JP2017514748A - Ｖｔｏｌ機 - Google Patents

Abstract

垂直離着陸機は、第１の垂直揚力位置と第２の水平推力位置との間を回転移動可能である１対の揚力／推力ダクテッドファンを含む。揚力／推力ファンは、航空機の翼の前縁部分に形成された曲線状のファン凹部内に配置される。下方に排気する揚力ダクテッドファンは、航空機のピッチ軸線の後方に、航空機の機体内に配置される。前記機体内に配置された、動力装置は、伝達システムにより揚力／推力ファンと揚力ファンとに結合される。揚力／推力ファンおよび揚力ファンは、航空機の重心および航空機の揚力中心を中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされる。【選択図】 図２

Description

関連出願の相互参照

[0001]本出願は、２０１４年５月７日に出願された米国仮特許出願第６１／９８９９３５号明細書の利益を主張するものであり、その全体をあらゆる目的のために参照により本明細書に援用する。

[0002]空港は、通勤者のニーズおよびその他の都市間の移動に対処するために都市部近郊で必要性が高まっている。しかしながら、空港は、固定翼機が安全に離着陸するのに必要とされる長い滑走路や広大な空域のために広い設置面積を占有する。また、そのような空港の建設は、中小規模の地方自治体にとって法外な費用がかかる。大都市が空港を建設できるようなより望ましい位置にある場合には、都市の空港がもたらす騒音、汚染、および安全性の問題が深刻である。よって、航空業界には、商業用および居住用不動産の比較的小さな区画に離着陸しかつ保管され得る小型で手頃な価格の垂直離着陸（ＶＴＯＬ）機を求める長年にわたる切実なニーズがある。

[0003]歴史的に、航空業界では、小型で手頃な価格のＶＴＯＬ機に関する要求をヘリコプタが満たすと考えられていた。残念ながら、ヘリコプタは、その制御システム、その大径ロータ、ならびにその低速度および限られた航続距離のために、依然として特殊用途の航空機である。ヘリコプタ制御システムは、ロータピッチを連続的に調整するための複雑な機構を含む。このような制御システムは、構築し維持するのに費用がかかる。その上、ヘリコプタは操縦が困難であることで知られており、特に固定翼機と比較して、特殊な飛行訓練を必要とする。更に、露出した大径ロータは、安全性および操作上の深刻な課題を提示する。ヘリコプタはまた、固定翼機とは程遠い速度および航続距離で飛行する限られた能力の問題を抱えている。よって、伝統的なヘリコプタ技術は、重要な操作上のならびに使用者のニーズおよび要求に対処するのに適していない。

[0004]数十年間にわたって、固定翼飛行機の速度、航続距離および快適性をヘリコプタのＶＴＯＬおよびホバリング能力と組み合わせる数多くの試みがなされてきた。しかしながら、２つの軍用機、英国のハリアージェット機と米国空軍のＦ−３５を除いて、ティルトロータという分類の航空機は、ＦＡＡ認可および商業生産が間近であると思われる唯一の複合型ＶＴＯＬ／固定翼機である。しかしながら、ティルトロータは、前進飛行形態ではロータブレードが地面にぶつかるので垂直に離昇および着陸することしかできない。それゆえ、ティルトロータ機の総重量が、滑走路で離陸することが可能である、固定翼機よりも軽い。大型のエンジン／ロータ組立体もまた、これら組立体が固定される翼の空力特性を低下させる。このことは、性能を低下させる一方で、緊急の滑走着陸が必要である場合に安全性を更に低下させる。このことは、ロータが垂直に位置決めされたときの離陸直後に滑走着陸が必要となるティルトロータ機、およびロータと翼が垂直に位置決めされたときの「ティルトウィング」機において特に深刻である。更に、ティルトロータは、その大きさおよび複雑さのために、（物理的または技術的な観点から）商業市場における軽量で、高速で、コンパクトでかつ手頃な価格の航空機の基準とすることはできない。

[0005]高速度に達するように設計された別の分類のＶＴＯＬ機（すなわち、「複合ヘリコプタ」として知られる、（プロペラなどの）加速するための追加の構成要素を備えたヘリコプタ）が存在する。ＳｉｋｏｒｓｋｙのＸ２技術の航空機およびＡＶＸ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｃｏｍｐａｎｙの同軸ロータ／双対ダクテッドファン技術がこの分類に含まれる。ＳｉｋｏｒｓｋｙおよびＡＶＸの航空機は、商業生産されていないが、ティルトロータを除くいかなる固定翼機よりも優れたＶＴＯＬおよびホバリング能力と共に高速度を達成することが可能であるように設計されている。しかしながら、これらの複合ヘリコプタは、ティルトロータと同様に、離着陸中の揚力のためのより小型でより安全なダクテッドファンではなく、離着陸中の揚力のための標準的な大型のヘリコプタブレードを有する。２０世紀半ばには、回転ダクテッドファンを備えた種々の試作機または実験用航空機が飛ばされていた。しかしながら、エンジンおよびファンが貨物または乗客に対して十分な揚力をもたらさず、それらの航空機は重大な制御性の問題を抱えていた。

