JP7085892B2 - 飛行体及び飛行体の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、飛行体及び飛行体の制御方法に関する。

従来から複数のロータを用いた航空機が知られている（例えば特許文献１参照）。

この航空機は、多数のロータを備え、個々のロータの回転速度を調整することによって、所望の飛行姿勢をとり、飛行姿勢に対応する方向に推力を生み出して飛行するように構成されている。

米国特許出願公開第２０１７／２６７３６７号明細書

しかし、特許文献１に記載の航空機は、機体を大型化した場合に主として機体や推力発生装置の慣性モーメントの増大により運動性が低下する場合があった。そして、例えば、ガスト等の外乱によりホバリングを行っている飛行体の姿勢が乱れたときに、元の位置及び姿勢に速やかに復帰させることは困難となり、安定性が低下する場合があった。

上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る飛行体は、機体本体と、１以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットと、各前記推力発生サブユニットに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、を備え、各前記推力発生サブユニットは複数の推力発生部を有し、複数の前記推力発生部は生み出す推力の大きさを互いに独立して変更可能であり、各前記推力発生サブユニットにおいて、複数の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第１推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第２推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されている。

この構成によれば、機体本体の姿勢を維持しながら生み出す推力方向を変更できる。また、推力発生サブユニットが生み出す推力の向きを変更するために推力発生サブユニットを第１回動軸線を中心とする円周方向に回動させるための専用のアクチュエータを省略又は小型化することができる。これによって、飛行体の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。また、推力を発生させる機構の配置の自由度を高めることができ、様々な形態に対応させることができる。更に、製造に有利、且つ、製造コストも安価となる。

各前記推力発生部の動作を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整してもよい。

この構成によれば、関節の第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置が維持され、推力発生サブユニットが生み出す推力の方向を維持することができる。

前記制御部は、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩すように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整してもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第１回動軸線回りの推力の向きを適切に調整することができる。

各前記推力発生部の動作を制御する制御部と、前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報を検知する傾斜角検知部と、を更に備え、前記制御部は、入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整してもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第１回動軸線回りの推力の向きを制御することができる。

前記推力発生ユニットは、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットを有し、前記第１推力発生サブユニット乃至前記第４推力発生サブユニットは、この順に前記飛行体のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設され、前記第１推力発生サブユニット及び前記第３推力発生サブユニットに対応する関節の前記第１回動軸線は前後方向に延び、前記第２推力発生サブユニット及び前記第４推力発生サブユニットに対応する関節の前記第１回動軸線は左右方向に延びていてもよい。

この構成によれば、前後方向及び左右方向への移動を適切におこなうことができる。

前記関節は、更に、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向及び前記第１回動軸線と交差する第２回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結し、各前記推力発生サブユニットは３以上の前記推力発生部を有し、各前記推力発生サブユニットにおいて、３以上の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第３推力発生部群は、生み出した推力によって前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第４推力発生部群は、生み出した推力によって前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されていてもよい。

この構成によれば、推力発生サブユニットが生み出す推力の向きを変更するために推力発生サブユニットを第２回動軸線を中心とする円周方向に回動させるアクチュエータを省略、又は小型化することができる。これによって、構成を簡素化することができ、飛行体を軽量化することができる。また、推力を発生させる機構の配置の自由度を高めることができ、様々な形態に対応させることができる。更に、製造に有利、且つ、製造コストも安価となる。

各前記推力発生部の動作を制御する制御部を更に備え、前記制御部は、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整してもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第1回動線に加え、第２回動軸線回りの推力の向きを維持することができる。

前記制御部は、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩すように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩すように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整してもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第1回動線に加え、第２回動軸線回りの推力の向きを変更することができる。

各前記推力発生部の動作を制御する制御部と、前記関節の前記第１回動軸線及び前記第２回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報を検知する傾斜角検知部と、を更に備え、前記制御部は、入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整してもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第１回動軸線に加え、第２回動軸線回りの推力の向きを制御することができる。

前記推力発生ユニットは、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットを有し、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットは、この順に前記飛行体のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設されていてもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットを任意の方向に傾斜させることができ、同一の方向に傾斜させることによって横方向への制御力を大きくすることができる。

上記課題を解決するため、本発明の他の態様に係る飛行体は、機体本体と、１以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットであって、各前記推力発生サブユニットは一列に並ぶ複数の推力発生部及び複数の前記推力発生部を互いに連結する連結部を有し、複数の前記推力発生部は生み出す推力の大きさを互いに独立して変更可能であり、１以上の前記推力発生サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットの連結部を前記機体本体に対して、複数の前記推力発生部が並ぶ方向及び対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、を備える。

この構成によれば、機体本体の姿勢を維持しながら生み出す推力方向を変更できる。また、推力発生サブユニットが生み出す推力の向きを変更するために推力発生サブユニットを第１回動軸線を中心とする円周方向に回動させるための専用のアクチュエータを省略又は小型化することができる。これによって、飛行体の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。また、推力を発生させる機構の配置の自由度を高めることができ、様々な形態に対応させることができる。更に、製造に有利、且つ、製造コストも安価となる。

それぞれ基端部が前記機体本体に固定され、該機体本体から該機体本体の左方及び右方に延び、該機体本体が前進することによって揚力を発生させる左右一対の固定翼部を有し、前記推力発生ユニットは、左側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニットと、右側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニットとを有し、前記左側推力発生サブユニット及び前記右側推力発生サブユニットの前記第１回動軸線は左右方向に延びていてもよい。

この構成によれば、ホバリング性能と高速性能の両立を図りながら、ロータ機構やチルト機構の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。

前記第１回動軸線と平行な固定翼部回動軸線を中心とする円周方向に翼弦方向が上下方向を向く第１角度位置と翼弦方向が水平方向を向く第２角度位置との間で揺動可能に基端部が前記機体本体に連結され、前記機体本体の左方及び右方に延び、第２角度位置に位置させた状態で該機体本体が前進することによって揚力を発生させる固定翼部を有し、前記推力発生ユニットは、左側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニットと、右側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニットとを有していてもよい。

この構成によれば、ホバリング性能と高速性能の両立を図りながら、ロータ機構の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。また、固定翼部が推力発生部が生み出す空気流に与える影響を低下させることができ、ホバリング効率を向上させることができる。

前記固定翼部は、前記第１角度位置と前記第２角度位置との間で揺動自在であり、前記左側推力発生サブユニットに対応する前記関節及び前記右側推力発生サブユニットに対応する前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の前記関節の動作の規制及び動作の規制の解除を行う関節固定機構と、前記固定翼部回動軸線を中心とする円周方向への前記固定翼部の揺動の規制及び揺動の規制の解除を行う固定翼部固定機構と、を更に備え、前記左側推力発生サブユニット及び前記右側推力発生サブユニットのそれぞれにおいて、複数の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第１推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線及び前記固定翼部回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第２推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線及び前記固定翼部回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されていてもよい。

この構成によれば、ホバリング性能と高速性能の両立を図りながら、チルト機構の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。

前記推力発生ユニットは、前記推力発生サブユニットを複数有し、前記機体本体は、吊索と、前記吊索を介して吊荷を吊り下げる吊下部とを含み、前記吊索は前記吊下部から垂れ下げられ、前記関節は、対応する前記推力発生サブユニットと前記吊下部とを連結してもよい。

この構成によれば、機体本体の姿勢を維持しながら生み出す推力方向を変更することができ、吊荷の姿勢を安定させた状態で吊荷を運搬することができる。また、吊荷が重量物である場合における応答性の低下を抑制することができる。

前記吊索は、複数設けられ、複数の前記吊索は、前記吊下部の互いに異なる位置から垂れ下げられていてもよい。

この構成によれば、吊荷の振れを効果的に抑制した状態で吊荷を運搬することができる。

前記関節の動作の規制及び動作の規制の解除を行うブレーキを更に備えていてもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第１回動軸線又は第２回動軸線回りの推力の向きを保つことができる。

前記関節の回動動作に減衰力を付与するダンパを更に備えていてもよい。

この構成によれば、各推力発生サブユニットの第１回動軸線又は第２回動軸線を中心とする円周方向の挙動を安定させることができる。

上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る飛行体の制御方法は、機体本体と、１以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットと、各前記推力発生サブユニットに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知する第１検知部と、を備え、各前記推力発生サブユニットは複数の推力発生部を有し、複数の前記推力発生部は生み出す推力の大きさを互いに独立して変更可能であり、各前記推力発生サブユニットにおいて、複数の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第１推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第２推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されている、飛行体の制御方法であって、入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記第１検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整するステップと、入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記第１検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整するステップと、を有する。

