Vertical take-off and landing aircraft
专利汇可以提供Vertical take-off and landing aircraft专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE:To provide a vertical take-off and landing aircraft which can not only vertically take off and land but take off, land and cruise in the same way as a normal fixed wing aircraft using fans which can be freely inclined. CONSTITUTION:Fans 1 which can be freely inclined in the progress direction of an aircraft are provided at both sides of the body near the center of gravity of the aircraft, and these fans 1 are surrounded by ducts 2. Main wings 8 are provided at the rear of the body 7 behind these fans 1, and canards 9 are provided at the front of the body 7.，下面是Vertical take-off and landing aircraft专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この出願の発明は、有人又は無人の垂直離着陸航空機の発明に関する。 さらに詳細には、
傾斜自在のファンにより、垂直離着陸のみならず、通常の固定翼機同様の離着陸及び巡航も可能な垂直離着陸航空機の発明に関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直離着陸機としては、従来から様々な形式のものが提案されている（特開昭６２−２７３１９
７号等）が、実用に供されているものとしては、ティルト・ロータ形式、及びティルト・ウィング形式のものがある。
【０００３】ティルト・ロータ形式の垂直離着陸機は、
図３に示す様に、離陸時には主翼先端に備えたロータを垂直として垂直離陸し、通常運行時にはロータを水平とし航行するものである。 ティルト・ウィング形式の垂直離着陸機は、図４に示す様に、主翼にファンを設け、この主翼を垂直として垂直離陸し、通常運行時には主翼を水平として運行するものである。 また、垂直離着陸機は、垂直離着陸時の姿勢制御、すなわち重心回りのモーメント（釣り合い）、が重要であるため、姿勢制御のための専用のファンを機体左右に設けたり、あるいはファン（推力点）を機体前後に設けたりして釣り合いをとる形式のものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のティルト・ロータ、ティルトウィング形式の航空機にあっては、プロペラ径が大きくなるため、地上において翼を水平に傾斜（ティルト）できないという欠点があった。 このため、
万一ロータのティルト機構が故障した場合に着陸できないという安全面上の問題点があった。 特にティルト・ウィングにあっては、ティルト機構が大型化し、さらに、
垂直離陸時の釣り合いを確保するための姿勢制御機構（機体前後のファン等）も複雑化する等の理由により機体の重量が増大化するのが一般である。 したがって、垂直離陸時の成立の可否に係る、もしくはペイロードの現象につながるという問題点があった。
【０００５】この出願の目的は、上述の問題点を解決すべく、通常離着陸が可能で、姿勢制御能力が高く、軽量で効率の良い垂直離着陸航空機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決するため、この出願の発明は、垂直離着陸航空機において、
機体の重心近傍の胴体7 の両側に、機体前進方向に対して傾斜自在なファン1を設け、該ファン1 をダクト2で囲んだものである。 また、このファン1 の後方の胴体後部に主翼8を設け、前方の胴体7 前部に先尾翼9 を設けたものである。
【０００７】
