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JP2001213397A - 航空機の改良 - Google Patents

航空機の改良

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JP2001213397A
JP2001213397A JP2000401121A JP2000401121A JP2001213397A JP 2001213397 A JP2001213397 A JP 2001213397A JP 2000401121 A JP2000401121 A JP 2000401121A JP 2000401121 A JP2000401121 A JP 2000401121A JP 2001213397 A JP2001213397 A JP 2001213397A
Authority
JP
Japan
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aircraft
vertical
fuselage
wings
landing
Prior art date
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JP2000401121A
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English (en)
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Inventor
David Barry Ingram
デイビッド・バリー・イングラム
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AgustaWestland Ltd
Original Assignee
GKN Westland Helicopters Ltd
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Publication date
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Publication of JP2001213397A publication Critical patent/JP2001213397A/ja
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C29/00—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft
    • B64C29/02—Aircraft capable of landing or taking-off vertically, e.g. vertical take-off and landing [VTOL] aircraft having its flight directional axis vertical when grounded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00—Wings
    • B64C3/38—Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/40—Varying angle of sweep
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/10—Drag reduction

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • Catching Or Destruction (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直離着陸の際の空中静止および低速安定性
および制御を良好とする航空機を提供することを課題と
する。 【解決手段】 垂直離陸および通常巡航が可能な航空機
は、胴体と１対の翼とを有し、翼は胴体に対して、翼が
垂直離陸用に移動した後退位置から、翼が通常巡航用に
移動した展開位置へ移動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、特に垂直
離陸、好ましくは垂直着陸も可能な航空機（ＶＴＯＬ）
に関する。
【０００２】
【従来の技術】「テイルシッター(tailsitters)」とし
て知られるようになったそのような航空機は周知であ
り、一例が米国特許第５２８９９９４号に開示されてい
る。この先行明細書には、通常の水平飛行すなわち巡航
時に揚力を与える１対の固定翼と、垂直離着陸時に揚力
を、また巡航時にスラストを与えるヘリコプターと同様
の回転翼またはプロペラとを有するＶＴＯＬ航空機が記
載されている。
【０００３】地上では、航空機は尾部構造体を下にして
立つことができ、胴体がほぼ垂直に延在する。
【０００４】同様な航空機の他の例が、米国特許第２６
２２８２６号、米国特許第２８５９００３号および米国
特許第５５１６０６０号に開示されている。後者の２つ
