, 14N2. , 22N10-22N40, six motors 16N1, 16N2, 24N10-24N40, and six propellers 18N1, 18N2, 26N10-26N40 rotated by the six motors 16N1, 16N2, 24N10-24N40, Equipped with
  • the six propellers 18N1, 18N2, 26N10 to 26N40 include four propellers 26N10 to 26N40 for attitude control and two propellers 18N1 and 18N2 exclusively for lift control.
  • FIG. 1B shows a diagram showing the positions of propellers 18N1 and 18N2 dedicated to lift control with respect to arms 14N1 and 14N2.
  • the two propellers 18N1 and 18N2 dedicated to lift control are mounted on the lower side of arms 14N1 and 14N2, which are provided with motors 16N1 and 16N2 that rotate the two propellers 18N1 and 18N2. It is located. It is possible to prevent a decrease in lift due to the downwash caused by the two lift control propellers 18N1 and 18N2 hitting the arms 14N1 and 14N2.
  • FIG. 2 shows the length of each of the propellers 26N10 to 26N40 for attitude control and the propellers 18N1 and 18N2 exclusively for lift control, and the lengths of the propellers 26N10 to 26N40 for attitude control and propellers 18N1 and 18N2 exclusively for lift control.
  • a diagram showing distances L1 and L2 from the center of gravity CG of the drone is shown.
  • the length M2 of each blade of the lift control propellers 18N1 and 18N2 is longer than the length M1 of each blade of the attitude control propellers 26N10 to 26N40. Thereby, more lift can be obtained than when the length of the propellers 18N1 and 18N2 dedicated to lift control is shorter than the length of the propellers 26N10 to 26N40 for attitude control.
  • the distance L1 between the center position of each of the propellers 26N10 to 26N40 for attitude control and the center of gravity position CG of the drone 10A is the same as the distance L1 between the center position of each of the propellers 18N1 and 18N2 dedicated for lift control and the center position of the drone 10A. It is longer than the distance L2 from the center of gravity position CG of 10A. As a result, the distance between the propellers 26N10 to 26N40 for attitude control and the center of gravity CG of the drone 10A is shorter than the distance between the propellers 18N1 and 18N2 dedicated for lift control and the center of gravity CG of the drone 10A. The moment of inertia of the 26N40 can be increased, and the response of the drone's center of gravity CG attitude control can be improved.
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of the control system of the drone 10A.
  • the drone 10A includes a flight controller 50 configured with a computer, a receiving device 62, motors 16N1, 16N2, 24N10 to 24N40, and a secondary storage device 64, each connected to the flight controller 210.
  • the flight controller 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 52, a ROM (Read Only Memory) 54, a RAM (Random Access Memory) 56, and an input/output (I/O) port 58.
  • the CPU 52, ROM 54, RAM 56, and I/O port 58 are interconnected via a bus 60.
  • a receiving device 62, motors 16N1, 16N2, 24N10 to 24N40, and a secondary storage device 64 are connected to the I/O port 58.
  • the flight controller 50, the receiving device 62, and the secondary storage device 64 are provided in the main body 12A.
  • the receiving device 62 receives an instruction signal instructing the details of the flight of the drone 10A from a remote control device (not shown).
  • the remote control device includes an up/down instruction stick that instructs the drone 10A to ascend or descend, and an attitude instruction stick that instructs the attitude of the drone 10A.
  • an ascending instruction signal is issued, instructing to ascend, and when the ascending/descending instruction stick is tilted in a second direction, which is opposite to the first direction, a descending instruction signal is issued, instructing descending.
  • a signal is sent from the remote control device.
  • a forward instruction signal instructs to move forward, and when the attitude indicator stick is tilted in a second direction on the front side, which is opposite to the first direction, the signal is sent backward.
  • the backward direction instruction signal instructs the driver to tilt the attitude indicator stick in the third direction on the right
  • the right direction instruction signal instructs to turn right causes the attitude indicator stick to tilt in the 42nd direction to the left.
  • a left direction instruction signal is transmitted from the remote control device to instruct the vehicle to move to the left.
  • the secondary storage device 64 stores a flight processing program 64P (see FIG. 5), which will be described later.
  • a flight processing program 64P is read out from the secondary storage device 64 to the RAM 54 and executed by the CPU 52 to perform flight processing to be described later.
  • the secondary storage device 64 is a non-transitory tangible computer readable recording medium, such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid SSD). non-volatile such as tate drive) It is a storage device. Note that the flight processing program 64P may be stored in the ROM 54.