【作用】ファン1 を囲むダクト2 は、ファン1 の推力を向上し、地上においても傾斜可能な小さな径のファンで所定の推力を確保できる様にする。 また、機体重心近傍に設けたファン1 は、垂直離着陸時の姿勢制御を容易にする。
【０００８】
【実施例】この出願の発明の実施例を図１から図４に基づいて説明する。 図１は典型的な、この出願の発明の航空機の１実施例である。 １は航空機の推進のためのファンである。 ２は、ファン1 を囲むダクトである。 ダクト
2 で囲んだファン1 （以下ダクティッドファン3 という。）は、同径の通常のファンの推力に比較して一般に約１．５〜２倍の推力を出力できる。
【０００９】ファン1 はギアボックス4 を介して、後胴部のエンジン5 に接続される。 ダクト2 は、機体の構造重量及び傾斜機構の重量を最小とするため、短いステー
6 で胴体7 側部の両側に取り付けることが望ましい。 ダクティッドファン3 は、油圧もしくは電動のアクチュエータを介し、パイロットの入力もしくはミッションコンピュータの信号により傾斜する。 ファン1 は、飛行時及び離着陸時にも９０°以上傾斜できる様にすることが望ましい。
【００１０】８は主翼である。 通常、航空機の主翼は、
重心に接近させて取り付けられるが、この実施例では、
上記ダクティッドファン3 を機体の重心近傍に取りつけるため、主翼8 を後方にさげる必要がある。 この主翼8
をファン1 の後方に取り付けることにより、ファン後流による動圧増加が得られ、特に後述の遷移モードにおいて、次式で表される揚力の増加が得られる。 揚力Ｌ＝１／２・ρ・Ｖ 2・Ｓ・ＣＬ ρ：空気密度、Ｖ：速度、Ｓ：代表面積、ＣＬ：揚力係数
【００１１】９は先尾翼（カナード）である。 巡航時においては、後部に設けた主翼8 の揚力による大きな頭下げモーメントが生じるため、前方に比較的大きな先尾翼
9 を設け、モーメントの打ち消しを行う。 １０は機体前部の胴体内に設けた前方燃料タンクである。 １１は、機体後部の主翼内に設けた主翼内燃料タンクである。 両燃料タンクの燃料を均等に使用することにより、飛行中の重心位置変化を少なくし、姿勢制御をさらに容易とすることが望ましい。
【００１２】なお、垂直離着陸時における姿勢制御は、
ピッチ＆ヨーは前胴部ないし後胴部に設けたエンジン抽気による周知のＲＣＳ（Reaction Control System ）12
にて行う。 ロールは左右の推力バランスを用いて、進行方向の変更はダクティッドファン下部の出口ベーン13によって行う。 また、巡航時には、通常の固定翼機と同様にフラッペロン14、先尾翼9 、垂直尾翼15のラダー16により行う。
【００１３】次に、図２に基づきこの垂直離陸機の垂直離陸方法を説明する。 通常の離陸は、図示する様に、まずファンを水平にして垂直離陸する（図２（ａ）垂直離陸モード）。 次に、ファンを序々に傾斜させる（（ｂ）
遷移モード）。 最後にファン1 を垂直にして巡航する（（ｃ）巡航のモード）。 このときの、各モードにおける推力、揚力、抵抗、重力のバランスは概略図示する様になり、離着陸時のバランスが確保される。 なお、ファン1 の傾斜機構が飛行中に故障したときなどの異常時等には、ファン1 を垂直あるいは傾斜したまま着陸し、離陸も同様である。
【００１４】
【発明の効果】この出願の発明は以上の様に構成したため、以下の効果が奏される。 まず、ダクティッドファンを設けたことにより、ファンを地上でティルトすることが可能となり、たとえティルト機構が故障しても着陸が可能となり、乗員等の安全が確保できる効果が奏される。 また、このダクティッドファンを重心近傍に設けたため、垂直離着陸時の姿勢制御が容易となり、特別の姿勢制御機構を設けなくとも安定な垂直離着陸が可能となる効果が奏される。 またダクティッドファンを胴体に設けることにより、機体構造重量及び傾斜機構を最小とすることができ、機体の軽量化が可能となる。
【００１５】さらに、ダクティッドファンを重心近傍に設けたことにより、主翼を後方に設けることができ、これにより、ファン後流による動圧増加が得られる効果も奏される。 先尾翼を設けたことにより、主翼揚力による大きな頭下げモーメントを打ち消して巡航時のバランスが確保できる効果も奏される。
【図１】本発明の一実施例の垂直離着陸航空機の外形図
【図２】本発明の垂直離着陸航空機の飛行モードを示す図
【図３】従来のティルトロータ形式の航空機の外形図
【図４】従来のティルトウィング形式の航空機の外形図
１ ファン ２ ダクト ７ 胴体 ８ 主翼 ９ 先尾翼
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