この構成によれば、機体本体の姿勢を維持しながら生み出す推力方向を変更できる。また、推力発生サブユニットが生み出す推力の向きを変更するために推力発生サブユニットを第１回動軸線を中心とする円周方向に回動させるための専用のアクチュエータを省略又は小型化することができる。これによって、飛行体の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。また、推力を発生させる機構の配置の自由度を高めることができ、様々な形態に対応させることができる。更に、製造に有利、且つ、製造コストも安価となる。

本発明は、機体本体の姿勢を維持しながら生み出す推力方向を変更できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る飛行体の構成例を示す斜視図である。 図１の飛行体の推力発生ユニットの構成例を示す平面図である。 図１の飛行体の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。 図１の飛行体の推力発生サブユニットの動作例を示す側面図である。 図１の飛行体の推力発生サブユニットが生み出す推力の方向を変更する制御例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る飛行体の構成例を示す平面図である。 図６の飛行体の推力発生サブユニットが生み出す推力の方向を変更する制御例を示すフローチャートである。 図６の飛行体の推力発生サブユニットの動作例を示す側面図である。 本発明の実施の形態３に係る飛行体の推力発生サブユニットの構成例を示す要部拡大平面図である。 本発明の実施の形態４に係る飛行体の構成例を示す平面図である。 図１０の飛行体の動作例を示す側面図であり、推力発生サブユニットを第１角度位置に位置させた状態を示す図である。 図１０の飛行体の動作例を示す側面図であり、推力発生サブユニットを第２角度位置に位置させた状態を示す図である。 本発明の実施の形態５に係る飛行体の構成例を示す平面図である。 図１２の飛行体の動作例を示す側面図であり、推力発生サブユニットを第１角度位置に位置させた状態を示す図である。 図１２の飛行体の動作例を示す側面図であり、推力発生サブユニットを第２角度位置に位置させた状態を示す図である。 本発明の実施の形態６に係る飛行体の構成例を示す平面図である。 本発明の実施の形態７に係る飛行体の構成例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

また、明細書及び図面の全体を通して、符号の末尾に付した「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」の符号は、その符号の直前の数字符号等の符号に対応した構成要素であることを表している。例えば、「第１推力発生サブユニット３Ａ」「第２推力発生サブユニット３Ｂ」「第３推力発生サブユニット３Ｃ」「第４推力発生サブユニット３Ｄ」は「推力発生サブユニット３」に対応した構成要素であることを表している。符号の末尾に「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」の符号を付した何れかの構成要素であることを明示的に説明するときは「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」を付して説明し、各構成要素に共通する事項について説明するときは「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」を付さずに説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る飛行体１００の構成例を示す斜視図である。

飛行体１００は、例えば、垂直離着陸可能なマルチロータ航空機である。飛行体１００は、例えば有人機であるが、無人機であってもよい。

飛行体１００は、図１に示すように、機体本体１と、支持部２及び関節５を介して機体本体１に接続されている推力発生ユニット６と、飛行制御器４（図３参照）とを備える。

機体本体１は、例えば、周知のヘリコプタのボディと同様の形状を有し、操縦者等の乗員が搭乗可能に構成されている。また、機体本体１は、飛行体１００を操縦するための操縦機器１０が設けられ、飛行制御器４を搭載している。また、機体本体１には、飛行体１００が前進することによって揚力を発生させる固定翼部１１が機体本体１に設けられていてもよい。これによって、高速飛行時の推力発生ユニット６の揚力に余裕をもたせることができ、より大きな推力を前進方向に向けることができ、飛行体１００を高速化できる。なお、本実施の形態において、機体本体１は、推力発生ユニット６の下方に配設されているがこれに限られるものではない。これに代えて、推力発生ユニット６の上方に配設されてもよく、更には推力発生ユニット６と同一平面上に配設されてもよい。

図２は、推力発生ユニット６の構成例を示す平面図である。

推力発生ユニット６は、例えば空気流を生み出し、空気流の流れ方向と反対向きに推力を発生させる機構である。推力発生ユニット６は、１以上の推力発生サブユニット３を有する。本実施の形態においては、例えば、図１及び図２に示すように、機体本体１の前方に位置する第１推力発生サブユニット３Ａと、機体本体１の左方に位置する第２推力発生サブユニット３Ｂと、機体本体１の後方に位置する第３推力発生サブユニット３Ｃと、機体本体１の右方に位置する第４推力発生サブユニット３Ｄとを含む。推力発生サブユニット３Ａ～３Ｄは、この順に飛行体１００のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設されている。すなわち、ある水平面上において、４つの推力発生サブユニット３は９０度の回転対称に配置されている。

なお、以下では、機体本体１の前方、後方、左方、右方、上方、下方をそれぞれ単に前、後、左、右、上、下ということがある。

推力発生サブユニット３は、複数の推力発生部９を有する。本実施の形態においては、例えば、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂの２つの推力発生部を有する。また、推力発生サブユニット３は、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂを連結するビームである連結部３６を有する。連結部３６は、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂを一列に並ぶように、これらを互いに連結する。なお、本実施の形態において、４つ推力発生サブユニット３は、何れも２つの推力発生部を有するが、これに限られるものではない。

推力発生部９は、本実施の形態において、図１に示すように、それぞれ、ロータ５１と、ロータ駆動部５３（図３も参照）とを含む。なお、図１においては、第１推力発生サブユニット３Ａのみに符号を付して説明するが、他の推力発生サブユニット３についても同様である。

ロータ５１は、所定の回転軸回りに回転する回転翼である。そして、回転するロータ５１の軌跡がロータ面である。ロータ５１は、回転によって、ロータ面と直交する方向、すなわちロータ面を向けた方向に推力を生み出すことができる。図１においては、ロータヘッド５１ａと、ロータヘッド５１ａに取り付けられた２枚のロータブレード５１ｂを有する迎角固定のロータ５１を例示している。ロータヘッド５１ａとロータブレード５１ｂとは、ロータブレード５１ｂの迎角を変化させることができる図示しない関節を介して接続されていてもよい。

ロータ駆動部５３は、ロータ５１を回転させる駆動部である。ロータ駆動部５３は、例えば、電動モータ、レシプロエンジン、ガスタービンエンジン等の駆動源と、駆動源の駆動力をロータ５１に伝達するギヤトレイン、プーリ等の駆動力伝達機構とを含む。ロータ駆動部５３は、回転駆動出力を変化させることにより、推力発生部９が生み出す推力の大きさを変更できる。また、各推力発生部９にはそれぞれロータ駆動部５３が設けられており、複数の推力発生部９が生み出す推力の大きさは、互いに独立して変更可能である。なお、ロータブレード５１ｂの迎角を変化させることができるように構成されているときは、コレクティブピッチを変化させることによって推力発生部９が生み出す推力の大きさを変化させてもよい。

このように、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂは、ロータ５１を回転させて推力を得る機構であるがこれに限られるものではない。これに代えて、例えば２重反転ローター、ダクトファンやジェットエンジンであってもよい。

そして、連結部３６は、推力発生サブユニット３の第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂのロータ５１の回転軸が同一の方向を向くように第１推力発生部９Ａと第２推力発生部９Ｂとを位置決めして連結している。よって、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂのロータ面及び推力の発生方向は、同一の方向を向いている。そして、第１推力発生部９Ａが生み出す推力と第２推力発生部９Ｂが生み出す推力との合力が推力発生サブユニット３が生み出す推力である。

支持部２は、推力発生ユニット６と機体本体１とを接続し、例えば推力発生ユニット６から機体本体１を吊り下げた状態で、機体本体１を支持する。支持部２は、機体本体１の重心の上方に取り付けられたハブ２１と、各推力発生サブユニット３に対応づけて設けられた支持ビーム２２とを有する。支持ビーム２２の基端部は、ハブ２１に取り付けられ、機体本体１に接続されている。また、支持ビーム２２の先端部は、関節５を介して推力発生サブユニット３に取り付けられている。なお、支持部２は機体本体１と区別することなく一体に構成されてもよい。