  • FIG. 4 shows a functional block diagram of the CPU 52 of the drone 10A.
  • the functions of the CPU 52 include a reception processing function, an attitude control function, and a lift control function.
  • the CPU 52 functions as a reception processing section 72, an attitude control section 74, and a lift control section 76 by executing a flight processing program 64P.
  • FIG. 5 shows a flowchart showing the flight processing program 64P of the drone 10A.
  • the flight processing and flight method are executed by the CPU 52 of the drone 10A executing the flight processing program 64P.
  • the flight processing program 64P starts when the drone 10A receives an instruction signal transmitted from the remote control device while the rotation of the propellers 18N1, 18N2, 26N10 to 26N40 is stopped. Note that the case where the drone 10A receives an instruction signal transmitted from the remote control device while the rotation of the propellers 18N1, 18N2, and 26N10 to 26N40 is stopped is the case where the drone 10A takes off.
  • the instruction signal instructs the content of the flight, specifically, instructs the drone 10A to ascend or descend, and the attitude (for example, forward, backward, tilt, etc.).
  • the instruction to raise the drone 10A for example, if there is an instruction to lower, retreat, or tilt the drone 10 while the rotation of the propellers 18N1, 18N2, 26N10 to 26N40 is stopped, flight processing is performed.
  • Program 64P starts.
  • step 104 the attitude control unit 74 sets the rotational speed of the attitude control propellers 26N10 to 26N40 to a predetermined rotational speed.
  • the predetermined rotational speed is a rotational speed at which it is possible to control the attitude of the drone 10A that has risen by rotating the attitude control propellers 26N10 to 26N40.
  • step 106 the lift control unit 76 gradually increases the rotational speed of the propellers 18N1 and 18N2 dedicated to lift control, and raises them to a predetermined height. At the time of takeoff, after the attitude of the drone 10A becomes stable, the drone 10A can be raised to a predetermined height.
  • step 108 the attitude control unit 74 and the lift control unit 76 cause the drone 10A to fly according to the instruction signal transmitted from the remote control device and received by the receiving device 62 by rotating the propellers 18N1, 18N2, 26N10 to 26N4.
  • the motors 16N1, 16N2, and 24N10 to 24N40 are controlled as follows.
  • the reception processing unit 72 determines whether the first ascending instruction signal transmitted from the remote control device is received by the receiving device 62.
  • the first ascending instruction signal causes the above-mentioned ascending/descending instruction stick of the remote control device to tilt toward the ascending side (first direction) by a predetermined angle or more, causing the drone 10A to move upward and downward at a height H or higher.
  • step 112 the lift control section 76 gradually increases the rotational speed of the propeller dedicated to lift control and raises the height h.
  • step 114 the reception processing section 72 processes the remote control It is determined whether the first instruction signal transmitted from the first instruction signal is received.
  • the first descending instruction signal causes the above-mentioned ascending/descending instruction stick of the remote control device to tilt toward the descending side (second direction) by a predetermined angle or more, causing the drone 10A to move to the ascending/descending instruction stick having a height H or higher.
  • step 116 If it is determined that the first descent instruction signal has been received, the flight process proceeds to step 116. If it is not determined that the first descent instruction signal has been received, flight processing proceeds to step 118.
  • step 116 the lift control unit 76 gradually reduces the rotational speed of the propeller dedicated to lift control and lowers the propeller by a height h.
  • the reception processing unit 72 determines whether the flight is to be stopped by determining whether the instruction signal has not been received for a predetermined period of time. If it is not determined that the flight has stopped, the flight process returns to step 108 and the above processes (steps 108 to 118) are repeated.
  • the attitude control unit 74 and the lift control unit 76 execute a flight stop process in step 120.
  • the flight stop process is a process for stopping the rotation of the motors 16N1, 16N2, and 24N10 to 24N40.
  • the first embodiment can provide a drone 10A having a propeller dedicated to lift control that does not rotate for attitude control of the drone 10A.
  • the first embodiment can stabilize the attitude of the drone 10A when raising or lowering the aircraft.
  • FIG. 6 shows a top view of a drone 10B according to the second embodiment.
  • the drone 10B includes a main body 12B, a plurality of (six in this embodiment) arms 14N21 to 14N23, 22N11 to 22N33, and six arms 14N21 to 14N23 connected to the main body 12B.
  • the six propellers 18N21 to 18N23 and 26N11 to 26N33 include three propellers 26N11 to 26N33 for attitude control and three propellers 18N21 to 18N23 dedicated to lift control.
