JP2006256369A - Unmanned airplane - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無人飛行機に係り、特に、地上走行時に用いる機体外操縦席を備える無人飛行機に関する。 The present invention relates to an unmanned aerial vehicle, and more particularly to an unmanned aerial vehicle equipped with an out-of-flight cockpit for use when traveling on the ground.
従来、無人飛行機は主に、気象観測、偵察、デコイ等の用途に使用されており小型のものが多かった。そのため、発進に際しては大型機で空中まで搬送して空中から投下したり、またはJATO(Jet Assisted Take Off)を用いたりしていた。回収に際しては、機体が小型であり、有人飛行機のように乗員に配慮する必要がないため、適当な空地まで飛行させた後に、エンジンを止めてパラシュートを用いて着地させていた。 Conventionally, unmanned airplanes are mainly used for weather observation, reconnaissance, decoy, etc., and many are small. For this reason, when starting, a large machine is used to transport the aircraft to the air and drop it from the air, or use JATO (Jet Assisted Take Off). At the time of recovery, the aircraft was small and it was not necessary to consider passengers like a manned airplane, so after flying to an appropriate open space, the engine was stopped and landed using a parachute.
近年においては気象観測や偵察において今まで以上に精度の高い情報を得るために精密機器を搭載する必要が生じている。また、無人飛行機を用いた貨物輸送を行うことも求められている。 In recent years, it has become necessary to mount precision equipment in order to obtain more accurate information than ever in weather observation and reconnaissance. There is also a demand for freight transportation using unmanned aerial vehicles.
しかし、高精度の気象観測用又は偵察用の精密機器は一般に高重量であり従来の小型機に搭載することはできない。また、貨物輸送を行うに際しても従来用いられている小型機では現在有人飛行機を用いて輸送されているような大型貨物を積載して輸送することはできない。そのため、大型の無人飛行機の需要が高まっている。 However, high precision weather observation or reconnaissance precision instruments are generally heavy and cannot be mounted on conventional small aircraft. In addition, when carrying cargo, it is not possible to load and transport a large cargo that is currently being transported using a manned airplane with a small aircraft conventionally used. Therefore, the demand for large unmanned airplanes is increasing.
大型の無人飛行機について回収の際の従来の小型の無人飛行機と同様にパラシュートを用いて着地することとすると、積載されている精密機器または大型貨物が破損する恐れがある。また、無人飛行機自体も大型化しているため、パラシュートを用いた着地では無人飛行機自体が損傷を受ける恐れがある。 If a large unmanned aerial vehicle is landed using a parachute in the same manner as a conventional small unmanned aerial vehicle at the time of collection, the loaded precision instrument or large cargo may be damaged. In addition, since the unmanned airplane itself is also increased in size, there is a risk that the unmanned airplane itself may be damaged when landing using a parachute.
そこで、大型の無人飛行機についても現在の有人飛行機と同様に滑走路、エプロン及びタキシウェイ等を備えた飛行場において離着陸することが求められている。飛行場の建設及び管理には一般に相当の費用がかかり、無人飛行機専用の飛行場を建設することは困難であるため、従来からある有人飛行機の飛行場を使用することとなる。 Therefore, large unmanned airplanes are required to take off and land on airfields equipped with runways, aprons, taxiways, and the like, as with current manned airplanes. The construction and management of an airfield generally requires a considerable amount of money, and it is difficult to construct an airfield dedicated to unmanned airplanes. Therefore, a conventional airfield for manned airplanes is used.
ここで、誘導装置を用いて無人飛行機を飛行場に着陸をさせる技術は既に確立されている。また、飛行中においては、レーダ管制やTCAS(Traffic Alert and Collision Avoidance System:航空機搭載用衝突防止装置)を用いた、乗員による監視の代替機能や判断の自動化が進展し、自動的な衝突回避の技術が確立しつつある。 Here, a technique for landing an unmanned airplane on an airfield using a guidance device has already been established. In flight, the use of radar control and TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System), an alternative function for monitoring by passengers and the automation of judgments, have progressed, and automatic collision avoidance has been developed. Technology is being established.
