[go: up one dir, main page]

JP5184555B2 - Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device - Google Patents

Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device Download PDF

Info

Publication number
JP5184555B2
JP5184555B2 JP2009551392A JP2009551392A JP5184555B2 JP 5184555 B2 JP5184555 B2 JP 5184555B2 JP 2009551392 A JP2009551392 A JP 2009551392A JP 2009551392 A JP2009551392 A JP 2009551392A JP 5184555 B2 JP5184555 B2 JP 5184555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
propeller
wind pressure
attitude control
gravity
cylindrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009551392A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2009096058A1 (en
Inventor
博 川口
Original Assignee
博 川口
川口 泰子
川口 修一
川口 めぐみ
川口 幸子
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from PCT/JP2008/051415 external-priority patent/WO2009096010A1/en
Application filed by 博 川口, 川口 泰子, 川口 修一, 川口 めぐみ, 川口 幸子 filed Critical 博 川口
Priority to JP2009551392A priority Critical patent/JP5184555B2/en
Publication of JPWO2009096058A1 publication Critical patent/JPWO2009096058A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5184555B2 publication Critical patent/JP5184555B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Toys (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

本発明は、安定した垂直離着陸およびホバリングが可能なプロペラ機およびその技術の応用に関する。   The present invention relates to a propeller aircraft capable of stable vertical take-off and landing and hovering and application of the technology.

現在において垂直離着陸および空中で静止できる機体としては、ヘリコプターおよびそれに類似した飛行機(例えばティルトローター式の米軍機V−22)等が存在し、それ以外では、噴射口の方向を変えることのできる可変ノズルを使用した米軍機F−35B等が存在する。これらは全て垂直離着陸時および空中静止時(ホバリング時)には、相当高度な操縦技術が要求され、その上、高度なセンサおよび高速コンピュータによる制御が不可欠になっている。このため、機体重量が増大し、製造コストも非常に大きくなり、一般機への応用は殆どできない状況である。   Currently, there are helicopters and similar airplanes (for example, a tilt rotor type US military aircraft V-22) as the aircraft that can take off and landing in the air and in the air. Other than that, the direction of the injection port can be changed. There is a US military aircraft F-35B that uses a nozzle. All of these require a highly advanced maneuvering technique at the time of vertical take-off and landing and at rest in the air (at the time of hovering), and in addition, control by an advanced sensor and a high speed computer is indispensable. For this reason, the weight of the airframe increases and the manufacturing cost becomes very high, so that it can hardly be applied to general machines.

今、この状況の中で、上記の様な問題を解決する方法が発見されれば、航空分野において飛躍的な発展が期待できる。   Now, in this situation, if a method for solving the above problems is discovered, dramatic development can be expected in the field of aviation.

尚、本発明の背景技術に関連する先行技術文献として特許文献1〜8が既に公開されている。   Note that Patent Documents 1 to 8 have already been published as prior art documents related to the background art of the present invention.

実開平4−5199号公報Japanese Utility Model Publication No. 4-5199 特開平6−293296号公報JP-A-6-293296 特開2006−327219号公報JP 2006-327219 A 特開2007−118891号公報JP 2007-118891 A 特表2005−533700号公報JP 2005-533700 A 特表2007−521174号公報Special table 2007-521174 gazette 特開平5−39092号公報JP-A-5-39092 特開平7−232699号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-232699

これまでに開発された上述の実用機等は、自ら発した風流により不安定さが増大するという問題点があった。その上、回転翼(プロペラ)の回転振動による機体の揺れおよび横風による機体のふらつき等の他の不安定要素も加わり、垂直離着陸時およびホバリング時の機体の安定性の確保は、大変大きな問題として今も残っている。   The above-described practical machines developed so far have a problem that instability increases due to the wind generated by themselves. In addition, the stability of the aircraft during vertical take-off / landing and hovering is a very big problem due to the addition of other unstable factors such as the aircraft swaying due to the rotational vibrations of the rotor blades and propeller It remains now.

また回転翼を使用する垂直離着陸機等は回転翼の回転による反トルク相殺の方法として、二重反転翼システム、テールローターシステムおよびツインローターシステムを使用してローターの反トルクを相殺しているが、これらのシステムは構造が複雑になり、且つ操縦も大変難しいという問題点がある。   Also, vertical take-off and landing aircraft that use rotor blades counteract the rotor anti-torque by using counter-rotating blade system, tail rotor system and twin rotor system as a method of counter torque canceling by rotating rotor blades. However, these systems have a problem that the structure is complicated and the operation is very difficult.

空を飛んでいる物体が自らの姿勢を制御する問題は、周りに自らを支える物が全く無い故に非常に難しい課題として、人類が空を飛び始めた時から人類の前に立ちはだかっていた。   The problem of controlling the posture of an object flying in the sky was a very difficult task because there was no object to support itself around it, and it stood in front of mankind since the beginning of mankind.

同様に従来から大規模な空調設備あるいは空洞設備等に使用するプロペラ装置では、土台への設置に際してプロペラ回転の反作用による反トルクに対して静的安定性を確保するための手段を確保するのに大きな負担が掛かるという課題があった。   Similarly, in the case of a propeller device conventionally used for large-scale air conditioning equipment or hollow equipment, etc., when installing on a base, a means for ensuring static stability against anti-torque due to the reaction of propeller rotation is secured. There was a problem that a big burden was applied.

そこで、この発明の課題は、第1に、安定した垂直離着陸あるいはホバリングが可能なプロペラ機を提供すること、第2に、静的安定性を確保するための負担を低減できるプロペラ装置を提供すること、第3に、それらを応用して安定性に優れた姿勢制御装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is, firstly, to provide a propeller aircraft capable of stable vertical takeoff and landing or hovering, and secondly, to provide a propeller device capable of reducing a burden for ensuring static stability. Thirdly, it is to provide an attitude control device having excellent stability by applying them.

本発明の第の態様のプロペラ装置は、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を有する機体と、前記複数枚の垂直仕切板の上側に配置されたプロペラと、を備え、前記プロペラの直径をr0としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの2πr0倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直仕切板に掛かるように、前記垂直仕切板の形状が形成されるものである。
さらに、当該プロペラ装置は、前記機体は、n(n:2以上の整数)層に分割構成され、それら各層はそれぞれ、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を備え、i番目の前記層の高さおよび垂直仕切板の直径単位の枚数をそれぞれΔl i およびm i とすると、前記各層の高さΔl 1 ,Δl 2 ,…,Δl n および垂直仕切板の枚数m 1 ,m 2 ,,…,m n は、Δl 1 1 +Δl 2 2 +…+Δl n n ≒2πr 0 を満たすように設定されるものである。
本発明の第2の態様のプロペラ装置は、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を有する機体と、前記複数枚の垂直仕切板の上側に配置されたプロペラと、を備え、前記プロペラの直径をr 0 としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの2πr 0 倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直仕切板に掛かるように、前記垂直仕切板の形状が形成されるものである。
A propeller device according to a first aspect of the present invention includes an airframe having a plurality of vertically divided vertical partition plates, and a propeller disposed on the upper side of the plurality of vertical partition plates. The shape of the vertical partition plate is formed such that when the diameter is r 0 , a moment 2πr 0 times the moment the propeller receives from the surrounding air is applied to the plurality of vertical partition plates by the wake of the propeller. Is.
Further, in the propeller device, the airframe is divided into n (n: an integer of 2 or more) layers, and each of the layers includes a plurality of vertically divided vertical partition plates, and the i-th layer When the height and the number of diameter unit of a vertical partition plate respectively and .DELTA.l i and m i, height .DELTA.l 1 of each layer, Δl 2, ..., the number m 1 of .DELTA.l n and the vertical partition plate, m 2 ,, ..., m n are those set so as to satisfy the Δl 1 m 1 + Δl 2 m 2 + ... + Δl n m n ≒ 2πr 0.
A propeller device according to a second aspect of the present invention includes a fuselage having a plurality of vertically partitioned vertical partition plates, and a propeller disposed on the upper side of the plurality of vertical partition plates. The shape of the vertical partition plate is formed such that when the diameter is r 0 , a moment 2πr 0 times the moment the propeller receives from the surrounding air is applied to the plurality of vertical partition plates by the wake of the propeller. Is.

この態様によれば、プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの2πr0倍のモーメントが、プロペラ後流により複数の垂直仕切板に掛かるように、垂直仕切板の形状が形成されるので、プロペラが周囲の空気から受ける総モーメントと機体に掛かるプロペラ後流による総モーメントとを等しくでき、これにより機体におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。よって、静的安定性を確保するための負担を低減できる。
さらに、この態様によれば、機体が複数層に分割構成されるので、層を追加するだけで、簡単に機体の高さを調整できる。その際、各層の高さΔl 1 ,Δl 2 ,,…,Δl n および垂直仕切板の直径単位の枚数m 1 ,m 2 ,,…,m n が、Δl 1 1 +Δl 2 2 +…+Δl n n ≒2πr 0 を満たすように設定されるので、機体におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。
According to this aspect, since the shape of the vertical partition plate is formed such that a moment 2πr 0 times the moment the propeller receives from the surrounding air is applied to the plurality of vertical partition plates by the wake of the propeller, The total moment received from the air and the total moment due to the propeller wake applied to the aircraft can be made equal, thereby counteracting the counter torque caused by the propeller rotation reaction in the aircraft. Therefore, the burden for ensuring static stability can be reduced.
Furthermore, according to this aspect, since the airframe is divided into a plurality of layers, the height of the airframe can be easily adjusted simply by adding layers. At that time, the height of each layer Δl 1, Δl 2 ,, ..., number m 1, m 2 ,, ... diameter units .DELTA.l n and the vertical partition plate, m n is, Δl 1 m 1 + Δl 2 m 2 + ... Since it is set so as to satisfy + Δl n m n ≈2πr 0 , it is possible to cancel the counter torque due to the propeller rotation reaction in the airframe.

本発明の第の態様のプロペラ装置は、前記各層はそれぞれ、前記複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に備えるものである。 In the propeller device according to the second aspect of the present invention, each of the layers further includes a cylindrical body covered around the plurality of vertical partition plates.

この態様によれば、プロペラ風をプロペラ後方に有効に射出させる事ができる。   According to this aspect, the propeller wind can be effectively ejected to the rear of the propeller.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、放射状安定翼または筒状安定翼を備えるものである。
さらに、当該姿勢制御装置は、放射状安定翼または/および筒状安定翼は、当該姿勢制御装置の重心と各安定翼の風圧中心点の総合後流風圧中心点との距離n GC および重心と外部風圧中心点Wとの距離n GW との関係が式19-(5)で表される様に配置されるものである。
The attitude control device according to the third aspect of the present invention includes a radial stabilizer or a cylindrical stabilizer.
Further, the attitude control device is configured such that the radial stabilizer blade and / or the cylindrical stabilizer blade is a distance n GC between the gravity center of the attitude control device and the total wind pressure center point of the wind pressure center point of each stabilizer blade and the gravity center and the external The relationship with the distance n GW from the wind pressure center point W is arranged as represented by Expression 19- (5).

この態様によれば、放射状安定翼または筒状安定翼にその中心軸方向から高速度で風が進入する状況で、放射状安定翼または筒状安定翼がその径方向に揺れると、その中心軸方向からの風流が放射状安定翼または筒状安定翼の径方向の揺れに対する抵抗となり、当該姿勢制御装置(従ってこの姿勢制御装置を搭載した飛行機)の安定性を飛躍的に向上できる。
さらに、この態様によれば、当該姿勢制御装置を安定してホバリングさせる事ができる。
According to this aspect, when the radial stabilizer wing or the cylindrical stabilizer sways in the radial direction in the situation where the wind enters the radial stabilizer wing or the cylindrical stabilizer wing from the central axis direction at a high speed, the central stabilizer direction The wind flow from the air acts as a resistance against radial shaking of the radial stabilizer wing or the cylindrical stabilizer wing, and the stability of the attitude control device (and thus the airplane equipped with this attitude control device) can be dramatically improved.
Furthermore, according to this aspect, the attitude control device can be stably hovered.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、筒状安定翼と、前記筒状安定翼の中心軸線上に沿って同軸線状に配設された1つ以上の放射状安定翼と、を備えるものである。
さらに、当該姿勢制御装置は、放射状安定翼または/および筒状安定翼は、当該姿勢制御装置の重心と各安定翼の風圧中心点の総合後流風圧中心点との距離n GC および重心と外部風圧中心点Wとの距離n GW との関係が式19-(5)で表される様に配置されるものである。
An attitude control device according to a fourth aspect of the present invention includes a cylindrical stabilizer, and one or more radial stabilizers arranged coaxially along a central axis of the cylindrical stabilizer. Is.
Further, the attitude control device is configured such that the radial stabilizer blade and / or the cylindrical stabilizer blade is a distance n GC between the gravity center of the attitude control device and the total wind pressure center point of the wind pressure center point of each stabilizer blade and the gravity center and the external The relationship with the distance n GW from the wind pressure center point W is arranged as represented by Expression 19- (5).

この態様によれば、筒状安定翼により、放射状安定翼への風流が筒状安定翼の外側に拡がる事を防止できると共にその風流を一様にできるので、風流の中において当該姿勢制御装置の安定性を向上できる。従って、この姿勢制御装置が配設された飛行機の飛行時の安定性を向上できる。
さらに、この態様によれば、当該姿勢制御装置を安定してホバリングさせる事ができる。
According to this aspect, the cylindrical stabilizer blade can prevent the wind flow to the radial stabilizer blade from spreading to the outside of the cylindrical stabilizer blade and can make the wind flow uniform. Stability can be improved. Therefore, the stability at the time of flight of the airplane provided with this attitude control device can be improved.
Furthermore, according to this aspect, the attitude control device can be stably hovered.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、前記筒状安定翼の上端から下に前記筒状安定翼の長さの1/8以上の距離の位置に、前記筒状安定翼の中心軸線方向に風流を発生させる風流発生装置を配置したものである。 The attitude control device according to the fifth aspect of the present invention is the central axis of the cylindrical stabilizer blade at a position of 1/8 or more of the length of the cylindrical stabilizer blade downward from the upper end of the cylindrical stabilizer blade. A wind flow generator for generating a wind flow in the direction is arranged.

この態様によれば、当該姿勢制御装置が安定してホバリングする重心位置を変化させること無く、放射状安定翼の位置を任意に選択でき、当該姿勢制御装置の設計の自由度を向上できる。   According to this aspect, the position of the radial stabilizer can be arbitrarily selected without changing the position of the center of gravity at which the attitude control device stably hovers, and the degree of freedom in designing the attitude control device can be improved.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、前記風流発生装置が、風流を発生させるプロペラと、プロペラ用駆動部とを備えるものである。 In a posture control device according to a sixth aspect of the present invention, the wind flow generator includes a propeller that generates a wind flow and a propeller drive unit.

この形態によれば、プロペラを用いた比較的簡単な原理で風流を発生させる事ができる。   According to this embodiment, it is possible to generate a wind flow by a relatively simple principle using a propeller.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、前記筒状安定翼の下に補助安定翼を配置させたものである。 In a posture control apparatus according to a seventh aspect of the present invention, auxiliary stabilizer blades are arranged under the cylindrical stabilizer blades.

この形態によれば、当該姿勢制御装置全体の総合風圧中心点が下に下がるため、当該姿勢制御装置を安定してホバリングさせるための重心位置も下に下がることになり、重心による復元効果が増大し、より一層に安定できる。   According to this aspect, the overall wind pressure center point of the entire attitude control device is lowered, so that the position of the center of gravity for stably hovering the attitude control device is also lowered, and the restoration effect by the center of gravity is increased. However, it can be further stabilized.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、前記放射状安定翼が中心軸線対称に形成された場合において、前記プロペラの実効角度をβTとし、i番目の前記放射状安定翼の安定翼の直径単位の枚数をmiとし、i番目の前記放射状安定翼の中心軸線方向の長さを前記プロペラの直径で割った値をniとすると、式14-(1)が成立するものである。 In the attitude control device according to the eighth aspect of the present invention, when the radial stabilizer is formed symmetrically with respect to the central axis, the effective angle of the propeller is β T, and the diameter of the stable blade of the i-th radial stabilizer is When the number of units is m i and the value obtained by dividing the length of the i-th radial stabilizer blade in the central axis direction by the diameter of the propeller is n i , Equation 14- (1) is established.

この態様によれば、プロペラ回転による反トルクを相殺でき、当該姿勢制御装置がプロペラ回転により反回転する事を防止できる。   According to this aspect, the counter torque due to the propeller rotation can be offset, and the attitude control device can be prevented from counter rotating due to the propeller rotation.

本発明の第の態様の姿勢制御装置は、第〜第の何れかの姿勢制御装置のうちの同じものを2つ組み合わせた姿勢制御装置であって、それぞれその吸気側開口端を上側に向けると共にその排気側開口端を下側に向け、且つ互いの吸気側開口端を互いの対向方向に傾斜角度0°で対向させる様にして、互いに間隔空けて配置された前記2つの姿勢制御装置と、前記2つの姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、を備えるものである。 The posture control device according to the ninth aspect of the present invention is a posture control device that combines two of the same three of the third to eighth posture control devices, each of which has its intake side open end on the upper side. The two attitude controls arranged at a distance from each other so that the exhaust-side opening end faces downward and the intake-side opening ends face each other at an inclination angle of 0 °. And a connecting member that interconnects the two attitude control devices.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れに対して更に安定させる事ができる。   According to this aspect, the attitude control device can be further stabilized against roll.

本発明の第10の態様の姿勢制御装置は、第9に記載の姿勢制御装置の前記傾斜角度を0°よりも大きくした姿勢制御装置を2つ以上組み合わせた姿勢制御装置であって、それら2つ以上の姿勢制御装置を、平面視でそれらの中心軸において放射状に交差する様に相互連結をしたものである。 An attitude control apparatus according to a tenth aspect of the present invention is an attitude control apparatus in which two or more attitude control apparatuses in which the inclination angle of the attitude control apparatus according to the ninth aspect is greater than 0 ° are combined. Two or more attitude control devices are interconnected so as to cross radially at their central axes in plan view.

この態様によれば、2つ以上の姿勢制御装置を放射状に連結するので、その放射状の各放射方向の横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。また傾斜角度を0°より大きく設定しているので、放射方向の横揺れをより安定させる事ができる。   According to this aspect, since two or more attitude control devices are connected radially, it is possible to stabilize against radial rolls and counter-rotations caused by propeller rotation. Further, since the inclination angle is set larger than 0 °, the roll in the radial direction can be further stabilized.

本発明の第11の態様の姿勢制御装置は、第9または第10に記載の姿勢制御装置であって、その総合重心Gとその総合後流風圧中心点Cとの距離nGCおよびその総合重心Gとその総合外部風圧中心点Wとの距離nGWが式19-(5)を満たすものである。 An attitude control apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the attitude control apparatus according to the ninth or tenth aspect, wherein a distance n GC between the total gravity center G and the total wake wind pressure center point C and the total gravity center thereof. The distance n GW between G and the total external wind pressure center point W satisfies the equation 19- (5).

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れに対して安定させる事ができる。   According to this aspect, the attitude control device can be stabilized against roll.

本発明の第12の態様の姿勢制御装置は、第10に記載の姿勢制御装置であって、組み合わせる前記姿勢制御装置の数を4つ以上の偶数とし、且つその総合重心、その総合後流風圧中心点およびその総合外部風圧中心点を互いに一致させたものである。 The posture control device according to a twelfth aspect of the present invention is the posture control device according to the tenth aspect, wherein the number of the posture control devices to be combined is an even number of four or more, and its total center of gravity and its total wake wind pressure The center point and its total external wind pressure center point are made to coincide with each other.

この態様によれば、組み合わせる姿勢制御装置の数を4つ以上の偶数とするので、放射状のどの方向の横揺れに対しても総合後流風圧中心点の位置を一定にでき、且つその総合後流風圧中心点に総合重心および総合外部風圧中心点を一致させるので、放射状のどの方向の横揺れに対しても、総合重心、総合後流風圧中心点および総合外部風圧中心点を常に一致でき、これにより放射状のどの方向の横揺れに対しても、強く安定させる事ができる。   According to this aspect, since the number of attitude control devices to be combined is an even number of 4 or more, the position of the total wake wind pressure center point can be made constant with respect to any radial roll, and after the total Since the total center of gravity and the total external wind pressure center point are matched with the flow wind pressure center point, the total center of gravity, the total wake wind pressure center point, and the total external wind pressure center point can always be matched to any radial roll. As a result, it is possible to strongly stabilize the roll in any radial direction.

本発明の第13の態様の姿勢制御装置は、前記筒状安定翼の外側に更に安定翼を備えるものである。 The attitude control device according to a thirteenth aspect of the present invention further comprises a stabilizing blade outside the cylindrical stabilizing blade.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定でき、また外部風圧中心点の位置を調整できる。   According to this aspect, the attitude control device can be stabilized against rolling and counter-rotation by propeller rotation, and the position of the external wind pressure center point can be adjusted.

本発明の第14の態様の姿勢制御装置は、第3第8または第13の何れかに記載の姿勢制御装置のうち同じものを2つ以上組み合わせた姿勢制御装置であって、それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記2つ以上の姿勢制御装置と、前記2つ以上の姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、を備えるものである。 An attitude control apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention is an attitude control apparatus that combines two or more of the same attitude control apparatuses as described in any one of the third to eighth or thirteenth aspects, The two or more attitude control devices arranged with their axes parallel to each other, with their intake sides facing up and their exhaust sides facing down and spaced apart from each other; and the two or more attitude controls And a connecting member that interconnects the devices.

この態様によれば、2つ以上の姿勢制御装置を互いに中心軸を平行にして間隔を空けて連結するので、当該姿勢制御装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, since two or more attitude control devices are connected to each other with the central axes parallel to each other and spaced apart from each other, the attitude control device can be stabilized against rolling and counter-rotation due to propeller rotation. .

本発明の第15の態様の姿勢制御装置は、第14に記載の姿勢制御装置であって、その総合重心G0と前記2つ以上の姿勢制御装置の各々の後流風圧中心点Ci(i:前記2つ以上の姿勢制御装置の識別番号)との前記中心軸方向の距離nGCi、およびその総合重心G0とその総合外部風圧中心点W0との前記中心軸方向の距離nGWとの関係式が式21-(44)-3を満たすものである。 The attitude control device according to the fifteenth aspect of the present invention is the attitude control device according to the fourteenth aspect, wherein the total center of gravity G 0 and the wake wind pressure center point C i (each of the two or more attitude control devices). i: distance n GCi in the central axis direction with respect to two or more attitude control devices) and a distance n GW in the central axis direction between the total gravity center G 0 and the total external wind pressure central point W 0 Satisfies the formula 21- (44) -3.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, the posture control device can be stabilized against roll and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第16の態様の姿勢制御装置は、第14に記載の姿勢制御装置であって、その総合重心G0とその総合後流風圧中心点C0とを互いに一致させたものである。 The posture control device according to the sixteenth aspect of the present invention is the posture control device according to the fourteenth aspect, wherein the total center of gravity G 0 and the total wake wind pressure center point C 0 are made to coincide with each other.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れに対して一層安定させる事ができる。   According to this aspect, the attitude control device can be further stabilized against roll.

本発明の第17の態様の推進力増幅装置は、第15または第16に記載の姿勢制御装置のうち同じものを2つ以上組み合わせたものを推進ユニットとして用いた推進力増幅装置であって、同軸円周上に沿って同じ回転方向に推進力を向ける様に略対称的に配置された前記2つ以上の姿勢制御装置と、前記2つ以上の姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、を備えるものである。 A propulsive force amplifying device according to a seventeenth aspect of the present invention is a propulsive force amplifying device using, as a propulsion unit, a combination of two or more of the attitude control devices according to fifteenth or sixteenth aspects, The two or more attitude control devices arranged substantially symmetrically so as to direct the propulsive force in the same rotational direction along the coaxial circumference, and a connecting member that interconnects the two or more attitude control devices; Is provided.

この態様によれば、当該推進力増幅装置の重力の何分の1かの推進力で当該推進力増幅装置を浮上でき、これを利用して推進力を増幅できる。   According to this aspect, the propulsive force amplifying device can be levitated with a propulsive force that is a fraction of the gravity of the propulsive force amplifying device, and the propulsive force can be amplified using this.

本発明の第18の態様の推進力増幅装置は、第17に記載の推進力増幅装置であって、前記2つ以上の姿勢制御装置はそれぞれ、その総合後流風圧中心点と前記同軸円周の中心とを結ぶ直線と、その中心軸とが直交する様に相互連結されるものである。 A propulsive force amplifying device according to an eighteenth aspect of the present invention is the propulsive force amplifying device according to the seventeenth aspect, wherein each of the two or more attitude control devices includes an overall wake wind pressure center point and the coaxial circumference. The straight line connecting the centers of the two and the central axis thereof are interconnected so as to be orthogonal to each other.

この態様によれば、推進力増幅装置がバランス良く回転でき、且つ各姿勢制御装置の推進力を効率的に推進力増幅装置の回転に利用できる。   According to this aspect, the propulsive force amplifying device can rotate in a well-balanced manner, and the propulsive force of each attitude control device can be efficiently used for the rotation of the propulsive force amplifying device.

本発明の第19の態様の姿勢制御装置は、第3第12または第14の何れかに記載の姿勢制御装置を複数個を組み合わせた姿勢制御装置であって、その総合推進力作用点、その総合重心、その総合後流風圧中心点およびその総合外部風圧中心点がその中心軸上に配置するものである。 A posture control device according to a nineteenth aspect of the present invention is a posture control device in which a plurality of posture control devices according to any one of the third to twelfth or fourteenth aspects are combined, and its comprehensive propulsive force action point, The total center of gravity, the total wake wind pressure center point, and the total external wind pressure center point are arranged on the center axis.

この態様によれば、複数の姿勢制御装置を備える場合に、当該姿勢制御装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, when a plurality of posture control devices are provided, the posture control device can be stabilized against rolling and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第20の態様の飛行装置は、第3第8の何れかの姿勢制御装置のうちの同じものを2つ組み合わせたものを推進ユニットとして用いた飛行装置であって、それぞれその吸気側開口端を上側に向けると共にその排気側開口端を下側に向け、且つ互いの吸気側開口端を互いの対向方向に傾斜角度0°で対向させる様にして、互いに間隔空けて配置された前記2つの姿勢制御装置と、前記2つの姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、を備えるものである。 A flying device according to a twentieth aspect of the present invention is a flying device using, as a propulsion unit, a combination of two of the same three of the third to eighth attitude control devices, and each of the intake devices. The side opening ends are directed upward, the exhaust side opening ends are directed downward, and the intake side opening ends are opposed to each other at an inclination angle of 0 °. The two attitude control devices and a connecting member that interconnects the two attitude control devices.

この態様によれば、当該飛行装置を横揺れに対して更に安定性させる事ができる。   According to this aspect, the flying device can be further stabilized against roll.

本発明の第21の態様の飛行装置は、第3第12の何れかに記載の姿勢制御装置を推進ユニットとして用いた飛行装置であって、前記筒状安定翼の外側に更に安定翼を備えるものである。 A flying device according to a twenty-first aspect of the present invention is a flying device using the attitude control device according to any one of the third to twelfth as a propulsion unit, and further includes a stabilizing wing outside the cylindrical stabilizing wing. It is to be prepared.

この態様によれば、当該飛行装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定でき、また外部風圧中心点の位置を調整できる。   According to this aspect, the flying device can be stabilized against rolling and counter-rotation due to propeller rotation, and the position of the external wind pressure center point can be adjusted.

本発明の第22の態様の飛行装置は、第3第8または第13の何れかに記載の姿勢制御装置のうちの同じものを2つ以上組み合わせたものを推進ユニットとして用いた飛行装置であって、それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記2つ以上の姿勢制御装置と、前記2つ以上の姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、を備えるものである。 A flying device according to a twenty-second aspect of the present invention is a flying device using as a propulsion unit a combination of two or more of the same attitude control devices according to any of the third to eighth or thirteenth aspects. The two or more attitude control devices disposed so as to be spaced apart from each other, with their central axes parallel to each other, their intake side facing upward and their exhaust sides facing downward And a connecting member that interconnects two or more attitude control devices.

この態様によれば、2つ以上の姿勢制御装置を互いに中心軸を平行にして間隔を空けて連結するので、当該飛行装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, since the two or more attitude control devices are coupled with the central axis being parallel to each other with a space therebetween, the flying device can be stabilized against roll and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第23の態様の飛行装置は、第22に記載の飛行装置であって、その総合重心G0と前記2つ以上の姿勢制御装置の各々の後流風圧中心点Ci(i:前記2つ以上の姿勢制御装置の識別番号)との前記中心軸方向の距離nGCi、およびその総合重心G0とその総合外部風圧中心点W0との前記中心軸方向の距離nGWとの関係式が式21-(44)-3を満たすものである。 Flying device of the 23rd aspect of the present invention is a flying device according to 22, the overall center of gravity G 0 and the two or more attitude control system each wake wind pressure center point C i of (i: The distance n GCi in the central axis direction to the identification number of the two or more attitude control devices) and the distance n GW in the central axis direction between the total gravity center G 0 and the total external wind pressure central point W 0 The relational expression satisfies Expression 21- (44) -3.

この態様によれば、当該飛行装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, the flying device can be stabilized against rolling and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第24の態様の推進力増幅装置は、第14に記載の姿勢制御装置を推進ユニットとして用いた飛行装置であって、その総合重心G0とその総合後流風圧中心点C0とを互いに一致させたものである。 A propulsive force amplifying device according to a twenty-fourth aspect of the present invention is a flying device using the attitude control device according to the fourteenth aspect as a propulsion unit, and has a total center of gravity G 0 and a total wake wind pressure center point C 0 . Are matched with each other.

この態様によれば、当該飛行装置を横揺れに対して一層安定させる事ができる。   According to this aspect, the flying device can be further stabilized against rolling.

本発明の第25の態様の飛行装置は、第3第12または第14の何れかに記載の姿勢制御装置を複数固を組み合わせたものを推進ユニットとして用いた飛行装置であって、その総合推進力作用点、その総合重心、その総合後流風圧中心点およびその総合外部風圧中心点がその中心軸上に配置するものである。 A flying device according to a twenty-fifth aspect of the present invention is a flying device using a combination of a plurality of attitude control devices according to any of the third to twelfth or fourteenth as a propulsion unit, The propulsive force action point, the total center of gravity, the total wake wind pressure center point, and the total external wind pressure center point are arranged on the center axis.

この態様によれば、複数の姿勢制御装置を備える場合に、当該飛行装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, when a plurality of attitude control devices are provided, the flying device can be stabilized against rolling and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第26の態様の姿勢制御装置は、第17または第18に記載の推進力増幅装置を風流発生装置として用いた第316の何れかに記載の姿勢制御装置である。 A posture control device according to a twenty-sixth aspect of the present invention is the posture control device according to any one of third to sixteen using the propulsive force amplifying device according to the seventeenth or eighteenth aspect as a wind flow generating device.

この態様によれば、風流発生装置の推進力を増幅する事ができる。   According to this aspect, the propulsive force of the wind flow generator can be amplified.

本発明の第27の態様の飛行装置は、第26に記載の姿勢制御装置を推進ユニットとして用いた第2025の何れかに記載の飛行装置である。 Flying device of the 27th aspect of the present invention is a flying device according to any one of the 20-25 using the propulsion unit posture control apparatus according to the 26th.

この態様によれば、推進ユニットの推進力を増幅する事ができる。   According to this aspect, the propulsive force of the propulsion unit can be amplified.

本発明の第28の態様の飛行装置は、第20第25または第27の何れかに記載の飛行装置であって、外部風流風圧による総合重心まわりのモーメントを打ち消す様に補助翼を更に備えたものである。 Flying device of the twenty-eighth aspect of the present invention is a flying device according to any one of the first 20, second 25 or third 27, further comprising an auxiliary blade so as counteract the moment about the overall center of gravity due to external wind flow wind pressure It is a thing.

この態様によれば、機体が水平方向を始めたときの外部風流による風圧モーメントを打ち消し、機体は安定した水平方向を行う事ができる。   According to this aspect, the air pressure moment due to the external wind flow when the airframe starts the horizontal direction is canceled, and the airframe can perform a stable horizontal direction.

本発明の第29の態様の推進力増幅装置は、第17または第18に記載の推進力増幅装置であって、前記各推進ユニットに、外部風流風圧による前記各推進ユニットの総合重心まわりのモーメントを打ち消す様に補助翼を更に備えるものである。 A propulsive force amplifying device according to a twenty- ninth aspect of the present invention is the propulsive force amplifying device according to the seventeenth or eighteenth aspect, wherein a moment around the total center of gravity of each propulsion unit due to external wind current is applied to each propulsion unit. Auxiliary wings are further provided so as to cancel.

この態様によれば、機体が水平方向を始めたときの外部風流による風圧モーメントを打ち消し、機体は安定した水平方向を行う事ができる。   According to this aspect, the air pressure moment due to the external wind flow when the airframe starts the horizontal direction is canceled, and the airframe can perform a stable horizontal direction.

本発明の第30の態様の姿勢制御装置は、第19の姿勢制御装置であって、式21-(44)-3を満たすものである。 The posture control device according to the thirtieth aspect of the present invention is a nineteenth posture control device that satisfies the expression 21- (44) -3.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, the posture control device can be stabilized against roll and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第31の態様の飛行装置は、第25の姿勢制御装置であって、式21-(44)-3を満たすものである。 The flying device according to the thirty-first aspect of the present invention is the twenty-fifth attitude control device, and satisfies Expression 21- (44) -3.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を横揺れおよびプロペラ回転による反回転に対して安定させる事ができる。   According to this aspect, the posture control device can be stabilized against roll and counter-rotation due to propeller rotation.

本発明の第32の態様の姿勢制御装置は、第30の姿勢制御装置であって、それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記各推進ユニットと、前記各推進ユニットを相互連結する連結部材とを備えること、更に前記各推進ユニットは、それぞれの重心および後流風圧中心点が一致する様に設定され、且つそれぞれの後流風圧中心点またはそれぞれの重心を中心にして同時に同方向に回動可能に設置されていること、および当該姿勢制御装置全体の総合重心と総合後流風圧中心点と総合外部風圧中心点と更に総合外部風流風圧中心点とを一致させているものである。 The thirty-second aspect attitude control device of the present invention is a 30th posture control device, in parallel their center axes from each other, toward the lower side thereof the exhaust side with directing their intake side to the upper Each of the propulsion units spaced apart from each other, and a connecting member that interconnects the propulsion units, and each propulsion unit has a center of gravity and a wake wind pressure center point that coincide with each other. And is installed so that it can be rotated in the same direction around each wake wind pressure center point or each centroid at the same time, and the overall centroid and overall wake wind pressure center point of the attitude control device as a whole. And the general external wind pressure central point and the general external wind flow central point.

この態様によれば、当該姿勢制御装置を安定してホバリングさせ、更に安定して水平飛行に移行させる事ができる。   According to this aspect, the attitude control device can be stably hovered and further stably shifted to horizontal flight.

本発明の第33の態様の姿勢制御装置は、第31の飛行装置であって、それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記各推進ユニットと、前記各推進ユニットを相互連結する連結部材とを備えること、更に前記各推進ユニットは、それぞれの重心および後流風圧中心点が一致する様に設定され、且つそれぞれの後流風圧中心点またはそれぞれの重心を中心にして同時に同方向に回動可能に設置されていること、および機体全体の総合重心と総合後流風圧中心点と総合外部風圧中心点と更に総合外部風流風圧中心点とを一致させているものである。 The attitude control device of the thirty- third aspect of the present invention is the thirty- first flight device, with their central axes parallel to each other, their intake side facing upward and their exhaust side facing downward, Each of the propulsion units spaced apart from each other, and a connecting member that interconnects the propulsion units, and each propulsion unit has a center of gravity and a wake wind pressure center point that coincide with each other. It is set and installed so that each wake wind pressure center point or each center of gravity can be rotated in the same direction at the same time, and the overall center of gravity of the aircraft, the overall wake wind pressure center point, and the overall external wind pressure The center point and the central point of the general external wind flow pressure are made to coincide.

この態様によれば、当該飛行装置を安定してホバリングさせ、更に安定して水平飛行に移行させる事ができる。   According to this aspect, the flying device can be stably hovered and further stably transferred to horizontal flight.

実施の形態1に係るプロペラ機40を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the propeller machine 40 which concerns on Embodiment 1. FIG. 図1および図3のVI−VI断面図である。It is VI-VI sectional drawing of FIG. 1 and FIG. プロペラ後流による風圧中心点の求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the wind-pressure center point by the propeller wake. プロペラの一例図である。It is an example figure of a propeller. 実施の形態2に係るプロペラ装置50Bの一例図である。It is an example figure of the propeller apparatus 50B which concerns on Embodiment 2. FIG. 三角翼の機体の側面図および平面図である。It is the side view and top view of a fuselage of a triangular wing. 6枚の放射状安定翼の平面視図である。It is a top view of six radial stabilizers. プロペラ回転軸の傾きをαおよびプロペラ回転軸の先端のブレの角度をβとしたときの機体の側面視概略図である。FIG. 3 is a schematic side view of the airframe when the inclination of the propeller rotation shaft is α and the angle of blur at the tip of the propeller rotation shaft is β. mgの力を持つ風力が安定翼61に作用する状態を示した図である。It is the figure which showed the state in which the wind force with the force of mg acts on the stable blade 61. FIG. 複数のn斜連結筒状推進ユニット170a〜170dを同軸円周上に配置した場合の機体170の斜視図である。It is a perspective view of the airframe 170 at the time of arrange | positioning several n diagonal connection cylindrical propulsion units 170a-170d on a coaxial periphery. 筒状安定翼および放射状安定翼を備えた機体の一例の斜視図および側面図である。It is the perspective view and side view of an example of the airframe provided with the cylindrical stabilizer blade and the radial stabilizer blade. 筒状安定翼および放射状安定翼を備えた機体の他の一例の斜視図である。It is a perspective view of another example of the airframe provided with the cylindrical stabilizer blade and the radial stabilizer blade. 筒状安定翼および放射状安定翼を備えた機体の更に他の一例の斜視図および平面図である。It is the perspective view and top view of further another example of the airframe provided with the cylindrical stabilizer blade and the radial stabilizer blade. 図13の機体を2つ組み合わせた機体の一例図である。It is an example figure of the airframe which combined two airframes of FIG. プロペラ回転軸の振れによる影響を相殺し且つ安定するための条件を説明する図である。It is a figure explaining the conditions for canceling out and stabilizing the influence by the shake of a propeller rotating shaft. 機体80の下方に補助安定翼83bを取り付けた場合の機体80aの斜視図である。It is a perspective view of the airframe 80a when the auxiliary stabilizing wing 83b is attached below the airframe 80. FIG. 4つの筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’を放射状に連結した機体110Bにおいて全てのプロペラ回転軸が同方向に角度β傾いた状態を示した正面視の簡略図である。FIG. 5 is a simplified front view showing a state in which all propeller rotation axes are inclined at an angle β in the same direction in an airframe 110B in which four cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ are radially connected. 8つの筒状推進ユニット90c〜90jを放射状に連結した機体110Cの斜視図である。It is a perspective view of airframe 110C which connected eight cylindrical propulsion units 90c-90j radially. 4つの筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’を放射状に連結した機体110Bの正面視の簡略図である。FIG. 4 is a simplified front view of an airframe 110B in which four cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ are radially connected. 単一の筒状推進ユニットからなる機体90の飛行状態を示した側面視の簡略図である。It is the simplified view of the side view which showed the flight state of the airframe 90 which consists of a single cylindrical propulsion unit. 2つの筒状推進ユニット90a,90bを平行に連結した機体130の斜視図である。It is a perspective view of the airframe 130 which connected two cylindrical propulsion units 90a and 90b in parallel. 3つの噴射式の推進ユニット140a〜140cを斜連結した機体140の斜視図である。It is a perspective view of the airframe 140 which connected three injection type propulsion units 140a-140c diagonally. 2つの筒状推進ユニット90a,90bを斜連結した機体130Bの正面視図である。It is a front view of the airframe 130B which diagonally connected two cylindrical propulsion units 90a and 90b. 3つの筒状推進ユニット90a〜90cを斜連結した機体150の水平飛行中の平面視図である。It is a top view in the horizontal flight of the airframe 150 which diagonally connected three cylindrical propulsion units 90a-90c. 4つの筒状推進ユニット90a〜90dを斜連結した機体160の概略図である。It is the schematic of the airframe 160 which connected the four cylindrical propulsion units 90a-90d diagonally. 3つの筒状推進ユニット90a〜90cを斜連結すると共に補助翼160eを備えた機体160の水平飛行中の平面視図である。FIG. 6 is a plan view of the airframe 160 that is connected to the three cylindrical propulsion units 90a to 90c in an oblique manner and includes an auxiliary wing 160e during horizontal flight. 単一の筒状推進ユニットからなる機体180の飛行状態を示した側面視の簡略図である。It is the simplified view of the side view which showed the flight state of the body 180 which consists of a single cylindrical propulsion unit. 図10の機体170を上から見た図である。It is the figure which looked at the airframe 170 of FIG. 10 from the top. 図20の筒状推進ユニット90が上向きに速度v2で上昇しているときの図である。It is a diagram of when the tubular propulsion unit 90 in FIG. 20 is rising at a upward velocity v 2. 3つの例えば筒状推進ユニット(例えば90)を3斜連結した機体250の側面視の簡略図である。FIG. 6 is a simplified side view of an airframe 250 in which three, for example, cylindrical propulsion units (for example, 90) are connected in three oblique directions. n斜連結同方向同時回動を利用したフライングカー300の一例図である。It is an example figure of the flying car 300 using n diagonal connection same direction simultaneous rotation.