の従来技術では、回転翼／プロペラスラストの代わりに
ジェットスラストを用いている。これらの例の各々で
は、通常水平飛行中の揚力を与える翼がその胴体に対し
て固定されているが、翼に巡航制御用の補助翼などを設
けることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】アスペクト比が比較的
高いそのような固定翼は、特にそのような航空機のほと
んどの低速水平飛行状態(horizontal flight regime)で
良好な巡航効率を達成することができるが、翼の展開位
置が固定されているために、垂直離着陸の際の空中静止
および低速安定性および制御が損なわれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
れば、胴体と１対の翼とを有し、胴体をほぼ垂直にした
垂直離陸と、胴体をほぼ水平にした通常巡航とが可能で
あり、翼は胴体に対して、翼が垂直離陸用に移動した後
退位置から、翼が通常巡航用に移動した高アスペクト比
の展開位置へ移動可能である航空機が提供されている。
【０００７】翼がそのように移動可能であるため、特に
垂直離陸中およびその直後に翼が後退位置にあることに
よって、低速性能および制御の改善を達成することがで
きる。
【０００８】ほぼ水平方向に離着陸する従来型航空機で
は、いわゆる可変翼を設けて、それによって離着陸時に
翼展開位置を実現することができ、高速巡航中には後退
位置を実現できるようにすることが知られている。少な
くとも垂直離陸が可能な本発明に従った航空機は、逆の
状態を採用している。
【０００９】垂直離陸中に翼を後退位置へ移動させるこ
とによって、補助翼／フラップなどの翼制御表面から航
空機の重心までの距離が増加してモーメントの腕が長く
なるため、制御表面を移動させることによって得ること
ができる制御力が増加する。
【００１０】さらに、翼が後退位置にあることによっ
て、航空機の格納に必要な空間が小さくなる。
【００１１】一般的に、本発明が主に関連する種類のＶ
ＴＯＬ航空機は、超高速前進巡航を達成する必要はな
く、時速２７８〜３７０ｋｍ（１５０〜２００ノット）
の範囲の巡航速度を達成すればよい。そのような比較低
速では、展開位置にある翼のアスペクト比が高いほど、
揚力／抗力比が改善されて、通常巡航中の航空機の効率
が最適化される。
【００１２】本発明をもっと高速の前進飛行が可能な航
空機に適用した場合、所望ならばそのような高速作動モ
ードにおいて、翼を中間または完全後退位置まで後退さ
せることによって、アスペクト比を減少させてそのよう
な高い前進速度での効率を改善することもできる。
【００１３】本発明の航空機は、尾翼を含む十字形状な
どの尾部構造体を有することができ、離陸前に航空機は
尾部構造体を下にして立つことができる。
【００１４】好適な構造では、航空機は垂直離陸および
着陸の両方が可能である。このため、好ましくは翼は、
離陸と共に着陸時にも後退位置へ移動可能である。
【００１５】少なくとも離陸用のスラスト、さらに航空
機が垂直着陸可能である場合には着陸用のスラスト（揚
力）も、回転翼／プロペラシステムによって与えられ、
これは、トルクリアクションを互いに相殺する１対の反
転回転翼を含む。そのような回転翼システムは、航空機
の機首構造体またはその付近に設けることができる。
【００１６】あるいは、または追加して、少なくとも離
陸用のスラスト、さらに航空機が垂直着陸可能である場
合には着陸用のスラスト（揚力）も、好ましくは航空機
の尾端部などで胴体内に設けられたジェットスラストに
よって与えることができる。
【００１７】所望ならば、少なくとも離陸時、さらに航
空機が垂直着陸可能である場合には着陸時にも、回転翼
システムを使用してスラストを得ることができ、通常巡
航中はジェットスラストによってスラストを与えること
ができる。
【００１８】操縦および空中停止のための微細な安定性
および制御を得るために、少なくとも離陸用に、さらに
航空機が垂直着陸可能である場合には着陸用にも回転翼
システムが好ましい。
【００１９】航空機は、無人航空機として使用すること
ができる。
【００２０】本発明の第２の態様によれば、胴体と１対
の翼とを有し、胴体をほぼ垂直にした垂直離陸と、胴体
をほぼ水平にした通常巡航とが可能である航空機を操作
させる方法であって、翼を胴体に対して垂直離陸用の後
退位置へ移動させる段階と、垂直離陸を行うためにスラ
スト手段を作動させる段階と、航空機を通常巡航状態に
操縦する段階と、翼を胴体に対して通常巡航用の展開位
置へ移動させる段階とを含む方法が提供されている。
【００２１】好ましくは、垂直飛行から通常巡航に移行
する間に、翼を胴体に対して後退位置から展開位置へ移
動させる。
【００２２】本発明の方法は、通常巡航から垂直着陸に
先立つ垂直飛行に移行する間に、翼を展開位置から後退
位置へ移動させる段階を含むことができる。
【００２３】本発明の第２の態様の方法が適用される航
空機は、本発明の第１の態様の航空機の特徴のいずれか
を有するであろう。
【００２４】次に、添付の図面を参照しながら本発明を
説明する。
【００２５】
【発明の実施の形態】図面を参照すると、垂直離着陸可