関節５は、各推力発生サブユニット３に対応して設けられている。そして、関節５は、対応する推力発生サブユニット３の推力発生部９が生み出す推力方向と交差する回動軸線Ｒ（第１回動軸線）を中心とする円周方向に回動自在である回動軸５ａを有する。関節５は、この回動軸５ａを介して推力発生サブユニット３の連結部３６を支持ビーム２２に対して、回動軸線Ｒを中心とする円周方向に回動自在に連結している。本実施の形態において、飛行体１００は、第１推力発生サブユニット３Ａに対応づけられた第１関節５Ａと、第２推力発生サブユニット３Ｂに対応づけられた第２関節５Ｂと、第３推力発生サブユニット３Ｃに対応づけられた第３関節５Ｃと、第４推力発生サブユニット３Ｄに対応づけられた第４関節５Ｄとを有する。

そして、第１関節５Ａ及び第３関節５Ｃは、それぞれ前後方向に延びる回動軸線ＲＡ、ＲＣを中心とする円周方向に回動自在である回動軸を有する。そして、機体本体１に対して第１推力発生サブユニット３Ａ及び第３推力発生サブユニット３Ｃをそれぞれ回動軸線ＲＡ、ＲＣを中心とする円周方向に回動させることによって、第１推力発生サブユニット３Ａ及び第３推力発生サブユニット３Ｃの推力発生部９のロータ面を左右に傾斜させることができる。すなわち、回動軸線Ｒは、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂが並ぶ方向及び推力発生サブユニット３の推力発生部９が生み出す推力方向と交差する。

同様に、第２関節５Ｂ及び第４関節５Ｄは、それぞれ左右方向に延びる回動軸線ＲＢ、ＲＤを中心とする円周方向に回動自在である回動軸を有する。そして、機体本体１に対して第２推力発生サブユニット３Ｂ及び第４推力発生サブユニット３Ｄをそれぞれ回動軸線ＲＢ、ＲＤを中心とする円周方向に回動させることによって、第２推力発生サブユニット３Ｂ及び第４推力発生サブユニット３Ｄの推力発生部９のロータ面を前後に傾斜させることができる。

本実施の形態において、回動軸線ＲＣは回動軸線ＲＡと同一線上に位置し、回動軸線ＲＤは回動軸線ＲＢと同一線上に位置するが、これに限られるものではない。また、各回動軸線Ｒが延びる方向も任意の方向とすることができ、例えば進行方向に対して傾斜して延びていてもよい。

そして、推力発生部９のロータ面を水平面に対して傾斜させることによって、推力発生部９が生み出した推力に水平面に沿った方向成分を発生させることができ、この成分に対応する水平方向に、機体本体１を移動させることできる。

そして、図４に示すように、回動軸線Ｒ方向から見て、第１推力発生部９Ａと第２推力発生部９Ｂとの間に回動軸線Ｒが位置する。好ましくは、第１推力発生部９Ａと第２推力発生部９Ｂとが並ぶ方向において、第１推力発生部９Ａと第２推力発生部９Ｂの中央に回動軸線Ｒが位置する。したがって、第１推力発生部９Ａが第１推力発生部群Ｇ１を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒを中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ１を発生させることができる。また、第２推力発生部９Ｂが第２推力発生部群Ｇ２を構成し、生み出した推力によって対応する回動軸線Ｒを中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ２を発生させることができる。

そして、図３に示すように、機体本体１は、関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報を検知する傾斜角検知部７を更に備える。本実施の形態において、飛行体１００は、第１関節５Ａ、第２関節５Ｂ、第３関節５Ｃ、及び第４関節５Ｄのそれぞれに対応付けられて設けられた第１傾斜角検知部７Ａ、第２傾斜角検知部７Ｂ、第３傾斜角検知部７Ｃ、及び第４傾斜角検知部７Ｄの４つの傾斜角検知部７を有する。そして、傾斜角検知部７は対応する関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の角度位置を検知する。傾斜角検知部７によって検知された情報は飛行制御器４（図３参照）に入力される。

また、関節５は、関節５の回動軸５ａの回動動作を安定させる傾動補助部８を備える。傾動補助部８は、例えば回動軸の周期振動を抑制するダンパ装置を有する。これによって、推力発生サブユニット３の回動制御を容易に行うことができ、飛行体１００の挙動を安定させることができる。

なお、傾動補助部８は、その作動によって対応する関節５の回動軸の回動動作を規制し、その解除によって関節５の回動軸の回動動作を許容するブレーキ装置を有していてもよい。これによって、推力の向きを容易に維持することができる。また、傾動補助部８は、関節５の回動軸を回動させようとする方向へのモーメントを発生させるアクチュエータを有していてもよい。

図３は、飛行体１００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。

図３に示すように、飛行制御器４は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部４１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部４２とを備えている。第１傾斜角検知部７Ａ～第４傾斜角検知部７Ｄ、及び操縦機器１０から出力された情報は、飛行制御器４に入力される。制御部４１は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。制御部４１は、記憶部４２に記憶された飛行制御プログラム、傾斜角検知部７が検出した関節５の回動軸を中心とする円周方向の角度位置、及び操縦者が操縦機器１０に入力した操縦内容を含む飛行制御に関する情報の少なくとも何れかに基づいて、各推力発生サブユニット３の第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂのそれぞれのロータ駆動部５３の動作を互いに独立して制御する。よって、制御部４１は、それぞれの推力発生部９が生み出す推力の大きさを互いに独立して変更する。記憶部４２には、所定の制御プログラムが格納されており、この所定の制御プログラムを制御部４１が実行することにより飛行体１００の飛行制御が行われる。

［動作例］
以下、飛行体１００の飛行制御について詳述する。

図５は、飛行体１００の推力発生サブユニット３が生み出す推力の方向を変更する制御例を示すフローチャートである。

まず、推力発生サブユニット３が生み出す推力の方向制御について述べる。

まず、飛行制御器４は、関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じているか否かを判定する（ステップＳ１）。

そして、飛行制御器４は、関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないとき（ステップＳ１においてＮｏ）は、回動軸線Ｒを中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ１と回動軸線Ｒを中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ２との釣り合いをとるように第１推力発生部９Ａ（第１推力発生部群Ｇ１）が生み出す推力及び第２推力発生部９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力の大きさを調整する（ステップＳ２）。これによって、関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の角度位置が維持され、推力発生サブユニット３が生み出す推力の方向が維持される。これにより、ガスト等がなく推力発生サブユニット３の推力の向きが適切である場合に、その向きを維持することができる。

一方、飛行制御器４は、関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じているとき（ステップＳ１においてＹｅｓ）は、回動軸線Ｒを中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ１と回動軸線Ｒを中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ２との釣り合いを崩し、これら２つのトルクのうち偏差を小さくする回動方向に対応するトルクが大きくなるように第１推力発生部９Ａ（第１推力発生部群Ｇ１）が生み出す推力及び第２推力発生部９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力の大きさを調整する（ステップＳ３）。これによって、目標角度位置が変更された場合においても、変更された目標角度位置に追従するように、推力発生サブユニット３の回動軸線Ｒ回りの推力の向きを適切に調整することができる。また、ガスト等の外乱により推力発生サブユニット３が回動軸線Ｒを中心とする円周方向に回動した場合においても、推力発生サブユニット３の回動軸線Ｒ回りの推力の向きを適切に調整することができる。

すなわち、図４に示すように、飛行制御器４は、推力発生サブユニット３を反時計回りに回動させて左方に傾斜させるときは、トルクτ１がトルクτ２よりも大きくなるように、例えば第１推力発生部９Ａが生み出す推力Ｔ１を増大させ、また、第２推力発生部９Ｂが生み出す推力Ｔ２を減少させる。これによって、推力発生サブユニット３を図４の左方に傾斜させることができる。

同様に、飛行制御器４は、推力発生サブユニット３を時計回りに回動させて右方に傾斜させるときは、トルクτ２がトルクτ１よりも大きくなるように、例えば第１推力発生部９Ａが生み出す推力Ｔ１を減少させ、また、第２推力発生部９Ｂが生み出す推力Ｔ２を増大させる。これによって、第１推力発生サブユニット３Ａを図４の右方に傾斜させることができる。