<実施の形態1>
この実施の形態では、図1または図3の様なプロペラ機40Aまたは40Bのホバリングを安定させるための条件(機体が左右に揺れず、且つ機体がプロペラ回転の反作用により反回転しない条件)を検討する。
<Embodiment 1>
In this embodiment, the conditions for stabilizing the hovering of the propeller aircraft 40A or 40B as shown in FIG. 1 or FIG. 3 (conditions in which the aircraft does not swing left and right and the aircraft does not rotate due to the reaction of propeller rotation) are studied. To do.

この実施の形態のプロペラ機40Aは、図1の様に、2枚の垂直主翼(以後、主翼と呼ぶ)41aが放射状且つ互いに平行に組まれてなる機体41と、機体41の上端に配置されたプロペラ43とを備えて主構成されている。各主翼41aは互いに同形同大の半台形状の板状に形成されており、機体41全体としては台形状の板状(即ちデルタ翼)に形成されている。各主翼41aの外側辺の傾斜角度αは、ホバリング時のプロペラ43からの風(以後、プロペラ後流と呼ぶ)の拡がりに合わせた角度になっている。   As shown in FIG. 1, the propeller aircraft 40A of this embodiment is arranged at the upper end of an airframe 41 in which two vertical main wings (hereinafter referred to as main wings) 41a are radially and parallel to each other. And a main propeller 43. Each main wing 41a is formed in a half trapezoidal plate shape of the same shape and size, and the entire body 41 is formed in a trapezoidal plate shape (ie, a delta wing). The inclination angle α of the outer side of each main wing 41a is an angle that matches the spread of the wind from the propeller 43 during hovering (hereinafter referred to as the propeller wake).

尚、図1中の点Pは、機体41の台形を仮想的に補完してなる三角形の頂点であり、この点Pからプロペラ後流となる全ての風が発生していると仮定している。   It is assumed that point P in FIG. 1 is a vertex of a triangle formed by virtually complementing the trapezoid of the airframe 41, and that all the winds that follow the propeller are generated from this point P. .

また図1中の符号Lは、点Pとプロペラ43との間の長さであり、符号Rは、点Pと機体41の下辺との間の長さであり、符号lは、プロペラ43と機体41の下辺との間の長さであり、符号Δlは、機体41の長さ(より詳細には、機体41のプロペラ下側部分(主翼部分)の長さ)であり、符号r0は、プロペラ直径であり、符号rlは、プロペラ43から下に距離l離れた点での機体41の横幅(より詳細には、隣り合う2枚の主翼間での主翼表面に沿っての横幅)であり、符号ρ0およびρlはそれぞれ、プロペラ43直下の風量密度およびプロペラ43から下に距離l離れた点での風量密度である。1 is the length between the point P and the propeller 43, the symbol R is the length between the point P and the lower side of the aircraft 41, and the symbol l is the length between the propeller 43 and the propeller 43. The length between the lower side of the fuselage 41 and the sign Δl is the length of the fuselage 41 (more specifically, the length of the propeller lower part (main wing part) of the fuselage 41), and the sign r 0 is The propeller diameter, and the symbol r l is the width of the airframe 41 at a distance l away from the propeller 43 (more specifically, the width along the main wing surface between two adjacent main wings) The symbols ρ 0 and ρ l are the air flow density just below the propeller 43 and the air flow density at a point away from the propeller 43 by the distance l, respectively.

またここでは、機体41のプロペラ下側部分(主翼部分)の高さΔlは、プロペラ後流の最終到達距離に比べて充分に短いと想定しているので、機体41の表面を流れるプロペラ後流の風速は、ほぼ一定とみなすことができる。   Here, it is assumed that the height Δl of the lower propeller portion (main wing portion) of the fuselage 41 is sufficiently shorter than the final reach distance of the propeller wake, so the propeller wake flowing on the surface of the fuselage 41 is assumed. The wind speed of can be regarded as almost constant.

上記の設定の下で、プロペラ回転によってプロペラ43が受ける反トルクを相殺する条件を求める。   Under the above setting, a condition for canceling the counter torque received by the propeller 43 by the propeller rotation is obtained.

点Pから下に距離R離れた点でのプロペラ後流による風量密度ρは、R2 に反比例するので、式(1)となる。Since the airflow density ρ due to the propeller wake at the point R away from the point P is inversely proportional to R 2 , Equation (1) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

図1の点Pから全風量が下に向かって角度αで広がっている状態で、点Pから下に距離L離れた点の水平線上の風量密度(即ちプロペラ43直下の風量密度)をρ0とすると、風量密度ρ0は式(2)となる。In the state where the total air volume spreads downward from the point P in FIG. 1 by the angle α, the air volume density on the horizontal line at the point L away from the point P (that is, the air volume density directly below the propeller 43) is ρ 0. Then, the airflow density ρ 0 is expressed by the equation (2).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

Ltanα=r0/2だから、tanα=ωとおくと、L=r0/2ωとなるので、式(2)は式(3)となる。Ltanα = r 0/2 So, put the tanα = ω, since the L = r 0 / 2ω, equation (2) is the equation (3).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして式(3)を式(1)に代入すると、風量密度ρは式(4)となる。   Then, by substituting Equation (3) into Equation (1), the air flow density ρ becomes Equation (4).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで、図1からR=L+lの関係が成立しているので、l=nr0(以後、このnを距離変数と呼ぶ)とおくと、R=(1/(2ω)+n)r0となる。このRの式を式(4)に代入すると、プロペラ43から下に距離l離れた点での風量密度ρlは、式(5)となる。Here, since the relationship of R = L + l is established from FIG. 1, when l = nr 0 (hereinafter n is referred to as a distance variable), R = (1 / (2ω) + n) r 0 Become. Substituting this equation of R into equation (4), the air flow density ρ l at a point 1 away from the propeller 43 by the distance l becomes equation (5).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてrl=2ωRなので、式(6)となる。Since r l = 2ωR, equation (6) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって式(7)を得る。   Therefore, Formula (7) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして式(5)に式(7)を代入すると、式(8)を得る。   Substituting equation (7) into equation (5) yields equation (8).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてプロペラ43直下の全風量を[ρ0]とすると、[ρ0]は式(9)となる。Then, assuming that the total air volume directly under the propeller 43 is [ρ 0 ], [ρ 0 ] is expressed by Equation (9).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

プロペラ43から距離l離れた点を含む水平線上の全風量を[ρl]とすると、[ρl]=ρllとなり、この[ρl]の式、式(8)および式(9)から式(10)を得る。If the total air volume on the horizon including the point 1 away from the propeller 43 is [ρ l ], then [ρ l ] = ρ l r l , and the equations [ρ l ], (8) and (9) ) To obtain equation (10).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この実施の形態のプロペラ機40Bでは、例えば図1の台形状の機体41がプロペラ回転の反作用により反回転しないためには(即ち機体41のプロペラ下側部分の形状を台形に保ったままで機体41の反回転を止めるには)、どのような条件が必要かを図2および図3に基づいて検討する。   In the propeller machine 40B of this embodiment, for example, in order for the trapezoidal machine body 41 of FIG. 1 to not counter-rotate due to the reaction of the propeller rotation (that is, the machine body 41 is kept trapezoidal while maintaining the shape of the lower part of the propeller of the machine body 41). In order to stop the counter-rotation, what conditions are necessary will be examined based on FIG. 2 and FIG.

尚、この実施の形態では、計算便宜上、機体41は、図3の様に、プロペラ43の上側に三角形状の安定翼41cを有し、主翼41aと安定翼41cとを合わせた形状が三角形となるように形成されている。   In this embodiment, for the sake of convenience of calculation, as shown in FIG. 3, the airframe 41 has a triangular stable wing 41c on the upper side of the propeller 43, and the combined shape of the main wing 41a and the stable wing 41c is a triangle. It is formed to become.

図2では、プロペラ43に当たる空気によりプロペラ43が受ける力a(a:ベクトル)に対し、力b(b:ベクトル)が空気に与えられ、力aの水平成分asinθの大きさの力Fが、機体41のプロペラ回転軸回りの回転モーメントに関わってくる。図2で力の大きさはすべて、その力の総量を表わすとする。力bを受けた空気は風となり最終的に機体41の主翼41a(プロペラ下側部分)に当たり、その当たる角度θはプロペラ43が受ける力aの角度θとほぼ等しいとみなすことができる。よって、摩擦などの損失を無視すれば、プロペラ43が機体41に平行になったときのプロペラ後流による機体41を回転させる力F’(総量)は、プロペラ43が受ける水平成分の力F(総量)と一致し、その力F’は風の広がりを考えた風量密度の式(8)で与えられるρl(=ρ0(r0/rl2)に比例すると考えられる。In FIG. 2, a force b (b: vector) is given to the air with respect to a force a (a: vector) received by the propeller 43 by the air hitting the propeller 43, and a force F having a magnitude of the horizontal component asinθ of the force a is This is related to the rotational moment of the airframe 41 around the propeller rotation axis. In FIG. 2, all the magnitudes of the force represent the total amount of the force. The air receiving the force b becomes wind and finally hits the main wing 41a (propeller lower portion) of the fuselage 41, and the hit angle θ can be regarded as substantially equal to the angle θ of the force a received by the propeller 43. Therefore, if a loss such as friction is ignored, the force F ′ (total amount) for rotating the airframe 41 by the propeller wake when the propeller 43 is parallel to the airframe 41 is the horizontal component force F ( The force F ′ is considered to be proportional to ρ l (= ρ 0 (r 0 / r l ) 2 ) given by the equation (8) of the air flow density considering the wind spread.

言い換えれば、プロペラ43が受ける単位面積当たりの力f0およびプロペラ43から下に任意の距離l離れた点での機体41が受ける単位面積当たりの力flはそれぞれ、kを定数として、f0=kρ0、fl=kρl と表される。In other words, the force f 0 per unit area received by the propeller 43 and the force f l per unit area received by the airframe 41 at an arbitrary distance l downward from the propeller 43 are respectively represented by f 0. = Kρ 0 , f 1 = kρ 1

そして、プロペラ43が受けるプロペラ回転軸周りのモーメントM0は、式(15)となる。Then, the moment M 0 around the propeller rotation axis received by the propeller 43 is expressed by Equation (15).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで、図3の機体41を考えたときのプロペラ43から下に任意の距離l(=nr0)離れた点での機体41上の水平線上のプロペラ回転軸周りのモーメントMlを考えると、式(16)になる。Here, when considering the moment M l around the propeller rotation axis on the horizontal line on the aircraft 41 at an arbitrary distance l (= nr 0 ) below the propeller 43 when considering the aircraft 41 in FIG. 3. (16).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式(15)および式(16)より式(16a)が成立することが分かる。   It can be seen from Equation (15) and Equation (16) that Equation (16a) holds.

0=Ml ・・・(16a)
即ち式(16a)より、主翼41a上の任意の距離lでの水平線上のモーメントは、プロペラ43の瞬間モーメントと一致することが分かる。
M 0 = M l (16a)
That is, from the equation (16a), it can be seen that the moment on the horizontal line at an arbitrary distance l on the main wing 41a matches the instantaneous moment of the propeller 43.

今、機体41がホバリング状態で安定していると仮定すると、機体41に掛かる総モーメント[Ml]は、機体41のプロペラ下側部分(主翼部分)の高さをΔl(=ΔnB・r0と置く)とすると、式(17)となる。Assuming that the fuselage 41 is stable in the hovering state, the total moment [M l ] applied to the fuselage 41 determines the height of the lower propeller portion (main wing portion) of the fuselage 41 by Δl (= Δn B · r If it is set to 0 , the following equation (17) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで、プロペラ43の総モーメント[M0]を考える。プロペラ43からの風は、現実には、プロペラ43が機体41にほぼ平行になった時点の風が断続的に機体41の下に降りていくことになる。プロペラ43が主翼41aと平行でない間では、プロペラ43の各瞬間のモーメントM0は、主翼41aには伝わっていかないことになる。しかし、プロペラ43の回転数は極めて高いため、一回転して次の平行時までの時間が非常に短く、一回転分のモーメントをすべて加えたモーメントを総モーメントと考えても良いと思われる。そうすると、プロペラ43の総モーメント[M0]は、式(18)になると考えられる。Here, the total moment [M 0 ] of the propeller 43 is considered. In reality, the wind from the propeller 43 is intermittently descended under the airframe 41 when the propeller 43 becomes substantially parallel to the airframe 41. While the propeller 43 is not parallel to the main wing 41a, the moment Mo 0 of each moment of the propeller 43 is not transmitted to the main wing 41a. However, since the rotation speed of the propeller 43 is extremely high, it is considered that the time from one rotation to the next parallel time is very short, and the moment obtained by adding all the moments for one rotation may be considered as the total moment. Then, it is considered that the total moment [M 0 ] of the propeller 43 is expressed by Equation (18).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして、機体41におけるプロペラ回転の反作用による反回転が止まる状態では、2つの総モーメント[M0],[Ml]は釣り合いがとれている状態なので、式(19)が成り立つ。Then, in the state where the counter-rotation due to the reaction of the propeller rotation in the airframe 41 stops, the two total moments [M 0 ] and [M l ] are in a balanced state, and therefore Equation (19) is established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって式(17)および式(18)よりΔnB0l=2πr00となり、Ml=M0なので、式(20)を得る。Therefore, from Expression (17) and Expression (18), Δn B r 0 M l = 2πr 0 M 0 and M l = M 0, so Expression (20) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式(20)から、機体41のプロペラ下側部分(主翼部分)の高さΔlは、プロペラ43の直径r0の2π倍であれば、機体41の反回転を止めることができることになる。但しこの計算は、主翼41aが直径単位で1枚(尚ここでは、主翼41の枚数の数え方は直径単位で数える(即ち直径分を1枚と数える))の場合である。主翼41aと直交する様に更に同じく直径単位で1枚の同形同大の主翼がある場合は、式(19)は、式(21)となる。From equation (20), if the height Δl of the lower propeller portion (main wing portion) of the airframe 41 is 2π times the diameter r 0 of the propeller 43, the anti-rotation of the airframe 41 can be stopped. However, this calculation is for the case where the main wing 41a is one in diameter units (here, the number of main wings 41 is counted in diameter units (that is, the diameter is counted as one)). When there is one main wing of the same shape and size in the same diameter unit so as to be orthogonal to the main wing 41a, Expression (19) becomes Expression (21).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、式(20)は、主翼41aがm枚ある場合は、式(45)となる。   Equation (20) becomes Equation (45) when there are m main wings 41a.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

次に、図2および図3に基づいて、上記の機体41におけるプロペラ後流に対する風圧中心点を計算する。   Next, based on FIGS. 2 and 3, the wind pressure center point for the propeller wake in the airframe 41 is calculated.

図3の点Cをプロペラ後流に対する風圧中心点とし、水平線a,b,cをそれぞれ機体41のプロペラ下側部分の上辺,下辺,点Cを通る水平線とすると、水平線a,c間のプロペラ後流による点Cを含む水平線回りのモーメントMacと水平線c,b間のプロペラ後流による点Cを含む水平線回りのモーメントMcbとは等しいことになる(即ち、Mac=Mcb)。   If the point C in FIG. 3 is the wind pressure center point for the propeller wake, and the horizontal lines a, b, c are the horizontal lines passing through the upper side, the lower side, and the point C of the lower part of the propeller of the aircraft 41, respectively, the propeller between the horizontal lines a, c The moment Mac around the horizontal line including the point C due to the wake and the moment Mcb around the horizontal line including the point C due to the propeller wake between the horizontal lines c and b are equal (that is, Mac = Mcb).

式(7)を参照して、各水平線a,b,cに対応するn(距離変数),Tの値をそれぞれna,Ta,nb,Tb,nc,Tcとすると、Ta=2naω+1,Tb=2nbω+1,Tc=2ncω+1の関係が成り立つ。Referring to equation (7), if the values of n (distance variables) and T corresponding to the horizontal lines a, b and c are n a , T a , n b , T b , n c and T c , respectively, The relationship T a = 2n a ω + 1, T b = 2n b ω + 1, and T c = 2n c ω + 1 holds.

そしてモーメントMacは、式(61)で表される。   The moment Mac is expressed by equation (61).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

同様にモーメントMcbは、式(62)で表される。   Similarly, the moment Mcb is expressed by Expression (62).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてMac=Mcbから、式(64)が成立する。   And from Mac = Mcb, Formula (64) is materialized.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして、水平線a,bに対応するTの実測値Ta,Tbを式(64)に代入して、プロペラ後流に対する風圧中心点Cに対応するTの値Tcを計算し、その値Tcから、Tc=2ncω+1の関係に基づいて、Tcに対応する距離変数nの値ncを計算し、その値ncから、風圧中心点Cにおけるプロペラ43からの距離lc(=nc0)を計算すれば、風圧中心点Cが求まる。Then, the measured values T a and T b of T corresponding to the horizontal lines a and b are substituted into the equation (64) to calculate the value T c of T corresponding to the wind pressure center point C with respect to the wake of the propeller. from T c, based on the relationship T c = 2n c ω + 1 , to calculate the value n c of the distance variable n corresponding to T c, from the value n c, the distance l c from the propeller 43 in the wind pressure center point C By calculating (= n c r 0 ), the wind pressure center point C is obtained.

尚、式(18)の最右辺の「2」という数字は、プロペラ43が2枚羽根になっている理由から2倍にしているのであるが、これは、前提としてプロペラ43は2枚羽根を基本とし、このプロペラ43が機体41に平行になるときは、2枚の羽根が同時に機体41に平行になることを想定して、機体41全体の風量およびモーメントを計算しているので、プロペラ43の全モーメント[M0]は、2枚の羽根の合計モーメントとしなければならないからである。ここで、羽根の枚数が増えてプロペラ43全体のモーメント[M0]が増えても、式(45)は変わらない。それは、プロペラ43の枚数が増えた分、機体41上の風量密度が大きくなるからである。従って、図4のA,Bのように、3枚羽根または4枚羽根のプロペラ43の場合でも、式(45)は共通して使える。The number “2” on the rightmost side of equation (18) is doubled for the reason that the propeller 43 has two blades. However, as a premise, the propeller 43 has two blades. Basically, when the propeller 43 is parallel to the airframe 41, the airflow and moment of the entire airframe 41 are calculated on the assumption that the two blades are parallel to the airframe 41 at the same time. This is because the total moment [M 0 ] must be the total moment of the two blades. Here, even if the number of blades increases and the moment [M 0 ] of the entire propeller 43 increases, the equation (45) does not change. This is because the air flow density on the airframe 41 increases as the number of propellers 43 increases. Therefore, even in the case of a three-blade or four-blade propeller 43 as shown in FIGS.

以上の結果に基づいた機体41を造り、重心を上記式(64)で計算される風圧中心点Cと外部風圧による中心点(以後、外部風圧中心点と呼ぶ)との間の平衡点に配置して垂直離着陸及びホバリングを行うと、理論通り、反回転も左右の揺れも全く起こらないことが実証された。尚、図3の上部安定翼41Cは、外部風圧中心点の位置を調整するために設けられている。   Based on the above results, the airframe 41 is made, and the center of gravity is arranged at the equilibrium point between the wind pressure center point C calculated by the above equation (64) and the center point by the external wind pressure (hereinafter referred to as the external wind pressure center point). Then, when performing vertical take-off and landing and hovering, it was proved that neither anti-rotation nor left-right shaking occurred at all. 3 is provided for adjusting the position of the external wind pressure center point.

以上の様に構成されたプロペラ機40Bによれば、プロペラ43が周囲の空気から受けるモーメントM0の2πr0倍のモーメント[M0]が、プロペラ後流により複数の主翼(垂直主翼)41aに掛かるように、垂直主翼41aの形状が形成されるので、プロペラが周囲の空気から受ける総モーメント[M0]と機体41に掛かるプロペラ後流による総モーメント[Ml]とを等しくでき、これにより機体41におけるプロペラ回転の反作用による反回転を止める事ができる。According to the propeller machine 40B configured as described above, a moment [M 0 ] 2πr 0 times the moment M 0 received by the propeller 43 from the surrounding air is applied to the plurality of main wings (vertical main wings) 41a by the wake of the propeller. Since the shape of the vertical main wing 41a is formed so as to be applied, the total moment [M 0 ] received by the propeller from the surrounding air can be made equal to the total moment [M l ] due to the propeller wake applied to the airframe 41. Anti-rotation due to the reaction of propeller rotation in the airframe 41 can be stopped.

また、各垂直主翼41aは、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、各垂直主翼41aの高さΔlは、Δl=2πr0 /m(式(45)参照)を満たすように設定されるので、垂直主翼41aの高さΔlを、Δl=2πr0 /mを満たすように設定するだけで簡単に、機体41におけるプロペラ回転の反作用による反回転を止める事ができる。Each vertical main wing 41a is formed to have the same width as the spread of the propeller wake, and the height Δl of each vertical main wing 41a is set so as to satisfy Δl = 2πr 0 / m (see Expression (45)). Therefore, the counter-rotation due to the reaction of the propeller rotation in the airframe 41 can be stopped simply by setting the height Δl of the vertical main wing 41a so as to satisfy Δl = 2πr 0 / m.

尚、この実施の形態では、主翼41aの形状(主翼41aの傾斜角度α)は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成される場合で説明したが、プロペラ後流の拡がりよりも広く形成されても構わない。その場合は、幅ω(=tanα)を大きくした分だけ、主翼41aの長さΔlを少し短く微調整しなければならない。なぜならば、想定していたプロペラ後流の拡がりの外側にも、ある程度のプロペラ後流の流れが存在するためである。   In this embodiment, the shape of the main wing 41a (inclination angle α of the main wing 41a) has been described as being formed in the same width as the spread of the propeller wake, but it is formed wider than the spread of the propeller wake. It does not matter. In that case, the length Δl of the main wing 41a has to be slightly adjusted slightly to the extent that the width ω (= tan α) is increased. This is because there is a certain amount of propeller wake flow outside the expected spread of the propeller wake.

尚、上記の実施の形態1では、操舵翼、制御部、駆動部および電源等については、特に記載されてないが、当然にして機体に備えられるものとする。   In the first embodiment, the steering wing, the control unit, the drive unit, the power source, and the like are not particularly described, but are naturally provided in the airframe.

<実施の形態2>
この実施の形態のプロペラ装置50Bは、図5の様に、プロペラ装置50Bの機体41Bを複数層(n層:nは2以上の整数。図5ではn=3の場合で図示)H1,H2,…,Hnに分離構成したものである。
<Embodiment 2>
As shown in FIG. 5, the propeller device 50B of this embodiment includes a plurality of layers of the airframe 41B of the propeller device 50B (n layers: n is an integer equal to or larger than 2; shown in FIG. 5 when n = 3) H1, H2 ,..., Hn.

i(i=1,2,…,n)番目の層Hiは、放射状に組まれた複数枚miの例えば矩形状の仕切板(垂直仕切板)41aiと、それら仕切板41aiの周囲に被され、それら仕切板41aiと同じ高さを有する例えば円筒状の筒状体47iとを備えて構成されている。尚、筒状体47iは、例えば仕切板41aiの側端面に固定されている。尚、各層Hi(i=1,2,…,n)の仕切板41aiの直径単位の枚数miは、同じ枚数でも、異なる枚数でも構わない。尚、各層Hiは、例えば各筒状体47iの周面を介して連結部材(不図示)によって、上下に隣接するもの同士、連結固定されている。The i (i = 1, 2,..., n) -th layer H i is composed of a plurality of radially divided m i , for example, rectangular partition plates (vertical partition plates) 41 a i and the partition plates 41 a i . For example, a cylindrical tubular body 47 i having the same height as the partition plates 41 a i is provided. The cylindrical body 47 i is fixed to, for example, the side end surface of the partition plate 41 a i . The number m i of the partition units 41 a i in each layer H i (i = 1, 2,..., N) may be the same or different. Note that the layers H i are connected and fixed to each other adjacent in the vertical direction, for example, by a connecting member (not shown) via the peripheral surface of each cylindrical body 47 i .

各層Hiの直径riは、各層Hiがプロペラ回転軸43aに同心状に上下一列に配置されたときに、各層Hiの下面47aiがプロペラ後流の拡がりの境界線Qに一致する様に形成されている。各層Hiは、互いに間隔を空けて配置しても、互いに間隔を空けずに配置しても、どちらでも構わない。尚、各層Hiの下面47aiがプロペラ後流の拡がりの境界線Qから外側にはみ出す場合は、各層Hiの高さΔliを少し小さくする微調整が必要である。The diameter r i of each layer H i, when the layers H i are arranged vertically one row concentrically propeller shaft 43a, the lower surface 47a i of each layer H i coincides with the boundary line Q spread of the propeller slipstream It is formed like this. Each layer H i is also spaced apart from one another, be arranged without an interval from each other, may either. In the case where the lower surface 47a i of each layer H i protrudes outwardly from the boundary line Q spread of the propeller slipstream is necessary fine adjustment to the slightly smaller height .DELTA.l i of each layer H i.

そして、各層Hiにおけるその高さΔliとその仕切板41aiの直径単位の枚数miとの積算値を、各層Hiに渡って足し合わせたものが、ほぼ2πr0となるように(即ち式(60)を満たすように)、各層Hiの高さΔliおよび仕切板41aiの直径単位の枚数miを設定すれば、上記の実施の形態1の場合と同様に、機体41におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを無くす事ができる。尚、r0は、プロペラ43の直径である。As the integrated value of the height .DELTA.l i and the number m i of the diameter units of the partition plate 41a i in each layer H i, what the sum over each H i, becomes substantially 2.pi.r 0 ( That is, as to satisfy the equation (60)), by setting the number m i of the diameter height units .DELTA.l i and partition plates 41a i of each layer H i, as in the case of the first embodiment described above, the aircraft 41 It is possible to eliminate the counter torque due to the reaction of the propeller rotation at. R 0 is the diameter of the propeller 43.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

例えば図5では、n=3、m1=4、m2=3、m3=6の場合なので、この場合は、式(60)は、4Δl1+3Δl2+6Δl3≒2πr0となり、この関係を満たすように各層H1,H2,H3の高さΔl1,Δl2,Δl3を設定すればよい。For example, in FIG. 5, since n = 3, m 1 = 4, m 2 = 3, and m 3 = 6, in this case, equation (60) becomes 4Δl 1 + 3Δl 2 + 6Δl 3 ≈2πr 0 , and this relationship The heights Δl 1 , Δl 2 , Δl 3 of each layer H 1 , H 2 , H 3 may be set so as to satisfy the above.

以上の様に構成されたプロペラ装置50Bによれば、機体41Bが複数層に分割構成されるので、層を追加するだけで、簡単に機体41Bの高さ(仕切板部分の高さ)を調整できる。その際、各層の高さΔl1,Δl2,…,Δlnおよび垂直仕切板の直径単位の枚数m1,m2,…,mnが式(60)を満たすように設定されるので、上記の実施の形態1の場合と同様に、機体41Bにおけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。According to the propeller device 50B configured as described above, since the fuselage 41B is divided into a plurality of layers, the height of the fuselage 41B (the height of the partition plate portion) can be easily adjusted simply by adding layers. it can. At that time, the height of each layer .DELTA.l 1, .DELTA.l 2, ..., the number m 1, m 2 of diameter units .DELTA.l n and the vertical partition plate, ..., since m n is set to satisfy equation (60), As in the case of the first embodiment, the counter torque due to the reaction of the propeller rotation in the airframe 41B can be canceled.

また各層Hiはそれぞれ、複数枚の垂直仕切板41aiの周囲に被された筒状体47iを備えるので、プロペラ風をプロペラ後方に有効に射出させる事ができる。The respective layers H i, so comprises a tubular body 47 i which Kabusare around the plurality of vertical partition plates 41a i, can cause the propeller wind effectively injected behind a propeller.

<実施の形態3>
この実施の形態では、下記のS1〜S9,S12〜S15,S17,S19〜S23の順に沿って、実施の形態1〜2の応用例である姿勢制御装置について述べる。
<Embodiment 3>
In this embodiment, an attitude control device that is an application example of the first and second embodiments will be described in the order of the following S1 to S9, S12 to S15, S17, and S19 to S23.

S1.(三角翼の機体のプロペラ後流による風圧中心点Cに掛かる力FC
図6の様な三角翼の機体63を考える。機体63は、例えば、プロペラ60と、プロペラ60の下側に配置された側面視台形状で放射状(例えば十字状)の下部安定翼61と、プロペラ60の上側に配置された側面視三角形状で放射状(例えば十字状)の上部安定翼62と、下部放射状安定翼61に配設されたプロペラ用の駆動部(不図示)とを備えている。
S1. (Force F C applied to wind pressure center point C by the propeller wake of the triangular wing aircraft)
Consider a triangular wing fuselage 63 as shown in FIG. The fuselage 63 has, for example, a propeller 60, a trapezoidal shape in a side view arranged on the lower side of the propeller 60, and a radial (for example, cross-shaped) lower stabilizer wing 61, and a triangular shape in a side view arranged on the upper side of the propeller 60. A radial (for example, cross-shaped) upper stabilizer blade 62 and a propeller drive unit (not shown) disposed on the lower radial stabilizer blade 61 are provided.

尚、r0、nC0、nW0、na0、nb0を以下の様に定義し、tanα=ωとする。In addition, r 0 , n C r 0 , n W r 0 , n a r 0 , and n b r 0 are defined as follows, and tan α = ω.

G:機体60の重心
C:プロペラ後流による風圧中心点
W:外部風による風圧中心点
0:プロペラ直径
a0:プロペラ60と下部安定翼61の上辺との間の距離
b0:プロペラ60と下部安定翼61の底辺との間の距離
c0:後流風圧中心点Cのプロペラ60からの距離
W0:外部風圧中心点Wのプロペラ60からの距離。
G: center of gravity of the aircraft 60 C: wind center point W by propeller backwash streams: external air by wind pressure center point r 0: Propeller diameter n a r 0: distance n b r between the upper side of the propeller 60 and the lower stable wing 61 0 : distance between the propeller 60 and the bottom of the lower stabilizing blade 61 n c r 0 : distance from the propeller 60 at the wake wind pressure center point C n W r 0 : distance from the propeller 60 at the external wind pressure center point W

また実施の形態1〜2より式1-(18)および式1-(1)が得られる。   Further, Formulas 1- (18) and 1- (1) are obtained from Embodiments 1 and 2.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

図6の機体63で実験を行った。その際の機体63の数値条件は以下である。   Experiments were performed with the airframe 63 of FIG. The numerical conditions of the airframe 63 at that time are as follows.

ω=1/2、r0 =11.43cm、na=0.08、nb−na=π
この数値条件の下、式1-(18)および式1-(1)よりnc=1.304となる。
ω = 1/2, r 0 = 11.43 cm, n a = 0.08, n b −n a = π
Under this numerical condition, n c = 1.304 from Equation 1- (18) and Equation 1- (1).

三角翼の機体63では、外部風圧中心点Wのプロペラ60からの距離のn値であるnWは、機体63の頂点Pから底辺までのn値であるπ+1を3で割って更に2を掛けた値から、上部安定翼62の高さのn値である1を引くことで求まる。よってnW=1.76となる。In the triangular wing fuselage 63, n W which is the n value of the distance from the propeller 60 of the external wind pressure center point W is divided by 3 by π + 1 which is the n value from the apex P to the base of the fuselage 63 and multiplied by two. It is obtained by subtracting 1 which is the n value of the height of the upper stabilizer blade 62 from the obtained value. Therefore, n W = 1.76.

この機体63を無風の中でホバリングさせて安定したホバリングを行う重心Gの位置を求めると、重心Gのn値であるnGの実測値は、約1.419であった。ここで各点CG間の距離と各点GW間の距離との比を求めると、式1-(2)となった。When the position of the center of gravity G at which the airframe 63 is hovered in a windless state for stable hovering is obtained, the actual measured value of n G that is the n value of the center of gravity G is about 1.419. Here, when the ratio between the distance between the points CG and the distance between the points GW is obtained, Equation 1- (2) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで、機体63の下部安定翼61の一枚分の面積SCと機体63全体の投影面積(即ち上部安定翼62の1枚分の面積と下部安定翼61の1枚分の面積とを足した面積)SWとの面積比W(=SW/SC)を計算すると、W=1.06であった。Here, the area of one sheet of one sheet of the area S C and 1 sheet of the area and the lower stable wing 61 of the aircraft 63 total projected area (i.e. the upper stable wing 62 of the lower stabilizing wing 61 of the aircraft 63 When calculating the sum was area) S W and the area ratio W (= S W / S C ), were W = 1.06.

このWがW=1のときのnGCとnGWとの比を求めると、式1-(2)のnGWに係数W=1.06を掛ければ良いから、その結果、式1-(9)を得る。When the ratio between n GC and n GW when W is W = 1 is obtained, the coefficient W = 1.06 may be multiplied by n GW in Equation 1- (2). As a result, Equation 1- ( 9) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この式1-(9)の意味するところは、プロペラ後流が流れている安定翼61の面積SCに掛かるプロペラ後流による力FCが、同じ面積に掛かる外部風圧力FW’のπ倍であると言うことである。よって、機体63全体の投影面積SWが、プロペラ後流が流れている安定翼61の面積SCのW倍であるとき、一般式として式1-(10)および式1-(11)と表すことができる。The meaning of Equation 1- (9) is that the force F C caused by the propeller wake acting on the area S C of the stabilizing blade 61 where the propeller wake flows is the π of the external wind pressure F W ′ applied to the same area. It is to say that it is double. Therefore, the aircraft 63 total projected area S W is, when a W times the area S C of the stable wing 61 the propeller slipstream is flowing, wherein 1- (10) as a general formula and the formula 1- (11) Can be represented.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また機体63が安定してホバリングすることから、このFCは、機体63の重さmg(m:機体63の質量、g:重力加速度)に比例した力であるはずである。よって比例係数をKとすると、FC、FW はそれぞれ、式1-(12)、式1-(13)と表されると考えられる。Further since the body 63 is hovering stable, the F C weighs mg aircraft 63 (m: mass of the aircraft 63, g: gravitational acceleration) should be a force proportional to. Therefore, when the proportionality coefficient is K, F C and F W are considered to be expressed by Expression 1- (12) and Expression 1- (13), respectively.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてその場合のnGCおよびnGWの関係式は式1-(14)となる。In this case, the relational expression between n GC and n GW is represented by Expression 1- (14).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式1-(12)、式1-(13)および式1-(14)中のπは、機体63の下部安定翼61の高さがプロペラ60の直径r0のπ倍であることに起因していることは容易に推測できる。よってそれらの式の一般式(即ち機体63の下部安定翼61の高さがプロペラ60の直径r0のn倍である場合の式)は、式1-(15)、式1-(16)および式1-(17)と表す事ができる。Π in Formula 1- (12), Formula 1- (13), and Formula 1- (14) originates from the fact that the height of the lower stabilizer blade 61 of the fuselage 63 is π times the diameter r 0 of the propeller 60. You can easily guess what you are doing. Therefore, the general formulas of these formulas (that is, formulas in the case where the height of the lower stabilizer blade 61 of the fuselage 63 is n times the diameter r 0 of the propeller 60) are formulas 1- (15) and 1- (16). And Formula 1- (17).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

機体63の下部安定翼61の高さのn値を3.0、2.9、2.8として実験を行い、式1-(17)で表される比率の位置に重心Gを置くと、機体63が安定してホバリングしたことから、式1-(15)、式1-(16)および式1-(17)は、一般式と考えても良いことが分かる。   When the experiment was performed with the n value of the height of the lower stabilizer wing 61 of the airframe 63 being 3.0, 2.9, and 2.8, and the center of gravity G is placed at the position of the ratio represented by Equation 1- (17), Since the airframe 63 is stably hovered, it can be seen that Formula 1- (15), Formula 1- (16), and Formula 1- (17) may be considered as general formulas.

S2.(下部安定翼の直径単位の枚数をm枚としたときの倍数係数N)
ここでは、図6の機体63において、図7の様に三角翼(上部安定翼62および下部安定翼61)を放射状に6枚設けた場合を考える。下部安定翼61の各安定翼61−1,61−2,61−3,61−4,61−5,61−6に掛かるプロペラ後流による風圧力をそれぞれFC-1,FC-2,FC-3,FC-4,FC-5,FC-6とする。安定翼61−1には、それ自身に掛かるプロペラ後流による風圧力FC-1以外に、各安定翼61−2〜61−6に係る風圧力FC-2〜FC-6における安定翼61−1に垂直な成分が掛かる。この事を考慮すると、安定翼61−1に掛かる風圧力の総和力〔FC〕は、式2-(1)となる。
S2. (Multiplier coefficient N when the number of diameter units of the lower stabilizer blade is m)
Here, let us consider a case in which six triangular wings (upper stabilizing wing 62 and lower stabilizing wing 61) are radially provided in the fuselage 63 of FIG. 6 as shown in FIG. The wind pressures caused by the propeller wakes applied to the stabilizing blades 61-1, 61-2, 61-3, 61-4, 61-5 and 61-6 of the lower stabilizing blade 61 are respectively expressed as F C-1 and F C-2. , F C-3 , F C-4 , F C-5 and FC-6 . In addition to the wind pressure F C-1 due to the wake of the propeller applied to the stabilizer blade 61-1 itself, the stabilizer blade 61-1 has the stability at the wind pressures FC -2 to FC -6 related to the stabilizer blades 61-2 to 61-6. A component perpendicular to the wing 61-1 is applied. In consideration of this, the total force [F C ] of the wind pressure applied to the stable blade 61-1 is expressed by Equation 2- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして1-(15)式よりFC-1=FCであり、また式2-(7)の関係式が成立するので、式2-(1)は式2-(2)と表される。From Formula 1- (15), F C-1 = F C , and since the relational expression of Formula 2- (7) holds, Formula 2- (1) is expressed as Formula 2- (2). .

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで式2-(2)の{ }内をNと置くと、式2-(2)は式2-(3)となる。   Here, if N is placed in {} of Equation 2- (2), Equation 2- (2) becomes Equation 2- (3).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

一般に下部安定翼(放射状安定翼)61の安定翼の直径単位の枚数をmとしたときのNは、式2-(4)で表されることが分かる。   In general, it can be seen that N is expressed by Equation 2- (4), where m is the number of stabilizing blade diameter units of the lower stabilizing blade (radial stabilizing blade) 61.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、図7の場合、式2-(8)の関係式が成立するので、その場合のNは、N=2となる。   In the case of FIG. 7, since the relational expression 2- (8) is established, N in that case is N = 2.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

一般に下部安定翼61が中心軸線対称で、更に下部安定翼61の安定翼の直径単位の枚数mが式2-(5)で表されるとき、式2-(6)が常に成立する。   In general, when the lower stabilizer blade 61 is symmetrical with respect to the central axis and the number m of the stable blade diameter unit of the lower stabilizer blade 61 is expressed by Equation 2- (5), Equation 2- (6) always holds.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

S3.(放射状安定翼におけるプロペラ後流による風圧中心点)
上述の様に、プロペラ後流による風圧中心点Cのプロペラ60からの距離は、式1-(1)で表される。
S3. (Center point of wind pressure due to the wake of the propeller in the radial stable blade)
As described above, the distance from the propeller 60 to the wind pressure center point C due to the wake of the propeller is expressed by Expression 1- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この式1-(1)は、その後の実験より、nB(=nb−na)の値(下部安定翼61の高さのn値)が充分に大きいときは成立するが、nBの値が小さくなると成立しなくなることが分かった。少なくともnB≧2.6のときは、式1-(1)は成立するが、nB≦2.1のときは、揚力の一般理論(即ち、平行流の中の平板に対する理論)で示される位置(即ち、下部安定翼61の上辺から下部安定翼61の高さの1/4下がった位置)にプロペラ後流による風圧中心点Cが現れる。The formula 1- (1), from subsequent experiments, n B (height of the n values of the lower stabilizing wings 61) the value of (= n b -n a) but is satisfied when sufficiently large, n B It became clear that it was not materialized when the value of became small. Equation 1- (1) holds at least when n B ≧ 2.6, but when n B ≦ 2.1, it is expressed by the general theory of lift (ie, the theory for a flat plate in parallel flow). The wind pressure center point C due to the wake of the propeller appears at a position where the lower stabilizer blade 61 is lowered (ie, a position that is 1/4 lower than the height of the lower stabilizer blade 61).

