磁気方向付けディテント機構

本開示は、一般的には航空機の稼働に関し、より詳細には磁気方向付けディテント機構(detent)に関する。

固定翼航空機は、多くの商用、軍用、及び民間業務を行う。一旦離陸すると、固定翼航空機は、長距離の巡航時に動力効率及び有効性が高い。しかし、固定翼航空機は、一般的に離陸及び着陸のための十分な滑走路スペースを必要とする。近年、ハイブリッド航空機は、マルチロータを固定翼航空機に組み込んでいる。マルチロータシステムは、ハイブリッド航空機が垂直離着陸を行うのを可能にするが、一旦離陸すると固定翼システム飛行が使用される。

しかしながら、マルチロータシステムは、固定翼航空機の飛行性能を妨げる場合がある。

本開示によれば、磁気方向付けディテント機構に関連する不都合及び問題を低減する又は取り除くことができる。

一実施形態では、ハイブリッド航空機は、固定翼推進システム及びマルチロータ推進システムを含む。マルチロータ推進システムは、モータシャフトに結合されたプロペラを含むことができる。モータは、モータシャフトを介してプロペラを駆動する。ハイブリッド航空機は、マルチロータ推進システムへの動力が除去される際にマルチロータ推進システムのプロペラを保持するための磁気方向付けディテント機構を含むことができる。磁気方向付けディテント機構は、モータシャフトの周囲に結合された複数の磁石と、その複数の磁石に磁気的に結合されるディテント磁石とを含むことができる。

例示的な実施形態では、磁気方向付けディテント機構を適用する方法は、ハイブリッド航空機のマルチロータ推進システムを用いてハイブリッド航空機を上昇させる段階を含む。マルチロータ推進システムは、複数のプロペラを含む。本方法はまた、マルチロータ推進システムを用いてハイブリッド航空機を加速する段階を含むことができる。本方法は、次に、マルチロータ推進システムから動力を除去し、固定翼推進システムを用いて飛行することができる。本方法は、次に、磁気方向付けディテント機構を複数のプロペラに適用する。磁気方向付けディテント機構は、モータのモータシャフトに結合された1又は2以上の磁石を含むことができ、モータは複数のプロペラのうちの少なくとも1つを駆動し、ディテント磁石はその1又は2以上の磁石と磁気的に結合される。ディテント磁石は、マルチロータ推進システムから動力が除去される際に、マルチロータ推進システムの少なくとも1つのプロペラを保持することができる。

特定の実施形態の技術的な利点としては、抗力を低減することによってハイブリッド航空機の空力特性を高めることを挙げることができる。ハイブリッド航空機の気流に沿うようにマルチロータシステムのプロペラを保持することにより、モータ軸受の過度の摩耗を引き起こして過度の騒音を発生させる可能性のある、飛行中のプロペラの自由回転を防ぐことができる。磁気方向付けディテント機構がもたらす別の利点としては、固定翼推進システムでの飛行時にマルチロータ推進システムの動力消費量を最小限にすることによって、ハイブリッド航空機の飛行時間を延ばす能力を挙げることができる。磁気方向付けディテント機構がもたらす別の利点としては、ハイブリッド航空機の機械的及び電気的な構成要素の数を低減し、結果的に故障が発生する可能性のある構成要素の数を低減することを挙げることができる。

他の技術的な利点は、当業者には図1−4、明細書、及び特許請求の範囲から容易に分かるはずである。さらに、上記に特定の利点を列挙したが、様々な実施形態は、その列挙した利点の全部又は一部を含むこと、又は全く含まないことができる。

特定の実施形態による、ハイブリッド航空機の発進及び着陸の例示的なシステムを説明する。

特定の実施形態による、例示的なハイブリッド航空機を説明する。

特定の実施形態による、マルチロータシステムのプロペラを保持するために使用される例示的な磁気方向付けディテント機構の拡大図である。

特定の実施形態による、マルチロータシステムのプロペラ用の例示的な磁気方向付けディテント機構の下面図である。

特定の実施形態による、磁気方向付けディテント機構を有するハイブリッド航空機を稼働するための例示的な方法を示す図である。

本開示のさらなる理解を助長するため、特定の実施形態の以下の実施例が与えられる。以下の実施例は、本開示の範囲を限定又は規定するものと解釈すべきではない。本開示の実施形態及びその利点は、図1から4を参照することにより最良に理解され、各図では、同じ対応する部分を示すために同じ番号が使用される。