このように、飛行制御器４は、第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂが生み出す推力を調整することによって、推力発生サブユニット３をこの推力発生サブユニット３が生み出す推力方向と交差する回動軸線Ｒを中心とする円周方向に回動させる。なお、推力発生サブユニット３と機体本体１とは回動自在な関節５を介して接続されているので、推力発生サブユニット３に作用するモーメントは機体本体１に伝達されず、機体本体１は推力発生サブユニットが発生する推力変化の影響だけを受ける。

そして、飛行制御器４は、ステップＳ１を再び実行する。

このようにして、飛行制御器４は、推力発生サブユニット３の推力発生部９のロータ面が目標角度位置に対応する方向を向くように制御する。したがって、推力の方向を速やかに変更することができる。また、推力方向の変化と推力の大きさの変化により周囲の気流変動等の外乱に対する飛行体１００の挙動を安定させることができる。すなわち、例えば、ガスト等の外乱によって回動軸線Ｒを中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクが加わったときは、飛行制御器４は、第２推力発生部９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力の大きさを増大させ、回動軸線Ｒを中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット３を付勢するトルクτ２を増大させる。これによって、推力発生サブユニット３の回動軸線Ｒ回りの推力の向きの変化を抑制することができ、推力発生サブユニット３の挙動を安定させ、飛行体１００の挙動を安定させる事ができる。なお、回動軸線Ｒ周りのトルクを検知するセンサを設けてもよい。

次に、飛行体１００の力制御について述べる。

飛行体１００を前後方向（Ｘ軸方向）に移動させるときは、飛行制御器４は、第２推力発生サブユニット３Ｂ及び第４推力発生サブユニット３Ｄの推力発生部９のロータ面を前方又は後方に傾斜させる。これによって、推力発生ユニット６が生み出す推力に前後方向に沿った方向成分を発生させ、飛行体１００を前後方向に移動させることができる。このようにして、飛行体１００の前後方向への移動を制御できる。

また、飛行体１００を左右方向（Ｙ軸方向）に移動させるときは、飛行制御器４は、第１推力発生サブユニット３Ａ及び第３推力発生サブユニット３Ｃの推力発生部９のロータ面を機体本体１の左方又は右方に傾斜させる。これによって、推力発生ユニット６が生み出す推力に左右方向に沿った方向成分を発生させ、飛行体１００を左右方向に移動させることができる。このようにして、飛行体１００の左右方向への移動を制御できる。

そして、これらＸ軸方向への移動及びＹ軸への移動に係る制御を同時に行って、組み合わせることにより、飛行体１００をＸＹ平面における任意の方向に移動させることができる。

以上のように、飛行体１００は、機体本体１の姿勢を維持しながら生み出す推力方向を変更できる。また、推力発生サブユニット３の第１推力発生部９Ａ及び第２推力発生部９Ｂの推力の相対的な大きさを変更することによって、推力発生サブユニット３と機体本体１とを接続する関節５の回動軸線Ｒを中心とする円周方向に推力発生サブユニット３を回転させ、推力発生サブユニット３を傾斜させることができる。したがって、推力発生サブユニット３が生み出す推力の向きを変更するために推力発生サブユニット３を回動軸線Ｒを中心とする円周方向に回動させるための専用のアクチュエータを省略又は小型化することができる。これによって、推力の方向を変更する機構の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。また、推力を発生させる機構の配置の自由度を高めることができ、様々な形態に対応させることができる。更に、製造に有利、且つ、製造コストも安価となる。特に、推力発生部９がロータ等の回転体を回転させて推力を得る機構である場合、ジャイロ効果によってその姿勢の変更には大きな力を要する。しかし、飛行体１００は、このような大きな力を発生させるための大型の専用のアクチュエータが不要となり、構成を大きく簡素化することができ、機体を大きく軽量化することができる。

以上、本発明の特徴である機体本体１の姿勢角を維持しながら推力発生サブユニット３が生み出す推力の方向を変更する制御を中心に述べてきたが、飛行体１００の姿勢角を変更することも可能である。すなわち、飛行制御器４が第１推力発生サブユニット３Ａ全体が生み出す推力と第３推力発生サブユニット３Ｃ全体が生み出す推力との間に推力差を発生させることにより、機体本体１をピッチ軸周りに回転させるモーメントを生み出すことができる。また、飛行制御器４が第２推力発生サブユニット３Ｂ全体が生み出す推力と第４推力発生サブユニット３Ｄ全体が生み出す推力との間に推力差を発生させることにより、機体本体１をロール軸周りに回転させるモーメントを生み出すことができる。更に、複数のロータ５１の回転方向を一方側に回転する群と他方側に回転する群とに分け、飛行制御器４が、一方の群に属するロータ５１の回転によって生じる機体本体１のヨー軸周り一方側のトルクと、他方の群に属するロータ５１の回転によって生じる機体本体１のヨー軸周り他方側のトルクとの釣り合いを崩すことによって、機体本体１をヨー軸周りに回転させるモーメントを生み出すことができる。これにより、推力の方向制御、すなわちＸ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の各軸方向への力制御、及びピッチ軸、ロール軸、ヨー軸周りの３つの姿勢制御とを独立に制御することができる。このことは後で述べる各実施の形態でも同様である。

（実施の形態２）
以下では実施の形態２の構成、動作について、実施の形態１との相違点を中心に述べる。

図６は、本発明の実施の形態２に係る飛行体２００の構成例を示す平面図である。

飛行体２００は、機体本体２０１と、関節２０５を介して機体本体２０１に接続されている推力発生ユニット６と、飛行制御器４（図３参照）とを備える。機体本体２０１は、飛行体２００を操縦するための操縦機器１０が設けられ飛行制御器４を搭載している。そして、図６に示すように、推力発生ユニット６は、第１推力発生サブユニット２０３Ａと、第２推力発生サブユニット２０３Ｂと、第３推力発生サブユニット２０３Ｃと、第４推力発生サブユニット２０３Ｄとを含む。第１推力発生サブユニット２０３Ａ、第２推力発生サブユニット２０３Ｂ、第３推力発生サブユニット２０３Ｃ、及び第４推力発生サブユニット２０３Ｄは、この順に飛行体２００のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設されている。すなわち、第１推力発生サブユニット２０３Ａ、第２推力発生サブユニット２０３Ｂ、第３推力発生サブユニット２０３Ｃ、及び第４推力発生サブユニット２０３Ｄは、それぞれ機体本体２０１の左前方、左後方、右後方、右前方に位置する。なお、図６においては、紙面の右方が飛行体２００の前方である。

各推力発生サブユニット２０３は、３以上の推力発生部を有する。本実施の形態においては、第１推力発生部２０９Ａ、第２推力発生部２０９Ｂ、第３推力発生部２０９Ｃ、第４推力発生部２０９Ｄの４つの推力発生部を有する。そして、第１推力発生部２０９Ａ、第２推力発生部２０９Ｂ、第３推力発生部２０９Ｃ、及び第４推力発生部２０９Ｄは、それぞれ対応する関節２０５の前方、後方、左方、及び右方に位置する。そして、第１推力発生部２０９Ａ及び第２推力発生部２０９Ｂは前後方向に並んで位置し、第３推力発生部２０９Ｃ及び第４推力発生部２０９Ｄは左右方向に並んで位置する。本実施の形態において、第１推力発生部２０９Ａ、第３推力発生部２０９Ｃ、第２推力発生部２０９Ｂ、第４推力発生部２０９Ｄは、この順に関節２０５のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設されている。

また、推力発生サブユニット２０３は、推力発生部２０９Ａ～２０９Ｄを互いに連結する連結部２３６を有する。連結部２３６は、関節２０５から前方、後方、左方及び右方に延びる連結ビームを有し、それぞれの連結ビームの基端部が関節２０５に接続され、それぞれの連結ビームの先端に推力発生部２０９が一つずつ固定されている。そして、連結部２３６は、推力発生サブユニット２０３の推力発生部２０９Ａ～２０９Ｄのロータ５１の回転軸が同一の方向を向くように推力発生部２０９Ａ～２０９Ｄを位置決めして互いに連結している。よって、推力発生部２０９Ａ～２０９Ｄのロータ面及び推力の発生方向は、同一の方向を向いている。推力発生サブユニット２０３のその他の構成は、上記実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。