プロペラ後流による風圧中心点Cが、少なくともnB>3のときは、揚力の一般理論で表される位置ではなく式1-(1)で表される位置に移行する理由は、次の様に考えられる。揚力の一般理論は一様な平行流の中の平板に関するものであるが、プロペラ後流は一様な平行流でなくプロペラからの距離の2乗に比例して拡散するので、揚力の一般理論と一致するのは、プロペラ後流があまり拡散していない範囲だけであり、ある程度拡散した範囲では揚力の一般理論には従わなくなると思われる。When the wind pressure center point C due to the wake of the propeller is at least n B > 3, the reason for shifting to the position represented by Formula 1- (1) instead of the position represented by the general theory of lift is as follows. Can be considered. The general theory of lift relates to a flat plate in a uniform parallel flow, but the wake behind the propeller is not a uniform parallel flow but diffuses in proportion to the square of the distance from the propeller, so the general theory of lift It is only in the range where the wake behind the propeller is not diffused much, and it seems that the general theory of lift is not followed in the range where the propeller is diffused to some extent.

但し、機体63を筒状にしてプロペラ後流が拡散しない様にすれば、後々の実験で実証される様に筒状の内側ではプロペラ後流は一様な平行流となり、プロペラ後流による風圧中心点Cは、nB>3の場合でも、揚力の一般理論で表される位置に現れる。そしてここで重要なことは、後の実験で確認されるが、FCの一般式1-(15)中に新たな倍数要素πが出現することである。よって式1-(15)、式1-(16)、式1-(17)は、式3-(1)、式3-(2)、式3-(3)の様になる。但し、ここでNは、前記倍数係数Nである。However, if the fuselage 63 is formed in a cylindrical shape so that the propeller wake does not diffuse, the propeller wake becomes a uniform parallel flow on the inner side of the cylinder as will be demonstrated in later experiments, and the wind pressure caused by the propeller wake The center point C appears at a position represented by the general theory of lift even when n B > 3. What is important here is that a new multiple element π appears in the general formula 1- (15) of F C as confirmed in later experiments. Therefore, Formula 1- (15), Formula 1- (16), and Formula 1- (17) become like Formula 3- (1), Formula 3- (2), and Formula 3- (3). Here, N is the multiple coefficient N.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

S4.(FCの定義の補正)
無風の中での図6の機体63のホバリング実験で、プロペラ後流による風圧力FCが下部安定翼61におけるプロペラ後流による風圧中心点Cに掛かり且つ機体63の重心Gが式1-(17)を満たさない限り、機体63が不安定になる事実から、下記1〜4が推測できる。
S4. (Correction of F C definition)
In the hovering experiment of the fuselage 63 in FIG. 6 in the absence of wind, the wind pressure F C caused by the propeller wake is applied to the wind pressure center point C caused by the propeller wake in the lower stabilizing blade 61 and the center of gravity G of the fuselage 63 is expressed by Formula 1− ( As long as 17) is not satisfied, the following 1-4 can be estimated from the fact that the airframe 63 becomes unstable.

1.機体63を不安定にしている原因はプロペラ後流であること
2.FCなる力は、プロペラ後流が下部安定翼61にほぼ平行に流れることから、揚力に似た力(疑似揚力)であると推測できること
3.平行流の中の下部安定翼61に擬似揚力が掛かるということは、平行流と思われたプロペラ後流は、実際には、下部安定翼61に対して平行ではなく或る角度を持っていることになること
4.プロペラ後流が下部安定翼61に対して角度を持つ原因は、プロペラ60の回転軸が下部安定翼61に対して元々或る角度だけ傾いていたか、あるいはプロペラ60の回転による回転軸の先端のブレであると考えられること。
1. 1. The reason that the airframe 63 is unstable is the wake of the propeller. 2. The force of F C can be assumed to be a force (pseudo lift) similar to lift because the wake behind the propeller flows almost parallel to the lower stabilizer blade 61. The fact that the pseudo-lift force is applied to the lower stabilizing blade 61 in the parallel flow means that the wake behind the propeller considered to be a parallel flow is actually not parallel to the lower stabilizing blade 61 but at an angle. What will happen 4. The reason why the propeller wake has an angle with respect to the lower stabilizer blade 61 is that the rotating shaft of the propeller 60 was originally inclined at a certain angle with respect to the lower stabilizer blade 61 or the tip of the rotating shaft due to the rotation of the propeller 60. Be considered to be blurring.

これらの推測からFCは疑似揚力であると推測して、FCの定義を補正する。一般に揚力Lの一般式の1つとして式4-(1)が知られている。From these assumptions, F C is assumed to be a pseudo lift, and the definition of F C is corrected. In general, Formula 4- (1) is known as one of the general formulas of lift L.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

またFCの定義式は式3-(1)である。The defining formula of F C is Formula 3- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式4-(1)と式3-(1)の比較により、FCの定義式を式4-(2)の様に補正する。よってFWの定義式も式4-(3)の様に補正される。尚、式中のkは、疑似揚力係数であり、βは、プロペラ後流が下部安定翼(放射状安定翼)61の各安定翼の主面に対して成す角度である。By comparing Expression 4- (1) and Expression 3- (1), the definition of F C is corrected as shown in Expression 4- (2). Therefore, the definition formula of FW is also corrected as shown in Formula 4- (3). In the equation, k is a pseudo lift coefficient, and β is an angle formed by the propeller wake with respect to the main surface of each stabilizing blade of the lower stabilizing blade (radial stabilizing blade) 61.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式4-(2)および4-(3)がほぼ正しいことは、後の実験により証明される。更にそれらの実験から、疑似揚力係数kはk≒1であることも証明される。   Subsequent experiments prove that equations 4- (2) and 4- (3) are nearly correct. Furthermore, from these experiments, it is proved that the pseudo lift coefficient k is k≈1.

S5.(擬似揚力係数kの決定)
図8は、機体63のホバリング時の不安定要素であるプロペラ回転軸の傾きをα、プロペラ回転時のプロペラ回転軸の先端のブレの角度をβとしたときの機体63の側面視概略図である。
S5. (Determination of pseudo lift coefficient k)
FIG. 8 is a schematic side view of the airframe 63 when the inclination of the propeller rotation shaft, which is an unstable element during hovering of the airframe 63, is α, and the angle of blurring of the tip of the propeller rotation shaft during propeller rotation is β. is there.

無風の中で機体63がホバリングしているとすると、疑似揚力FCとプロペラ推進力FPとに関する機体63の重力G周りのモーメントバランス式は、式5-(9)となる。ここで、αが極めて小さな値とすると、式5−(9)は式5−(10)になる。When aircraft 63 in windless is hovering, the moment balance equation about the gravity G of the pseudo-lift F C and the propeller thrust F P and related body 63 becomes Equation 5 (9). Here, when α is an extremely small value, Expression 5- (9) becomes Expression 5- (10).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

またFCは、既述の通り式4-(2)で与えられる。またFPは、推進力FPの鉛直成分と機体63の重量mgとの釣り合いから式5-(11)で与えられる。F C is given by the equation 4- (2) as described above. The F P is given by the formula 5- (11) from the balance between the vertical component and the weight mg of the fuselage 63 of the thrust F P.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

これらの事を考慮すると、式5-(9)は式5-(1)になる。   Considering these things, Equation 5- (9) becomes Equation 5- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この式5-(1)から疑似揚力係数kを求めるには、機体63の重心Gと外部風圧中心点Wとを一致させて安定する重心Gの位置を決め、そのときの機体63からnGC,nC,N,n,cos(α+β)の値を求め、それらの値を式5-(1)に代入して疑似揚力係数kを求めればよい。In order to obtain the pseudo lift coefficient k from the equation 5- (1), the center of gravity G of the body 63 and the external wind pressure center point W are matched to determine the position of the center of gravity G that is stable, and from the body 63 at that time, n GC , N C , N, n, cos (α + β) are obtained, and those values are substituted into the equation 5- (1) to obtain the pseudo lift coefficient k.

尚ここでは、プロペラ回転軸の位置の固定は下部安定翼61の上辺の中央でなされているので、式5-(1)の右辺の分子はnCとなっているが、その固定位置を点Cから距離nX0上がった位置に設定した場合は、式5-(1)のnCはnXに置き換えることができる。その場合の式5-(1)式(即ち一般式)は、式5-(2)になる。In this case, since the position of the propeller rotating shaft is fixed at the center of the upper side of the lower stabilizer blade 61, the numerator on the right side of the equation 5- (1) is n C. When the position is set to a position n X r 0 higher than C , n C in Expression 5- (1) can be replaced with n X. In this case, the expression 5- (1) (that is, the general expression) becomes the expression 5- (2).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

無風の中、下記の条件の下で、機体63のホバリング実験を行った(条件:sinα≒0.006、sinβ≒0.008、従ってcos(α+β)≒0.9999≒1、下部安定翼61の安定翼の枚数2(故にN=1)、n=3.0436、nC=1.1946、na=0.098、r0=15.24cm)。疑似揚力係数k=1と仮定して式5-(1)から求める距離nGC0だけ点Cから下がった位置に、機体63の重心Gおよび外部風圧中心点Wを配置して、機体63をホバリングさせると、機体63はほとんど安定しかける。In the absence of wind, the hovering experiment of the airframe 63 was performed under the following conditions (conditions: sin α≈0.006, sin β≈0.008, and thus cos (α + β) ≈0.9999≈1, lower stabilizer blade 61 The number of stable blades 2 (hence N = 1), n = 3.0436, n C = 1.1946, n a = 0.098, r 0 = 15.24 cm). A position lowered from the distance n GC r 0 only point C to obtain assuming pseudo lift coefficient k = 1 from the equation 5 (1), by placing the center of gravity G and the external wind pressure center point W of the aircraft 63, aircraft 63 When hovering, the aircraft 63 almost stabilizes.

疑似揚力係数kの値を決定するこの実験では、各点G,Wを点Cから式5-(1)で求まる距離nGC0だけ下がった位置だけでなく、その位置付近に各点G、Wを配置した場合についても実験を行った。その結果は、明らかに点Cから式5-(1)で求まる距離nGC0だけ下がった位置に各点G,Wを配置した場合に限り、機体63は安定しかかることが分かった。よって疑似揚力係数kの値は、k=1と考えて良いと思われる。In this experiment for determining the value of the pseudo lift coefficient k, each point G, W is not only located at a position n GC r 0 lower than the point C by the distance n GC r 0 determined by the equation 5- (1), , W was also conducted in the experiment. As a result, it was found that the airframe 63 started to stabilize only when the points G and W were arranged at a position that was clearly lowered from the point C by the distance n GC r 0 obtained by the equation 5- (1). Therefore, it can be considered that the value of the pseudo lift coefficient k is k = 1.

しかし、この実験で、式5-(1)で求まる距離nGC0の位置に各点G,Wを配置したとき、確かに機体63は安定しかかるが、徐々にまた横に揺れ始めることも分かった。このことは、機体63が不安定になる原因がまだ他にあるのか、または図8で分かる様にプロペラ回転軸の先端のブレによりプロペラ後流の流入角度がα+βとα−βとの間で揺れていることが原因なのかは分からないが、以後この疑問について実験を行った。However, in this experiment, when the points G and W are arranged at the position of the distance n GC r 0 obtained by the equation 5- (1), the airframe 63 certainly starts to stabilize, but gradually begins to sway again. I understand. This is because there is still another cause of the airframe 63 becoming unstable, or as shown in FIG. 8, the inflow angle of the propeller wake is between α + β and α-β due to the shake of the tip of the propeller rotation shaft. I don't know if the cause is shaking, but I experimented on this question.

以上の結果からFCおよびFWの関係式をまとめると以下の様になる。From the above results, the relational expressions of F C and F W are summarized as follows.

i)下部安定翼61の高さのn値が大きいときは(少なくともn≧2.6のときは)、式5-(3)、式5-(4)、式5-(5)の関係が成立する。   i) When the n value of the height of the lower stabilizer blade 61 is large (at least when n ≧ 2.6), the relationship of Equation 5- (3), Equation 5- (4), and Equation 5- (5) Is established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ii)下部安定翼61の高さのn値が小さいときは、式5-(6)、式5-(7)、式5-(8)の関係が成立する。   ii) When the n value of the height of the lower stabilizer blade 61 is small, the relationships of Equation 5- (6), Equation 5- (7), and Equation 5- (8) are established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

S6.(擬似揚力FCの正体)
擬似揚力FCが本当に一般に言われる揚力なのかどうかを確認するため、平板に掛かる揚力が下部安定翼61に掛かっているのかを実験で確かめた。その結果は、プロペラ60を安定翼61に対してどの様な角度に設定しても揚力の様な力が掛かっていないことが分かった。
S6. (Identity of the pseudo-lift F C)
In order to confirm whether or not the pseudo lift F C is really a commonly known lift, it was confirmed by an experiment whether the lift applied to the flat plate is applied to the lower stabilizing blade 61. As a result, it was found that no force such as lift was applied to the propeller 60 at any angle with respect to the stable blade 61.

今までの実験の中で何度か感じた事であるが、プロペラ60の回転数を上げてゆき、ホバリングできる程の推進力を得た機体63を手で横に平行移動しようとすると、プロペラ後流による風圧中心点C辺りに抵抗を感じて、機体63はどうしても斜めに傾いてしまうことが多かった。この事からFCなる力は抵抗力である可能性があり、それを確認する実験を行った。As I have felt several times in the experiments so far, if I try to translate the aircraft 63 with a propulsive force enough to hover by increasing the rotation speed of the propeller 60 by hand, In many cases, the airframe 63 inevitably inclines obliquely because of the resistance around the wind pressure center point C due to the wake. For this reason, there is a possibility that the force of F C may be a resistance force, and an experiment was conducted to confirm it.

Cなる力が抵抗力であるならば、上記のS5の実験において、機体63の重心Gと風圧中心点Cとの位置を逆にすると(即ち重心Gを風圧中心点Cよりも上に配置すると)、それに伴ってFCの向きは逆向きになるはずである。そしてその場合のモーメントバランス式から式5-(2)に対応する式を求め、その式を用いて、同じ条件の下で同じホバリング実験を行えば、同じ結果(即ち機体63が安定しかかるという結果)が得られるはずである。If the force F C is a resistance force, the position of the center of gravity G of the airframe 63 and the wind pressure center point C are reversed in the experiment of S5 described above (that is, the center of gravity G is disposed above the wind pressure center point C). Then, the direction of F C should be reversed accordingly. Then, if an equation corresponding to Equation 5- (2) is obtained from the moment balance equation in that case, and the same hovering experiment is performed under the same condition using the equation, the same result (ie, the airframe 63 will be stabilized). Result) should be obtained.

そこで実際に、重心Gと風圧中心点Cとの位置を逆にし(即ち重心Gを風圧中心点Cより上に配置し)、更にFCの向きを逆にしたモーメントバランス式を考えると、式5-(2)に対応する式として式6-(1)が得られる。ここで、k=1としたときの式5-(2),式6-(1)を書き換えると、式6-(2),式6-(3)となる。Therefore, when considering the moment balance equation in which the positions of the center of gravity G and the wind pressure center point C are actually reversed (that is, the center of gravity G is disposed above the wind pressure center point C) and the direction of F C is further reversed. Equation 6- (1) is obtained as an equation corresponding to 5- (2). Here, when Equations 5- (2) and 6- (1) when k = 1 are rewritten, Equations 6- (2) and Equation 6- (3) are obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてこの式6-(3)で求まる距離nGC0だけ風圧中心点Cよりも上に各点G,Wを配置して上記のS5の実験と同じ実験を行うと、その結果は、上記のS5の実験結果と全く同じであった。When the points G and W are arranged above the wind pressure center point C by the distance n GC r 0 obtained by the equation 6- (3) and the same experiment as the experiment of S5 is performed, the result is as follows. The result was exactly the same as that of S5.

以上より、FCなる力は機体63がどちらの方向に動いても、どのような方向に傾きかけても発生する抵抗力であると思われる。この事が、前記実験で安定しかかった機体がまた不安定になりかける原因ではないかと考えられる。そこで、この実験のnGCの式である式6−(2)に対応したnGWを式5-(5)から求め、そのnGWで決まる距離nGW0の位置に点Wを配置して、再びホバリング実験を行うと、機体63は安定してホバリングした。From the above, it can be considered that the force F C is a resistance force that is generated regardless of the direction in which the airframe 63 moves, regardless of the direction. This is considered to be the reason why the aircraft that has been stabilized in the experiment is becoming unstable again. Therefore, the n GW corresponding to the formula 6- (2) is an equation of n GC in this experiment calculated from equation 5 (5), the point W is arranged at a distance n GW r 0 determined by the n GW When the hovering experiment was performed again, the fuselage 63 hovered stably.

これらの実験による検証により、FCなる力は機体63が動こうとしたときの抵抗力であることが分かった。よって機体63が全く動いていないときには何らの力も発生しないことが分かる。FCなる力が抵抗力であるならば、FCは外部風に対する抵抗となり、ホバリング時の外部風に対する機体63の安定性が増大することになる。外部風により機体63が押されて動き始めたときにFCなる抵抗力が発生し、その動きの加速度が低減されることとなる。From the verification by these experiments, it was found that the force of F C is a resistance force when the airframe 63 tries to move. Therefore, it can be seen that no force is generated when the airframe 63 is not moving at all. If F C becomes the force is resistant, F C becomes a resistance to external air, so that the stability of the machine body 63 is increased with respect to the external air during hovering. When the airframe 63 is pushed by the external wind and starts to move, a resistance force F C is generated, and the acceleration of the movement is reduced.

ここでFCなる力が機体63が動き始めたときに機体63に掛かる抵抗力であるとすれば、FCの基本式5-(6)を修正する必要がある。図9を使って式5-(6)を修正する。Here if F C becomes the force is resistive force applied to the body 63 when the body 63 begins to move, it is necessary to correct the basic formula 5- (6) of the F C. The formula 5- (6) is corrected using FIG.

図9の符号a(=gtanβ)は、プロペラ回転軸60a先端の振れの角度がβであるとき、プロペラ推進力FPが角度βだけ傾くことにより機体63が水平方向に動き始める加速度を表す。Sign a in FIG. 9 (= gtanβ), when the angle of deflection of the propeller shaft 60a distal is beta, represents the acceleration body 63 begins to move in the horizontal direction by the propeller thrust F P is inclined by an angle beta.

プロペラ回転軸60aの振れは前後左右に回転していて、推進力FPの垂直成分が機体63の重量を支えている。よってプロペラ60から下に向かう風力は、下に向かって平均してmgなる総力を持って機体63の安定翼61に沿って流れることになる。このとき機体63は、式6-(4)により与えられる加速度aで水平方向に動き始める。Deflection of the propeller shaft 60a is not rotated in all directions, the vertical component of the propulsion force F P is supporting the weight of the aircraft 63. Therefore, the wind force flowing downward from the propeller 60 flows along the stable wing 61 of the airframe 63 with an average force of mg on the lower side. At this time, the airframe 63 starts to move in the horizontal direction at the acceleration a given by Equation 6- (4).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって下に向かって流れる総力mgなる風力を持つ風は、図9の様に角度βで機体63の安定翼61に当たることになる。この事から、式5-(6)のFCの基本式は、式6-(5)または式6-(6)の様に修正される。Therefore, the wind having the total power mg flowing downwards hits the stable wing 61 of the body 63 at an angle β as shown in FIG. From this fact, the basic formula of F C in Expression 5- (6) is corrected as shown in Expression 6- (5) or Expression 6- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

以上の結果から重要な事実がわかる。即ち、プロペラ回転軸60aの先端が前後左右ではなく一方向にのみ角度βだけ傾いている場合で、且つ、機体63が水平に飛行している場合を考えると、式6-(6)のFPは、その飛行機63の水平方向への推進力であり、角度βは、その飛行機63の主翼61が進行方向に向かって傾いている角度、即ち主翼61の迎え角と考えられるので、式6-(6)は、まさしく揚力の式と考えられる。The above results show important facts. That is, considering the case where the tip of the propeller rotating shaft 60a is tilted by an angle β only in one direction instead of front, rear, left and right, and when the fuselage 63 is flying horizontally, F in Equation 6- (6) P is the propulsive force of the airplane 63 in the horizontal direction, and the angle β is considered to be the angle at which the main wing 61 of the airplane 63 is inclined toward the traveling direction, that is, the angle of attack of the main wing 61. -(6) is considered to be an expression of lift.

一般に、固定翼を持つ飛行機は水平移動することにより揚力を得る。その様な飛行機が、その固定翼が迎え角を持って空気中を水平移動する状態と、安定翼61がプロペラ回転軸60aに沿って配設された機体63が、ホバリング中に、プロペラ回転軸60aの振れにより水平方向に動き始める状態とは、飛行機の固定翼と機体63の安定翼61との各々に掛かる力に関しては、全く同じであると考えられる。この事から、式6-(6)は、一般に言われている揚力を全く別の要素である推進力(言い換えれば、直径r0(=プロペラ60の直径)の円から流れる風の持つ圧力)と、プロペラ60の直径r0の倍数係数で表した式と言うことができる。In general, airplanes with fixed wings gain lift by moving horizontally. In such an airplane, the fixed wing moves horizontally in the air with an angle of attack, and the fuselage 63 in which the stable wing 61 is disposed along the propeller rotation shaft 60a has a propeller rotation shaft during hovering. The state of starting to move in the horizontal direction due to the shake of 60a is considered to be exactly the same with respect to the force applied to each of the fixed wing of the airplane and the stable wing 61 of the fuselage 63. From this, the expression 6- (6) is a propulsive force that is a completely different factor from the generally-described lift force (in other words, the pressure of the wind flowing from the circle having the diameter r 0 (= the diameter of the propeller 60)) It can be said that this is an expression expressed by a multiple coefficient of the diameter r 0 of the propeller 60.

以上の結果より、式5-(10)のモーメントバランス式は、同じく式6-(7)となる。   From the above results, the moment balance equation of Equation 5- (10) is similarly Equation 6- (7).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この式6-(7)に式6-(15)および式6-(16)を代入すると、式6-(2),式6-(3)はそれぞれ、式6-(8),式6-(9)となる。   When Expression 6- (15) and Expression 6- (16) are substituted into Expression 6- (7), Expression 6- (2) and Expression 6- (3) are replaced with Expression 6- (8), Expression 6 -(9).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

またFWの基本式は、式6-(10)となる。Further, the basic formula of FW is represented by formula 6- (10).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

またπ倍効果がない場合のFC,FWの基本式はそれぞれ、式6-(11),式6-(12)になる。When there is no π-fold effect, the basic expressions of F C and F W are Expressions 6- (11) and 6- (12), respectively.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

上記の理論が正しいとすれば、前述の実験のうち、後流風圧中心点Cよりも重心Gを上に配置させたときには、外部風風圧中心点Wは一番下にあったので、モーメントバランス上、機体63の揺れは増々大きくなり、機体63は不安定になるはずである。しかし結果は、機体63は、一時的ではあるが、安定しかかった。   If the above theory is correct, in the above experiment, when the center of gravity G is located above the wake wind pressure center point C, the external wind wind pressure center point W was at the bottom, so the moment balance In addition, the shaking of the airframe 63 becomes larger and the airframe 63 should become unstable. However, as a result, the fuselage 63 was only temporarily, but was stable.

そこで、重心Gを後流風圧中心点Cよりも上に配置した場合と、重心Gを後流風圧中心点Cよりも下に配置した場合との両方の場合において、それぞれの場合のnGCに対応するnGWの距離で、後流風圧中心点Cよりも下に外部風風圧中心点Wを配置して、実験を再度行った。結果は、重心Gを後流風圧中心点Cよりも下に配置した場合は、機体63は、長時間、安定ホバリングを行うが、重心Gを後流風圧中心点Cよりも上に配置した場合は、機体63は、暫く安定したホバリングを行うが突然左右に揺れ始めた。Therefore, in both cases where the center of gravity G is disposed above the wake wind pressure center point C and where the center of gravity G is disposed below the wake wind pressure center point C, the n GC in each case The experiment was performed again by placing the external wind wind pressure center point W below the wake wind pressure center point C at the corresponding n GW distance. As a result, when the center of gravity G is placed below the wake wind pressure center point C, the fuselage 63 performs stable hovering for a long time, but when the centroid G is placed above the wake wind pressure center point C. The fuselage 63 did a stable hover for a while, but suddenly started to sway from side to side.

この結果から考えられることは、機体63がプロペラ回転軸60aの先端の振れにより水平方向に移動し始める直前には、先ず機体63は重心Gを通る水平線周りに回転し始めるはずであり、そのとき後流風圧中心点Cおよび外部風風圧中心点Wに、その回転とは反対向きのモーメントが発生するように、抵抗力が生じるためだと思われる。故に、重心Gを後流風圧中心点Cより上に配置した場合は、機体63は、暫く安定したホバリングを行うが、何かのきっかけ(例えば、周囲の空気の少し強い流れ)でそのバランスを崩すと、もう元の安定した状態には戻れなくなるものと思われる。   What can be considered from this result is that the aircraft 63 should first start to rotate around the horizontal line passing through the center of gravity G immediately before the aircraft 63 starts to move in the horizontal direction due to the swing of the tip of the propeller rotary shaft 60a. This is probably because a resistance force is generated at the wake wind pressure center point C and the external wind wind pressure center point W so that a moment opposite to the rotation is generated. Therefore, when the center of gravity G is located above the wake wind pressure center point C, the fuselage 63 performs stable hovering for a while, but it balances with some trigger (for example, a slightly strong flow of ambient air). If broken, it will no longer be possible to return to the original stable state.

この事実により、プロペラ後流は、安定翼61に対し外部から垂直にFVなる力が働いたとき、π倍効果がある場合は、式6-(13)という力を安定翼61に与え、他方、π倍効果がない場合は、式6-(14)という力を安定翼61に与える事がわかる。Due to this fact, the propeller wake gives a force expressed by Equation 6- (13) to the stable blade 61 when a force of F V acts on the stable blade 61 from the outside perpendicularly, On the other hand, when there is no π-fold effect, it can be seen that the force of Expression 6- (14) is applied to the stable blade 61.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また上記の事実により、機体63がFVなる力で水平方向に移動している場合はもちろんであるが、機体63の先端にFVなる力が加わり重心G周りに回転している場合にも、後流風圧中心点Cに式6-(13)または式6-(14)で表されるFCなる抵抗力が掛かっているものとして、機体63のモーメントを計算できることも分かる。The addition the above facts, even if the machine body 63 but of course if you are moved in the horizontal direction F V becomes a force, which is rotated about the center of gravity G added is F V becomes a force to the tip of the body 63 It can also be seen that the moment of the fuselage 63 can be calculated assuming that the wake wind pressure center point C is subjected to the resistance force F C represented by the equation 6- (13) or the equation 6- (14).

S7.(筒状安定翼)
図11の様な機体70を考える。この機体70は、プロペラ71と、プロペラ71の下側に配置された側面視矩形状で例えば十字状の下部放射状安定翼72と、その下部放射状安定翼72と同じ高さで且つその下部放射状安定翼72の周囲を囲繞する様に同軸線状に配設された例えば円筒状の下部筒状安定翼73と、プロペラ71の上側に同軸線状に配置され、下部筒状安定翼73と同径の例えば円筒状の上部筒状安定翼74と、各筒状安定翼73,74を相互に連結する例えば棒状の連結部材76と、下部放射状安定翼72に配設されたプロペラ用の駆動部75とを備える。プロペラ71の直径r0は、下部筒状安定翼73の口径よりも小さいものとする。
S7. (Cylindrical stabilizer)
Consider an aircraft 70 as shown in FIG. The airframe 70 includes a propeller 71, a rectangular shape in a side view disposed below the propeller 71, for example, a cross-shaped lower radial stabilizer wing 72, the same height as the lower radial stabilizer wing 72, and the lower radial stabilizer For example, a cylindrical lower cylindrical stabilizing blade 73 disposed coaxially so as to surround the periphery of the blade 72 and a coaxial line disposed above the propeller 71 and having the same diameter as the lower cylindrical stabilizing blade 73. For example, a cylindrical upper cylindrical stabilizing blade 74, a rod-shaped connecting member 76 that connects the respective cylindrical stabilizing blades 73, 74, and a propeller drive unit 75 disposed on the lower radial stabilizing blade 72. With. The diameter r 0 of the propeller 71 is assumed to be smaller than the diameter of the lower cylindrical stabilizing blade 73.

この機体70において、外部風圧中心点Wの位置を調整しながら機体70の揺れが安定する機体70の重心Gの位置を求め、その際のnGCとnGWとの比がどの様になるかを測定した。プロペラ後流は下部筒状安定翼73の周りには全く漏れていないことを確認して、無風の中で実験を行った。In this airframe 70, the position of the center of gravity G of the airframe 70 where the shaking of the airframe 70 is stabilized is obtained while adjusting the position of the external wind pressure center point W, and what is the ratio of nGC and nGW at that time? Was measured. The experiment was conducted in a windless state after confirming that the propeller wake did not leak around the lower cylindrical stabilizer 73 at all.

下部筒状安定翼73におけるプロペラ後流による風圧中心点Cは、予想として下部筒状安定翼73の上面からその下部筒状安定翼73の高さの1/4下がった位置にあると思われる。即ち下部筒状安定翼73と下部放射状安定翼72とのプロペラ後流による風圧中心点Cは一致すると思われる。   The wind pressure center point C due to the wake of the propeller in the lower cylindrical stabilizer wing 73 is assumed to be at a position that is 1/4 lower than the height of the lower cylindrical stabilizer wing 73 as expected. . That is, it is considered that the wind pressure center point C caused by the wake of the propeller between the lower cylindrical stabilizer 73 and the lower radial stabilizer wing 72 coincides.

尚、実験の各条件値は、n=π、N=1、nX=0.7134,r0=15.24cmである。The condition values of the experiment are n = π, N = 1, n X = 0.7134, r 0 = 15.24 cm.

またここで、下記の2つの仮定1,2を置き、式6-(8)および式5-(8)を用いてnGCおよびnGWの値を求め、それらの値から求まる重心および外部風圧中心点に実際の重心Gおよび外部風圧中心点Wを配置して実験を試みた。Also, here, the following two assumptions 1 and 2 are set, the values of n GC and n GW are obtained using Equations 6- (8) and 5- (8), and the center of gravity and external wind pressure obtained from these values are obtained. An experiment was attempted by placing the actual center of gravity G and the external wind pressure center point W at the center point.

尚、上記の2つの仮定1,2は、以下の通りである。   The above two assumptions 1 and 2 are as follows.

仮定1:下部筒状安定翼73に掛かるプロペラ後流による風圧力FCは、下部放射状安定翼72の安定翼1枚分(即ち下部筒状安定翼73の高さ×直径の面積)に掛かるFCと同じである。Assumption 1: Wind pressure F C due to the propeller wake applied to the lower cylindrical stabilizer wing 73 is applied to one of the lower radial stabilizer wings 72 (that is, the height of the lower cylindrical stabilizer 73 × the area of the diameter). Same as F C.

仮定2:面積比W(=SW/SC)を求めるときの面積SCは、下部放射状安定翼72の安定翼1枚分だけではなく、更に仮定1を考慮して下部筒状安定翼73の安定翼1枚分の面積も加えた値とする。換言すれば、下部放射状安定翼72の安定翼1枚の面積の2倍の面積をSCとする。Assumption 2: the area S C when obtaining the area ratio W (= S W / S C ) , the lower radial stability blade 72 not only stable wing one sheet of, further lower tubular stable wing in consideration of the assumptions 1 The area for one 73 stable blade is also added. In other words, an area that is twice the area of one stabilizing blade of the lower radial stabilizing blade 72 is S C.

この仮定に基づき式6-(2)および式5-(8)を用いてnGCおよびnGWを計算すると、nGC=0.038(従ってnGC0=0.58cm)およびnGW=1.00(従ってnGW0=15.24cm)となった。そしてこの計算値nGWに一致する様に、機体70の上部筒状安定翼74と下部筒状安定翼73との間隔xr0のx値を計算すると、x=2.875(従ってxr0=43,8cm)となった。Based on this assumption, n GC and n GW are calculated using Equation 6- (2) and Equation 5- (8), and n GC = 0.038 (hence n GC r 0 = 0.58 cm) and n GW = 1.00 (hence n GW r 0 = 15.24 cm). When the x value of the distance xr 0 between the upper cylindrical stabilizer wing 74 and the lower cylindrical stabilizer wing 73 of the fuselage 70 is calculated so as to coincide with the calculated value n GW , x = 2.875 (accordingly, xr 0 = 43.8 cm).

上記の条件値および計算値を満たす様に機体70を調整すると、機体70は安定してホバリングした。   When the fuselage 70 was adjusted to satisfy the above condition values and calculated values, the fuselage 70 was stably hovered.

図11の機体70の実験では、左右の揺れは全く無く安定してホバリングを行ったが、機体70はプロペラ71の回転方向と同じ方向に正回転していた。この正回転を止めるためには、下部放射状安定翼72の高さを短くすれば良いことは明らかである。この正回転を止める放射状安定翼72の高さは、後の実験で明らかになる。   In the experiment of the airframe 70 in FIG. 11, the hovering was stably performed without any left / right shaking, but the airframe 70 was rotating in the same direction as the rotation direction of the propeller 71. Obviously, in order to stop this forward rotation, the height of the lower radial stabilizer blade 72 may be shortened. The height of the radial stabilizing blade 72 that stops the forward rotation will become clear in later experiments.

次に図11の機体70において、下部筒状安定翼73および下部放射状安定翼72の高さを共に短くして、下部筒状安定翼73の内部に下部筒状安定翼73の直径の1/2の直径の筒内筒状安定翼(不図示)を追加して同じ実験を試みた。このときも下記の2つの仮定3,4を置いた。   Next, in the fuselage 70 of FIG. 11, the height of the lower cylindrical stabilizer wing 73 and the lower radial stabilizer wing 72 are both shortened, and 1 / of the diameter of the lower cylindrical stabilizer wing 73 is placed inside the lower cylindrical stabilizer wing 73. The same experiment was attempted by adding an in-cylinder cylindrical stabilizer blade (not shown) having a diameter of 2. At this time, the following two assumptions 3 and 4 were made.

仮定3:筒内筒状安定翼の側壁には、外側の筒状安定翼73の側壁の様に内側だけなく内外両側にプロペラ後流が流れるので、筒内筒状安定翼に掛かるプロペラ後流による風圧力FCは、下部放射状安定翼72の幅1/2の安定翼2枚分に掛かるFCと同じである。Assumption 3: Since the propeller wake flows not only on the inner side but also on both the inner and outer sides as in the side wall of the outer cylindrical stabilizer wing 73 on the side wall of the cylindrical cylindrical stabilizer wing, the wake of the propeller on the cylindrical stabilizer wing The wind pressure F C due to is the same as the F C applied to two ½ width stable blades of the lower radial stabilizer wing 72.

仮定4:面積比W(=SW/SC)を求めるときには、下部放射状安定翼72の安定翼1枚分の面積を既述の仮定1を考慮して2倍にした面積に、更に仮定3を考慮して下部放射状安定翼72の安定翼1枚分の面積を加えた面積をSCとする。換言すれば、下部放射状安定翼72の安定翼1枚の面積の3倍の面積をSCとする。Assumption 4: When obtaining the area ratio W (= S W / S C ), further assume that the area of one stabilizing blade of the lower radial stabilizing blade 72 is doubled in consideration of the aforementioned assumption 1. the area obtained by adding the stabilizing wing area of one sheet of the lower radial stability blade 72 in view of the 3 and S C. In other words, an area that is three times the area of one stabilizing blade of the lower radial stabilizing blade 72 is S C.

以上の仮定に基づき図11の機体70での実験(以後、第1の実験と呼ぶ)と同じ実験を行うと、今回の実験(以後、第2の実験と呼ぶ)でも、第1の実験と同様に、機体70は全く安定してホバリングをした。しかし今回の実験でも、第1の実験と同様に、機体70はプロペラ71の回転方向と同方向に正回転し、その回転速度は、下部放射状安定翼72を短くした分、小さくなっていた。   Based on the above assumptions, if the same experiment as that of the airframe 70 in FIG. 11 (hereinafter referred to as the first experiment) is performed, the current experiment (hereinafter referred to as the second experiment) is also the first experiment. Similarly, the fuselage 70 hovered quite stably. However, in this experiment as well, as in the first experiment, the airframe 70 was rotated forward in the same direction as the rotation direction of the propeller 71, and the rotation speed was reduced by shortening the lower radial stabilizer wing 72.

下部筒状安定翼73および上部筒状安定翼74の各々の直径および下部放射状安定翼72の横幅を共に1.115r0(r0=15.24cm)と大きくして上記の第1の実験および第2の実験を再度行った。それらの実験結果が同じであったことから、下部筒状安定翼73の外側にプロペラ後流が漏れない様にすれば、下部筒状安定翼73の直径および下部放射状安定翼72の横幅に関係なく、同じ結果(安定してホバリングするという結果)が得られることが分かった。The diameter of each of the lower cylindrical stabilizer wing 73 and the upper cylindrical stabilizer wing 74 and the lateral width of the lower radial stabilizer wing 72 are both increased to 1.115r 0 (r 0 = 15.24 cm), and the first experiment and A second experiment was performed again. Since the experimental results were the same, if the propeller wake was not leaked outside the lower cylindrical stabilizer 73, it was related to the diameter of the lower cylindrical stabilizer 73 and the lateral width of the lower radial stabilizer 72. It was found that the same result (result of stable hovering) was obtained.

上記の第1および第2の実験により、下部筒状安定翼(即ち外側の筒状安定翼)73に対するFC、FW、W、nGC、nGWの各関係式は次の様になる。下部筒状安定翼73の高さのn値をh0とし、下部筒状安定翼73の直径をR0とすると式7-(1)〜式7-(3)となる。From the first and second experiments, the relational expressions of F C , F W , W, n GC , and n GW for the lower cylindrical stabilizer (ie, the outer cylindrical stabilizer) 73 are as follows. . If the n value of the height of the lower cylindrical stabilizing blade 73 is h 0 and the diameter of the lower cylindrical stabilizing blade 73 is R 0 , Equations 7- (1) to 7- (3) are obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

またこの下部筒状安定翼73内に筒内筒状安定翼(直径R1,高さh1)を組み合わせた場合は、式7-(4)〜式7-(6)となる。Further, when an in-cylinder cylindrical stabilizer blade (diameter R 1 , height h 1 ) is combined in the lower cylindrical stabilizer blade 73, Equations 7- (4) to 7- (6) are obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

更に下部筒状安定翼73、筒内筒状安定翼および放射状安定翼72を組み合わせた場合は、式7-(7)〜式7-(9)となる。   Further, when the lower cylindrical stabilizer 73, the in-cylinder stabilizer and the radial stabilizer 72 are combined, Expressions 7- (7) to 7- (9) are obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

これらの式は全て、下部筒状安定翼73、筒内筒状安定翼および放射状安定翼72の各々のプロペラ後流による風圧中心点Cを一致させたときの合力FCに対する式である。All of these expressions are equations for force F C when to match the wind pressure center point C by respective propeller slipstream of lower tubular stable wing 73, cylinder cylindrical stabilizing wings and radial stability blades 72.

m個の筒内筒状安定翼を組み合わせたときには、それぞれの筒内筒状安定翼の直径Rmの下部筒状安定翼の直径R0に対する比Rm/R0をεmとすれば、式7-(7)〜式7-(9)は、一般式として式7-(10)〜式7-(12)となる。When m in-cylinder cylindrical stabilizing blades are combined, if the ratio R m / R 0 of the diameter R m of each in-cylinder cylindrical stabilizing blade to the diameter R 0 of the lower cylindrical stabilizing blade is ε m , Formulas 7- (7) to 7- (9) become formulas 7- (10) to 7- (12) as general formulas.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで式7-(13)と置けば、SCは式7-(14)となり、また式7-(15)と置けば、式7-(16)〜式7-(18)を得る。また式6-(2),式6-(3)は、式7-(19),式7-(20)となる。Here, if the expression 7- (13) is put, S C becomes the expression 7- (14), and if the expression 7- (15) is put, the expressions 7- (16) to 7- (18) are obtained. Expressions 6- (2) and 6- (3) become Expressions 7- (19) and 7- (20).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

安定翼の形状としては、放射状、円筒状の他、偶数角正多角形筒状およびそれらの組み合わせ等がある。他にも中心軸線方向から見て中心軸線対称な網目状等がある。要するに安定翼の形状としては、プロペラ回転軸に垂直な、どの方向から見てもFCの大きさが変わらない様な形状であればどんな形状であってもよい。プロペラ回転による反トルクを相殺するには、放射状の安定翼が一番良いと思われる。なぜならば、円筒状あるいは偶数角多角形筒状の安定翼の場合は、実験より、プロペラ回転による反トルクの防止には、殆ど寄与しないことが分かっているからである。また筒状安定翼の形状を円筒ではなく角柱型の角筒にした場合は、上記の偶数角正多角形の部類に入るが、外側の筒状安定翼の場合は、外側にはプロペラ後流が無いので、同じ大きさの筒内筒状安定翼に掛かるFCの1/2の力のFCしか働かないことに注意を要する。As the shape of the stabilizing blade, there are a radial shape, a cylindrical shape, an even angle regular polygonal cylindrical shape, a combination thereof, and the like. In addition, there are a mesh shape that is symmetrical with respect to the central axis when viewed from the central axial direction. The shape of the short stable wing, perpendicular to the propeller shaft, may be in any shape as long as any even when viewed from a direction a shape as does not change the size of the F C. To counteract the counter-torque caused by propeller rotation, a radial stabilizer blade seems to be the best. This is because, in the case of a stable wing having a cylindrical shape or even-numbered polygonal cylindrical shape, it is known from experiments that it hardly contributes to the prevention of the counter torque due to the propeller rotation. In addition, when the cylindrical stabilizer blade is not a cylinder but a prismatic prism, it falls into the above-mentioned even angle regular polygon category, but in the case of the outer cylindrical stabilizer blade, the outer side of the propeller is on the outside. since there is no care must be taken that only work F C 1/2 force F C acting on the cylinder in the cylindrical stabilizing wings of the same size.