  • the propellers 18N21 to 18N23 dedicated to lift control are arranged below arms 14N21 to 14N23 provided with motors 16N21 to 16N23 that rotate the propellers 18N21 to 18N23 dedicated to lift control. This makes it possible to prevent a reduction in lift due to the downwash from propellers 18N21 to 18N23 dedicated to lift control hitting the arms 14N21 to 14N23.
  • the length of each blade of the propellers 18N21 to 18N23 dedicated to lift control is longer than the length of each blade of the propellers 26N11 to 26N33 for attitude control. Thereby, more lift can be obtained than when the length of each of the propellers 18N21 to 18N23 dedicated to lift control is shorter than the length of each of propellers 26N11 to 26N33 for attitude control.
  • the distance between the center position of each of the attitude control propellers 26N11 to 26N33 and the center of gravity of the drone 10B is longer than the distance between the center position of each of the lift control propellers 18N21 to 18N23 and the center of gravity of the drone 10B.
  • the distance between the center position of each of the propellers 26N11 to 26N33 for attitude control and the center of gravity of the drone 10B is shorter than the distance between the center position of each of the propellers 18N21 to 18N23 dedicated for lift control and the center of gravity of the drone 10B.
  • the moment of inertia of the propellers 26N11 to 26N33 for attitude control can be increased, and the response of the center of gravity CG attitude control of the drone can be improved.
  • FIG. 7 shows a top view of a drone 10C according to the third embodiment.
  • the drone 10C includes a main body 12C, a plurality of arms (six in this embodiment) connected to the main body 12C, and six motors provided at the tips of the six arms. 16N31 to 16N34, 30N1, and 30N2, and six propellers 18N31 to 18N34, 26N31, and 26N32 rotated by six motors 16N31 to 16N34, 30N1, and 30N2.
  • the six propellers 18N31 to 18N34, 26N31, and 26N32 include two propellers 26N31 and 26N32 for attitude control, and four propellers 18N31 to 18N34 dedicated to lift control.
  • the propellers 18N31 to 18N34 dedicated to lift control are arranged below an arm provided with motors 16N21 to 16N23 that rotate the propellers 18N31 to 18N34 dedicated to lift control. This makes it possible to prevent a reduction in lift due to the downwash from the lift control propellers 18N31 to 18N34 hitting the arms.
  • the length of each blade of the propellers 18N31 to 18N34 dedicated to lift control is longer than the length of each blade of the propellers 26N31 and 26N32 for attitude control. Thereby, more lift can be obtained than when the length of each of the propellers 18N31 to 18N34 dedicated to lift control is shorter than the length of each of the propellers 26N31 and 26N32 for attitude control.
  • the distance between the center position of each of the attitude control propellers 26N31 and 26N32 and the center of gravity of the drone 10C is longer than the distance between the center position of each of the lift control propellers 18N31 to 18N34 and the center of gravity of the drone 10C.
  • the distance between each of the propellers 26N31 and 26N32 for attitude control and the center of gravity of the drone 10C is shorter than the distance between each of the propellers 18N31 to 18N34 dedicated for lift control and the center of gravity of the drone 10C.
  • the moment of inertia of the propellers 26N11 to 26N33 can be increased, and the response of the center of gravity CG attitude control of the drone 10C can be improved.
  • the third embodiment can provide an aircraft having a propeller that does not rotate and ensures lift for controlling the attitude of the aircraft.
  • the third embodiment can provide a drone 10C having a propeller dedicated to lift control that does not rotate for attitude control of the drone 10C.
  • the relationship between (the number of propellers for attitude control and the number of propellers dedicated to lift control) is (4 and 2) in the first embodiment, and (4 and 2) in the second embodiment. In the embodiment, they are (3 and 3), and in the third embodiment, they are (2 and 4).
  • the relationship between (the number of propellers dedicated to lift control and the number of propellers for attitude control) is not limited to these, for example, (2 and 2), (2 and 3), (2 and 5), (2 and 6),... (3 and 2), (3 and 4), (3 and 5), (3 and 6),... (4 and 3), (4 and 4), (4 and 5), (4 and 6),... (5 and 2),... (6 and 2),... ... But that's fine.
  • each component may exist as long as there is no contradiction.
  • flight processing is realized by a software configuration using a computer, but the technology of the present disclosure is not limited to this.
  • a software configuration using a computer instead of a software configuration using a computer, only the hardware configuration such as FPGA (FIELD -PROGRAMMABLE GATE ARRAY) or ASIC (Application Specific INTEGRATED CIRCUIT).