固定翼航空機は、多くの商用、軍用、及び民間業務を行う。一旦離陸すると、固定翼航空機は、長距離の巡航時に動力効率及び有効性が高い。しかし、固定翼航空機は、一般的に離陸及び着陸のための十分な滑走路スペースを必要とする。近年、ハイブリッド航空機は、固定翼航空機にマルチロータが組み込まれている。マルチロータシステムは、ハイブリッド航空機が垂直離着陸を行うのを可能にするが、一旦離陸すると固定翼システム飛行が使用される。しかしながら、マルチロータシステムは、固定翼航空機の飛行性能を妨げる場合がある。

例えば、ハイブリッド航空機は、垂直に発進して巡航速度まで加速するために、マルチロータ推進システムを利用することができる。ハイブリッド航空機がより効率的な固定翼推進システムを使用する飛行のための十分な対気速度に達すると、ハイブリッド航空機は、マルチロータ推進システムから固定翼推進システムへ動力を切り換えることができる。ハイブリッド航空機が固定翼システムで飛行を開始すると、マルチロータシステムへの動力を除去することができる。しかしながら、動力が除去されると、マルチロータシステムのプロペラは、ハイブリッド航空機の飛行中に気流の力で自由に回転することができる。プロペラによる外因的運動により、ハイブリッド航空機に作用する抗力が増大してハイブリッド航空機の効率及び飛行性能が妨げられる場合がある。さらに、プロペラの自由回転は、プロペラを駆動するために使用されるモータ軸受の過度の摩耗を引き起こし、マルチロータシステムの寿命を縮める場合がある。

マルチロータシステムの自由回転するプロペラにより引き起こされる問題を解決するためにいくつかの手法が試行されている。例えば、一部のハイブリッドデバイスは、マルチロータシステムに動力を加えてプロペラをロック位置に保持するようになっている。しかしながら、この手法は、バッテリ電力を消費してハイブリッド航空機の利用可能な飛行時間を短縮する場合がある。さらに、モ—タは、モータシャフトの位置を監視するためにエンコーダなどの付加的な構成要素を必要とする場合がある。これによりハイブリッド航空機の複雑性及びコストが増大する。

固定翼システムを妨げることなくマルチロータシステムの利点を利用するために、本開示の実施形態は、プロペラが利用されていない場合にマルチロータシステムのプロペラを所定位置に保持するための磁気方向付けディテント機構を含むことができる。本開示の実施形態による磁気方向付けディテント機構を利用するために、マルチロータシステムのプロペラを駆動するモータシャフトに複数の磁石を結合することができる。さらに、ディテント磁石は、モータシャフトに対して直角をなすように配置することができる。マルチロータシステムの動力が除去されると、ディテント磁石とモータシャフトに結合された磁石との間を磁力が引き付け合ってモータシャフトを所定位置に保持する。磁石の極性、位置決め、及び強さを適切に選択することにより、プロペラは、ハイブリッド航空機の飛行方向に沿うように配向されて保持される。マルチロータシステムに動力が再度供給されると、モータからの力は磁気ディテント機構に打ち勝ってプロペラを駆動することができる。

マルチロータシステムのプロペラに磁気方向付けディテント機構を適用することは、現行のシステムでは実現されない多くの技術的な利点をもたらす。特定の実施形態では、抗力を低減することによってハイブリッド航空機の空力特性を高めることができる。ハイブリッド航空機の気流に沿うようにマルチロータシステムのプロペラを保持することにより、モータ軸受の過度の摩耗を引き起こして過度の騒音を発生させる可能性のある、飛行中のプロペラの自由回転を防ぐことができる。磁気方向付けディテント機構がもたらす別の利点としては、固定翼推進システムでの飛行時にマルチロータ推進システムの動力消費量を最小限にすることによって、ハイブリッド航空機の飛行時間を延ばす能力を挙げることができる。磁気方向付けディテント機構がもたらす別の利点としては、ハイブリッド航空機の機械的及び電気的な構成要素の数を低減し、結果的に故障が発生する可能性のある構成要素の数を低減することを挙げることができる。図1−4は、これら及び他の利点をもたらすことができる磁気方向付けディテント機構のさらなる詳細を示す。