S8.(筒状安定翼と放射状安定翼を備えた機体のプロペラ回転による反トルクの相殺条件)
図11の機体70は、安定してホバリングを行ったが、プロペラ回転と同方向に正回転した。この正回転を止めるための下部放射状安定翼72の高さのn値を求める。
S8. (Anti-torque canceling condition due to propeller rotation of an aircraft equipped with cylindrical stabilizer blades and radial stabilizer blades)
The airframe 70 in FIG. 11 performed hovering stably, but rotated forward in the same direction as the propeller rotation. The n value of the height of the lower radial stabilizer blade 72 for stopping this forward rotation is obtained.

図6の様な三角翼の機体63のプロペラ回転による反トルクの相殺条件(以後、反トルク相殺条件と呼ぶ)は、実施の形態1で示した様に、その機体63の下部放射状安定翼61の安定翼の直径単位の枚数をmとしたとき、その下部放射状安定翼61の高さのn値が式8-(1)で与えられる事である。   The counter-torque canceling condition (hereinafter referred to as the anti-torque canceling condition) of the triangular wing airframe 63 as shown in FIG. 6 is the lower radial stabilizing wing 61 of the airframe 63 as shown in the first embodiment. When the number of stable blades in the diameter unit is m, the n value of the height of the lower radial stabilizer 61 is given by Equation 8- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

しかし図11の様に下部筒状安定翼73によりプロペラ後流が下部筒状安定翼73の外側に漏れなくされた機体70(放射状安定翼72の安定翼の直径単位の枚数m=2)では、下部放射状安定翼72の高さのn値を、式8-(1)に基づきn=πに設定しても、機体70の回転は止まらずに正回転した。このことは、プロペラ後流による回転モーメント力の方がプロペラ71が受ける反トルクよりも大きいことを意味する。   However, as shown in FIG. 11, the airframe 70 in which the propeller wake is not leaked to the outside of the lower cylindrical stabilizer wing 73 by the lower cylindrical stabilizer wing 73 (the number m = 2 of the stable blade diameter unit of the radial stabilizer wing 72). Even if the n value of the height of the lower radial stabilizer wing 72 was set to n = π based on the equation 8- (1), the rotation of the airframe 70 did not stop but rotated forward. This means that the rotational moment force caused by the propeller wake is larger than the counter torque that the propeller 71 receives.

ここで考えられることは、FCの定義式(例えば式7-(16))の中にπが含まれることから、プロペラ後流による回転モーメント力もπ倍になっていると推測できる。その場合の式8-(1)の右辺は1/π倍に修正されるので、機体70の反トルク相殺条件は、式8-(1)の右辺を1/π倍したものになると推測できる。この推測に基づき、機体70の下部放射状安定翼72の高さのn値を求めるとn=1となる。このn値の下で、重心Gおよび外部風圧中心点W等を調整して、再度、機体70で実験(上記の第1の実験)を行った。その結果、機体70は反回転をしながらホバリングを始めた。これは、下部放射状安定翼72の高さが短すぎたからであると思われる。What can be considered here is that π is included in the definition formula of F C (for example, Expression 7- (16)), so it can be estimated that the rotational moment force due to the propeller wake is also π times. Since the right side of Equation 8- (1) in that case is corrected to 1 / π times, it can be estimated that the anti-torque canceling condition of the body 70 is 1 / π times the right side of Equation 8- (1). . Based on this estimation, when the n value of the height of the lower radial stabilizer wing 72 of the airframe 70 is obtained, n = 1. Under this n value, the center of gravity G, the external wind pressure center point W, and the like were adjusted, and the experiment (the first experiment described above) was performed again with the body 70. As a result, the fuselage 70 started hovering while rotating counterclockwise. This seems to be because the height of the lower radial stabilizer wing 72 was too short.

「最新流体工学の基本」(著者:小峯龍男、2006年4月6日発行)の揚力の項の中に「揚力L=KρSUV=KρSU2(α+β)、ここで比例定数(揚力係数)Kは、理論値でπ、実験値で2.7〜2.9の値をとります。」という一文があり、揚力に関しては、揚力Lがπ倍にならずに2.7〜2.9倍位になるということである。“Lift L = KρSUV = KρSU 2 (α + β), where the proportionality constant (lift coefficient) K” is in the lift section of “Basics of Modern Fluid Engineering” (author: Tatsuo Kominato, issued April 6, 2006) , The theoretical value is π, and the experimental value is 2.7 to 2.9. ”With regard to the lift, the lift L does not become π times but is about 2.7 to 2.9 times. Is to become.

その一文を参考にすれば、図11の機体70で再度実験(上記の第1の実験)をするにあたり、下部放射状安定翼72の高さのn値を式8-(1)の値の1/π倍ではなく1/2.7倍に設定すれば、機体70の反回転を止めることができると思われる。そしてその実験(第3の実験)の結果、下部放射状安定翼72の高さのn値をπ/2.545=1.234に設定すると、機体70はほとんど反回転せずに安定してホバリングを行った。   Referring to the sentence, in performing the experiment again (the first experiment described above) with the airframe 70 of FIG. 11, the n value of the height of the lower radial stabilizer blade 72 is set to 1 of the value of Equation 8- (1). If it is set to 1 / 2.7 times instead of /.pi. Times, it seems that the anti-rotation of the airframe 70 can be stopped. As a result of the experiment (third experiment), when the n value of the height of the lower radial stabilizer wing 72 is set to π / 2.545 = 1.234, the airframe 70 can be stably hovered with almost no counter-rotation. Went.

この事実から、前述の三角翼の機体63の下部放射状安定翼61の高さのn値も約1.234位に設定すると、前述の三角翼の機体63も反回転が止まることを意味する。なぜならば、一般に三角翼の機体の場合、下部放射状安定翼の高さのn値が小さいときは、FCの力にπ倍効果が出現するからである。From this fact, if the n value of the height of the lower radial stabilizer wing 61 of the triangular wing airframe 63 is also set to about 1.234, it means that the anti-rotation of the triangular wing airframe 63 also stops. This is because, in general, in the case of a triangular wing airframe, a π-fold effect appears in the force of F C when the n value of the height of the lower radial stabilizer is small.

S9.(FC=HπFPsinβの修正)
上述の様にFCの力にπ倍効果がある場合は、機体の反回転を止めるための計算では、1/π倍ではなく約1/2.545倍であった。このことは何を意味するのか。
S9. (Correction of F C = HπF P sinβ)
As described above, when there is a π-fold effect on the force of F C , the calculation for stopping the anti-rotation of the aircraft was not about 1 / π but about 1 / 2.545. What does this mean?

2.545/π=0.8101の数字を考えると、2.545は、π(従ってπ倍効果)の約81%になっている。しかし、今までの機体の左右の揺れのモーメントバランスを考えたとき、100%π倍効果を考慮した計算結果は、実験結果と良く合っていた。FCなる力は、機体が動くときの抵抗力であり、機体が垂直姿勢で安定しているときには発生しないこと、および機体が傾き始めたときにも抵抗力として働くことから、プロペラ後流がプロペラから離れた後に機体が動いたとき、プロペラ後流と機体の下部放射状安定翼との間に極わずかな角度(流入角度)βが生じ、その角度分だけのFCなる力が機体に掛かると考えられる。その角度βが0°のときはFC=0であり、その角度βが増大するに連れてFCも増大する。故に反回転相殺のFCなる力は、機体を正回転させることができる積極的な力であり、抵抗力であるFCとは、異種の力である事が分かる。平行流の中の平板の揚力係数と流入角度との関係は、ほぼ直線的な比例関係にあることが知られている。これらの事を総合的に考えたとき、式9-(1)が今までの実験と一番合う反回転相殺FCの定義式(近似式)ではないかと思われる。Considering the number 2.545 / π = 0.8101, 2.545 is about 81% of π (and hence the π-fold effect). However, when considering the moment balance of the left and right shaking of the aircraft until now, the calculation results considering the 100% π times effect matched well with the experimental results. The force of F C is the resistance force when the aircraft moves, it does not occur when the aircraft is stable in a vertical posture, and it works as a resistance force when the aircraft starts to tilt. when the aircraft has moved after leaving the propeller, very small angle (inflow angle) beta is generated between the lower radial stability blades of the propeller slipstream and aircraft, F C becomes the force of only the angle amount is applied to the body it is conceivable that. When the angle β is 0 °, F C = 0, and as the angle β increases, F C also increases. Therefore, it can be seen that the anti-rotation canceling force, F C, is an aggressive force that can rotate the aircraft in the forward direction, and the resistance force, F C , is a different force. It is known that the relationship between the lift coefficient of a flat plate in parallel flow and the inflow angle is in a substantially linear proportional relationship. When these things are considered comprehensively, it seems that Equation 9- (1) is the definition equation (approximate equation) of the counter-rotation cancellation F C that best matches the previous experiments.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

上記のS8の実験値から式9-(1)中のβを計算すると、β≒10.95°となる。   When β in Expression 9- (1) is calculated from the experimental value of S8, β≈10.95 °.

このとき、プロペラ後流は下部放射状安定翼に対して10.95°の角度で当たっていたことになる。ということは、プロペラの平均ピッチ角度が10.95°ということになる。それでは、ピッチ角度の異なるプロペラで同じ実験を行えば式9-(1)を確認できるものと思われる。ここで注意をしなければならないのは、下部放射状安定翼には、実際には常に或る一定の角度でプロペラ後流が当たっているが、下部放射状安定翼の各安定翼の左右の前後で流入角度が逆のため、機体には実際には前後の力は相殺され、FCなる力は専ら機体の回転モーメントに関してのみ作用しているということである。At this time, the propeller wake was hitting the lower radial stabilizer at an angle of 10.95 °. This means that the average pitch angle of the propeller is 10.95 °. Then, it seems that Formula 9- (1) can be confirmed by performing the same experiment with propellers having different pitch angles. It should be noted here that the lower radial stabilizer wing is actually always subjected to the propeller wake at a certain angle, but before and after the left and right sides of each stabilizer wing of the lower radial stabilizer. Since the inflow angle is reversed, the front / rear force is actually canceled out in the airframe, and the force F C acts exclusively with respect to the rotational moment of the airframe.

β≒10.95°なる風を発生させたプロペラのピッチが3インチであったので、次にピッチ5インチのプロペラで同じ実験を行うと、機体の反回転が止まる下部放射状安定翼の高さは、約(π/2.18)r0であった。このとき、式9-(1)よりβを求めると、β≒17.82°となった。The pitch of the propeller that generated the wind of β ≒ 10.95 ° was 3 inches, so when the same experiment was carried out with a propeller with a pitch of 5 inches next, the height of the lower radial stable wing where the anti-rotation of the fuselage stopped Was about (π / 2.18) r 0 . At this time, when β was obtained from Equation 9- (1), β≈17.82 °.

プロペラのピッチとは、プロペラが1回転して前に進む距離だから、このピッチの異なる2つのプロペラの平均ピッチ角(ねじれ角度)の比が上記の10.95°と17.82°の比となって現れると思われる。   The pitch of the propeller is a distance that the propeller makes one rotation and moves forward, so the ratio of the average pitch angle (twist angle) of the two propellers with different pitches is the ratio of the above 10.95 ° and 17.82 °. It seems to appear.

ここで、プロペラの平均ピッチ角度がプロペラのどの位置に現れるのかを考える。プロペラのピッチとは、プロペラが1回転したときにプロペラが進む距離であるので、上記のピッチ3インチの場合とピッチ5インチの場合の実験結果に基づき、式9-(3)および式9-(4)から、それぞれのピッチの場合の平均ピッチ角度の位置を求めることができる(但し、r0=6インチ=15.24cm)。Here, consider the position of the propeller where the average pitch angle of the propeller appears. The pitch of the propeller is the distance traveled by the propeller when the propeller makes one revolution. Therefore, based on the experimental results for the pitch of 3 inches and the pitch of 5 inches, the formulas 9- (3) and 9- From (4), the position of the average pitch angle for each pitch can be obtained (where r 0 = 6 inches = 15.24 cm).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この結果から、プロペラの中心軸から半径の82.5%位の所のピッチ角度がそのプロペラの実効角度であると言える。上記のピッチ5インチのプロペラの最先端のピッチ角度を求めると、式9-(5)となる。   From this result, it can be said that the pitch angle of about 82.5% of the radius from the central axis of the propeller is the effective angle of the propeller. When the most advanced pitch angle of the 5-inch pitch propeller is obtained, Equation 9- (5) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この結果から、揚力が最大となる角度15°に殆ど近い事が分かる。そしてこのプロペラ使用時の反トルクを相殺する下部放射状安定翼の高さのn値は、式9-(6)であった。   From this result, it can be seen that it is almost close to an angle of 15 ° where the lift is maximum. The n-value of the height of the lower radial stabilizer that cancels out the counter-torque when using the propeller was expressed by Equation 9- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

一般にプロペラの実効角度(流入角度)をβTとすれば、π倍効果が現れている状態でのプロペラ回転による反トルクを相殺する下部放射状安定翼の高さのn値は(そのときのn値をnTとして置く)、式9-(2)となる。In general, if the effective angle (inflow angle) of the propeller is β T , the n value of the height of the lower radial stabilizer blade that cancels the counter-torque due to the rotation of the propeller in the state where the π-fold effect appears (the n value at that time) The value is set as n T ), resulting in Equation 9- (2).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、下部放射状安定翼の直径単位の枚数がm枚の場合は、式9-(9)となる。   If the number of the lower radial stabilizer blades is m, Equation 9- (9) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、ピッチ5インチのプロペラの場合は、反回転を止めるための下部放射状安定翼のn値には幅があり、約1.4〜1.6位の間のn値のときに、機体は、1回のホバリング中に正回転と反回転とを繰り返していた。上記のn値1.44という値は、一番安定していると思われるn値の値である。このプロペラの先端のピッチ角度がほぼ15°になっていることにより、先端から内側のピッチ角度は15°を超えていることになる。一般の揚力理論では、仰角15°を越えると、揚力は減少して行くので、このプロペラの場合、プロペラの内側に行くほど、ピッチ角度が15°よりも増加して行き、それとは逆に、揚力は減少して行くことになる。この事がプロペラの反トルクを相殺するための下部放射状安定翼のn値に幅を持たせているものと思われる。   In the case of a propeller with a pitch of 5 inches, the n-value of the lower radial stabilizer blade for stopping counter-rotation has a width, and when the n-value is between about 1.4 and 1.6, During one hovering, the forward rotation and the reverse rotation were repeated. The value of n value 1.44 is the value of n value that seems to be the most stable. Since the pitch angle at the tip of this propeller is approximately 15 °, the pitch angle on the inner side from the tip exceeds 15 °. In general lift theory, the lift decreases when the elevation angle exceeds 15 °. In the case of this propeller, the pitch angle increases more than 15 ° toward the inside of the propeller, and conversely, Lift will go down. This seems to give a wide range to the n value of the lower radial stabilizer for offsetting the propeller's counter torque.

ここで、式6-(6)と式9-(1)の各々の物理的現象の違いを考える。式6-(6)は式9-(10)の様に書き換える事ができる。   Here, the difference in physical phenomena between Equation 6- (6) and Equation 9- (1) will be considered. Equation 6- (6) can be rewritten as Equation 9- (10).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式9-(1)と式9-(10)との違いは、(1−sinβ)の要素の有無である。では、(1−sinβ)は何を意味するのか。式9-(10)の場合は、プロペラ回転軸先端が角度βだけ振れていたとしても、プロペラから発せられた風は平均して角度0度で真下に吹き下ろされている。式9-(10)は、その様に角度0度で安定翼上を流れる風から受ける風圧式である。   The difference between Equation 9- (1) and Equation 9- (10) is the presence or absence of the element (1-sinβ). So what does (1-sinβ) mean? In the case of Expression 9- (10), even if the tip of the propeller rotation shaft is swung by the angle β, the wind emitted from the propeller is blown down at an angle of 0 degrees on average. Equation 9- (10) is a wind pressure equation received from the wind flowing on the stable blade at an angle of 0 degrees.

それに対して式9-(1)は、プロペラから発せられた風は、プロペラの実行角度βで安定翼に当たったときの風圧式である。これらの事を考え合わせれば、角度βは、風が速度vで流れている場合、その風の内有する力が角度βで安定翼に当たったときの風圧が式9-(1)であり、また式9-(10)であるという事ができる。   On the other hand, Formula 9- (1) is a wind pressure formula when the wind emitted from the propeller hits the stable blade at the propeller execution angle β. Considering these things, when the wind is flowing at the speed v, the angle β is the wind pressure when the force of the wind hits the stable blade at the angle β, as shown in Equation 9- (1) It can also be said that the formula 9- (10) is satisfied.

式9-(1)の場合は、元々の風が角度βで安定翼に当たり、その風が内有する力の安定翼に垂直な成分が安定翼に力を及ぼすと解釈できる。また式9-(10)の場合は、図9で明らかな様に、プロペラ回転軸先端の振れにより、安定翼が自身に対して平行に流れている風に向かって加速度を持って当たって行く結果として、その風が内有する力のtanβ成分が安定翼に力を及ぼすと解釈できる。   In the case of Equation 9- (1), it can be interpreted that the original wind hits the stable blade at an angle β, and the component perpendicular to the stable blade of the force that the wind has exerts a force on the stable blade. In the case of Expression 9- (10), as is clear from FIG. 9, the stabilizer impinges toward the wind flowing in parallel with itself due to the swing of the tip of the propeller rotating shaft. As a result, it can be interpreted that the tan β component of the force contained in the wind exerts a force on the stable blade.

よって(1−sinβ)の要素は、安定翼に対して風流方向の角度により現れる要素であり、式9-(10)の場合は、風流の向きは、安定翼に対して極めて0°に近く、従って(1−sinβ)≒1となり、(1−sinβ)の要素は、現れなかったものと考えられる。それでは、一般に風流が安定翼に角度βで当たったき、なぜ(1−sinβ)なる要素が現れるのか。   Therefore, the element of (1-sinβ) is an element that appears by the angle of the wind flow direction with respect to the stable blade. In the case of Expression 9- (10), the direction of the wind flow is very close to 0 ° with respect to the stable blade. Therefore, (1-sin β) ≈1, and it is considered that the element of (1-sin β) did not appear. Then, when the wind current hits the stable wing at an angle β, why does the element (1-sinβ) appear?

今、風速vPなる風流が内有する力FPをvPで表現した式は、式9-(11)となる。Now, an expression expressing the force F P of the wind flow having the wind speed v P by v P is Expression 9- (11).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式9-(11)を式9-(1)に代入すると、式9-(12)となり、その右辺第1項は、第9-(10)と同じである。   When Expression 9- (11) is substituted into Expression 9- (1), Expression 9- (12) is obtained, and the first term on the right side is the same as 9th- (10).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

しかし、式9-(12)の右辺第2項を見れば、この項の意味は、風速vPなる風流の安定翼に対して垂直な成分の風流が内有する力のHπ倍である事が分かる。よって式9-(10)の意味は、風速vPなる風流が安定翼に角度βで当たった場合、安定翼から跳ね返された風流の安定翼に垂直な成分が、元々の風流の内有する力の安定翼に垂直な成分を減じていると解釈できる。However, if you look at the second term on the right side of Equation 9- (12), the meaning of this term is Hπ times the force that the wind current of the component perpendicular to the stable blade of the wind flow with the wind speed v P has. I understand. Therefore, the meaning of Equation 9- (10) is that when the wind flow with the wind velocity v P hits the stable blade at an angle β, the component perpendicular to the stable blade of the wind flow bounced off from the stable blade has the force that the original wind flow has. It can be interpreted that the component perpendicular to the stable wing is reduced.

S12.(FC=nπmgtanβの物理的意味)
上述の様にFCの式は全てプロペラの直径r0が計算の基本となっている。プロペラの回転中の一瞬一瞬でプロペラの直径r0全体が機体の重量mgを支えていることを考えれば、πmgの意味は、プロペラ1回転のプロペラの浮力の総和である。
S12. (Physical meaning of F C = nπmgtanβ)
As described above, all the formulas of F C are based on the propeller diameter r 0 . Considering that the entire propeller diameter r 0 supports the weight mg of the aircraft in a moment during the rotation of the propeller, the meaning of π mg is the sum of the buoyancy of the propeller with one rotation of the propeller.

nはプロペラ直径r0の倍数係数なので、プロペラ後流の拡がり角度がどうであれ、安定翼がプロペラ後流全てを受け留められるものである限り、安定翼に掛かるプロペラ後流による風圧力(揚力)FCは、安定翼の高さnr0に正比例して増大する。Since n is a multiple coefficient of the propeller diameter r 0 , wind pressure (lift force) generated by the propeller wake applied to the stable wing as long as the stable wing can receive all the wake behind the propeller regardless of the spread angle of the propeller wake. ) F C increases in direct proportion to the height nr 0 of the stabilizer blade.

しかもプロペラ1回転の力の総和πmgがn値に比例して安定翼に掛かることになる。このことは、プロペラ1回転の円の内にある全総力(πmg)がほとんど一瞬にプロペラから風となって離れ、下に間断無く流れてゆき常に安定翼に対して力を及ぼしていること、即ち換言すれば、口径r0の穴から噴出する間断無い風が安定翼に対して口径r0のn倍に比例した力を与えていることと同じである。Moreover, the total force πmg of one propeller rotation is applied to the stable blade in proportion to the n value. This means that the total force (πmg) within the circle of one rotation of the propeller is almost instantaneously separated from the propeller by the wind, and flows downward without interruption. or in other words, is the same as that interruption no wind ejected from holes of diameter r 0 is given a force proportional to n times the diameter r 0 on the stability wing.

風の発生がプロペラに依らない風(例えば爆発による風)が、口径r0の穴から噴出しているとき、その穴全体から噴出する風の一瞬の風圧力をPeとすれば、筒状安定翼内の安定翼に掛かるプロペラ後流による風圧力FCの基本式である式7-(16)は、式12-(2)と書き換える事ができると思われる。Wind generation of wind does not depend on the propeller (e.g. wind by explosion) is, when you are ejected from the hole of diameter r 0, if the wind pressure of the moment of wind ejected from the entire hole and P e, tubular Formula 7- (16), which is the basic formula of the wind pressure F C caused by the propeller wake on the stabilizer blade in the stabilizer blade, can be rewritten as Equation 12- (2).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてFWおよびWの式も式12-(3)〜式12-(5)の様になる。The formulas for FW and W are also given by formulas 12- (3) to 12- (5).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式12-(2)〜式12-(5)は全てπ倍効果が出現している場合の式である。π倍効果が出現していないときのFC、FWおよびWは、式12-(6)〜式12-(9)の様になる。Expressions 12- (2) to 12- (5) are expressions when the π-fold effect appears. F C , F W, and W when the π-fold effect does not appear are as in Expressions 12- (6) to 12- (9).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

以上からこれまでの理論は、プロペラ機だけではなく口径r0の穴から噴出される風によるホバリング機(例えばロケット、ジェット機およびガス噴射等によるホバリング機)にも応用可能である事が分かる。Previous theories from above, it can be seen hovering by wind ejected from the hole of diameter r 0 not only propeller motor (e.g. a rocket, hovering machine according jets and gas injection, etc.) also are applicable.

S13.(下部筒状安定翼をプロペラよりも上に延長した場合)
図12の機体80は、プロペラ81と、プロペラ81の下側に配置された側面視矩形状で例えば十字状の下部放射状安定翼82と、下部放射状安定翼82の周囲を囲繞する様に同軸線状に配設され、その下端が下部放射状安定翼82と同じ高さで且つその上端がプロペラ81よりも上側に延長された筒状安定翼83と、下部放射状安定翼82に配設されたプロペラ用の駆動部(不図示)とを備えている。
S13. (When the lower cylindrical stabilizer is extended above the propeller)
The airframe 80 in FIG. 12 has a propeller 81, a rectangular shape in a side view disposed below the propeller 81, for example, a cross-shaped lower radial stabilizer wing 82, and a coaxial line so as to surround the periphery of the lower radial stabilizer wing 82 A cylindrical stabilizer wing 83 whose lower end is the same height as the lower radial stabilizer wing 82 and whose upper end is extended above the propeller 81, and a propeller disposed on the lower radial stabilizer wing 82. Drive unit (not shown).

この機体80の様に、筒状安定翼83の高さをプロペラ81の上側まで延長した場合、筒状安定翼83のプロペラ後流による風圧中心点Hは、どのような位置に出現し、その位置に作用するFCなる力(揚力)はどういう式で表されるのかを実験で確認した。When the height of the cylindrical stabilizer wing 83 is extended to the upper side of the propeller 81 as in the airframe 80, the wind pressure center point H due to the wake of the propeller of the cylindrical stabilizer wing 83 appears at any position. F C becomes the force acting on the position (lift) was confirmed experimentally whether represented by what formula.

この実験を行うに当たり、予想として、筒状安定翼83のプロペラ後流による風圧中心点Hは、筒状安定翼83の上端から距離h00/4下がった所に位置し、そしてそこに作用するFCなる力(揚力)は式13-(1)で表されると仮定した。In making this experiment, as expected, the wind pressure center point H by the propeller slipstream of the cylindrical stabilizing wing 83 is located from the upper end of the cylindrical stabilizing wing 83 a distance h 0 r 0/4 lowered place, and there F C becomes the force acting (lift) was assumed to be represented by the formula 13- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

機体80の重心Gを、筒状安定翼83におけるプロペラ後流による風圧中心点Hと下部放射状安定翼82におけるプロペラ後流による風圧中心点Cとの合力の風圧中心点(総合風圧中心点)C0から式7-(20)で表される距離だけ離した点に置き、点Wの位置は、式7-(18)で与えられる距離よりも少し大きく取り、且つn≒1,44として機体80をホバリングさせた。尚、上記の総合風圧中心点C0は、各点H,C間の距離を式13-(2)の比率で割った点である。The center of gravity G of the fuselage 80 is set to a wind pressure center point (total wind pressure center point) C of the resultant force between the wind pressure center point H caused by the propeller wake in the cylindrical stabilizer wing 83 and the wind pressure center point C caused by the propeller wake in the lower radial stabilizer wing 82. Place it at a point separated from 0 by the distance represented by Expression 7- (20), and the position of the point W is slightly larger than the distance given by Expression 7- (18), and n≈1,44. 80 was hovered. The total wind pressure central point C 0 is a point obtained by dividing the distance between the points H and C by the ratio of the equation 13- (2).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、nは、下部放射状安定翼82の高さのn値である。またここでは、下部放射状安定翼82におけるプロペラ後流による風圧中心点Cは、揚力の一般理論に従って、下部放射状安定翼82の上端から距離nr0/4下がった位置になる場合を考えている。Note that n is the n value of the height of the lower radial stabilizer wing 82. Here also, the wind pressure center point C by the propeller slipstream at lower radial stabilizing wings 82, according to the general theory of lift, and consider the case comprising an upper end a distance nr 0/4 down position of the lower radial stabilization wings 82.

その結果は予想通り、機体80は、非常に安定してホバリングし、反回転も生じなかった。今回の実験も無風の中で行った。今回の実験では外部風圧中心点Wが式7-(20)で表される点よりも少し下にあったが、無風の中の実験では、今までで一番安定したホバリングを行った様に見えた。   As expected, the aircraft 80 hovered very stably and no anti-rotation occurred as expected. This experiment was also conducted in the absence of wind. In this experiment, the external wind pressure center point W was slightly below the point expressed by Equation 7- (20). However, in the experiment without wind, it seems that the most stable hovering has been performed so far. Looked.

この機体80を少し風のある中でホバリングさせると、機体80はほとんど平行に風に流され始め、風が止まるとまたその移動先で安定したホバリングを行っていた。この機体80では各点G,Wの平衡点が少しずれていたので、外風に流されて平行移動しているときには少し傾き加減ではあったが計算通りの安定性を見せてくれた。   When the airframe 80 was hovered in a little wind, the airframe 80 started to be blown almost in parallel with the wind, and when the wind stopped, stable hovering was performed at the destination. In this airframe 80, the equilibrium points of the points G and W were slightly deviated from each other, so when they were moved by the outside wind and moved in parallel, the slope was slightly adjusted but the stability as calculated.

この実験結果から途切れのない筒状安定翼83の中にプロペラ81を配置したとき、プロペラ81の上側と下側においては、筒状安定翼83の断面を単位時間当たり通過する空気の流量が等しいことが分かる。その結果、筒状安定翼83におけるプロペラ後流による風圧中心点Hも予想通り、筒状安定翼83の上端から距離h00/4下がった位置に存在し、重心G周りのモーメントが平衡する点から式7-(19)または式7-(20)で表される点に重心Gを配置すれば、非常に安定したホバリングを得られることが分かった。From this experimental result, when the propeller 81 is disposed in the cylindrical stabilizer blade 83 without interruption, the flow rate of air passing through the section of the cylindrical stabilizer blade 83 per unit time is equal on the upper side and the lower side of the propeller 81. I understand that. As a result, expected also wind pressure center point H by the propeller slipstream of the tubular stabilizer blades 83, there from the upper end of the cylindrical stabilizing wing 83 a distance h 0 r 0/4 down position, moment about the center of gravity G is balanced From this point, it was found that a very stable hovering can be obtained if the center of gravity G is arranged at a point represented by Expression 7- (19) or Expression 7- (20).

S14.(色々な種類の安定翼の組み合わせによる姿勢制御装置)
図13の機体(姿勢制御装置)90は、筒状安定翼91と、筒状安定翼91の内部に筒状安定翼91の中心軸線92上に沿って同軸線状に配設された1つ以上(ここでは2つ)の中心軸線対称で例えば側面視矩形の放射状安定翼93,94と、筒状安定翼91の内部に同軸線状に配設された1つ以上(ここでは2つ)の筒内筒状安定翼95,96と、筒状安定翼(例えば91)の中心軸線上に配設されたプロペラ97と、放射状安定翼(例えば93)に配設されたプロペラ用の駆動部(不図示)とを備える。ここでは、各筒状安定翼91,95,96は例えば円筒状に形成されている。またプロペラ97の直径は、筒状安定翼91の口径よりも小さいものとする。
S14. (Attitude control device by combining various types of stabilizing blades)
The fuselage (attitude control device) 90 of FIG. 13 is a cylindrical stabilizer wing 91 and one coaxially arranged along the central axis 92 of the cylindrical stabilizer wing 91 inside the cylindrical stabilizer wing 91. The radial stabilizers 93 and 94 that are symmetrical with respect to the central axis as described above (two in this example), for example, are rectangular in side view, and one or more (two in this case) that are coaxially disposed inside the cylindrical stabilizer 91. In-cylinder cylindrical stabilizer blades 95, 96, a propeller 97 disposed on the central axis of the cylindrical stabilizer blade (eg 91), and a propeller drive unit disposed on the radial stabilizer blade (eg 93) (Not shown). Here, each of the cylindrical stabilizing blades 91, 95, 96 is formed in a cylindrical shape, for example. The diameter of the propeller 97 is assumed to be smaller than the diameter of the cylindrical stabilizing blade 91.

放射状安定翼93は、例えば、2枚の安定翼を有しており、筒状安定翼91内の上段に配設されている。また放射状安定翼94は、例えば、4枚の安定翼を有しており、筒状安定翼91内の下段に配設されている。各筒内筒状安定翼95,96は、例えば、それぞれ異なる口径を有しており、下段放射状安定翼94と交差する様に筒状安定翼91内の下段に配設されている。   The radial stabilizer wing 93 has, for example, two stabilizer wings, and is arranged in the upper stage in the cylindrical stabilizer wing 91. The radial stabilizer wing 94 has, for example, four stabilizer blades, and is disposed in the lower stage in the cylindrical stabilizer blade 91. For example, the in-cylinder cylindrical stabilizing blades 95 and 96 have different diameters, and are disposed in the lower stage in the cylindrical stabilizing blade 91 so as to intersect the lower radial stabilizing blade 94.

この機体90では、筒状安定翼91と上段放射状安定翼93との各々におけるプロペラ後流による風圧中心点H0,C1を互いに一致させ、また下段放射状安定翼94と各筒内筒状安定翼95,96との各々におけるプロペラ後流による風圧中心点C2,H1,H2を互いに一致させ、上記の各風圧中心点H0,C1の一致点に掛かるプロペラ後流の風圧力の合力FC1の大きさと上記の各風圧中心点C2,H1,H2の一致点に掛かるプロペラ後流の風圧力の合力FC2の大きさとの比率を調整して、プロペラ後流総合風圧中心点C0から機体90の重心までの距離nGC0と、外部風圧中心点Wから機体90の重心までの距離nGWと、プロペラ回転軸の固定点0から機体90の重心までの距離nGとの3要素が式19-(5)を満たす様に調整されている。In this airframe 90, the wind pressure center points H 0 and C 1 caused by the propeller wakes in each of the cylindrical stabilizer wing 91 and the upper radial stabilizer wing 93 are made to coincide with each other, and the lower radial stabilizer wing 94 and each cylindrical stabilizer Wind pressure center points C 2 , H 1 , H 2 due to the propeller wake at each of the blades 95, 96 are made to coincide with each other, and the wind pressure at the wake of the propeller applied to the coincidence of the wind pressure center points H 0 , C 1 described above of the resultant force F magnitude and the wind pressure center point C 2 of the above C1, by adjusting the ratio between the size of the H 1, the resultant force of the wind pressure of H 2 applied to the matching point propeller slipstream F C2, after propeller stream Overall The distance n GC0 from the wind pressure center point C 0 to the center of gravity of the fuselage 90, the distance n GW from the external wind pressure center point W to the center of gravity of the fuselage 90, and the distance n from the fixed point 0 of the propeller rotation axis to the center of gravity of the fuselage 90 3 elements with the G is adjusted so as to satisfy the formula 19 (5) That.

C1とFC2との大きさの比率を調整する方法は、例えば下記(1)〜(8)が考えられる。For example, the following (1) to (8) can be considered as a method of adjusting the ratio of the sizes of F C1 and F C2 .

(1)放射状安定翼93,94の安定翼の枚数を増減する
(2)放射状安定翼93,94の高さを増減する
(3)筒状安定翼91の高さを増減する
(4)筒内筒状安定翼95,96の高さを増減する
(5)筒内筒状安定翼95,96の直径を増減する
(6)筒内筒状安定翼の個数を増減する
(7)各安定翼93,94,95,96の位置を調整する
(8)幾つかの安定翼(放射状安定翼および/または筒内筒状安定翼)を追加する。
(1) Increase or decrease the number of stabilizing blades of the radial stabilizing blades 93 and 94 (2) Increase or decrease the height of the radial stabilizing blades 93 and 94 (3) Increase or decrease the height of the cylindrical stabilizing blade 91 Increase / decrease the height of the inner cylindrical stabilizer blades 95, 96 (5) Increase / decrease the diameter of the cylindrical stabilizer blades 95, 96 (6) Increase / decrease the number of in-cylinder stabilizer blades (7) Each stability Adjust the position of the blades 93, 94, 95, 96. (8) Add some stabilizer blades (radial stabilizer blades and / or in-cylinder cylindrical stabilizer blades).

その他、筒状安定翼91の外側に更に通常の翼(即ち板状の翼)を追加して外部風圧中心点Wの位置を調整することもできる。   In addition, the position of the external wind pressure center point W can be adjusted by adding a normal blade (that is, a plate-shaped blade) to the outside of the cylindrical stable blade 91.

この様に構成した機体90は、全く安定してホバリングを行い、外部風による影響に対しても抵抗力を持ち、驚くべき安定性を保ちつつホバリングを行うことができる。   The airframe 90 configured in this way performs hovering with stability, has resistance against the influence of external wind, and can perform hovering while maintaining surprising stability.

ここで機体90のプロペラ回転による反回転を止めるためには、各放射状安定翼93,94のn値n1,n2および各放射状安定翼93,94の安定翼の直径単位の枚数m1,m2を、式14-(1)を満たす様に調整すれば良い。尚、βTは、プロペラ後流が放射状安定翼93,94の各安定翼の主面に当たる流入角度(換言すればプロペラ97の実効角度)である。尚、一般にはi番目の放射状安定翼のn値をniとし、安定翼の枚数をmiとすれば良い。Here, in order to stop the anti-rotation due to the propeller rotation of the airframe 90, the n value n 1 , n 2 of each radial stabilizer wing 93, 94 and the number m 1 of the diameter units of the stable blade of each radial stabilizer wing 93, 94, m 2 may be adjusted to satisfy Expression 14- (1). Note that β T is an inflow angle (in other words, an effective angle of the propeller 97) at which the wake of the propeller hits the main surface of each of the stabilizing blades of the radial stabilizing blades 93 and 94. In general the n-value of the i-th radial stability blades at n i, may be the number of stable wing and m i.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

以上の様に構成された機体(姿勢制御装置)90によれば、筒状安定翼91により、放射状安定翼93,94への風流が筒状安定翼91の外側に拡がる事を防止できると共にその風流を一様にできるので、風流の中において当該機体90の安定性を向上できる。   According to the fuselage (attitude control device) 90 configured as described above, the cylindrical stabilizer wing 91 can prevent the wind flow to the radial stabilizer wings 93 and 94 from spreading outside the cylindrical stabilizer wing 91. Since the airflow can be made uniform, the stability of the aircraft 90 can be improved in the airflow.

また筒状安定翼91の内部に同軸線状に1つ以上の筒内筒状安定翼95,96を更に備えるので、更に風流の中において機体90の安定性を向上できる。   Further, since one or more in-cylinder cylindrical stabilizer blades 95 and 96 are coaxially provided inside the cylindrical stabilizer blade 91, the stability of the airframe 90 can be further improved in the wind flow.

またプロペラ97を備えるので機体90を推進装置として利用でき、安定した飛行を行う事ができる。   Further, since the propeller 97 is provided, the airframe 90 can be used as a propulsion device, and stable flight can be performed.

また放射状安定翼93,94および筒内筒状安定翼95,96は、機体90の重心G、総合風圧中心点C0、外部風圧中心点Wおよびプロペラ回転軸の固定点0が互いに式19-(5)を満たす様に配置されるので、機体90の横揺れを防止できる。The radial stabilizer blades 93 and 94 and the in-cylinder cylindrical stabilizer blades 95 and 96 have the center of gravity G of the fuselage 90, the total wind pressure center point C 0 , the external wind pressure center point W, and the fixed point 0 of the propeller rotation shaft, respectively. Since it arrange | positions so that (5) may be satisfy | filled, the rolling of the body 90 can be prevented.

また式14-(1)を満たす様に設計されるので、プロペラ回転による反トルクを相殺でき、機体90がプロペラ回転により反回転する事を防止できる。   Further, since it is designed so as to satisfy Expression 14- (1), the counter-torque caused by the propeller rotation can be offset, and the aircraft body 90 can be prevented from counter-rotating due to the propeller rotation.

S15.(姿勢制御装置の使用例)
図14の機体(姿勢制御装置)110は、上記S14の機体90を2つ(以後、それらを機体90a,90bと呼ぶ)組み合わせたものである。より詳細には、この機体110は、それぞれその吸気側開口端を上側に向けると共にその排気側開口端を下側に向け、且つ互いの吸気側開口端を互いの対向方向に傾斜(傾斜角度0°も含む)させる様にして、互いに間隔空けて配置された上記の2つの機体90a,90bと、各機体90a,90bを相互連結する連結部材111とを備える。
S15. (Usage control device usage example)
The airframe (attitude control device) 110 in FIG. 14 is a combination of two airframes 90 of S14 (hereinafter referred to as airframes 90a and 90b). More specifically, the airframe 110 has its intake-side open end directed upward, its exhaust-side open end directed downward, and its intake-side open ends inclined in opposite directions (inclination angle 0). In addition, the two airframes 90a and 90b arranged at a distance from each other and a connecting member 111 that interconnects the airframes 90a and 90b are provided.