  • Flight processing may be executed. Part of the flight processing may be executed by a software configuration, and the remaining processes may be executed by a hardware configuration.
  • Non-transitory computer-readable media includes various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (e.g., flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, and CDs. - R/W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
  • the program may also be provided to the computer on various types of temporary computer-readable media. Examples of transitory computer-readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can provide the program to the computer via wired communication channels, such as electrical wires and fiber optics, or wireless communication channels.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

航空機は、本体と、前記本体に接続された複数のアームと、前記複数のアームの先端に設けられた複数のモータと、前記複数のモータにより回転する複数のプロペラと、を備える航空機であって、前記複数のプロペラは、複数の姿勢制御用のプロペラと、複数の揚力制御専用のプロペラと、を備える。

Description

航空機
　本開示の技術は、航空機に関する。
　特開２０１９－４３３９４号公報には、４個の水平回転翼と１個の垂直回転翼とを備え、上昇・下降制御、ピッチ制御、及びロール制御を水平回転翼により、また、ヨー制御を垂直回転翼により行うマルチコプターが開示されている。
　しかし、水平回転翼は、上昇・下降制御以外に、ピッチ制御及びロール制御を行うので、ピッチ制御時及びロール制御時に、ピッチ制御及びロール制御のための回転の他に、揚力確保のための回転もしなければならない。
　本開示の技術は、ピッチ制御時又はロール制御時にピッチ制御及びロール制御のための回転をしない揚力確保専用のプロペラを有する航空機を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本開示の技術の第１の態様の航空機は、本体と、前記本体に接続された複数のアームと、前記複数のアームの先端に設けられた複数のモータと、前記複数のモータにより回転する複数のプロペラと、を備える航空機であって、前記複数のプロペラは、複数の姿勢制御用のプロペラと、複数の揚力制御専用のプロペラと、を備える。
　第２の態様は、第１の態様において、前記複数の揚力制御専用のプロペラが互いに同じ回転速度で回転するように、前記モータを制御する制御部を更に備える。
　第３の態様は、第２の態様において、前記制御部は、離陸時に、前記複数の姿勢制御用のプロペラの回転により前記航空機の姿勢が制御可能になった場合に、前記複数の揚力制御専用のプロペラにより前記航空機が所定の高さになるように、前記複数のモータを制御する。
　第４の態様は、第１の態様～第３の態様の何れかにおいて、前記複数の揚力制御専用のプロペラは、前記複数の揚力制御専用のプロペラを回転させるモータが設けられたアームの下側に配置されている。
　第５の態様は、第１の態様～第４の態様の何れかにおいて、前記複数の揚力制御専用のプロペラの各々のブレードの長さは、前記複数の姿勢制御用のプロペラの各々のブレードの長さより、長い。
　第６の態様は、第１の態様～第５の態様の何れかにおいて、前記複数の姿勢制御用のプロペラの各々の中心位置と前記航空機の重心位置との距離は、前記複数の揚力制御専用のプロペラの各々の中心位置と前記航空機の重心位置との距離より、長い
　本開示の技術の第１の態様は、航空機の姿勢制御のための回転をしない揚力確保用のプロペラを有する航空機を提供することいができる。
　本開示の技術の第２の態様は、航空機を上昇又は下降させる場合に、航空機の姿勢を安定させることができる。
　本開示の技術の第３の態様は、離陸時に、航空機の姿勢を安定させながら航空機を所定の高さにすることができる。
　本開示の技術の第４の態様は、揚力制御専用のプロペラによるダウンウォッシュがアームに当たることによる揚力の減少を防止することができる。
　本開示の技術の第５の態様は、揚力制御専用のプロペラの長さが姿勢制御用のプロペラの長さより短い場合より、揚力を多く得ることができる。
　本開示の技術の第６の態様は、姿勢制御用のプロペラと航空機の重心位置との距離が揚力制御専用のプロペラと航空機の重心位置との距離より短い場合より、姿勢制御用のプロペラの慣性モーメントを大きくすることができ、航空機の姿勢制御の応答を向上させることができ。
第１の実施の形態のドローン１０Ａの上面図である。 アーム１４Ｎ１、１４Ｎ２に対する揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の位置を示す図である。 姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０及び揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の各々のプロペラの長さと、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０及び揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の各々とドローンの重心ＣＧとの間の距離Ｌ１、Ｌ２を示す図である。 ドローン１０Ａの制御系のブロック図である。 ドローン１０ＡのＣＰＵ５２の機能ブロック図である。 ドローン１０Ａの飛行制御プログラムを示すフローチャートである。 第２の実施の形態のドローン１０Ｂの上面図である。 第３の実施の形態のドローン１０Ｃの上面図である。
