Wing both equity type airplane

【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行機に係り、特に、翼幅の長い片持式の主翼を備えず、機体表面に対する相対流に押されて浮揚するようにした、主翼両持型飛行機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な飛行機は、主翼の上下面を流れる気流の速度の差に基いて、主翼の上面に発生する負圧によって、揚力を得るようになっている。
【０００３】
一方、特開２００４−１０６７８４号公報には、空気流に押されて飛翔する、滑空凧飛行機が提案されている。
【０００４】
この滑空凧飛行機は、低速時あるいは着陸時に、機体の迎角が60度近くまで大きくなり、この点において凧と似ているが、実際には、主翼上面に沿って、斜め下方へガスを噴射する噴射部によって、通常の飛行機と同様に、推進力及び揚力を発生させているものであり、気流に押されて揚力を発生させるものではない。
【０００５】
更に、低速時及び離着陸時には、機体全体の迎角を、非常に大きくしなければならず、このような大きな迎角のままで、滑走することは困難であり、また不安定でもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、翼端が自由端となっている一般的な片持式主翼を備えておらず、機体に対する相対流に押されて浮上すると共に、離着陸時、あるいは低速飛行時にも、安定して飛行することができるようになっている主翼両持型飛行機を提供することを課題としている。
【０００７】
本発明者は、鋭意研究の結果、推進機によって機体を前進させることにより、機体の上下に生じる気流から得られる反力の分力によって、機体の荷重を支えると共に、推進機による推力の分力によって上昇させ、姿勢を最適に保ち、且つ飛翔することが可能であることを見いだした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、次のような構成とすることにより、前記課題を解決するものである。
【０００９】
（１） 片持式の主翼を備えない飛行機であって、主胴体の下部左右側部に、それぞれ主胴体より後退し、後縁を主胴体の後端と同一位置として設けた主翼を介して、側胴体を、その前端部を主胴体の前端部より後退させ、かつ主翼の前端部より前に突出させて配設し、左右の側胴体の後部を、主胴体及び主翼の後端部より後方へ突出させ、左右側胴体の後端上部の対向間に水平尾翼を、主翼の後端部と両側胴体と水平尾翼の前縁との間に通気間隙を開けて架設し、左右の側胴体の上部内側を主翼に接し、かつ下半部を主翼の下面より下位に位置させ、左右側胴体と主翼の下面とにより、正面視門型の通気路を、前後方向に連続して形成し、更に、推進機、垂直尾翼、方向舵、昇降舵を具備してなる主翼両持型飛行機。
【００１０】
（２） 前記主翼の下面が下方に凸であるときは、前記水平尾翼は、主翼と反対に、 上面は上方に凸であるように形成されている前記（1）に記載の主翼両持型飛行機。
【００１１】
（３） 前記左右の主翼には、平面視で、その翼幅の中央部を後退させた彎曲部を設け、その前端部の縦断側面形は、翼根部から翼端部へかけて彎曲部を含んで球面状に形成してある前記（1）または（2）に記載の主翼両持型飛行機。
【００１２】
（ ４ ） 前記左右の側胴体の前端面は、平面視で球面状とされ、機体前後方向中間部から後端に向ってその横断面の面積が徐々に小さくなるように設けられていることを特徴とする請求項１〜 ３のいずれかに記載の主翼両持型飛行機。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】 本発明の一実施例を示す主翼両持型飛行機の平面図である。
【図２】 同じく底面図である。
【図３】 図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】 同じく正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１５】
図１、図２に示すように、実施例に係る主翼両持型飛行機（以下単に飛行機という）１は、従来の飛行機とは異なり、左右外側部に翼幅の長い主翼を備えていないことを特徴としている。
【００１６】
平面視幅中央における主胴体２と、主胴体２の下部位置から左右外側へ突出された左右対称の主翼３と、各主翼３の左右外側に、それぞれ固定された右側胴体４Ａおよび左側胴体４Ｂと、右側胴体４Ａと左側胴体４Ｂの上後部間に横架配設された水平尾翼５と、主胴体２の上後部に配設されたプロペラ型の推進機６とからなり、水平尾翼５には、垂直尾翼７、昇降舵８が、垂直尾翼７には方向舵９が配設されている。
【００１７】