連結部材111は、その中心点G0で屈曲された略V字状の例えば棒状に形成されており、その一端に機体90aが配設され、その他端に機体90bが配設されている。より詳細には、連結部材111の一端の延長線が機体90aの中心軸線に直交し且つ機体90aの重心G1を通過する様に、連結部材111の一端に機体90aが配設されている。同様に、連結部材111の他端の延長線が機体90bの中心軸線に直交し且つ機体90bの重心G2を通過する様に、連結部材111の他端に機体90bが配設されている。The connecting member 111 is formed in a substantially V-shape, for example, a rod shape bent at the center point G 0 , and a body 90 a is disposed at one end and a body 90 b is disposed at the other end. More specifically, as an extension of one end of the connecting member 111 passes through the center of gravity G 1 of and body 90a orthogonal to the central axis of the body 90a, the aircraft 90a to one end of the connecting member 111 is disposed. Similarly, as an extension of the other end of the connecting member 111 passes through the center of gravity G 2 orthogonally and body 90b to the center axis of the body 90b, aircraft 90b to the other end of the connecting member 111 is disposed.

尚、各機体90a,90bのプロペラ97の回転方向を逆向きに設定する場合は、各機体90a,90bの各安定翼(円筒状安定翼および放射状安定翼)を、その機体90a,90bの重量の許される範囲内で、高さ、安定翼の枚数および安定翼の個数等を大きくして、機体110の横揺れの抵抗力を最大限にしておくことが望ましい。   When the rotation direction of the propeller 97 of each of the airframes 90a and 90b is set in the reverse direction, the weight of each of the airframes 90a and 90b is the weight of the airframe 90a and 90b. It is desirable to maximize the rolling resistance of the fuselage 110 by increasing the height, the number of stabilizing blades, the number of stabilizing blades, and the like within the allowable range.

尚、図14中の点P1,P2はそれぞれ、機体90a,90bのプロペラ97の中心点(推進力作用点)であり、αは、線分G10(および線分G20)と水平方向との間の角度であり、λは、線分P10(および線分P20)と鉛直方向との間の角度であり、θは、線分G10と線分P10との間の角度および線分G20と線分P20との間の角度である。Note that points P 1 and P 2 in FIG. 14 are the center points (propulsion points) of the propeller 97 of the airframes 90a and 90b, respectively, and α is the line segment G 1 G 0 (and the line segment G 2 G). 0 ) and the horizontal direction, λ is the angle between the line segment P 1 G 0 (and the line segment P 2 G 0 ) and the vertical direction, and θ is the line segment G 1 G. The angle between 0 and the line segment P 1 G 0 and the angle between the line segment G 2 G 0 and the line segment P 2 G 0 .

ここで、線分G01=線分G02=Lとし、各機体90a,90bの推進力をそれぞれFP1,FP2(但し、FP1=FP2)とし、この機体110が角度γだけ一方の機体(例えば90a)側に傾いた状態を考える。Here, the line segment G 0 P 1 = the line segment G 0 P 2 = L, and the propulsive forces of the airframes 90a and 90b are F P1 and F P2 (where F P1 = F P2 ), respectively. Consider a state in which the angle γ is inclined toward one of the airframes (for example, 90a).

図14の機体110において、FP1とFP2の重心周りのモーメントは、γがどのような値を採ろうとも常に一定であるが、各重心G1,G2に掛かる重力と各推進力FP1,FP2との間の偶力による復元モーメントΔMを計算すると式15-(1)となり、γの値に対して一定にならない。In the airframe 110 of FIG. 14, the moments around the center of gravity of F P1 and F P2 are always constant regardless of the value of γ, but the gravity applied to each of the center of gravity G 1 , G 2 and the driving force F When the restoring moment ΔM due to the couple between P1 and F P2 is calculated, Equation 15- (1) is obtained and is not constant with respect to the value of γ.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

各推進力FP1,FP2の合力〔F〕が機体100の重力mgと釣り合っているとすると、式15-(2),式15-(3)が成立する。 Assuming that the resultant force [F] of the propulsive forces F P1 and F P2 is balanced with the gravity mg of the airframe 100, Expressions 15- (2) and 15- (3) are established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてθ=π/2−(α+λ)なので、式15-(3)は式15-(4)となる。   Since θ = π / 2− (α + λ), Expression 15- (3) becomes Expression 15- (4).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この式15-(4)の中の( )内の各項は式15-(5)となるので、式15-(4)は式15-(6)となる。   Each term in parentheses in the expression 15- (4) becomes the expression 15- (5), so the expression 15- (4) becomes the expression 15- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(6)より、機体110の左右の揺れに対する復元力は、2つの筒状推進ユニット90a,90bの推進力FP1,FP2の合力が、まるで重心G0から(線分P00+線分O00)の距離だけ上方に位置する点(作用点P)に作用したものとして与えられることが分かる。From Equation 15- (6), the restoring force against the left and right shaking of the airframe 110 is that the resultant force of the propulsive forces F P1 and F P2 of the two cylindrical propulsion units 90a and 90b is as if from the center of gravity G 0 (line segment P 0 It can be seen that it is given as acting on a point (action point P) positioned upward by a distance of G 0 + line segment O 0 G 0 ).

次に図19の様に、2組の機体110(それらを機体110,110’と呼ぶ)をそれらの重心G0を一致させて平面視で十字状に連結させた機体(以後、十字状連結ユニットと呼ぶ)110Bを考える。尚、図19では、各機体110,110’の各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’は、便宜上直線で図示されている。この十字状連結ユニット110Bにおいて、重力による復元モーメント〔ΔM〕を計算する。正面(筒状推進ユニット90a’側)から見て、十字状連結ユニット110Bが左右に角度γだけ傾いたとき、左右側の筒状推進ユニット90a,90bによる復元モーメントΔM1は、式15-(4)のmgをmg/2に置換することで得られるので、式15-(7)となる。Next, as shown in FIG. 19, two sets of airframes 110 (which are referred to as airframes 110 and 110 ′) are connected in a cross shape in plan view with their center of gravity G 0 matched (hereinafter referred to as a cross-shaped connection). 110B). In FIG. 19, the cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ of the airframes 110, 110 ′ are shown as straight lines for convenience. In the cross-shaped connecting unit 110B, a restoring moment [ΔM] due to gravity is calculated. When viewed from the front (cylindrical propulsion unit 90a ′ side), when the cross-shaped connecting unit 110B is tilted to the left and right by an angle γ, the restoring moment ΔM 1 by the left and right tubular propulsion units 90a and 90b is expressed by the equation 15− ( Since it is obtained by substituting mg of 4) with mg / 2, the formula 15- (7) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

このとき、十字状連結ユニット110Bを正面から見たときの前後側の2つの筒状推進ユニット90a,90bによる復元モーメントΔM2は、式15-(8)となる。At this time, the restoring moment ΔM 2 by the two front and rear cylindrical propulsion units 90a and 90b when the cross-shaped connecting unit 110B is viewed from the front is expressed by Expression 15- (8).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

α+θ=π/2−λなので、式15-(8)は式15-(9)となる。   Since α + θ = π / 2−λ, Expression 15- (8) becomes Expression 15- (9).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって十字状連結ユニット110Bの総合復元モーメント〔ΔM〕は、式15-(11)となる。   Therefore, the total restoring moment [ΔM] of the cross-shaped connecting unit 110B is expressed by Expression 15- (11).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(11)より、十字状連結ユニット110Bの左右の揺れに対する復元力は、4つの筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’の推進力の合力が、まるで重心G0から(線分P00+1/2・線分O00)の距離だけ上方に位置する点に作用したものとして与えられることが分かる。From Expression 15- (11), the restoring force against the left and right shaking of the cross-shaped connecting unit 110B is the sum of the thrusts of the four cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ as if the center of gravity G 0 ( It can be seen that it is given as acting on a point located upward by a distance of line segment P 0 G 0 + 1/2 · line segment O 0 G 0 ).

ここで、図14の機体(2つの筒状推進ユニット90a,90bを組み合わせた機体)110が各筒状推進ユニット90a,90bの対向方向に角度γだけ傾いたとき、各筒状推進ユニット90a,90bに掛かるFCなる力をFC1,FC2とすると、それら各力FC1,FC2の合力FC0はどの様になるかを考える。Here, when the airframe (airframe combining two cylindrical propulsion units 90a and 90b) 110 in FIG. 14 is tilted by an angle γ in the opposing direction of each cylindrical propulsion unit 90a and 90b, each cylindrical propulsion unit 90a, If the F C becomes the force applied to 90b and F C1, F C2, consider what their resultant force F C0 of each force F C1, F C2 becomes what kind.

各筒状推進ユニット90a,90bの推進力をFP1,FP2として、それら各推進力FP1,FP2が機体110の重力mgと釣り合っているとすると、式15-(12)の関係を得る。Assuming that the propulsive forces of the cylindrical propulsion units 90a and 90b are F P1 and F P2 and the propulsive forces F P1 and F P2 are balanced with the gravity mg of the fuselage 110, the relationship of Equation 15- (12) is established. obtain.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また各筒状推進ユニット90a,90bの後流風圧中心点C1,C2に掛かるFCなる抵抗力FC1,FC2は、式15-(34)で与えられる。The respective tubular propulsion unit 90a, F C becomes the resistance force F C1 applied to the flow wind pressure center point C 1, C 2 after 90b, F C2 is given by the formula 15 (34).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

またFC1,FC2の合力(総合後流風圧力)FC0は、図14の点C0に掛かるので式15-(13)となり、従って総合外部風圧力FW0は式15-(14)となる。尚、点C0は、この機体110を正面から見た場合(即ち筒状推進ユニット90a’側から見た場合)の総合風圧中心点であり、点C1を通り筒状推進ユニット90aの中心軸92に垂直な直線と、点C2を通り筒状推進ユニット90bの中心軸92に垂直な直線との交点により与えられる。Further, the resultant force (total wake wind pressure) F C0 of F C1 and F C2 is applied to the point C 0 in FIG. 14 and is therefore expressed by Equation 15- (13). Therefore, the total external wind pressure F W0 is expressed by Equation 15- (14). Become. The point C 0 is the total wind pressure center point when the airframe 110 is viewed from the front (that is, when viewed from the cylindrical propulsion unit 90a ′ side), and passes through the point C 1 and the center of the cylindrical propulsion unit 90a. It is given by the intersection of a straight line perpendicular to the axis 92 and a straight line passing through the point C2 and perpendicular to the central axis 92 of the cylindrical propulsion unit 90b.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この機体110は、左右の揺れに対しては、点C0に式15-(13)で表されるFC0なる力が掛かる1つの推進ユニットと見なす事ができる。This airframe 110 can be regarded as one propulsion unit in which a force of F C0 represented by Expression 15- (13) is applied to the point C 0 with respect to left and right shaking.

しかし、この機体110を横から見た場合(即ち筒状推進ユニット90aまたは90b側から見た場合)の総合風圧中心点は、図14の点C12となり、その総合風圧中心点に作用する力は、式15-(13)で表される力と同じである。尚、点C12は、各点C1,C2の中間点である。故にこの機体110は、見る方向により総合風圧中心点の位置が変化するので、不安定である。However, forces acting the body 110 Overall wind pressure center point when viewed from the side (i.e. when viewed from the cylindrical propulsion unit 90a or 90b side), C 12 next point in FIG. 14, in the overall wind pressure center point Is the same as the force expressed by Equation 15- (13). The point C 12 is an intermediate point between the points C 1 and C 2 . Therefore, the fuselage 110 is unstable because the position of the total wind pressure center point changes depending on the viewing direction.

この不安定性を無くすために、前述の十字状連結ユニット110Bの様に4つの筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’を組み合わせると、4つの筒状推進ユニットの総合後流風圧中心点Cは、図14の線分C012の中点に現れる。この点Cの位置は、この十字状連結ユニット110Bのどの方向に揺れても変化せず、常に線分C012の中点に位置する。In order to eliminate this instability, when the four cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′ and 90b ′ are combined as in the cross-shaped connecting unit 110B, the total wake wind pressure center point of the four cylindrical propulsion units is combined. C appears at the midpoint of the line segment C 0 C 12 in FIG. The position of this point C does not change in any direction of the cross-shaped connecting unit 110B, and is always located at the midpoint of the line segment C 0 C 12 .

この事から、複数の筒状推進ユニットを組み合わせるときは、十字状連結ユニット110Bを1つの単位ユニットとすることが望ましい(組み合わせA)。2つの筒状推進ユニットのみを図14の機体110の様に組み合わせる場合は、それら2つの筒状推進ユニットの傾斜角度αを0°に設定して、それら2つの筒状推進ユニットの総合風圧中心点C0とC12とを互いに一致させると、機体110全体のどの方向から見ても、総合風圧中心点C0の位置は変化しないので、機体110を安定ホバリングさせることが可能となる(組み合わせB)。どちらの組み合わせA,Bにしても、後述の式19-(5)を満足させる様に機体全体の重心G0および外部風圧中心点W0を配置しなければならない。For this reason, when combining a plurality of cylindrical propulsion units, it is desirable that the cross-shaped connecting unit 110B is a single unit (combination A). When only two cylindrical propulsion units are combined as in the fuselage 110 of FIG. 14, the inclination angle α of these two cylindrical propulsion units is set to 0 °, and the total wind pressure center of these two cylindrical propulsion units is set. When the points C 0 and C 12 are made to coincide with each other, the position of the total wind pressure center point C 0 does not change when viewed from any direction of the entire fuselage 110, so that the fuselage 110 can be stably hovered (combination) B). In both combinations A and B, the center of gravity G 0 and the external wind pressure center point W 0 of the entire airframe must be arranged so as to satisfy the following equation 19- (5).

図17は、十字状連結ユニット110Bを正面(筒状推進ユニット90a’側)から見たときの各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’を単純化して直線で表した単純図である。中央の筒状推進ユニットは前後の筒状推進ユニット90a’,90b’が重なって見えるため1本の線で表している。   FIG. 17 is a simple diagram in which each cylindrical propulsion unit 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ is simplified and represented by a straight line when the cross-shaped coupling unit 110B is viewed from the front (cylindrical propulsion unit 90a ′ side). is there. The central cylindrical propulsion unit is represented by a single line because the front and rear cylindrical propulsion units 90a 'and 90b' appear to overlap each other.

今、全ての筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’のプロペラ回転軸先端の振れの角度が同じタイミングで例えば図7の紙面左側にβだけ振れているとする。このときの総合後流風圧力(即ち各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’に掛かる後流風圧力の総和力)FCは、どのような大きさでどのような位置に表れるかを考える。Now, it is assumed that the swing angles of the propeller rotary shaft tips of all the cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ are swung, for example, by β on the left side of FIG. 7 at the same timing. General After Luke pressure at this time (i.e. the tubular propulsion units 90a, 90b, 90a ', 90b ' Luke total force of the pressure after applied to) F C is whether appear in any position in any size Think.

各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’の後流風圧中心点C1,C2,C3,C4に掛かるFCなる力(後流風圧力)をFC1,FC2,FC3,FC4とし、FC1とFC2の2つの合力の大きさをFC0とし、FC3とFC4の2つの合力の大きさをFC34とすると、FC0は、式15-(15)となる。但し、FP1=FP2=FP3=FP4=(mg/4)・1/(cosα・cosβ)とする。Each tubular propulsion units 90a, 90b, 90a ', 90b ' flow wind pressure center point C 1 after, C 2, C 3, C 4 to take F C becomes a force (back Luke pressure) to F C1, F C2, F When C3 and F C4 are set, the magnitude of the two resultant forces of F C1 and F C2 is F C0, and the magnitude of the two resultant forces of F C3 and F C4 is F C34 , F C0 is expressed by Equation 15- (15 ) However, F P1 = F P2 = F P3 = F P4 = (mg / 4) · 1 / (cosα · cosβ).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてFC34は、式15-(16)となる。F C34 is expressed by Expression 15- (16).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(15)(16)より式15-(17)の関係が成立するので、総合後流風圧力FCは、式15-(18)となる。The relation of the formula 15 (15) (16) from Equation 15 (17) is satisfied, overall after Luke pressure F C becomes Equation 15 (18).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(17)より、FC の作用点は、点C0と点C34との中点である事が分かる。From Expression 15- (17), it can be seen that the action point of F C is the midpoint between the point C 0 and the point C 34 .

また式15-(18)は、各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’のプロペラ回転軸先端の振れ角度が全てβである場合は(尚、それら各筒状推進ユニットが同じタイミングで同じ方向に揺れる場合が不安定性が最大になるので、同じタイミングで揺れる場合で、且つ単純化のため振れの角度を全て同じβとして考えている。)、式15-(18)のFCは、機体110B全体を1つの推進ユニットとして考えたときのその推進ユニットのプロペラ回転軸先端の振れ角度をβとしたときの後流風圧力FCと方向も大きさも同じである事が分かる。但し、機体110Bの揺れに対する、重力による復元力が非常に大きくなる点が異なる。Further, Formula 15- (18) indicates that when the deflection angles of the propeller rotary shaft tips of the respective cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ are all β (note that these cylindrical propulsion units have the same timing) In the case of shaking in the same direction, the instability is maximized. Therefore, in the case of shaking at the same timing, and for the sake of simplification, all the swing angles are considered to be the same β.), F C of Equation 15- (18) , it is seen that Luke pressure F C and direction nor magnitude same after the time of the deflection angle of the propeller shaft leading end of the propulsion unit when considering the entire body 110B as a single propulsion unit beta. However, the difference is that the restoring force by gravity against the shaking of the airframe 110B becomes very large.

ここで重要な事が2つある。第1番目に重要な事は、十字状連結ユニット110Bの様に複数の筒状推進ユニットを平面視で放射状に連結した機体の場合、それら各筒状推進ユニットが水平方向で機体全体の鉛直方向中心軸まわりに反回転し始めたとき、FCなる抵抗力が発生し、その抵抗力が非常に大きな抵抗モーメントとなるので、それら各筒状推進ユニット内の放射状安定翼による反トルク相殺力と相まって、機体全体の反回転傾向は、殆ど無くなることである。There are two important things here. First, in the case of a fuselage in which a plurality of cylindrical propulsion units are connected radially in plan view, such as the cross-shaped coupling unit 110B, these cylindrical propulsion units are in the horizontal direction and the vertical direction of the entire fuselage. When the counter-rotation around the central axis starts, a resistance force of F C is generated and the resistance force becomes a very large resistance moment, and therefore the anti-torque canceling force by the radial stabilizer blades in each cylindrical propulsion unit In combination, the anti-rotation tendency of the entire aircraft is almost eliminated.

第2番目に重要な事は、2つの筒状推進ユニット90a,90bを連結した機体110(図14)の場合は、見る方向により、総合後流風圧中心点の位置が図14の点C0と点C12との間で変化して機体110が不安定になるので、その不安定性を無くすため、図17の十字状連結ユニット110Bの様にもう1組の筒状推進ユニット90a’,90b’を平面視で十字状に組み合わせて、総合後流風圧中心点を点Cに固定したことである。Secondly, in the case of the fuselage 110 (FIG. 14) in which two cylindrical propulsion units 90a and 90b are connected, the position of the total wake wind pressure center point is point C 0 in FIG. since body 110 becomes unstable changes between bets point C 12, to eliminate the instability, another set of tubular propulsion unit 90a as the cross-shaped connection unit 110B of FIG. 17 ', 90b 'Is combined in a cross shape in plan view, and the total wake wind pressure center point is fixed at point C.

しかし、この2組の筒状推進ユニット90a,90bと90a’,90b’とは全く別々のものであり、実際は、それら2組の筒状推進ユニットはそれぞれ固有の総合後流風圧中心点(以後、それら各組単位の総合後流風圧中心点を組単位総合後流風圧中心点と呼ぶ)を持っており、例えば図17の様に正面から見たときの左右の揺れに対しては、左右の2つの筒状推進ユニット90a,90bの組単位総合後流風圧中心点は点C0であり、前後の2つの筒状推進ユニット90a’,90b’の組単位総合後流風圧中心点は点C34にある。この2つの組単位総合後流風圧中心点C0,34に掛かるそれぞれのFCなる力FC0,FC34が見かけ上点Cに現れるということである。However, the two sets of cylindrical propulsion units 90a, 90b and 90a ′, 90b ′ are completely separate, and in fact, these two sets of cylindrical propulsion units are each provided with their own total wake wind pressure center point (hereinafter referred to as the center point). , The total wake wind pressure center point of each set unit is referred to as the set unit total wake wind pressure center point). For example, the left and right swings when viewed from the front as shown in FIG. The group-wise integrated wake wind pressure center point of the two cylindrical propulsion units 90a, 90b is a point C 0 , and the group-unit integrated wake wind pressure center point of the two cylindrical propulsion units 90a ′, 90b ′ is a point C 34 This means that the forces F C0 and F C34 of F C applied to the two set unit total wake wind pressure center points C 0 and C 34 appear at the point C in appearance.

尚、上記の点C0は、筒状推進ユニット90aの後流風圧中心点C1を通り筒状推進ユニット90aの中心軸92に垂直な直線と、筒状推進ユニット90bの後流風圧中心点C2を通り筒状推進ユニット90bの中心軸92に垂直な直線との交点であり、上記の点C34は、各筒状推進ユニット90a’,90b’の後流風圧中心点C3,C4の中点である。The above point C 0 is a straight line passing through the wake wind pressure center point C 1 of the tubular propulsion unit 90a and perpendicular to the central axis 92 of the tubular propulsion unit 90a, and the wake wind pressure center point of the tubular propulsion unit 90b. The point C 34 is an intersection with a straight line passing through C 2 and perpendicular to the central axis 92 of the cylindrical propulsion unit 90b, and the above point C 34 is the wake wind pressure center point C 3 , C of each of the cylindrical propulsion units 90a ′, 90b ′. The midpoint of 4 .

ここで、この十字状連結ユニット110Bを45°水平方向に回していったとき(但し、回転軸の傾きβは、回転していった方向から見たとき常に図17の様にβだけ傾いているとする。)、その方向から見た機体の左右の揺れに対する上記の2つの組単位総合後流風圧中心点C0,34は徐々に近づいていき、45°回しきった方向から見たときの左右の揺れに対しては、上記の2つの組単位総合後流風圧中心点C0,34は点Cに重なる。これを更に45°回していったときには、下に下がってきた一方の組単位総合後流風圧中心点は更に下に下がり、上に上がってきた他方の組単位総合後流風圧中心点は更に上に上がり、90°回しきった方向から見たときの左右の揺れに対してのそれぞれの組単位総合後流風圧中心点C0,34は、最初の位置とはそれぞれ逆転していることになる。Here, when the cross-shaped connecting unit 110B is rotated 45 ° horizontally (however, the inclination β of the rotation axis is always inclined by β as shown in FIG. 17 when viewed from the direction of rotation). The above-mentioned two sets of unit wake air pressure center points C 0 and C 34 gradually approach each other with respect to the left and right sway of the aircraft as viewed from that direction, and viewed from the direction of 45 ° rotation. When the left and right swings at that time, the above-mentioned two sets of unit wake total wind pressure center points C 0 and C 34 overlap with the point C. When this is further rotated by 45 °, one set unit overall wake wind pressure center point that has been lowered further falls further down, and the other set unit overall wake wind pressure center point that has been raised is further raised. The center wake wind pressure center points C 0 and C 34 for the left and right swaying when viewed from the direction fully turned 90 ° are respectively reversed from the initial positions. Become.

図17を正面または横から見たときの機体の左右の揺れに対しては上記の2つの組単位総合後流風圧中心点C0,34が最大に離れていて、その中点に機体110B全体の重心Gを配置し、更に機体110B全体の外部風圧中心点Wをその重心Gに一致させても、機体110Bの揺れに関しては、互いに離れた2つの組単位総合後流風圧中心点C0,C34に掛かるFCなる力FC0,FC34によりバランスが取れることになる(即ち機体の揺れに対する安定性の観点からは、各組単位総合風圧中心点は互い離れている事が重要である)。この事は、機体110Bの小型化および軽量化に繋がる。With respect to the left and right shaking of the airframe when FIG. 17 is viewed from the front or the side, the above-described two unit-unit total wake wind pressure center points C 0 and C 34 are farthest apart, and the airframe 110B is located at the midpoint. Even if the entire center of gravity G is arranged and the external wind pressure center point W of the entire body 110B is made to coincide with the center of gravity G, the two sets of unit-wise total wake wind pressure center points C 0 that are separated from each other with respect to the swing of the body 110B. , from the viewpoint of stability against shaking of the made (i.e. aircraft that is balanced by F C becomes the force F C0, F C34 applied to C 34, each set unit overall wind pressure center point is important that you are away each other is there). This leads to a reduction in size and weight of the fuselage 110B.

更に風流発生装置であるプロペラ式の各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’を噴射式の推進ユニット(ガス噴射機またはロケット噴射機など)に置き換えれば、真空中、即ち宇宙ででも利用できるようになる。   Further, by replacing each propeller type cylindrical propulsion unit 90a, 90b, 90a ′, 90b ′, which is a wind flow generator, with an injection type propulsion unit (such as a gas injector or a rocket injector), even in a vacuum, that is, in space. It becomes available.

しかし、図17の機体110Bを水平方向に45°回転させたときは、上記の2つの組単位総合後流風圧中心点C0,C34はそれらの中点Cに重なるので、機体110Bは、その45°方向から見た左右の揺れに対しては非常に不安定になる。この不安定性を解消するためには、もう1組の十字状連結ユニット110Bを同心状に連結して、即ち図18の様に、合計8つの筒状推進ユニット90(90c〜90j)を放射状に連結部材110aにより連結して、放射状8連結ユニット110Cを構成すれば良い。なぜなら、8つの筒状推進ユニット90c〜90jを放射状に連結した場合は、どの方向から見ても最低2つの組単位総合後流風圧中心点が存在し、他の方向では4つの組単位総合後流風圧中心点が存在し、それぞれの組単位総合後流風圧中心点にバランス良くFCなる抵抗力が発生するからである。However, when the fuselage 110B of FIG. 17 is rotated by 45 ° in the horizontal direction, the above two unit-unit total wake wind pressure center points C 0 and C 34 overlap with the midpoint C thereof. It becomes very unstable with respect to the left and right shaking seen from the 45 ° direction. In order to eliminate this instability, another set of cross-shaped connecting units 110B are concentrically connected, that is, a total of eight cylindrical propulsion units 90 (90c to 90j) are radially formed as shown in FIG. What is necessary is just to comprise the radial 8 connection unit 110C by connecting with the connection member 110a. This is because when eight cylindrical propulsion units 90c to 90j are connected radially, there are at least two group unit rear wind pressure center points in any direction, and after four unit units are combined in the other directions. This is because there is a flow wind pressure center point, and a resistance force of F C is generated in a balanced manner at each set unit overall wake wind pressure center point.

尚、図18では、連結部材110aは、4枚の台形形状の板部材110b〜110eをそれらの中心軸を一致させて放射状に組み合わせて構成されている。そして各板部材110b〜110eの両側の斜辺に筒状推進ユニット90c〜90jは配設されている。   In FIG. 18, the connecting member 110 a is configured by combining four trapezoidal plate members 110 b to 110 e in a radial manner with their center axes coinciding with each other. And the cylindrical propulsion units 90c-90j are arrange | positioned by the hypotenuse of the both sides of each board member 110b-110e.

以上より、筒状推進ユニットを4つ以上組み合わせて安定性のある機体を造るには、偶数個の筒状推進ユニット(好ましくは8つ以上の偶数個の筒状推進ユニット)を放射状に連結し、更にそれら各筒状推進ユニットの後流風圧中心点からその筒状推進ユニットの中心軸(筒軸)に垂直に引かれた直線が一点に集中する様にして、機体全体の重心を図17の様に上下の組単位総合後流風圧中心点の中央に配置させれば良い。その様にすれば、後の実験で分かる事であるが、機体全体の外部風圧中心点を、機体全体の重心に一致させなくても良く、機体全体の重心の近くに有れば良く、これにより機体を安定させる事ができる。   From the above, in order to construct a stable airframe by combining four or more cylindrical propulsion units, an even number of cylindrical propulsion units (preferably eight or more even number of cylindrical propulsion units) are connected radially. Further, the center of gravity of the entire aircraft is shown in FIG. 17 so that straight lines drawn perpendicularly to the central axis (cylinder axis) of the cylindrical propulsion unit from the wake wind pressure central point of each cylindrical propulsion unit are concentrated at one point. The upper and lower set unit total wake wind pressure center point may be arranged as shown in FIG. By doing so, as will be understood in later experiments, it is not necessary to match the center of the external wind pressure of the entire aircraft with the center of gravity of the entire aircraft. Can stabilize the aircraft.

図19は、図17と同じ十字状連結ユニット110Bを正面から見た単純図である。筒状推進ユニット90a’,90b’は重なって見えるため、1本の直線で表している。各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’の推進力をFP1,FP2 ,FP3,FP4=FP としている。点C34は、この正面方向から見た各筒状推進ユニット90a’,90b’の総合風圧中心点(組単位総合風圧中心点)であり、点C0は、同じく各筒状推進ユニット90a,90bの総合風圧中心点(組単位総合風圧中心点)である。FCbは、この十字状連結ユニット110BがΔfPにより反時計まわりに揺れ始めたときに点C34に掛かるFCなる力で、FCfは、同じく点C0に掛かるFCなる力である。重心G0から推進力作用点(プロペラ中心点)P1あるいは点P2までの距離をLとしている。機体110Bの総合重心G0は、線分C034の中点にある。FIG. 19 is a simple view of the same cross-shaped connecting unit 110B as FIG. 17 as seen from the front. Since the cylindrical propulsion units 90a ′ and 90b ′ appear to overlap, they are represented by a single straight line. The propulsive force of each cylindrical propulsion unit 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ is set to F P1 , F P2 , F P3 , F P4 = F P. Point C 34 is the total wind pressure center point (set unit total wind pressure center point) of each cylindrical propulsion unit 90a ′, 90b ′ as viewed from the front direction, and point C 0 is the same as each cylindrical propulsion unit 90a, 90b is the total wind pressure center point (set unit total wind pressure center point). F Cb is a force of F C applied to the point C 34 when the cross-shaped connecting unit 110B starts to swing counterclockwise due to Δf P , and F Cf is a force of F C also applied to the point C 0. . The distance from the center of gravity G 0 to the propulsive force acting point (propeller center point) P 1 or point P 2 is L. The total center of gravity G 0 of the airframe 110B is at the midpoint of the line segment C 0 C 34 .

図19の様に機体110Bが安定したホバリングを行っている状態から、筒状推進ユニット90bの推進力がFPからΔfPだけ増加して、機体110Bが左右に揺れる状態を考える。From the state machine body 110B is performing a stable hover as shown in FIG. 19, to increase driving force of the tubular propulsion unit 90b from F P only Delta] f P, aircraft 110B consider a state swaying left and right.

ΔfPによる回転モーメントによるFCなる力は、図19のFCbとFCfの2つに分けられる。ΔfPにより機体110Bが回転するときの角加速度は、機体110Bのどの点においても同じであるから、点P2における回転モーメントの大きさが分かれば、各プロペラ作用点P1,P2 ,P3,P4において仮想的に掛かっていると思われる力も計算できる。今、筒状推進ユニット90a’または90b’に掛かっている仮想力をΔf34とし、各プロペラ作用点P1,P2 ,P3,P4の総合作用点Pと総合重心G0との間の距離をnGとすれば、点P2におけるΔfPによる回転モーメントΔMP2は、式15-(19)となる。The force of F C due to the rotational moment due to Δf P is divided into two, F Cb and F Cf in FIG. Angular acceleration when the by Delta] f P body 110B is rotated, since the same in terms of aircraft 110B throat, if magnitude of the rotational moment at the point P 2 is known, the propeller working point P 1, P 2, P 3 and 4 can also calculate the force that is assumed to be virtually applied. The virtual force applied to the cylindrical propulsion unit 90a ′ or 90b ′ is now Δf 34, and between the total action point P of each propeller action point P 1 , P 2 , P 3 , P 4 and the total center of gravity G 0. If the distance is n G , the rotational moment ΔM P2 due to Δf P at the point P 2 is expressed by Equation 15- (19).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また点P3または点P4 における回転モーメントΔM34は、式15-(20)となる。Further, the rotational moment ΔM 34 at the point P 3 or the point P 4 is expressed by Expression 15- (20).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ΔMP2=ΔM34でなければならないので、式15-(21)を得る。Since ΔM P2 = ΔM 34 must be satisfied, Expression 15- (21) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(21)のΔf34が点P3,P4の両点に掛かっているので、FCbは式15-(22)の様に表される。Since Δf 34 in Expression 15- (21) is applied to both points P 3 and P 4 , F Cb is expressed as Expression 15- (22).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

同様に筒状推進ユニット90a,90bのプロペラ作用点P1,P2に掛かる仮想力をΔf1,Δf2とすると、式15-(23)を得る。Similarly, when virtual forces applied to the propeller action points P 1 and P 2 of the cylindrical propulsion units 90a and 90b are Δf 1 and Δf 2 , Expression 15- (23) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よってFCfは、式15-(24)となる。Therefore, F Cf is expressed by Equation 15- (24).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてこの2つのFCbおよびFCfの偶力モーメントΔMは、線分C034の長さをnC34とすると、式15-(25)となる。The couple moment ΔM of the two F Cb and F Cf is expressed by Expression 15- (25), where the length of the line segment C 0 C 34 is n C34 .

Figure 0005184555
Figure 0005184555

C34は、図19より作図して求めると、式15-(26)となる。n C34 is obtained by drawing from FIG.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

従って式15-(22),(24),(25),(26)より、式15-(27)を得る。   Therefore, Expression 15- (27) is obtained from Expression 15- (22), (24), (25), (26).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

機体110Bが安定したホバリングを行うためには、式15-(27)のΔMがΔMP2よりも大きければ良い、即ち式15-(28)が成立すれば良い。また式15-(28)から式15-(29)の関係を得る。In order for the airframe 110B to perform stable hovering, ΔM in Expression 15- (27) only needs to be larger than ΔM P2 , that is, Expression 15- (28) is satisfied. Further, the relationship of Equation 15- (29) is obtained from Equation 15- (28).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

Lcosθは、重心G0から各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’の筒軸までの距離である。Lcosθ=LGとすると、式15-(29)から式15-(30)を得る。Lcos θ is the distance from the center of gravity G 0 to the cylindrical axes of the cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′. When Lcosθ = L G, to obtain formula 15 and (30) from equation 15- (29).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(30)より、各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’単独のHπとそれらの傾斜角度αが決まると、自動的にLGとnGの比の最小値が決まる事が分かる。From Equation 15 (30), each tubular propulsion units 90a, 90b, 90a ', 90b ' and a single Hπ when their angle of inclination α is determined automatically minimum value of the ratio of L G and n G is determined I understand that.

また式15-(19),(24),(25)より式15-(31)を得る。   Further, Expression 15- (31) is obtained from Expression 15- (19), (24), (25).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式15-(31)よりnGおよびαが決まると、nC34=線分C034の最小値が求まる。重心G0が線分C034の中点にあること、および式19-(5)の第1式を第2式に代入したときの式と式15-(31)とは、形式が全く同じであることを考えるならば、次の事が言える。When n G and α are determined from Equation 15- (31), n C34 = the minimum value of the line segment C 0 C 34 is obtained. The form when the center of gravity G 0 is at the midpoint of the line segment C 0 C 34 and when the first expression of Expression 19- (5) is substituted into the second expression and Expression 15- (31) has the form If you think that they are exactly the same, you can say:

式19-(5)の第1式を第2式に代入すると、式15-(32)の関係を得る。   By substituting the first equation of equation 19- (5) into the second equation, the relationship of equation 15- (32) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また式15-(31)より式15-(33)の関係を得る。   Further, the relationship of Equation 15- (33) is obtained from Equation 15- (31).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、式15-(33)においてα=0とすると、式15-(33)は式15-(32)と同じになる。   If α = 0 in Expression 15- (33), Expression 15- (33) is the same as Expression 15- (32).

式15-(32)(33)より、4つの筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’のうち1つの筒状推進ユニットの推進力がΔfPだけ変化しても、結局は、4つのプロペラを1つのプロペラ(以後、仮想連結プロペラと呼ぶ)とみなしたときの回転軸の振れの問題に帰結する事が分かる。Even if the propulsive force of one cylindrical propulsion unit among the four cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ is changed by Δf P from the equations 15- (32) (33), It can be seen that this results in the problem of runout of the rotating shaft when one propeller is regarded as one propeller (hereinafter referred to as a virtual coupled propeller).

よって、十字状連結ユニット110Bの各筒状推進ユニット90a,90b,90a’,90b’の推進力が多少増減しても、総合仮想プロペラの回転軸の振れの角度が多少変化するだけである。この様な推進力の増減に対して機体110Bの安定を保つには、L/nGの比を十分に大きく設定すること、即ちnC34(言い換えれば、十字状連結ユニット110Bが持つ2つの後流風圧中心点間の距離)を十分長く設定すれば良い事がわかる。Therefore, even if the propulsive force of each cylindrical propulsion unit 90a, 90b, 90a ′, 90b ′ of the cross-shaped connecting unit 110B is slightly increased or decreased, the swing angle of the rotating shaft of the general virtual propeller only changes slightly. In order to maintain the stability of the airframe 110B against such increase and decrease of the propulsive force, the ratio of L / n G should be set sufficiently large, that is, n C34 (in other words, the two rear parts of the cross-shaped connecting unit 110B have It can be seen that the distance between the flow wind pressure center points) should be set sufficiently long.

前述の8つの筒状推進ユニットを放射状に連結した放射状8連結ユニット110C、またはそれ以上の数の筒状推進ユニットを放射状に連結した放射状n連結ユニットで、式15-(30)または式15-(33)を十分に満足させるように機体を設計すれば、この機体は、全く安定して外風にも動じず、プロペラ反トルクも相殺したホバリングを見せてくれることであろう。   A radial 8-connection unit 110C in which the above-described eight cylindrical propulsion units are connected in a radial manner, or a radial n-connection unit in which a larger number of cylindrical propulsion units are connected in a radial manner, represented by Formula 15- (30) or Formula 15- If the aircraft is designed to fully satisfy (33), the aircraft will be able to show hovering that is completely stable, does not move against the outside wind, and offsets the propeller anti-torque.

S17.(図13のプロペラが無い場合の姿勢制御装置)
図13において、プロペラ93(および駆動部)を除いた場合の機体(姿勢制御装置)90cを考える。
S17. (Attitude control device without propeller in FIG. 13)
In FIG. 13, consider an airframe (posture control device) 90 c without the propeller 93 (and the drive unit).

例えば、この機体90cを一般的な飛行機の前後部および両翼に飛行機の進行方向に向けて取り付けておけば、飛行機の上下左右の安定性が格段に増大する。即ち飛行機が飛んでいるとき、この機体90cに前方(機体90cの中心軸方向)から高速度で風が進入し、その状況で、この機体90cが横方向(その径方向)に揺れると、その前方からの風流が機体90cの筒状安定翼91および安定翼93,94,95,96の横方向の揺れに対する抵抗となり、機体90c(従って当該飛行機)の安定性が飛躍的に向上する。   For example, if the airframe 90c is attached to the front and rear parts and both wings of a general airplane in the direction of travel of the airplane, the stability of the airplane in the vertical and horizontal directions is significantly increased. That is, when an airplane is flying, wind enters the aircraft 90c from the front (in the direction of the central axis of the aircraft 90c) at a high speed, and in this situation, if the aircraft 90c sways in the lateral direction (its radial direction) The wind flow from the front serves as a resistance against lateral shaking of the cylindrical stabilizer wing 91 and the stabilizer wings 93, 94, 95, 96 of the fuselage 90c, and the stability of the fuselage 90c (and thus the airplane) is greatly improved.

機体90cの放射状安定翼93,94の枚数および筒状安定翼95,96の個数を増やせば、この機体90cの横揺れに対する抵抗力は増大する。但し、飛行機等にこの機体90cを使用する場合、この機体90cの外側の筒状安定翼91には、実験とは違って内外両側に風が流れるので、式12-(2)中のHは、式17-(1)の様になる。   If the number of the radial stabilizing blades 93 and 94 and the number of the cylindrical stabilizing blades 95 and 96 of the airframe 90c are increased, the resistance force against the roll of the airframe 90c increases. However, when this machine body 90c is used for an airplane or the like, the wind flows on the inner and outer sides of the cylindrical stabilizer wing 91 outside the machine body 90c, unlike the experiment. Therefore, H in Expression 12- (2) is Equation 17- (1) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

以上の様な発明または発明原理を利用すれば、機体の安定翼に掛かる風圧自体により、その機体またはその機体を備えた飛行機の姿勢制御が自動的に行われるので、姿勢制御のための精密で高感度なセンサーおよび高価で高速度なコンピューターシステムが不必要となる。その上、機体の安定翼の周囲に流れる風流による慣性モーメントの増大効果により、その機体自身またはその機体を備えた飛行機自体に、外部風による影響に対する抵抗力が発生し、その結果、その機体自身またはその機体を備えた飛行機は、外部風に対して非常に強くなる。   If the invention or principle of the invention as described above is used, the attitude control of the aircraft or the airplane equipped with the aircraft is automatically performed by the wind pressure applied to the stable wings of the aircraft. Sensitive sensors and expensive, high-speed computer systems are unnecessary. In addition, due to the effect of increasing the moment of inertia due to the wind flow around the stable wing of the fuselage, the aircraft itself or the airplane equipped with the aircraft itself is resistant to the effects of external wind, and as a result, the aircraft itself Or an airplane with that airframe will be very strong against external winds.

