Flight mechanism and control method of aircraft

関連出願の相互参照 本出願は、２００９年６月５日出願の米国仮特許出願第６１／１８４，７４８号の優先権および利益を主張するものであり、添付の書類と共に、全ての目的のため参照により本書に組み込まれる。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載 本発明は、米国陸軍航空ミサイル軍によって認定された契約書第Ｗ３１Ｐ４Ｑ−０６−Ｃ−０４３５の下で、政府の支援を受けてなされたものである。 米国政府は本発明についての一定の権利を有する。

技術分野 角度方向の制御が、スイープ角の移動時におけるフラップ翼のスイープ偏角の可変差異、および／または可変翼メンブレン張力の制御によって行われる、フラップ翼を有する重航空機に関する。

羽ばたき式飛行機などの、持続可能な羽ばたき翼を有する無線操縦の重航空機である。

航空機の実施例は胴体の構造要素などの支持構造を具えており、この支持構造はさらに、フラップ角速度を生成するよう構成された１以上のモータなどのフラップ駆動要素と、ジョイントなどを介して支持構造に回転可能に取り付けられた第１の翼形と、ジョイントなどを介して支持構造に回転可能に取り付けられた第２の翼形とを具えうる。 第１の翼形は、翼の付け根から先端までの桁またはマストと、付け根の桁または支材と、第１のマストおよび第１の付け根の桁の周りに巻き付けられる、あるいはそれらの周囲に配置された管の周りに巻き付けられるなどして取り付けられたスクリムまたはメンブレンとを具えうる。 第１の翼形は、歯車装置、プーリー、および／または連動装置などのフラップ駆動要素によってフラップして駆動するよう構成される。 第２の翼形は、第２のマストと、第２の付け根の桁と、第２の付け根の桁および第２のマストに取り付けられた第２のメンブレンとを具える。 第２の翼形もまた、フラップ駆動要素によってフラップして駆動するよう構成される。 ピッチ、ヨー、またはロールといった、機体の少なくとも１つの軸に関する航空機制御は、（ａ）マストに対して付け根の桁を回転させ、その結果メンブレンの表面を緩めるまたは張ることによってマストと付け根の桁の間の角度を増減させることなどによる、可変性のメンブレンの羽ばたき運動、（ｂ）位置変更可能な支材先端の運動停止部などによる、可変性の付け根の桁の回転運動限界、および（ｃ）２つのモータを具え、それぞれが１つの翼形を駆動するフラップ駆動要素などによる、可変性のモータ駆動速度の少なくとも１つによって行われる。

複数の実施例は航空機の制御装置を含んでおり、当該制御装置は：スイープ角の移動を有し、付け根の桁およびマストに取り付けられたメンブレンを具える第１のフラップ翼であって、メンブレンはマストに対する付け根の桁の回転によって調整できる表面張力を有している第１のフラップ翼と；スイープ角の移動を有し、第２の付け根の桁および第２のマストに取り付けられた第２のメンブレンを具える第２のフラップ翼であって、メンブレンは第２のマストに対する第２の付け根の桁の回転によって調整できる表面張力を有する第２のフラップ翼とを具えており；第１のフラップ翼は航空機から半径方向に延在し、第２のフラップ翼は航空機の側面から半径方向に第１のフラップ翼とは実質的に反対側に延在し；その結果、第１のフラップ翼の羽ばたき運動と第２のフラップ翼の羽ばたき運動の差異によってピッチトルク、ロールトルクおよびヨートルクの少なくとも１つを生成するよう構成されている。 他の実施例は、前方へのスイープ偏角と後方へのスイープ偏角を含むスイープ偏角をさらに有する第１のフラップ翼と；前方へのスイープ偏角と後方へのスイープ偏角を含むスイープ偏角をさらに有する第２のフラップ翼とを有しており；この装置は更に、第１のフラップ翼の前方へのスイープ偏角と第２のフラップ翼の前方へのスイープ偏角の差異と、第１のフラップ翼の後方へのスイープ偏角と第２のフラップ翼の後方へのスイープ偏角の差異の少なくとも一方を生成することにより、ヨートルクを生成するよう構成されている。

複数の実施例はアセンブリを有しており、当該アセンブリは：（ａ）支持構造に回転可能に取り付けられた第１のアームおよび支持構造に回転可能に取り付けられた第２のアームと；（ｂ）第１のマストおよび第１の付け根の桁に取り付けられたメンブレンを具える第１の翼であって、第１の翼のマストは第１のアームに回転可能に取り付けられ、第１の付け根の桁は羽ばたき運動制御アセンブリに取り付けられている第１の翼と；（ｃ）第２のマストおよび第２の付け根の桁に取り付けられたメンブレンを具える第２の翼であって、第２の翼のマストは第２のアームに回転可能に取り付けられ、第２の付け根の桁は羽ばたき運動制御アセンブリに取り付けられている第２の翼とを具えている。 この羽ばたき運動制御アセンブリは、マストの長軸の周りで第１の付け根の桁の回転移動を可能にしながら第１の付け根の桁に取り付けられた第１のバングと、マストの長軸の周りで第２の付け根の桁の回転移動を可能にしながら第２の付け根の桁に取り付けられた第２のバングと、第１のバングおよび第２のバングを受けるよう構成された位置変更可能なバングヨークとを具えうる。 他の実施例は、第１の翼のマストの周りに第１の翼の付け根の桁の回転角を規定する、第１の位置変更可能な停止部と第２の位置変更可能な停止部を更に具える第１のアームと；第２の翼のマストの周りに第２の翼の付け根の桁の回転角を規定する、第３の位置変更可能な停止部と第４の位置変更可能な停止部をさらに具える第２のアームとを有する。

複数の実施形態はさらに航空機を制御する方法を具えており、当該方法（特定の順番ではない）は：（ａ）（ｉ）スイープ角の移動を有し、前方へのスイープ偏角と後方へのスイープ偏角を含むスイープ偏角を有する第１のフラップ翼と；（ｉｉ）スイープ角の移動を有し、前方へのスイープ偏角と後方へのスイープ偏角を含むスイープ偏角を有する第２のフラップ翼とを設けるステップであって、第１のフラップ翼は航空機から半径方向に延在し、第２のフラップ翼は航空機の側面から半径方向に第１のフラップ翼とは実質的に反対側に延在しているステップと；（ｂ）第１のフラップ翼の前方へのスイープ偏角と第２のフラップ翼の前方へのスイープ偏角の差異、および第１のフラップ翼の後方へのスイープ偏角と第２のフラップ翼の後方へのスイープ偏角の差異の少なくとも一方を生成することにより、ロールトルクおよびヨートルクの少なくとも一方を生成するステップとを含む。 航空機を制御する方法は更に、スイープ角に基づいて第１のフラップ翼の前方への偏角を変化させ、スイープ角に基づいて第２のフラップ翼の前方への偏角を変化させることにより、ピッチトルクを生成するステップを含みうる。 本発明の幾つかの実施形態はさらに、スイープ角に基づいて第１のフラップ翼の後方への偏角を変化させ、スイープ角に基づいて第２のフラップ翼の後方への偏角を変化させることにより、ピッチトルクを生成するステップを含みうる。

