JP4888951B2 - 表面効果飛行体 - Google Patents

Description

本発明は、地上或いは水上から、短距離の滑走で揚力を得て浮上し、飛行することができる表面効果飛行体に関する。

従来の飛行機は、細長い胴体の両側部に、側方へ長く突出する翼を備えている。また三角翼機も存在しているが、その胴体部分の幅は狭く、かつ何れも離陸時の滑走距離は長い。

従来の飛行機は、主翼による揚力が生じるまで、長い距離を滑走しなければならず、離着陸にロスが多い。また、胴体は細長いため、翼幅が大きくて、飛行機全体の幅は大きくても、胴体における積載容積は小さい。
本発明は、胴体の幅を大として積載容積を大とし、かつ機体全体の幅を小とし、滑走距離が短かく、狭い飛行場からでも、容易に離着陸することができるようにした飛行体を提供することを目的としている。

本発明の具体的な内容は、次の通りである。

(1) 縦断側面形を翼型とし、かつ左右側上縁を下向き傾斜させた胴体の左右両側部に、平面視先尖多角形をなし、弦長を翼長より大とし、かつ外側縁が前部から後部にかけて次第に上方に捻られて、後端部が水平板状となるようにした主翼を、その前端が胴体の前端よりも後方に位置し、かつ後端が胴体の後端部よりも後方において、上方に位置するようにして固着した表面効果飛行体。

（2） 前記主翼は、胴体の外側面に固着された内側縁と、この内側縁の前端から後方に向かって外側に斜めに拡開する外側縁と、水平の後縁とを有する先尖多角形をなし、前記外側縁が、後方に向かって斜め上方に傾斜している前記（1）に記載の表面効果飛行体。

（3） 前記胴体は、平面視で方形に形成されている前記（1）又は（2）に記載の表面効果飛行体。

（4） 前記各主翼の後縁に、それぞれ昇降舵を配設した前記（1）〜（3）のいずれかに記載の表面効果飛行体。

（5） 前記胴体の下面における左右両側縁部に、前後に長いフロートを形成した前記（1）〜（4）のいずれかに記載の表面効果飛行体。

本発明によると、次のような効果が奏せられる。

前記(1)に記載の表面効果飛行体では、胴体の下面が略平坦で、側面は翼型に形成されているので、推進機の稼働により、胴体の上下面に気流が通過すると、距離の長い上面に、負圧が生じて揚力が生じる。
また胴体の下面に、表面効果による揚力を生じて、胴体が浮上することができるため、長い滑走路を必要とせずに揚力を得て浮上、飛行することができる。
胴体の横幅が大きいので、従来の飛行機に比して、積載容積を大とすることができる。
胴体の両側部における弦長の長い主翼は、先尖多角形で、その前端が胴体の先端部より後方に位置し、かつ後縁が胴体の後端部より後方において上方に位置するようにして、胴体の両側部に固着され、かつ主翼の後縁は水平板状に形成されているので、前方向から主翼の上面に当る気流によって、主翼の後縁の上面は下方へ押され、胴体の前部が上向きとなり、胴体の前下面が迎角を持っこととなり、揚力が生じる。
また主翼の下面において、後方へ抜ける気流は、外側から内上方へ、前下から後上方へと主翼を押すので、主翼の後部が下り過ぎないように維持し、ピッチングを抑制し、全体的なバランスを保つ。

前記(2)に記載の表面効果飛行体では、主翼が、胴体の外側面に固着された内側縁と、この内側縁の前端から後方に向かって外側に斜めに拡開する外側縁と、水平の後縁とを有する先尖多角形をなし、前記外側縁が、後方に向かって斜め上方に傾斜するようにしてあるので、主翼の下面に当って通過する気流は、前縁において、下面に沿って後方へ平らに移動するため、主翼を持上げる。
また胴体の上面を高速で滑る気流は、左右の主翼の内側に沿って流れ、外側方への拡散が抑止され、左右の主翼の間を溝内のように後下方へ抜けるため、飛行体のローリングが抑制されて、安定した飛行ができる。