この発明は、プロペラ機のみではなくジェット機、ロケットおよびガス噴射等の飛行機に対しても応用できるので、広く姿勢制御の必要な分野に利用できる。またこの発明を利用した図12,図13または図18の様なフライングユニット(姿勢制御装置)により、フライングカーの実現も夢ではなくなる。   Since the present invention can be applied not only to propeller aircraft but also to airplanes such as jet aircraft, rockets, and gas injection, it can be widely used in fields requiring attitude control. In addition, with the flying unit (attitude control device) as shown in FIG. 12, 13 or 18 using the present invention, the realization of a flying car is no longer a dream.

S19.(プロペラ回転軸の振れによる影響を相殺して機体を安定化させる条件)
図15は、例えば図12の機体80において、プロペラ回転時のある一瞬を側面から視たときの図である。図15中、点Oは、プロペラ回転軸の固定点であり、点Pは、プロペラの作用点(中心点)Yを含む水平線と点Oを含む垂直線との交点であり、点G1は、機体80の重心Gが点Oよりも下にある場合の重心の位置であり、点G2は、機体80の重心Gが各点O,P間にある場合の重心の位置であり、点G3は、機体80の重心Gが点Pよりも上にある場合の重心の位置である。また点Oと機体80の重心Gとの間の距離のn値をnGとする。
S19. (Conditions to stabilize the aircraft by offsetting the effects of the propeller rotation shaft run-out)
FIG. 15 is a view of a certain moment when the propeller rotates, for example, in the airframe 80 of FIG. 12 when viewed from the side. In FIG. 15, point O is a fixed point of the propeller rotation axis, point P is an intersection of a horizontal line including the propeller operating point (center point) Y and a vertical line including point O, and point G 1 is , The center of gravity when the center of gravity G of the body 80 is below the point O, and the point G 2 is the position of the center of gravity when the center of gravity G of the body 80 is between the points O and P. G 3 is the position of the center of gravity when the center of gravity G of the body 80 is above the point P. Further, the n value of the distance between the point O and the center of gravity G of the body 80 is n G.

ここで、機体80の重心Gが各点G1〜G3にある場合の機体80の重心Gを通る水平線周りのモーメントバランス式を考える。Here, a moment balance equation around a horizontal line passing through the center of gravity G of the body 80 when the center of gravity G of the body 80 is at each point G 1 to G 3 will be considered.

(1)機体80の重心Gが点G1にある場合
この場合は、プロペラ81の推進力FPの水平成分(Fpsinβ)のモーメントの方が、FPの垂直成分(mg)のモーメントよりも大きくなり、それらのモーメントは互いに逆向きになるので、モーメントバランス式は、式19-(6)となる。
(1) the moment of this case when the center of gravity G of the machine body 80 is at point G 1, towards the moment of the horizontal component of the thrust F P of the propeller 81 (F p sin .beta) is the vertical component of the F P (mg) Since the moments are opposite to each other, the moment balance equation is expressed by Equation 19- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

尚、式中のFCは、風圧中心点Cに掛かるプロペラ後流の風圧力であり、FWは、外部風圧点Wに掛かる外部風圧力である。In the equation, F C is the wind pressure behind the propeller applied to the wind pressure central point C, and F W is the external wind pressure applied to the external wind pressure point W.

P=mg/cosβ、FC=Hπmgtanβ、FW=Wmgtanβなので、これらの式を式19-(6)に代入すると、式19-(1)を得る。Since F P = mg / cos β, F C = Hπ mg tan β, and F W = W mg tan β, substituting these equations into Equation 19- (6) yields Equation 19- (1).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

(2)機体80の重心Gが点G2にある場合
この場合は、プロペラ推進力FPの水平成分(Fpsinβ)と垂直成分(mg)との各々のモーメントの大きさが上記(1)の場合と逆になるが、モーメントバランス式を考えると、上記(1)と同様に、式19-(1)を得る。
(2) When the center of gravity G of the airframe 80 is at the point G 2 In this case, the magnitudes of the moments of the horizontal component (F p sin β) and the vertical component (mg) of the propeller propulsive force F P are the above (1 However, considering the moment balance equation, Equation 19- (1) is obtained in the same manner as (1) above.

(3)機体80の重心Gが点G3にある場合
この場合は、プロペラ推進力FPの水平成分(Fpsinβ)と垂直成分(mg)との各々のモーメントの向きは同じになるので、上記(1)の場合と同様に、式19-(1)を得る。
(3) When the center of gravity G of the airframe 80 is at the point G 3 In this case, the directions of the moments of the horizontal component (F p sinβ) and the vertical component (mg) of the propeller thrust force F P are the same. As in the case of the above (1), Expression 19- (1) is obtained.

上記(1)〜(3)より式19-(1)が常に成立することが分かる。ここで、プロペラ回転軸の振れによる影響を相殺して機体80を安定化させるには、機体80に作用するモーメントが釣り合うか、或いはプロペラ回転軸を垂直方向に向けるモーメントが優勢であれば良い(即ち、式19-(1)の左辺がnGの値と同じか、或いはそれよりも大きければ良い)ので、プロペラ回転軸の振れによる影響を相殺して機体80を安定化させるための条件は、式19-(2)となる。From the above (1) to (3), it can be seen that Expression 19- (1) always holds. Here, in order to offset the influence of the swing of the propeller rotation shaft and stabilize the airframe 80, the moment acting on the airframe 80 may be balanced, or the moment that directs the propeller rotation shaft in the vertical direction may be dominant ( That is, since the left side of Equation 19- (1) should be equal to or larger than the value of n G ), the condition for stabilizing the body 80 by offsetting the influence of the propeller rotation shaft shake is: Equation 19- (2) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式19-(1)の右辺のnGをS5(疑似揚力係数kの決定)の項で説明したnXで表すと、式19-(3)となる。When n G on the right side of Expression 19- (1) is represented by n X described in the section of S5 (determination of the pseudo lift coefficient k), Expression 19- (3) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式19-(3)を式19-(1)に代入し、且つnGW=0とおくと、式7-(19)および式7-(20)が得られる。よって、式7-(19)および式7-(20)は、式19-(2)の条件の一態様と言える。またnGCおよびnGWは、必ず式19-(4)を満たさなければならない。By substituting Equation 19- (3) into Equation 19- (1) and setting n GW = 0, Equation 7- (19) and Equation 7- (20) are obtained. Therefore, it can be said that Formula 7- (19) and Formula 7- (20) are one mode of the condition of Formula 19- (2). Also, n GC and n GW must always satisfy the equation 19- (4).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって、機体80が安定してホバリングする条件は、式19-(5)の様に表す事ができる。   Therefore, the condition for the airframe 80 to stably hover can be expressed as in Expression 19- (5).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

機体80が安定してホバリングしているときは、式19-(5)が必ず成立していると言える。   When the airframe 80 is stably hovering, it can be said that Expression 19- (5) is always satisfied.

但し、機体80の重心Gがプロペラ81よりも上にある場合は、重心Gの復元効果が無いばかりでなく、逆に重力Gにより機体80を傾けるモーメントが発生するので、非常に不安定になる。また機体80の重心Gがプロペラ81よりも下にある場合でも、プロペラ81から重心Gまでの距離nPGが短い場合は、重力Gによる復元効果が小さいので、プロペラ回転軸の振れによる影響以外の雑力の影響が相対的に大きくなり、機体80が左右に揺れる可能性が大きくなる。よって、雑力の影響を無視できる程度にnPGを長く取ることが重要である。nPGの長さに制限がある場合は、機体80の慣性モーメントを大きくするために、式19-(5)の第2式の左辺をできるだけ大きくすればよい。However, when the center of gravity G of the fuselage 80 is above the propeller 81, not only is there no effect of restoring the center of gravity G, but conversely, a moment that tilts the fuselage 80 by gravity G is generated, which makes it very unstable. . Even when the center of gravity G of the body 80 is below the propeller 81, if the distance n PG from the propeller 81 to the center of gravity G is short, since the restoring effect of the gravitational force G is small, other than the effect of vibration of the propeller shaft The influence of the miscellaneous force becomes relatively large, and the possibility that the airframe 80 swings left and right is increased. Therefore, it is important to take n PG long enough to ignore the influence of miscellaneous power. When the length of n PG is limited, in order to increase the moment of inertia of the airframe 80, the left side of the second expression of Expression 19- (5) may be increased as much as possible.

S20.(筒状安定翼内のプロペラ位置によらない風圧中心点の位置固定)
例えば図12の機体80において、筒状安定翼83内の放射状安定翼82の長さを例えば半分位に短くして、放射状安定翼82と共にプロペラ81の位置を筒状安定翼83の鉛直方向に変化させ、そのそれぞれの位置において、機体80が安定してホバリングする重心位置を求める実験を行った。
S20. (Fixed position of wind pressure center point regardless of propeller position in cylindrical stabilizer blade)
For example, in the fuselage 80 of FIG. 12, the length of the radial stabilizer wing 82 in the cylindrical stabilizer wing 83 is shortened to, for example, about half, and the position of the propeller 81 together with the radial stabilizer wing 82 is set in the vertical direction of the cylindrical stabilizer wing 83. An experiment was performed in which the center of gravity position at which the airframe 80 stably hovered was obtained at each position.

その結果、プロペラ位置が筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8以上に下に位置したときの実験では、機体80の各安定翼82,83に掛かる総合風圧力が全て、筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8だけ下がった点付近に集中して掛かっている事が分かった。プロペラ位置を更に下げた実験においても、機体80の各安定翼82,83に掛かる総合風圧力が集中して掛かる点(総合風圧中心点)の位置は、変化せず、筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8だけ下がった点付近のままであった。   As a result, in an experiment in which the propeller position is positioned below the upper end of the cylindrical stabilizer wing 83 to 1/8 or more of the length of the cylindrical stabilizer wing 83, the total wind applied to the respective stable wings 82 and 83 of the fuselage 80 is determined. It was found that all of the pressure was concentrated in the vicinity of a point that was lowered from the upper end of the cylindrical stabilizing blade 83 by 8 of the length of the cylindrical stabilizing blade 83. Even in the experiment in which the propeller position is further lowered, the position of the point where the total wind pressure applied to each of the stable blades 82 and 83 of the fuselage 80 is concentrated (the total wind pressure central point) does not change, and the cylindrical stable blade 83 It remained in the vicinity of a point lowered by 1/8 of the length of the cylindrical stabilizing blade 83 from the upper end.

言い換えれば、プロペラ位置が筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8以上に下がると、機体80の総合風圧中心点が筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8だけ下がった点に固定されるということである。尚、プロペラ位置が筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8だけ下がった点よりも上に位置する場合は、S13で説明した通りの位置に、機体80の総合風圧中心点が現れていた。   In other words, when the propeller position is lowered from the upper end of the cylindrical stabilizer wing 83 to 1/8 or more of the length of the cylindrical stabilizer wing 83, the total wind pressure center point of the airframe 80 is stabilized from the upper end of the cylindrical stabilizer wing 83. That is, it is fixed at a point lowered by 1/8 of the length of the wing 83. When the propeller position is above the point where the length of the cylindrical stabilizer wing 83 is lowered from the upper end of the cylindrical stabilizer wing 83 by one-eighth, the position of the airframe 80 is changed to the position described in S13. The total wind pressure center point appeared.

尚、上記の実験において機体80の総合風圧中心点の位置は、以下の様に求めた。即ち、図16の様に、機体80の筒状安定翼83の下方に連結部83cを介して筒状の補助安定翼83bを同心軸状に取り付けた機体80aを作成し、安定してホバリングする機体80aの重心を求めることで、機体80の総合風圧中心点を求められる。機体80に掛かる総合風圧力および補助安定翼83bに掛かる風圧力の各々の大きさの比は計算できる。そして外部風に対する風圧中心点の位置も計算できるので、式19-(5)の第1式(HπnGC=WnGW)よりnGCが求まり、機体80aの各安定翼82,83,83bに掛かる総合風圧力が集中して掛かる点(総合風圧中心点)の位置が決定される。その後、機体80全体に掛かる風圧力と補助安定翼83bに掛かる風圧力との比に基づき、機体80の総合風圧中心点の位置を求める事ができる。In the above experiment, the position of the total wind pressure center point of the airframe 80 was obtained as follows. That is, as shown in FIG. 16, a machine body 80a in which a cylindrical auxiliary stabilizer blade 83b is attached concentrically through a connecting portion 83c below the cylindrical stabilizer blade 83 of the machine body 80 is stably hovered. By obtaining the center of gravity of the body 80a, the total wind pressure center point of the body 80 can be obtained. The ratio of the magnitudes of the total wind pressure applied to the airframe 80 and the wind pressure applied to the auxiliary stabilizing blade 83b can be calculated. Since the position of the wind pressure center point with respect to the external wind can also be calculated, n GC is obtained from the first equation (Hπn GC = Wn GW ) of Equation 19- (5) and applied to each of the stable blades 82, 83, 83b of the airframe 80a. The position of the point where the total wind pressure is concentrated (the total wind pressure central point) is determined. Thereafter, based on the ratio of the wind pressure applied to the entire body 80 and the wind pressure applied to the auxiliary stabilizing blade 83b, the position of the central wind pressure center point of the body 80 can be obtained.

上記の実験の結果は、予想もできない結果となった。このことは、機体80aにおいて、各安定翼83,83bのサイズおよび各安定翼83,83b間の距離を全く変えずに、放射状安定翼82と共にプロペラ81の位置を上下に変化させても、安定してホバリングする重心位置が変化しなかったことからも分かる。   The result of the above experiment was an unexpected result. This means that in the fuselage 80a, even if the position of the propeller 81 is changed up and down together with the radial stabilizer 82 without changing the size of the stabilizers 83 and 83b and the distance between the stabilizers 83 and 83b at all, It can also be seen from the fact that the position of the center of gravity for hovering did not change.

この事実は、機体の設計の自由度を向上させる上で大変都合が良い。プロペラ位置を筒状安定翼83の上端から筒状安定翼83の長さの1/8以上下がった位置に配置すれば、放射状安定翼82の位置は、任意に選択できる事になる。但し、このとき、機体80全体を安定させるためには、図16の様に、機体80全体の下に、筒状または放射状の補助安定翼83bを取り付ける必要がある。   This fact is very convenient for improving the degree of freedom in designing the aircraft. If the propeller position is disposed at a position lower than 1/8 or more of the length of the cylindrical stabilizer blade 83 from the upper end of the cylindrical stabilizer blade 83, the position of the radial stabilizer blade 82 can be arbitrarily selected. However, at this time, in order to stabilize the entire body 80, it is necessary to attach a cylindrical or radial auxiliary stabilizing wing 83b under the entire body 80 as shown in FIG.

この場合、補助安定翼83bは機体80の下ではなく上に取り付けても良いが、上に取り付けた場合は、補助安定翼83bに掛かる風圧力は、下に取り付けた場合の補助安定翼83bに掛かる風圧力に比べて非常に弱いため、補助安定翼83bの投影面積を非常に大きくするか、或いは、機体80から非常に離れた位置に取り付ける必要があるので、現実的ではない。   In this case, the auxiliary stabilizer wing 83b may be attached to the upper side of the airframe 80 instead of below it. However, when attached to the upper side, the wind pressure applied to the auxiliary stabilizer wing 83b is applied to the auxiliary stabilizer wing 83b when attached below. Since it is very weak compared to the wind pressure applied, it is not realistic because the projected area of the auxiliary stabilizing blade 83b needs to be very large or mounted at a position very far from the airframe 80.

図16の機体80aの様に、筒状安定翼83の下方に補助安定翼83bを取り付けると、その補助安定翼83bに掛かる風圧力のために、機体80a全体の総合風圧中心点C0が結果的に下に下がることになる。そのため、機体80aを安定してホバリングさせるための重心位置も下に下がることになり、重心による復元効果が増大する。その上、機体80a全体の慣性モーメントも同じく増大するので、機体80aは、補助安定翼83bが無い場合に比べてより一層に安定することになる。When the auxiliary stabilizer wing 83b is attached below the cylindrical stabilizer wing 83 as in the fuselage 80a of FIG. 16, the total wind pressure center point C 0 of the entire fuselage 80a is the result of the wind pressure applied to the auxiliary stabilizer wing 83b. Will go down. Therefore, the position of the center of gravity for stably hovering the airframe 80a is also lowered, and the restoring effect by the center of gravity is increased. In addition, since the inertia moment of the entire body 80a is also increased, the body 80a is further stabilized as compared with the case where the auxiliary stabilizing wing 83b is not provided.

尚、上記の実施の形態1〜3の機体では、風流を発生させる手段(風流発生装置)を、プロペラとプロペラ用駆動部とにより構成したが、その様に限定するものではなく、例えばガス噴射機、ジェット噴流機またはロケット噴射機により構成しても良い。風流発生装置をプロペラとプロペラ用駆動部とにより構成すれば、比較的簡単な原理で風流を発生させる事ができる。また風流発生装置をガス噴射機、ジェット噴流機またはロケット噴射機により構成すれば、より強力な風流を発生させる事ができる。   In the airframes of the first to third embodiments described above, the means for generating the wind flow (wind flow generating device) is constituted by the propeller and the propeller drive unit. However, the present invention is not limited to this, for example, gas injection You may comprise by a machine, a jet jet machine, or a rocket jet machine. If the wind flow generating device is composed of a propeller and a propeller drive unit, it is possible to generate a wind flow on a relatively simple principle. Further, if the wind flow generating device is constituted by a gas jet, jet jet or rocket jet, a stronger wind flow can be generated.

S21.(筒状推進ユニットでの水平飛行)
図20は、1つの筒状推進ユニットからなる機体(例えば90)が傾斜角(機体の中心軸の鉛直方向に対する角度)α(水平線に対してβ)で水平飛行している状態を示した図である。水平飛行速度をvとし、プロペラ後流速度をvPとし、プロペラ推進力をFPとし、プロペラ後流風圧(揚力)をFCとし、外部風圧をFWとする。
S21. (Horizontal flight with a cylindrical propulsion unit)
FIG. 20 is a diagram showing a state in which an aircraft (for example, 90) composed of one cylindrical propulsion unit is flying horizontally at an inclination angle (an angle with respect to the vertical direction of the central axis of the aircraft) α (β with respect to the horizontal line). It is. And level flight speed and v, the propeller slipstream velocity and v P, a propeller propulsion and F P, the propeller slipstream wind (lift) and F C, the external wind pressure and F W.

ここで図20の機体90が迎角を固定されたまま、水平飛行速度を徐々に大きくしたときの終端速度を考える。今、プロペラ推進力FPの水平方向成分の加速度をa1とし、機体90の質量をm1とし、更に機体90の迎角をβに固定したまま水平方向に進む様に、機体90に、車輪200aを有する車体200を取り付けた車を考える。但し、車体200の車輪200aには全く摩擦が無いものとし、また車体200の質量は、床の上を走っているときは0(ゼロ)とし、床から浮上するときには、機体90と車体200との合計質量をm2とする(この状況は、図10の様な推進力増幅装置を考えるとき必要になる。)。Here, the terminal speed when the horizontal flight speed is gradually increased while the angle of attack of the airframe 90 in FIG. 20 is fixed will be considered. Now, an acceleration in the horizontal direction component of the propeller thrust F P and a 1, the mass of the aircraft 90 and m 1, as further advances the angle of attack of the aircraft 90 in a horizontal direction while fixing the beta, the body 90, Consider a car fitted with a vehicle body 200 having wheels 200a. However, the wheel 200a of the vehicle body 200 has no friction at all, and the mass of the vehicle body 200 is 0 (zero) when running on the floor, and when it rises from the floor, the combined weight of the m 2 (this situation, it is necessary when considering the thrust amplification device, such as in FIG. 10.).

機体以外の車体200には空気抵抗等の空気による力は一切働かないものとする。この合計機体が水平方向に進むことにより機体90の安定翼に発生する全ての浮力をFとし、その加速度をa2とする。機体90と車体200の合計機体210が終端速度vで水平方向に進んでいると仮定する。以上の状況では、式21-(1)が成立する。It is assumed that no air force such as air resistance acts on the body 200 other than the airframe. All buoyancy this total body occurs stable wing aircraft 90 by proceeding in a horizontal direction and F, to the acceleration and a 2. It is assumed that the total body 210 of the body 90 and the body 200 is moving in the horizontal direction at the terminal speed v. In the above situation, Expression 21- (1) is established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで、速度vによりプロペラ後流速度vPが方向を変えて安定翼に与える力をΔfとすると、図20より式21-(2)が成立する。Here, assuming that the force applied to the stable blade by changing the direction of the propeller wake velocity v P by the velocity v is Δf, Equation 21- (2) is established from FIG.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また式21-(3)〜(5)が成立する。   Further, Expressions 21- (3) to (5) are established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

浮力Fは、式21-(6)の様にも表せる。   The buoyancy F can also be expressed as shown in Equation 21- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(6)に式21-(1)〜(5)を代入し、π(1−sinβW)=Δπとおくと、式21-(8)になる。Substituting Equations 21- (1) to (5) into Equation 21- (6) and setting π (1-sinβ W ) = Δπ, Equation 21- (8) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また水平方向への推進力fは、式21-(9)となる。   Further, the horizontal driving force f is expressed by Equation 21- (9).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(9)に式21-(1)〜(4)を代入して、式21-(10)を得る。   By substituting the formulas 21- (1) to (4) into the formula 21- (9), the formula 21- (10) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

f=0のとき、この合体機体210は終端速度vで進むことになるので、式21-(14)の関係が求まり、終端速度vとプロペラ後流速度vPとの比v/vPと、βと、(HΔπ+W)との関係が分かる。When f = 0, since the united body 210 will proceed at a terminal velocity v, Motomari the relationship of Equation 21 (14), the ratio v / v P of the terminal velocity v and the propeller slipstream velocity v P , Β and the relationship between (HΔπ + W).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして式21-(8)に式21-(12)〜(14)を代入すると、式21-(15)が求まり、式21-(15)を変形すると、式21-(16)となる。   Substituting equations 21- (12) to (14) into equation 21- (8) yields equation 21- (15), and transforming equation 21- (15) yields equation 21- (16).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして、式21-(16)の左辺の分母(a1/cosβ)は、式21-(17)と置いたときのa0に相当するので、式21-(16)は、式21-(18)(19)の様に表せる。And since the denominator (a 1 / cosβ) on the left side of Equation 21- (16) corresponds to a 0 when placed as Equation 21- (17), Equation 21- (16) becomes Equation 21- ( 18) It can be expressed as (19).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(19)から、機体90が迎角βで水平飛行した場合、終端速度vに達したときの浮力の総和(揚力)Fは、元々のプロペラ推進力FPをsinβで割った値となる事が分かる。揚力Fの大きさは、迎角βのみに関係している事が分かる。ここで合体機体210を浮かすためには、a2≧gでなければならないので、式21-(18)から式21-(20)の関係が求まり、この関係式から、合体機体210が水平飛行を行う事のできるプロペラ推進力FPが分かる。From equation 21 (19), if the aircraft 90 is in level flight at angles of attack beta, value sum (lift) F buoyancy when it reaches the terminal velocity v, obtained by dividing the original propeller thrust F P in sinβ I understand that It can be seen that the magnitude of the lift F is related only to the angle of attack β. Here, in order to float the united airframe 210, a 2 ≧ g must be satisfied. Therefore, the relationship of Equation 21- (18) to Equation 21- (20) is obtained. propeller propulsion force F P that can be carried out can be seen.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(2)(11)より式21-(22)の関係が求まる。この関係式から、20の機体90が迎角βで等速水平飛行している場合、各安定翼に掛かる力の総和は、プロペラ推進力FPをtanβで割った値である事が分かる。The relationship of Equation 21- (22) is obtained from Equation 21- (2) (11). From this relation, if the 20 of the aircraft 90 is equal Hayami flat flight at angles of attack beta, the sum of the forces exerted on each stable wing, it is understood that a value obtained by dividing the propeller thrust F P in tan.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そしてFPの水平成分をFhとすれば、式21-(23)となる。If the horizontal component of F P is F h , Expression 21- (23) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また通常の飛行機の揚力LはL=FC+FWであり、通常の飛行機のプロペラ等は水平を向いているので、式21-(22)(23)より、揚力Lは式21-(24)となる。この式から、揚力Lは、水平方向推進力Fhをsinβで割った値になる。Further, since the lift L of a normal airplane is L = F C + F W and the propellers of a normal airplane are oriented horizontally, the lift L is given by Expression 21- (24) from Expressions 21- (22) and (23). ) From this equation, lift L becomes a horizontal thrust F h divided by the sin .beta.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(12)より、HΔπ+Wの値が大きいほど、機体90の水平飛行の終端速度vは小さくなる事が分かる。それ故、FPの値を式21-(20)で表される値以上に設定して、可能な限りHΔπ+Wの値を大きくしておけば、機体90が浮上するまでの滑走距離を、迎角βを調整することにより非常に短くする事が可能である。From Expression 21- (12), it can be seen that the higher the value of HΔπ + W, the smaller the terminal flight velocity v of the horizontal flight of the aircraft 90. Therefore, by setting the value of the F P Formula 21 than the value represented by (20), if by increasing the value of HΔπ + W as possible, the sliding distance to the aircraft 90 is flying, attack It can be made very short by adjusting the angle β.

ここで、図21の機体130の2つの筒状推進ユニット90a,90bを図23の機体130Bの様にそれらの風流方向(それらの中心軸方向)に互いにずらして連結した場合の機体の揺れに対する安定性を検討する。図23の機体130Bは、2つの筒状推進ユニット90a,90bを互いに平行な状態でそれらの風流方向に互いにずらして連結(この連結を斜連結と呼ぶ)したものである。   Here, the two cylindrical propulsion units 90a and 90b of the fuselage 130 in FIG. 21 are coupled to the shaking of the fuselage when they are connected to each other in the direction of their wind flow (the direction of their central axes) as in the fuselage 130B in FIG. Consider stability. The airframe 130B of FIG. 23 is obtained by connecting two cylindrical propulsion units 90a and 90b while being shifted from each other in the wind flow direction in parallel with each other (this connection is referred to as oblique connection).

尚、図23の点Pi,Ci,Gi,Wi,Hi,mi(i=1,2)はそれぞれ、筒状推進ユニット90a,90bの推進力作用点(プロペラ力作用点)、後流風圧中心点、重心、外部風圧中心点、H値、質量である。また点P0,C0,G0,W0はそれぞれ、機体130Bの総合推進力作用点、総合後流風圧中心点、総合重心、総合外部風圧中心点である。また点C1’は、点C1から中心軸130aへの垂線と中心軸130aとの交点であり、点C2’は、点C2から中心軸130aへの垂線と中心軸130aとの交点である。中心軸130aは、総合重心G0を通り各筒状推進ユニット90a,90bの中心軸(筒軸)に平行な直線である。尚、各点Pi,Ci,Gi,Wi(i=1,2)はそれぞれ、筒状推進ユニット90a,90bの中心軸上に配置している。Note that the points P i , C i , G i , W i , H i , and m i (i = 1, 2) in FIG. 23 are propulsion force action points (propeller force action points) of the cylindrical propulsion units 90a and 90b, respectively. ), Wake wind pressure center point, center of gravity, external wind pressure center point, H value, and mass. Points P 0 , C 0 , G 0 , and W 0 are an overall driving force action point, an overall wake wind pressure center point, an overall center of gravity, and an overall external wind pressure center point of the airframe 130B, respectively. Point C 1 ′ is the intersection of the perpendicular from the point C 1 to the central axis 130a and the central axis 130a, and point C 2 ′ is the intersection of the perpendicular from the point C 2 to the central axis 130a and the central axis 130a. It is. Central axis 130a, the overall center of gravity G 0 street respective tubular propulsion unit 90a, a straight line parallel to 90b the central axis of the (cylindrical shaft). Each point P i , C i , G i , W i (i = 1, 2) is arranged on the central axis of the cylindrical propulsion units 90a, 90b, respectively.

図23では、各筒状推進ユニット90a,90bは、棒状の連結部材130bにより互いに連結されている。連結部材130bは、各筒状推進ユニット90a,90bの重心G1,G2を通る直線上に沿って配置している。In FIG. 23, each cylindrical propulsion unit 90a, 90b is connected to each other by a rod-like connecting member 130b. The connecting member 130b is arranged along a straight line passing through the gravity centers G 1 and G 2 of the cylindrical propulsion units 90a and 90b.

各筒状推進ユニット90a,90bは共に自身の重量m1g,m2gを支える推進力FP1,FP2を持っているとする。即ち式21-(25)が成立するものとする。It is assumed that each of the cylindrical propulsion units 90a and 90b has propulsive forces F P1 and F P2 that support their own weights m 1 g and m 2 g. That is, it is assumed that Expression 21- (25) is established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって各筒状推進ユニット90a,90bの後流風圧中心点C1,C2に掛かるFCなる力をFC1,FC2とすると、式21-(26)(27)が成立する。Therefore, when the forces of F C applied to the downstream wind pressure central points C 1 and C 2 of the cylindrical propulsion units 90a and 90b are F C1 and F C2 , Expressions 21- (26) and (27) are established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

各筒状推進ユニット90a,90bは自身の重量m1g,m2gを支える推進力FP1,FP2を持っているので、機体130Bの総合重心G0は、各筒状推進ユニット90a,90bの重心G1,G2を結んだ直線上のm1,m2の比率で線分G12の長さを按分した点にある。また各推進力作用点P1,P2の総合推進力作用点P0は、総合重心G0上にある。Since each cylindrical propulsion unit 90a, 90b has propulsion forces F P1 , F P2 that support its own weights m 1 g, m 2 g, the total center of gravity G 0 of the fuselage 130B is determined by each cylindrical propulsion unit 90a, The length of the line segment G 1 G 2 is proportionally divided by the ratio of m 1 and m 2 on the straight line connecting the centroids G 1 and G 2 of 90b. Further, the total thrust force action point P 0 of the thrust force action points P 1 and P 2 is on the total gravity center G 0 .

図23では、各点P0,G0は中心軸130a上に位置するが、H1≠H2なので、総合後流風圧中心点C0は中心軸130a上には位置しない。各点P0,C0,G0が中心軸130a上にない場合は、機体130Bが不安定になる事は明らかである。In FIG. 23, the points P 0 and G 0 are located on the central axis 130a, but since H 1 ≠ H 2 , the total wake wind pressure central point C 0 is not located on the central axis 130a. Obviously, when the points P 0 , C 0 , G 0 are not on the central axis 130a, the airframe 130B becomes unstable.

ここで式21-(25)より式21-(28)が成立し、式21-(26)(27)より式21-(29)が成立する。   Here, Expression 21- (28) is established from Expression 21- (25), and Expression 21- (29) is established from Expression 21- (26) (27).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

従って式21-(28)(29)より、各点P0,C0,G0が中心軸130a上に配置する条件は、式21-(30)となる。Therefore, from Expressions 21- (28) and (29), the condition for arranging the points P 0 , C 0 , G 0 on the central axis 130a is Expression 21- (30).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって式21-(30)より、機体130Bが安定する条件の1つが式21-(31)である事が分かる。   Therefore, from Equation 21- (30), it can be seen that one of the conditions for the airframe 130B to be stable is Equation 21- (31).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

同様に、各筒状推進ユニット90a,90bの点W1,W2に掛かるFWなる力をFW1,FW2とし、各筒状推進ユニット90a,90bのW(=SW/SC)値をW1,W2とすると、式21-(32)(33)が成立する。Similarly, F W1 and F W2 are the forces F W applied to the points W 1 and W 2 of the cylindrical propulsion units 90a and 90b, and W (= S W / S C ) of the cylindrical propulsion units 90a and 90b. When the values are W 1 and W 2 , Expressions 21- (32) and (33) are established.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

従って式21-(32)(33)より、各点P0,C0,G0が中心軸130a上に配置するための条件は、式21-(34)となる。Therefore, from the expressions 21- (32) and (33), the condition for arranging the points P 0 , C 0 , G 0 on the central axis 130a is expressed by the expression 21- (34).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして、機体130Bに掛かる総合推進力をFPとし、FCなる力をFCとし、総合外部風圧力をFW とし、各筒状推進ユニット90a,90bのH値およびW値の関係をH1=H2=HおよびW1=W2=Wとし、FPを式21-(35)の様におくと、式21-(26)(27)(32)(33)から式21-(36)(37)を得る。Then, the total driving force applied to the vehicle body 130B and F P, the F C becomes the force and F C, the overall external wind pressure and F W, each tubular propulsion unit 90a, the relationship between the H values and W values of 90b H 1 = H 2 = is H and W 1 = W 2 = W, when put F P as of formula 21 (35), wherein the formula 21- (26) (27) (32) (33) 21 (36) Obtain (37).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

そして、式21-(35)(36)(37)を用いてnG1W1/nG1C1,nG2W2/nG2C2,nG0W0/nG0C0を求めると、式21-(38)となり、各点P0,C0,G0が中心軸130a上に位置する事が分かる。Then, when n G1W1 / n G1C1 , n G2W2 / n G2C2 , n G0W0 / n G0C0 are obtained using Expressions 21- (35), (36), and (37), Expression 21- (38) is obtained and each point P 0 is obtained. , C 0 , G 0 are located on the central axis 130a.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(38)より、各筒状推進ユニット90a,90bのH値およびW値に関してH1=H2=HおよびW1=W2=Wの関係が成立すれば、各筒状推進ユニット90a,90bの質量m1,m2に関係なく、各点P0,C0,G0は中心軸130a上に位置して、機体130Bは安定することになる。From Equation 21- (38), if the relationship of H 1 = H 2 = H and W 1 = W 2 = W holds for the H value and W value of each cylindrical propulsion unit 90a, 90b, each cylindrical propulsion unit Regardless of the masses m 1 and m 2 of 90a and 90b, the points P 0 , C 0 and G 0 are located on the central axis 130a, and the airframe 130B is stabilized.

更に、互いに独立した2つの筒状推進ユニット90a,90bの各点C1,C2に発生する力FC1,FC2により、機体130Bがプロペラ回転の反トルクにより回転するときの抵抗モーメントを発生させるので、各筒状推進ユニット90a,90bの筒内放射状安定翼の反トルク相殺力と相まって、機体130Bの正反回転は殆ど無くなることになる。Furthermore, a resistance moment is generated when the airframe 130B rotates due to the counter-torque of the propeller rotation by the forces F C1 and F C2 generated at the points C 1 and C 2 of the two cylindrical propulsion units 90a and 90b that are independent from each other. Therefore, coupled with the counter-torque canceling force of the in-cylinder radial stabilizer blades of the cylindrical propulsion units 90a and 90b, the forward and reverse rotation of the airframe 130B is almost eliminated.

その上、互いに独立した2つの筒状推進ユニット90a,90bの各点C1,C2に掛かるFC1,FC2は、重心G0周りの前後左右の揺れに対しては、実際には各点C1’,C2’に掛かっているのと同じなので、上記の前後左右の揺れに対する抵抗モーメントが非常に大きくなる。In addition, F C1 and F C2 applied to the points C1 and C2 of the two cylindrical propulsion units 90a and 90b that are independent from each other are actually each point C with respect to the back-and-forth and right-and-left swings around the center of gravity G 0. Since it is the same as that applied to 1 ′ and C 2 ′, the resistance moment to the above-described back-and-forth and left-right swing becomes very large.

よってこれらの事により、機体130Bの安定性は、単独の筒状推進ユニットと比べて非常に良くなる。   Therefore, the stability of the fuselage 130B is greatly improved compared to a single cylindrical propulsion unit.

またW値の関係W1=W2より、各筒状推進ユニット90a,90bの筒直径は同じでなければならないことが明らかなので、各筒状推進ユニット90a,90bの大きさや各条件値(各点C1,C2および各点G1,G2の位置関係および質量m1,m2は除く)は全く同じでなければならない事が分かる。Further, from the relationship of W value W 1 = W 2 , it is clear that the cylindrical diameters of the cylindrical propulsion units 90a and 90b must be the same, so the sizes of the cylindrical propulsion units 90a and 90b and the respective condition values (each It can be seen that the points C 1 and C 2 and the points G 1 and G 2 (except for the positional relationship and masses m 1 and m 2 ) must be exactly the same.

また機体130Bの連結部材130bと中心軸130aとのなす角度αが小さい程、線分G01’および線分G02’が長くなりFC1およびFC2による抵抗モーメントが増すので、機体130Bの安定性が増す事も分かる。Further, the smaller the angle α formed between the connecting member 130b of the machine body 130B and the central shaft 130a, the longer the line segment G 0 C 1 ′ and the line segment G 0 C 2 ′, and the resistance moment due to F C1 and F C2 increases. It can also be seen that the stability of the airframe 130B increases.

ここで、機体130Bに補助翼と錘とを付加して、機体130Bの点W0と点G0とを点C0に一致させる様に調整しても、式21-(39)を満たせば、機体130Bは安定する。Here, even if an auxiliary wing and a weight are added to the fuselage 130B and the point W 0 and the point G 0 of the fuselage 130B are adjusted so as to coincide with the point C 0 , if Formula 21- (39) is satisfied. The airframe 130B is stabilized.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また各点G0,C1’間の距離をnG0C1'とし、各点G0,C2’間の距離をnG0C2'とするとnG0C1'=nG0C2'となるので、nG0C1'=nG0C2'=nGCおよびnG0P0=nGとおけば、式21-(39)は式21-(40)となる。この式は、機体130Bの揺れに対する安定条件そのものである。If the distance between the points G 0 and C 1 ′ is n G0C1 ′ and the distance between the points G 0 and C 2 ′ is n G0C2 ′ , then n G0C1 ′ = n G0C2 ′ , so that n G0C1 ′ = If n G0C2 ′ = n GC and n G0P0 = n G , then Equation 21- (39) becomes Equation 21- (40). This equation is the stability condition itself against the shaking of the airframe 130B.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

次に図24の様に3つの筒状推進ユニット(例えば90)を斜連結した機体150での揺れに対する安定性を検討する。   Next, as shown in FIG. 24, the stability with respect to shaking in the airframe 150 in which three cylindrical propulsion units (for example, 90) are obliquely connected will be examined.

尚、図24の点Ci,Gi,Wi,Hi,mi(i=1,2,3)はそれぞれ、筒状推進ユニット90a,90b,90cの後流風圧中心点、重心、外部風圧中心点、H値、質量である。ここでは、H1=H2=HおよびW1=W2=Wとする。Note that the points C i , G i , W i , H i , and m i (i = 1, 2, 3) in FIG. 24 are respectively the wake wind pressure center point, the center of gravity, and the center of gravity of the cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90c. The external wind pressure center point, H value, and mass. Here, H 1 = H 2 = H and W 1 = W 2 = W.

この機体150では、各筒状推進ユニット90a,90bは、例えば棒状の連結部材150aにより互いに平行に斜連結されている。連結部材150aは、各筒状推進ユニット90a,90bの重心G1,G2を通る直線上に沿って配置されている。また筒状推進ユニット90cは、例えば棒状の連結部材150bにより連結部材150aに連結されることで、各筒状推進ユニット90a,90bの例えば後方においてそれらに平行となる様に連結されている。連結部材150bは、連結部材150aの中間点(より詳細には各重心G1,G2を結んだ直線上のm1,m2の比率で線分G12の長さを按分した点)G12と筒状推進ユニット90cの重心G3とを通る直線上に沿って配置されている。In the airframe 150, the cylindrical propulsion units 90a and 90b are obliquely connected in parallel to each other by, for example, a rod-shaped connecting member 150a. The connecting member 150a is arranged along a straight line passing through the gravity centers G 1 and G 2 of the cylindrical propulsion units 90a and 90b. Further, the cylindrical propulsion unit 90c is connected to the connection member 150a by, for example, a rod-shaped connection member 150b, so that the cylindrical propulsion units 90a and 90b are connected so as to be parallel to them at the rear, for example. The connecting member 150b is an intermediate point of the connecting member 150a (more specifically, a point obtained by dividing the length of the line segment G 1 G 2 by the ratio of m 1 and m 2 on the straight line connecting the centroids G 1 and G 2. ) are arranged along a straight line passing through the center of gravity G3 of the G 12 and the tubular propulsion unit 90c.

尚、図中の150cは、各筒状推進ユニット90a,90bの斜連結ユニットを単一ユニットと見なした仮想連結ユニットである。点G123は、各点G12,G3を結んだ直線上の(m1+m2),m3の比率で線分G123の長さを按分した点である。点C123は、線分C123を三等分したときの点C12側の点である。In addition, 150c in the figure is a virtual connection unit in which the oblique connection unit of each of the cylindrical propulsion units 90a and 90b is regarded as a single unit. Point G 123 is a point obtained by dividing the length of line segment G 12 G 3 by the ratio of (m 1 + m 2 ), m 3 on the straight line connecting points G 12 and G 3 . Point C 123 is a point on the side of point C 12 when line segment C 12 C 3 is divided into three equal parts.