能な種類の航空機１０が、胴体１２と１対の翼１３、１
４とを含む。胴体の尾端部１５には、それぞれが空力制
御表面２０を有する４つの尾翼１９を含む十字形の尾部
構造体１８が存在する。
【００２６】航空機１０はさらに機首構造体２２を含
み、本例ではこれに回転翼／プロペラシステム２５が取
り付けられており、このシステムは、軸方向外側に位置
して使用時に航空機の長手方向軸線Ａ回りに第１方向、
たとえば時計回りに回転する第１マルチブレード回転翼
２８と、軸方向内側に位置して使用時に軸線Ａ回りに第
１回転翼２８と反対の第２方向に回転する第２マルチブ
レード回転翼２９とを有する。このため、回転翼２８、
２９はほぼ平行であって逆方向に回転し、このため、回
転翼２８、２９の他方によって発生したトルクリアクシ
ョンを互いに相殺する。
【００２７】次に図１を参照すると、胴体１２が離陸に
先だってほぼ垂直位置にある航空機１０を示している。
航空機１０は、航空機１０の重量を地面上に支持するこ
とができる十字形尾部構造体１８を下にして立ってい
る。翼１３、１４は、胴体１２の近くへ移動した後退位
置にあり、翼の四分の一弦線Ｌが、胴体の（長手方向）
中心線２１に直交する線から角度θだけ後退している。
【００２８】翼が後退位置にあるため、航空機１０は垂
直飛行中に、翼の四分の一弦線Ｌが胴体中心線２１に直
交またはほぼ直交する展開位置に翼がある航空機の場合
よりも良好な制御および安定性を達成することができ
る。
【００２９】離陸の際は、回転翼２８、２９を、離陸に
必要なスラストを得ることができる十分な速度で軸線Ａ
回りに回転させる。このため、ヘリコプター主支持回転
翼システム用に使用されるものと同様な構造にすること
ができるトランスミッションによって回転翼２８、２９
に接続されたエンジンが、胴体１２内に設けられてい
る。回転翼システム２５によって、航空機１０をヘリコ
プターと同様にして垂直飛行で空中停止させることがで
きる。
【００３０】航空機１０が離陸した後、航空機１０を、
図２に示されているように胴体１２がほぼ水平になる通
常巡航用に操縦する。そのような操縦は、回転翼のブレ
ードの調整と、翼１３、１４および尾部構造体１５に設
けられた補助翼／フラップ４０、２０などの制御表面の
作動との両方またはいずれか一方によって行うことがで
きる。通常巡航では、所望に応じて尾翼１９の２つがほ
ぼ垂直または水平であっても、そうでなくてもよい。
【００３１】通常巡航への移行中、翼１３、１４は胴体
１２に対して外向きに、図２に示されている展開位置ま
で移動して、角度θが図１に示されている角度から、翼
の四分の一弦線Ｌが航空機胴体の（長手方向）中心線２
１に直交するか、翼１３、１４が後退位置にある時より
直交状態に近づく角度まで減少する。この位置では、翼
１３、１４は、それらが後退位置にある時よりも高いア
スペクト比を示す。少なくとも通常巡航で比較的低速の
前進飛行中、翼のアスペクト比が高いほど、揚力／抗力
比を改善させることによって航空機１０の制御が向上
し、航空機１０の効率が最適化される。
【００３２】通常巡航中、回転翼２８、２９はプロペラ
システムとして作動して、前進飛行用のスラストを与え
る。
【００３３】航空機の着陸時には、胴体１２を垂直飛行
状態に操縦して、翼１３、１４を図１に示されている後
退位置に戻す。このため、航空機１０は垂直向きに着陸
する。
【００３４】以上に説明した例では、垂直飛行および水
平巡航用のスラストが回転翼／プロペラシステム２５で
得られるが、別の例では、少なくとも通常巡航用のスラ
ストを、所望ならば垂直飛行用のスラストも、胴体の尾
端部１５またはその付近の位置で、図２にＪで示されて
いるように胴体１２内に設けられたジェットエンジンな
どのジェットスラスト手段によって与えることができ
る。このため、航空機は、スラストを生じるために回転
翼システム２５およびジェットスラスト手段Ｊの両方
か、ジェットスラスト手段Ｊまたは回転翼／プロペラシ
ステム２５だけを設けることができる。
【００３５】従来通りに、すなわちほぼ水平状態に離着
陸する航空機に使用される、翼を胴体に対して外向きま
たは内向きに移動させる機構が周知である。本発明に従
った航空機の翼１３、１４を移動させるためにも同様な
機構を使用できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 垂直離陸前の垂直位置にある本発明に従った
航空機の側面図である。
【図２】 通常巡航状態にある図１の航空機の平面図で
ある。
【符号の説明】
１０ 航空機 １２ 胴体 １３、１４ 翼
フロントページの続き (71)出願人 596135825 ＷＥＳＴＬＡＮＤ ＷＯＲＫＳ， ＹＥＯ ＶＩＬ， ＳＯＭＥＲＳＥＴ ＢＡ20 ２ ＹＢ， ＵＮＩＴＥＤ ＫＩＮＧＤＯＭ (72)発明者 デイビッド・バリー・イングラム イギリス国、サマ−セット・ティエイ18・ ７ピーワイ、クリューカーン、ウエスト・ チノック、リッジウェイ 18

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 胴体と１対の翼とを有し、前記胴体をほ
    ぼ垂直にした垂直離陸と、前記胴体をほぼ水平にした通
