JP2019085085A - リング状あるいは円盤状の翼断面の主構造体に３個以上の回転翼を接合した航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】機体の重量を回転翼の揚力に加えて主構造体の揚力でも支え、回転翼の揚力をより多く推進力として利用することができ少ないエネルギーでの飛行が可能な航空機を提供する。【解決手段】３個以上の回転翼１を主構造体の外周に配置し、主構造体２を翼断面構造の円盤状あるいはリング状の形状とし回転翼だけでなく主構造体でも揚力を発生させ進行方向に対し主構造体の揚力が最適になるよう回転翼の回転面と飛行方向の主構造体に仰角を設け仰角を飛行状況により可変させる、あるいは回転翼の揚力の方向軸を回転翼の向きを変更することで変更し回転翼の揚力をより多く推進力として使用する。【選択図】図１

Description

回転翼航空機であるとともに胴体部に該当する主構造体で揚力を発生して飛行機としての特性を有する航空機に関するものである。

回転翼で飛行する航空機は前後左右に自由に移動することができるため機体の全進行方向で揚力を得られる構造が望ましいが従来のヘリコプターは回転翼が機体の直上にあったため機体形状で揚力を得ることは難しかった。

３個以上の回転翼で機体を制御する一般にドローンやマルチコプターと称される航空機は回転翼の配置の自由度が大きく胴体部の直上を避けて回転翼を配置することができる。

３個以上の回転翼で機体を制御する一般にドローンやマルチコプターと称される航空機は回転翼で揚力を得ているがヘリコプターと比較し回転翼のサイズが小さいため飛行速度を速くし航続距離を延長させるにはより空気抵抗が少なく揚力の大きな機体が必要がある。

胴体部を構成する主構造体となる部分の形状をリング状あるいは円盤状の形状とし、その断面を翼断面形状とし揚力を得られるようにする。

機体が水平飛行する際に主構造体で適切な揚力を得られるように回転翼の揚力が発生する方向軸を進行方向に傾けむける機構あるいは主構造体に仰角を付与する機構を設ける。

機体の重量を回転翼の揚力に加えて主構造体の揚力でも支えるため、回転翼の揚力をより多く推進力として利用することができ少ないエネルギーでの飛行が可能となる。

主構造体を翼断面構造とすることで空気抵抗をへらし飛行速度を向上することができる。

主構造部をリング状の形状とすることで翼幅を細く翼長を長くとり抗力を低減できる。

主構造部を翼断面構造とすることで機体の全高を低く抑え 回転翼を主構造体の下部あるいは上部に格納することで機体全体をコンパクトに収納することができる。

リング状の主構造体をもつ航空機の機体の上面図である。（実施例１） リング状の主構造体をもつ航空機の機体の側面図である。（実施例１） 円盤状の主構造体をもつ航空機の機体の下面図である。（実施例２） 円盤状の主構造体をもつ航空機の機体の側面図である。（実施例２） 回転翼の揚力の方向軸を変更する方法の説明図である。（実施例３） 回転翼面に対して主構造体に仰角を設ける方法の説明図である。（実施例４） 回転翼の収納方法の説明図である。（実施例５）

機体の胴体部を構成する主構造体は、回転翼を連結し機体全体の強度を支える中心となる部位である。

主構造体は翼断面の円盤状あるいはリング状の形状を有する。

回転翼は主構造体と連結部で接合される外周を保護するケース内に回転翼駆動部と同時に収納されるかあるいは主構造体と回転翼の駆動部をアーム状の連結部で直接接合する。

３個以上の回転翼を主構造体の周囲に配し個々の回転翼の回転数を制御することで機体の上昇下降、前進後進、左右方向への移動、旋回を行う。

飛行方向に対し主構造体が最適な揚力を得られるよう、回転翼の回転軸の方向を天頂方向から進行方向へ傾きを変え、揚力の方向軸を変更する機構を設ける。

回転軸の可変機構を搭載できない場合は、機体の前進方向に対し主構造体が適切な揚力を得られる仰角を回転翼の回転面に対して主構造体の取り付け角に設けて仰角を固定あるいは主構造体の仰角回転軸で仰角を可変できる構造とする。