[0006]それらの従来技術のＶＴＯＬ機の設計の多くには、日常的に運航するコミュータ機としての幅広い受け入れを妨げている同様の様々な欠点がある。別の欠点は、多くのそのような設計が、離陸およびホバリングモードにおいて、航空機を空中に維持するのに数倍の馬力を必要とすることである。よって、このような航空機は、ホバリング中と前進水平飛行中の両方における、燃料消費率が比較的高いという問題を抱えている。

[0007]本概要は、詳細な説明で以下に更に説明される概念の選択を簡略化された形態で紹介するために提示するものである。本概要、および前述の背景技術は、特許請求する主題の重要な態様または必須の態様を特定することを意図したものではない。更に、本概要は、特許請求する主題の範囲を決定するのに役立つものとして使用されることを意図したものではない。

[0008]本技術による航空機は、従来の航空機の設計とは根本的に異なる。特に、本航空機の実施形態は、独特の構成の１組の三角形をなすダクテッドファンを使用する、固定翼とダクテッドファンを備えたＶＴＯＬ機を提示する。これにより、優位性のある速度、航続距離、および乗客に対する快適性、ならびに相当のペイロード能力を有する、実用的な航空機が提供される。

[0009]種々の実施形態において、航空機は、前端部分と、後端部分と、前端部分と後端部分との間に延びる中央部分とを有する機体を含む。機体は、航空機の長手方向中心軸線を画定する。１対の翼は、機体から左右方向外方に延びる。下方に排気する揚力ダクテッドファンは、航空機のピッチ軸線と機体の後端部分との間において、機体内に配置される。揚力ダクテッドファンに対して開位置と閉位置との間を選択的に移動可能である少なくとも１つの引込み可能かつ再閉鎖可能なカバーがある。１対の揚力／推力ダクテッドファンは、このファンが航空機のロール軸線の両側に、ピッチ軸線の前方に互いに対称に位置決めされるように１対の翼に結合される。１対の揚力／推力ダクテッドファンは、垂直揚力をもたらす第１の位置と水平推力をもたらす第２の位置（図１）との間を選択的に回転移動可能である。

[0010]いくつかの実施形態において、航空機の各翼の前縁部分は、曲線状のファン凹部を含む。１対の揚力／推力ダクテッドファンの各々は、曲線状のファン凹部内に回転可能に配置される。よって、曲線状のファン凹部は、揚力／推力ダクテッドファンの周縁部分の形状に近似するように形作られる。航空機の実施形態は、航空機の重心を中心に三角形をなすように揚力ダクテッドファンおよび１対の揚力／推力ダクテッドファンを互いに対して位置決めする。１対の揚力／推力ダクテッドファンの各々からの推力は、航空機のロール制御を行うために個別に制御可能である。機体の後方部分における揚力ファンからの推力は、航空機のピッチ制御を行うために制御可能である。

[0011]航空機の実施形態は、機体内に配置されるとともに１対の揚力／推力ダクテッドファンと揚力ファンとに動作可能に結合される動力装置を含む。いくつかのそのような実施形態において、動力装置は、単一の動力伝達システムに動作可能に結合される複数のエンジンを含み、この動力伝達システムは、１対の揚力／推力ダクテッドファンと揚力ファンとに結合される。第１の出力シャフトおよび第２の出力シャフトは、複数のエンジンに動作可能に結合されるギヤボックスから互いに反対方向に、横方向に延びるとともに、１対の揚力／推力ダクテッドファンに関連する減速ギヤボックスに結合される。第３の出力シャフトは、ギヤボックスから後方に延びるとともに、機体内に収容された後部揚力ファンに関連する減速ギヤボックスに結合される。

[0012]本システムおよび方法のこれらおよび他の態様は、本明細書における詳細な説明および図を考慮した後に明らかになるであろう。しかしながら、本発明の範囲は、特許が付与される特許請求の範囲により決定されるべきであり、所与の主題が背景で述べられた任意または全ての問題に対処するかどうか、またはこの概要に列挙される任意の特徴もしくは態様を含むかどうかにより決定されないことを理解されたい。

[0013]好ましい実施形態を含む、本発明の非限定的および非網羅的な実施形態について、以下の図を参照して説明し、ここで、別段の明記がない限り、種々の図全体を通じて、類似の参照符号は類似の部分を指す。