　以下、図面を参照して、本開示の技術の実施の形態を説明する。
[第１の実施の形態]
　図１Ａには、第１の実施の形態のドローン１０Ａの上面図が示されている。図１Ａに示すように、ドローン１０Ａは、本体１２Ａと、本体１２Ａに接続された複数（本実施の形態では、６本）のアーム１４Ｎ１、１４Ｎ２、２２Ｎ１０～２２Ｎ４０と、６本のアーム１４Ｎ１、１４Ｎ２、２２Ｎ１０～２２Ｎ４０の先端に設けられた６個のモータ１６Ｎ１、１６Ｎ２、２４Ｎ１０～２４Ｎ４０と、６個のモータ１６Ｎ１、１６Ｎ２、２４Ｎ１０～２４Ｎ４０により回転する６個のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２、２６Ｎ１０～２６Ｎ４０と、を備える。
　６個のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２、２６Ｎ１０～２６Ｎ４０は、４個の姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０と、２個の揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２と、を備える。
　図１Ｂには、アーム１４Ｎ１、１４Ｎ２に対する揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の位置を示す図が示されている。図１Ｂに示すように、２個の揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２は、２個の揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２を回転させるモータ１６Ｎ１、１６Ｎ２が設けられたアーム１４Ｎ１、１４Ｎ２の下側に配置されている。２個の揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２によるダウンウォッシュがアーム１４Ｎ１、１４Ｎ２に当たることによる揚力の減少を防止することができる。
　図２には、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０及び揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の各々のプロペラの長さと、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０及び揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の各々とドローンの重心ＣＧとの間の距離Ｌ１、Ｌ２を示す図が示されている。
　図２に示すように、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の各々のブレードの長さＭ２は、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の各々のブレードの長さＭ１より、長い。これにより、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の長さが姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の長さより短い場合より、揚力を多く得ることができる。
　また、図２に示すように、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の各々の中心位置とドローン１０Ａの重心位置ＣＧとの距離Ｌ１は、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の各々の中心位置とドローン１０Ａの重心位置ＣＧとの距離Ｌ２より、長い。これにより、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０とドローン１０Ａの重心ＣＧとの距離が揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２とドローン１０Ａの重心ＣＧとの距離より短い場合より、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の慣性モーメントを大きくすることができ、ドローンの重心ＣＧ姿勢制御の応答を向上させることができ。
　図３には、ドローン１０Ａの制御系の概略ブロック図が示されている。図３に示すように、ドローン１０Ａは、コンピュータで構成されたフライトコントローラ５０と、各々フライトコントローラ２１０に接続されている受信装置６２、モータ１６Ｎ１、１６Ｎ２、２４Ｎ１０～２４Ｎ４０、及び２次記憶装置６４を備えている。フライトコントローラ５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）５２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）５４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）５６、及び入出力（Ｉ／Ｏ）ポート５８を備えている。ＣＰＵ５２、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６、及びＩ／Ｏポート５８は、バス６０を介して、相互に接続されている。Ｉ／Ｏポート５８には、受信装置６２、モータ１６Ｎ１、１６Ｎ２、２４Ｎ１０～２４Ｎ４０、及び２次記憶装置６４が接続されている。
　フライトコントローラ５０、受信装置６２、及び２次記憶装置６４は、本体１２Ａに設けられている。
　受信装置６２は、図示しない遠隔操作装置からのドローン１０Ａの飛行の内容を指示する指示信号を受信する。なお、遠隔操作装置は、ドローン１０Ａの上昇又は下降を指示する上昇下降指示スティックと、ドローン１０Ａの姿勢を指示する姿勢指示スティックと、を備える。
