エアロカーの胴体、および陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法

空陸両用航空機又はエアロカーは、陸上モードにおいて路上で走行でき、飛行モードにおいて航空機として離陸、飛行及び着陸することができる乗り物である。

かかる機能を実現する乗り物は、拡大されたプライベートな旅行の選択を使用者に提供する。しかしながら、かかる乗り物は、陸上モードと飛行モードの両方の動作を容易にするために、設計上の物理的なトレードオフを要求し得る。

概して、陸上車両の車体部又は車室は、乗客の快適性のために、そして、運転性を促進するように形状化されているが、航空機の機体は、空気力学的揚力を最適化し、抗力を制限し、そして飛行安定性を促進するように形状化されている。既存のエアロカーには、飛行モードの間使用され、陸上モードにおいて胴体に対して折り畳まれるように設計された翼が含まれる。このような方法で翼を格納すると、陸上モードにおいて、翼を損傷し、燃費を低下させ、操作者の後方及び側方の視野を制限することとなり得る。

エアロカーの形状可変胴体、及び陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法が開示される。胴体又は機体は、可撓性フレーム部材の周囲で、及び/又は、可撓性フレーム部材間で伸張される伸張膜(tensile skin)を用いて構成され得る。可撓性フレーム部材及び伸張膜の拡張形態は、陸上モードと関連付けることができ、これによって、エアロカーは、路上を走行する場合に、その翼を胴体の内部空間又は空洞内に格納することができる。可撓性フレーム部材及び伸張膜の収縮形態は、飛行モードと関連付けることができ、これによって、形状可変胴体は、テーパー状になって面積を低減し、飛行モードにおいてエアロカーの飛行特性を向上させることができる。

一実施形態において、エアロカーの胴体が開示される。この胴体には、複数の可撓性フレーム部材と、複数の可撓性フレーム部材間に延びる伸張膜と、が含まれる。複数の可撓性フレーム部材及び伸張膜は、飛行モードと関連付けられる収縮形態と、陸上モードと関連付けられる拡張形態と、を有する。

別の実施形態において、エアロカーの別の胴体が開示される。この胴体には、複数の可撓性フレーム部材と、作動システムであって、飛行モードと関連付けられる収縮形態と、陸上モードと関連付けられる拡張形態との間において複数の可撓性フレーム部材を曲げるように構成された作動システムと、ハッチであって、拡張形態において可撓性フレーム部材のうちの1つの軸線周りに枢動可能であり、開いてエアロカーの翼を展開し収縮するように構成されたハッチと、が含まれる。

別の実施形態において、陸上モードから飛行モードに胴体を移行させる方法が開示される。この方法には、陸上モードにおいて、可撓性フレーム部材の軸線を中心に枢動して胴体のハッチを開くことと、ハッチによって翼を展開することと、が含まれる。この方法には、陸上モードにおいて枢動してハッチを閉じることと、その後、作動システムを用いて、陸上モードと関連付けられた拡張形態から飛行モードと関連付けられた収縮形態へと可撓性フレーム部材を曲げることと、が更に含まれる。

本明細書は添付図面を参照するが、複数の図面全体において、同様の参照符号は、同様の部分について言及している。

陸上モードにおける形状可変胴体を有するエアロカーの側面図である。

飛行モードにおける形状可変胴体を有する図1のエアロカーの側面図である。

図1及び2のエアロカーの形状可変胴体の一部の斜視図である。

図3の断面A‐Aによる形状可変胴体の一部の断面図であり、陸上モードと飛行モードとの間の移行を示す。

図1及び2のエアロカーの形状可変胴体の断面図であり、翼展開の例示的な過程を示す。

図1及び2のエアロカーの形状可変胴体の断面図であり、翼展開の例示的な過程を示す。

図1及び2のエアロカーの形状可変胴体の断面図であり、翼展開の例示的な過程を示す。

陸上モードと飛行モードとの間で移行することができる形状可変胴体を有するエアロカーを以下に説明する。形状可変胴体には、複数の可撓性フレーム部材と、可撓性フレーム部材の周囲に及び/又は可撓性フレーム部材間に延びる伸張膜と、が含まれている。作動システムは、陸上モードと飛行モードとの間で、可撓性フレーム部材を移動させるように構成されており、伸張膜は、陸上モードの伸張状態から、飛行モードの収縮状態へと収縮する。