図1は、特定の実施形態による、ハイブリッド航空機115の発進及び着陸の例示的なシステム100を示す。例示的な実施形態では、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120及び固定翼システム130を備える。ハイブリッド航空機115は、発進サイト110から離着陸することができる。

発進サイト110は、ハイブリッド航空機115が離陸及び/又は着陸することを可能にする何らかの適切な場所を表す。一部の実施形態では、発進サイト110は、滑走路を用意できないエリアを表す場合がある。例えば、発進サイト110は、船上のヘリパッド、ビルの屋上、不整地、人口密集イベント、又は滑走路スペースを必要とする航空機には不適切な何らかの他の場所とすることができる。

発進サイト110から離陸するために、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120に動力を供給して、発進経路140に沿ってハイブリッド航空機115を垂直方向に持ち上げ上昇させる。多くの要因が、発進経路140の上昇及び方向を決定する可能性がある。これらの要因としては、ハイブリッド航空機115の飛行経路及び任務、周囲の環境条件(例えば、付近の建築物、フェンスなど)、規制(例えば、米国民間連邦航空規則や地方条例)、風及び天候パターン、及びハイブリッド航空機115の設計上の制限(例えば、バッテリ容量、翼長など)を挙げることができる。また、発進経路140は、上昇速度及び揚力など、マルチロータシステムの性能に基づいて変わる可能性がある。

例示的な実施形態では、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120を使用して発進サイト110から垂直方向に離陸することができる。ハイブリッド航空機115は、500フィート/分(fpm)(152メートル/分)の速度で1000フィート(305メートル)のリリース高度まで上昇することができる。ハイブリッド航空機115は、この上昇速度でリリース高度まで約2分かかる。ハイブリッド航空機115の高度及び上昇速度は、ハイブリッド航空機115の用途及び技術仕様によって決まる可能性がある。

一部の実施形態では、所望の高度に到達すると、ハイブリッド航空機115は、飛行経路150に従って前方向へ移行することができる。一部の実施形態では、マルチロータシステム120は、発進経路140中に飛行経路150の方向へ斜めに上昇することができる。マルチロータシステム120は、固定翼システム130に切り換わるに十分な速度に達するまで、飛行経路150に沿って加速し続けることができる。

固定翼システム130のサイズ及び性能に応じて、マルチロータシステム120は、該マルチロータシステム120への動力が低減又は遮断された後に固定翼システム130が飛行を持続することを可能にする何らかの適切な速度まで加速することができる。例えば、ハイブリッド航空機115は、農薬散布用航空機として農薬を散布するために利用することができる。農薬散布時に、ハイブリッド航空機115は30−40km/hで飛行することができる。したがって、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120を使用して30−40km/hまで加速し、その後、動力を固定翼システム130に切り換えて農薬散布を行うことができる。

別の実施例では、ハイブリッド航空機115は、偵察任務に使用される場合があり、より高い巡航速度で長距離を航行する必要がある。ハイブリッド航空機115は、離陸して固定翼システム130が独立的に機能するに十分な最小限の対気速度まで加速するために、マルチロータシステム120を利用することができる。十分な対気速度に達すると、ハイブリッド航空機115は動力を固定翼システム130に切り換えることができる。

一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、加速度を高めるためにマルチロータシステム120及び固定翼システム130の両方を利用することができる。これにより、所望の切換え速度まで加速するのに必要な時間が短くなり、マルチロータシステム120への動力が除去された状態で、固定翼システム130が飛行を持続するための十分な速度で稼働するのを保証することができる。

このようにして、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120を使用して垂直方向に離陸し加速することができる。その後、ハイブリッド航空機115は固定翼システム130に切り換わり、動力を節約して飛行効率を高めるようになっている。