離陸前や着陸後の飛行場内におけるエプロン、タキシウェイ及び滑走路等の移動の際には他の飛行機に接触や衝突をしないようにする必要がある。有人飛行機の場合においては、パイロットが操縦席から目視して飛行機の操縦を行うことで接触や衝突の危険を回避している。 When moving the apron, taxiway, runway, etc. in the airfield before takeoff or after landing, it is necessary to avoid contact or collision with other airplanes. In the case of a manned airplane, the pilot can avoid the danger of contact and collision by maneuvering the airplane while viewing from the cockpit.
これに対して、無人飛行機の場合は機体から離れたところに位置するオペレータが無人飛行機管制装置により操縦するため必ずしも監視が十分でない場合がある。 On the other hand, in the case of an unmanned aerial vehicle, monitoring may not always be sufficient because an operator located far from the aircraft controls the unmanned aerial vehicle.
そこで、無人飛行機については機体にその周辺を監視可能なカメラを取り付けて無人飛行機管制装置でその映像を見ながら地上にいるオペレータが操縦することが行われている。 Therefore, an unmanned airplane is operated by an operator on the ground while attaching a camera capable of monitoring the periphery of the unmanned airplane and watching the image with the unmanned airplane control device.
また、方位センサや障害物センサを用いて進行方向や障害物の検出を行い、その検出結果に基づいて無人飛行機に備えられた飛行制御計算機(Flight Control Computer)がエンジン制御部や車輪の転向を制御して飛行場内において、無人飛行機を自律走行させることが行われている(特許文献1参照)。
しかし、この手法によると大きなデータリンク帯域が必要となるうえに、障害物等によりデータリンクが阻害された場合には緊急操作が行えなくなる等の不都合がある。 However, according to this method, a large data link band is required, and in addition, when the data link is obstructed by an obstacle or the like, an emergency operation cannot be performed.
また、方位センサ及び障害物センサを備えて走行させる場合には、飛行制御計算機に備えられたメモリに予め飛行場内において無人飛行機が走行する走路における走行位置をさせ、その走行位置に沿って走行することとなる。そのため、回避する動作や回避するのに必要なスペースが限られてしまい、障害物を回避することが困難である。 In addition, when traveling with an azimuth sensor and an obstacle sensor, the memory provided in the flight control computer is set in advance to the travel position on the runway where the unmanned airplane travels in the airfield, and travels along the travel position. It will be. Therefore, the operation to avoid and the space required to avoid are limited, and it is difficult to avoid an obstacle.
そこで、本発明の課題は、飛行場内の滑走路、エプロン及びタキシウェイ等を安全に走行することができる無人飛行機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle that can safely travel on a runway, an apron, a taxiway, and the like in an airfield.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の無人飛行機は、エンジン制御部、機体に備えられた車輪のステアリングをコントロールするステアリングコントローラ及びブレーキ装置を制御する飛行制御計算機と、前記飛行制御計算機を操作する操作盤が備えられるとともに、前記機体の外部で前記機体に着脱可能に取り付けられた機体外操縦席と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, an unmanned airplane according to
請求項1に記載の発明によれば、無人飛行機に取り付けられた機体外操縦席に着席したオペレータが機体の周囲を監視しながら無人飛行機を地上において操縦することができる。 According to the first aspect of the present invention, an operator seated in an out-of-flight cockpit attached to the unmanned airplane can control the unmanned airplane on the ground while monitoring the surroundings of the aircraft.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の無人飛行機において、前記機体外操縦席は前記機体内に収納可能であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the unmanned aerial vehicle according to the first aspect, the out-of-flight cockpit can be stored in the airframe.
請求項2に記載の発明によれば、機体外操縦席を機体内に収納することで機体外操縦席が備えられていない飛行場においても無人飛行機に機体外操縦席を取り付けることができる。 According to the second aspect of the present invention, the out-of-flight cockpit can be attached to the unmanned airplane even in an airfield that does not have the out-of-flight cockpit by storing the out-of-flight cockpit in the airframe.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の無人飛行機において、前記操作盤は前記飛行制御計算機を通じて少なくとも前記エンジン制御部、前記ステアリングコントローラ及び前記ブレーキ装置を操作することが可能であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the unmanned airplane according to the first or second aspect, the operation panel operates at least the engine control unit, the steering controller, and the brake device through the flight control computer. It is possible.
