JP2006056364A

JP2006056364A - 垂直離着陸機

Info

Publication number: JP2006056364A
Application number: JP2004239645A
Authority: JP
Inventors: Masaji Ishiba; 政次石場
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-08-19
Also published as: JP4096929B2; US20070290097A1

Abstract

【課題】チップタービンファンを推力源として利用する垂直離着陸機において、チップタービンファンの温度分布の発生を抑制する。
【解決手段】ファン１０の回転軸１７を中心に設けられた環状のタービン室１５内において、該ファン１０に取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファン２を備える垂直離着陸機であって、タービン室１５に圧縮ガスを供給する圧縮ガス入口１４が該タービン室１５の周上において等間隔に三個以上配置される。
【選択図】図５

Description

本発明は、垂直に離着陸を行う垂直離着陸機に関する。

垂直に離着陸を行う従来のヘリコプターにおいては、メインローターのピッチ角を変更するコレクティブピッチ制御により推力を調整していた。このコレクティブピッチ制御では、エンジン回転数は一定とされ、メインローターのピッチ角の変更のみにより推力が調整される。しかし、ピッチ角を変更すると、メインローターの空気抵抗が変化するのでエンジンの負荷も変化してしまう。そのため、エンジン回転数が変動することがあり、これにより機体の高度が変動することがあった。また、コレクティブピッチ制御では、操縦者の熟練した飛行技術を必要とし、操縦者が推力の変動を予測して推力の調整を行う必要があった。

ここで、大型のメインローターを備えたヘリコプター等では、該メインローターの慣性モーメントが大きいため、前記エンジン回転数の変動をある程度抑制することができた。一方、トラフの空気偏向によってピッチおよびロール制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、垂直離着陸機に適用することが可能であるチップタービンファンに関する技術が公開されている（例えば、特許文献２参照。）。この公開された技術によると、燃料ガスがチップタービンの燃料ガス通路から圧縮機の空気通路へ漏洩するのを回避することが可能となる。
特表２００３−５１２２１５号公報特開平６−２７２６１９号公報

垂直離着陸機にチップタービンファンを推力源として利用する場合、ファンを回転駆動するエネルギーを圧縮ガスから得る。即ち、圧縮ガス等によってファンに取り付けられたチップタービンを介して該ファンを回転させて、垂直離着陸機の推力を発生させる。このとき、圧縮ガスをチップタービンに供給するため供給部位が高温となり、チップタービンファン及びファンケースに温度分布が生じる。その結果、ファンのラビリンス部等の寸法公差が厳しい箇所の不具合に繋がる虞や、該不具合を回避するために寸法公差を緩めることで垂直離着陸機の推力が低下する虞がある。

また、チップタービンファンを複数備える垂直離着陸機で一のチップタービンが何らかの理由で停止すると、チップタービンファンによって発生する回転モーメントの均衡が崩れる。その結果、垂直離着陸機の姿勢を安定させるのが困難となったり、回転モーメントの均衡を保つために更にチップタービンファンを停止させることで垂直離着陸機の推力が低下したりする虞がある。

また、垂直着陸機の姿勢を制御するために、チップタービンをサイクリックピッチ制御する場合、その姿勢制御の応答性は低く、操縦者の要求する姿勢に直ちに制御することが困難となる虞がある。

本発明では、上記した問題に鑑み、チップタービンファンを推力源として利用する垂直離着陸機において、チップタービンファンの温度分布の発生を抑制し、また一のチップタ
ービンファンの停止時における垂直離着陸機の姿勢の安定化を図り、また垂直離着陸機の姿勢を応答性よく制御することを目的とする。

まず、本発明は、上記した課題を解決するために、チップタービンファンへの圧縮ガスの入口の数とそのタービン室への配置間隔に着目した。詳細には、本発明は、ファンの回転軸を中心に設けられた環状のタービン室内において、該ファンに取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファンを備える垂直離着陸機であって、前記タービン室に圧縮ガスを供給する圧縮ガス入口が該タービン室の周上において等間隔に三個以上配置される。