　上昇下降指示スティックを第１の方向に傾斜させると、上昇を指示する上昇指示信号が、上昇下降指示スティックを第１の方向と逆の第２の方向に傾斜させると、下降を指示する下降指示信号されが、遠隔操作装置から送信される。姿勢指示スティックが前側の第１の方向に傾斜させると、前進を指示する前進指示信号が、姿勢指示スティックを第１の方向と逆の手前が側の第２の方向に傾斜させると、後退を指示する後退指示信号されが、姿勢指示スティックを右側の第３の方向に傾斜させると、右方向に曲がることを指示する右方向指示信号が、姿勢指示スティックを左側の第４２の方向に傾斜させると、左方向に流ことを指示する左方向指示信号されが、遠隔操作装置から送信される。
　２次記憶装置６４には、後述する飛行処理プログラム６４Ｐ（図５参照）が記憶されている。２次記憶装置６４から飛行処理プログラム６４ＰがＲＡＭ５４に読み出され、ＣＰＵ５２により実行され、後述する飛行処理が実行される。２次記憶装置６４は、一時的でない有形のコンピュータが可読可能な記録媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｔａｎｇｉｂｌｅ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉａ）であり、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　ｄｉｓｋ　ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　ｓｔａｔｅ　ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性の記憶装置である。なお、飛行処理プログラム６４Ｐは、ＲＯＭ５４に記憶されてもよい。
　図４には、ドローン１０ＡのＣＰＵ５２の機能ブロック図が示されている。図４に示すように、ＣＰＵ５２の機能は、受信処理機能、姿勢制御機能、及び揚力制御機能がある。図４に示すように、ＣＰＵ５２が飛行処理プログラム６４Ｐを実行することにより、受信処理部７２、姿勢制御部７４、及び揚力制御部７６として機能する。
　次に、本実施の形態の作用を説明する。
　図５には、ドローン１０Ａの飛行処理プログラム６４Ｐを示すフローチャートが示されている。ドローン１０ＡのＣＰＵ５２が飛行処理プログラム６４Ｐを実行することにより、飛行処理及び飛行方法が実行される。飛行処理プログラム６４Ｐは、プロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２、２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の回転が停止中に、ドローン１０Ａが、遠隔操作装置から送信された指示信号を受信した場合にスタートする。なお、プロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２、２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の回転が停止中に、ドローン１０Ａが、遠隔操作装置から送信された指示信号を受信した場合とは、ドローン１０Ａを離陸させる場合である。
　なお、上記のように、指示信号は、飛行の内容を指示し、具体的には、ドローン１０Ａを、上昇させ又は下降させ、姿勢（例えば、前進、後退、傾斜等）の指示がある。ドローン１０Ａを上昇させる指示ばかりではなく、例えば、プロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２、２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の回転が停止中に、ドローン１０を下降させたり、後退させたり、傾斜させたりする指示があった場合、飛行処理プログラム６４Ｐはスタートする。
　ステップ１０４で、姿勢制御部７４は、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の回転速度を所定回転速度とする。所定回転速度は、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１０～２６Ｎ４０の回転により浮上したドローン１０Ａの姿勢を制御可能となる回転速度である。ステップ１０６で、揚力制御部７６は、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２の回転速度を徐々に大きし、所定の高さまで上昇させる。離陸時に、ドローン１０Ａの姿勢を安定させることができる状態となった後、ドローン１０Ａを所定の高さにすることができる。
　ステップ１０８で、姿勢制御部７４及び揚力制御部７６は、プロペラ１８Ｎ１、１８Ｎ２、２６Ｎ１０～２６Ｎ４の回転により、遠隔操作装置から送信され受信装置６２により受信された指示信号に応じてドローン１０Ａが飛行するように、モータ１６Ｎ１、１６Ｎ２、２４Ｎ１０～２４Ｎ４０を制御する。
　ステップ１１０で、受信処理部７２は、受信装置６２により受信された、遠隔操作装置から送信された第１の上昇指示信号を受信したかを判断する。
　第１の上昇指示信号は、遠隔操作装置の前述した上昇下降指示スティックが所定角度以上に上昇側（第１の方向）に傾斜してドローン１０Ａを、高さＨ以上の、上昇下降指示スティックの傾斜角度に応じた高さｈ上昇させる指示を内容とする指示信号である。
　第１の上昇指示信号を受信したと判断された場合には、飛行処理はステップ１１２に進む。第１の上昇指示信号を受信したと判断されなかった場合には、飛行処理はステップ１１４に進む。
　ステップ１１２で、揚力制御部７６は、揚力制御専用のプロペラの回転速度を徐々に大きし、高さｈ上昇させる
　ステップ１１４で、受信処理部７２は、受信装置６２により受信された、遠隔操作装置から送信された第１の指示信号を受信したかを判断する。
　第１の下降指示信号は、遠隔操作装置の前述した上昇下降指示スティックが所定角度以上に下降側（第２の方向）に傾斜してドローン１０Ａを、高さＨ以上の、上昇下降指示スティックの傾斜角度に応じた高さｈ下降させる指示を内容とする指示信号である。