請求項3に記載の発明によれば、無人飛行機に取り付けられた機体外操縦席に着席したオペレータが機体の周囲を監視しながら無人飛行機を地上において操作盤により操縦することができる。 According to the third aspect of the present invention, an operator seated in a pilot seat attached to the unmanned airplane can control the unmanned airplane on the ground using the operation panel while monitoring the periphery of the aircraft.
請求項1に記載の発明によれば、無人飛行機の地上移動時にオペレータが搭乗して無人飛行機の操縦を行うことで飛行場内の移動に際して障害となる他の飛行機等との衝突を避けて安全に移動することができる。 According to the first aspect of the present invention, when an unmanned airplane moves on the ground, the operator gets on the board and controls the unmanned airplane, thereby avoiding a collision with another airplane or the like that becomes an obstacle when moving in the airfield. Can move.
また、請求項1に記載の発明によれば、無人飛行機の地上移動時において着席する機体外操縦席を機体の外部に取り付けるので、飛行時において不必要なオペレータの作業容積を機体内に設ける必要がないため、機体内の限られた空間を有効利用することができる。 In addition, according to the first aspect of the present invention, since the outside cockpit seat that is seated when the unmanned airplane moves on the ground is attached to the outside of the aircraft, it is necessary to provide an unnecessary working volume for the operator during the flight. Therefore, the limited space inside the aircraft can be used effectively.
請求項2に記載の発明によれば、機体外操縦席を備えていない飛行場においても機体外操縦席を取り付けて無人飛行機を飛行場内において安全に走行させることができる。 According to the second aspect of the present invention, an unmanned airplane can be safely run in an aerodrome by attaching an out-of-air pilot seat even in an aerodrome that does not have an out-of-air cockpit.
請求項3に記載の発明によれば、無人飛行機の地上走行時にオペレータが操作盤を操作して無人飛行機の操縦を行うことで飛行場内を走行するに際して障害となる他の飛行機等との衝突を避けて安全に移動することができる。 According to the third aspect of the present invention, when an unmanned airplane travels on the ground, the operator operates the operation panel to control the unmanned airplane, thereby preventing a collision with another airplane that becomes an obstacle when traveling in the airfield. You can avoid it and move safely.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、本発明は図示例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the illustrated example.
図1に示すように、無人飛行機1の貨物や観測機器等を搭載するための胴体部2の両側面には主翼3,4が備えられている。そして、胴体部2の後部上面にはエンジン5が取り付けられている。また、胴体部2の後方に位置するように、主翼3,4に尾翼6が連結されている。
As shown in FIG. 1, main wings 3, 4 are provided on both side surfaces of a
胴体部2及び主翼3,4の下面には地上を移動する際に用いる前輪9及び後輪10,11が備えられている。
A
胴体部2の主翼4の機首側の外部にはコネクタ12と開口部13が設けられている。
A
胴体部2の主翼4の機首側の胴体部2の外部には、無人飛行機1を機体外から操縦するための機体外操縦席14が取り付けられている。胴体部2に取り付ける機体外操縦席14の胴体部2側の側面には、操縦席取付け部材15が設けられており、操縦席取付け部材15が開口部13に挿入されることにより機体外操縦席14が胴体部2に取り付けられている。