図2及び3に詳細に示すように、マルチロータシステム120への動力が遮断されてハイブリッド航空機115が固定翼システム130を使用して飛行を始めると、マルチロータシステム120のプロペラ(例えば、プロペラ122)は自由に回転を始める可能性がある。これによりハイブリッド航空機115に作用する抗力が増大して固定翼システム130の飛行効率が低下する可能性がある。さらに、自由回転するプロペラは、プロペラのモータ軸受に過度の摩耗を引き起こし、さらに騒音を発生させる場合がある。

これらの問題を解決するために、マルチロータシステム120のプロペラは、ハイブリッド航空機115が飛行する方向に沿うように保持されることができる。一部の実施形態では、マルチロータシステム120のプロペラは、プロペラのモータシャフトに取り付けられた磁気方向付けディテント機構を使用して所定位置に保持される。したがって、マルチロータシステム120のプロペラは、ハイブリッド航空機115が固定翼システム130を使用しての飛行中に所定位置に保持することができる。

ハイブリッド航空機115は、固定翼システム130を使用しての飛行を終了すると、復路160に沿って発進サイト110へ戻ることができる。発進サイト110へ戻る間、ハイブリッド航空機115は、発進サイト110に垂直に着陸することができるように減速を開始することができる。例えば、ハイブリッド航空機115は、固定翼への動力を減少させて対気速度を低下させることができる。ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120が主要な推進システムとなるまで、固定翼システム130への動力を減減少させながらマルチロータシステム120への動力を増加させることができる。マルチロータシステム120に供給される動力は、プロペラ122を所定位置に保持する磁気方向付けディテント機構に打ち勝つに十分な大きさとすることができる。一部の実施形態では、マルチロータシステム120は、ハイブリッド航空機115をホバリングさせて発進サイト110の上に垂直降下することができる。

一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、減速プロセスを助けるために、マルチロータシステム120及び固定翼システム130の両方の推進システムを利用することができる。このようにして、マルチロータシステム120及び固定翼システム130の両方は、制御された安全な方法で発進サイト110へ戻ることを可能にする。

システム100に対して、本開示の範囲から逸脱することなく、変更、付加、又は省略を行うことができる。一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、遠隔設置された制御エリアのパイロットにより制御可能である。一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、発進経路140に沿って離陸して復路160に従って着陸するように自律的に動作することができる。例えば、ハイブリッド航空機115は、予めプログラムされた発進経路140を辿り、特定の速度変化率で特定の高度まで上昇することができる。その後、ハイブリッド航空機115は、固定翼システム130を使用した飛行に切り換わることができる。

別の実施例として、ハイブリッド航空機115が稼働できる場所を最大にするために、特定の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、利用できる場合には滑走路を利用する着陸装置を含み、滑走路が利用できない場合にはマルチロータシステム120に頼ることができる。これは、ハイブリッド航空機115が滑走路用の十分なエリアを有する第1の場所から発進するが、滑走路をサポートできない第2の場所に移動する(又はその逆)場合に好都合であろう。したがって、第2の場所では、依然としてマルチロータシステム120の垂直着陸機能に基づくハイブリッド航空機115に頼って利用することができる。

図2は、特定の実施形態による例示的なハイブリッド航空機115を示す。図示の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120及び固定翼システム130を備える。

マルチロータシステム120は、ハイブリッド航空機115の離陸及び着陸を支援することのできる何らかの適切な装置を表す。図示の実施形態では、マルチロータシステム120は、モータ124a−d(集合的に「モータ124」)により駆動される4つのプロペラ122a−d(集合的に「プロペラ122」)を含む。

モータ124は、マルチロータシステム120のプロペラ122を駆動するための何らかの適切なモータを表す。モータ124のサイズ及び性能(例えば、出力、推力、毎分回転数など)は、ハイブリッド航空機115の用途に依存する場合がある。同様に、モータ124の出力及び推力性能は、ハイブリッド航空機115の重量、プロペラ122の長さ及びピッチ、モータ124の所望の効率、ハイブリッド航空機115に取り付けられた何らかのペイロード、及びハイブリッド航空機115の所望の離陸性能(例えば、上昇速度)などの追加的な要因に依存する場合がある。一部の実施形態では、モータ124はブラシレスDCモータとすることができる。