陸上モードにおいて、エアロカーの翼は、道路走行時の破損から保護されるように、形状可変胴体の内部空間又は空洞内に折り畳むことができる。飛行モードでは、翼は、ハッチによって形状可変胴体の側面からほぼ垂直に拡張することができる。さらに、形状可変胴体の断面は、陸上モードと飛行モードとの間においてテーパー状となって低減し、揚力を向上させ抗力を低減することなどによってエアロカーの飛行特性を向上させることができる。

図1は、陸上モード、すなわち、エアロカー100が路上で走行するのに適した形態における形状可変胴体102を有するエアロカー100の側面図である。エアロカー100の車体は、動力システムによって駆動される車輪104上に支持され得る。動力システムとしては、図示するようなバッテリーパック106、及び/又は内燃機関、ガスタービン、燃料電池、若しくは他の任意のエネルギー変換装置を挙げることができる。陸上モードにおいて、形状可変胴体102は、エアロカー100の後部内に、一対の翼108を格納するのに十分な大きさの内部空間又は空洞を形成することができる。図1では、翼108は、陸上モードにおけるエアロカー100の動作と一致するように、形状可変胴体102の内部空洞内に折り畳まれた形態で示されている。エアロカー100が陸上モードで作動する場合、翼108は形状可変胴体102の外側に飛び出さないので、翼108は破損から保護され、陸上モードでは、エアロカー100の燃費は向上する。

形状可変胴体102は、可撓性フレーム部材110などの複数の可撓性のフレーム部材で構成され得る。可撓性フレーム部材110は、可撓性フレーム部材110の前端113において最大となり、可撓性フレーム部材110の後端114おいて最小となるテーパー状の断面を有し得る。可撓性フレーム部材110のその長さに沿ったテーパー状又は断面積の減少は、可撓性フレーム部材110が、前端113における剛性を維持しながら、後端114においてより容易に曲げられることを可能とする。可撓性フレーム部材110が直線状である場合、形状可変胴体102は最大の内部空間を有し、内部空間は、翼108を折り畳まれた形態で格納するのに適している。

形状可変胴体102は、複数の可撓性フレーム部材間及び/又は複数の可撓性フレーム部材の周囲に延びる伸張膜112を用いて、構成され得る。伸張膜112は、引き伸ばされ又は伸張されることができ、且つ、例えばシリコーンのような、弾性又は伸張する膜材料で構成されることができ、或いは、可撓性フレーム部材が陸上モードの拡張形態と飛行モードの収縮形態との間で曲げられたときに、複数の可撓性フレーム部材に対して滑らかに成形すべく伸張し且つ収縮するように構成された、形状記憶材料で構成され得る。

形状可変胴体102は、陸上モードと関連付けられた拡張形態に可撓性フレーム部材110が配置されるときに可撓性フレーム部材110の軸線を中心に枢動可能なハッチ116を含み得る。ハッチ116は、形状可変胴体102が拡張形態にある場合に限り、翼108の展開及び収縮のために開くように構成することができる。または、ハッチ116は、例えば翼108の展開及び収縮を容易にするために形状可変胴体102に沿って延びるレール(図示せず)に沿って、摺動するように構成することができる。ハッチ116の他の開口機構も可能である。