実施形態はさらにフラップ装置を具え、当該フラップ装置は：（ａ）回転中心と回転面を有する回転要素と；（ｂ）シャフトの周囲に取り付けられた第１のキャプスタンであって、シャフトは回転中心から遠位かつ回転面に対して実質的に垂直に回転要素に取り付けられた第１のキャプスタンと；（ｃ）支持構造に回転可能に取り付けられた第１のロッカ部材と；（ｄ）第１のキャプスタンおよび第１のロッカ部材に回転可能に取り付けられた第１の駆動リンクと；（ｅ）支持構造に回転可能に取り付けられ、第１の振動リンクを介して第１のロッカ部材に回転可能に取り付けられた第１のアームと；（ｆ）シャフトの周囲に取り付けられた第２のキャプスタンと；（ｇ）支持構造に回転可能に取り付けられた第２のロッカ部材と；（ｈ）第２のキャプスタンおよび第２のロッカ部材に回転可能に取り付けられた第２の駆動リンクと；（ｉ）支持構造に回転可能に取り付けられ、第２の振動リンクを介して第２のロッカ部材に回転可能に取り付けられた第２のアームとを具える。 この機構の幾つかの実施形態は、支持構造に回転できるよう取り付けられた回転要素を有する。

複数の実施形態は更にアセンブリを具えており、当該アセンブリは：（ａ）支持構造に回転可能に取り付けられた第１のアームおよび支持構造に回転可能に取り付けられたと第２のアームと；（ｂ）第１のマストと第１の桁を具える第１の翼であって、第１の翼のマストは第１のアームに回転可能に取り付けられ、第１のアームは第１の翼のマストの周りに第１の翼の桁の回転角を規定する第１の位置変更可能な停止部および第２の位置変更可能な停止部を有している第１の翼と；（ｃ）第２のマストと第２の桁を具える第２の翼であって、第２の翼のマストは第２のアームに回転可能に取り付けられ、第２のアームは第２の翼のマストの周りに第２の翼の桁の回転角を規定する第３の位置変更可能な停止部および第４の位置変更可能な停止部を有している第２の翼とを具えている。 このアセンブリの幾つかの実施形態は、第１のプーリーに配置された第１の停止部と第２のプーリーに配置された第２の停止部とを有しており、第１のプーリーおよび第２のプーリーはそれぞれ作動連結部材を介して回転可能に位置を変えることができ、第３の停止部および第４の停止部はそれぞれ第２の作動連結部材を介して回転可能に位置を変えることができる。

このアセンブリの幾つかの実施形態は、第１のプーリーに配置された第１の停止部と第２のプーリーに配置された第２の停止部を有しており、第１のプーリーおよび第２のプーリーをそれぞれ作動連結部材を介して回転可能に位置変更して、第１の停止部および第２の停止部により定められた第１の角度を増加させることができ、第３の停止部および第４の停止部をそれぞれ第２の作動連結部材を介して回転可能に配置して、第３の停止部および第４の停止部により定められた第２の角度を増加させることができる。

複数の実施形態は更に：（ａ）回転中心と回転面を有する回転要素と；（ｂ）シャフトの周りに装着された第１のキャプスタンであって、シャフトは回転中心から遠位かつ回転面に対して実質的に垂直に回転要素に取り付けられた第１のキャプスタンと；（ｃ）シャフトの周りに装着された第２のキャプスタンと；（ｄ）第３のキャプスタンに取装着された第１のアームであって、第１の連結部材が第３のキャプスタンを第１のキャプスタンに連結している第１のアームと；（ｅ）第４のキャプスタンに装着された第２のアームであって、第２の連結部材が第４のキャプスタンを第２のキャプスタンに連結している第２のアームと；（ｆ）第３のキャプスタンを第４のキャプスタンに連結している第３の連結部材とを具える機構を有しうる。 この機構の幾つかの実施形態では、機構の第３のキャプスタンは回転中心を有し、第４のキャプスタンは回転中心を有することができ、回転要素の回転中心は第３のキャプスタンの回転中心および第４のキャプスタンの回転中心の双方と実質的に同一線上であってもよい。 この機構の幾つかの実施形態では、第１の連結部材はコードを具え、第２の連結部材はコードを具え、第３の連結部材はコードを具えうる。

複数の実施形態は更に：（ａ）フィットメントと係合するマストと；（ｂ）マストに対して実質的に垂直なフィットメントと係合する桁と；（ｃ）マストの一部の周りに配置されたマスト管と；（ｄ）桁の一部の周りに配置された桁管と；（ｅ）桁管およびマスト管に取り付けられたスクリムと；（ｆ）スクリムに配置され、桁とマストの交点から放射方向に延在する第１のバテンであって、翼形の縁部に近い遠位端を有している第１のバテンとを具える翼を具えうる。 翼の幾つかの実施形態はさらに、マストと桁の交点の近くに配置されたストラットを具え、このストラットはマストおよび桁に取り付けられる。 翼の幾つかの実施形態は、ストラットに取り付けられた近位端をさらに具える第１のバテンを有する。 翼の幾つかの実施形態はさらに、スクリムに配置され、桁とマストの交点から放射方向に延在する第２のバテンを具え、この第２のバテンは翼形の縁部に近い遠位端を有しうる。 翼の幾つかの実施形態は、ストラットに取り付けられた近位端をさらに具える第２のバテンを有する。 翼の更に他の実施形態はさらに、桁を固定して受けるよう構成され、マストを回転可能に受けるよう構成された付け根ソケットを具える。 幾つかの実施形態では、翼の平面図形は、第１のバテンの遠位端と、マストの遠位端部分と、桁の遠位端部分と、マストの近位端部分と、桁の近位端部分とを含む外周点によって規定される。 幾つかの実施形態では、翼の平面図形は、第１のバテンの遠位端と、第２のバテンの遠位端と、マストの遠位端部分と、桁の遠位端部分と、マストの近位端部分と、桁の近位端部分とを含む外周点によって規定される。 翼の幾つかの実施形態はポリフッ化ビニル膜を含むスクリムを有し、翼の他の実施形態は、繊維メッシュをさらに含むポリフッ化ビニル膜を含むスクリムを有する。 翼の幾つかの実施形態について、スクリムは繊維メッシュの交差線を有する繊維メッシュを含み、この繊維メッシュの線は、桁管およびマスト管に対して斜めの角度に向けることができる。 翼の幾つかの実施形態は炭素ロッドを具えるマストを有し、第１のバテンは炭素ロッドを具えうる。

フラップ駆動要素は、２以上のモータと、フラップ速度センサと、２つの翼形のフラップ速度を制御して調整する電気回路とを具え、それぞれフラップ駆動要素のアームに取り付けることができる。 例えば、フラップ駆動要素は、第１の回転要素を駆動する第１のモータであって、第１の回転要素が回転中心と回転面を有する第１のモータと；シャフトの周囲に装着された第１のキャプスタンであって、シャフトは回転中心から遠位かつ回転面に対して実質的に垂直に回転要素に取り付けられた第１のキャプスタンと；シャフトの周囲に装着された第２のキャプスタンと；第３のキャプスタンに装着された第１のアームであって、第１の連結部材が第３のキャプスタンを第１のキャプスタンに連結している第１のアームと；第４のキャプスタンを第２のキャプスタンに連結している第２の連結部材と；第３のキャプスタンを第４のキャプスタンに連結している第３の連結部材と；第２の回転要素を駆動する第２のモータであって、第２の回転要素が回転中心と回転面を有する第２のモータと；第２のシャフトの周囲に装着された第５のキャプスタンであって、第２のシャフトが回転中心から遠位かつ回転面に対して実質的に垂直に回転要素に取り付けられた第５のキャプスタンと；第２のシャフトの周囲に装着された第６のキャプスタンと；第７のキャプスタンを第５のキャプスタンに連結している第４の連結部材と；第８のキャプスタンに装着された第２のアームであって、第５の連結部材が第８のキャプスタンを第６のキャプスタンに連結している第２のアームと；第７のキャプスタンを第８のキャプスタンに連結している第６の連結部材と；第１のモータおよび第２のモータのフラップ速度を制御する電気回路とを具えうる。