水平尾翼５の前縁端部と、主胴体２及び主翼３の後縁端部と、両側胴体４Ａ、４Ｂの間に通気間隙10が形成され、この通気間隙10部分に、推進機６であるプロペラが配設されている。
水平尾翼５の幅方向の中央上部に垂直尾翼７が配設され、その後部に方向舵９が配設されている。 水平尾翼５の後縁には、昇降舵８が配設されている。
【００１８】
図１において、右側胴体４Ａと左側胴体４Ｂは、それぞれ前端面が球面状に形成され、内側面は、ほぼ前後方向へ直線的に形成され、かつ、それぞれの外側面は、 前寄りの部分が外側方へ凸出する凸４Ｃに形成されている。
【００１９】
図２において、機体の底面は、右側胴体４Ａと左側胴体４Ｂのそれぞれ内側面には、 前寄り部分に凸４Ｄが内側に凸出形成されている。 左右の主翼３の底面は、主胴体２の底面と一体になっている。
【００２０】
図４に示すように、右側胴体４Ａと左側胴体４Ｂの正面は、主胴体２の前端部より後方に位置決めされて、側面形は、図３に示すように、後下部が上反りに形成されている。
【００２１】
前記主翼３の前端部は、前記右側胴体４Ａと左側胴体４Ｂの前端部より後方に位置決めされている。 該各主翼３の前縁には、翼幅方向の中間部が彎曲状に後退して彎曲部３Ｂが形成されている。
【００２２】
主翼３の翼型は、図３に示すように、先端面は球面状に形成され、主翼３の上面は平坦で、下面には、前端縁部に、下方へ凸出する凸 ３Ａが形成され、該凸 ３Ａから後方へ向けて先細り形状となって、上下が逆の翼形になっている。
【００２３】
主翼３の前端面は、前記彎曲部３Ｂともに、縦断側面視で球面状に形成されている。 従って、この彎曲部３Ｂよりも、主翼３の翼根部と翼端部が前方へ突出されているので、主翼３に当る気流の剥離が生じにくい。
【００２４】
主翼３の下面の前端縁部の前記最大翼厚部３Ａの位置は、前端部から翼弦長の2/10〜3/10の位置に設定されている。 また最大翼厚部３Ａ部分の翼厚は、翼弦長の３／10〜４／10相当、好ましくは35／100相当の厚さに設定されている。
【００２５】
上記の最大翼厚部３Ａの翼厚が、翼弦長の３／10未満であると、主翼３の厚さが不足して、揚力の効率が生じ難い、４／10を超えると、空気抵抗が過大となってくる。 また主翼３の前端縁部の翼厚が、最大翼厚部３Ａよりも大きいと、乱気流が生じる。
【００２６】
主翼３は、その翼厚が右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂの高さよりも薄く、右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂの下面よりも下方に突出している。
正面において、主翼３と右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂとで、略門型に形成され、主翼３の底面と、右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂとの間に、主翼３の前縁端から後縁端に至る逆溝状の通気路11が形成されている。
【００２７】
しかして、図２において右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂの内側における、左右の凸 ４Ｄ間の対向間隔は、右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂの前端、及び後端における対向間隔よりも、狭く形成されることになる。
【００２８】
上記構成により、飛行機１の飛行時に、前記通気路11へ前方から流入した気流は、右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂにおける凸４Ｃの部分で、コアンダ効果によって高速化されて、後方へ通過する。
【００２９】
平面視で、主胴体２は、前部から後方へ徐々に細く形成されている。
【００３０】
前記昇降舵８は、水平尾翼５の後端に、揺動可能に配設され、水平尾翼５の前後方向の縦断側面形状が、下面が平坦で上面が前端縁部に凸のある翼形とされ、水平尾翼５の外側端部５Ｂは、左右側胴体４Ａ、４Ｂより外方へ突出されている。
【００３１】
ここで、水平尾翼５の縦断面形状は、主翼３の縦断側面形状を、上下反転させた形状とするのがよい。 この実施例では、主翼３の縦断面形状は、上面が平坦、下面に凸 ３Ａがあるように形成されているので、水平尾翼５の下面を平坦面とし、上面を、 凸とした逆の形に設定されている。
【００３２】
なお、主翼３の後縁端に対して、図３に示すように、、水平尾翼５の上下方向の位置を高くすることにより、安定した飛行をすることができる。
【００３３】
前記推進機６は、ジェットエンジンあるいはロケットエンジンであってもよい。 飛行機１が小型、無人機、または模型飛行機である場合には、バッテリなどの電源によって駆動されるモータと、プロペラであってもよい。