ハイブリッド航空機115は、モータ124に動力を供給して、ハイブリッド航空機115を垂直方向に発進並びに着陸させるようにプロペラ122を駆動することができる。さらに、個別のモータ124の各々への動力を変化させることによって、ハイブリッド航空機115は、その方向、速度、ピッチ、及びヨーを制御することができる。

図示の実施形態では、固定翼システム130は、固定翼プロペラ132及び主翼134を含む。固定翼プロペラ132は、ハイブリッド航空機115を前進させるために使用することができる。図示の実施形態では、固定翼プロペラ132はハイブリッド航空機115の後部に配置される。しかしながら、固定翼プロペラ132は、ハイブリッド航空機115の機首などの何らかの適切な場所に配置することができる。主翼134のサイズ及び形状は、ハイブリッド航空機115のサイズ、重量、及びハイブリッド航空機115を飛ばすために必要とされる揚力に応じて様々とすることができる。

また、図2は、本開示の実施形態による磁気方向付けディテント機構を利用する際の、プロペラ122の適切な位置決め及び不適切な位置決めを示す。前述のように、ハイブリッド航空機115がマルチロータシステム120を使用して十分な対気速度に達すると、動力は固定翼システム130に切り換えることができる。その際、磁気方向付けディテント機構は、ハイブリッド航空機115が飛行する方向に沿うようにプロペラ122を保持することができる。図示の実施形態では、プロペラ122a及び122bは流線形での飛行のために適切に整列される。プロペラ122a及び122bは、ハイブリッド航空機115の前方方向に沿うように位置決めされている。プロペラ122a及び122bの位置決めは、ハイブリッド航空機115が固定翼システム130を利用して飛行する際にハイブリッド航空機115を流線形にするのに役立つ。

これに対して、プロペラ122c及び122dは、不適切に整列されたプロペラ、又はマルチロータシステム120から動力が除去されると自由に回転することができるプロペラを示す。飛行方向に沿うようになっていないので、プロペラ122c及び122dは、ハイブリッド航空機115に作用する過度の抗力をもたらす。さらに、プロペラ122c及び122dが自由に回転するので、プロペラ122c及び122dのモータは、モータ124c及びモータ124dの軸受を摩耗させる場合がある。これはハイブリッド航空機115の耐用寿命を短くする可能性がある。

ハイブリッド航空機115に対して、本開示の範囲から逸脱することなく、変更、付加、又は省略を行うことができる。例えば、図示の実施形態は、4枚のプロペラ122a−dを備えたマルチロータシステム120を示している。しかしながら、マルチロータシステム120は、何らかの適切な数のプロペラ122を有することができる。さらに、一部の実施形態では、マルチロータシステム120は、1つのプロペラ122を有するのではなく、クラスタ式プロペラ122を含むことができる。例えば、マルチロータシステム120は、垂直方向加速度及び上昇速度を制御するために可変ピッチを有するクラスタ式プロペラを備えることができる。一部の実施形態では、クラスタ式プロペラは、飛行速度及び方向を制御するために各々が独立して制御可能な固定ピッチブレードとすることができる。同様に、図示の実施形態は、固定翼プロペラ132を備える固定翼システム130を示すが、固定翼システム130の推進機構は、ジェットエンジンなどの何らかの適切な推進機構を利用することができる。

さらに、一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、着陸装置を必要とすることなくハイブリッド航空機115が発進サイト110に着陸する及び/又はそこから離陸することを可能にする着陸支持体を備えることができる。例えば、着陸支持体は、発進サイト110で静止している時にマルチロータシステム120及び固定翼システム130の両方を支持するのに十分な長さとすることができる。

ハイブリッド航空機115の磁気方向付けディテント機構のより良い理解を可能にするため、図3A及び3Bは、特定の実施形態によるマルチロータシステム120の推進システムの拡大図を示す。