本発明の実施形態は例示によって図示されており、添付の図面の形状に限定するものではない。

図１は、２つのフラップ翼を有する航空機を示している。

図２Ａは、例示的な翼形を示している。 図２Ｂは、図２Ａの例示的な翼形の柔軟性および羽ばたき運動を示している。 図２Ｃは、図２Ａの例示的な翼形の柔軟性および羽ばたき運動を示している。

図３Ａは、翼の前方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向していない状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図３Ｂは、翼の後方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向していない状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図３Ｃは、翼の前方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向した状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図３Ｄは、翼の後方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向した状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。

図４Ａは、図３Ａおよび図３Ｂなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。 図４Ｂは、図３Ａおよび図３Ｂなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。 図４Ｃは、図３Ｃおよび図３Ｄなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。 図４Ｄは、図３Ｃおよび図３Ｄなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。

図５Ａは、翼の後方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向していない状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図５Ｂは、翼の前方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向した状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図５Ｃは、翼の後方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向した状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図５Ｄは、翼の前方ストロークにおいて左翼が右翼よりも偏向していない状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。

図６Ａは、図５Ａおよび図５Ｂなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。

図６Ｂは、図５Ｃおよび図５Ｄなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。

図７Ａは、翼の前方ストローク（フォアストローク）の開始時の左翼および右翼の双方が、偏角が大きく図示された前方ストロークの終了時の偏向よりも偏向していない状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図７Ｂは、翼の後方ストローク（バックストローク）の開始時の左翼および右翼の双方が、偏角が小さく図示された前方ストロークの終了時の偏向よりも偏向している状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図７Ｃは、翼の前方ストローク（フォアストローク）の開始時の左翼および右翼の双方が、偏角が小さく図示された前方ストロークの終了時の偏向よりも偏向している状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。 図７Ｄは、翼の後方ストローク（バックストローク）の開始時の左翼および右翼の双方が、偏角が大きく図示されている前方ストロークの終了時の偏向よりも偏向していない状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機の上面図を示している。

図８Ａは、図７Ａおよび図７Ｂなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。 図８Ｂは、図７Ａおよび図７Ｂなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。 図８Ｃは、図７Ｃおよび図７Ｄなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。 図８Ｄは、図７Ｃおよび図７Ｄなどの機体の左右側面に対する瞬間的な推力ベクトルおよび累積的な推力ベクトルを示している。

図９は、モータと、歯車装置と、駆動歯車のピンで回転可能に取り付けられた左のアームおよび右のアームとを有し、ピンは駆動歯車の回転中心からオフセットしている例示的なフラップ駆動アセンブリを示している。

図１０Ａは、図１０Ｂの駆動アセンブリの一部を示している。 図１０Ｂは、例示的なフラップ駆動アセンブリおよび機構を示している。

図１１Ａは、例示的な翼の分解図を示している。

図１１Ｂは、組み立てた例示的な翼を示している。

図１２は、１対の図１０の実施形態の組み合わせと類似し、それぞれが４のキャプスタンを有している例示的なフラップ駆動アセンブリおよび機構を示している。

図１３は、付け根の桁または支材の移動を制限する例示的なアセンブリを示している。

図１４Ａ−１４Ｃは、図１３の例示的なアセンブリの側面図を示している。

図１５Ａは、支持構造上の回動点の周りに第１のプーリー要素を回転させることにより第１の支材停止部の位置を回転させるストリングの動きを示している。 図１５Ｂは、ストロークの第１の翼に対して支材の偏角が比較的大きく広がっている支材停止部を底面図に示している。 図１５Ｃは、ストロークの第２の翼に対して支材の偏角が比較的大きく広がっている支材停止部を底面図に示している。

図１６は、翼アセンブリ、および支材を停止させる１対のプーリー要素を示している。

図１７Ａは、前方ストロークおよび後方ストロークの双方について、図１７Ｂと比較して比較的大きい偏角を可能にするように各支材停止部が配置された例を示している。 図１７Ｂは、前方ストロークおよび後方ストロークの双方について、図１７Ａと比較して比較的小さい偏角を可能にするように各支材停止部が配置された例を示している。

図１８Ａは、ヨーチャネルについて中間位置にある停止部を示している。 図１８Ｂは、右に付勢された停止部を示しており、翼のフラップ運動および２つの停止部の間の支材の動作、すなわち前方ストローク時の１の停止部と後方ストローク時の他方の停止部の間の支材の動作は、右向き成分を有する推力ベクトルを生成している。 図１８Ｃは、左に付勢された停止部を示しており、翼のフラップおよび２つの停止部の間、すなわち前方ストローク中の一方の停止部と後方ストローク中の他方の停止部の間の支材の動作は、左向きの要素を有する推力ベクトルを生成している。

図１９は、支材の移動を制御する代替的な手段を示しており、コードまたはストリングはサーボ機構によって制御され、アイレットを介して支材に送られて支材の遠位部分で固定されている。

図２０Ａは、フラップ運動時の支材の向きの制御を示しており、コードまたはストリングを回転させて後方ストロークに対して支材を配置することにより行うことができる。 図２０Ｂは、フラップ運動時の支材の向きの制御を示しており、コードまたはストリングを回転させて後方ストロークに対して支材を配置することにより行うことができる。

図２１Ａは、３軸サーボ機構の支材バングアセンブリを示している。 図２１Ｂは、フラップ機構を有する例示的な航空機の一部を示している。

図２２は、フラップ機構を有する例示的な航空機の一部を示している。

図２３は、フラップ機構を有する例示的な航空機の一部を示している。

図２４Ａは、左翼の方へと傾き、右翼から離れているジンバルヨークを示している。

図２４Ｂは、右翼の方へと傾き、左翼から離れているジンバルヨークを示している。

図２５Ａは、支材バングシステムを示しており、単独の支材バングはヨークと係合し、調整可能な支材停止部レバーに対する構造支持部を提供している。 図２５Ｂ−２５Ｄは、ヨー制御に対する支材停止部レバーの動作を示している。

図２６は、航空機の実施形態の制御および推進システムの例示的なトップレベルブロック図である。

図２７は、フラップ振動数コントローラのトップレベル機能ブロック図である。

図２８は、サーボコントローラの例示的なトップレベルブロック図である。

図２９は、角速度コントローラの例示的なトップレベルブロック図である。

図３０は、角速度コントローラの例示的なトップレベルブロック図である。

図３１は、例示的な翼を示している。

図３２は、図３１の翼の断面図を示している。

図３３は、図３１の端面図におけるマストの周りのメンブレンの回転性能を示している。

図３４は、図３１の翼の断面図における、マストまたは付け根から翼端までの桁が内側に配置される管の周りに巻き付けられたメンブレンを示している。

図３５は、他の取付手段を示しており、材料の分離する部分を用いて管をメンブレンに取り付けている。

図３６は、他の取付手段を示しており、メンブレンの縁部は端面を見たときにｔ型の部分を有し、このｔ型部分または直角の縁面がマスト管内に挿入され、マスト要素によって定位置に保持されうる。