本技術のＶＴＯＬ機の一実施形態の斜視図であり、ＶＴＯＬ機が前進飛行用に構成され得る一方式を示す図である。 図１に示されているＶＴＯＬ機の斜視図であり、ＶＴＯＬ機が着陸または離陸用に構成され得る一方式を示す図である。 図１に示されているＶＴＯＬ機の正面図を示している。 図２に示されているＶＴＯＬ機の正面図を示している。 図１に示されているＶＴＯＬ機の上面図を示している。 図２に示されているＶＴＯＬ機の上面図を示している。 図１に示されているＶＴＯＬ機の側面図を示している。 図２に示されているＶＴＯＬ機の側面図を示している。 図２に示されているＶＴＯＬ機の背面図を示しており、ヨー制御を行うために本体ファンの下にベーンを用いた実施形態を更に示す図である。 図２に描かれているＶＴＯＬ機の切欠き斜視図を示しており、エンジンならびにこれらエンジンの給気口および排気口がＶＴＯＬ機の機体およびポーティッドファンに対して位置決めされ得る一方式を更に明示する図である。 図１０に示されているＶＴＯＬ機の切欠き上面図を示している。 図１０に示されているＶＴＯＬ機の切欠き側面図を示している。 本技術のＶＴＯＬ機の実施形態の概略斜視図を示しており、エンジンおよび伝達システムがダクテッドファンに結合され得る一方式を明示する図である。 本技術のＶＴＯＬ機の実施形態と共に使用されるように構成されたエンジンおよび動力伝達システムの等角図を示している。 本技術のＶＴＯＬの一実施形態および乗客室の一構成の概略斜視図を示している。 本技術のＶＴＯＬの別の実施形態および乗客室の代替構成の概略斜視図を示している。

[0030]本明細書の一部をなし、例示として、具体的で例示的な実施形態を示す、添付図面を参照して、実施形態を以下により詳細に説明する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分詳細に開示される。しかしながら、実施形態は、多くの異なる形態で実施してもよく、本明細書に明記する実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。それゆえ、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取られるべきではない。

[0031]ＶＴＯＬ機１０に関する本技術の実施形態は、概して図１〜図１６に示されている。図１〜図９、図１５および図１６を特に参照するに、ＶＴＯＬ機１０の実施形態は、前端部分１４と、後端部分１６と、前端部分１４と後端部分１６との間に延びる中央部分１８とを有する機体１２を含む。機体１２の種々の実施形態は、細長いものであり、ＶＴＯＬ機１０の長手方向中心ロール軸線Ｘを画定する。少なくともいくつかの実施形態において、機体１２は、４１フィートの長さと７８インチの機室幅を備える。図１５および図１６に示されてるようないくつかの実施形態では、機体１２の前端部分１４を乗客および飛行制御室で構成してもよい。図１５に示されているような、種々の実施形態では、乗客および飛行制御室を合計５人用に構成してもよい。乗客および飛行制御室は、１人〜２人の運航乗員および３人〜４人の乗客を含み得る。乗客および飛行制御室の後方に、ＶＴＯＬ機１０は、格納室またはペイロード室を含み得る。他の実施形態では、より多くの人および／またはペイロードを収容するために、ＶＴＯＬ機を大型化してもよい。例えば、図１６は、乗客および飛行制御室が合計６人用に構成され得る一実施形態を描いている。乗客および飛行制御室は、１人〜２人の運航乗員および４人〜５人の乗客を含み得る。

[0032]１対の翼、特に第１の翼２０および第２の翼２２は、機体１２に対して固定位置に固定される。第１の翼２０および第２の翼２２は各々、前縁部分２４、後縁部分２６、根元端部２８および反対側の先端部分３０により画定される。第１の翼２０および第２の翼２２の根元端部２８はそれぞれ、機体１２の中央部分１８に結合され、その結果、第１の翼２０および第２の翼２２が機体１２から左右方向外方に延びる。少なくともいくつかの実施形態において、第１の翼２０および第２の翼２２は、後退翼設計を有し、３８フィートの翼幅と、約２４０平方フィートの翼面積とを備えたＶＴＯＬ機を提供する。ある実施形態において、翼は、失速速度が８０ｋｔｓ未満のＶＴＯＬ機１０を提供する。