最初、各筒状推進ユニット90a,90bの2斜連結ユニットが安定してホバリングしていたとすると、その2斜連結ユニットを単独ユニットとみなした仮想連結ユニット150cを考えるならば、その仮想連結ユニット150cの推進力FP’、FCなる力FC’および外部風圧力FW’は、式21-(35)(36)(37)より式21-(41)(42)(43)となる。First, assuming that the two oblique connection units of the cylindrical propulsion units 90a and 90b are stably hovering, when considering the virtual connection unit 150c in which the two oblique connection units are regarded as a single unit, the virtual connection unit 150c. propulsion F P ', F C becomes the force F C' and an external wind pressure F W 'is a formula 21- (35) (36) (37) from equation 21 (41) (42) (43) .

Figure 0005184555
Figure 0005184555

この2斜連結ユニットにもう1つの筒状推進ユニット90cを斜連結した場合にそれら全体(即ち機体150)が安定してホバリングするための条件は、上記の仮想連結ユニット150cと追加された筒状推進ユニット90cとの2つの推進ユニットの2斜連結の問題に帰結する。よって3番目に追加された筒状推進ユニット90cのH値,W値等も、筒状推進ユニット90a,90bと同じH,Wでなければ、機体150の安定性が確保されない事が分かる。   When another tubular propulsion unit 90c is obliquely connected to the two oblique connection units, the condition for stable hovering of the whole (that is, the airframe 150) is a tubular shape added to the virtual connection unit 150c. This results in the problem of the two diagonal connection of the two propulsion units with the propulsion unit 90c. Therefore, it can be seen that the stability of the airframe 150 cannot be ensured unless the H value, W value, etc. of the third added cylindrical propulsion unit 90c are the same H and W as the cylindrical propulsion units 90a, 90b.

以上から、筒状推進ユニットを複数連結して安定させるためには、全ての筒状推進ユニットの質量および後流風圧中心点と重心との位置関係以外の各筒状推進ユニットの安定条件値(H値、W値、r0値等)全てを等しくしなければならない事が分かる(これを2斜連結理論と呼ぶ)。そしてそれら複数の筒状推進ユニットの安定性を考えたときには、それらを各後流風圧中心点の総合後流風圧中心点の位置に総合仮想ユニットを想定したときの安定性の問題として考える事ができる(但し、推進力、質量はそれら複数の筒状推進ユニットの合計値となる。)。From the above, in order to connect and stabilize a plurality of cylindrical propulsion units, the stability condition values of the respective cylindrical propulsion units other than the mass relationship of all the cylindrical propulsion units and the positional relationship between the center point of the wake wind pressure and the center of gravity ( It can be seen that all of the values (H value, W value, r 0 value, etc.) must be made equal (this is called the 2-diagonal connection theory). And when considering the stability of these cylindrical propulsion units, they can be considered as a stability problem when assuming a general virtual unit at the position of the total wake wind pressure center point of each wake wind pressure center point. Yes (however, the propulsive force and mass are the total value of the plurality of cylindrical propulsion units).

図23の機体130Bを実際に造り、上記の2斜連結理論が正しいか否かを確かめるため実験を行った。各筒状推進ユニット90a,90bのH値、W値、r0(これらを筒状推進ユニットの属性条件値と呼ぶ)をそれぞれ、H=7.388、W=0.8546、r0=15.24cmとし、それら各筒状推進ユニットのプロペラ回転軸間の距離を37cmに設定し、更にそれら各筒状推進ユニットの上下のずれの長さを20cmとして機体130Bを造り(但し、それら各筒状推進ユニット内の筒内十字安定翼の長さのn値を1.44とし、それら各筒状推進ユニットのプロペラ回転による反トルクを殆ど相殺できる様にしておく)、機体130Bをホバリングさせると、その各プロペラが同方向に回転しているにも拘わらず、機体130Bは反回転も正回転も無く、更に左右の振れも無く安定したホバリングを行った。An airframe 130B shown in FIG. 23 was actually made, and an experiment was conducted to confirm whether the above-mentioned two-diagonal connection theory is correct. The H value, W value, and r 0 of these cylindrical propulsion units 90a and 90b (referred to as the attribute condition values of the cylindrical propulsion unit) are H = 7.388, W = 0.8546, r 0 = 15, respectively. The airframe 130B is constructed by setting the distance between the propeller rotating shafts of each cylindrical propulsion unit to 37 cm, and further setting the vertical displacement length of each cylindrical propulsion unit to 20 cm (however, each cylinder When the n value of the length of the in-cylinder cross stabilizer in the cylindrical propulsion unit is set to 1.44 so that the counter-torque caused by the propeller rotation of each cylindrical propulsion unit can be almost offset), the airframe 130B is hovered. Despite the propellers rotating in the same direction, the airframe 130B did not rotate counterclockwise or rotate in the forward direction, and performed stable hovering with no left-right swing.

以上の実験から、独立した推進風流を持つ別々の筒状推進ユニット90a,90bを図23の様に斜連結させた場合、それら各筒状推進ユニットの属性条件値を同一にすれば、機体130B全体のプロペラ回転による回転傾向は無くなり、左右の振れに対する安定性も増大することが確認され、上記の2斜連結理論が正しい事が証明された。この事は、2斜連結のみでなく、2つ以上の筒状推進ユニットを同様に斜連結した場合にも応用できる事は明らかである。   From the above experiment, when the separate cylindrical propulsion units 90a and 90b having independent propulsion wind flows are obliquely connected as shown in FIG. 23, if the attribute condition values of these cylindrical propulsion units are the same, the airframe 130B It was confirmed that the rotation tendency due to the rotation of the entire propeller disappeared, and the stability against left and right runout increased, and the above-mentioned two-angled connection theory was proved to be correct. It is obvious that this can be applied not only to the two diagonal connection but also to the case where two or more cylindrical propulsion units are similarly diagonally connected.

図23および図24の考察および実験により、複数の筒状推進ユニットを連結して安定させる条件は、機体全体の総合推進力作用点、総合重心、総合後流風圧中心点、総合外部風圧中心点が全て各筒状推進ユニットの中心軸に平行な同一直線(機体全体の中心軸)上に並ぶことである事が分かる。   23 and 24, the conditions for connecting and stabilizing a plurality of cylindrical propulsion units are as follows: the overall thrust force action point of the entire fuselage, the overall center of gravity, the overall wake wind pressure center point, and the overall external wind pressure center point Are all aligned on the same straight line (central axis of the entire aircraft) parallel to the central axis of each cylindrical propulsion unit.

この事から、図22の機体140において、推進ユニット140cに関しては、他の2つの推進ユニット140a,140bが同じ属性条件値を持ってさえいれば、他の2つの推進ユニット140a,140bと異なる属性条件値を持っていても、機体140全体は安定してホバリングする事が分かる。   Therefore, in the airframe 140 of FIG. 22, regarding the propulsion unit 140c, as long as the other two propulsion units 140a and 140b have the same attribute condition value, the attributes different from those of the other two propulsion units 140a and 140b. It can be seen that the entire airframe 140 stably hovers even if it has the condition value.

上記の2斜連結ユニット130Bの実験で最も安定したホバリングを行ったときの総合重心G0は、総合後流風圧中心点C0と一致したときであった。この事は何を意味するのか。2斜連結ユニット130Bの場合、独立した2つの筒状推進ユニット90a,90bの後流風圧中心点C1,C2間の中点に総合重心G0が位置する事を考えれば、式21-(40)が成立している事が分かる。しかし、総合外部風圧中心点W0が総合重心G0に一致していなかったにも拘わらず、機体130Bは安定してホバリングしていた。この事は、式19-(5)の第1式に違反しても安定したホバリングができる事を意味している。The total center of gravity G 0 when performing the most stable hovering in the experiment of the above-described two-slanted connecting unit 130B was when it coincided with the total wake wind pressure center point C 0 . What does this mean? In the case of the two oblique connecting unit 130B, considering that the total center of gravity G 0 is located at the midpoint between the wake air pressure center points C 1 and C 2 of the two independent cylindrical propulsion units 90a and 90b, the equation 21 − It can be seen that (40) holds. However, although the total external wind pressure center point W 0 did not coincide with the total center of gravity G 0 , the fuselage 130B was stably hovering. This means that stable hovering can be performed even if the first expression of Expression 19- (5) is violated.

式21-(40)のnGCを機体130Bの各後流風圧中心点C1’,C2’と総合重心G0との距離nG0C1',nG0C2'に置き換えて書き換えた式が式21-(39)である事を考えれば、次の事が分かる。Each wake wind pressure center point of the n GC airframe 130B C of formula 21- (40) 1 ', C 2' the distance between the overall center of gravity G 0 and n G0C1 ', n G0C2' formula rewriting was replaced by the expression 21 -Considering (39), the following can be understood.

図25の機体160は、属性条件値が同一の4つの筒状推進ユニット(例えば90)を斜連結して構成したものである。図25は、各筒状推進ユニット90a〜90dの後流風圧中心点Ciおよび外部風圧中心点Wi(i=1〜4)、並びに機体160の総合後流風圧中心点C0および総合外部風圧中心点W0の位置関係を示した図である。The airframe 160 in FIG. 25 is configured by obliquely connecting four cylindrical propulsion units (for example, 90) having the same attribute condition value. FIG. 25 shows the wake wind pressure center point C i and the external wind pressure center point W i (i = 1 to 4) of each cylindrical propulsion unit 90a to 90d, the overall wake wind pressure center point C 0 of the fuselage 160, and the overall exterior. it is a diagram showing the positional relationship between the wind pressure center point W 0.

点C12は、線分C12の中点であり、点C123は、線分C123を三等分したときの点C12側の点であり、総合後流風圧中心点C0は、線分C1234を4等分したときの点C123に最も近い点である。総合重心G0は、点C0に一致する様に調整されている。総合外部風圧中心点W0も点C0と同様な方法で求められる。そして線分G00を延長した直線VV’を考え、各筒状推進ユニット90a〜90dの後流風圧中心点Ciから直線VV’への垂線と直線VV’との交点をCi’とする。各筒状推進ユニット90a〜90dの属性条件値をH,Wとし、各筒状推進ユニット90a〜90dの仮想連結ユニットの総合プロペラ回転軸固定点と点G0との距離のn値をnGとし、各点Ci’(i=1〜4)と点G0との距離のn値をnGCi'とし、点G0と点W0との距離のn値をnGWとする。また各筒状推進ユニット90a〜90dの推進力をFP1=FP2=FP3=FP4とする。この機体160のホバリング安定条件は、式21-(44)-1になると思われる。尚、式21-(44)-1の右辺の「4」は、同一属性の筒状推進ユニット(ここでは90a〜90d)の数である。Point C 12 is a midpoint of line segment C 1 C 2 , and point C 123 is a point on the side of point C 12 when line segment C 12 C 3 is divided into three equal parts. C 0 is the point closest to the point C 123 when the line segment C 123 C 4 is divided into four equal parts. The total center of gravity G 0 is adjusted to coincide with the point C 0 . The total external wind pressure center point W 0 is also determined in the same manner as the point C 0 . Then, considering a straight line VV ′ obtained by extending the line segment G 0 W 0 , the intersection point between the perpendicular line from the wake wind pressure center point C i to the straight line VV ′ and the straight line VV ′ to each cylindrical propulsion unit 90a to 90d is represented by C i ′. And The attribute condition value of each tubular propulsion units 90a to 90d H, is W, the n value of the distance between the overall propeller shaft fixed point and the point G 0 of the virtual connecting unit of each tubular propulsion units 90a to 90d n G And the n value of the distance between each point C i ′ (i = 1 to 4) and the point G 0 is n GCi ′ and the n value of the distance between the point G 0 and the point W 0 is n GW . Further, the propulsive force of each of the cylindrical propulsion units 90a to 90d is set to F P1 = F P2 = F P3 = F P4 . The hovering stability condition of the airframe 160 is considered to be Formula 21- (44) -1. Note that “4” on the right side of Expression 21- (44) -1 is the number of cylindrical propulsion units (90a to 90d in this example) having the same attribute.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(44)-1のWは、連結部材をも含む機体全体のW値としても全く同じである。ここで、FP1≠FP2≠FP3≠FP4のときの式21-(44)-1は、式21-(44)-2となる。W in Expression 21- (44) -1 is exactly the same as the W value of the entire aircraft including the connecting member. Here, Expression 21- (44) -1 when F P1 ≠ F P2 ≠ F P3 ≠ F P4 becomes Expression 21- (44) -2.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

更に図25の機体90’を機体160の中心軸VV’上に沿って機体160に追加した機体161の場合の式21-(44)-2は、式21-(44)-2’となる。但し、総合重心G0は図25の位置よりも少し下に下がる。Furthermore, Formula 21- (44) -2 in the case of the fuselage 161 in which the fuselage 90 ′ of FIG. 25 is added to the fuselage 160 along the central axis VV ′ of the fuselage 160 becomes Formula 21- (44) -2 ′. . However, the total center of gravity G 0 is slightly lower than the position of FIG.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

機体161の推進ユニット90’以外の推進ユニットの数を増やした場合の一般式は、式21-(44)-3となる。尚、図25の符号FP’は機体90’の推進力であり、符号W’は機体90’の外部風圧中心点であり、符号C’は機体90’の後流風圧中心点であり、H’は機体90’の属性値Hである。The general formula when the number of propulsion units other than the propulsion unit 90 ′ of the airframe 161 is increased is expressed by Formula 21- (44) -3. In FIG. 25, symbol F P ′ is the propulsive force of the fuselage 90 ′, symbol W ′ is the external wind pressure center point of the fuselage 90 ′, symbol C ′ is the wake wind pressure center point of the fuselage 90 ′, H ′ is the attribute value H of the aircraft 90 ′.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(44)-3が複数の推進ユニットを斜連結したときの安定したホバリングを行うための基本的な一般条件式と言える。   Expression 21- (44) -3 can be said to be a basic general conditional expression for performing stable hovering when a plurality of propulsion units are obliquely connected.

単独の筒状推進ユニットを有する機体の安定性を考えるとき、プロペラ回転軸の振れによる機体の振れを止めるためには、その後流風圧中心点の位置を調整すれば良いが、その後流風圧中心点が重心からずれてしまうため、その後流風圧中心点のモーメント力に釣り合う外部風圧中心点に掛かるもう1つのモーメント力が必要であった。その条件式が式19-(5)であった。   When considering the stability of the airframe with a single cylindrical propulsion unit, the position of the downstream wind pressure center point may be adjusted to stop the airframe shake due to the propeller rotation shaft runout, but the downstream wind pressure center point Is displaced from the center of gravity, and another moment force applied to the external wind pressure center point that balances the moment force of the subsequent wind pressure center point is required. The conditional expression was Expression 19- (5).

しかし、複数の筒状推進ユニット(筒状に限らない)を図22〜図25の様に斜連結した機体の場合は、互いに独立した複数の後流風圧中心点が存在する事になり、それら複数の後流風圧中心点に掛かる後流風圧力と機体の重心とが釣り合う様に、それら複数の後流風圧中心点の総合後流風圧中心点に重心を配置し、且つ各後流風圧力によるモーメントの総和が、全ての筒状推進ユニットの仮想連結ユニットのプロペラ回転軸の振れによるモーメントと総合外部風圧力によるモーメントとの合計よりも充分に大きければ、機体は安定したホバリングを行う事が分かる。その際、複数の筒状推進ユニットを有する場合は、式21-(44)-3の左辺の値が大きくなればなる程、外部風圧力の影響がバランス上殆ど無くなり、機体は安定したホバリングを行い易くなる事が分かる。   However, in the case of a fuselage in which a plurality of cylindrical propulsion units (not limited to a cylindrical shape) are obliquely connected as shown in FIGS. 22 to 25, there are a plurality of independent wake wind pressure center points. Place the center of gravity at the total wake wind pressure center point of the multiple wake wind pressure center points so that the wake wind pressure applied to multiple wake wind pressure center points balances the center of gravity of the aircraft, and the moment by each wake wind pressure It can be seen that the aircraft performs stable hovering if the sum of the values is sufficiently larger than the sum of the moments caused by the propeller rotation shafts of the virtual connecting units of all the cylindrical propulsion units and the moment caused by the total external wind pressure. At that time, in the case of having a plurality of cylindrical propulsion units, the larger the value on the left side of Equation 21- (44) -3, the more the influence of the external wind pressure is eliminated in balance, and the aircraft can stably hover. It turns out that it becomes easy to do.

単独の筒状推進ユニットを有する機体が水平飛行する場合の問題点としては、次の事が考えられる。機体が水平飛行を開始し、徐々に速度を増して行く状況を考えるとき、筒状推進ユニットから流れる推進風流の範囲内にある安定翼上には、一定の速度の推進風流が流れて行くが、その範囲外にある安定翼上には、機体の前方からの外部風流が徐々にその速度を増しながら流れる事になり、その外部風流の風圧力は徐々に増加することになる。この増加により、機体に掛かる総風流風圧力(後流風圧力と外部風圧力の総和)のバランスが崩れ、機体が不安定になる。   The following can be considered as problems when the aircraft having a single cylindrical propulsion unit flies horizontally. When considering the situation where the aircraft starts level flight and gradually increases in speed, a constant speed propulsion wind flows on a stable wing within the range of the propulsion wind flow flowing from the cylindrical propulsion unit. On the stable wing outside the range, the external wind flow from the front of the fuselage flows while gradually increasing its speed, and the wind pressure of the external wind flow gradually increases. Due to this increase, the balance of the total wind flow pressure applied to the aircraft (the sum of the wake wind pressure and the external wind pressure) is lost, and the aircraft becomes unstable.

この問題を解決するためには、機体の筒状推進ユニット(一般には風流発生装置)を複数にする事である。そして筒状推進ユニットから発生する推進風流(これを自己風流と呼ぶ)の範囲外にある安定翼の総合外部風流風圧中心点を自己風流の範囲内にある安定翼の総合後流風圧中心点に一致させ、更にその点に総合重心を一致させる事である。勿論、前述の様に複数の筒状推進ユニットを斜連結する事が必須条件である。その上で、式21-(44)-3を満足する様に各筒状推進ユニットを配置すれば、その機体は安定してホバリングを行う事は当然であるが、水平飛行を始めたときでも、非常に安定した飛行を行う事が分かる。   In order to solve this problem, it is necessary to provide a plurality of cylindrical propulsion units (generally wind flow generating devices) of the airframe. Then, the overall external wind pressure center point of the stable wing outside the range of the propulsion wind flow generated from the cylindrical propulsion unit (this is called the self wind flow) is changed to the total wake wind pressure center point of the stable wing within the self wind flow range. It is to match, and to match the total center of gravity to that point. Of course, it is an indispensable condition that a plurality of cylindrical propulsion units are obliquely connected as described above. In addition, if each cylindrical propulsion unit is arranged so as to satisfy Equation 21- (44) -3, it is natural that the aircraft will stably hover, but even when starting horizontal flight. You can see that the flight is very stable.

またその様な機体は、速度を増すほど、各筒状推進ユニットの自己風流の範囲外にある安定翼に掛かる外部風流風圧が強くなるので、総合重心周りの機体全体の揺れおよび回転に対する抵抗力が増大し、その結果、機体全体は益々安定度が増大する事になる。   In addition, the higher the speed, the stronger the external wind pressure applied to the stable wings outside the range of the self-wind flow of each cylindrical propulsion unit. As a result, the stability of the entire aircraft increases more and more.

更にその様な機体は、外部風圧に左右されないので、通常の翼がなくても安定した水平飛行を行うことができる。また更にその様な機体は、プロペラ式の筒状推進ユニット(風流発生装置)を噴射式の推進ユニット(例えばガス噴射機またはロケット噴射機)に置換すれば、真空中、更に言えば宇宙においても、もっと言えば大気の無い他の天体の引力圏内においても、安定したホバリングおよび水平飛行を行う事ができる事が分かる。   Furthermore, since such an airframe is not affected by the external wind pressure, stable horizontal flight can be performed without a normal wing. Furthermore, such a fuselage can be used in a vacuum, more specifically in space, by replacing a propeller-type cylindrical propulsion unit (wind flow generator) with an injection-type propulsion unit (for example, a gas injector or a rocket injector). In other words, it can be seen that stable hovering and horizontal flight can be performed even in the attractive range of other celestial bodies without air.

式19-(5)は、単独の筒状推進ユニットを有する機体の場合の安定ホバリング条件であり、複数の独立した筒状推進ユニットを有する機体の場合の安定ホバリングおよび安定水平飛行条件式は、式21-(44)-3となる。   Equation 19- (5) is a stable hovering condition for a fuselage having a single cylindrical propulsion unit, and a stable hovering and stable horizontal flight condition formula for a fuselage having a plurality of independent cylindrical propulsion units is: Equation 21- (44) -3 is obtained.

式21-(44)-3を満足させれば、図18の放射状8連結ユニットの機体110Cも、外部風圧中心点を重心に一致させなくても、安定ホバリングを行う事ができる事が分かる。   If Expression 21- (44) -3 is satisfied, it can be seen that the airframe 110C of the radial 8-connected unit in FIG. 18 can perform stable hovering even if the external wind pressure center point does not coincide with the center of gravity.

次に複数の筒状推進ユニットを斜連結した機体の場合の水平飛行時の前方からの外部風流による不安定性を取り除く具体的な方法としては、例えば図26の機体160を考える。   Next, as a specific method for removing the instability due to the external wind flow from the front during horizontal flight in the case of an airframe in which a plurality of cylindrical propulsion units are obliquely connected, consider, for example, the airframe 160 of FIG.

図26は、紙面上向きに水平飛行している機体160を上から見た図である。   FIG. 26 is a view of the airframe 160 seen from above, which is flying horizontally upward on the paper surface.

機体160は、属性条件値が同じ3つの筒状推進ユニット(例えば90(90a,90b,90c))を連結して構成されている。各筒状推進ユニット90a,90bは、例えば棒状の連結部材160aにより互いに間隔を空けて平行に連結されており、推進ユニット90cは、各筒状推進ユニット90a,90bの後方においてそれら全体の中心軸130b上に配置する様に、例えば棒状の連結部材160cにより各筒状推進ユニット90a,90bに斜連結されている。   Airframe 160 is configured by connecting three cylindrical propulsion units (for example, 90 (90a, 90b, 90c)) having the same attribute condition value. The cylindrical propulsion units 90a and 90b are connected to each other in parallel with a space therebetween by, for example, a rod-like connecting member 160a. For example, a rod-like connecting member 160c is obliquely connected to each of the cylindrical propulsion units 90a and 90b so as to be disposed on 130b.

またこの機体160は、例えば筒状(または放射状)の補助翼160eを備えている。補助翼160eは、例えば各筒状推進ユニット90a,90bの前方において、それら全体の中心軸160bと同軸状に配置する様に、例えば棒状の連結部材160dにより各推進ユニット90a,90bに斜連結されている。補助翼160eの直径(または幅および高さ)は、各筒状推進ユニット90a,90b,90cの直径と同じ寸法に設定されている。   The airframe 160 includes, for example, a cylindrical (or radial) auxiliary wing 160e. The auxiliary wing 160e is obliquely connected to each of the propulsion units 90a and 90b by, for example, a rod-shaped connecting member 160d so as to be disposed coaxially with the central shaft 160b of the entire cylindrical propulsion unit 90a and 90b, for example. ing. The diameter (or width and height) of the auxiliary wing 160e is set to the same dimension as the diameter of each cylindrical propulsion unit 90a, 90b, 90c.

尚、図26の符号160fは、3つの筒状推進ユニット90a,90b,90cを単一ユニットと見なした場合の仮想連結ユニットを示している。   In addition, the code | symbol 160f of FIG. 26 has shown the virtual connection unit at the time of considering the three cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90c as a single unit.

各筒状推進ユニット90a,90b,90cに関し、それらの後流風圧中心点をC1,C2,C3とし、それらの外筒の外側を流れる風流の外部風流風圧中心点をCh1,Ch2,Ch3とし、それらの外筒の外側のH値を等しくHとしている。また補助翼160eに関し、その前方からの風流による外部風流風圧中心点をCXとし、そのH値をHXとしている。また仮想連結ユニット160fに関し、その総合後流風圧中心点をC0とし、その外筒の外側のH値をH0としている。For each of the cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90c, the wake wind pressure center points thereof are C 1 , C 2 , C 3, and the external wind wind pressure center points of the wind flow flowing outside the outer tubes are C h 1 , C h2 and Ch3, and the outer H values of the outer cylinders are set equal to H. Regarding the auxiliary wing 160e, the center point of the external wind flow pressure due to the wind flow from the front is C X and the H value is H X. Further, regarding the virtual connection unit 160f, the total wake wind pressure center point is C 0 and the H value outside the outer cylinder is H 0 .

この機体160では、その総合重心G0は点C0に一致させている。In the airframe 160, the total center of gravity G 0 is made to coincide with the point C 0 .

ここで、各筒状推進ユニット90a,90b,90c内の放射状安定翼および筒内筒状安定翼の位置および長さを調整して、それら各筒状推進ユニットの各風流風圧中心点Ci,Chi(i=1〜3)を互いに一致させておけば、仮想連結ユニット160fの各風流風圧中心点C0,Ch0も互いに一致する。そして総合重心G0が点C0に一致しているので、総合外部風流風圧中心点Ch0が総合重心G0と一致し、これにより機体160がどの様な速度で飛行していても、機体160の不安定性は発生しなくなる。この様な設定の元では、補助翼160eは必要でない。しかし現実的には、各筒状推進ユニット90a,90b,90cの各風流風圧中心点Ci,Chiは互いに一致しない場合が多いと予想される。また連結部材160a,160c,160dの大きさおよび形状によっても、機体160の各風流風圧中心点C0,Ch0は互いに一致しない場合が多いと予想される。図26は、各点C0,Ch0が一致していないことを想定しているので、補助翼160eを設ける事で、機体160の不安定性を発生させない様にしている。Here, the positions and lengths of the radial stabilizer blades and the in-cylinder cylindrical stabilizer blades in the respective cylindrical propulsion units 90a, 90b, 90c are adjusted, and the wind flow wind pressure center points C i , If C hi (i = 1 to 3) are matched with each other, the wind current and wind pressure central points C 0 and C h0 of the virtual connection unit 160f are also matched with each other. Since the overall center of gravity G 0 coincides with the point C 0 , the overall external wind pressure center point C h0 coincides with the overall center of gravity G 0 , so that no matter what speed the aircraft 160 is flying at, The instability of 160 no longer occurs. Under such a setting, the auxiliary wing 160e is not necessary. However, in reality, it is expected that the wind flow and wind pressure center points C i and C hi of the cylindrical propulsion units 90a, 90b, and 90c often do not coincide with each other. Further, it is expected that the airflow and wind pressure center points C 0 and C h0 of the airframe 160 often do not coincide with each other depending on the size and shape of the connecting members 160a, 160c, and 160d. FIG. 26 assumes that the points C 0 and C h0 do not coincide with each other, so that the instability of the airframe 160 is not generated by providing the auxiliary wing 160e.

ここで、総合外部風流風圧中心点Ch0と総合重心G0との距離をnGhとし、補助翼160eの外部風流風圧中心点CXと総合重心G0との距離をnGXとすると、点CXと点Ch0との総合的風圧中心点を点G0に一致させるためには、式21-(45)を満たせば良いのは明らかである。Here, if the distance between the general external wind pressure central point C h0 and the total gravity center G 0 is n Gh , and the distance between the external wind wind pressure central point C X of the auxiliary wing 160e and the total gravity center G 0 is n GX , In order to make the total wind pressure center point of C X and the point C h0 coincide with the point G 0 , it is obvious that Expression 21- (45) should be satisfied.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

0は、各筒状推進ユニット90a,90b,90cのH値の合計値と見なすことができるので、式21-(46)と表わせる。H 0 can be regarded as the total value of the H values of the cylindrical propulsion units 90a, 90b, and 90c, and therefore can be expressed as Expression 21- (46).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって式21-(46)より、式21-(45)は式21-(47)となる。   Therefore, from Expression 21- (46), Expression 21- (45) becomes Expression 21- (47).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって式21-(47)を満足させる様に補助翼160eを取り付ければ、前方からの風流による風圧モーメントを相殺するモーメントが発生するので、機体160全体は安定した水平飛行を行う事ができる。   Therefore, if the auxiliary wing 160e is attached so as to satisfy Expression 21- (47), a moment that cancels out the wind pressure moment due to the wind flow from the front is generated, so that the entire body 160 can perform a stable horizontal flight.

次に図26の機体(複数の筒状推進ユニットを斜連結した機体)160が水平飛行しているときに、復元効果で機体160が鉛直姿勢に戻ろうとするモーメントを相殺するためには(即ち機体160がホバリング状態から水平飛行に安定的に移行するためには)、どうしたら良いかを考える。   Next, when the airframe 160 (airframe in which a plurality of cylindrical propulsion units are obliquely connected) 160 is flying in the horizontal direction, in order to cancel the moment that the airframe 160 tries to return to the vertical posture by the restoring effect (ie, In order for the airframe 160 to make a stable transition from hovering to level flight), what should be done?

その前に、単独風流の例えば筒状推進ユニットからなる機体(例えば図27の機体180)を考える。   Before that, consider an airframe (for example, airframe 180 in FIG. 27) composed of, for example, a cylindrical propulsion unit with a single wind flow.

この図27の機体180が安定して水平飛行しているとすると、このときのモーメントバランス式は、通常、式21-(48)となる。単純化のため、外筒の外側に流れる外部風流は無視して考える(この外部風流を考慮しても最終結論は同じであるからである)。   If the airframe 180 of FIG. 27 is stably flying in the horizontal direction, the moment balance equation at this time is usually Equation 21- (48). For the sake of simplicity, the external wind flow that flows outside the outer cylinder is ignored (because the final conclusion is the same even if this external wind flow is considered).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

しかし、式21-(48)の左辺のモーメントは偶力モーメントとなるので、式21-(48)は、正しくはFCとFWの合力作用点に掛かる偶力モーメント式となり、式21-(49)となる。However, since the moment on the left side of Equation 21- (48) is a couple moment, Equation 21- (48) is correctly a couple moment equation applied to the resultant action point of F C and F W. (49).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで式21-(2)(3)(4)により、式21-(50)(51)が求まる。   Here, Equations 21- (50) and 51 are obtained by Equations 21- (2), (3), and (4).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また式22-(50)(51)を式21-(49)に代入すると、式21-(52)が求まる。   Further, when Expressions 22- (50) and (51) are substituted into Expression 21- (49), Expression 21- (52) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また式21-(12)より式21-(12)となるので、式21-(53)が求まる。   Since Expression 21- (12) becomes Expression 21- (12), Expression 21- (53) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(53)の意味するところは、点Cが点Gの前(上)にあって、式19-(5)の第一式が成立しなければ成らないという事である。   The meaning of Equation 21- (53) is that the point C is in front of (above) the point G, and the first equation of Equation 19- (5) must be satisfied.

また式21-(53)より、式21-(54)のときも図27の機体180は重力の復元効果を相殺した上でその重力を支えながら水平飛行を行える事が分かる。   Also, from equation 21- (53), it can be seen that even in equation 21- (54), the airframe 180 of FIG. 27 can perform horizontal flight while supporting the gravity after offsetting the restoring effect of the gravity.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって図27において総合風流風圧中心点Cが重心Gの後(下)に移動することは、復元効果を相殺する上でも、避けなければならない。図27の様に点Cが点Gの後(下)に移動すると、重力の復元効果のモーメント以上の逆モーメントが掛かり過ぎて、機体180は下を向くことになる。   Therefore, in FIG. 27, it is necessary to avoid that the total wind current center point C moves behind (below) the center of gravity G in order to cancel the restoration effect. When the point C moves after (below) the point G as shown in FIG. 27, a reverse moment more than the moment of the gravity restoring effect is applied too much and the body 180 turns downward.

図20の様に総合風流風圧中心点Cが総合重心Gの前(上)にある場合の重力の復元効果を相殺するときの式21-(52)に相当する式は、同様にモーメントバランス式より計算すると、式21-(55)となる。   As shown in FIG. 20, when the total wind current center point C is in front of (above) the total center of gravity G, the equation corresponding to the equation 21- (52) for canceling the effect of restoring gravity is similarly the moment balance equation. When calculated more, Equation 21- (55) is obtained.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また式21-(53)は式21-(56)となる。   Expression 21- (53) becomes Expression 21- (56).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(56)と式19-(5)との違いは、左辺のΔπとπとの違いである。この事は、機体(例えば筒状推進ユニット)180をホバリング状態から水平飛行状態に移行させるときに、安定した移行をさせるために、特に重要である。この違いの影響を無くすためには、式21-(54)を満足させれば良いことは明らかである。即ち機体180の総合後流風圧中心点C、総合重心G、外部風圧中心点Wを一致させる事である。各点C,G,Wを一致させる事で、機体180は(但し複数の風流によるn斜連結が必須条件)安定したホバリングを行い、またスムーズに水平飛行に移行する事ができる。   The difference between Equation 21- (56) and Equation 19- (5) is the difference between Δπ and π on the left side. This is particularly important in order to make a stable transition when the fuselage (for example, the cylindrical propulsion unit) 180 is shifted from the hovering state to the horizontal flight state. Obviously, in order to eliminate the influence of this difference, it is sufficient to satisfy Expression 21- (54). That is, the overall wake wind pressure center point C, the overall center of gravity G, and the external wind pressure center point W of the airframe 180 are matched. By matching the points C, G, and W, the airframe 180 can perform stable hovering and smoothly transition to horizontal flight (however, it is necessary to have n oblique connections by a plurality of wind currents).

式21-(54)を式21-(55)に代入すると、式21-(57)になる。この式は、式21-(12)と同じである。   Substituting Equation 21- (54) into Equation 21- (55) yields Equation 21- (57). This equation is the same as Equation 21- (12).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

よって式21-(57)より、水平移動速度vは式21-(58)となり、角度βを90°から少しずつ小さくすれば、それに従って機体180の水平移動速度vは0から少しずつ増大する事になる。   Therefore, from Expression 21- (57), the horizontal movement speed v becomes Expression 21- (58). If the angle β is gradually decreased from 90 °, the horizontal movement speed v of the airframe 180 increases gradually from 0 accordingly. It will be a thing.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

機体が複数の風流の推進ユニットで構成されている場合(即ち図26の機体160の場合)は、式21-(44)-3が成立すれば、機体160は安定したホバリングを行う事ができる事は分かっている。この場合、外部風圧力の影響は殆ど無くなるので、複数の風流の推進ユニットで構成される機体160がホバリング状態から水平飛行に安定的に移行できる条件は式21-(59)であると言える。   When the airframe is composed of a plurality of wind propulsion units (ie, in the case of the airframe 160 in FIG. 26), the airframe 160 can perform stable hovering if Equation 21- (44) -3 is satisfied. I know that. In this case, since the influence of the external wind pressure is almost eliminated, it can be said that the condition under which the airframe 160 composed of a plurality of wind flow propulsion units can stably shift from the hovering state to the horizontal flight is Expression 21- (59).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

図27の機体180が水平飛行している場合の前述の計算の中には、外筒の外側に流れる外部風流の影響を無視していたが、この場合、この外部風流の影響を考慮に入れたときには、式21-(50)のFCは、式21-(60)になる。 In the above calculation when the aircraft 180 in FIG. 27 is flying horizontally, the influence of the external wind flow flowing outside the outer cylinder is ignored. In this case, the influence of the external wind flow is taken into consideration. In this case, F C in the expression 21- (50) becomes the expression 21- (60).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(60)を使用して計算すると、式21-(56)は式21-(61)となる。   When calculating using Expression 21- (60), Expression 21- (56) becomes Expression 21- (61).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式21-(61)より、機体180が重力による復元効果を相殺して水平飛行を維持する条件は、前記結論と同じく、式21-(54)を満足させることである。   From Equation 21- (61), the condition for the aircraft 180 to maintain the horizontal flight by canceling the restoring effect due to gravity is to satisfy Equation 21- (54), as in the above conclusion.

図26の機体160の場合において、各推進ユニットを連結する部材の面積および質量を考慮した場合も、機体全体の総合重心、総合後流風圧中心点、総合外部風圧中心点、および総合外部風流風圧中心点が一致していて、且つ式21-(44)-3が満足していれば、機体は安定したホバリングを行い、更に安定して水平飛行に移行してゆく事ができる事になる。   In the case of the fuselage 160 of FIG. 26, the total center of gravity, the total wake wind pressure center point, the total external wind pressure center point, and the total external wind flow wind pressure of the entire fuselage are also taken into consideration when considering the area and mass of the members connecting the propulsion units. If the center points coincide with each other and Expression 21- (44) -3 is satisfied, the aircraft can stably hover and move to level flight more stably.

S22.(推進力増幅装置)
筒状推進ユニットを有する機体は、水平飛行時にはその機体に掛かる重力の何分の1かの推進力によりその機体を浮かしそのまま水平飛行を続けるので、図10の機体(推進力増幅装置)170を考えれば、その機体170は、その機体170の重力の何分の1かの推進力で浮上できることになる。
S22. (Propulsion amplifier)
The airframe having a cylindrical propulsion unit floats the airframe by a propulsive force that is a fraction of the gravitational force applied to the airframe during horizontal flight and continues the horizontal flight as it is. Therefore, the airframe (propulsive force amplifying device) 170 in FIG. Considering that, the aircraft 170 can float with a propulsive force that is a fraction of the gravity of the aircraft 170.

機体170は、複数(例えば4つ)のn斜連結筒状推進ユニット170a〜170dを有し、それら各n斜連結筒状推進ユニットを同軸円周(例えば同一円周)上に沿って略対称的に配置し且つそれらの推進力FP1,FP2,FP3,FP4を同じ回転方向に向ける様にして、連結部材170eにより互いに連結されて構成されている。The fuselage 170 has a plurality (for example, four) of n obliquely connected cylindrical propulsion units 170a to 170d, and these n obliquely connected cylindrical propulsion units are substantially symmetrical along a coaxial circumference (for example, the same circumference). And are connected to each other by a connecting member 170e so that their propulsive forces F P1 , F P2 , F P3 , and F P4 are directed in the same rotational direction.

連結部材170eは、例えば、円盤170fを有し、その外周面に複数の連結部170gが形成されて構成されており、それら各連結部170gの先端部にn斜連結筒状推進ユニット170a〜170dが連結されている。   The connecting member 170e has, for example, a disk 170f, and is configured by forming a plurality of connecting portions 170g on the outer peripheral surface thereof, and n-tilt-connected cylindrical propulsion units 170a to 170d at the distal ends of the connecting portions 170g. Are connected.

例えば図10の各筒状推進ユニット170a〜170dの迎角βが5.73°のとき、各筒状推進ユニット170a〜170dの水平飛行推進力FPi(i=1〜4)は、式21-(19)より式22-(10)となり、機体107全体に掛かる重力の1/40倍の推進力で機体170が浮上する事になる。For example, when the angle of attack β of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d in FIG. 10 is 5.73 °, the horizontal flight propulsion force F Pi (i = 1 to 4) of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d is expressed by Equation 21. -From (19), Formula 22- (10) is obtained, and the airframe 170 is lifted with a propulsive force that is 1/40 times the gravity applied to the entire airframe 107.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

図10の推進力増幅装置170には1つの問題点がある。各筒状推進ユニット170a〜170dをそれぞれ2つ以上のn斜連結ユニットと考えた場合、各筒状推進ユニット170a〜170dは、n斜連結ユニットを代表した1つの仮想ユニットと考えられる。このとき、仮想ユニットには、2つ以上の独立した風流の風圧中心点が存在することになり、それらが円盤170fの中心点の周りを回転することで、それら各仮想ユニットに、その回転モーメントに対する反回転モーメントが発生する。その結果、機体170全体の回転が抑制されることになる。   There is one problem with the propulsion amplifier 170 of FIG. When each cylindrical propulsion unit 170a to 170d is considered as two or more n oblique connection units, each cylindrical propulsion unit 170a to 170d is considered as one virtual unit representing the n oblique connection unit. At this time, there are two or more independent wind pressure center points of the virtual unit in the virtual unit, and by rotating around the center point of the disk 170f, each of the virtual units has its rotational moment. An anti-rotational moment with respect to As a result, the rotation of the entire body 170 is suppressed.

また同じく図10の各筒状推進ユニット170a〜170dをそれぞれ単独の筒状推進ユニットと考えた場合でも、各筒状推進ユニット170a〜170dと円盤170との結合位置によっては、前述と同様に反回転モーメントが発生する。   Similarly, even when each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d in FIG. 10 is considered as a single cylindrical propulsion unit, depending on the coupling position between the cylindrical propulsion units 170a to 170d and the disk 170, it may be the same as described above. A rotational moment is generated.

図28は、図10の円盤170fを上から見た図である。各筒状推進ユニット170a〜170dを直線で表している。各筒状推進ユニット170a〜170dは、それらのプロペラ回転方向が同じでも、同軸円周上に沿って同じ回転方向に推進力を向ける様に対称的に配置されているので、それらのプロペラ回転による反トルクは相殺される。   FIG. 28 is a top view of the disk 170f of FIG. Each cylindrical propulsion unit 170a-170d is represented by a straight line. The cylindrical propulsion units 170a to 170d are arranged symmetrically so as to direct the propulsive force in the same rotational direction along the coaxial circumference even if their propeller rotational directions are the same. Anti-torque is offset.