前記(3)に記載の表面効果飛行体では、胴体が、平面視で方形に形成されているので、普通の飛行機の長さと比較すると、横幅が広く、積載容積を大きくすることができる。

前記(4)に記載の表面効果飛行体では、各主翼の後縁にそれぞれ昇降舵が配設されているので、胴体の横幅が広いものでも、安定した操縦をすることができる。

前記(5)に記載の表面効果飛行体では、胴体の下面における左右両側縁部に、前後に長いフロートが形成されているので、水上での離着水が出来る。

本発明の実施例を図面を参照して説明する

図１は、本発明の表面効果飛行体（以下単に飛行体という。）の実施例１の平面図、図２は側面図、図３は背面図である。
飛行体(1)の胴体(2)の左右両側部に、平面視先尖三角形の、弦長の長い主翼(3)が固着されている。胴体(2)は略正方形としてあるが、前後に長い長方形でもかまわない。

胴体(2)の縦断側面形は、飛行機の翼形状とされている。下面は略平坦で、正面視で上面は左右両側角部が面取りされて、略長方形をなしている。胴体(2)の上下面に沿って前方から後方向へ抜ける気流は、上面の方が下面よりも距離が長いので、通過速度が早くなって負圧が生じ、揚力が生じる。気流に対して、胴体(2)の下面が迎角を持つようになると、揚力が生じる。

胴体(2)の上面後部で幅方向の中央部に、垂直翼(4)を配設し、その後端に方向舵（5）が設けてある。また垂直翼(4)の上端部には、水平尾翼(6)が配設され、この後端部に昇降舵（7）が設けてある。前記垂直翼(4)の前方に位置して、胴体(2)上部に推進機(8)が配設されている。

推進機(8)はプロペラ式としてあるが、ジェットエンジンでもかまわない。また推進機(8)は、垂直翼(4)の前縁部に設けることができる。胴体(2)の下部には、必要に応じて車輪(9)が配設される。

図１において、胴体（2）の外側面に固着された主翼(3a)の内側縁(3a)と後縁(3b)とは、平面視においてほぼ直交している。主翼(3a)は、その内側縁(3a)を内側として、側面視で前縁を下に、後縁を上向きに傾斜させて胴体(2)に固定され、平面視において、内側縁(3ａ)の前端から後方に向かって外側に斜めに拡開する外側縁(3c)は、正面視においても、外側上向きに傾斜している。

主翼(3)の外側縁(3c)は、前部から後部へかけて次第に水平方向へ捻れて、後縁(3b)は水平とされている。飛行体(1)の背面視においては、図３に示すように、主翼(3)の後縁(3b)は水平であり、主翼（3）は、その下面は、前縁（3a）方向へ向かって次第に湾曲して下っている。主翼(3)の後縁(3b)の長さは、胴体(2)の幅の約半分に設定されており、左右両主翼(3)の幅の合計は、胴体(2)の幅と略同じになっている。

胴体(2)の上面を後方向へ抜ける高速風は、左右の主翼(3)の内側縁(3a)(3a)間を、溝中を抜けるように側方向への拡散が抑止され、胴体(2)の上面に沿って下向きに通過する。なお前記後縁(3b)の外側部は、必要に応じて、背面視の、左方または右方で、水平に対して５度以内の下向き傾斜面とされる。主翼(3)の形状が先尖三角形であるので、飛行中の抵抗は小さい。

上記のように構成されたこの飛行体(1)は、推進機(8)の作働によって前進すると、胴体(2)の上面の長さが、下面の長さより長いので、胴体(2)の上面に沿って通過する気流は、下面に沿って通過する気流よりも高速となって、負圧となり、胴体(2)は上方向へ押されて揚力が生じる。

また胴体(2)の下面に沿って、後方向へ抜ける気流は、胴体(2)の下面によって圧縮され、表面効果により胴体(2)は浮上する。同時に主翼(3)の上向きに傾斜している後縁(3b)が、風圧で押し下げられるので、胴体(2)の前部は浮上し、その下面は、迎角を有することとなり表面効果を高める。