図3Aは、特定の実施形態によるマルチロータシステム120のプロペラ122を保持するために使用される例示的な磁気方向付けディテント機構の拡大図300Aを示す。図示の実施形態では、プロペラ122aは、モータシャフト310を介してモータ124aにより駆動される。磁気方向付けディテント機構をプロペラ122aに適用するために、モータシャフト310は、モータ124aの下方に延びて、1又は2以上の磁石322に結合することができる。ディテント磁石330は、モータシャフト310及び磁石322に対して直角をなすように整列することができる。このようにして、モータ124aは、ハイブリッド航空機115から動力が供給される場合にプロペラ122aを駆動することができる。しかしながら、動力がモータ124aから除去されると、ディテント磁石330と磁石322間の磁気引力はモータシャフト310を所定位置に保持することができ、それによってプロペラ122aの自由回転が阻止される。

磁石322及びディテント磁石330は、プロペラ122aに磁気方向付けディテント機構を提供できる何らかの適切な磁石を表す。さらに、磁石322及びディテント磁石330は、何らかの適切な形状、サイズ、強さ、及び材質とすることができる。磁石322及びディテント磁石330に影響を与える要因としては、磁気方向付けディテント機構が必要とする動作温度範囲、所要の耐酸化性、消磁に対する感受性、機械的強度、及び磁場強度を含めることができる。

磁石322及びディテント磁石330は、何らかの適切な材料で作製することができる。一例として、限定目的ではないが、磁石322及びディテント磁石330は、ネオジウム鉄ボロン(NdFeB)、サマリウムコバルト(SmCo)、及び/又はセラミック又はフェライト磁石から成ることができる。

磁石322の極性及び/又は帯磁方向は、マルチロータシステム120への動力が除去される場合にプロペラを所定位置に保持するために、磁石322がディテント磁石330と磁気的に結合することを可能にする何らかの適切な様式で選択することができる。例えば、磁石322は弧状磁石322として形作ることができる。弧状磁石の極性は、外方に向く側が第1の極性(例えば、N極)で、内方に向く側(つまり、モータシャフト310に面する側)が反対の極性(例えば、S極)となるように、半径方向に配向させることができる。

モータシャフト310、磁石322、及びディテント磁石330の間の関係をより良く理解するために、図3Bは、特定の実施形態による、マルチロータシステムのプロペラ122aのための例示的な磁気方向付けディテント機構の下面図300Bを示す。図示の実施形態では、磁石322a−dは、モータシャフト310の周囲に適合する弧状磁石として表される。モータシャフト310に結合された4つの磁石322を有するように示されるが、何らかの適切な数の磁石322をモータシャフト310に結合することができる。

一部の実施形態では、ディテント磁石330は、ハイブリッド航空機115に固定すること及びモータシャフト310及び磁石322に対して直角をなすように位置決めすることができる。図示の実施形態では、ディテント磁石330は立方体形状の磁石として表されている。しかしながら、ディテント磁石330は何らかの適切な形状の磁石とすることができる。例えば、ディテント磁石330は、磁石322と同じ形状で同じ又は異なる磁気特性を有することができる。

一部の実施形態では、磁石322は、半径方向の磁気極性を有するように設計することができる。例えば、磁石322の外方に向く磁気極性は、磁石322b及び322dが外方に向くS極性を有するが、磁石322a及び322cが外方に向くN極性を有するように選択することができる。このようにして、磁石322によって生成される外方に向く磁場は、N−S−N−Sと交互に配置できる。磁石322の極性を交互に配置することによって、ディテント磁石330は、同じ極性の磁石に反発し、反対極性の磁石を引き付けることができる。

プロペラ122aがハイブリッド航空機115の飛行方向に沿うように位置決めされるのを保証するために、磁石322は、モータシャフト310に取り付けることができ、ディテント磁石330が磁石322d又は322bに対して整列してモータシャフト310を保持し、結果的にプロペラ122aを飛行方向に沿うように保持する。例えば、図示のように、ディテント磁石330は、磁石322b及び322dを引き付け、磁石322a及び322cに反発することになる。プロペラ122aは、磁石322b又は322dがディテント磁石330と磁気的に結合した場合にハイブリッド航空機115の飛行方向に沿うようにモータシャフト310に取り付けることができる。