図2は、飛行モードの形状可変胴体102を有する図1のエアロカー100の側面図である。この例において、動力システム、例えばバッテリーパック106は、飛行モードにおいて推進システム200に動力を供給するようにも作動する。推進システム200としては、例えば、図示するようなプロペラ、オープンロータ、プロペラロータ、ターボファン、又は飛行に基づく推進のために構成された他のいずれかの推力発生システムを挙げることができる。エアロカー100には、それぞれが前輪104の前方に配置された一対の先尾翼202も含まれている。それぞれの先尾翼202には、飛行モードにおけるエアロカー100のピッチ制御及びロール制御を促進するように構成された移動面が含まれ得る。翼108及び先尾翼202は、飛行モードにおいて形状可変胴体102からほぼ垂直に拡張し、これによって、エアロカー100に十分な揚力を発生させ、飛行に十分な制御を維持することができる。

陸上モードから飛行モードへの移行中、翼108が展開され且つハッチ116が閉じられた後、可撓性フレーム部材110を含む複数の可撓性フレーム部材は、形状可変胴体102の断面積をテーパー状とするために、エアロカー100の車体に沿って収縮状態へと曲げられ得る。そして、伸張膜112は、エアロカー100の揚力及び抗力特性を向上させるために、飛行準備において形状可変胴体102の本体を狭くするように収縮し得る。上述したように、可撓性フレーム部材110の後端114は、前端113よりも小さな断面を有しているため、容易に曲げられる。形状可変胴体102の形状を変化させる仕組みを、以下に更に説明する。

図3は、図1及び図2のエアロカー100の形状可変胴体102の一部の斜視図である。図1及び2のハッチ116は、明確性のため、ここでは示さない。図1及び2の可撓性フレーム部材110は、伸張膜112の下にあり図示する形状可変胴体102の一部に沿って間隔をおいて配置された2つの付加的な可撓性フレーム部材300、302に加えて、形状可変胴体102の一部の上部に示されている。可撓性フレーム部材110、300、302にはそれぞれ、容易に屈曲するようにテーパー状の断面も含まれている。例えば、可撓性フレーム部材110は、後端114において、前端113よりも小さな断面を有している。可撓性フレーム部材300、302においても同様である。

可撓性フレーム部材110、300、302はそれぞれ、作動システムを用いて曲げられる。図3の例に示されている作動システムは、形状可変胴体102の本体に沿って特定の位置に複数の油圧支柱304、306、308を含む油圧(ハイドロリック)システムであるが、作動の目的で用いられる他の機械システム又は形状記憶システムも可能である。この例において、それぞれの油圧支柱304、306、308は、可撓性フレーム部材110、300、302の1つに対して連結されており、これにより、油圧支柱304、306、308の移動は、形状可変胴体102に沿った特定の位置での可撓性フレーム部材110、300、302の配置への移動を生じさせ、そこで、油圧支柱304、306、308は、可撓性フレーム部材110、300、302に対して連結される。断面A‐Aは、形状可変胴体102の一部に沿って中央の位置に示され、その下の図4を参照して更に説明する。

図4は、図3の断面A‐Aによる形状可変胴体102の一部の断面図であり、陸上モードと飛行モードとの間の移行を示している。この例において、3つの付加的な油圧支柱400、402、404は、断面A‐Aの位置において、可撓性フレーム部材110、300、302に連結されている。鎖線で示されている陸上モードと関連付けられる拡張形態では、油圧支柱400、402、404は適切な位置で拡張し、伸張膜112を拡張させ、形状可変胴体102の内部空間又は空洞の大きさを最大限にする。作動システムが油圧支柱400、402、404を収縮するように作動する場合、例えば、翼108が展開しており、ハッチ116が閉じた後、可撓性フレーム部材110、300、302は内側に移動し、伸張膜112は、油圧支柱400、402、404の位置における形状可変胴体102の断面の大きさを小さくするように収縮する。飛行モードと関連付けられるこの収縮形態は、図4において実線で示されている。