主構造体と連結部と回転翼を連続面で形成することで空力性能を向上することが可能である。

主構造体あるいは連結部や回転翼を収納するケースに方向舵、昇降舵、補助翼を設け機動性を高めることができる。

機体を大型化することで搭乗、貨物積載スペースを供することができ、機外に燃料タンクや貨物を懸架するための装置を取り付ける事ができる。

図１と図２はケース内に回転翼を収納した４個の回転翼部１を翼断面構造を有するリング状の主構造体２に連結部３を介し接合した構造を示している。

４個の回転翼部１の回転翼をお互いの回転モーメントを打ち消す方向に回転させ浮上し、各個の回転翼の回転数を変更することで上昇下降、前後左右方向への飛行、旋回が可能である。

図３と図４はケース内に回転翼を収納した４個の回転翼部１を翼断面構造を有する円盤状の主構造体４に連結部３を介し接合した構造を示している。

４個の回転翼部１の回転翼をお互いの回転モーメントを打ち消す方向に回転させ浮上し、各個の回転翼の回転数を変更することで上昇下降、前後左右方向への飛行、旋回が可能である。

図５の機体は実施例１の４個の回転翼部１とリング状の主構造体２をもつ機体の側面図である。

図５の４個の回転翼部１の回転翼で飛行する航空機が前進する場合、４個の回転翼の回転面を飛行方向へ傾ける事で前進することが可能であり、翼断面構造のリング状の主構造体２が最適な揚力を発生し飛行するため回転翼の回転面の角度を飛行方向に傾けて回転翼の揚力の方向軸を前傾させることで機体が前進し、主構造体の上面と下面に気流が生じる事で揚力を発生させ機体を飛行させることで回転翼の揚力をより多く推進力として利用する事が可能である。

実施例３は実施例２の４個の回転翼部１と円盤状の主構造体４をもつ機体でも可能である。

図６の機体は実施例２の４個の回転翼部１と円盤状の主構造体４をもつ機体の側面図である。

図６の４個の回転翼部１の回転翼で飛行する航空機が前進する場合、機体前方の回転翼より機体後方の回転翼をより多く回転させ前傾姿勢で飛行するため翼断面構造の円盤状の主構造体４で最適な揚力を得るため回転翼の回転面に対し飛行方向の主構造体４に仰角を設け、仰角を固定あるいは主構造体仰角回転軸５を軸に電動あるいは流体圧力で可変させることで円盤状の構造体４で最適な揚力を発生させるとともに抗力を最小化する。

図７で示すように回転翼部１をリング状の主構造体２の外部から中心部へ水平方向あるいは垂直方向へ連結部３を中心に回転させ折り畳んで収納することで、機体をコンパクトに格納することができる。

図７では実施例１のリング状の主構造体２の機体で示したが実施例２の円盤状の主構造体４の機体でも同様の機構を持たせることが可能である。

３個以上の回転翼で機体を制御する一般にドローンやマルチコプターと称される航空機をより少ないエネルギーで高速度、長航続距離での運用が可能となる。

１ 回転翼部
２ リング状の主構造体
３ 連結部
４ 円盤状の主構造体
５ 主構造体仰角回転軸

Claims (5)

1. ３個以上の回転翼を有する航空機において回転翼を取り付ける主構造体をリング状の翼断面形状とし飛行中の揚力を回転翼と主構造体で得られる構造を有する航空機
2. ３個以上の回転翼を有する航空機において回転翼を取り付ける主構造体を円盤状の翼断面形状とし飛行中の揚力を回転翼と主構造体で得られる構造を有する航空機
3. ３個以上の回転翼で飛行する航空機が前進する場合、回転翼の回転面を進行方向へ傾けて前進することが可能であり、請求項１、請求項２の構造を有する航空機の主構造体で最適な揚力を発生し飛行するため回転翼の回転面の角度を飛行方向に傾けて回転翼の揚力の方向軸を前傾させて前進することで主構造体で揚力を発生し機体を飛行させ回転翼の揚力を推進力としても用いる航空機
4. ３個以上の回転翼で飛行する航空機は前進する際に機体前方の回転翼より機体後方の回転翼を多く回転させ前傾姿勢で飛行する事ができるが請求項１，請求項２の航空機の主構造体で最適な揚力を得るため回転翼の回転面と主構造体の飛行方向に仰角を設け、仰角を固定あるいは可変させることで主構造体で最適な揚力を得る航空機
5. 請求項１、請求項２の航空機で回転翼の連結部を中心として主構造体の中心部へ水平方向あるいは鉛直方向に回転させ格納することで機体をコンパクトに収納する機構

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