そして、各推力発生サブユニット２０３は、各推力発生サブユニット２０３に対応づけられて設けられた関節２０５を介して回動可能に対応する支持ビーム２２に接続され、更に機体本体２０１に接続されている。

次に、関節２０５について説明する。関節２０５は、対応する推力発生サブユニット２０３が生み出す推力方向と交差する回動軸線Ｒ１（第１回動軸線）を中心とする円周方向に回動自在、且つ推力発生サブユニット２０３が生み出す推力方向及び回動軸線Ｒ１と交差する回動軸線Ｒ２（第２回動軸線）を中心とする円周方向に回動自在である回動軸２０５ａを有する。そして、関節２０５は、回動軸２０５ａを介して推力発生サブユニット２０３を支持ビーム２２に対して、回動軸線Ｒ１及び回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向に回動自在に連結している。好ましくは、回動軸線Ｒ１及び回動軸線Ｒ２は互いに直交する。すなわち、関節２０５は、２回転自由度を有する関節、即ち自在継手であり、例えばカルダンジョイントである。そして、関節２０５は、ＸＹ平面に対して推力発生サブユニット２０３の推力発生部２０９のロータ面を任意の方向に傾斜させることができるように、機体本体２０１と推力発生サブユニット２０３とを接続する。本実施の形態において、回動軸線Ｒ１及び回動軸線Ｒ２は、飛行制御器４が飛行制御を行うために設定される自在接手の中心を通る基準線であり、物理的な実体として互いに区別することができない線である。しかし、カルダンジョイントの回動軸のように物理的な実体として互いに区別できるものであってもよい。そして、回動軸線Ｒ１は、第１推力発生部２０９Ａ及び第２推力発生部２０９Ｂが並ぶ方向と直交する方向に延在するように設定され、回動軸線Ｒ２は第３推力発生部２０９Ｃ及び第４推力発生部２０９Ｄが並ぶ方向と直交する方向に延在するように設定される。

そして、上下方向から見て、推力発生部２０９Ａ～２０９Ｄによって囲まれる領域に関節２０５が位置する。好ましくは、推力発生部２０９Ａ～２０９Ｄによって囲まれる領域の中心に関節２０５が位置する。

したがって、第１推力発生部２０９Ａが第１推力発生部群Ｇ１を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクを発生させる。また、第２推力発生部２０９Ｂが第２推力発生部群Ｇ２を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクを発生させる。更に、第３推力発生部２０９Ｃが第３推力発生部群Ｇ３を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクを発生させる。また、第４推力発生部２０９Ｄが第４推力発生部群Ｇ４を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクを発生させる。

本実施の形態において傾斜角検知部７は、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報に加えて、回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報を検知する。傾斜角検知部７によって検知された情報は飛行制御器４（図３参照）に入力される。

［動作例］
以下、飛行体２００の飛行制御について詳述する。

図７は、飛行体２００の推力発生サブユニット２０３が生み出す推力の方向を変更する制御例を示すフローチャートである。

最初に、推力発生サブユニット２０３が生み出す推力の方向制御について述べる。

まず、飛行制御器４は、関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じているか否かを判定する（ステップＳ２１）。

そして、飛行制御器４は、関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないとき（ステップＳ２１においてＮｏ）は、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクと回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクとの釣り合いをとるように第１推力発生部２０９Ａ（第１推力発生部群Ｇ１）が生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力の大きさを調整する（ステップＳ２２）。これによって、関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の角度位置が維持され、推力発生サブユニット２０３が生み出す推力の方向が維持される。

一方、飛行制御器４は、関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節２０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じているとき（ステップＳ２１においてＹｅｓ）は、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクと回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、これら２つのトルクのうち偏差を小さくする回動方向に対応するトルクが大きくなるように第１推力発生部２０９Ａ（第１推力発生部群Ｇ１）が生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力の大きさを調整する（ステップＳ２３）。これによって、飛行制御器４は、推力発生サブユニット２０３が前方又は後方に傾斜するように、推力発生サブユニット２０３を回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向に回動させることができる。

そして、飛行制御器４は、上記ステップＳ２１～Ｓ２３と同時に以下のステップＳ３１～ステップＳ３３を実行する。

まず、飛行制御器４は、関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じているか否かを判定する（ステップＳ３１）。

そして、飛行制御器４は、関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないとき（ステップＳ３１においてＮｏ）は、回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクと回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクとの釣り合いをとるように第３推力発生部２０９Ｃ（第３推力発生部群Ｇ３）が生み出す推力及び第４推力発生部２０９Ｄ（第４推力発生部群Ｇ４）が生み出す推力の大きさを調整する（ステップＳ３２）。これによって、関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の角度位置が維持され、推力発生サブユニット２０３が生み出す推力の方向が維持される。

一方、飛行制御器４は、関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の目標角度位置と傾斜角検知部７が検知した関節２０５の回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じているとき（ステップＳ３１においてＹｅｓ）は、回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクと回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット２０３を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、これら２つのトルクのうち偏差を小さくする回動方向に対応するトルクが大きくなるように第３推力発生部２０９Ｃ（第３推力発生部群Ｇ３）が生み出す推力及び第４推力発生部２０９Ｄ（第４推力発生部群Ｇ４）が生み出す推力の大きさを調整する（ステップＳ３３）。これによって、飛行制御器４は、推力発生サブユニット２０３が左方又は右方に傾斜するように推力発生サブユニット２０３を回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向に回動させることができる。

そして、飛行制御器４は、推力発生サブユニット２０３の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向の回動動作と回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向の回動動作とを組み合わされることにより、推力発生サブユニット２０３をＸＹ平面から任意の方向に傾斜させることができる。

次に、飛行体２００の力制御について述べる。

図８は、飛行体２００の推力発生サブユニット２０３の動作例を示す側面図である。

本実施の形態において、飛行体２００をＸＹ平面において移動させるときは、飛行制御器４は、図８に示すように、第１推力発生サブユニット２０３Ａ～第４推力発生サブユニット２０３Ｄの推力発生部２０９のロータ面を移動方向に傾斜させて、推力発生ユニット６が生み出す推力ＴにＸ軸方向成分Ｔｘ及びＹ軸方向成分Ｔｙを発生させ、飛行体２００をＸＹ平面における任意の方向に移動させる。

このように、推力発生サブユニット２０３Ａ～２０３Ｄの何れもがＸＹ平面内の任意の方向への推力を生み出すことができるので、発生させることができる移動方向への推力の大きさを大きくすることができ、効率的に機体を移動させることができる。

（実施の形態３）
以下では実施の形態３の構成、動作について、上記実施の形態２との相違点を中心に述べる。

図９は、本発明の実施の形態３に係る飛行体の推力発生サブユニット３０３の構成例を示す要部拡大平面図である。

本実施の形態においては、推力発生サブユニット３０３は、第１推力発生部３０９Ａ、第２推力発生部３０９Ｂ、第３推力発生部３０９Ｃの３つの推力発生部を有する。そして、第１推力発生部３０９Ａ、第２推力発生部３０９Ｂ、第３推力発生部３０９Ｃは、それぞれ対応する関節２０５の右前方、左方、及び右後方に位置する。そして、第１推力発生部３０９Ａ、第２推力発生部３０９Ｂ、第３推力発生部３０９Ｃは、この順に関節２０５のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設されている。

そして、第１推力発生部３０９Ａが第１推力発生部群Ｇ１を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット３０３を付勢するトルクを発生させ、第３推力発生部３０９Ｃが第２推力発生部群Ｇ２を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット３０３を付勢するトルクを発生させる。また、第２推力発生部３０９Ｂが第３推力発生部群Ｇ３を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット３０３を付勢するトルクを発生させ、第１推力発生部３０９Ａ及び第３推力発生部３０９Ｃが第４推力発生部群Ｇ４を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット３０３を付勢するトルクを発生させる。

（実施の形態４）
以下では実施の形態４の構成、動作について、上記実施の形態２との相違点を中心に述べる。

図１０は、本発明の実施の形態４に係る飛行体４００の構成例を示す平面図である。

図１０に示すように、本実施の形態において、飛行体４００は、チルトロータ機である。飛行体４００は、左右一対の固定翼部４１１及び尾翼を有する機体本体４０１と、関節４０５を介して固定翼部４１１に接続されている推力発生ユニット６と、飛行制御器４（図３参照）とを備える。