図３７は、２のバテンとメンブレン折り重ね部分を有する例示的な翼形を示している。

図３８は、２のバテンと、メンブレン折り重ね部分とを有する例示的な翼形を示しており、バテンはメンブレンの重複部を有している。

図３９は、図３７の翼形を示しており、メンブレンの材料は発泡メンブレンである。

図４０は、バテンがなく、メンブレンの折り重ねがない翼形を示している。

図４１は、２のバテンと、メンブレンの折り重ねと、マストスリーブと付け根の桁スリーブの間の弓形切欠き領域とを有する翼形を示している。

図４２は、比較的翼面積が小さい角がある翼形を示している。

図４３は、２の湾曲したバテンと、メンブレンの折り重ねを有する発泡メンブレンで作られた翼形を示している。

図４４は、翼形を作る治具を示している。

図４５は、作業面に固定されたフィラメント格子を有するメンブレン素材を示している。

図４６は、メンブレン素材の上に配置された図４４の治具を示している。

図４７は、マストおよび付け根の桁に沿って切除し折り重ねるステップを示している。

図５０は、メンブレンの表面に利用するバテン、および平面図形の残りを切り取るステップを示している。

図５１は、素材からの例示的な翼形の取り外しを示している。

本発明の実施形態は、羽ばたき式飛行機などのフラップ翼を有する無線操縦の重航空機を含んでおり、機体の方向制御は、スイープ角の移動中におけるフラップ翼のスイープ偏角の可変差異、翼の羽ばたき運動の可変差異、および／または翼のフラップ動作の角速度の可変差異によって行われる。 この航空機の実施形態は、揚力を与える主要機能を有し、航空機周囲に制御モーメントまたはトルクを生成する２の翼または翼形を具えている。 ２のこのような翼形のいずれも、航空機の胴体または構造体の各側面に配置することができる。 それぞれの翼は、翼の付け根に近い近位端と翼端に近い遠位端とを有する、付け根から翼端までの桁またはマストを具える。 各翼はマストの近位端に近い付け根の桁または支材を具え、この支材は、固定して回転するよう向けられているが、実質的にはマストに対して直交であってもよい。 各翼の揚力面のメンブレン要素はマストおよび支材にそれぞれ取り付けられ、メンブレンおよび支材はマストの長軸周りに回転または回動することができる。 これらの翼は、少なくとも１のモータなどの搭載型フラップ駆動要素によって駆動されてフラップするように機械運動することができ、翼端は航空機の長軸の周りに境界弧を描く。 支材がある程度の角度量をマスト周囲で自由に移動する場合、フラップストロークしている間、支材の遠位端および揚力面の後縁はマストや揚力面のリード部の運動の後を追う傾向がある。 支材の遠位端はマストに対して調整可能に抑制されることがあり、その結果、マストの周りの支材の角度の移動を可変的に制限する、および／または翼メンブレンの緩みを変化させる、またはメンブレンが羽ばたき運動する。 推力は翼形によって生成することができ、各翼形の推力は、マストがフラップする方向に基づく瞬間的な大きさ、すなわち前方ストロークまたは後方ストローク、翼メンブレンの羽ばたき運動量、および／またはストローク中の翼の角速度を有している。

図１は２つの翼形１０１、１０２を有する航空機１００を示し、左（左舷）の翼形１０１および右（右舷）の翼形１０２はそれぞれ胴体などの航空機構造１０３に取り付けられ、航空機の前方方向にフラップしており、翼形の翼端は一般に航空機１００の水平面に弧１０４、１０５を描き、各移動範囲がそれぞれスイープ角の移動を規定する。

図２Ａは、マスト管要素を受けるスリーブ２０２と、支材管要素を受けるスリーブ２０３とを具えるリード部２０１を有する例示的な翼形２００を示している。 図示のような翼形は、翼形２００の表面のメンブレン上に配置された２の補強要素、すなわちバテン２０４、２０５を有する。 図２Ｂは図２Ａの例示的な翼形の柔軟性を示しており、リード部は回動点２１０の周りで揺動し、付け根の桁スリーブ２０３に対して垂直な面にフラップ角２１１を描く。 図２Ｃは図２Ｂの例示的な翼形の柔軟性を示しており、リード部２０１はさらに回動点の周りで揺動し、支材の遠位端はスイープ偏角２２０を設ける。 後縁２２１および付け根の桁または支材の遠位部分はリード部２０１の後を追う傾向があり、支材が移動できるが抑制されている場合には、支材の遠位端および支材スリーブ２０３はスイープ偏角２３１だけ引きずられる。 一般に、スイープ偏角が大きい程、翼形によって生成される推力は小さくなる。 支材がマストに対する角度２３２を減少させることができる場合、翼形メンブレンの羽ばたき運動は増加する。 一般に、羽ばたき運動が大きいほど、翼形によって生成される推力は小さくなる。

図３Ａは、翼３１２、３１３それぞれの前方ストローク３１４、３１５において、例えば２０度に偏向した左翼３１２が例えば４０度に偏向した右翼３１３よりも角度が小さい状態で、前方方向を向いた機首先端３１１を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、左翼は右翼よりも上方への推力を生成する。 図３Ｂは、翼３１２、３１３それぞれの後方ストローク３２４、３２５において、例えば２０度に偏向した左翼３１２が例えば４０度に偏向した右翼３１３よりも角度が小さい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、これは、機体３１０の（上部に）周りにロールモーメントを生成する。 図３Ｃは、翼３１２、３１３それぞれの前方ストローク３１４、３１５において、例えば４０度に偏向した左翼３１２が例えば２０度に偏向した右翼３１３よりも角度が大きい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、右翼３１３は、左翼３１２よりも上方への推力を生成する。 図３Ｄは、翼３１２、３１３それぞれの後方ストローク３２４、３２５において、例えば４０度に偏向した左翼３１２が例えば２０度に偏向した右翼３１３よりも角度が大きい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、これは、機体３１０の周りに図３Ｂとは反対の角度方向のロールモーメントを生成する。

図４Ａおよび４Ｂは、図３Ａおよび３Ｂなどの機体の左右側面に対する、理想的な瞬間推力ベクトル４１０−４１３および理想的な平均累積推力ベクトル４２０−４２２を示している。 １ストロークで３箇所について各翼に対する例示的な翼の偏向が図示されている。 従って、機体はロールモーメントを生成し、右手の法則に従って右のロールが生じる。 図４Ｃおよび４Ｄは、図３Ｃおよび３Ｄなどの機体の左右側面に対する、理想的な瞬間推力ベクトル４３０−４３３および理想的な平均累積推力ベクトル４４１−４４３を示している。 再び、１ストロークで３箇所について各翼に対する例示的な翼の偏向が図示されている。 従って、この機体はロールモーメントを生成し、右手の法則に従って左のロールが生じる。

図５Ａは、翼３１２、３１３の後方ストローク３２４、３２５において、例えば２０度に偏向した左翼３１２が例えば４０度に偏向した右翼３１３よりも角度が小さい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、左翼３１２は、右翼３１３よりも上方への推力を生成する。 図５Ｂは、翼３１２、３１３の前方ストローク３１４、３１５において、例えば４０度に偏向した左翼３１２が例えば２０度に偏向した右翼３１３よりも角度が大きい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、この構成は、機体３１０の周りに反時計回りのヨーモーメント、すなわち左のヨー運動を生成する。 図５Ｃは、翼３１２、３１３の後方ストローク３２４、３２５において、例えば４０度に偏向した左翼３１２が例えば２０度に偏向した右翼３１３よりも角度が大きい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 従って、右翼３１３は、左翼３１２よりも上方への推力を生成する。 図５Ｄは、翼３１２、３１３の前方ストローク３１４、３１５において、例えば２０度に偏向した左翼３１２が例えば４０度に偏向した右翼３１３よりも角度が小さい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機を上面図に示している。 従って、これは、機体３１０の周りに図５Ｂとは反対の角度方向のヨーモーメント、すなわち右のヨー運動を生成する。