チップタービンファンに供給される圧縮ガスは、垂直離着陸機がより大きい推力を得るために、高圧縮され且つ比較的高い温度を有する。そこで、圧縮ガス入口をタービン室の周上において等間隔に少なくとも三個以上配置されることで、圧縮ガス入口を中心として高温となる温度分布が、タービン室やその周辺に均等に形成される。その結果、チップタービンファンにおける温度分布がより均一となり、ファンのラビリンス部等の寸法公差が厳しい箇所の温度変化による不具合の発生を抑制したり、または該不具合の発生を事前に回避するために寸法公差を緩和することで垂直離着陸機の推力が低下するのを回避することが可能となる。尚、圧縮ガス入口を三個以上とするのは、一個もしくは二個では、圧縮ガス入口同士の間隔が開きすぎ、チップタービンファンにおける温度分布を十分に均一化するのが困難と考えられためである。また、本発明を含め以降の発明において、圧縮ガスとして圧縮空気等が利用できる。

次に、本発明は、上記した課題を解決するために、一のチップタービンファンにおけるファンの配置と回転方向に着目した。詳細には、本発明は、ファンの回転軸を中心に設けられた環状のタービン室内において、該ファンに取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファンを複数備える垂直離着陸機であって、前記複数のチップタービンファンのそれぞれにおいて、ファンとチップタービンが複数組設けられ、且つ、タービン室において前記複数のチップタービンが圧縮ガスの流れにおいて直列に設けられるとともに各チップタービンが取り付けられたファンの回転方向が交互に逆回転である。

即ち、一のチップタービンファンにおいて、ファンとそれに取り付けられるチップタービンを偶数組設け、且つ各ファンの回転方向を交互に逆回転とすることで、各ファンによって発生する回転モーメントを相殺させ、その結果、一のチップタービンファンにおいて発生する垂直離着陸機に対する回転モーメントを低減させるものである。従って、複数有るチップタービンファンのうち一のチップタービンファンが何らかの理由で停止しても、垂直離着陸機に回転モーメントが発生しないため、残りのチップタービンファンを停止させなくても飛行を継続することが可能となる。即ち、垂直離着陸機の姿勢を安定させるのが困難となったり、回転モーメントを低減させて安定化を図るために更にチップタービンファンを停止させることで垂直離着陸機の推力が低下したりするのを回避することが可能となる。

また、圧縮ガス入口からタービン室に供給された圧縮ガスは、タービン室内のチップタービンに対して順次、揚力を発生させてファンを回転させる。従って、チップタービンと圧縮ガスの流れとが成す迎え角が一定であれば、タービン室において下流側に位置するチップタービンほど圧縮ガスから得られる揚力が低下し、該チップタービンの取り付けられるファンの回転モーメントも低下する。その結果、各ファンによって発生する回転モーメントがばらつき、チップタービンファン全体によって垂直離着陸機を回転させる回転モーメントが大きくなることになる。そこで、上記の垂直離着陸機において、前記タービン室
における圧縮ガスの流れにおいて上流側から下流側に向かうに従い、前記チップタービンと圧縮ガスの流れとが成す迎え角が大きくなるように設定されるようにしてもよい。

次に、本発明は、上記した課題を解決するために、タービン室に供給された圧縮ガスの排出によって生じる推力に着目した。詳細には、本発明は、ファンの回転軸を中心に設けられた環状のタービン室内において、該ファンに取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファンを備える垂直離着陸機であって、前記タービン室に圧縮ガスを供給する圧縮ガス入口が該タービン室の周上において複数個設置され、且つ該タービン室の圧縮ガスを排出し各圧縮ガス入口に対応した圧縮ガス出口が該タービン室に設置され、前記複数個の圧縮ガス入口のそれぞれを介して前記タービン室に供給される圧縮ガス量を制御する圧縮ガス量制御手段を備える。

即ち、タービン室に供給された圧縮ガスはチップタービンに揚力を発生させてファンを回転させることで、その本来の役割を終えるが、上記の垂直離着陸機ではチップタービンに揚力を発生させて圧縮ガス出口から排出される圧縮ガスを、垂直離着陸機の姿勢制御にも利用する。圧縮ガス量制御手段による圧縮ガス量の制御は応答性が高いため、チップタービンをいわゆるサイクリックピッチ制御する場合に比べて、垂直離着陸機の姿勢を操縦者の要求する姿勢に直ちに制御することが可能となる。

また、上記の垂直離着陸機において、前記圧縮ガス出口にラバールノズルを設けてもよい。これにより、圧縮ガス出口から排出される圧縮ガスが徒に拡散するのを抑制し、圧縮ガスによる推力を垂直離着陸機の姿勢制御により有効に利用することが可能となる。

チップタービンファンを推力源として利用する垂直離着陸機において、チップタービンファンの温度分布の発生を抑制し、また一のチップタービンファンの停止時における垂直離着陸機の姿勢の安定化を図り、また垂直離着陸機の姿勢を応答性よく制御することが可能となる。