Outside the
機体外操縦席14は胴体部2への着脱が可能であり、無人飛行機1の飛行場内の移動時に取り付けられ、離陸時には取り外される。
The out-of-
本実施の形態においては機体外操縦席14は胴体部2の主翼4の機首側の外部に取り付けられているが、取付け位置はかかる部分に限定されることはない。機体外操縦席14に着席するオペレータが機体の周囲を十分に監視できる位置であって、かつ、着席したオペレータがエンジンに吸い込まれる恐れがない等、オペレータが安全に操作盤を操作できる位置であれば胴体部2の下部や主翼3,4のいずれの下等であってもよい。
In the present embodiment, the out-of-
機体外操縦席14の使用中に機体外操縦席14が無人飛行機1から脱落するのを防止するため、機体外操縦席14及び胴体部2にボルト穴を複数設けて、ボルトにより固定することとしてもよい。
In order to prevent the out-of-
機体外操縦席14の無人飛行機1への取付手段は前述した方法に限らず、機体外操縦席14を胴体部2に固定できる方法であれば特に限定はない。取付け手段としては、例えば、機体外操縦席14の無人飛行機1への装着面に磁石を備えさせて、磁力により取り付けることとしてもよい。
The means for attaching the out-of-
機体外操縦席14は燃費及び飛行性の向上を図るため軽量でかつ簡易な構造であることが好ましい。また、機体外操縦席14は不使用時においては胴体部2の図示しない収納庫に収納されているが、さらに燃費及び飛行性の向上を図るため飛行場に備えておき機体内に収納しないこととしてもよい。
The
機体外操縦席14には、地上走行時に無人飛行機1を操縦するための操作盤16が備えられている。
The out-of-
胴体部2には、図3に示すように飛行制御計算機(FCC)19、ステアリングコントローラ20、ブレーキ装置21及びエンジン制御部22が格納されている。
As shown in FIG. 3, a flight control computer (FCC) 19, a
飛行制御計算機19は、無人飛行機1の飛行時及び地上の動作を制御するものである。飛行制御計算機19は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)から構成され、ROMに格納されている飛行制御プログラム及び地上走行プログラム等の所定のプログラムを読み出してRAMの作業領域に展開し、当該プログラムに沿って各種処理を実行する。
The
飛行制御計算機19には、図示しない記憶部が設けられており、記憶部には飛行場内における無人飛行機の走行経路が記憶されている。
The
飛行制御計算機19は、例えば、無人飛行機1に備えらえた図示しない方向センサや障害物センサの検出結果に基づいてステアリングコントローラ20、ブレーキ装置21及びエンジン制御部22を制御して飛行場内において無人飛行機1を自律走行させるようになっている。
The
飛行制御計算機19は、前述のように無人飛行機1を自律走行させている場合であっても、操作盤16から無人飛行機の走行に関し制御信号が伝達されてきた場合には、操作盤16から伝達されてきた制御信号の内容を優先してステアリングコントローラ20、ブレーキ装置21及びエンジン制御部22等の駆動の制御を行うようになっている。
Even when the
ステアリングコントローラ20は、前輪9及び後輪10,11に接続されており、飛行制御計算機19から伝達されてきた制御信号に応じて前輪9及び後輪10,11を転向させるものである。ステアリングコントローラ20も、例えばCPU、ROM及びRAMら構成され、ROMに格納されている所定のプログラムを読み出してRAMの作業領域に展開し、当該プログラムに沿って各種処理を実行する。
The steering
ブレーキ装置21は、例えば、ドラムブレーキやディスクブレーキ等を用いることができ、前輪9及び後輪10,11に確実に制動力を与えられるものであればその種類に制限はない。ブレーキ装置21は飛行制御計算機19から伝達されてくる制御信号に応じて前輪9及び後輪10,11に制動力を与えるものである。
As the
エンジン制御部22は、飛行制御計算機19から伝達されてくる制御信号に応じてエンジンの始動、停止する一方、エンジン始動後はエンジン出力の制御等を行う。エンジン制御部22も、例えばCPU、ROM及びRAMから構成され、ROMに格納されている所定のプログラムを読み出してRAMの作業領域に展開し、当該プログラムに沿って各種処理を実行する。
The engine control unit 22 starts and stops the engine in accordance with a control signal transmitted from the
操作盤16には、図3に示すように例えばブレーキ操作部23、ステアリング操作部24及びエンジン操作部25が備えられている。ブレーキ操作部23を操作することでブレーキ装置21の駆動を制御するようになっている。また、ステアリング操作部24を操作することでステアリングコントローラ20を制御し前輪9及び後輪10,11の転向をさせるようになっている。また、さらにエンジン操作部25を操作することでエンジン制御部22を制御してエンジン5の推力を制御するようになっている。
As shown in FIG. 3, the
また、操作盤16には接続ケーブル26が取り付けられている。接続ケーブル26はコネクタ12に接続されており、操作盤16から送信される制御信号を飛行制御計算機19に伝達するようになっている。