図６Ａは、図５Ａおよび５Ｂなどの機体の左右側面に対する理想的な平均累積推力ベクトル６１０−６１１を示しており、左翼の前方ストロークでは左翼に大きい偏角を有し、左翼の後方ストロークでは左翼に小さい偏角を有しており、右翼の前方ストロークでは右翼に小さい偏角を有し、右翼の後方ストロークでは右翼に大きい偏角を有している。 １ストロークで２カ所について各翼に対する例示的な翼の偏向が図示されている。 従って、ヨー回転の平面６４０において、推力ベクトルの水平要素が突出しており、機体がヨーモーメントを生成して反時計回りまたは左のヨー運動が生じることを示している。 図６Ｂは、図５Ｃおよび５Ｄなどの機体の左右側面に対する理想的な平均累積推力ベクトル６５０−６５１を示しており、左翼の前方ストロークでは左翼に小さい偏角を有し、左翼の後方ストロークでは左翼に大きい偏角を有しており、右翼の前方ストロークでは右翼に大きい偏角を有し、右翼の後方ストロークでは右翼に小さい偏角を有している。 従って、ヨー回転の平面６４０において、推力ベクトルの水平要素が突出しており、機体がヨーモーメントを生成して時計回りまたは右のヨー運動が生じることを示している。

ピッチモーメントは、機体のマスバランスを変化させること、１以上のフラップモータのスロットル操作の差動、および／または翼形の偏角を周期的に変化させる、すなわち周期的なピッチ制御によって生成することができる。 図７Ａは、翼の前方ストローク（フォアストローク）の開始時における左翼３１２および右翼３１３の双方が、偏角が大きく図示されている、すなわちスイープ偏角が大きい前方ストロークの終了時における偏向よりも小さい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 翼が前方にスイープするにつれて偏向は大きくなる。 従って、翼はそれぞれ、前方ストロークの開始時には前方ストロークの終了時よりも上方への推力を生成する。 図７Ｂは、翼の後方ストローク（バックストローク）の開始時における左翼３１２および右翼３１３の双方が、偏角が小さく図示されている、すなわちスイープ偏角が小さい後方ストロークの終了時の偏向よりも大きい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 翼が後方にスイープするにつれて偏向は小さくなる。 従って、翼はそれぞれ、後方ストロークの開始時には後方ストロークの終了時よりも上方への推力を生成しない。 従って、この周期的なピッチ制御は、機体の周りに機首が下がる角度方向の前方ピッチモーメント、すなわちピッチ制御への影響を生成する。 図７Ｃは、翼の前方ストローク（フォアストローク）の開始時における左翼３１２および右翼３１３の双方が、偏角が小さく図示されている、すなわちスイープ偏角が小さい前方ストロークの終了時の偏向よりも大きい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 翼が前方にスイープするにつれて偏向は小さくなる。 従って、翼はそれぞれ、前方ストロークの開始時には前方ストロークの終了時よりも上方への推力を生成しない。 図７Ｄは、翼の後方ストローク（バックストローク）の開始時における左翼３１２および右翼３１３の双方が、偏角が大きく図示されている、すなわちスイープ偏角が大きい後方ストロークの終了時の偏向よりも小さい状態で、前方方向を向いた機首先端を有する航空機３１０を上面図に示している。 翼が後方にスイープするにつれて偏向は大きくなる。 従って、翼はそれぞれ、後方ストロークの開始時には後方ストロークの終了時よりも上方への推力を生成する。 従って、この周期的なピッチ制御は、機体の周りに機首が上がる後方ピッチモーメント、ピッチ制御への影響を生成する。

図８Ａおよび８Ｂは、それぞれ図７Ａおよび７Ｂなどの機体の左右側面に対する理想的な瞬間推力ベクトル８１０−８１１、８３０−８３１、およびそれぞれ図７Ａおよび７Ｂなどの機体に対する理想的な平均累積推力ベクトル８２０、８４０を示している。 １ストロークで４箇所について各翼に対する例示的な翼の偏向が図示されている。 従って、機体はピッチモーメントを生成し、前方（機首下げ）運動が生じる。 図８Ｃおよび８Ｄは、それぞれ図７Ｃおよび７Ｄなどの機体の左右側面に対する理想的な瞬間推力ベクトル８５０−８５１、８７０−８７１、およびそれぞれ図７Ｃおよび７Ｄなどの機体に対する理想的な平均累積推力ベクトル８６０、８８０を示している。 １ストロークで４箇所について各翼に対する例示的な翼の偏向が図示されている。 従って、機体はピッチモーメントを生成し、後方（機首上げ）運動が生じる。

図９は、モータ９１０と、歯車装置９２０と、駆動歯車９３０のピン９２８で回転可能に取り付けられた左のアーム９２４および右のアーム９２６とを有する例示的なフラップ駆動アセンブリ９００を示しており、このピンは駆動歯車９３０の回転中心からオフセットしている。 駆動歯車が回転９３１すると、例示的な左のロッカアーム９２４および右のロッカアーム９２６が周期的に押し引きされ、その結果、左のマスト受取部９３４および右のマスト受取部９３２を前後に揺動させる。

図１０Ａは、フラップ駆動アセンブリについて、回転要素１０１０の回転中心に対する第１のキャプスタン１０１２の配置を示しており、回転要素は歯車であってもよい。 第２のキャプスタン（この図では図示せず）は第１のキャプスタン１０１２と回転要素１０１０の間に挿入され、第１のキャプスタン１０１２および第２のキャプスタンの双方は回転要素１０１０の回転中心１００２からオフセットしたシャフト１００１の周りに装着される。 図１０Ｂは、（ａ）回転中心と回転面を有する回転要素１０１０と、（ｂ）シャフト（図示せず）の周りに装着された第１のキャプスタン１０１２であって、シャフトは回転中心から遠位かつ回転面に対して実質的に垂直に回転要素１０１０に取り付けられた第１のキャプスタン１０１２と、（ｃ）シャフトの周りに装着された第２のキャプスタン１０１８と、（ｄ）第３のキャプスタン１０２２に装着された第１のアーム１０３２であって、第１の連結部材１０２０が第３のキャプスタン１０２２を第１のキャプスタン１０１２に連結している第１のアーム１０３２と、（ｅ）第４のキャプスタン１０２４に装着された第２のアーム１０３０であって、第２の連結部材１０１７が第４のキャプスタン１０２４を第１のキャプスタン１０１２に連結している第２のアーム１０３０と、（ｆ）第３のキャプスタン１０２２を第４のキャプスタン１０２４に連結している第３の連結部材１０２３とを具える、例示的なフラップ駆動アセンブリおよび機構１０００を示している。 この機構の幾つかの実施形態では、機構の第３のキャプスタン１０２２は回転中心を有し、第４のキャプスタン１０２４は回転中心を有し、回転要素１０１０の回転中心が第３のキャプスタン１０２２の回転中心および第４のキャプスタン１０２４の回転中心の双方と実質的に同一線上となることがある。 この機構の幾つかの実施形態では、第１の連結部材１０２０はコードを具え、第２の連結部材１０１７はコードを具え、第３の連結部材１０２３はコードを具えうる。 左翼アセンブリ１０２８は第１のアーム１０３２と係合して図示され、右翼アセンブリ１０２６は第２のアーム１０３０と係合して図示されている。 従って、モータ１０５０はオフセットしたキャプスタンを駆動して、２の翼アセンブリのフラップ運動を行う。