さらに、油圧支柱400、402、404は、油圧支柱402について示されているように、アンカーの位置において枢動するように設計され得る。油圧支柱400、402、404を枢動するように構成することによって、形状可変胴体102の形状は、屈曲時に、より容易に制御することができる。図3及び4の例には、2組の油圧支柱304、306、308、400、402、404が記載されているが、作動システムを形成するため、エアロカー100の車体に沿って形状可変胴体102内に任意の組数の油圧支柱を配置することができ、形状可変胴体102の断面を低減するのに必要な曲げを提供するために、可撓性フレーム部材の端部(例えば、可撓性フレーム部材110の後端114)に近接して配置された単一組の油圧支柱を含むことができる。また、可撓性フレーム部材110、300、302を移動させるように、機械システム又は形状記憶システムのような他の種類の作動システムを用いることもできる。

図5A〜5Cは、図1及び2のエアロカー100の形状可変胴体102の断面図であり、翼108の展開の例示的な過程を示している。図5Aは、陸上モードにおける形状可変胴体102の断面を示し、既に上述したように、可撓性フレーム部材110、300、302の組に追加された2つの付加的な可撓性フレーム部材500、502を示している。エアロカー100の翼108は、翼108が破損する危険性がなく、そして翼108によって生じる付加的な抗力がなく、陸上モードでエアロカー100が作動できるように、可撓性フレーム部材110、300、302、500、502及び伸張膜112によって形成された内部空間内に折り畳まれている。この例は、翼108のアコーディオン型の折り畳みを示しているが、形状可変胴体102内への格納のための、翼108のあらゆる折り畳み型又は他の折り畳み手段が可能である。

図5Aから図5Bに移ると、翼108の展開は、ハッチ116によって翼108を展開させる前に、最初に、可撓性フレーム部材110の軸を中心に枢動してエアロカー100の形状可変胴体102のハッチ116を開くことによって、例えば、翼108を展開し、エアロカー100の側面から翼108を拡張することによって、実行することができる。図5Bは、部分的に展開された位置における翼108と、可撓性フレーム部材110の長手方向軸線を中心に回転する可撓性フレーム部材300、302、500、502の一部とを示す。この例では、可撓性フレーム部材300、302、500、502は設計上妨げられ、この妨害によって、図1及び2に示されているハッチ116は開閉することができる。なお、より少数の可撓性フレーム部材、又は形状可変胴体102に沿って異なる間隔を有する可撓性フレーム部材を用いることができ、これによって、ハッチ116は、形状可変胴体を形成する他の可撓性レーム部材に影響を及ぼすことなく、可撓性フレーム部材110を中心に枢動することができる。

図5Bから図5Cに移ると、翼108は完全に展開し、鎖線で示された陸上モードと関連付けられる拡張形態から、実線で示された飛行モードと関連付けられる収縮形態へと可撓性フレーム部材110、300、302、500、502を曲げるために作動システムが使用され得る前に、ハッチ116は枢動して閉まり得る。容易性のため図5A〜5Cに示されていないが、可撓性フレーム部材110、300、302、500、502は、例えば、図3及び4を参照して説明された油圧支柱304、306、308、400、402、404を用いて、曲げ、又は、移動することができる。用いられる作動システムは、陸上モードから飛行モードへとエアロカー100を変化させるように、翼108の格納、展開及び収縮に十分な隙間を可能にする必要があることに留意されたい。

前述の説明は、現在最も実用的な実施形態であると考えられるものに関する。ただし、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その一方で、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内に含まれる種々の変更及び同等の構成を包含するものとすることを理解する必要があり、法律の下で許可されているとおりに、すべてのかかる変更及び同等の構造を包含するように、その範囲は最も広く解釈される必要がある。

100 エアロカー 102 形状可変胴体 104 車輪 106 バッテリーパック 108 翼 110 可撓性フレーム部材 112 伸張膜 113 前端 114 後端 116 ハッチ 200 推進システム 202 先尾翼