ここで、本発明に係る垂直離着陸機の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１、２、３に、本発明に係る垂直離着陸１の概略的な構造を示す。従って、以下に示す実施例は、これらの垂直離着陸機１に適用される。図１に示す垂直離着陸機１は、操縦者ＨＤの前方と後方に、それぞれ２台ずつチップタービンファン２が設けられている。このチップタービンファン２の動力源となる圧縮空気は、操縦者ＨＤの操縦席４の下に位置する圧縮空気タンク３に貯留されている。また、図２に示す垂直離着陸機１は、操縦者ＨＤの前方と後方に、それぞれ１台ずつチップタービンファン２が設けられている。このチップタービンファン２の動力源となる圧縮空気は、操縦者ＨＤの操縦席４の後方であって後方のチップタービンファン２の下に位置する圧縮空気タンク３に貯留されている。また、図３に示す垂直離着陸機１は、操縦者ＨＤが概ね直立状態で操縦することが可能な垂直離着陸機である。この垂直離着陸機１においては、操縦者ＨＤの上方左右に、それぞれ１台ずつチップタービンファン２が設けられている。このチップタービンファン２の動力源となる圧縮空気は、操縦者ＨＤの背後の圧縮空気タンク３に貯留されている。

ここで、第一の実施例におけるチップタービンファン２の構造について、図４に基づいて説明する。チップタービンファン２は、主軸１７を中心に回転するファン１０と、ファン１０の先端にラビリンス部１２を介して取り付けられたチップタービン１１がファンケ
ース１３の中に格納されることで、概ね構成される。チップタービン１１は、主軸１７を中心に環状に設けられたタービン室１５内に置かれる。タービン室１５には、圧縮空気タンク３から送られた圧縮空気が、圧縮空気入口１４を経て供給される。そして、この圧縮空気が、タービン室１５内のチップタービン１１に吹き付けられることで、チップタービン１１に揚力が発生し、ファン１０を主軸１７周りに回転させることになる。

尚、図４中の白抜きの矢印は、圧縮空気の流れを表し、黒塗りの矢印はファン１０の回転によって発生する空気の流れを表す。この黒塗りの空気の流れにより、垂直離着陸機１は浮力を得る。タービン室１５に供給された圧縮空気は、チップタービン１１に対して吹き付けられた後、圧縮空気出口１６を経てタービン室１５の外に排出される。

ここで、図５にチップタービンファン２を上方から見た図を示す。本実施例においては、主軸１７を中心として環状に設けられたタービン室１５に圧縮空気を供給する圧縮空気入口１４が１０口、タービン室１５の周上に均等に設置されている。タービン室１５に供給される圧縮空気は、チップタービン１１によってより大きな揚力を発生させるため、比較的高圧で圧縮され、且つ高温である。そこで、図５に示すように圧縮空気入口１４を配置することで、圧縮空気の有する熱エネルギーによってチップタービンファン２全体が比較的均等に温度上昇する。即ち、圧縮空気入口１４を中心とした温度分布における温度差が小さく抑えられる。

その結果、チップタービンファン２を設計する上で、温度分布によるチップタービンファン２の構成部品の熱変形に対するマージンをより小さく設定することが可能となる。例えば、ラビリンス部１２の隙間の寸法公差をより小さくして、チップタービン１１での揚力の発生をより効率的に行うことが可能となる。換言すると、ラビリンス部１２において、熱変形による部品間の接触をより確実に回避することが可能となる。

本実施例に係る垂直離着陸機の概略を図６に示す。図６に示す垂直離着陸機１の概略構成は、図１に示す垂直離着陸機と同じである。その相違点は、図６に示す垂直離着陸機１では、チップタービンファン２はファンを２枚有しており、それぞれのファンの回転方向は逆回転方向である。本実施例におけるチップタービンファン２のより詳細な構造を図７に示す。尚、図７において、図４に示すチップタービンファン２の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すチップタービンファン２と図４に示すチップタービンファン２との相違点は、上述したように前者がファンを２枚（１０ａと１０ｂ）を有している点である（それぞれのファンを第一ファン１０ａ、第二ファン１０ｂという。）。第一ファン１０ａは、第一ラビリンス部１２ａを介して第一チップタービン１１ａが取り付けられている。また、第二ファン１０ｂは、第二ラビリンス部１２ｂを介して第二チップタービン１１ｂが取り付けられている。