[0033]図２および図６を参照するに、ＶＴＯＬ機１０の種々の実施形態は、ＶＴＯＬ機１０のピッチ軸線Ｚと機体１２の後端部分１６との間において、機体１２内に配置される下方に排気する揚力ダクテッドファン３２を含む。この用語が本明細書で使用される場合、「ダクテッドファン」とは、単に空気がダクトまたはシュラウドを通過するときに空気を加速させるシステムにすぎない。ダクトは、ダクトなしに発生する空気質量流と比較してファンブレードを通る更なる空気質量流を誘起する役割を主に果たす。ダクトは、アンダクテッドファンまたはプロペラと比較して、空気の加速に対する反応の力である「推力」を増加させる。図２および図６を具体的に参照するに、多翼ファン３６により水平ダクト３４を通じて空気を加速させる。描かれている実施形態において、水平ダクト３４は、ＶＴＯＬ機１０のピッチ軸線Ｚの後方にかつ機体１２の後端部分１６から前方に、機体１２を貫通する開口部として画定される。水平ダクト３４および機体１２を単一構造でまたは互いに対して固定位置に固定される別個の構造体として形成できることが考慮される。

[0034]図１、図２、図５、図６および図９を参照するに、１組のヒンジ付き「クラムシェル」扉カバーまたはルーバ３７を水平ダクト３４の底部出口開口部に関連付けてもよく、または格納式カバー３８を上部入口開口部に関連付けてもよい。底扉カバー３７および格納式カバー３８は、種々の実施形態において、（図１および図５に描かれている）開位置と（図２および図６に描かれている）閉位置との間を選択的に移動するように設けられる。特に、底扉カバー３７および格納式カバー３８は、水平ダクト３４を通じて離昇推力を生み出すように揚力ファン３６を動作させる開位置に配置される。いくつかの実施形態において、底扉カバー３７および格納式カバー３８は、ファン３６からの上昇推力が望ましくないかまたは必要でない場合に、ＶＴＯＬ機を前進飛行で動作させるときに閉位置に置かれる。底扉カバー３７および格納式カバー３８が前方および後方にまたは左右逆方向に引込む複数の構成要素として設けられ得ることが考慮される。種々の既知の方法で前方または後方に引込む単一体の格納式カバー３８を使用してもよい。更に別の実施形態では、底扉カバー３７および格納式カバー３８が閉位置と略開位置との間で回転する複数のルーバとして設けられ得ることが考慮される。そのような一実施形態において、１つまたは複数のルーバ３９は、揚力ファン３６の直下に枢動可能に結合され、かつ開位置と閉位置との間およびこれらの間の個々の地点間を移動可能である。閉位置において、ルーバ３９は、水平ダクト３４の底部出口開口部を閉鎖するための底扉カバー３７の一部を形成する。このことにより、底扉カバー３７の外側パネルが小型化される。ルーバ３９は、ＶＴＯＬ機１０のホバリング飛行中に開位置に配置される。ルーバ３９と方向舵ペダルなどの飛行制御装置との作動的な機械結合または電子結合により、開位置にあるときのルーバの選択的な角度配置が可能となる。水平ダクト３４の推力出力の向きを変え、ヨー制御の態様をＶＴＯＬ機１０にもたらすために、水平ダクト３４の底部出口開口部の真下の選択的な角度位置を使用してもよい。

[0035]図１〜図８を参照するに、ＶＴＯＬ機１０の実施形態は、１対の揚力／推力ダクテッドファンを含む。特に、図示実施形態は、第１の翼２０および第２の翼２２にそれぞれ連結される第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２を含む。種々の実施形態において、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２は、直径６フィートの５つのブレードロータ４１を含む。ロータ４１の実施形態は、７００ｈｐを超える定格のものである。ＶＴＯＬ機１０の寸法および所望の性能特性に応じてロータ４１の大きさが増減し得ることが考慮される。いくつかの実施形態では、ロータ４１におけるブレードのピッチを所望の出力性能に基づいて要求に応じて変えてもよい。揚力／推力ファン４０および４２の各々からの推力は、種々の実施形態において個別に制御可能である。

[0036]第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２は、ＶＴＯＬ機１０のロール軸線Ｘの両側にかつピッチ軸線Ｚの前方に互いに対称に位置決めされる。このようにして、揚力ファン３２および１対の揚力／推力ダクテッドファン４０、４２は、第１の翼２０および第２の翼２２の揚力中心と、揚力ファン３２および揚力／推力ダクテッドファン４０、４２の揚力中心と、ＶＴＯＬ機１０の重心とのうちの少なくとも１つ、ならびにいくつかの実施形態ではこれらの全てを中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされる。第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２は、それらファン４０、４２が垂直揚力をもたらす第１の位置（図２）と水平推力をもたらす第２の位置（図１）との間を選択的に回転移動可能であるように、第１の翼２０および第２の翼２２にそれぞれ結合される。いくつかの実施形態では、所望により組立体を単一の位置に係止することに加えて、大きな外力にさらされている間に、移動を誘起することが可能な、機械式、油圧式、または電気機械式アクチュエータを使用して、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２を第１の位置と第２の位置との間で回転させる。

[0037]描かれている実施形態において、第１の翼２０および第２の翼２２の各々の前縁部分４４は、曲線状のファン凹部４６を含む。第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２の各々は、曲線状のファン凹部４６内に回転可能に配置される。描かれているように、本技術の実施形態は、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２の周縁部分の形状に近似するように曲線状のファン凹部４６を形作る。このようにして、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２を、曲線状のファン凹部４６内に入れ子となるように水平に配置してもよい。曲線状の凹部４６は、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２がＶＴＯＬ機１０のピッチ軸線Ｚに近接して後方に位置することを可能にする。前縁部分４４は、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２における軸線上の枢動点付近で第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２に枢動可能に係合するように前方に突出する互いに対向する１対の取付肩部４８を含む。いくつかの実施形態において、第１の翼２０および第２の翼２２は、後退角を備える。これにより、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２を第１の翼２０および第２の翼２２の根元端部２８と反対側の先端部分３０との中間に位置決めすることが可能となる。第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２の位置が第１の翼２０および第２の翼２２の先端部分３０から内方に移動するので、構造的にあまり頑丈でない支持が第１の翼２０および第２の翼２２の全体にわたって必要とされ、このことにより、ＶＴＯＬ機１０の全重量が低減される。

[0038]図１０〜図１４を参照するに、ＶＴＯＬ機１０は、揚力ファン３２と第１の揚力／推力ファン４０と第２の揚力／推力ファン４２とに動力を供給する動力装置および動力伝達システムを含む。ＶＴＯＬ機１０に動力を供給するために単一のエンジンを使用できることが考慮される。しかしながら、描かれている実施形態は、第１の翼２０と第２の翼２２との間の機体１２内に互いに跨って位置決めされる第１のエンジン５０および第２のエンジン５２を含む。特定の一実施形態において、第１のエンジン５０および第２のエンジン５２は各々、２，０００ｓｈｐを超える最大定格海面出力を有するエンジンに少なくとも相当する。図１０および図１１に描かれているように、互いに対向する１対のＮＡＣＡ型の空気取入ダクト５４は、第１のエンジン５０および第２のエンジン５２から前方に、機体を貫通する。１対の排気口５６は、第１のエンジン５０および第２のエンジン５２から出て、機体１２の中央部分１８の両側を貫通する。

[0039]図１４を更に参照するに、ＶＴＯＬ機１０と共に使用される例示的な動力伝達システムは、第１のエンジン５０および第２のエンジン５２からの動力入力を受けるギヤボックス５８を含む。描かれている実施形態において、第１の出力シャフト６０および第２の出力シャフト６２は、ギヤボックス５８から横方向に延びるとともに、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２に関連する第１の減速ギヤ６４および第２の減速ギヤ６６にそれぞれ係合する。第３の出力シャフト６８は、ギヤボックス５８から後方に延びるとともに、揚力ファン３２に関連する第３の減速ギヤ６９に係合する。種々の実施形態では、本明細書で説明する出力シャフトが、動力伝達システムに冗長性をもたらす、二重同軸シャフトとして設けられ得ることが考慮される。

[0040]ＶＴＯＬ機１０は、種々の飛行操作を通じてＶＴＯＬ機１０を操作するための飛行制御システムを含む。飛行操作の態様が監視され、場合により、飛行制御コンピュータにより直接制御される。飛行制御コンピュータに関連するプロセッサは、１つまたは複数の関連するシステムからのデータ入力を受信する。例えば、飛行制御システムの実施形態は、飛行制御コンピュータにデータを送信する、複数のパイロット入力を含む。これらのパイロット入力は、限定されるものではないが、飛行操縦桿からのピッチおよびロールコマンド、方向舵ペダルからのヨーコマンド、トリムコマンド、およびエンジンスロットル制御からの動力コマンドを含む。種々の実施形態において、飛行制御システムは、昇降舵と補助翼と方向舵とを含む航空機操縦翼面に動作可能に結合される。いくつかの実施形態において、飛行制御システムは、航空機操縦翼面、揚力／推力ダクテッドファン４０、４２、および揚力ファン３６の機能の選択的制御を可能にする方式で揚力／推力ダクテッドファンと揚力ファンとに動作可能に結合される。いくつかのそのような実施形態において、飛行制御システムは、揚力／推力ダクテッドファン４０、４２および揚力ファン３６のファンブレードピッチ、動力、または回転速度の選択的な制御を可能にする。ＶＴＯＬ機１０の実施形態は、Ｘ軸線、Ｙ軸線、およびＺ軸線における航空機の加速度を測定するための運動センサ／加速度計を更に含む。回転角であるピッチ、ヨー、およびロールに関係するデータを受信して伝えるために、レートジャイロを設けてもよい。１つまたは複数のセンサは、着陸装置７０の格納状態と展開状態を検出する。種々の周辺システムは、高度計と、空気データセンサシステムと、ピトー静圧プローブと、全温度プローブとを含む飛行制御コンピュータに環境データを提供する。そのような周辺システムからのデータは、飛行制御コンピュータ内で処理され、この飛行制御コンピュータが、そのようなデータを１つまたは複数の関連するメモリ記憶システムに記憶してもよい。１つまたは複数のディスプレイまたは多機能ディスプレイは、飛行制御の状態を運航乗員に伝える。

[0041]ＶＴＯＬ機１０の実施形態は、ＶＴＯＬ機１０が完全または重大な推進不良を起こしかつ滑走緊急着陸を行うのに対気速度が不十分である場合に使用するための緊急パラシュートシステムを含む。いくつかのそのような実施形態は、ＶＴＯＬ機１０がホバリングモードであるかまたは低速で進んでいる間に主に使用される１つまたは複数のパラシュートを含む。緊急パラシュートシステムの実施形態は、機体１２の後端部分１６近傍の、機体１２内における室内にパラシュートを固定する。支持用パラシュートケーブルは機体に結合される。いくつかの実施形態では、エンジンが動力を失うかまたはＶＴＯＬ機１０がホバリングモードで不安定になった場合に、緊急パラシュートを、パイロット入力を介してパイロットにより展開させるかまたは飛行制御コンピュータにより自動的に展開させる。いくつかの実施形態において、緊急パラシュートシステムは、機体１２からある角度で飛び出すロケットを展開させ、パラシュートの端部を互いに反対方向に引っ張り、それにより傘体を展開させる。ＶＴＯＬ機１０が前進飛行で進んでいる場合、飛行制御コンピュータは、速度が速すぎる場合にパラシュートの展開を遅らせる必要があるかどうかを判断するために、１つまたは複数の空気センサからデータを受信するようにプログラムされてもよい。

[0042]ＶＴＯＬ機１０の飛行制御システムは、上で説明したように、垂直離陸操作と、ホバリングモードと前進飛行との間の移行とを簡単にする。例えば、操縦者は、揚力／推力ファンからの推力が図２に示すように地面に向かうように揚力／推力ファンを第１の（離陸）位置に位置決めすることにより垂直離陸を開始する。操縦者は、始動モードを開始するためにパイロット入力を実行する。飛行制御コンピュータ内に受信されたデータは、底扉カバー３７および格納式カバー３８を開位置に移動するように作動させる。次いで、揚力ファン３２、第１の揚力／推力ファン４０、および第２の揚力推力／ファン４２の始動シーケンスが開始される。飛行制御システムは、ファンがアイドル状態になることを可能にする。揚力ファン３２、第１の揚力／推力ファン４０、および第２の揚力／推力ファン４２の推力が判定値以上に達すると、操縦者は、飛行制御システムに関連するパイロット入力からホバリングモードを実行する。ＶＴＯＬ機１０が離昇するまで、揚力ファン３２、第１の揚力／推力ファン４０、および第２の揚力／推力ファン４２の推力を増加させる。

[0043]ＶＴＯＬ機１０が安定してホバリングしている状態で、操縦者は、飛行制御コンピュータに関連するパイロット入力からクルーズモードを選択する。第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２を第１の位置から第２の位置に徐々に傾斜させて前進移動力を生み出すために、飛行制御コンピュータから信号が送られる。ＶＴＯＬ機１０が加速して前進飛行すると、翼に揚力が発生し、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２の推力を後方に向けた状態でＶＴＯＬ機１０が巡行する。次いで、操縦者は、操縦桿および操向ペダルを用いて手動操作を実行してもよい。それと同時に、またはその代わりに、飛行操作を、飛行制御コンピュータに関連する周辺センサおよびシステムから受信したデータに基づいて行われる自動操作に任せてもよい。

[0044]本技術のＶＴＯＬ機１０は、高速で巡行できるとともにＶＴＯＬ機１０が地面から垂直に離陸するかまたは地面に垂直に着陸するので離陸または着陸のための滑走路を必要としない垂直離着陸機を提供する。少なくともいくつかの実施形態において、ＶＴＯＬ機１０は、５，０００ポンド未満の総重量（自重）を有する。種々の実施形態は、６，０００ポンドを超える最大ＶＴＯＬ離陸重量を有するＶＴＯＬ機を利用可能にする。ＶＴＯＬ機１０のそのような実施形態は、１０度の上昇角度での２４０ｋｔｓの巡航速度において、垂直離陸から９０秒未満で、約２，０００フィートの高度、３海里未満の距離に達することができる。所望に応じて、ＶＴＯＬ機１０はまた、短距離離着陸（ＳＴＯＬ）または従来の離着陸を行ってもよい。本技術の実施形態は、７，０００ポンドを超える最大ＳＴＯＬ離陸重量を有し、第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２が第１の位置にある（前進飛行）状態で、７００フィート未満の滑走路での離着陸を可能にする。第１の位置と第２の位置との間で第１の揚力／推力ファン４０および第２の揚力／推力ファン４２を上方に４０度回転させる場合には、離陸のための滑走距離を約３００フィートに短縮することができる。そのような実施形態において、ＶＴＯＬ機は、１，２００海里のＮＢＡＡ ＶＦＲ航続距離および１，１００海里のＮＢＡＡ ＩＦＲ航続距離（２９，０００フィートの高度での２４０ＫＴＡＳの巡航速度で算出される）を実現する。

[0045]技術がある特定の構造、材料、および方法ステップに固有の言語で説明されているが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明が、説明する特定の構造、材料、および／またはステップに必ずしも限定されるものではないことが理解されるべきである。むしろ、特定の態様およびステップは、特許請求される本発明を実施する形態として説明されている。本発明の多くの実施形態を本発明の精神および範囲から逸脱することなく実施できるので、本発明は、以下に添付する特許請求の範囲に存在する。別段の指示がない限り、本明細書（特許請求の範囲以外）に使用されている全ての数または表現、例えば、寸法、物理的特性などを表すものなどは、全ての事例において、用語「約」により修飾されるものと理解される。最低限、特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとする試みとしてではなく、「約」という用語により修飾される明細書または特許請求の範囲に列挙される各数値パラメータは、列挙される有効桁の数に照らしてかつ通常の丸め技術を適用することにより少なくとも解釈されるべきである。その上、本明細書に開示される全ての範囲は、任意および全ての部分的範囲、または部分的範囲に含まれる任意および全ての個々の値を列挙する特許請求の範囲を包含し、サポートするように理解されるべきである。例えば、１〜１０と定められた範囲は、最小値１〜最大値１０の間にありかつ／または最小値１と最大値１０とを含む任意および全ての部分的範囲または個々の値、すなわち、１以上の最小値で始まり１０以下の最大値で終わる全ての部分的範囲（例えば、５．５〜１０、２．３４〜３．５６など）または１〜１０の任意の値（例えば、３、５．８、９．９９９４など）を列挙する特許請求の範囲を含み、サポートすると見なされるべきである。

Claims (25)

1. 垂直離着陸することが可能な航空機であって、
   前端部分と、後端部分と、前記前端部分と前記後端部分との間に延びる中央部分とを有する機体であり、当該航空機の長手方向中心軸線を画定する機体と、
   前縁部分と、後縁部分と、前記機体の前記中央部分にそれぞれ結合された根元端部と、前記機体から左右方向外方に延びる反対側の先端部分とを各々が有する１対の翼と、
   当該航空機のロール軸線の両側にかつ当該航空機のピッチ軸線の前方に互いに対称に位置決めされるように前記１対の翼のうちの１つにそれぞれ結合された前記１対の揚力／推力ダクテッドファンであって、垂直揚力をもたらす第１の位置と水平推力をもたらす第２の位置との間を選択的に回転移動可能である１対の揚力／推力ダクテッドファンと、
   前記ピッチ軸線と前記機体の前記後端部分との間において、前記機体内に配置された下方に排気する揚力ダクテッドファンと
   を備える、航空機。
2. 前記翼の各々の前記前縁部分が曲線状のファン凹部を含み、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンの各々がそれぞれ、前記曲線状のファン凹部内に回転可能に配置されている、請求項１に記載の航空機。
3. 前記翼の各々の前記前縁部分が、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンおよび前記揚力ダクテッドファンからの揚力を前記翼の揚力と整合させるために後方に傾斜している、請求項１に記載の航空機。
4. 前記曲線状のファン凹部が、前記揚力／推力ダクテッドファンの周縁部分の形状に近似するように形作られている、請求項２に記載の航空機。
5. 前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンが、当該航空機の重心を中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされている、請求項１に記載の航空機。
6. 前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンが、前記１対の翼の揚力中心を中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされている、請求項１に記載の航空機。
7. 前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンが、前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンの揚力中心を中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされている、請求項１に記載の航空機。
8. 前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンが、当該航空機の重心、当該航空機の揚力中心、ならびに前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンの揚力中心を中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされている、請求項１に記載の航空機。
9. 前記１対の揚力／推力ダクテッドファンの各々からの推力が個別に制御可能である、請求項１に記載の航空機。
10. 前記揚力ダクテッドファンに対して開位置と閉位置との間を選択的に移動可能である少なくとも１つのカバーを更に備える、請求項１に記載の航空機。
11. 前記少なくとも１つのカバーが、前記揚力ダクテッドファンの真下に前記揚力ダクテッドファンの推力出力と一致するように位置決めされる少なくとも１つのルーバであって、前記揚力ダクテッドファンに対して前記開位置と前記閉位置との間を種々の角度で選択的に枢動可能であり、その結果、当該航空機に対するヨー制御を行うために前記推力出力が選択的に所定の角度で方向付けられる、少なくとも１つのルーバを含む、請求項１０に記載の航空機。
12. 前記少なくとも１つのルーバが、少なくとも１つの選択的に移動可能な外側底扉と組み合わさって、前記揚力ダクテッドファン用の底扉カバーを画定している、請求項１１に記載の航空機。
13. 前記機体内に配置された動力装置であって、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンと前記揚力ダクテッドファンとに動作可能に結合される動力装置を更に備える、請求項１に記載の航空機。
14. 前記動力装置が、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンと前記揚力ダクテッドファンとに結合される単一の動力伝達システムに動作可能に結合される複数のエンジンで構成されている、請求項１３に記載の航空機。
15. 第１の出力シャフトおよび第２の出力シャフトが、前記複数のエンジンに動作可能に結合される、ギヤボックスから互いに反対方向に、横方向に延びるとともに、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンに関連する減速ギヤボックスに結合され、第３の出力シャフトが、前記ギヤボックスから後方に延びるとともに、前記機体内に収容された後部の前記揚力ダクテッドファンに関連する減速ギヤボックスに結合されている、請求項１４に記載の航空機。
16. 当該航空機のピッチ制御が、ファンブレードピッチの増加またはファン回転速度の増加により前記揚力／推力ダクテッドファンおよび前記揚力ダクテッドファンに分配される動力を変化させることにより実行される、請求項１に記載の航空機。
17. 当該航空機のロール制御が、ファンブレードピッチの増加またはファン回転速度の増加により前記揚力／推力ダクテッドファンに分配される動力を変化させることにより実行される、請求項１に記載の航空機。
18. 航空機操縦翼面、揚力／推力ダクテッドファン、および揚力ダクテッドファンの機能の選択的制御を可能にする方式で、前記航空機操縦翼面と前記揚力／推力ダクテッドファンと前記揚力ダクテッドファンとに動作可能に結合された飛行制御システムを更に備える、請求項１に記載の航空機。
19. 前記航空機操縦翼面が、昇降舵と、補助翼と、方向舵とを含む、請求項１８に記載の航空機。
20. 前記飛行制御システムが、前記揚力／推力ダクテッドファンおよび前記揚力ダクテッドファンのファンブレードピッチ、動力、または回転速度の選択的な制御を可能にする、請求項１８に記載の航空機。
21. 垂直離着陸することが可能な航空機であって、
    当該航空機のロール軸線の両側にかつ当該航空機のピッチ軸線の前方に互いに対称に位置決めされるように１対の翼のうちの１つにそれぞれ結合された１対の揚力／推力ダクテッドファンであって、垂直揚力をもたらす第１の位置と水平推力をもたらす第２の位置との間を選択的に回転移動可能である１対の揚力／推力ダクテッドファンと、
    前記ピッチ軸線と当該航空機の機体の後端部分との間において、前記機体内に配置された下方に排気する揚力ダクテッドファンと
    を備える、航空機。
22. 前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンが、当該航空機の重心と、当該航空機の揚力中心と、前記揚力ダクテッドファンおよび前記１対の揚力／推力ダクテッドファンの揚力中心とのうちの少なくとも１つを中心に三角形をなすように互いに対して位置決めされている、請求項２１に記載の航空機。
23. 前記翼の各々の前縁部分が曲線状のファン凹部を含み、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンの各々がそれぞれ、前記曲線状のファン凹部内に回転可能に配置されている、請求項２１に記載の航空機。
24. 前記翼の各々の前記前縁部分が、前記１対の揚力／推力ダクテッドファンおよび前記揚力ダクテッドファンからの揚力を前記翼の揚力と整合させるために後方に傾斜している、請求項２３に記載の航空機。
25. 前記曲線状のファン凹部が、前記揚力／推力ダクテッドファンの周縁部分の形状に近似するように形作られている、請求項２３に記載の航空機。

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