機体本体４０１は、周知の固定翼機のボディと同様の形状を有し、操縦者等の乗員が搭乗可能に構成されている。また、機体本体４０１は、飛行体４００を操縦するための操縦機器１０が設けられ、飛行制御器４を搭載している。左右一対の固定翼部４１１は、それぞれ基端部が機体本体４０１に固定され、機体本体４０１から機体本体４０１の左方及び右方に延びる。固定翼部４１１は、機体本体４０１が前進することによって揚力を発生させる。

推力発生ユニット６は、左側の固定翼部４１１に連結された推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニット４０３Ａと、右側の固定翼部４１１に連結された推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニット４０３Ｂとを有する。推力発生サブユニット４０３のその他の構成は、推力発生サブユニット２０３と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

そして、関節４０５は、対応する推力発生サブユニット４０３が生み出す推力方向と交差する回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向に回動自在、且つ推力発生サブユニット４０３が生み出す推力方向及び回動軸線Ｒ１と交差する回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向に回動自在である回動軸４０５ａを有し、この回動軸４０５ａを介して推力発生サブユニット４０３と固定翼部４１１とが連結されている。このうち、回動軸線Ｒ１は、左右方向、すなわち固定翼部４１１が延びる方向に延びている。したがって、関節４０５は、推力発生サブユニット４０３の推力発生部２０９のロータ面が上方を向く第１角度位置Ｐ４０１（図１１Ａ参照）と推力発生サブユニット４０３の推力発生部２０９のロータ面が前方を向く第２角度位置Ｐ４０２（図１１Ｂ参照）との間で回動自在に推力発生サブユニット４０３と機体本体４０１とを連結する。その他の関節４０５の構成は関節２０５と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

［動作例］
図１１Ａ、図１１Ｂは、飛行体４００の動作例を示す側面図であり、このうち図１１Ａは推力発生サブユニット４０３を第１角度位置Ｐ４０１に位置させた状態を示す図であり、図１１Ｂは推力発生サブユニット４０３を第２角度位置Ｐ４０２に位置させた状態を示す図である。

図１１Ａに示すように、飛行制御器４は、水平飛行からホバリングに移行するときや着陸時には、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット４０３を付勢するトルクと回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット４０３を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側のトルクが回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側のトルクよりも大きくなるように、第１推力発生部２０９Ａが生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂが生み出す推力を調整する。これによって、推力発生サブユニット４０３を第２角度位置Ｐ４０２から第１角度位置Ｐ４０１に向かって回動させることができ、推力発生部２０９のロータ面を上方に向け、上方への大きな推力を発生させることができる。

なお、ホバリング時においては、飛行体４００を左右方向（Ｙ軸方向）に移動させるときは、飛行制御器４は、推力発生サブユニット４０３を左右に傾斜させるように、第３推力発生部２０９Ｃ及び第４推力発生部２０９Ｄが生み出す推力を調整する。これによって、推力発生ユニット６が生み出す推力に左右方向に沿った方向成分を発生させ、飛行体４００を左右方向に移動させることができる。

また、図１１Ｂに示すように、飛行制御器４は、ホバリングから水平飛行に移行するときや離陸時には、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット４０３を付勢するトルクと回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット４０３を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向一方側のトルクが回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向他方側のトルクよりも大きくなるように、第１推力発生部２０９Ａが生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂが生み出す推力を調整する。これによって、推力発生サブユニット４０３を第１角度位置Ｐ４０１から第２角度位置Ｐ４０２に向かって回動させることができ、推力発生部２０９のロータ面を前方に向け、前方への大きな推力を発生させることができる。これによって、飛行速度を高めることができる。

以上のように、飛行体４００は、推力発生サブユニット４０３の推力を用いて推力発生サブユニット４０３を第１角度位置Ｐ４０１と第２角度位置Ｐ４０２との間で回動させることができるので、推力発生サブユニット４０３を第１角度位置Ｐ４０１と第２角度位置Ｐ４０２との間で回動させるための専用のアクチュエータを省略又は小型化することができる。これによって、ホバリング性能と高速性能の両立を図りながら、推力の方向を変更するチルト機構の構成を簡素化することができ、機体を軽量化することができる。

特に、固定翼部４１１を有する飛行体４００において、高速で飛行するために推力発生サブユニット４０３には大型のものを用いる必要があり、ジャイロ効果が大きく、推力発生サブユニット４０３を回動させるための専用のアクチュエータも大型のアクチュエータを用いる必要があり、機体構造上の制約が大きかった。しかし、上記構成により、機体の構成を簡素化することができ、機体構造の制約を緩和することができる。

また、チルト・ローター機や一般的なヘリコプタで機体姿勢を制御するために設けられるサイクリックピッチ変換機構を省略することができ、ホバリング性能と高速性能の両立を図りながら、ロータ機構の構成を簡素化することができる。

（実施の形態５）
以下では実施の形態５の構成、動作について、上記実施の形態２との相違点を中心に述べる。

図１２は、本発明の実施の形態５に係る飛行体５００の構成例を示す平面図である。

図１２に示すように、本実施の形態において、飛行体５００は、チルトウィング機である。飛行体５００は、左右一対の固定翼部５１１及び尾翼を有する機体本体５０１と、関節５０５を介して固定翼部５１１に接続されている推力発生ユニット６と、関節固定部（関節固定機構）５６０と、固定翼部固定部（固定翼部固定機構）５６１と、飛行制御器４（図３参照）とを備える。

機体本体５０１は、固定翼部５１１を除き機体本体４０１と同様に構成される。固定翼部５１１は、関節５０５の回動軸線Ｒ１と平行に延びる固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向に翼弦方向が上下方向を向く第１角度位置Ｐ５０１と翼弦方向が水平方向を向く第２角度位置Ｐ５０２との間で揺動可能（又は回動自在）に基端部が機体のボディに連結されている。そして、左右一対の固定翼部５１１は、機体本体１から機体本体１の左方及び右方に延びる。固定翼部５１１は、第２角度位置Ｐ５０２に位置させた状態で機体本体１が前進することによって揚力を発生させる。なお、上記水平方向とは、固定翼部５１１が水平飛行に必要な揚力を得るための方向を意味し、例えば水平方向プラス１０度未満の角度位置をいう。したがって、上記水平方向とは、重力方向に対して垂直な方向に限定されない。同様に、上記上下方向とは、固定翼部５１１を第２角度位置Ｐ５０２よりも起こして、推力発生部２０９の空気流の後流が固定翼部５１１によって妨げられ難くすることができる方向を意味し、重力方向に限定されない。

推力発生ユニット６は、左側の固定翼部５１１に連結された推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニット５０３Ａと、右側の固定翼部５１１に連結された推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニット５０３Ｂとを有する。

また、推力発生サブユニット５０３の第１推力発生部２０９Ａが第１推力発生部群Ｇ１を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側、すなわち第１角度位置Ｐ５０１から第２角度位置Ｐ５０２に向かう側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクを発生させ、第２推力発生部２０９Ｂが第２推力発生部群Ｇ２を構成し、生み出した推力によって回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側、すなわち第２角度位置Ｐ５０２から第１角度位置Ｐ５０１に向かう側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクを発生させる。推力発生サブユニット５０３のその他の構成は、推力発生サブユニット２０３と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

そして、関節５０５は、対応する推力発生サブユニット５０３が生み出す推力方向と交差する回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向に回動自在、且つ推力発生サブユニット５０３が生み出す推力方向及び回動軸線Ｒ１と交差する回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向に回動自在である回動軸５０５ａを有し、この回動軸５０５ａを介して推力発生サブユニット５０３と固定翼部５１１とが連結されている。このうち、回動軸線Ｒ１は、左右方向、すなわち固定翼部５１１が延びる方向に延びている。その他の関節５０５の構成は関節２０５と同様であるので、その詳細な説明を省略する。

関節固定部５６０は、例えばブレーキであり、少なくとも関節５０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向への関節５０５の動作の規制及び動作の規制の解除を行う。すなわち、関節固定部５６０は、その作動によって、関節５０５が回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向への自由度をなくすように動作し、その解除によって関節５０５が回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向への自由度を有するように動作する。