タービン室１５内においては、第一チップタービン１１ａと第二チップタービン１１ｂは、圧縮空気の流れに沿って直列に、且つ第一チップタービン１１ａが第二チップタービン１１ｂの下流側に配置されている。従って、圧縮空気入口１４からタービン室１５に供給された圧縮空気は、先ず第二チップタービン１１ｂに揚力を発生させて第二ファン１０ｂを回転させた後、第一チップタービン１１ａに揚力を発生させて第一ファン１０ａを回転させる。

ここで、図７の各チップタービンの右側に、対応するチップタービンの断面を示している。図７に示すように、第一チップタービン１１ａと第二チップタービン１１ｂは、翼状
の形状を有しており、圧縮空気の流れに対し各チップタービンの法線方向が主軸１７を挟んで反対方向となる。その結果、第一ファン１０ａと第二ファン１０ｂの主軸１７を中心とした回転方向は逆回転となる。これにより、第一ファン１０ａと第二ファン１０ｂによって発生する、主軸１７中心の回転モーメントが相殺される。

更に、第一ファン１０ａと第二ファン１０ｂによって発生する、主軸１７中心の回転モーメントを可及的に同じにすることで、結果的に一台のチップタービンファン２によって発生する回転モーメントを可及的に小さくするために、第一チップタービン１１ａのコード長ＣＬ１を第二チップタービン１１ｂのコード長ＣＬ２より長くし、且つ第一チップタービン１１ａの迎え角θａを第二チップタービン１１ｂの迎え角θｂより大きくした。これは、タービン室１５に供給された圧縮空気は、先ず第二チップタービン１１ｂに対して仕事をするため、第一チップタービン１１ａに対して仕事をするとき圧縮空気の有するエネルギーが低下していることを考慮したものである。これにより、第一チップタービン１１ａにおいてより効率的に揚力Ｐを発生させることが可能となる。

このように構成されるチップタービンファン２を有する垂直離着陸機１は、一基のチップタービンファン２が何らかの理由で停止しても、残りのチップタービンファン２を引き続き駆動させ続けて、回転モーメントによって垂直離着陸機１の姿勢が不安定となることなく、飛行を継続することが可能となる。即ち、一基のチップタービンファン２が停止することで発生する回転モーメントを、駆動しているチップタービンファン２を敢えて停止させることでキャンセルさせることなく、飛行を継続することが可能となる。

本実施例における垂直離着陸機１のチップタービンファン２の、圧縮空気の供給に関するシステム構成を図８に、該チップタービンファン２の詳細な構成を図９に示す。チップタービンファン２の詳細な構成は図７に示す構成と同一であり、同一の構成要素については、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。尚、説明の都合上、図９においては、主軸１７の回転軸ＳＬを挟んで、右側に位置する構成要素については参照番号の最後に「Ｒ」を、左側に位置する構成要素については参照番号の最後に「Ｌ」を付加している。

図８に示すように、本実施例におけるチップタービンファン２においては、タービン室１５への圧縮空気入口１４は１２口設けられている。そして、各圧縮空気入口１４へは、圧縮空気タンク３から圧縮空気供給路６が設けられ、そこを圧縮空気が流れる。そして、各圧縮空気供給路６には電磁弁７が設けられており、この電磁弁７の開度によって、各圧縮空気供給路６における圧縮空気の流れが制御される。尚、各電磁弁７の開度は、ＥＣＵ５からの指令に基づいて制御される。

図９に示すチップタービンファン２では、回転軸ＳＬの右側に位置する電磁弁７Ｒの開度を全開とし、且つ回転軸ＳＬの左側に位置する電磁弁７Ｌの開度を半開度（全開の半分の開度）としている。このように、回転軸ＳＬを挟んで対称位置にある圧縮空気入口１４Ｒ、Ｌのそれぞれを介してタービン室１５に供給される圧縮空気量を異ならせる。このようにすることで、圧縮空気出口１６Ｒ、Ｌのそれぞれから排出される圧縮空気量が異なるため、回転軸ＳＬを挟んだこれら排出された圧縮空気による推力の違いによって回転軸ＳＬを傾ける回転モーメントが発生し、図示するようにチップタービンファン２の左側が下がり右側が上がることで、チップタービンファン２を備える垂直離着陸機１の姿勢が変化する。

この垂直離着陸機１の姿勢制御は、電磁弁７の開度を制御することにより行われるため、比較的高い応答性をもって行い得る。特に、チップタービン１１をいわゆるサイクリッ
ク制御することで垂直離着陸機１の姿勢を制御する場合はその応答性が低いため、本実施例による垂直離着陸機１の姿勢制御は非常に有用である。尚、本実施例においては、圧縮空気出口１６には、ラバールノズル１８が設けられており、排出された圧縮空気による推力をより効率的に発生させ得る。