    常巡航とが可能であり、前記翼は前記胴体に対して、前
    記翼が垂直離陸用に移動した後退位置から、前記翼が通
    常巡航用に移動した高アスペクト比の展開位置へ移動可
    能である航空機。
  2. 【請求項２】 尾翼を含む尾部構造体を有し、離陸前は
    該尾部構造体を下にして立っていることを特徴とする請
    求項１記載の航空機。
  3. 【請求項３】 前記尾部構造体は、十字形状を有するこ
    とを特徴とする請求項２記載の航空機。
  4. 【請求項４】 垂直離陸および着陸の両方が可能であ
    り、前記翼は、離陸と共に着陸時にも前記後退位置へ移
    動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいすれ
    か１項記載の航空機。
  5. 【請求項５】 少なくとも離陸用のスラスト、さらに垂
    直着陸が可能である場合には着陸用のスラストも、回転
    翼／プロペラシステムによって与えられることを特徴と
    する先行の請求項のいずれか１項記載の航空機。
  6. 【請求項６】 前記回転翼システムは、トルクリアクシ
    ョンを互いに相殺する１対の反転回転翼を含むことを特
    徴とする請求項５記載の航空機。
  7. 【請求項７】 前記回転翼システムは、機首構造体また
    はその付近に設けられていることを特徴とする請求項５
    または６記載の航空機。
  8. 【請求項８】 少なくとも離陸用のスラスト、さらに垂
    直着陸が可能である場合には着陸用のスラストも、ジェ
    ットスラスト手段によって与えられることを特徴とする
    先行の請求項のいずれか１項記載の航空機。
  9. 【請求項９】 前記ジェットスラスト手段は、尾端部で
    前記胴体内に設けられていることを特徴とする請求項８
    記載の航空機。
  10. 【請求項１０】 少なくとも離陸時、さらに垂直着陸が
    可能である場合には着陸時にも、回転翼システムを使用
    してスラストを得ることができ、通常巡航中はジェット
    スラストによってスラスト手段が与えられることを特徴
    とする請求項９記載の航空機。
  11. 【請求項１１】 前記航空機は、無人航空機であること
    を特徴とする先行の請求項のいずれか１項記載の航空
    機。
  12. 【請求項１２】 胴体と１対の翼とを有し、前記胴体を
    ほぼ垂直にした垂直離陸と、前記胴体をほぼ水平にした
    通常巡航とが可能である航空機を操作する方法であっ
    て、前記翼を前記胴体に対して垂直離陸用の後退位置へ
    移動させる段階と、垂直離陸を行うためにスラスト手段
    を作動させる段階と、前記航空機を通常巡航状態に操縦
    する段階と、前記翼を前記胴体に対して通常巡航用の展
    開位置へ移動させる段階とを含む方法。
  13. 【請求項１３】 垂直飛行から通常巡航に移行する間
    に、前記翼を前記胴体に対して前記後退位置から前記展
    開位置へ移動させることを特徴とする請求項１２記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】 通常巡航から垂直着陸に先立つ垂直飛
    行に移行する間に、前記翼を前記展開位置から前記後退
    位置へ移動させることを特徴とする請求項１２または１
    ３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記航空機は、請求項１乃至１１のい
    ずれか１項の航空機の特徴のいずれかを有することを特
    徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項記載の方
    法。
JP2000401121A 1999-12-29 2000-12-28 航空機の改良 Expired - Lifetime JP4469081B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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GBGB9930728.2A GB9930728D0 (en) 1999-12-29 1999-12-29 Improvements in or relating to aircraft
GB9930728.2 1999-12-29

Publications (2)

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JP2001213397A true JP2001213397A (ja) 2001-08-07
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EP (1) EP1114772B1 (ja)
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DE (1) DE60002148T2 (ja)
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