A
次に、本実施の形態の無人飛行機1の作用について説明する。
Next, the operation of the
飛行場内において無人飛行機1を走行させるに際しては、先ず、機体外操縦席14の操縦席取付け部材15を開口部13に挿入して、機体外操縦席14を胴体部2に取り付ける。その後、コネクタ12に接続ケーブル26を接続し、オペレータが着席する。
When the
無人飛行機1が走行するに際しては、図示しない方位センサや走向距離センサ、障害物センサの検出結果に基づいて飛行制御計算機19がステアリングコントローラ20、ブレーキ装置21及びエンジン制御部22等を制御して、飛行制御計算機19に備えられている図示しない記憶部に記憶されている経路を自律走行させる。
When the
オペレータが機体の周囲を監視し飛行制御計算機19による自律走行では障害物に衝突する危険があると判断した場合、または自律走行による走行経路よりも好適な経路があると判断した場合には、操作盤16のブレーキ操作部23、ステアリング操作部24及びエンジン操作部25を操作する。操作盤16から飛行制御計算機19に制御信号が伝達された場合には、飛行制御計算機19が方位センサや走向距離センサ、障害物センサの検出結果に基づいて伝達する制御信号に優先して操作盤16から伝達されてきた制御信号をステアリングコントローラ20、ブレーキ装置21及びエンジン制御部22に伝達する。
If the operator monitors the surroundings of the aircraft and determines that there is a risk of colliding with an obstacle in autonomous traveling by the
操作盤16からの制御信号が伝達されたステアリングコントローラ20、ブレーキ装置21及びエンジン制御部22はその内容に応じてエンジン5、前輪9、後輪10,11、及びブレーキ装置21を駆動させ、飛行場内のエプロン、タキシウェイ及び滑走路等を走行する。
The steering
以上のように、本発明によれば、無人飛行機1の地上移動時にオペレータが搭乗して無人飛行機1の操縦を行うことで飛行場内の移動に際して障害となる他の飛行機や標識灯などの障害物との衝突を避けて安全に移動することができる。
As described above, according to the present invention, when an
また、本発明によれば、機体外操縦席を軽量かつ簡易な構造とすることで機体内に収納しても重量増加を招くことはなく燃費及び飛行性の向上を図ることができる。 In addition, according to the present invention, since the cockpit outside the fuselage has a light and simple structure, even if it is housed in the fuselage, the weight is not increased and fuel efficiency and flight performance can be improved.
また、本発明によれば、機体外操縦席を機体内に収納せず飛行場に備えておくこととすれば更に燃費及び飛行性の向上を図ることができる。 Further, according to the present invention, it is possible to further improve the fuel consumption and the flight performance if the out-of-flight cockpit is stored in the airfield without being stored in the airframe.
1 無人飛行機
5 エンジン
14 機体外操縦席
16 操作盤
19 飛行制御計算機
20 ステアリングコントローラ
21 ブレーキ装置
22 エンジン制御部
23 ブレーキ操作部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記飛行制御計算機を操作する操作盤が備えられるとともに、前記機体の外部で前記機体に着脱可能に取り付けられた機体外操縦席と、
を備えることを特徴とする無人飛行機。 An engine control unit, a steering controller that controls steering of wheels provided in the fuselage, and a flight control computer that controls a brake device;
An operation panel for operating the flight control computer is provided, and an external cockpit seat detachably attached to the aircraft outside the aircraft,
An unmanned aerial vehicle characterized by comprising:
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2005
- 2005-03-15 JP JP2005073148A patent/JP2006256369A/en active Pending
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