また、垂直離着陸機１の姿勢を制御するにあたっては、図９に示すごとく二つの電磁弁７の開度を制御するだけではなく、複数の電磁弁７の開度をそれぞれ任意の開度にＥＣＵ５によって制御することで、垂直離着陸機１の姿勢を概ね任意に制御することが可能となる。

本実施例に係る垂直離着陸機１に備えられるチップタービンファン２の構造を図１０に示す。尚、図４に示すチップタービンファン２の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施例におけるチップタービンファン２では、タービン室１５に近接したファンケース１３上部の全周に断熱効果を有する断熱部２０を設けた。これにより、タービン室１５内の熱エネルギーが外部に漏れにくくなるため、圧縮空気によるタービン室１５内での仕事、即ちチップタービン１１における揚力の発生がより効率的に行われる。断熱部２０は、単に空気層でもよく、またその内部に更にアラミド繊維を混合させたガラス繊維等の断熱材を充填してもよい。

また、断熱部２０に断熱材を充填することで、タービン室１５内で生じた騒音を吸音したり、チップタービン１１が破損した場合にその破損したチップタービン１１から操縦者ＨＤを防護したりすることが可能となる。

垂直離着陸機１が離着陸する際、地面効果によって推力が大きく変動する場合がある。ここで、図１１に基づいて、地面効果について簡潔に説明する。図１１（ａ）に示すようにチップタービンファン２の直径をＤ、地面からの高さをＨとすると、図１１（ｂ）に示すように地面効果が変化する。図１１（ｂ）において、横軸は上記高さＨに対するチップタービンファン２の直径Ｄの比率Ｈ／Ｄであり、縦軸はチップタービンファン２の地面からの高さが上記Ｈであるときの推力に対する該チップタービンファン２の地面からの高さが無限遠方であるときの推力の比率である。

このように、地面効果は、チップタービンファン２の地面からの高さが低くなるほど顕著となり、本実施例では比率Ｈ／Ｄが２．０以下となると特に顕著となる。この地面効果が顕著となることは、垂直離着陸機１に働く推力が急激に変化することを意味する。しかし、チップタービンファン２の特性上、垂直離着陸機１に働く推力を安定させるために地面効果に応じてチップタービンファン２を高い応答性をもって制御することが困難である。

そこで、本実施例では、図１２および図１３に示すように垂直離着陸機１の下部に伸縮自在のショックアブソーバ３０を設けるとともに、垂直離着陸機１が地面Ｇｎｄに接地するとき、もしくは地面Ｇｎｄから離れるときの、ショックアブソーバ３０の長さＡｍａｘを、地面効果を考慮した値に設定した。以下、図１２および図１３に基づいて、本実施例を説明する。

先ず図１２においては、図１２の上段左側は飛行状態を、上段真ん中は飛行状態にあった垂直離着陸機１が接地した直後の状態を、上段右側は接地した状態からショックアブソ
ーバ３０の長さが短縮され、最終的に着陸停止した状態を示している。また、図１２の下段は、チップタービンファン２の推力の推移であって、上段に示す垂直離着陸機の状態に応じた推移を示している。

本実施例では、ショックアブソーバ３０の長さＡｍａｘを、図１１（ｂ）に示すように地面効果が顕著となるか否かの閾値である比率Ｈ／Ｄの値が２．０となる長さとする。従って、飛行状態にある垂直離着陸機１はショックアブソーバ３０の長さがＡｍａｘの状態で接地し、それ以降はチップタービンファン２の推力の発生を止め、ショックアブソーバ３０の短縮によって垂直離着陸機１の高さを停止時の高さにまで変更させる。これによって、地面効果が顕著となるときにはチップタービンファン２の推力を制御する必要がなくなり、安定した着陸が可能となる。尚、図１２中ｔｄで表される時間は、チップタービンファン２による推力発生を停止するために必要な遅れ時間であり、また図１２中Ｆ０で表される推力は垂直離着陸機１の機体重量に相当する推力であり、これは後述する図１３においても同様である。

次に図１３においては、図１３の上段左側は着陸停止状態を、上段真ん中は着陸状態にあった垂直離着陸機１が地面から離れる直前の状態を、上段右側は飛行状態を示している。また、図１３の下段は、チップタービンファン２の推力の推移であって、上段に示す垂直離着陸機の状態に応じた推移を示している。