例えば、磁石322aがディテント磁石330に向いた状態でプロペラ122aが停止した場合、ディテント磁石330は磁石322aに反発し、磁石322b又は322dがディテント磁石330に向くまでモータシャフト310を回転させることができる。ディテント磁石330と磁石322dとは反対の磁気極性を有するので、これらは引き付け合ってモータシャフト310を所定位置に保持させることになる。この磁石322の配置は、プロペラ122aがハイブリッド航空機115の飛行方向に沿うように、モータシャフト310、したがってプロペラ122aを位置決めするのを保証することができる。

ディテント磁石330及び磁石322によって作られる磁気方向付けディテント機構は、飛行中にプロペラ122を所定位置に保持するだけ十分に強力である必要がある。磁気方向付けディテント機構の保持力は、ディテント磁石330と磁石322との間の距離、ディテント磁石330及び磁石322により生成された磁場強度、及び磁石322及びディテント磁石330の形状を含む多くの要因に依存する可能性がある。

磁気方向付けディテント機構の適用例を示すために、例示的な実施形態を提示する。1つの実施例では、ディテント磁石330は、磁石322に対して直角をなすN極の磁気極性を有することができる。また、磁石322a及び322cは、外方に向くN極の磁気極性を有することができる。磁石322b及び322dは、内方に向くS極の磁気極性を有することができる。

ハイブリッド航空機115は、発進サイト110から垂直に離陸するためにマルチロータシステム120に動力を供給することができる。十分な対気速度に達した後、ハイブリッド航空機115は動力をマルチロータシステム120から固定翼システム130に切り換えることができる。動力がモータ124aから除去されると、モータシャフト310の回転は減速し始めることになる。モータシャフト310が回転停止する際に、ディテント磁石330は磁石322a及び322cに反発し、磁石322b及び322dを引き付けることになる。磁石322b及び322dを適切に位置決めすることにより、モータシャフト310は、ディテント磁石330及び磁石322b/dを用いて所定位置に保持されることになる。ハイブリッド航空機115がモータ124aへの動力を増大させると、モータシャフト310は回転を開始し、ディテント磁石330及び磁石322b/dによって作られた磁気方向付けディテント機構に打ち勝つことができる。

ハイブリッド航空機115に対して、本開示の範囲から逸脱することなく、変更、付加、又は省略を行うことができる。例えば、図3A及び3Bはプロペラ122a及びモータ124aを用いて例示されるが、マルチロータシステム120の各プロペラ122は、図示の磁気方向付けディテント機構を組み込むことができる。さらに、一部の実施形態では、2以上のディテント磁石330を用いてプロペラ122を所定位置に保持することができる。例えば、ディテント磁石330と反対の磁気極性を有する付加的なディテント磁石を磁石322aに対して直角をなすように付加して、磁気方向付けディテント機構の保持能力を高めることができる。磁気方向付けディテント機構は、図示の実施形態ではロータ124の下方に適用されるが、磁気方向付けディテント機構は、例えば、モータ124aとプロペラ122aの中間などの何らかの適切な位置に取り付けることができる。

図4は、特定の実施形態による磁気方向付けディテント機構を有するハイブリッド航空機115を稼働するための例示的な方法400を示す。ステップ410において、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120を使用して発進サイト110から離陸することができる。マルチロータシステム120は、1又は2以上のプロペラ122を使用して発進サイト110から垂直方向にハイブリッド航空機115を上昇させることができる。マルチロータシステム120は、所望の高度及び対気速度までハイブリッド航空機115を上昇させることができる。例えば、一部の実施形態では、マルチロータシステム120は、発進サイト110から離れた場所に配置されたオペレータからの発進信号を受信すると上昇プロセスを開始する。発進信号を受信すると、マルチロータシステム120は、所望の高度に至るまで発進経路140を辿ることができる。