このため、飛行体(1)は、短距離の滑走で離陸することができる。胴体(2)の下面を後方向へ通過する気流は、左右側方向へ拡散することにより、主翼(3)の下面において後方向へ抜ける気流は、主翼(3)の後縁(3b)を持上げて安定させる。

このように、主翼(3)は、前縁よりも後縁(3b)が長く、高い位置に設定され、かつ後縁端部が水平であるので、主翼(3)の上面に前方から風圧を受ける時、主翼(3)の後縁(3b)部分は下り、胴体(2)の前部は持上げられるように作用する。
その結果、胴体(2)の下面は、前部を上向きとする迎角となり、表面効果が発揮されて、揚力が高まり、短距離走行で飛行体(1)は浮上し、飛行することができる。

同時に、主翼(3)は、後縁(3b)が長く水平板状をなし、かつ前縁より高い位置に後縁(3b)を設定しているので、主翼(3)の下面に沿って後方向へ通過する気流は、主翼(3)の後縁(3b)部分を持上げる作用があり、胴体(2)のローリングを抑制し、安定した飛行を行わせる。

この飛行体(1)は、胴体(2)が幅広く、その下面が翼のように平坦であり、胴体(2)自体が翼の作用効果を有しているため、主翼(3)の翼長が短くても弦長が長いので揚力を得られ、効率良く飛行することができる。

これは、迎角を持った凧が凧糸で引かれると、上昇するのと同様に、凧糸に代わって推進機(8)で胴体(2)を前進させると、迎角を持った胴体(2)は揚力を得るのである。
従って、主翼(3)は、従来の飛行機の揚力を得るための翼とは異なり、ピッチングやローリングを効率良く抑制する点に特色を有している。

主翼(3)は、翼長が短いものであるが、前部は胴体(2)に沿って略垂直に立上がり、後縁(3b)方向へ次第に捩れて水平になった形状なので、主翼(3)に沿って後方向へ流れる気流が、主翼(3)の上下面によって変化させられて、飛行体(1)の安定した滑空を維持させる。

胴体(2)の上面後部においては、高速気流が下向きに通過する。これに対して主翼(3)上面に沿って流れる気流は、前方から後方向へかけて上向きになって通過する。飛行体（1）の後部において、胴体(2)の幅と両主翼(3)の長さはほぼ同じであるので、胴体(2)の上面に沿って下向きに流れる気流と、主翼(3)の上面に沿って上向きに流れる気流とのバランスが保たれて、ローリングが抑制される。この場合、主翼(3)の後縁(3b)が、胴体(2)の後端から離れているので、気流の干渉は生じにくい。

主翼(3)の前部は、正面視で略垂直に立上り、後部は外側面の垂直に近い前縁から後縁では水平になるように捩れているので、主翼(3)の下側面に沿って通過する気流は、後部になるに従って、主翼(3)の後部を左右から中央方向へ押す力が働く。これによって、飛行体(1)の直進性が保持される。

主翼(3)の後縁(3b)が、胴体(2)の後部よりも上位に位置しているので、胴体(2)の上面を後方へ通過する気流は、左右両主翼(3)の間を、溝内を通過するように通過する。同時に主翼(3)の下面を通過する気流は、胴体(2)の後部よりも後方で上向きに後方へ通過する。この気流により、飛行体(1)のローリングは抑止される。

胴体(2)が、平面視において方形であって横幅が大であるので、胴体(2)の下面が、水平に吹く風に対して迎角を持つと、必然的に揚力が得られる。胴体(2)の幅が広いので、積載容積が大きく、輸送力に優れている。

また、この飛行体(1)は滑走距離が短かくても、揚力を得て浮上できるので、小さな飛行場で離着陸することができ、短距離地域間での交通に便利である。胴体(2)の水密性が維持できれば、水上での離着水も容易であり、湖水での交通、小島間での交通に利便性が高い。

図４は、飛行体の実施例２の平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。この実施例２では、胴体(2)は前後長さに比して、その横幅が約２倍の長方形とされている。

一般的に、胴体が短い場合、飛行の安定性が劣るが、この飛行体(1)では、主翼(3)の後縁が胴体(2)の後方へ長く突出しているため、主翼(3)が尾翼の作用をして、ピッチングやローリングを抑制し、前後並びに左右の安定性が保持される。昇降舵(7)を水平尾翼(6)と主翼(3)の両方に設けてあるので、安定した操縦をすることができる。