着陸停止状態にある垂直離着陸機１は、地面Ｇｎｄと接地している間は推力Ｆ０分だけ発生させる。そして、ショックアブソーバ３０の長さがＡｍａｘの状態になるまでその長さを伸ばし、Ａｍａｘとなった時点でチップタービンファン２の推力によって浮力を得、飛行を行う。即ち、地面効果が顕著とならなくなった時点でチップタービンファン２による飛行を行うため、地面効果が顕著となるときには地面効果に応じたチップタービンファン２の推力制御を行う必要が無く、以て安定した離陸が可能となる。

本実施例においては、ショックアブソーバ３０の長さＡｍａｘは、地面効果の影響を考慮して比率Ｈ／Ｄが２．０としたが、この値は実際の垂直離着陸機における地面効果を考慮して、適宜変更してもよい。

本発明の実施例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す第一の図である。本発明の実施例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す第二の図である。本発明の実施例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す第三の図である。本発明の第一の実施例に係る垂直離着陸機に備えられるチップタービンファンの構成を示す図である。本発明の第一の実施例に係る垂直離着陸機に備えられるチップタービンファンを上方から見た図である。本発明の第二の実施例に係る垂直離着陸機の概略構成を示す図である。本発明の第二の実施例に係る垂直離着陸機に備えられるチップタービンファンの構成を示す図である。本発明の第三の実施例に係る垂直離着陸機に備えられるチップタービンファンの、圧縮空気の供給に関するシステム構成を示す図である。図８に示すチップタービンファンの構成を示す図である。本発明の第四の実施例に係る垂直離着陸機に備えられるチップタービンファンの構成を示す図である。本発明の第五の実施例に係る垂直離着陸機における地面効果を示す図である。本発明の第五の実施例に係る垂直離着陸機が着陸する際の、ショックアブソーバの長さの変化およびチップタービンファンの推力の推移を示す図である。本発明の第五の実施例に係る垂直離着陸機が離陸する際の、ショックアブソーバの長さの変化およびチップタービンファンの推力の推移を示す図である。

符号の説明

１・・・・垂直離着陸機
２・・・・チップタービンファン
３・・・・圧縮空気タンク
５・・・・ＥＣＵ
７・・・・電磁弁
１０・・・・ファン
１０ａ・・・・第一ファン
１０ｂ・・・・第二ファン
１１・・・・チップタービン
１１ａ・・・・第一チップタービン
１１ｂ・・・・第二チップタービン
１２・・・・ラビリンス部
１３・・・・ファンケース
１４・・・・圧縮空気入口
１５・・・・タービン室
１６・・・・圧縮空気出口
１７・・・・主軸
１８・・・・ラバールノズル

Claims

ファンの回転軸を中心に設けられた環状のタービン室内において、該ファンに取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファンを備える垂直離着陸機であって、
前記タービン室に圧縮ガスを供給する圧縮ガス入口が該タービン室の周上において等間隔に三個以上配置されることを特徴とする垂直離着陸機。
ファンの回転軸を中心に設けられた環状のタービン室内において、該ファンに取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファンを複数備える垂直離着陸機であって、
前記複数のチップタービンファンのそれぞれにおいて、ファンとチップタービンが偶数組設けられ、且つ、タービン室において前記複数のチップタービンが圧縮ガスの流れにおいて直列に設けられるとともに各チップタービンが取り付けられたファンの回転方向が交互に逆回転であることを特徴とする垂直離着陸機。
前記タービン室における圧縮ガスの流れにおいて上流側から下流側に向かうに従い、前記チップタービンと圧縮ガスの流れとが成す迎え角が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項２に記載の垂直離着陸機。
ファンの回転軸を中心に設けられた環状のタービン室内において、該ファンに取り付けられたチップタービンが圧縮ガスを吹き付けられることで該ファンが回転されて垂直に離着陸を行うチップタービンファンを備える垂直離着陸機であって、
前記タービン室に圧縮ガスを供給する圧縮ガス入口が該タービン室の周上において複数個設置され、且つ該タービン室の圧縮ガスを排出し各圧縮ガス入口に対応した圧縮ガス出口が該タービン室に設置され、
前記複数個の圧縮ガス入口のそれぞれを介して前記タービン室に供給される圧縮ガス量を制御する圧縮ガス量制御手段を備えることを特徴とする垂直離着陸機。
前記圧縮ガス出口にラバールノズルを設けることを特徴とする請求項４に記載の垂直離着陸機。