固定翼部固定部５６１は、例えばブレーキであり、固定翼部５１１の固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向への固定翼部５１１の動作の規制及び動作の規制の解除を行う。すなわち、固定翼部固定部５６１は、その作動によって、固定翼部５１１が固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向への自由度をなくすように動作し、その解除によって固定翼部５１１が固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向への自由度を有するように動作する。

また、本実施の形態において、飛行制御器４は、更に、関節固定部５６０及び固定翼部固定部５６１の作動及びその解除を制御する。

［動作例］
図１３Ａ、図１３Ｂは、飛行体５００の動作例を示す側面図であり、このうち図１３Ａは推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を第１角度位置Ｐ５０１に位置させた状態を示す図であり、図１３Ｂは推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を第２角度位置Ｐ５０２に位置させた状態を示す図である。

図１３Ａに示すように、水平飛行からホバリングに移行するときや着陸時には、飛行制御器４は、関節固定部５６０を作動させ、関節５０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向への自由度をなくす。また、飛行制御器４は、固定翼部固定部５６１を解除し、固定翼部５１１が固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向に回動可能にする。

次に、飛行制御器４は、回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクと回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクが回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクよりも大きくなるように、第１推力発生部２０９Ａ（第１推力発生部群Ｇ１）が生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力を調整する。関節５０５の動作は関節固定部５６０によって規制されているため、これによって、固定翼部５１１及び推力発生部２０９が第２角度位置Ｐ５０２から第１角度位置Ｐ５０１に向かって回動し、推力発生部２０９のロータ面を上方に向けることができる。

なお、ホバリング時においては、飛行制御器４は、関節固定部５６０を解除し、関節５０５が回動軸線Ｒ１周りに回動可能にする。また、飛行制御器４は、固定翼部固定部５６１を作動させ、固定翼部５１１の固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向への自由度をなくす。固定翼部５１１の動作は固定翼部固定部５６１によって規制されるため、関節５０５のみが動作し、推力発生サブユニット５０３を任意の方向に傾斜させることができ、飛行体５００をＸＹ平面における任意の方向に移動させることができる。

また、図１３Ｂに示すように、ホバリングから水平飛行に移行するときや離着陸時には、飛行制御器４は、関節固定部５６０を作動させ、関節５０５の回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向への自由度をなくす。また、飛行制御器４は、固定翼部固定部５６１を解除し、固定翼部５１１が固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向に回動可能にする。

次に、飛行制御器４は、回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクと回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクが回動軸線Ｒ１及び固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット５０３及び固定翼部５１１を付勢するトルクよりも大きくなるように、第１推力発生部２０９Ａ（第１推力発生部群Ｇ１）が生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂ（第２推力発生部群Ｇ２）が生み出す推力を調整する。関節５０５の動作は関節固定部５６０によって規制されているため、これによって、固定翼部５１１が第１角度位置Ｐ５０１から第２角度位置Ｐ５０２に向かって回動し、推力発生部２０９のロータ面を前方に向けることができる。これによって、飛行速度を高めることができる。

以上のように、飛行体５００は、上記実施の形態４に係るチルトロータ機と同様にロータ機構及びチルト機構を簡素化できる。また、飛行体５００は、推力発生部２０９のロータ面を上方に向けた状態においては、固定翼部５１１が第１角度位置Ｐ５０１に位置し、翼弦方向が上下方向を向くので、推力発生部２０９の空気流の後流が固定翼部５１１によって妨げられ難くでき、ホバリングの効率を向上することができる。

（実施の形態６）
以下では実施の形態６の構成、動作について、上記実施の形態５との相違点を中心に述べる。

図１４は、本発明の実施の形態６に係る飛行体６００の構成例を示す平面図である。

図１４に示すように、本実施の形態において、飛行体６００は、上記実施の形態５と同様にチルトウィング機である。飛行体６００は、機体本体５０１と、関節６０５を介して固定翼部５１１に接続されている推力発生ユニット６と、連結部駆動部６７０と、飛行制御器４（図３参照）とを備える。

推力発生ユニット６は、左側の固定翼部５１１に連結された推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニット６０３Ａと、右側の固定翼部５１１に連結された推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニット６０３Ｂとを有する。

推力発生サブユニット６０３は、第１推力発生部２０９Ａ、第２推力発生部２０９Ｂ、第３推力発生部２０９Ｃ、第４推力発生部２０９Ｄの４つの推力発生部を有する。第３推力発生部２０９Ｃ及び第４推力発生部２０９Ｄは固定翼部５１１の前縁付近に位置するように固定翼部５１１に取り付けられている。また、第１推力発生部２０９Ａ及び第２推力発生部２０９Ｂは、固定翼部５１１の翼幅方向（飛行体６００の左右方向）において、第３推力発生部２０９Ｃと第４推力発生部２０９Ｄの中央に固定翼部５１１の翼厚方向に並ぶように設けられている。また、推力発生サブユニット６０３は、第１推力発生部２０９Ａ及び第２推力発生部２０９Ｂを連結するビームである連結部６３６を有する。

関節６０５は、固定翼部５１１の翼弦方向及び翼幅方向と交差する連結部回動軸線Ｒ６０４を中心として回動自在である回動軸６０５ａを有し、この回動軸６０５ａを介して推力発生サブユニット６０３の連結部６３６と固定翼部５１１とが連結されている。

したがって、第１推力発生部２０９Ａが生み出した推力によって固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ推力発生サブユニット６０３を介して固定翼部５１１を付勢するトルクを発生させ、第２推力発生部２０９Ｂが生み出した推力によって固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ推力発生サブユニット６０３を介して固定翼部５１１を付勢するトルクを発生させる。

連結部駆動部６７０は、連結部回動軸線Ｒ６０４を中心とする円周方向に連結部６３６を回動させる駆動部であり、第１推力発生部２０９Ａ及び第２推力発生部２０９Ｂを左右方向に傾斜させることができる。

また、本実施の形態において、飛行制御器４は、更に連結部駆動部６７０の動作を制御する。

［動作例］
以下、飛行体６００の飛行制御について詳述する。

まず、水平飛行からホバリングに移行するときや着陸時には、飛行制御器４は、固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクと固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクが固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクよりも大きくなるように、第１推力発生部２０９Ａが生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂが生み出す推力を調整する。これによって、固定翼部５１１及び推力発生サブユニット６０３を第２角度位置Ｐ５０２から第１角度位置Ｐ５０１に向かって回動させることができ、推力発生部２０９のロータ面を上方に向けることができる。

なお、ホバリング時において、飛行体６００を左右方向（Ｙ軸方向）に移動させるときは、飛行制御器４は、連結部駆動部６７０を制御し、連結部６３６を回動させ、各推力発生サブユニット６０３の第１推力発生部２０９Ａ及び第２推力発生部２０９Ｂを左右に傾斜させる。これによって、推力発生ユニット６が生み出す推力に左右方向に沿った成分を発生させ、飛行体６００を左右方向に移動させることができる。このようにして、飛行体６００の左右方向への移動を制御できる。

また、ホバリングから水平飛行に移行するときや離陸時には、飛行制御器４は、固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクと固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクとの釣り合いを崩し、固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向一方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクが固定翼部回動軸線Ｒ５０３を中心とする円周方向他方側へ固定翼部５１１を付勢するトルクよりも大きくなるように、第１推力発生部２０９Ａが生み出す推力及び第２推力発生部２０９Ｂが生み出す推力を調整する。これによって、固定翼部５１１及び推力発生サブユニット６０３が第１角度位置Ｐ５０１から第２角度位置Ｐ５０２に向かって回動し、推力発生部２０９のロータ面を前方に向けることができる。これによって、飛行速度を高めることができる。

（実施の形態７）
以下では実施の形態７の構成、動作について、上記実施の形態２との相違点を中心に述べる。

図１５は、本発明の実施の形態７に係る飛行体７００の構成例を示す斜視図である。

図１５に示すように、本実施の形態において、飛行体７００は、機体本体７０１と、関節７０５を介して機体本体７０１に接続されている推力発生ユニット６と、飛行制御器４（図３参照）とを備える。

機体本体７０１は、複数の吊索７０２と、複数の吊索７０２を介して吊荷Ｗを吊り下げる吊下部７０３とを含む。複数の吊索７０２は、吊下部７０３の互いに異なる位置から垂れ下げられている。