　第１の下降指示信号を受信したと判断された場合には、飛行処理はステップ１１６に進む。第１の下降指示信号を受信したと判断されなかった場合には、飛行処理はステップ１１８に進む。
　ステップ１１６で、揚力制御部７６は、揚力制御専用のプロペラの回転速度を徐々に小さくし、高さｈ下降させる。
　ステップ１１８で、受信処理部７２は、指示信号を所定時間受信されなかったか否かを判断することにより、飛行停止か否かを判断する。飛行停止と判断されなかった場合には、飛行処理はステップ１０８に戻って、以上の処理（ステップ１０８～１１８）が繰り返される。
　飛行停止と判断された場合には、ステップ１２０で、姿勢制御部７４及び揚力制御部７６は、飛行停止処理を実行する。飛行停止処理は、モータ１６Ｎ１、１６Ｎ２、２４Ｎ１０～２４Ｎ４０の回転を停止させる処理である。
　以上説明したように、第１の実施の形態は、ドローン１０Ａの姿勢制御のための回転をしない揚力制御専用のプロペラを有するドローン１０Ａを提供することができる。
　第１の実施の形態は、航空機を上昇又は下降させる場合に、ドローン１０Ａの姿勢を安定させることができる。
　第１の実施の形態は、離陸時に、ドローン１０Ａの姿勢を安定させながらドローン１０Ａを所定の高さにすることができる。
[第２の実施の形態]
　図６には、第２の実施の形態のドローン１０Ｂの上面図が示されている。図６に示すように、ドローン１０Ｂは、本体１２Ｂと、本体１２Ｂに接続された複数（本実施の形態では、６本）のアーム１４Ｎ２１～１４Ｎ２３、２２Ｎ１１～２２Ｎ３３と、６本のアーム１４Ｎ２１～１４Ｎ２３、２２Ｎ１１～２２Ｎ３３の先端に設けられた６個のモータ１６Ｎ２１～１６Ｎ２３、２４Ｎ１１～２４Ｎ３３と、６個のモータ１６Ｎ２１～１６Ｎ２３、２４Ｎ１１～２４Ｎ３３により回転する６個のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３、２６Ｎ１１～２６Ｎ３３と、を備えている。
　６個のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３、２６Ｎ１１～２６Ｎ３３は、３個の姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３と、３個の揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３と、を備える。
　揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３は、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３を回転させるモータ１６Ｎ２１～１６Ｎ２３が設けられたアーム１４Ｎ２１～１４Ｎ２３の下側に配置されている。これにより、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３によるダウンウォッシュがアーム１４Ｎ２１～１４Ｎ２３に当たることによる揚力の減少を防止することができる。
　揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３の各々のブレードの長さは、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３の各々のブレードの長さより、長い。これにより、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３の各々の長さが姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３の各々の長さより短い場合より、揚力を多く得ることができる。
　姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３の各々の中心位置とドローン１０Ｂの重心位置との距離は、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３の各々の中心位置とドローン１０Ｂの重心位置との距離より、長い。これにより、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３の各々の中心位置とドローン１０Ｂの重心位置との距離が揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ２１～１８Ｎ２３の各々の中心位置とドローン１０Ｂの重心位置との距離より短い場合より、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３の慣性モーメントを大きくすることができ、ドローンの重心ＣＧ姿勢制御の応答を向上させることができ。
　以上説明したように、第２の実施の形態は、ドローン１０Ｂの姿勢制御のための回転をしない揚力制御専用のプロペラを有するドローン１０Ｂを提供することができる。
[第３の実施の形態]
　図７には、第３の実施の形態のドローン１０Ｃの上面図が示されている。図７に示すように、ドローン１０Ｃは、本体１２Ｃと、本体１２Ｃに接続された複数（本実施の形態では、６本）のアームと、６本のアームの先端に設けられた６個のモータ１６Ｎ３１～１６Ｎ３４、３０Ｎ１、３０Ｎ２と、６個のモータ１６Ｎ３１～１６Ｎ３４、３０Ｎ１、３０Ｎ２により回転する６個のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４、２６Ｎ３１、２６Ｎ３２と、を備える。
　６個のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４、２６Ｎ３１、２６Ｎ３２は、２個の姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ３１、２６Ｎ３２と、４個の揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４と、を備える。
　揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４は、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４を回転させるモータ１６Ｎ２１～１６Ｎ２３が設けられたアームの下側に配置されている。これにより、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４によるダウンウォッシュがアームに当たることによる揚力の減少を防止することができる。
　揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４の各々のブレードの長さは、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ３１、２６Ｎ３２の各々のブレードの長さより、長い。これにより、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４の各々の長さが姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ３１、２６Ｎ３２の各々の長さより短い場合より、揚力を多く得ることができる。
　姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ３１、２６Ｎ３２の各々の中心位置とドローン１０Ｃの重心位置との距離は、揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４の各々の中心位置とドローン１０Ｃの重心位置との距離より、長い。これにより、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ３１、２６Ｎ３２の各々とドローン１０Ｃの重心位置との距離が揚力制御専用のプロペラ１８Ｎ３１～１８Ｎ３４の各々とドローン１０Ｃの重心位置との距離より短い場合より、姿勢制御用のプロペラ２６Ｎ１１～２６Ｎ３３の慣性モーメントを大きくすることができ、ドローン１０Ｃの重心ＣＧ姿勢制御の応答を向上させることができ。
　第３の実施の形態は、航空機の姿勢制御のための回転をしない揚力確保用のプロペラを有する航空機を提供することいができる。
　以上説明したように、第３の実施の形態は、ドローン１０Ｃの姿勢制御のための回転をしない揚力制御専用のプロペラを有するドローン１０Ｃを提供することができる。
　以上説明した各実施の形態では、（姿勢制御用のプロペラの個数と揚力制御専用のプロペラ個数）との関係は、第１の実施の形態では、（４と２）であり、第２の実施の形態では、（３と３）であり、第３の実施の形態では、（２と４）である。しかし、（揚力制御専用のプロペラ個数と姿勢制御用のプロペラの個数）との関係はこれらに限定されず、例えば、
（２と２）、（２と３）、（２と５）、（２と６）、・・・、
（３と２）、（３と４）、（３と５）、（３と６）、・・・、
（４と３）、（４と４）、（４と５）、（４と６）、・・・、
（５と２）、・・・、
（６と２）、・・・、
・・・
でもよい。
　以上説明した各実施の形態では、ドローン１０Ａ～１０Ｃを用いて説明したが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、ドローンに代えて、その他の無人飛行機、例えば、無線操縦可能な飛行機及び無線操縦可能な無人ヘリコプタ、更には、有人航空機でもよい。
　本開示において、各構成要素（装置等）は、矛盾が生じない限りは、１つのみ存在しても２つ以上存在してもよい。
　以上説明した各例では、コンピュータを利用したソフトウェア構成により飛行処理が実現される場合を例示したが、本開示の技術はこれに限定されるものではない。例えば、コンピュータを利用したソフトウェア構成に代えて、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェア構成のみによって、飛行処理が実行されるようにしてもよい。飛行処理のうちの一部の処理がソフトウェア構成により実行され、残りの処理がハードウェア構成によって実行されるようにしてもよい。
　　なお、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　以上説明した飛行処理はあくまでも一例である。従って、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的にかつ個々に記載された場合と同様に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (6)

  1. 　本体と、
    　前記本体に接続された複数のアームと、
    　前記複数のアームの先端に設けられた複数のモータと、
    　前記複数のモータにより回転する複数のプロペラと、
    　を備える航空機であって、
    　前記複数のプロペラは、
    　複数の姿勢制御用のプロペラと、
    　複数の揚力制御専用のプロペラと、
    　を備える、航空機。
  2. 　前記複数の揚力制御専用のプロペラが互いに同じ回転速度で回転するように、前記モータを制御する制御部を更に備える、請求項１に記載の航空機。
  3. 　前記制御部は、離陸時に、前記複数の姿勢制御用のプロペラの回転により前記航空機の姿勢が制御可能になった場合に、前記複数の揚力制御専用のプロペラにより前記航空機が所定の高さになるように、前記複数のモータを制御する、請求項２に記載の航空機。
  4. 　前記複数の揚力制御専用のプロペラは、前記複数の揚力制御専用のプロペラを回転させるモータが設けられたアームの下側に配置されている、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の航空機。
  5. 　前記複数の揚力制御専用のプロペラの各々のブレードの長さは、前記複数の姿勢制御用のプロペラの各々のブレードの長さより、長い、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の航空機。
  6. 　前記複数の姿勢制御用のプロペラの各々の中心位置と前記航空機の重心位置との距離は、前記複数の揚力制御専用のプロペラの各々の中心位置と前記航空機の重心位置との距離より、長い、請求項１～請求項５の何れか１項に記載の航空機。
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