【００３４】
この飛行機１においては、必要であれば、図示しない地上滑走用の車輪が配設される。 この車輪は、右側胴体４Ａ、左側胴体４Ｂの前部下側と、水平尾翼５の下側の中央に配設される。 また、飛行機１を飛行艇として用いる場合は、右側胴体４Ａ、左側胴体４Ｂをフロートとして、使用することができる。
【００３５】
この実施例に係る飛行機１は、地上や水上に静止した状態から、推進機６によって加速すると、飛行機１に対して、相対流が主翼３の前方から下側の通気路１１に入り込む。
【００３６】
この際、右側胴体４Ａ、左側胴体４Ｂとによって、通気路11を後方へ通過する気流が、機体１の左右外側に流出することが抑制されて、高速で後方へ通過する。 この高速流が、下域の空気を下方へ押すことになる。
これによって、押された空気の反作用により、主翼３は押しあげられ、飛行機１は揚力を得ることができる。
【００３７】
ここで、飛行機１の浮揚について、和凧と比較して説明する。
【００３８】
和凧の場合、傾斜した前面は風によって押され、この和凧を保持する凧糸に張力がかかる。 和凧は、風のある状態、あるいは無風下では、凧糸を引張ることにより、気流が前面に当ると、その反力により浮上し、釣合いの取れる迎角となる位置まで上昇しようとする。
この上昇する力は、凧糸を繰出さない限り、凧前面に沿う反力の分力であり、凧糸を繰出した時は、前記分力と凧前面と垂直な分力との合成力となる。
【００３９】
この実施例では、凧糸の張力に代えて、推進機６の推進力によって、主翼３が空気を押す方向に加速し、その反力として、上記二つの分力を得ていると考えることができる。
【００４０】
推進機６によって、主翼３が空気を下方へ押した状態で、昇降舵８をやや下向きにしておけば、主翼３にかかる浮上力が抑制されて、飛行機１は僅かに浮上した状態のままで、地上すれすれに滑空する。
【００４１】
推進機６の推進力を増加すると共に、昇降舵８を上向きにすれば、飛行機１の前部が持上がり、且つ推進機６の推進力の増大に比例して、飛行機１は大きな反力を得て、加速され上昇する。
【００４２】
この時、主翼３の迎角は、かなり大きくなるが、主翼３、右側胴体４Ａ及び左側胴体４Ｂ、及び主胴体２の、前端面は球面状になっているので、主翼３の前端部における空気の剥離がなく、従って失速あるいは墜落することがない。
【００４３】
上記過程において、通気路11の前端部から後方に向って、気流が通過するが、主翼３の前端縁部下面における凸 ３Ａによって空気が抑えられ、且つ、後方に向かって、通気路11の断面積が大きくなるので、いわゆるコアンダ効果によって、主翼３底面、右側胴体４Ａ内側面、左側胴体４Ｂ内側面に沿う、粘性の高い遅い流れが生じる。
【００４４】
従って、離れた位置では高速流が生じ、この高速流によって、主翼３は、大きな推進力を得ることができる。
【００４５】
推進機６の出力が小さい低速飛行時には、通気路11において、下域の空気を、下方へ押圧する力が弱いので、飛行機１全体の迎角が大きくなり、推進機６による推進力の機体前進方向への分力は小さい。
【００４６】
また、推進機６の力が増大すると、主翼３は空気を押さえ込む力が強くなり、その迎角が小さくなるので、推進機６による推進力の分力が、前進方向に大きくなり、飛行機１は高速飛行ができる。
【００４７】
このように、推進機６による推力に応じて、飛行機１の迎角が変化させられるので、安定した飛行をすることができる。 また、風速と、飛行機１の前進方向の分力とが一致した場合は、飛行機１をホバリングさせることができる。
【００４８】
また、水平尾翼５の縦断側面形状が、主翼３の縦断側面形状を反転したものとなっているので、水平尾翼５の上面に、負圧による揚力が発生し、この揚力が、主翼３全体が前方に持上がるモーメントに対抗することになり、飛行姿勢を安定させることができる。
【００４９】
主翼３の下の通気路11は、実施例では１っであるが、これは、機体の幅方向に複数に分けて構成してもよい。 ただし、通気路11の、主翼３に対する幅方向の寸法の割合は、少なくとも１／２が望ましい。
１／２よりも小さいと、機体の浮揚力が不十分であり、推進機６の力を相当に大きくしなければならない。 通気路11の溝の深さは、機体が横滑りしない程度であればよい。
【産業上の利用の可能性】
低速でも、安定した飛行ができる飛行機として、広く利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１． 主翼両持型飛行機 ２． 主胴体 ３． 主翼 ３Ａ． 凸（最大翼厚部 ）
３Ｂ． 彎曲部 ４． 側胴体 ４Ａ． 右側胴体 ４Ｂ． 左側胴体 ４Ｃ、４Ｄ． 凸（凸出量最大部 ）
５． 水平尾翼 ６． 推進機 ７． 垂直尾翼 ８． 昇降舵 ９． 方向舵１０． 通気間隙１１． 通気路