また、関節７０５は、前後方向に延びる回動軸線Ｒ１を中心とする円周方向に回動自在、且つ左右方向に延びる回動軸線Ｒ２を中心とする円周方向に回動自在である回動軸を有し、この回動軸を介して推力発生サブユニット２０３と吊下部７０３とが連結されている。

飛行体７００の飛行制御は、上記実施の形態２の飛行体２００と同様に行われる。すなわち、推力発生サブユニット２０３のロータ面を移動方向に傾斜させて、推力発生ユニット６が生み出す推力にＸ軸方向成分及びＹ軸方向成分を発生させ、飛行体７００をＸＹ平面における任意の方向に移動させることができる。したがって、吊下部７０３の姿勢を一定の姿勢に保ち、飛行体７００を水平方向に移動させることができ、吊荷Ｗの姿勢を安定させた状態で吊荷Ｗを運搬できる。また、吊荷Ｗが重量物である場合における応答性の低下を抑制することができる。更に、吊荷Ｗは、複数の吊索７０２を介して吊下部７０３の互いに異なる位置からつられているので、移動時における振れを効果的に抑制することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

Ｇ１ 第１推力発生部群
Ｇ２ 第２推力発生部群
Ｒ 回動軸線
１ 機体本体
３ 推力発生サブユニット
４ 飛行制御器
５ 関節
６ 推力発生ユニット
８ 傾動補助部
９ 推力発生部
１００ 飛行体

Claims (16)

1. 機体本体と、
   １以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットと、
   各前記推力発生サブユニットに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、
   各前記推力発生部の動作を制御する制御部と、
   前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報を検知する傾斜角検知部と、を備え、
   各前記推力発生サブユニットは複数の推力発生部を有し、複数の前記推力発生部は生み出す推力の大きさを互いに独立して変更可能であり、
   各前記推力発生サブユニットにおいて、複数の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第１推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第２推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設され、
   前記制御部は、入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整する、飛行体。
2. 前記推力発生ユニットは、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットを有し、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットは、この順に前記飛行体のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設され、
   前記第１推力発生サブユニット及び前記第３推力発生サブユニットに対応する関節の前記第１回動軸線は前後方向に延び、前記第２推力発生サブユニット及び前記第４推力発生サブユニットに対応する関節の前記第１回動軸線は左右方向に延びる、請求項１に記載の飛行体。
3. 機体本体と、
   １以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットと、
   各前記推力発生サブユニットに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、を備え、
   前記関節は、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向及び前記第１回動軸線と交差する第２回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結し、
   各前記推力発生サブユニットは３以上の前記推力発生部を有し、
   各前記推力発生サブユニットにおいて、３以上の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第３推力発生部群は、生み出した推力によって前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第４推力発生部群は、生み出した推力によって前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されている、飛行体。
4. 各前記推力発生部の動作を制御する制御部を更に備え、
   前記制御部は、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整する、請求項３に記載の飛行体。
5. 前記制御部は、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩すように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩すように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整する、請求項４に記載の飛行体。
6. 各前記推力発生部の動作を制御する制御部と、
   前記関節の前記第１回動軸線及び前記第２回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知するための情報を検知する傾斜角検知部と、を更に備え、
   前記制御部は、入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整し、且つ入力された前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記傾斜角検知部が検知した前記関節の前記第２回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第２回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第２回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第３推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第４推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整する、請求項３に記載の飛行体。
7. 前記推力発生ユニットは、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットを有し、第１推力発生サブユニット乃至第４推力発生サブユニットは、この順に前記飛行体のヨー軸を中心とする円周方向に等間隔に配設されている、請求項３乃至６の何れか１に記載の飛行体。
8. 機体本体と、
   １以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットであって、各前記推力発生サブユニットは一列に並ぶ複数の推力発生部及び複数の前記推力発生部を互いに連結する連結部を有し、複数の前記推力発生部は生み出す推力の大きさを互いに独立して変更可能であり、
   １以上の前記推力発生サブユニットのそれぞれに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットの連結部を前記機体本体に対して、複数の前記推力発生部が並ぶ方向及び対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、
   前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知する傾斜角検知部と、
   前記傾斜角検知部が検出した前記第１回動軸を中心とする円周方向の角度位置に基づいて推力発生部の動作を制御する制御部と、
   を備える、飛行体。
9. それぞれ基端部が前記機体本体に固定され、該機体本体から該機体本体の左方及び右方に延び、該機体本体が前進することによって揚力を発生させる左右一対の固定翼部を有し、
   前記推力発生ユニットは、左側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニットと、右側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニットとを有し、
   前記左側推力発生サブユニット及び前記右側推力発生サブユニットの前記第１回動軸線は左右方向に延びる、請求項１、３乃至６、８の何れか１に記載の飛行体。
10. 前記第１回動軸線と平行な固定翼部回動軸線を中心とする円周方向に翼弦方向が上下方向を向く第１角度位置と翼弦方向が水平方向を向く第２角度位置との間で揺動可能に基端部が前記機体本体に連結され、前記機体本体の左方及び右方に延び、第２角度位置に位置させた状態で該機体本体が前進することによって揚力を発生させる固定翼部を有し、
    前記推力発生ユニットは、左側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである左側推力発生サブユニットと、右側の前記固定翼部に連結された前記推力発生サブユニットである右側推力発生サブユニットとを有する、請求項１、３乃至６、８の何れか１に記載の飛行体。
11. 前記固定翼部は、前記第１角度位置と前記第２角度位置との間で揺動自在であり、
    前記左側推力発生サブユニットに対応する前記関節及び前記右側推力発生サブユニットに対応する前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の前記関節の動作の規制及び動作の規制の解除を行う関節固定機構と、
    前記固定翼部回動軸線を中心とする円周方向への前記固定翼部の揺動の規制及び揺動の規制の解除を行う固定翼部固定機構と、を更に備え、
    前記左側推力発生サブユニット及び前記右側推力発生サブユニットのそれぞれにおいて、複数の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第１推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線及び前記固定翼部回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第２推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線及び前記固定翼部回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されている、請求項１０に記載の飛行体。
12. 前記推力発生ユニットは、前記推力発生サブユニットを複数有し、
    前記機体本体は、吊索と、前記吊索を介して吊荷を吊り下げる吊下部とを含み、前記吊索は前記吊下部から垂れ下げられ、前記関節は、対応する前記推力発生サブユニットと前記吊下部とを連結する、請求項１乃至８の何れか１に記載の飛行体。
13. 前記吊索は、複数設けられ、
    複数の前記吊索は、前記吊下部の互いに異なる位置から垂れ下げられている、請求項１２に記載の飛行体。
14. 前記関節の動作の規制及び動作の規制の解除を行うブレーキを更に備える、請求項１乃至１２の何れか１に記載の飛行体。
15. 前記関節の回動動作に減衰力を付与するダンパを更に備える、請求項１乃至１３の何れか１に記載の飛行体。
16. 機体本体と、
    １以上の推力発生サブユニットを有する推力発生ユニットと、
    各前記推力発生サブユニットに対応して設けられ、対応する前記推力発生サブユニットを前記機体本体に対して、対応する前記推力発生サブユニットが生み出す推力方向と交差する第１回動軸線を中心とする円周方向に回動自在に連結する関節と、
    前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置を検知する第１検知部と、を備え、
    各前記推力発生サブユニットは複数の推力発生部を有し、複数の前記推力発生部は生み出す推力の大きさを互いに独立して変更可能であり、
    各前記推力発生サブユニットにおいて、複数の前記推力発生部のうち１以上の前記推力発生部によって構成される第１推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを発生させるように配設され、他の１以上の前記推力発生部によって構成される第２推力発生部群は、生み出した推力によって前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクを生み出すように配設されている、飛行体の制御方法であって、
    入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記第１検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じていないときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いをとるように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整するステップと、
    入力された前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の目標角度位置と前記第１検知部が検知した前記関節の前記第１回動軸線を中心とする円周方向の角度位置との偏差が生じたときは、前記第１回動軸線を中心とする円周方向一方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクと前記第１回動軸線を中心とする円周方向他方側へ前記推力発生サブユニットを付勢するトルクとの釣り合いを崩し、前記偏差を小さくするように前記第１推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力及び前記第２推力発生部群を構成する各前記推力発生部の推力の大きさを調整するステップと、を有する飛行体の制御方法。

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