図５は、飛行体の実施例３の側面図、図６は平面図である。前例と同じ部位には、同じ符号を付して説明を省略する。この実施例３の飛行体（1）では、垂直翼(4)の上部前側に推進機(8)が配設されている。これによって前後のバランスが良好となっている。

また推進機(8)の筐体(8a)の上側後部に、水平尾翼(6)が配設されている。これによって推進機(8)により生じる気流は、直後の垂直翼(4)、及びこれに配設された方向舵(5)の左右両面を通過する。また、水平尾翼(6)と、これに配設された昇降舵(7)の上下両面を通過する。これによって操縦性が高まる。また水平尾翼(6)の下側を通過する気流は、揚力を高める。

図７は、飛行体の実施例４の正面図、図８は底面図である。前例と同じ部位には同じ符号を付して説明を省略する。この実施例は、胴体(2)の下面左右両側縁部に、前後に長いフロート(10)を形成したものである。

フロート(10)は、金属或いは合成樹脂の外層体の中に、発泡樹脂を詰装したもの、或いは中空にしたもの等、任意である。同材質の時は、胴体(2)とフロート(10)とを一体成形で形成することができるが、フロート(10)を別体として形成し、必要に応じて、胴体(2)に適宜な連結具を介して、着脱自在に装着することもできる。またフロート(10)の下部に、車輪を配設することができる。

水上において、推進機(8)を作動させて飛行体(1)が前進すると、主翼(3)の下面に表面効果の作用が生じる。胴体(2)が浮上すると、胴体(2)の下面に気流が入って、表面効果を生じ、胴体(2)は揚力を得て浮上し、飛行体(1)は短距離走行で飛行することができる。

図８に示すように主翼(3)は、平面視略三角形とした主翼(3)の前端部を、内側縁（3a）と平行に前後方向に切除して上外側面(3d)が形成され、後縁(3b)の内側部を斜に切除して、平面視略五角形の先尖多角形としてある。この主翼(3)の形では、後縁(3b)での水平部分を、長くすることができる。
なお本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、目的に沿って、適宜設計変更をすることができる。

本発明の飛行体は、短距離走行での離着陸が可能であり、小型でも積載容量が大きいので、短距離地域間の短時間輸送に利用しうる。

本発明の飛行体の実施例１の平面図である。 図１の飛行体の側面図である。 図１の飛行体の背面図である。 本発明の飛行体の実施例２の側面図である。 本発明の飛行体の実施例３の平面図である。 図５における飛行体の側面図である。 本発明の飛行体の実施例４の側面図である。 図７の飛行体の底面図である。

(1)表面効果飛行体
(2)胴体
(3)主翼
(3a)内側縁
(3b)後縁
(3c)外側縁
(3d)上外側面
(4)垂直翼
(5)方向舵
(6)水平尾翼
(7)昇降舵
(8)推進機
(8a)筐体
(9)車輪
(10)フロート

Claims (5)

1. 縦断側面形を翼型とし、かつ左右側上縁を下向き傾斜させた胴体の両側部に、平面視先尖多角形をなし、弦長を翼長より大とし、かつ外側縁が前部から後部にかけて次第に上方に捻られて、後端部が水平板状となるようにした主翼を、その前端が胴体の前端よりも後方に位置し、かつ後端が胴体の後端部よりも後方において上方に位置するようにして固着したことを特徴とする表面効果飛行体。
2. 前記主翼は、胴体の外側面に固着された内側縁と、この内側縁の前端から後方に向かって外側に斜めに拡開する外側縁と、水平の後縁とを有する先尖多角形をなし、前記外側縁が、後方に向かって斜め上方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の表面効果飛行体。
3. 前記胴体は、平面視で方形に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面効果飛行体。
4. 前記各主翼の後縁に、それぞれ昇降舵を配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表面効果飛行体。
5. 前記胴体の下面における左右両側縁部に、前後に長いフロートを形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の表面効果飛行体。

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