図１１Ａは、２の湾曲したバテン１１１１、１１１２を有する例示的な翼１１００の分解図を示しており、マスト要素１１２０は翼の翼メンブレン１１０１の前縁スリーブ１１２１内に挿入される。 スリーブ１１２１はそれ自体に翼形メンブレンを引き込むことで形成することができる、および／またはマスト要素を受け取る管、すなわち翼形が巻き付けられて固定できる管を有しうる。 弾性ワッシャー１１２２、１１２３が、前縁スリーブ１１２１の両側のマスト要素１１２０の近位および遠位部分に配置されうる。 付け根の桁要素１１３０または支材要素は、翼の翼メンブレン１１０１の付け根の桁スリーブ１１３１内に挿入される。 支材スリーブ１１３１はそれ自体に翼を引き込むことで形成することができる、および／またはマスト要素を受け取る管、すなわち翼が巻き付けられて固定される管を有しうる。 弾性ワッシャー１１３２、１１３３が、支材スリーブ１１３１の両側の付け根の桁要素１１３０の遠位および近位部分に配置されうる。 マスト要素１１２０および支材要素１１３０は、コーナー要素１１４０、またはアームソケット要素（図示せず）に受け取られるよう構成されたアームフィットメントと係合する。 図１１Ｂは、組み立てられた例示的な翼１１００を図示している。 メンブレンは、梱包発泡シートといった１／３２インチの厚さを有するような、押出し成型されたポリエチレン発泡シートで作ることができる。 バテン１１１１、１１１２、マスト要素１１２０、支材要素１１３０、およびスリーブ管１１２１、１１３１は、炭素フィラメントで作ることができる。 翼１１００はさらに、付け根の桁または支材に近い、重なっているメンブレンから作られ、メンブレンの層と発泡繊維の層の間に位置するポケットを有しうる。 発泡繊維は振動を減衰させて、フラップの音響効果を緩和することができる。

図１２は、左のフラップ駆動アセンブリ１２１０と右のフラップ駆動アセンブリ１２２０を具える例示的なフラップ駆動アセンブリおよび機構１２００を示し、１対の図１０Ｂの実施形態の組み合わせと類似しており、左右のフラップ駆動アセンブリはそれぞれ４つのキャプスタンを有しているが、１つの翼アセンブリについて１つのアームを有している。 図１２の実施形態は、フラップ駆動アセンブリ１２００の左のアーム部分１２１１と係合している左翼アセンブリ１２３０を示しており、左のアセンブリ１２１０のアーム１２１１は左のアセンブリ１２１０の第３のキャプスタン１２１２と係合している。 図１２の実施形態は更に、右アセンブリ１２２０のアーム１２１３と係合している右翼アセンブリ１２３０を示しており、右のアセンブリ１２２０のアーム１２１３は、右のアセンブリ１２２０の第４のキャプスタン１２１２と係合している。 この例示的な実施形態では、読み込み命令を有する中央処理装置（ＣＰＵ）等のプロセッサは、翼の位置センサ１２４０、１２４１からの入力をモニタすることで左右のモータの同調を維持する。 ピッチ制御への影響は前後のエンジンスロットル操作の差異によって生成することができる。 ヨー制御への影響は前方ストロークと後方ストロークのスロットル操作の差異によって生成することができ、ロール制御への影響は中間ストロークと終端ストロークのスロットル操作の差異によって生成することができ、付け根の桁または支材に取り付けられた羽ばたき運動スプリング等の翼に取り付けたスプリングでなされうる。 従って、翼の偏角を調整するサーボ機構は、この例示的な実施形態には必要ではない。

図１３は、付け根の桁または支材の移動を制限する例示的なアセンブリ１３００を示している。 ２のサーボ機構１３１０、１３２０が使用され、アイレット１３７０−１３７９を介して送られたストリングまたはコード、およびプーリーシステム１３３０によって支材停止部１３６０−１３６３の位置をそれぞれ制御し、各翼（図示せず）の偏向差を可能にする。 各支材停止部は引っ張られているロッカ状のプーリー要素に固定されており、ストリングを引き込むと対向する支材停止部の間の角度が開く。 １対の支材停止部がフラップアセンブリのアームにそれぞれ配置され、これにより、支材停止部はフラップ動作するアームと共に回転して、支材の近位端の移動を制限する。 従って、ロールおよびヨーへの影響は、支材停止部の位置によりマストがフラップ動作している間に生成することができる。 空気力は、支材をストロークの付随する支材停止部上、すなわち、前方ストローク中は後方の支材停止部および後方ストローク中は前方の支材停止部で停止させる傾向がある。 ハンドルバー状の構造１３８０がピッチサーボ機構１３８１を介して回転１３８２できるように設けられ、マストのフラップ動作と併せて、各翼の支材停止部を広げる、あるいは引き込むことができる。 ハンドルバー状の構造１３４０、１３５０を用いて、ストローク中に支材停止部を継続的に移動させることによりフラップ動作時にピッチへの影響を生成することができる。 図１４Ａは図１３の例示的なアセンブリ１４００の側面図を示しており、１対のストリングまたはコード１４１０、１４１２が、ハンドルバー状の構造１４１６のアームの端部でアイレット１４１４を通って延びて図示されている。 図示されたサーボ機構は、フラップモータおよびフラップ駆動アセンブリの近くに配置することができる。 支材停止部１３６３はプーリー要素に取り付けることができ、プーリー要素自体は支持構造に張った状態で取り付けられる。 図１４Ｂは、ピッチサーボ機構１３１８によるハンドルバー要素１４１６の回転１４３０を示しており、ストロークの特定の部分に対してストリングは支材停止部１３６３、１３６２を引き込むことが可能となる。 すなわち、マスト（この図の頁の外）が回転すると、ストリングはプーリー上の支材停止部を引き込む。 図１４Ｂは、ピッチサーボ機構１３１８によるハンドルバー要素の回転１４３１を示しており、ストリングは支材停止部１３６２、１３６３を引き込み、ストロークの特定の部分に対してそれぞれの支材停止部間の角度は広がる。

マストおよび付け根の桁または支材の面に対して直角な図では、図１５Ａはストリング１５１０の動作を示しており、支持構造上の回動点の周りに第１のプーリー要素（この図では、第２のプーリー要素１５３０によって遮られている）を回転させることにより、第１の支材停止部１５２０の位置を回転させる。 さらに図１５Ａは、この例では動かない第２のストリング１５１１を図示しており、ストリングにおける張力が取り付けられた第２のプーリー要素１５３０における張力と釣り合っているため、第２の支材停止部１５２１は静止位置、すなわちストロークにおける位置に残っている。 図１５Ｂは図１３の底面図を示しており、支材停止部１３６０−１３６３は、支材の比較的大きい偏角まで広げられている。 図１５Ｂは図１３の底面図を示しており、アームのフラップ動作は翼をストロークにおける相対角度を変化させ、支材停止部１３６０−１３６３は図１５Ｂと同じ角度に拡がったままの状態である。 すなわち、図１４Ａの実施例のストローク時、偏角に影響を与えないようにピッチアクチュエータは中立位置にあってもよい。

図１６は、翼アセンブリ１６００および支材停止部１６１４、１６１６用の１組のプーリー要素を図示している。 ２のストリングを適用すると、それぞれを双方向サーボ機構（図示せず）の制御下にすることができ、各プーリー要素を引っ張られた状態で配置し、各支材停止部を他から独立して角度を配置することができる。 図１７Ａは例を示しており、各支材停止部１７１０、１７２０は、前方ストロークおよび後方ストロークの双方に対して比較的大きい偏角ができるように配置されている。 停止部が広く開いた状態では、このようにフラップしている翼は比較的小さい迎え角を有し、比較的小さい推力を生成する。 対照的に、図１７Ｂは例を示しており、各支材停止部１７１１、１７２１は、前方ストロークおよび後方ストロークの双方に対して比較的小さい偏角ができるように配置されている。 停止部が狭い位置に開いた状態では、このようにフラップしている翼は比較的大きい迎え角を有し、比較的に大きい吹き下ろしを伴いながら比較的大きい推力を生成する。 図１８Ａ−１８Ｃは、支材停止部を左または右に調整し、真のヨーモーメントを生成することによって生じたヨー制御１８００を示している。 図１８Ａは、ヨーチャネルに対して中間地点にある停止部１８１０、１８１２を示している。 すなわち、フラップアームは後方ストロークと同一の前方ストロークにおける支材の偏角を有しており、すなわち、推力ベクトルは航空機の「上方」方向に調整される。 図１８Ｂは右に付勢された停止部１８１４、１８１６を示しており、翼のフラップ運動および２つの停止部の間の支材の動作、すなわち前方ストローク時の１の停止部と後方ストローク時の他方の停止部の間の支材の動作は、右向き成分を有する推力ベクトルを生成する。 従って、フラップ運動している間、右に付勢された停止部が生じている機体は、機首を左にする制御を実行する。 図１８Ｃは左に付勢された停止部１８１８、１８２０を示しており、翼のフラップおよび２つの停止部の間の支材の動作、すなわち前方ストローク時の１の停止部と後方ストローク時の他方の停止部の間の支材の動作は、左向き成分を有する推力ベクトルを生成する。 従って、フラップ運動している間、左に付勢された停止部が生じている機体は、機首を右にする制御を実行する。

図１９は、支材の移動を制御する代替的な手段１９００を示しており、コードまたはストリングがサーボ機構（図示せず）によって制御され、ヨーク１９１０のアイレット１９１１、１９１２を介して支材１９２０に送られて、支材の遠位部分で固定されている。 図２０Ａおよび２０Ｂは、フラップ運動時の支材２０２４の向きの制御２０１０、２０２０を図示しており、支材２０２４の方向付けは、図２０Ａのように、コード２０３０またはストリングを回転させて後方ストロークに対して支材を配置し、コード２０２２またはストリングを回転させて後方ストロークに対して支材２０２４を配置することによって行うことができる。 偏角の配置はストローク中に行われ、その結果、サーボ位置コマンドを連続的に変化させること基づいて（例えば、周期的な調整により）ピッチ、ヨー、およびロールに対する制御への影響が生じうる。

バングと呼ばれる支持要素をボールジョイントである複数軸ジョイントを介して翼−支材構造に取り付け、支材とほぼ平行に配置することができる。 支材またはバングはヨークと係合することができ、メンブレンの羽ばたき運動はヨークの動作に影響されることがある。 図２１Ａは、支材移動を制御する他の手段として、３軸のサーボ支材および／またはバングアセンブリ２１００を示しており、支材（またはバング）を保持しているヨーク２１１０は、羽ばたき運動、すなわちストローク時の両翼に対する翼メンブレンの緩みの影響を増減させて、第１のサーボ機構および歯車装置２１２０を介してピッチ制御への影響を生成し；ストローク時の翼間の羽ばたき運動量に差異を生じさせて、第２のサーボ機構および歯車装置２１３０を介してロール制御への影響を生成し；第３のサーボ機構および歯車装置２１４０を介して支材の移動に付勢を任意に生じさせて、ヨー制御に対して羽ばたき運動の差異を生成することができる。 従って、アセンブリ２１００は航空機の機体にヨークに対する複数軸の向きを提供し、ストローク時の翼メンブレンの羽ばたき運動を調整して３軸の制御を行う。

図２１Ｂは、図１０Ｂ（１０００）に示すようなフラップ機構２１００と、付け根の桁または支材と、図２１Ａ（２１００）に示すような制御機構とを有する例示的な航空機を示している。 図２１Ｂの実施形態では、各翼２１６０の支材２１６１がヨーク２１１０と係合する。 さらに、図示された上記のフラップ機構は、電源および処理モジュール２１７０である。 この機体は、任意のスタンド２１８０を有しうる。 図２２は、図９（９００）に示すようなフラップ機構と、付け根の桁または支材と、図２１Ａに示すような制御機構とを有する例示的な航空機２２００の一部を図示しており、付け根の桁２１６１、２２６２はヨーク２１１０と係合する。 図２３は、図９（９００）に示すようなフラップ機構と、付け根の桁または支材の他の実施形態と、図２１Ａ（２１００）に示すような制御機構を有する例示的な航空機２３００の一部を示しており、付け根の桁２１６１、２２６２はヨーク２１１０と係合する。 図２４Ａは、左翼２４１０の方へと傾き、右翼２４２０から離れて位置決めされたヨーク２１１０を示している。 各翼のマストはフラップ平面内に残っており、メンブレンが右翼２４２０よりも緩んでいるため左翼２４１０の羽ばたき運動または翼のゆるみの影響は大きくなり、その結果、左翼２４１０は右翼２４２０よりも推力を生成しない。 図２４Ｂは、右翼２４１０の方へ傾き、右翼２４２０から離れているジンバルヨークを示している。 各翼のマストはフラップ平面内に残っており、右翼の羽ばたき運動は左翼２４１０の羽ばたき運動よりも大きく、その結果、右翼２４２０は左翼２４１０よりも推力を生成しない。 図２４Ａおよび２４Ｂは、この例示的な実施形態に対するロール制御への影響を図示している。 ヨークを有する制御ジンバルは付け根の桁の後縁端部を直接動かして、翼の羽ばたきを操作することができる。

図２５Ａは支材バングシステム２５００を示しており、単独の支材バング２５１０がヨーク２１１０と係合し、調整可能な支材停止部レバー２５１２に対する構造支持部２５１１を提供している。 アセンブリに位置する複数軸のヨークによって提供されたピッチおよびロール制御からヨー制御を分離するには、付け根の桁２５２０を調整可能な支材停止部２５２１、２５２２の間で自由に移動できるようにして、バング２５１０または他の支持要素がヨーク２１１０のヨークアーム２１１１、２１１２の運動を複数軸ジョイント２５５０における翼の方向に接続させることによって実現しうる。 従って、ロール制御は、図２１Ａのアセンブリと類似しているがヨーのサーボ機構歯車ボックスがない、サーボ機構アセンブリの２軸のジンバルのヨークの位置を片側に傾けることで行われ、ピッチ制御は、ヨークの位置を前後に傾けることで行うことができる。 ケーブル２５１３などを介してレバーを引っ張るまたは緩めることにより、第３の（ヨー）サーボ機構を用いてレバー２５１２に取り付けられた支材停止部２５２１、２５２２の向きを制御する。 図２５Ｂはレバー２５１２の実施形態を示しており、張った状態でバング構造２５１１に取り付けられ、支材バング構造２５１１に取り付けられたケーブル２５１３を介して作動させることができる。 図２５Ｃは、レバー２５１２を引っ張り、支材２５９０が移動する支材停止部間の距離を短くするケーブル２５１３を図示している。 図２５Ｄは、レバー２５１２を緩め、支材２５９０の移動距離を長くできるケーブル２５１３を示している。

図２６は、航空機の実施形態の制御および推進システム２６００の例示的なトップレベルブロック図である。 アドレス可能なメモリを有し、電池を含む搭載型動力供給装置２６０８を利用する中央処理装置（ＣＰＵ）２６０２は、少なくとも１の駆動モータ、すなわち推力またはフラップモータ２６１０への電圧命令を生成する。 この命令はパルス幅変調（ＰＷＭ）されうる。 ホールセンサをクランクシャフトに配置することができ、これにより、ＣＰＵ２６０２からフラップ振動数を得たり、提供することができる。 幾つかの実施形態では３の制御サーボ機構２６１２、２６１４、２６１６があり、図２６はピッチ双方向サーボ２６１２、ロール双方向サーボ２６１４、およびヨー双方向サーボ２６１６への命令を生成するＣＰＵ２６０２を示している。 位置センサ２６２４、２６２６、２６２８は、それぞれのサーボ位置２６１０、２６１２、２６１４、２６１６をＣＰＵ２６０２にフィードバックすることができる。 ２つの２軸ジャイロスコープ２６１８、２６２０といった角速度測定装置を用いて、ヨー角速度、ピッチ角速度、およびロール角速度を提供できる。 ＣＰＵ２６０２はアップリンクによって無線制御装置２６２２からの外部命令信号を提供することができ、ＣＰＵ２６０２はダウンリンクによって状態または他の情報を提供することができる。 一般に、ＣＰＵ２６０２は送受信機を介して外部ノードと通信することができる。 電気および／または電子要素は、搭載型動力供給装置および局部的化学電池要素２６０８を介して動力供給することができる。