ステップ420において、マルチロータシステム120は、固定翼システム130がハイブリッド航空機115の飛行を引き継ぐことを可能にするに十分な対気速度に至るまで、ハイブリッド航空機115を加速することができる。固定翼システム130に切り換わる前に必要とされる対気速度は、ハイブリッド航空機115の重量、高度、並びにハイブリッド航空機115の垂直及び横加速度を含む、多くの要因に依存する可能性がある。一部の実施形態では、マルチロータシステム120から固定翼システム130に切り換わる前にハイブリッド航空機115が必要とする最小対気速度は、少なくともハイブリッド航空機115の失速速度とすることができる。特定の実施形態では、固定翼システム130は、動力がマルチロータシステム120から除去される前の加速プロセスにおいて、マルチロータシステム120を支援するために、自身の推進システムを利用することができる。

ステップ430において、ハイブリッド航空機115はマルチロータシステム120から動力を除去して固定翼システム130を利用することができる。動力がマルチロータシステム120から除去されると、ステップ440において、ディテント磁石330及び磁石322によって作られる磁気方向付けディテント機構は、ハイブリッド航空機115の飛行方向に沿うようにプロペラ122を保持することができる。例えば、動力がモータ124aから除去されるので、モータシャフト310の回転は減速する。モータシャフト310が停止する際に、ディテント磁石330は同じ極性を有する磁石322に反発するが、反対極性を有する磁石322を引き付けることができる。このようにして、モータシャフト310は回転停止し、ディテント磁石330及び磁石322によって作られる磁気方向付けディテント機構により所定位置に保持されることになる。磁石322の適切な配向及び位置決めを選択することによって、モータシャフト310の位置は、ハイブリッド航空機115の飛行方向に沿うようにプロペラ122を整列させることができる。

ステップ450において、ハイブリッド航空機115は動力をマルチロータシステム120に戻すことができる。モータ124に加えられる動力は、ディテント磁石330及び磁石322によって作られる磁気方向付けディテント機構に打ち勝ってプロペラ122を駆動するに十分とすることができる。一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、垂直に着陸するための発進サイト110に接近すると動力をマルチロータシステム120に戻すことができる。例えば、発進サイト110に戻る間に、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120への動力を増大させることができ、固定翼システム130及びマルチロータシステム120の両方がハイブリッド航空機115の飛行に利用される。

ステップ460において、ハイブリッド航空機115は、マルチロータシステム120だけを利用するようになるまで減速することができる。一部の実施形態では、ハイブリッド航空機115は、ホバリングまで減速して発進サイト110に降下することができる。このようにして、ハイブリッド航空機115は、発進サイト110に滑走路用の十分なスペースがない場合でも、固定翼システム130がもたらす飛行効率を利用することができる。

様々な実施形態は、上述の段階の一部、全てを行うことができ、又は全く行わない場合もある。さらに、特定の実施形態は、異なる順番で又は並行してそれらの段階を行うことができる。さらび、1又は2以上の段階は、繰り返すことができる。何らかの適切な構成要素は、本方法の1又は2以上の段階を行うことができる。

本発明の開示の範囲は、当業者が理解すると考えられる本明細書に説明するか又は図示する例示的な実施形態の全ての変化、置換、変形、代替物、及び修正物を包含する。本発明の開示の範囲は、本明細書に説明するか又は図示する例示的な実施形態に限定されない。

さらに、本発明の開示は、特定の構成要素、要素、機能、作動、又は段階を含むように本明細書でそれぞれの実施形態を説明かつ図示しているが、これらの実施形態のいずれも、当業者が理解すると考えられる本明細書のどこかに説明するか又は図示する構成要素、要素、機能、作動、又は段階のいずれかのあらゆる組合せ又は並べ換えを含むことができる。

さらに、特定の機能を実施するように適応化され、配置され、それが可能であり、構成され、可能にされ、作動可能であり、又は作動的である装置又はシステム、又は装置又はシステムの構成要素への添付の特許請求の範囲における言及は、それ又はその特定の機能が起動され、オンにされ、又はアンロックされるか否かに関わらず、その装置、システム、又は構成要素がそのように適応化され、配置され、それが可能であり、構成され、可能にされ、作動可能であり、又は作動的である限り、その装置、システム、構成要素を包含する。

115 ハイブリッド航空機 120 マルチロータシステム 122a プロペラ 124a モ—タ 130 固定翼システム 300A 磁気方向付けディテント機構の拡大図 310 モータシャフト 322a 磁石 322b 磁石 330 ディテント磁石