図28の各点Pは、各筒状推進ユニット170a〜170bのプロペラ作用点である。各筒状推進ユニット170a〜170dは、そのプロペラ作用点Pで円盤170fの接線方向に一致する様に円盤170fに連結されている。また各筒状推進ユニット170a〜170dの重心点G、総合後流風圧中心点Cおよび外部風圧中心点Wの位置関係は、式19-(5)を満たす様に配設されている。   Each point P of FIG. 28 is a propeller action point of each cylindrical propulsion unit 170a-170b. Each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d is connected to the disc 170f so as to coincide with the tangential direction of the disc 170f at its propeller action point P. Further, the positional relationship among the center of gravity G, the overall wake wind pressure center point C, and the external wind pressure center point W of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d is arranged so as to satisfy Expression 19- (5).

この様に構成された推進力増幅装置170においては、各筒状推進ユニット170a〜170dは、同軸円周上に沿って同じ回転方向に推進力を向ける様に略対称的に配置されているので、同軸円周上を回転している中での各筒状推進ユニット170a〜170dの不安定性は相殺され、機体170全体としては安全性が保たれることになる。   In the propulsive force amplifying apparatus 170 configured in this way, the cylindrical propulsion units 170a to 170d are arranged substantially symmetrically so as to direct the propulsive force in the same rotational direction along the coaxial circumference. The instability of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d while rotating on the coaxial circumference is offset, and the safety of the entire body 170 is maintained.

また各筒状推進ユニット170a〜170dはそれらのプロペラ作用点Pで円盤170fに連結され、更にそれらの各点G,C,Wの位置関係は式19-(5)を満足しているので、各筒状推進ユニット170a〜170dの単独安定性が保たれ、点Pから受ける求心力mv2/2に比例する重心点G周りの回転モーメントと釣り合う反回転モーメントが発生する事になる。Moreover, each cylindrical propulsion unit 170a-170d is connected to the disk 170f at their propeller action point P, and the positional relationship between these points G, C, W satisfies Expression 19- (5). alone stability of each tubular propulsion unit 170a~170d is maintained, anti-roll moment will occur commensurate with the rotational moment of the center of gravity around G proportional to the centripetal force mv 2/2 received from the point P.

実際、これまでの実験に使用した筒状推進ユニット(例えば90)をプロペラ作用点Pあたりを手で持ち、実験者の体の周囲を回転させる実験を行うと、全く抵抗が無い事が分かる。点P以外、例えば重心点Gあたりを手で持ち同様な実験を行うと反回転力を手に感じる事ができる。   In fact, when a cylindrical propulsion unit (for example, 90) used for the experiments so far is held around the propeller action point P and rotated around the experimenter's body, it can be seen that there is no resistance. If a similar experiment is performed with the hand around the center of gravity G other than the point P, for example, the counter-rotating force can be felt by the hand.

ここで注意しなければならないのは、各筒状推進ユニット170a〜170dの外筒の外側に流れる外部風流は徐々にその速度を増し、その結果、外筒の外側の外部風流風圧中心点に掛かる風圧力が次第に増して行くことである。   It should be noted here that the external wind flow flowing outside the outer cylinder of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d gradually increases its speed, and as a result, is applied to the external wind flow pressure center point outside the outer cylinder. The wind pressure gradually increases.

その事で各筒状推進ユニット170a〜170dの安定性が崩れる事になり、結果として、再び反回転モーメントが発生する。この不安定性を防ぐためには、図26で説明した同じ方法で、各筒状推進ユニット170a〜170dの重心点G周りのモーメントバランスが各筒状推進ユニット170a〜170dの外筒の外側を流れる外部風流により崩されない様にすれば良いことは明らかである。   As a result, the stability of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d is lost, and as a result, a counter-rotation moment is generated again. In order to prevent this instability, the same method described with reference to FIG. 26 is used, and the moment balance around the center of gravity G of each cylindrical propulsion unit 170a to 170d flows outside the outer cylinder of each cylindrical propulsion unit 170a to 170d. It is clear that it should not be destroyed by wind currents.

図28または図10の推進力増幅装置170が式21-(19)で表される加速度a2で上昇を始めたとき、上向きの速度により、図20において安定翼に当たる風速vの方向が下方向に変向され、その結果、上昇力自体が減少し、上昇速度が減速するのではないかという疑問が生じる。しかし、図20における速度vの方向が下方向に変向されることにより、式21-(10)で表される各筒状推進ユニット170a〜170dの推進力fが0よりも大きくなり、f=0になるまで各筒状推進ユニット170a〜170dの推進速度が大きくなることで、推進力増幅装置170の上昇力が保たれる事になる。これを図29および式により証明すると、次の様になる。When the propulsion amplifying device 170 of FIG. 28 or FIG. 10 starts to rise at the acceleration a 2 represented by the equation 21- (19), the direction of the wind speed v hitting the stable blade in FIG. As a result, the ascending force itself decreases and the question arises that the ascending speed will slow down. However, when the direction of the speed v in FIG. 20 is changed downward, the propulsive force f of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d expressed by the equation 21- (10) becomes larger than 0, and f As the propulsion speed of each of the cylindrical propulsion units 170a to 170d increases until = 0, the ascending force of the propulsive force amplifying device 170 is maintained. This is proved by FIG. 29 and the equation as follows.

図29は、図20の筒状推進ユニット90が上向きに速度v2で上昇しているときの図である。ここでは水平方向の速度をv1としている。上昇力Fは、式21-(6)より式22-(11)となる。FIG. 29 is a diagram when the cylindrical propulsion unit 90 of FIG. 20 is rising upward at the speed v 2 . Here, the horizontal speed is v 1 . The ascending force F is expressed by Expression 22- (11) from Expression 21- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

風速v1が内有する力をΔf1とし、風速v2が内有する力をΔf2とし、安定翼に掛かる風圧力をΔfとすれば、式22-(1)(2)(3)が成立する。Equation 22- (1) (2) (3) is established if the force of the wind speed v 1 is Δf 1 , the force of the wind speed v 2 is Δf 2, and the wind pressure applied to the stable blade is Δf. To do.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

ここで、式21-(3)(4)(5)(6)より、式22-(4)が求まる。   Here, Expression 22- (4) is obtained from Expression 21- (3) (4) (5) (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

今、式22-(12)と置くと、式22-(4)は式22-(5)となる。   Now, when Expression 22- (12) is put, Expression 22- (4) becomes Expression 22- (5).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

一方、式21-(9)より、式22-(6)が求まる。   On the other hand, Expression 22- (6) is obtained from Expression 21- (9).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

f=0のときに終端速度に達するので、式22-(6)でf=0として、式22-(7)および式22-(8)が求まる。   Since the terminal speed is reached when f = 0, equation 22- (7) and equation 22- (8) are obtained by setting f = 0 in equation 22- (6).

Figure 0005184555
Figure 0005184555

式22-(7)を式22-(5)を代入すると、式22-(9)となり、この式は式21-(19)と全く同じ式であり、この式から上昇力FはFPをsinβで割った値になる事が分かる。When the formula 22-a (7) Substituting equation 22-a (5), the formula 22- (9), and this equation is exactly the same formula as formula 21 (19), rising force F F P From this equation It turns out that it becomes the value which divided by sinβ.

Figure 0005184555
Figure 0005184555

また式21-(13)の右辺と式22-(8)の右辺が同じである事から、機体90が水平飛行しているときは、安定翼に掛かる風圧力は、vP 2に比例し、(HΔπ+W)およびtanβに反比例すること、およびH,W,β,Δπ,vPが決まれば、機体の上昇速度v2の値の如何にかわらず常に一定である事が分かる。Since the right side of Equation 21- (13) and the right side of Equation 22- (8) are the same, the wind pressure applied to the stable wing is proportional to v P 2 when the aircraft 90 is flying horizontally. , (HΔπ + W) and tan β, and if H, W, β, Δπ, and v P are determined, it can be understood that the value is always constant regardless of the value of the ascending speed v 2 of the aircraft.

S23.(n斜連結の各筒状推進ユニットの各重心周りの同方向同時回動)
図30は、3つの例えば筒状推進ユニット(例えば90)を3斜連結した機体250の側面図であり、各筒状推進ユニット90a〜90cを簡略化して直線で表している。この3つの筒状推進ユニット90a〜90cの各属性値は全て等しいとする。図30の符号250bは、各筒状推進ユニット90a,90bを連結する連結部材であり、符号250cは、筒状推進ユニット90cと連結部材250bとを連結する連結部材である。
S23. (Simultaneous rotation in the same direction around each center of gravity of each cylindrical propulsion unit with n diagonal connections)
FIG. 30 is a side view of an airframe 250 in which three, for example, cylindrical propulsion units (for example, 90) are connected obliquely, and the cylindrical propulsion units 90a to 90c are simplified and represented by straight lines. The attribute values of the three cylindrical propulsion units 90a to 90c are all equal. The reference numeral 250b in FIG. 30 is a connecting member that connects the cylindrical propulsion units 90a and 90b, and the reference numeral 250c is a connecting member that connects the cylindrical propulsion unit 90c and the connecting member 250b.

各筒状推進ユニット90a,90bはそれぞれ、連結部材250bに対して、その重心G1,G2まわりに回動可能に連結されている。また筒状推進ユニット90cは、連結部材250cに対して、その重心G3まわりに回動可能に連結されている。Each of the cylindrical propulsion units 90a and 90b is connected to the connecting member 250b so as to be rotatable around its center of gravity G 1 and G 2 . The tubular propulsion unit 90c, to the connecting member 250c, is pivotally connected around its center of gravity G 3.

尚、図示省略されるが、機体250には、各筒状推進ユニット90a〜90cをそれぞれの重心G1,G2,G3まわりに同時に同方向に回動する回動機構を更に備えている。Although being not shown, the body 250 has a respective tubular propulsion unit 90a~90c further comprising a rotating mechanism for simultaneously rotated in the same direction to each around the center of gravity G 1, G 2, G 3 .

この3斜連結の機体250は、前述で説明した通り、安定したホバリングをする事ができる。各筒状推進ユニット90a〜90cを同時に同方向にそれぞれの重心G1,G2,G3を中心にして緩やかに回動させていったとき、例えば角度αまでそれぞれを回動させたときの各筒状推進ユニット90a〜90cの状態を表しているのが、図30の点線である。中央の波線250aは、各筒状推進ユニット90a〜90cを代表した仮想ユニットを表している。As described above, the three-diagonally connected machine body 250 can perform stable hovering. When each of the cylindrical propulsion units 90a to 90c is slowly rotated around the center of gravity G 1 , G 2 , G 3 simultaneously in the same direction, for example, when each is rotated to an angle α A dotted line in FIG. 30 represents the state of each of the cylindrical propulsion units 90a to 90c. A central wavy line 250a represents a virtual unit representing each of the cylindrical propulsion units 90a to 90c.

図30より明らかな様に、各筒状推進ユニット90a〜90cをそれぞれの重心G1,G2,G3を中心に角度αだけ同方向に回動させても、3斜連結の総合重心G0の位置は変化しない事が分かる。各筒状推進ユニット90a〜90cの回動に合わせて3斜連結の仮想ユニット250aも同時に同方向にその重心G0を中心に回動して行く事も分かる。角度α回動した後も、各筒状推進ユニット90a〜90cは3斜連結になっているので、横揺れ、反回転に関して安定している事には変わりない。As is clear from FIG. 30, even if each cylindrical propulsion unit 90a to 90c is rotated in the same direction by an angle α about the center of gravity G 1 , G 2 , G 3 , the total center of gravity G of the three oblique connections is obtained. It can be seen that the position of 0 does not change. Virtual unit 250a of 3 oblique linked in the rotation of the tubular propulsion unit 90a~90c be understood that going to rotate around its center of gravity G 0 in the same direction at the same time. Even after the rotation of the angle α, the cylindrical propulsion units 90a to 90c are connected in three diagonals, so that they remain stable with respect to rolling and counter-rotation.

図30の様に各筒状推進ユニット90a〜90cが角度αだけ傾けば、当然の事として、機体250全体は水平飛行を始める。この場合、図26で説明した様な補助翼を取り付けて置けば、機体250全体は安定した水平飛行を行う事ができる。   If each cylindrical propulsion unit 90a-90c inclines only the angle (alpha) like FIG. 30, naturally the whole body 250 will start a horizontal flight. In this case, if the auxiliary wing as described with reference to FIG. 26 is attached, the entire body 250 can perform a stable horizontal flight.

但し、実際的には、複数の推進ユニットを連結した場合の連結部材の面積および質量を考慮するならば、安定ホバリングおよび水平飛行への安定移行を行うためには、前述の説明の様に、機体全体を考えた場合の式21-(44)-3を満足しなければならない。更に、機体全体の総合重心、総合後流風圧中心点、総合外部風圧中心点、および総合外部風流風圧中心点を一致させることも必要になる。またそれらの総合点の一致した状態を水平移行への移行時にも保持するために、同時同方向に回動させる各推進ユニットの後流風圧中心点と重心とを一致させておく必要がある。各推進ユニットの外部風圧中心点は、後流風圧中心点および重心に一致させなくても式21-(44)-3を満たしている限り、機体全体への影響は極めて小さなものであると思われる。   However, in practice, in consideration of the area and mass of the connecting member when a plurality of propulsion units are connected, in order to perform stable transition to stable hovering and horizontal flight, as described above, Formula 21- (44) -3 when considering the entire aircraft must be satisfied. Furthermore, it is necessary to match the overall center of gravity of the entire aircraft, the overall wake wind pressure center point, the overall external wind pressure center point, and the overall external wind wind pressure center point. Further, in order to maintain the coincidence of these total points even when shifting to the horizontal transition, it is necessary to match the center of gravity of the downstream wind pressure and the center of gravity of each propulsion unit that is simultaneously rotated in the same direction. As long as the external wind pressure center point of each propulsion unit does not coincide with the wake wind pressure center point and the center of gravity, as long as Expression 21- (44) -3 is satisfied, the impact on the entire aircraft will be extremely small. It is.

以上の様に、n斜連結の各筒状推進ユニット90a〜90cをそれぞれの重心G1,G2,G3を中心にして同方向に同時に緩やかに回動させていけば、ホバリング状態から水平飛行への移行が非常に安定して行える事が分かる。この事を利用すれば、フライングカーは充分実現可能であると思われる。As described above, if each of the cylindrical propulsion units 90a to 90c connected in an oblique direction is gently rotated in the same direction around the center of gravity G 1 , G 2 , G 3 simultaneously, You can see that the transition to flight is very stable. If this is utilized, it seems that a flying car is fully feasible.

図31は、n斜連結同方向同時回動を利用したフライングカー300の一例である。このフライングカー300は、車両300aと、車両300aの例えば前部両側および後部両側に回動可能に配設された計4個の筒状推進ユニット(例えば90)と、各筒状推進ユニット90を回動する回動機構(不図示)とを備えて構成される。図31では、更に翼300bを備えている。各筒状推進ユニット90は、それぞれの重心まわりに回動可能に車両300aに配設されており、前記回動機構により、垂直方向または車両300aの前後方向に平行な水平方向に回動可能になっている。   FIG. 31 is an example of a flying car 300 that utilizes n-slanted connection and simultaneous rotation in the same direction. The flying car 300 includes a vehicle 300a, a total of four cylindrical propulsion units (for example, 90) rotatably disposed on, for example, both the front and rear sides of the vehicle 300a, and each cylindrical propulsion unit 90. A rotation mechanism (not shown) that rotates is configured. In FIG. 31, a wing 300b is further provided. Each cylindrical propulsion unit 90 is disposed in the vehicle 300a so as to be rotatable around its center of gravity, and can be rotated in the vertical direction or a horizontal direction parallel to the front-rear direction of the vehicle 300a by the rotation mechanism. It has become.

この構成により、各筒状推進ユニット90を垂直方向に向けて後流を下方に射出すれば、安定した垂直離着陸およびホバリングを行う事ができ、そのホバリング状態で、各筒状推進ユニット90を同時に緩やかに車両300aの前後方向に平行な略水平方向(図31の矢印方向S)に回動させて後流を車両後方に射出すれば、安定した状態で水平飛行へと移行する事ができる。   With this configuration, if each tubular propulsion unit 90 is directed vertically and the wake is injected downward, stable vertical take-off and landing and hovering can be performed. If the wake is gently rotated in a substantially horizontal direction (arrow direction S in FIG. 31) parallel to the front-rear direction of the vehicle 300a and the wake is ejected to the rear of the vehicle, it is possible to shift to a horizontal flight in a stable state.

尚、以上で説明した機体または筒状推進ユニットは、飛行装置として使用するだけでなく、安定性に優れているので、飛行機等の安定性を増強するための姿勢制御装置として使用することも、上記の実施の形態の範囲に含まれるものとする。   In addition, since the fuselage or cylindrical propulsion unit described above is not only used as a flying device but also excellent in stability, it can also be used as an attitude control device for enhancing the stability of an airplane or the like. It is included in the scope of the above embodiment.

尚、以上で説明は、筒状推進ユニットとして機体90を用いたが、機体90に限定するものではなく機体70,80等であっても良く、また筒状に限定するものではなく機体40A等を用いても良く、更には安定翼として円筒安定翼または放射状安定翼を備えた推進ユニットであれば特に限定されない。   In the above description, the airframe 90 is used as the cylindrical propulsion unit. However, the airframe 90 is not limited to the airframe 90, and may be the airframes 70, 80 or the like. Further, there is no particular limitation as long as the propulsion unit includes a cylindrical stabilizing blade or a radial stabilizing blade as a stabilizing blade.

Claims (33)

放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を有する機体と、  A fuselage having a plurality of vertical partition plates assembled radially;
前記複数枚の垂直仕切板の上側に配置されたプロペラと、  A propeller disposed above the plurality of vertical partition plates;
を備え、With
前記プロペラの直径をr  The diameter of the propeller is r 00 としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの2πr2πr of the moment that the propeller receives from the surrounding air 00 倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直仕切板に掛かるように、前記垂直仕切板の形状が形成され、The shape of the vertical partition plate is formed such that a double moment is applied to the plurality of vertical partition plates by the propeller wake.
前記機体は、n(n:2以上の整数)層に分割構成され、それら各層はそれぞれ、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を備え、  The aircraft is configured to be divided into n (n: an integer of 2 or more) layers, each of which includes a plurality of vertical partition plates that are radially assembled,
i番目の前記層の高さおよび垂直仕切板の直径単位の枚数をそれぞれΔl  Δl represents the height of the i-th layer and the number of diameter units of the vertical partition plate. ii およびmAnd m ii とすると、前記各層の高さΔlThen, the height Δl of each layer 11 ,Δl, Δl 22 ,,…,Δl, ..., Δl nn および垂直仕切板の直径単位の枚数mAnd the number m of vertical partition plate diameter units 11 ,m, M 22 ,,…,m, ..., m nn は、ΔlIs Δl 11 m 11 +Δl+ Δl 22 m 22 +…+Δl+ ... + Δl nn m nn ≒2πr≒ 2πr 00 を満たすように設定されることを特徴とするプロペラ装置。A propeller device that is set to satisfy
前記各層はそれぞれ、前記複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のプロペラ装置。2. The propeller device according to claim 1, wherein each of the layers further includes a cylindrical body that is covered around the plurality of vertical partition plates. 放射状安定翼または筒状安定翼を備え、With radial stabilizer or cylindrical stabilizer,
前記放射状安定翼または/および前記筒状安定翼は、当該姿勢制御装置の重心と各安定翼の風圧中心点の総合後流風圧中心点との距離n  The radial stabilizer blade and / or the cylindrical stabilizer blade is a distance n between the center of gravity of the attitude control device and the total wake wind pressure center point of the wind pressure center point of each stabilizer blade. GCGC および重心と外部風圧中心点Wとの距離nAnd the distance n between the center of gravity and the external wind pressure center point W GWGW との関係が式19-(5)で表される様に配置されることを特徴とする姿勢制御装置。The posture control device is arranged such that the relationship between the position and the position is represented by Expression 19- (5).
Figure 0005184555
Figure 0005184555
筒状安定翼と、A cylindrical stabilizer,
前記筒状安定翼の中心軸線上に沿って同軸線状に配設された1つ以上の放射状安定翼と、  One or more radial stabilizers disposed coaxially along the central axis of the cylindrical stabilizer;
を備え、With
前記放射状安定翼または/および前記筒状安定翼は、当該姿勢制御装置の重心と各安定翼の風圧中心点の総合後流風圧中心点との距離n  The radial stabilizer blade and / or the cylindrical stabilizer blade is a distance n between the center of gravity of the attitude control device and the total wake wind pressure center point of the wind pressure center point of each stabilizer blade. GCGC および重心と外部風圧中心点Wとの距離nAnd the distance n between the center of gravity and the external wind pressure center point W GWGW との関係が式19-(5)で表される様に配置されることを特徴とする姿勢制御装置。The posture control device is arranged such that the relationship between the position and the position is represented by Expression 19- (5).
Figure 0005184555
Figure 0005184555
前記筒状安定翼の上端から下に前記筒状安定翼の長さの1/8以上の距離の位置に、前記筒状安定翼の中心軸線方向に風流を発生させる風流発生装置を配置したことを特徴とする請求項3または4に記載の姿勢制御装置。An airflow generator for generating an airflow in the direction of the central axis of the cylindrical stabilizer blade is disposed at a position of a distance of 1/8 or more of the length of the cylindrical stabilizer blade from the upper end of the cylindrical stabilizer blade. The attitude control device according to claim 3 or 4, characterized by the above-mentioned. 前記風流発生装置は、風流を発生させるプロペラと、プロペラ用駆動部とを備えることを特徴とする請求項3〜5の何れかに記載の姿勢制御装置。The attitude control device according to claim 3, wherein the wind flow generation device includes a propeller that generates a wind flow and a propeller drive unit. 前記筒状安定翼の下に補助安定翼を配置させたことを特徴とする請求項3〜5の何れかに記載の姿勢制御装置。The attitude control device according to any one of claims 3 to 5, wherein an auxiliary stabilizer blade is disposed under the cylindrical stabilizer blade. 前記放射状安定翼が中心軸線対称に形成された場合において、In the case where the radial stabilizer is formed symmetrically about the central axis,
前記プロペラの実効角度をβ  The effective angle of the propeller is β TT とし、i番目の前記放射状安定翼の安定翼の直径単位の枚数をmAnd the number of the wings in the diameter unit of the i-th radial wing is m ii とし、i番目の前記放射状安定翼の中心軸線方向の長さを前記プロペラの直径で割った値をnAnd the value obtained by dividing the length of the i-th radial stabilizer blade in the direction of the central axis by the diameter of the propeller is n ii とすると、式14-(1)が成立することを特徴とする請求項3〜7の何れかに記載の姿勢制御装置。Then, the posture control apparatus according to claim 3, wherein Expression 14- (1) is established.
Figure 0005184555
Figure 0005184555
請求項3〜請求項8の何れかに記載の姿勢制御装置のうちの同じものを2つ組み合わせた姿勢制御装置であって、An attitude control apparatus combining two of the same attitude control apparatuses according to any one of claims 3 to 8,
それぞれその吸気側開口端を上側に向けると共にその排気側開口端を下側に向け、且つ互いの吸気側開口端を互いの対向方向に傾斜角度0°で傾斜させる様にして、互いに間隔空けて配置された前記2つの姿勢制御装置と、  The intake side open ends are directed upward, the exhaust side open ends are directed downward, and the intake side open ends are inclined at an inclination angle of 0 ° in the opposite direction to each other and spaced apart from each other. The two attitude control devices arranged; and
前記2つの姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、  A connecting member that interconnects the two attitude control devices;
を備えることを特徴とする姿勢制御装置。An attitude control device comprising:
請求項9に記載の姿勢制御装置の前記傾斜角度を0°よりも大きくした姿勢制御装置を2つ以上組み合わせた姿勢制御装置であって、それら2つ以上の姿勢制御装置を、平面視でそれらの中心軸において放射状に交差する様に相互連結をしたことを特徴とする姿勢制御装置。A posture control device that is a combination of two or more posture control devices having the inclination angle larger than 0 ° of the posture control device according to claim 9, wherein the two or more posture control devices are viewed in plan view. A posture control device characterized by being interconnected so as to cross radially at the central axis of the. 請求項9または請求項10に記載の姿勢制御装置であって、その総合重心Gとその総合後流風圧中心点Cとの距離nThe attitude control device according to claim 9 or 10, wherein a distance n between the total gravity center G and the total wake wind pressure center point C GCGC およびその総合重心Gとその総合外部風圧中心点Wとの距離nAnd the distance n between the total center of gravity G and the total external wind pressure center point W GWGW が式19-(5)を満たすことを特徴とする姿勢制御装置。Satisfies the expression 19- (5).
Figure 0005184555
Figure 0005184555
請求項10に記載の姿勢制御装置であって、組み合わせる前記姿勢制御装置の数を4つ以上の偶数とし、且つその総合重心、その総合後流風圧中心点およびその総合外部風圧中心点を互いに一致させたことを特徴とする姿勢制御装置。11. The attitude control device according to claim 10, wherein the number of the attitude control devices to be combined is an even number of 4 or more, and the total center of gravity, the total wake wind pressure center point, and the total external wind pressure center point coincide with each other. A posture control device characterized by having been made. 前記筒状安定翼の外側に更に安定翼を備えることを特徴とする請求項3〜12の何れかに記載の姿勢制御装置。The attitude control device according to any one of claims 3 to 12, further comprising a stabilizer blade outside the cylindrical stabilizer blade. 請求項3〜請求項8または請求項13の何れかに記載の姿勢制御装置のうち同じものを2つ以上組み合わせた姿勢制御装置であって、An attitude control apparatus combining two or more of the attitude control apparatuses according to any one of claims 3 to 8 or claim 13,
それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記2つ以上の姿勢制御装置と、  The two or more attitude control devices arranged such that their central axes are parallel to each other, their intake side is directed upward, their exhaust side is directed downward, and spaced apart from each other;
前記2つ以上の姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、  A connecting member that interconnects the two or more attitude control devices;
を備えることを特徴とする姿勢制御装置。An attitude control device comprising:
請求項14に記載の姿勢制御装置であって、その総合重心G15. The attitude control device according to claim 14, wherein the total center of gravity G 00 と前記2つ以上の姿勢制御装置の各々の後流風圧中心点CAnd the wake wind pressure center point C of each of the two or more attitude control devices ii (i:前記2つ以上の姿勢制御装置の識別番号)との前記中心軸方向の距離nThe distance n in the central axis direction (i: the identification number of the two or more attitude control devices) GCiGCi 、およびその総合重心G, And its total center of gravity G 00 とその総合外部風圧中心点WAnd its total external wind pressure center point W 00 との前記中心軸方向の距離nAnd the distance n in the central axis direction GWGW との関係式が式21-(44)-3を満たすことを特徴とする姿勢制御装置。The posture control device characterized in that the relational expression satisfies the expression 21- (44) -3.
Figure 0005184555
Figure 0005184555
請求項14に記載の姿勢制御装置であって、その総合重心G15. The attitude control device according to claim 14, wherein the total center of gravity G 00 とその総合後流風圧中心点CAnd its overall wake wind pressure central point C 00 とを互いに一致させたことを特徴とする姿勢制御装置。And an attitude control device characterized by matching each other. 請求項15または請求項16に記載の姿勢制御装置のうち同じものを2つ以上組み合わせたものを推進ユニットとして用いた推進力増幅装置であって、A propulsion power amplifying device using as a propulsion unit a combination of two or more of the attitude control devices according to claim 15 or claim 16,
同軸円周上に沿って同じ回転方向に推進力を向ける様に略対称的に配置された前記2つ以上の姿勢制御装置と、  The two or more attitude control devices arranged substantially symmetrically so as to direct the propulsive force in the same rotational direction along a coaxial circumference;
前記2つ以上の姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、  A connecting member that interconnects the two or more attitude control devices;
を備えることを特徴とする推進力増幅装置。A propulsion power amplifying device comprising:
請求項17に記載の推進力増幅装置であって、The propulsion power amplifying device according to claim 17,
前記2つ以上の姿勢制御装置はそれぞれ、その推進力作用点と前記同軸円周の中心とを結ぶ直線と、その中心軸とが直交する様に相互連結されることを特徴とする推進力増幅装置。  Each of the two or more attitude control devices is characterized in that a straight line connecting the propulsive force action point and the center of the coaxial circumference and the central axis are interconnected so as to be orthogonal to each other. apparatus.
請求項3〜請求項12または請求項14の何れかに記載の姿勢制御装置を複数個を組み合わせた姿勢制御装置であって、その総合推進力作用点、その総合重心、その総合後流風圧中心点およびその総合外部風圧中心点がその中心軸上に配置することを特徴とする姿勢制御装置。15. A posture control device that combines a plurality of the posture control devices according to claim 3, wherein the total thrust force action point, the total center of gravity, the total wake wind pressure center An attitude control device characterized in that a point and a central point of its total external wind pressure are arranged on its central axis. 請求項3〜請求項8の何れかに記載の姿勢制御装置のうちの同じものを2つ組み合わせたものを推進ユニットとして用いた飛行装置であって、A flying device using as a propulsion unit a combination of two of the same attitude control devices according to any one of claims 3 to 8,
それぞれその吸気側開口端を上側に向けると共にその排気側開口端を下側に向け、且つ互いの吸気側開口端を互いの対向方向に傾斜角度0°で対向させる様にして、互いに間隔空けて配置された前記2つの姿勢制御装置と、  The intake side opening ends are directed upward, the exhaust side opening ends are directed downward, and the intake side opening ends are opposed to each other at an inclination angle of 0 °, and spaced apart from each other. The two attitude control devices arranged; and
前記2つの姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、  A connecting member that interconnects the two attitude control devices;
を備えることを特徴とする飛行装置。A flight apparatus comprising:
請求項3〜請求項12の何れかに記載の姿勢制御装置を推進ユニットとして用いた飛行装置であって、A flying device using the attitude control device according to any one of claims 3 to 12 as a propulsion unit,
前記筒状安定翼の外側に更に安定翼を備えることを特徴とする飛行装置。  A flying device further comprising a stabilizing wing outside the cylindrical stabilizing wing.
請求項3〜請求項8または請求項13の何れに記載の姿勢制御装置のうちの同じものを2つ以上組み合わせたものを推進ユニットとして用いた飛行装置であって、A flying device using as a propulsion unit a combination of two or more of the same attitude control devices according to any one of claims 3 to 8 or claim 13,
それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記2つ以上の姿勢制御装置と、  The two or more attitude control devices arranged such that their central axes are parallel to each other, their intake side is directed upward, their exhaust side is directed downward, and spaced apart from each other;
前記2つ以上の姿勢制御装置を相互連結する連結部材と、  A connecting member that interconnects the two or more attitude control devices;
を備えることを特徴とする飛行装置。A flight apparatus comprising:
請求項22に記載の飛行装置であって、その総合重心G23. The flying device according to claim 22, wherein the overall center of gravity G 00 と前記2つ以上の姿勢制御装置の各々の後流風圧中心点CAnd the wake wind pressure center point C of each of the two or more attitude control devices ii (i:前記2つ以上の姿勢制御装置の識別番号)との前記中心軸方向の距離nThe distance n in the central axis direction (i: the identification number of the two or more attitude control devices) GCiGCi 、およびその総合重心G, And its total center of gravity G 00 とその総合外部風圧中心点WAnd its total external wind pressure center point W 00 との前記中心軸方向の距離nAnd the distance n in the central axis direction GWGW との関係式が式21-(44)-3を満たすことを特徴とする飛行装置。And the relational expression satisfies the expression 21- (44) -3.
Figure 0005184555
Figure 0005184555
請求項14に記載の姿勢制御装置を推進ユニットとして用いた飛行装置であって、その総合重心GA flying device using the attitude control device according to claim 14 as a propulsion unit, the overall center of gravity G 00 とその総合後流風圧中心点CAnd its overall wake wind pressure central point C 00 とを互いに一致させたことを特徴とする飛行装置。And a flight device characterized by matching each other. 請求項3〜請求項12または請求項14の何れかに記載の姿勢制御装置を複数個を組み合わせたものを推進ユニットとして用いた飛行装置であって、その総合推進力作用点、その総合重心、その総合後流風圧中心点およびその総合外部風圧中心点がその中心軸上に配置することを特徴とする飛行装置。A flying device using as a propulsion unit a combination of a plurality of the attitude control devices according to any one of claims 3 to 12 or claim 14, wherein the total propulsive force action point, the total center of gravity, The flight device characterized in that the overall wake wind pressure center point and the overall external wind pressure center point are arranged on the center axis. 請求項17または請求項18に記載の推進力増幅装置を風流発生装置として用いた請求項3〜16に記載の姿勢制御装置。The attitude control device according to any one of claims 3 to 16, wherein the propulsive force amplifying device according to claim 17 or 18 is used as a wind flow generating device. 請求項26に記載の姿勢制御装置を推進ユニットとして用いた請求項20〜25の何れかに記載の飛行装置。The flying device according to any one of claims 20 to 25, wherein the attitude control device according to claim 26 is used as a propulsion unit. 請求項20〜請求項25または請求項27の何れかに記載の飛行装置であって、A flying device according to any of claims 20 to 25 or claim 27,
外部風流風圧による総合重心まわりのモーメントを打ち消す様に補助翼を更に備えることを特徴とする飛行装置。  A flying device further comprising an auxiliary wing so as to cancel a moment around the total center of gravity caused by external wind pressure.
請求項17または請求項18に記載の推進力増幅装置であって、The propulsion power amplifying device according to claim 17 or 18,
前記各推進ユニットに、外部風流風圧による前記各推進ユニットの総合重心まわりのモーメントを打ち消す様に補助翼を更に備えることを特徴とする推進力増幅装置。  The propulsion force amplifying apparatus according to claim 1, further comprising an auxiliary wing in each propulsion unit so as to cancel a moment around the total center of gravity of each propulsion unit due to an external wind flow pressure.
請求項19に記載の姿勢制御装置であって、式21-(44)-3を満たすことを特徴とする姿勢制御装置。The posture control device according to claim 19, wherein the posture control device satisfies Expression 21- (44) -3.
Figure 0005184555
Figure 0005184555
請求項25に記載の飛行装置であって、式21-(44)-3を満たすことを特徴とする飛行装置。26. The flying device according to claim 25, wherein the flying device satisfies Formula 21- (44) -3.
Figure 0005184555
Figure 0005184555
請求項30に記載の姿勢制御装置であって、それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記各推進ユニットと、前記各推進ユニットを相互連結する連結部材とを備えること、更に前記各推進ユニットは、それぞれの重心および後流風圧中心点が一致する様に設定され、且つそれぞれの後流風圧中心点またはそれぞれの重心を中心にして同時に同方向に回動可能に設置されていること、および当該姿勢制御装置全体の総合重心と総合後流風圧中心点と総合外部風圧中心点と更に総合外部風流風圧中心点とを一致させていることを特徴とする姿勢制御装置。The posture control device according to claim 30, wherein the central axes thereof are parallel to each other, the intake sides thereof are directed upward, the exhaust sides thereof are directed downward, and are spaced apart from each other. Each propulsion unit and a connecting member that interconnects the propulsion units, and each propulsion unit is set so that its center of gravity and the wake wind pressure center point coincide with each other, and each wake wind pressure It is installed so that it can rotate in the same direction around the center point or each center of gravity, and the overall center of gravity, overall wake wind pressure center point, overall external wind pressure center point, and overall external An attitude control device characterized by matching a wind current and a wind pressure center point. 請求項31の飛行装置であって、それらの中心軸を互いに平行にし、それらの吸気側を上側に向けると共にそれらの排気側を下側に向け、互いに間隔を空けて配置された前記各推進ユニットと、前記各推進ユニットを相互連結する連結部材とを備えること、更に前記各推進ユニットは、それぞれの重心および後流風圧中心点が一致する様に設定され、且つそれぞれの後流風圧中心点またはそれぞれの重心を中心にして同時に同方向に回動可能に設置されていること、および当該飛行装置全体の総合重心と総合後流風圧中心点と総合外部風圧中心点と更に総合外部風流風圧中心点とを一致させていることを特徴とする飛行装置。32. Each of the propulsion units according to claim 31, wherein the propulsion units are arranged with their central axes parallel to each other, with their intake sides facing up and their exhaust sides facing down and spaced apart from each other. And a connecting member for interconnecting the propulsion units, and each propulsion unit is set so that the center of gravity and the wake wind pressure center point coincide with each other, and the wake wind pressure center point or It is installed so that it can rotate in the same direction around each center of gravity, and the overall center of gravity, overall wake wind pressure center point, overall external wind pressure center point, and overall external wind wind pressure center point of the entire flight device And a flight device characterized in that
JP2009551392A 2008-01-30 2008-09-03 Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device Expired - Fee Related JP5184555B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009551392A JP5184555B2 (en) 2008-01-30 2008-09-03 Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPPCT/JP2008/051415 2008-01-30
PCT/JP2008/051415 WO2009096010A1 (en) 2008-01-30 2008-01-30 Propeller aircraft, propeller apparatus, and posture controller
JPPCT/JP2008/059529 2008-05-23
PCT/JP2008/059529 WO2009096048A1 (en) 2008-01-30 2008-05-23 Propeller aircraft, propeller apparatus, posture controller, propelling force amplifier, and flight equipment
PCT/JP2008/065873 WO2009096058A1 (en) 2008-01-30 2008-09-03 Propeller plane, propeller device, posture controller, propulsive force amplification device and flight device
JP2009551392A JP5184555B2 (en) 2008-01-30 2008-09-03 Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009096058A1 JPWO2009096058A1 (en) 2011-05-26
JP5184555B2 true JP5184555B2 (en) 2013-04-17

Family

ID=48481507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009551392A Expired - Fee Related JP5184555B2 (en) 2008-01-30 2008-09-03 Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5184555B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06293296A (en) * 1992-12-28 1994-10-21 Hughes Missile Syst Co Pilotless aircraft for effecting vertical take off and landing and level cruise flight
US5746390A (en) * 1996-03-20 1998-05-05 Fran Rich Chi Associates, Inc. Air-land vehicle with ducted fan vanes providing improved performance
JPH11217099A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Baitekkusu:Kk Aero-carrier
WO2000015497A2 (en) * 1998-08-27 2000-03-23 Nicolae Bostan Gyrostabilized self propelled aircraft
WO2006093641A2 (en) * 2005-02-25 2006-09-08 Honeywell International Inc. Double ducter hovering air-vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06293296A (en) * 1992-12-28 1994-10-21 Hughes Missile Syst Co Pilotless aircraft for effecting vertical take off and landing and level cruise flight
US5746390A (en) * 1996-03-20 1998-05-05 Fran Rich Chi Associates, Inc. Air-land vehicle with ducted fan vanes providing improved performance
JPH11217099A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Baitekkusu:Kk Aero-carrier
WO2000015497A2 (en) * 1998-08-27 2000-03-23 Nicolae Bostan Gyrostabilized self propelled aircraft
WO2006093641A2 (en) * 2005-02-25 2006-09-08 Honeywell International Inc. Double ducter hovering air-vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009096058A1 (en) 2011-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110869276B (en) Vertical take-off and landing fuselage
Prouty Helicopter aerodynamics volume i
JP4031022B2 (en) Helicopter
US20090047862A1 (en) Flying object with tandem rotors
US20090117812A1 (en) Flying object with tandem rotors
US9187175B1 (en) Flying-wing and VTOL flying-wing aircraft
US8123483B2 (en) To rotorcraft rotors fitted with inter-blade dampers
US9205913B2 (en) Rotorcraft, dynamic, CG management apparatus and method
JP7157157B2 (en) Aircraft propulsion device and method of manufacturing the same
WO2009096058A1 (en) Propeller plane, propeller device, posture controller, propulsive force amplification device and flight device
JP2016501773A (en) Convertible aircraft with horizontal fan on fuselage and two ducted fans on wing tips
JPH11513635A (en) Hybrid aircraft
JPH0523240B2 (en)
CN106470899A (en) The elimination torque of propeller type VTOL flying object and compatible device of keeping in balance
CA3070813A1 (en) A rotorcraft with a stabilizer wing
US2874920A (en) Aircraft
JP2018086916A (en) Flight vehicle
JP6784391B2 (en) Compound helicopter
CN101314408A (en) Flying object with longitudinal rotor
JP5184555B2 (en) Propeller device, attitude control device, propulsion force amplifying device, and flying device
JP2005539202A (en) Gyro actuator
US2041787A (en) Aircraft
CN107521680A (en) A kind of active wind resistance coaxal helicopter and active wind resistance attitude control method
Bogdanowicz et al. Development of a quad-rotor biplane MAV with enhanced roll control authority in fixed wing mode
Tsuzuki et al. Design guidelines of rotary wings in hover for insect-scale micro air vehicle applications

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120321

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5184555

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160125

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees