JP2020168911A - 飛行体 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化および軽量化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供すること。【解決手段】飛行体2は、機体3と、機3体に取り付けられた主翼41、42と、機体3および主翼41、42の少なくともいずれかに取り付けられた回転翼51、52、53、54と、回転翼51、52、53、54を制御する制御部と、を備える。回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに機体3の停止中において水平面9と平行であり、機体3が進行する際に進行方向A1に対して傾く。主翼41は、主翼41の前縁411と主翼41の後縁413とを結ぶ翼弦419が回転面59に対して仰角A11を有する状態で機体3に固定される。【選択図】図3
Description
本発明は、回転翼および固定翼を備えた飛行体に関する。
一般的に、ヘリコプタやマルチコプタ(例えばクワッドコプタ)などのような回転翼式飛行体が知られている。回転翼式飛行体は、飛行に必要な揚力および推力の少なくとも一部を回転翼により発生させている。回転翼式飛行体は、鉛直方向の離陸および着陸(垂直離着陸)を実現可能であるという利点を有する一方で、固定翼式飛行体と比較して飛行時間や航続距離が短いという課題を有する。また、玩具の固定翼式飛行体の場合には、玩具の固定翼式飛行体と比較して、操縦者が機体の方向を把握し難く、玩具の固定翼式飛行体の遠隔操縦が難しいという課題がある。
これに対して、特許文献1には、回転翼および固定翼の双方を備えた飛行体が開示されている。特許文献1に記載された飛行体は、3以上の回転翼が取り付けられた機体と、機体に軸支された主翼と、を備えている。また、特許文献1に記載された飛行体の制御部は、機体に対する相対的な主翼の傾きを制御する。例えば、特許文献1に記載された飛行体は、離陸時には主翼を略水平に保ち、水平飛行時には機体を前傾させるとともに主翼の尾部を機体に近づけるように後傾させる。
しかし、特許文献1に記載された飛行体では、機体の傾きに応じて主翼の傾きを調整する主翼駆動部が必要であるため、飛行体の構造が複雑であるという問題がある。そのため、特許文献1に記載された飛行体では、小型化および軽量化を実現することが困難である。また、特許文献1に記載された飛行体では、主翼駆動部に電力を供給する必要があるため、省エネルギー化を実現することが困難である。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、小型化および軽量化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することを目的とする。あるいは、省エネルギー化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することを目的とする。
前記課題は、機体と、前記機体に取り付けられた主翼と、前記機体および前記主翼の少なくともいずれかに取り付けられた回転翼と、前記回転翼を制御する制御部と、を備え、前記回転翼の回転面は、前記機体に対して固定されるとともに前記機体の停止中において水平面と平行であり、前記機体が進行する際に進行方向に対して傾き、前記主翼は、前記主翼の前縁と前記主翼の後縁とを結ぶ翼弦が前記回転面に対して仰角を有する状態で前記機体に固定されたことを特徴とする本発明に係る飛行体により解決される。
本発明に係る飛行体によれば、回転翼の回転面は、機体に対して固定されている。また、回転翼の回転面は、機体の停止中において水平面と平行であり、機体が進行する際に進行方向に対して傾く。回転翼が機体および機体に固定された主翼の少なくともいずれかに取り付けられているため、機体は、進行の際に、回転翼の回転面の傾きに伴って進行方向に対して傾く。このとき、主翼は、主翼の前縁と主翼の後縁とを結ぶ翼弦が回転面に対して仰角を有する状態で機体に固定されている。そのため、機体が進行方向に対して傾いて進行すると、主翼の翼弦は、進行方向に対して仰角を有する状態または水平面に対して略平行な状態を維持する。つまり、本発明に係る飛行体は、主翼が機体に固定されていても、主翼の翼弦が機体の進行方向に対して仰角を有する状態または水平面に対して略平行な状態を維持しつつ、進行方向に対して機体を傾けて進行することができる。そのため、主翼が機体に固定されていても、機体が進行方向に対して傾いて進行すると、揚力が発生する。そのため、主翼の傾きを調整する駆動部は不要である。また、前述した通り、回転翼の回転面は、機体に対して固定されており、機体が進行する際に進行方向に対して傾く。そのため、回転翼の傾きを調整しなくとも、推力が発生する。そのため、推力を発生させるために回転翼の傾きを調整する駆動部は不要である。また、推力発生用の回転翼は不要である。これにより、本発明に係る飛行体は、小型化および軽量化を実現することができる。また、本発明に係る飛行体は、省エネルギー化を実現することができる。そして、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。さらに、本発明に係る飛行体が玩具である場合には、主翼が機体に固定されているため、操縦者は、機体の方向を把握し易く、飛行体の遠隔操縦を容易に行うことができる。
本発明に係る飛行体において、好ましくは、前記制御部は、前記回転翼の回転速度を制御し、離陸時および着陸時に前記回転面を前記水平面と平行に維持することを特徴とする。
本発明に係る飛行体によれば、飛行体の離陸時および着陸時において制御部が回転翼の回転面を水平面と平行に維持するため、飛行体は、鉛直方向の離陸および着陸(垂直離着陸)を実現することができる。
本発明に係る飛行体において、好ましくは、前記主翼は、前記機体に固定された基部と、前記翼弦と平行な軸を中心として前記基部に対して回転可能に軸支された折り畳み部と、を有し、前記制御部は、離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて前記折り畳み部を略鉛直方向に延びた状態に設定することを特徴とする。
本発明に係る飛行体によれば、制御部は、離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて、翼弦と平行な軸を中心として基部に対して折り畳み部を回転させて折り畳み、折り畳み部を略鉛直方向に延びた状態に設定する。これにより、本発明に係る飛行体は、例えば離島、山奥および街中などにおける狭い場所であっても、主翼の先端部が樹木、枝および建造物などの障害物に接触することを抑え、容易に離陸および着陸を行うことができる。
本発明によれば、小型化および軽量化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することができる。あるいは、省エネルギー化を実現可能な回転翼および固定翼を備えた飛行体を提供することができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る飛行体を表す斜視図である。
図2は、本実施形態に係る飛行体を表す上面図である。
図3は、本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。
図4は、本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。
なお、図3および図4は、本実施形態に係る飛行体を図2に表した矢印A5の方向から見たときの側面図である。
図2は、本実施形態に係る飛行体を表す上面図である。
図3は、本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。
図4は、本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。
なお、図3および図4は、本実施形態に係る飛行体を図2に表した矢印A5の方向から見たときの側面図である。
本発明の第1実施形態に係る飛行体2は、玩具用の飛行体であってもよく、産業用あるいは工業用の飛行体であってもよい。本実施形態に係る飛行体2の用途は、特には限定されない。以下の説明では、飛行体2が遠隔操縦を可能とされた玩具用や産業用の飛行体である場合を例に挙げる。但し、本実施形態に係る飛行体2は、遠隔操縦を可能とされた飛行体に限定されるわけではない。つまり、本実施形態に係る飛行体2は、人間が搭乗可能な飛行体であってもよい。
本実施形態に係る飛行体2は、機体3と、主翼41、42と、回転翼51、52、53、54と、を備える。具体的には、本実施形態に係る飛行体2は、機体3と、第1主翼41と、第2主翼42と、第1回転翼51と、第2回転翼52と、第3回転翼53と、第4回転翼54と、を備える。以下の説明では、説明の便宜上、第1主翼および第2主翼のそれぞれを単に「主翼」と称することがある。また、以下の説明では、説明の便宜上、第1回転翼、第2回転翼、第3回転翼および第4回転翼のそれぞれを単に「回転翼」と称することがある。
本実施形態の第1主翼41および第2主翼42のそれぞれは、本発明の「主翼」の一例である。本実施形態の第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54のそれぞれは、本発明の「回転翼」の一例である。なお、回転翼の数は、4つには限定されず、1〜3つのいずれであってもよく、5つ以上であってもよい。すなわち、本実施形態に係る飛行体2は、1つまたは2つの回転翼を備えたヘリコプタであってもよく、3つの回転翼を備えたトライコプタであってもよく、5つ以上の回転翼を備えたマルチコプタであってもよい。以下の説明では、飛行体2が4つの回転翼を備えたクワッドコプタである場合を例に挙げる。
本願明細書において、「前」とは、飛行体を運転する運転者からみて前側あるいは前方向をいう。ここでいう運転者は、本実施形態に係る飛行体2を遠隔操縦する操縦者ではなく、飛行体2に搭乗して飛行体を運転する仮想的な運転者である。なお、人間が飛行体に搭乗可能である場合には、運転者は、飛行体に搭乗して飛行体を運転する現実的な運転者であってもよい。「後」とは、飛行体の運転者からみて後側あるいは後方向をいう。「左」とは、飛行体の運転者からみて左側あるいは左方向をいう。「右」とは、飛行体の運転者からみて右側あるいは右方向をいう。「上」とは、飛行体の運転者からみて上側あるいは上方向をいう。「下」とは、飛行体の運転者からみて下側あるいは下方向をいう。
機体3は、飛行体2の本体としての機能を有し、本体部31と、支持部321、322、323、324と、保護部331、332、333、334と、脚部341、342、343、344と、を有する。機体3の形状および構造は、特には限定されない。
本体部31は、回転翼51、52、53、54の動作を制御する制御部7(図5参照)を内蔵する。制御部7の詳細については、後述する。
本体部31は、回転翼51、52、53、54の動作を制御する制御部7(図5参照)を内蔵する。制御部7の詳細については、後述する。
支持部321、322、323、324は、本体部31に接続されるとともに、本体部31から外方に向かって延びている。第1支持部321は、本体部31に接続された端部とは反対側の端部において第1回転翼51を支持する。第2支持部322は、本体部31に接続された端部とは反対側の端部において第2回転翼52を支持する。第3支持部323は、本体部31に接続された端部とは反対側の端部において第3回転翼53を支持する。第4支持部324は、本体部31に接続された端部とは反対側の端部において第4回転翼54を支持する。
保護部331、332、333、334は、支持部321、322、323、324に固定され、回転翼51、52、53、54の外側に配置された部分を有する。第1保護部331は、第1支持部321の端部に接続されるとともに第1回転翼51の外側に向かって延びており、第1回転翼51が物体と接触することを抑える。これにより、第1保護部331は、第1回転翼51および物体を保護し、第1回転翼51および物体の破損や損傷を抑えることができる。第2保護部332は、第2支持部322の端部に接続されるとともに第2回転翼52の外側に向かって延びており、第2回転翼52が物体と接触することを抑える。これにより、第2保護部332は、第2回転翼52および物体を保護し、第2回転翼52および物体の破損や損傷を抑えることができる。第3保護部333は、第3支持部323の端部に接続されるとともに第3回転翼53の外側に向かって延びており、第3回転翼53が物体と接触することを抑える。これにより、第3保護部333は、第3回転翼53および物体を保護し、第3回転翼53および物体の破損や損傷を抑えることができる。第4保護部334は、第4支持部324の端部に接続されるとともに第4回転翼54の外側に向かって延びており、第4回転翼54が物体と接触することを抑える。これにより、第4保護部334は、第4回転翼54および物体を保護し、第4回転翼54および物体の破損や損傷を抑えることができる。
脚部341、342、343、344は、回転翼51、52、53、54の下側において支持部321、322、323、324および回転翼51、52、53、54の少なくともいずれかに固定され、飛行体2を設置面に対して設置可能とする。第1脚部341は、第1回転翼51の下側において第1支持部321および第1回転翼51の少なくともいずれかに固定されている。第2脚部342は、第2回転翼52の下側において第2支持部322および第2回転翼52の少なくともいずれかに固定されている。第3脚部343は、第3回転翼53の下側において第3支持部323および第3回転翼53の少なくともいずれかに固定されている。第4脚部344は、第4回転翼54の下側において第4支持部324および第4回転翼54の少なくともいずれかに固定されている。
第1主翼41および第2主翼42は、機体3の本体部31に取り付けられている。第1主翼41および第2主翼42は、機体3に固定された固定翼である。すなわち、第1主翼を例に挙げて説明すると、図3に表したように、第1主翼41の前縁411と第1主翼41の後縁412とを結ぶ翼弦419の機体3に対する角度は、一定である。そして、第1主翼41は、翼弦419が水平面9に対して仰角A11を有する状態で機体3に固定されている。後述するように、回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。そのため、翼弦419が水平面9に対して仰角A11を有する状態で第1主翼41が機体3に固定されていることは、翼弦419が回転翼51、52、53、54の回転面59に対して仰角A11を有する状態で第1主翼41が機体3に固定されていることと等価である。これは、第2主翼42についても同様である。主翼41、42の詳細については、後述する。
回転翼51、52、53、54は、機体3の支持部321、322、323、324に取り付けられ、飛行体2に対して揚力や推力や旋回力を与える。なお、回転翼51、52、53、54は、第1主翼41および第2主翼42に取り付けられていてもよい。
第1回転翼51は、第1支持部321の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第1駆動手段511と、第1プロペラ512と、を有する。第1プロペラ512は、第1駆動手段511に連結され、第1駆動手段511から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第1駆動手段511は、制御部7から送信された制御信号に基づいて第1プロペラ512を駆動させる。第1回転翼51の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。言い換えれば、第1回転翼51の第1回転軸519は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において鉛直方向に延びている。本願明細書において、「機体3の停止中」とは、回転翼51、52、53、54が停止し機体3が設置面に設置された状態と、回転翼51、52、53、54が回転し機体3が空中で停止した状態(ホバリング)と、の両方を含むものとする。
第2回転翼52は、第2支持部322の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第2駆動手段521と、第2プロペラ522と、を有する。第2プロペラ522は、第2駆動手段521に連結され、第2駆動手段521から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第2駆動手段521は、制御部7から送信された制御信号に基づいて第2プロペラ522を駆動させる。第2回転翼52の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。言い換えれば、第2回転翼52の第2回転軸529は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において鉛直方向に延びている。
第3回転翼53は、第3支持部323の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第3駆動手段531と、第3プロペラ532と、を有する。第3プロペラ532は、第3駆動手段531に連結され、第3駆動手段531から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第3駆動手段531は、制御部7から送信された制御信号に基づいて第3プロペラ532を駆動させる。第3回転翼53の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。言い換えれば、第3回転翼53の第3回転軸539は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において鉛直方向に延びている。
第4回転翼54は、第4支持部324の端部に取り付けられ支持されており、モータなどの第4駆動手段541と、第4プロペラ542と、を有する。第4プロペラ542は、第4駆動手段541に連結され、第4駆動手段541から伝達される駆動力により回転する。言い換えれば、第4駆動手段541は、制御部7から送信された制御信号に基づいて第4プロペラ542を駆動させる。第4回転翼54の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。言い換えれば、第4回転翼54の第4回転軸549は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において鉛直方向に延びている。
本実施形態に係る飛行体2では、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の回転面59は、互いに同一面に存在する。但し、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の回転面59は、互いに異なる平面に存在していてもよい。例えば、第1回転翼51および第2回転翼52の回転面は、第3回転翼53および第4回転翼54の回転面よりも低い位置に存在していてもよい。
このように、本実施形態に係る飛行体2では、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全ての回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。言い換えれば、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全ての回転軸(第1回転軸519、第2回転軸529、第3回転軸539および第4回転軸549)は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において鉛直方向に延びている。
例えば、図2に表したように、一方の対角線上に配置された第1プロペラ512および第4プロペラ542は、互いに同じ右方向に回転する。一方で、他方の対角線上に配置された第2プロペラ522および第3プロペラ532は、互いに同じ左方向に回転する。第1〜4プロペラ512、522、532、542は、回転することにより、機体3の下側へ向かって空気を送る。そのため、第1プロペラ512および第4プロペラ542のピッチ角の向きは、互いに同じである一方で、第2プロペラ522および第3プロペラ532のピッチ角の向きとは反対である。
第1〜4プロペラ512、522、532、542のそれぞれのピッチ角は、固定されていてもよく、変更可能とされていてもよい。本実施形態の説明では、第1〜4プロペラ512、522、532、542のそれぞれのピッチ角が固定された場合を例に挙げる。
次に、本実施形態に係る飛行体2の離着陸および飛行に関する動作を説明する。
図5は、本実施形態の制御部を表すブロック図である。
図6は、本実施形態の送信機を表すブロック図である。
図5は、本実施形態の制御部を表すブロック図である。
図6は、本実施形態の送信機を表すブロック図である。
制御部7は、機体3の内部に設けられ、飛行体2の離着陸および飛行に関する動作を制御する。制御部7は、制御回路71と、駆動回路72と、受信回路73と、受信アンテナ74と、電池75と、電源スイッチ76と、を有する。受信回路73は、図6に表した送信機8から送信された制御信号を受信アンテナ74を介して受信する。制御回路71は、受信回路73により受信された信号に基づいて制御信号を生成する。駆動回路72は、制御回路71により生成された制御信号に基づいて、第1〜4駆動手段511、521、531、541の駆動出力を制御する。このようにして、制御部7は、第1〜4プロペラ512、522、532、542を駆動させる第1〜4駆動手段511、521、531、541のそれぞれの駆動出力を個別に制御する。電源スイッチ76がオンに設定されると、電池75は、制御回路71、駆動回路72、受信回路73および第1〜4駆動手段511、521、531、541に電圧を供給する。
送信機8は、飛行体2の機体3とは別体として設けられ、飛行体2の離着陸および飛行に関する動作を制御する信号を制御部7へ送信する。送信機8は、送信回路81と、信号生成回路82と、操作部83と、送信アンテナ84と、電池85と、電源スイッチ86と、を有する。飛行体2の操縦者は、操作部83を操作することにより飛行体2の離着陸および飛行に関する動作を制御することができる。操作部83は、例えば指先などで操作可能とされた操作レバー(図示せず)を有する。信号生成回路82は、操縦者による操作部83の操作に基づいて信号を生成する。送信回路81は、信号生成回路82により生成された信号を送信アンテナ84を介して電波等として制御部7へ送信する。電源スイッチ86がオンに設定されると、電池85は、送信回路81および信号生成回路82に電圧を供給する。
操縦者が飛行体2の機体3を設置面に置き、電源スイッチ76をオンに設定すると、制御部7の駆動回路72は、第1〜4駆動手段511、521、531、541を互いに同じ駆動出力で駆動させる。これにより、第1〜4プロペラ512、522、532、542は、互いに同じ速度で回転し、機体3の下側へ向かって空気を送る。そして、第1〜4プロペラ512、522、532、542が所定以上の速度で回転すると、飛行体2は、機体3が停止している位置において設置面から浮上(上昇)して離陸し、空中で停止した状態になる。このとき、第1〜4プロペラ512、522、532、542が互いに同じ速度で回転するため、回転翼51、52、53、54の回転面59は、水平面9と平行に維持される。これにより、飛行体2は、垂直離陸を行うことができる。
また、一方の対角線上に配置された第1プロペラ512および第4プロペラ542と、他方の対角線上に配置された第2プロペラ522および第3プロペラ532と、は互いに反対方向に同一速度で回転する。そのため、第1〜4プロペラ512、522、532、542の回転による反作用が互いに打ち消し合う。そのため、飛行体2の機体3は、左右に旋回することなく、停止している位置において設置面から浮上する。
一方で、操縦者は、飛行体2を浮上させた状態から下降させ設置面に着陸させる場合には、送信機8の操作部83を適宜操作する。そうすると、制御部7の駆動回路72は、第1〜4駆動手段511、521、531、541を互いに同じ駆動出力に低下させる。そして、第1〜4プロペラ512、522、532、542の回転速度が所定未満の速度に低下すると、飛行体2は、機体3が空中で停止している位置から設置面に向かって下降し着陸する。このとき、第1〜4プロペラ512、522、532、542が互いに同じ速度で回転するため、回転翼51、52、53、54の回転面59は、水平面9と平行に維持される。これにより、飛行体2は、垂直着陸を行うことができる。例えば、操縦者は、機体3を空中で一旦停止させた後に垂直着陸させることで、安定的かつ容易に飛行体2を着陸させることができる。
次に、操縦者は、飛行体2を浮上させた状態から前進させる場合には、送信機8の操作部83を適宜操作する。そうすると、第3駆動手段531および第4駆動手段541の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路82により生成される。そして、信号生成回路82により生成された信号が送信アンテナ84を介して制御部7へ送信される。送信アンテナ84から送信された信号は、受信アンテナ74を介して受信回路73により受信される。制御回路71は、受信回路73により受信された信号に基づいて制御信号を生成し、駆動回路72に送信する。駆動回路72は、制御回路71により生成された制御信号に基づいて、第3駆動手段531および第4駆動手段541の駆動出力を上昇させる。これにより、機体3の後側に配置された第3プロペラ532および第4プロペラ542の回転速度が上昇する。そうすると、機体3の後側における送風量が増加する。そのため、図4に表したように、回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3の進行方向(前方向:図3および図4に表した矢印A1の方向)に対して傾く。これにより、推力が発生し、飛行体2は、図4に表したように、機体3を進行方向(前方向:図3および図4に表した矢印A1の方向)に傾けて前進する。
また、飛行体2が浮上した状態から左へ進行する場合には、第2駆動手段521および第4駆動手段541の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路82により生成される。また、飛行体2が浮上した状態から右へ進行する場合には、第1駆動手段511および第3駆動手段531の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路82により生成される。そのため、回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3の各進行方向(左方向または右方向)に対して傾く。これにより、各進行方向へ向かう推力が発生し、飛行体2は、機体3を各進行方向(左方向または右方向)に傾けて進行する。
前述したように、制御部7は、回転翼51、52、53、54の回転速度を制御し、飛行体2の離陸時および着陸時において、回転翼51、52、53、54の回転面59を水平面9と平行に維持する。すなわち、回転翼51、52、53、54の回転面59は、上昇方向および下降方向に対して傾くわけではない。そのため、本願明細書において「進行」とは、前後左右の方向へ進むことをいうものとし、上昇および下降を含まないものとする。
操縦者は、飛行体2を浮上させた状態から右に旋回させる場合には、送信機8の操作部83を適宜操作する。そうすると、第2駆動手段521および第3駆動手段531の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路82により生成される。そして、信号生成回路82により生成された信号が送信アンテナ84を介して制御部7へ送信される。送信アンテナ84から送信された信号は、受信アンテナ74を介して受信回路73により受信される。制御回路71は、受信回路73により受信された信号に基づいて制御信号を生成し、駆動回路72に送信する。駆動回路72は、制御回路71により生成された制御信号に基づいて、第2駆動手段521および第3駆動手段531の駆動出力を上昇させる。これにより、他方の対角線上に配置された第2プロペラ522および第3プロペラ532の回転速度が上昇する。
図2に表したように、第2プロペラ522および第3プロペラ532は、互いに同じ左方向に回転しているため、第2プロペラ522および第3プロペラ532の回転速度が上昇すると、機体3を右に旋回させる力が生ずる。これにより、機体3は、右に旋回する。このとき、回転翼51、52、53、54の回転面59は、水平面9と平行に維持される。そのため、飛行体2は、必ずしも機体3を傾けて右に旋回するわけではない。一方で、飛行体2が浮上した状態から左に旋回する場合には、第1駆動手段511および第4駆動手段541の駆動出力を上昇させる信号が、信号生成回路82により生成される。
このように、制御部7が第1〜4駆動手段511、521、531、541のそれぞれの駆動出力を適宜制御することにより、本実施形態に係る飛行体2は、自由な方向に移動することができる。例えば、飛行体2は、前進している状態から斜め左または斜め右の方向へ進行方向を変更することができる。あるいは、例えば、飛行体2は、ローリング飛行や宙返り飛行などのアクロバット飛行を行うことができる。
前述したように、飛行体2が浮上した状態から前進するときには、回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3の進行方向に対して傾く。これにより、推力が発生し、飛行体2は、機体3を進行方向に傾けて前進する。
ここで、主翼の翼弦が回転翼の回転面と略平行な状態(すなわち機体の停止中において水平面と略平行な状態)で機体に固定されている場合において、飛行体が機体を進行方向に傾けて前進すると、主翼は、翼弦を進行方向に傾けた状態になる。そうすると、主翼の上面が進行方向から空気の流れを受けることにより、下方向の力が主翼において発生する。そのため、この場合には、飛行時間および航続距離の向上を図ることが困難である。
これに対して、本実施形態に係る飛行体2では、図3に表したように、第1主翼41は、翼弦419が回転翼51、52、53、54の回転面59に対して仰角A11を有する状態で機体3に固定されている。そのため、図4に表したように、飛行体2が機体3を進行方向に傾けて前進すると、第1主翼41の翼弦419は、進行方向に対して仰角を有する状態または水平面9に対して略平行な状態を維持する。つまり、本実施形態に係る飛行体2は、第1主翼41が機体3に固定されていても、第1主翼41の翼弦419が機体3の進行方向に対して仰角を有する状態または水平面に対して略平行な状態を維持しつつ、進行方向に対して機体3を傾けて進行することができる。
そのため、飛行体2が機体3を進行方向に傾けて前進すると、第1主翼41の下面414が進行方向から空気の流れを受ける。これにより、揚力が第1主翼41において発生する。また、飛行体2が機体3を進行方向にさらに傾けて前進すると、第1主翼41の周囲の空気の流れにより、第1主翼41の上面413と第1主翼41の下面414との間に気圧差が発生する。これにより、揚力が第1主翼41においてさらに発生する。これは、第2主翼42についても同様である。
本実施形態に係る飛行体2によれば、飛行体2が進行する際には、回転翼51、52、53、54による揚力と、主翼41、42による揚力と、の両方が発生する。これにより、本実施形態に係る飛行体2は、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。
また、前述したように、主翼41、42が機体3に固定されていても、機体3が進行方向に対して傾いて進行すると、揚力が発生する。そのため、主翼41、42の傾きを調整する駆動部は不要である。また、前述した通り、回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3に対して固定されており、機体3が進行する際に進行方向に対して傾く。そのため、回転翼51、52、53、54の傾きを調整しなくとも、推力が発生する。そのため、推力を発生させるために回転翼51、52、53、54の傾きを調整する駆動部は不要である。また、推力発生用の回転翼は不要である。これにより、本実施形態に係る飛行体2は、小型化および軽量化を実現することができる。また、本実施形態に係る飛行体2は、省エネルギー化を実現することができる。そして、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。さらに、本実施形態に係る飛行体2が玩具である場合には、主翼41、42が機体3に固定されているため、操縦者は、機体3の方向を把握し易く、飛行体2の遠隔操縦を容易に行うことができる。
また、本実施形態に係る飛行体2では、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全ての回転面59が、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。つまり、第1主翼41および第2主翼42は、翼弦419が第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全ての回転面59に対して仰角A11を有する状態で機体3に固定されている。そのため、飛行体2は、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全てを機体3の浮上(上昇)および進行の両方に利用することができる。すなわち、飛行体2は、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54のうちの一部を機体3の浮上(上昇)に利用したり、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54のうちの他の一部を機体3の進行に利用したりするわけではない。このように、飛行体2は、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全てを機体3の浮上(上昇)および進行の両方に利用することができるため、浮上(上昇)および進行の効率を向上させることができ、飛行時間および航続距離の向上を図ることができる。例えば、飛行体2は、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全てを機体3の進行に利用することで、機体3の進行速度の向上を図ることができる。また、例えば、飛行体2は、第1回転翼51、第2回転翼52、第3回転翼53および第4回転翼54の全てを機体3の浮上(上昇)に利用することで、機体3に積載可能な荷物等の重量(機体3の積載重量)の向上を図ることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、第2実施形態に係る飛行体2Aの構成要素が、図1〜図6に関して前述した第1実施形態に係る飛行体2の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。
なお、第2実施形態に係る飛行体2Aの構成要素が、図1〜図6に関して前述した第1実施形態に係る飛行体2の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係る飛行体において主翼が展開された状態を表す斜視図である。
図8は、本実施形態に係る飛行体において主翼が折り畳まれた状態を表す斜視図である。
図9は、本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。
図10は、本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。
なお、図9および図10は、本実施形態に係る飛行体を図7に表した矢印A6の方向から見たときの側面図である。
図8は、本実施形態に係る飛行体において主翼が折り畳まれた状態を表す斜視図である。
図9は、本実施形態に係る飛行体の停止中の状態を表す側面図である。
図10は、本実施形態に係る飛行体の進行中の状態を表す側面図である。
なお、図9および図10は、本実施形態に係る飛行体を図7に表した矢印A6の方向から見たときの側面図である。
本発明の第2実施形態に係る飛行体2Aは、機体3と、主翼41A、42Aと、回転翼51、52、53、54と、を備える。具体的には、本実施形態に係る飛行体2Aは、機体3と、第1主翼41Aと、第2主翼42Aと、第1回転翼51と、第2回転翼52と、第3回転翼53と、第4回転翼54と、を備える。本実施形態の第1主翼41Aおよび第2主翼42Aのそれぞれは、本発明の「主翼」の一例である。本実施形態に係る飛行体2Aでは、主翼41A、42Aの構造が第1実施形態の主翼41、42とは異なる。この点において、本実施形態に係る飛行体2Aは、第1実施形態に係る飛行体2と相違する。その他の構造は、第1実施形態に係る飛行体2と同様である。
すなわち、第1主翼41Aは、第1基部415と、第1折り畳み部416と、を有する。第1基部415は、機体3の本体部31に取り付けられている。第1主翼41Aの前縁411Aと第1主翼41Aの後縁412Aとを結ぶ翼弦419Aの機体3に対する角度は、一定である。第1主翼41Aの前縁411Aは、第1基部415および第1折り畳み部416の少なくともいずれかの前縁である。また、第1主翼41Aの後縁412Aは、第1基部415および第1折り畳み部416の少なくともいずれかの後縁である。翼弦419Aは、第1基部415および第1折り畳み部416の少なくともいずれかの翼弦である。そして、第1主翼41Aは、翼弦419Aが水平面9に対して仰角A12を有する状態で機体3に固定されている。回転翼51、52、53、54の回転面59は、機体3に対して固定されるとともに、機体3の停止中において水平面9と平行である。そのため、翼弦419Aが水平面9に対して仰角A12を有する状態で第1主翼41Aが機体3に固定されていることは、翼弦419Aが回転翼51、52、53、54の回転面59に対して仰角A12を有する状態で第1主翼41Aが機体3に固定されていることと等価である。これは、第2主翼42Aについても同様である。つまり、第2主翼42Aは、第1主翼41Aと同様の構造を有する。
図8に表したように、第1折り畳み部416は、ヒンジ部432を介して第1基部415に接続されているとともに、翼弦419Aと平行な軸439を中心として第1基部415に対して回転可能に軸支されている。ヒンジ部432は、第1シャフト部431を介して図示しないアクチュエータに接続されている。図8に表したように、制御部7は、図示しないアクチュエータを制御し、図8に表した矢印A2の方向に第1シャフト部431を移動させることにより、軸439を中心として第1折り畳み部416を第1基部415に対して回転させて折り畳み、第1折り畳み部416を略鉛直方向に延びた状態に設定することができる。
一方で、図7に表したように、制御部7は、図示しないアクチュエータを制御し、図8に表した矢印A2とは反対の方向に第1シャフト部431を移動させることにより、軸439を中心として第1折り畳み部416を第1基部415に対して回転させて展開し、第1折り畳み部416を略水平方向に延びた状態に設定することができる。この状態において、第1折り畳み部416は、第1折り畳み部416の翼弦が水平面9およびに対して仰角A12を有する状態で第1基部415に接続されている。
図8に表したように、制御部7は、図示しないアクチュエータを制御し、図8に表した矢印A3の方向に第2シャフト部441を移動させることにより、第2主翼42Aの翼弦と平行な軸449を中心として第2折り畳み部426を第2基部425に対して回転させて折り畳み、第2折り畳み部426を略鉛直方向に延びた状態に設定することができる。一方で、図7に表したように、制御部7は、図示しないアクチュエータを制御し、図8に表した矢印A3とは反対の方向に第2シャフト部441を移動させることにより、軸449を中心として第2折り畳み部426を第2基部425に対して回転させて展開し、第2折り畳み部426を略水平方向に延びた状態に設定することができる。この状態において、第2折り畳み部426は、第2折り畳み部426の翼弦が水平面9およびに対して仰角を有する状態で第2基部425に接続されている。
本実施形態に係る飛行体2Aにおいて、制御部7は、飛行体2Aの離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて、軸439を中心として第1折り畳み部416を第1基部415に対して回転させて折り畳み、第1折り畳み部416を略鉛直方向に延びた状態に設定するとともに、軸449を中心として第2折り畳み部426を第2基部425に対して回転させて折り畳み、第2折り畳み部426を略鉛直方向に延びた状態に設定する。これにより、本実施形態に係る飛行体2Aは、例えば離島、山奥および街中などにおける狭い場所であっても、主翼41A、42Aの先端部が樹木、枝および建造物などの障害物に接触することを抑え、容易に離陸および着陸を行うことができる。また、第1実施形態に係る飛行体2に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。
2、2A:飛行体、 3:機体、 7:制御部、 8:送信機、 9:水平面、 31:本体部、 41、41A:第1主翼、 42、42A:第2主翼、 51:第1回転翼、 52:第2回転翼、 53:第3回転翼、 54:第4回転翼、 59:回転面、 71:制御回路、 72:駆動回路、 73:受信回路、 74:受信アンテナ、 75:電池、 76:電源スイッチ、 81:送信回路、 82:信号生成回路、 83:操作部、 84:送信アンテナ、 85:電池、 86:電源スイッチ、 321:第1支持部、 322:第2支持部、 323:第3支持部、 324:第4支持部、 331:第1保護部、 332:第2保護部、 333:第3保護部、 334:第4保護部、 341:第1脚部、 342:第2脚部、 343:第3脚部、 344:第4脚部、 411、411A:前縁、 412、412A:後縁、 413:上面、 414:下面、 415:第1基部、 416:折り畳み部、 419、419A:翼弦、 425:第2基部、 426:折り畳み部、 431:第1シャフト部、 432:ヒンジ部、 439:軸、 441:第2シャフト部、 449:軸、 511:第1駆動手段、 512:第1プロペラ、 519:第1回転軸、 521:第2駆動手段、 522:第2プロペラ、 529:第2回転軸、 531:第3駆動手段、 532:第3プロペラ、 539:第3回転軸、 541:第4駆動手段、 542:第4プロペラ、 549:第4回転軸、 A11:仰角
Claims (3)
- 機体と、
前記機体に取り付けられた主翼と、
前記機体および前記主翼の少なくともいずれかに取り付けられた回転翼と、
前記回転翼を制御する制御部と、
を備え、
前記回転翼の回転面は、前記機体に対して固定されるとともに前記機体の停止中において水平面と平行であり、前記機体が進行する際に進行方向に対して傾き、
前記主翼は、前記主翼の前縁と前記主翼の後縁とを結ぶ翼弦が前記回転面に対して仰角を有する状態で前記機体に固定されたことを特徴とする飛行体。 - 前記制御部は、前記回転翼の回転速度を制御し、離陸時および着陸時に前記回転面を前記水平面と平行に維持することを特徴とする請求項1に記載の飛行体。
- 前記主翼は、前記機体に固定された基部と、前記翼弦と平行な軸を中心として前記基部に対して回転可能に軸支された折り畳み部と、を有し、
前記制御部は、離陸時および着陸時の少なくともいずれかにおいて前記折り畳み部を略鉛直方向に延びた状態に設定することを特徴とする請求項1または2に記載の飛行体。
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