図２７はフラップ振動数コントローラ２７００のトップレベルブロック図であり、命令フラップ振動数Ｆ _Ｃ ２７０２および派生フラップ振動数Ｆ _ｅｓｔ ２７０４は異なり、フラップ振動数エラーε２７０６を生成する。 フラップ振動数エラー２７０６は積分されてゲインＫ _Ｉ ２７０８を掛けられ、フラップ振動数エラー２７０６はゲインＫ _Ｐ ２７１０を掛けられる。 これら２つの結果はゲインＫ _ＦＦ ２７１２を掛けたフラップ振動数の結果と共に組み合わされ、フラップするための駆動または推力モータへのメインモータ電圧命令などの命令を生成する。 ゲインまたはゲインを生成するステップと共に、フラップ振動数コントローラはマシン読み取り可能な言語で表現され、航空機のプロセッサによってアクセスできるメモリに記録され、フラップモータの電圧命令を生成するよう実行することができる。

図２８はサーボコントローラ２８００の例示的なトップレベルブロック図であり、位置命令ｄ _Ｃ ２８０２は測定位置ｄ _ＭＥＡＳ ２８０４とは異なり、サーボ位置エラーｄ _ε ２８０６を生成し、次いで、サーボ位置エラーにサーボゲインＫ _δ ２８０８を掛けてサーボモータ電圧命令ｕ２８１０を生成する。 サーボチャネルでは、ゲインまたはゲインを生成するステップと共に、サーボコントローラ２８００はマシン読み取り可能な言語で表現され、航空機のプロセッサによってアクセスできるメモリに記録され、１以上のサーボに対するサーボモータ電圧命令を生成するよう実行することができる。

図２９は、ロール、ピッチ、またはヨーの速度制御のために実装されうる角速度コントローラ２９００の例示的なトップレベルブロック図である。 付勢角速度の測定値２９０２は、フィルタをかけたジャイロ速度の測定値２９０４と、スロットルアップした時点、すなわち翼がフラップ運動を始める前に記録された１以上のジャイロ読み取り値に基づくジャイロ速度付勢との差異によって生成されうる。 角速度エラーｅ２９０６は角速度命令と付勢角速度の測定値２９０２の差異によって生成されうる。 サーボ位置命令δ _Ｃ ２９０８は、角速度命令およびフィードフォワードゲインＫ _ＦＦ ２９１０の結果と、角速度エラー２９０６および比例速度ゲインＫ _Ｐ ２９１２の結果を組み合わせることによって生成されうる。

図３０は、ロール、ピッチ、またはヨーの速度制御のために実装されうる角速度コントローラ３０００の例示的なトップレベルブロック図である。 付勢角速度の測定値３００２は、フィルタをかけたジャイロ速度の測定値３００４と、スロットルアップした時点、すなわち翼がフラップ運動を始める前に記録された１以上のジャイロ読み取り値に基づくジャイロ速度付勢との差異によって生成されうる。 デジタル積分器が、経時的な角速度エラーｅ３００６を積分することができる。 角速度エラーｅ３００６は、角速度命令と付勢角速度の測定値の差異によって生成されうる。 サーボ位置命令δ _Ｃ ３００８は、ゲインＫ _Ｉ ３０１４を掛けた積分された角速度エラーの結果と共に、角速度命令およびフィードフォワードゲインＫ _ＦＦ ３０１０の結果と、角速度エラーおよび比例速度ゲインＫ _Ｐ ３０１２の結果を組み合わせることによって生成されうる。

図３１は、マストと、付け根の桁と、マストの折り重ね部分３１１０、付け根の桁の折り重ね部分３１１０および第１のバテン３１３０を有するメンブレンとを有する例示的な翼が示されている。 図３２は図３１の翼の断面図を示しており、第１のバテン３１３０はメンブレン表面に配置されたロッド形状のフィラメントであり、第２のバテン３１４０は平行六面体形状である。 図３３は、マスト周囲のメンブレンの回転性能を示す、図３１の端面図を示している。 図３４は図３１の翼の断面図を示しており、メンブレン３１０２は、マスト、または付け根から翼端までの桁が内側に配置される管３４００の周りに巻き付けられている。 メンブレンの重なる面は、エポキシまたは熱処理によって一部分に接合することができる。 図３５は取り付ける他の手段を示しており、メンブレンと同一材料であってもよい材料の分離する部分３５００を利用して、管３４００をメンブレン３１０３に取り付けている。 図３６は取り付ける他の手段を示しており、メンブレン縁部３６１０は端面を見たときにｔ型の部分３６１１を有しており、このｔ型部分または直角の縁面がスリットにそってマスト管３６２０内に挿入され、マスト要素の圧力により定位置に保持されて熱またはエポキシにより固定することができる。 図３７は、２のバテンとメンブレン折り重ね部分を有する例示的な翼形を示している。 図３８は、２のバテンとメンブレン折り重ね部分を有する例示的な翼形を示しており、バテンはメンブレンの重複部３８１０、３８１１を有している。 図３９は、２のバテン３７１０、３７１１と、２の折り重ね領域３７２０、３７２１を有する図３７の翼形を示しており、メンブレン材料は発泡メンブレンである。 図４０は、バテンがなく、メンブレンの折り重ねがない翼形を示している。 図４１は、２のバテンと、メンブレンの折り重ねと、マスト４１１０と付け根の桁４１２０の間の弓形切欠き領域４１００とを有する翼形を示している。 図４２は、他の例と比較して表面積が狭く、折り重ね領域またはバテンがない、角がある翼形の平面図形を示している。 図４３は、２の湾曲したバテン４３１０、４３１１と、メンブレンの折り重ねを有する発泡メンブレンで作られた翼形を示している。 図４４は、治具４４００に取り付けられたマスト４４１０および付け根の桁４４２０と、有効な管４４３０および４４４０で翼形を作る治具４４００を示している。 図４５は、作業面に固定されたフィラメント格子を有するメンブレン素材４５００を示している。 図４６は、メンブレン素材上に配置された図４４の治具を示している。 図４７は、マストおよび付け根の桁に沿ってメンブレンを切断し、折り重ねるステップを示している。 図５０は、メンブレンの表面に利用するバテン５０１０、５０１１、および平面図形の残りを切り取るステップを示している。 図５１は、素材４５００からの例示的な翼形５１１０の取り外しを示している。

本書に記載された要素、成分、ステップ、および機能は更に細分され、組み合わされ、および／または変化させることができ、さらに、本発明の実施形態の概念の範囲内に留まることを当該技術分野における当業者は理解するであろう。 従って、開示された実施形態の様々な特徴及び態様は、例によって開示されたような本発明の様々なモードを形成するために、互いに組み合わせる、あるいは置換することができると理解されたい。 例示によって本書に開示された本発明の範囲は、上記の特に開示された実施形態に限定すべきではないことを意図している。 従って、本発明は例示として開示されており、限定ではなく、以下の特許請求の範囲を参照して本発明の範囲を特定されたい。