JP6954708B1 - エンジン搭載飛行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定的にホバリングを行うことができるエンジン搭載飛行装置を提供する。【解決手段】エンジン搭載飛行装置１０は、高度を維持するホバリング状態と、高度を変更する昇降状態と、で飛行可能である。エンジン搭載飛行装置１０は、メインロータ１４と、サブロータ１５と、エンジン２６と、モータ２１と、演算制御部２５と、を具備する。メインロータ１４は、エンジン２６から与えられる駆動力により回転し、サブロータ１５は、モータ２１から与えられる駆動力により回転し、演算制御部２５は、ホバリング状態では、メインロータ１４が回転することで発生する推力を、高度を一定にする為に必要とされる推力よりも小さくする。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン搭載飛行装置に関し、特に、エンジン駆動のメインロータとモータ駆動のサブロータとを有するパラレルハイブリッド型のエンジン搭載飛行装置に関する。

従来から、無人で空中を飛行することが可能なエンジン搭載飛行装置が知られている。このようなエンジン搭載飛行装置は、垂直軸回りに回転するロータの推力で、空中を飛行することを可能としている。

かかるエンジン搭載飛行装置の適用分野としては、例えば、輸送分野、測量分野および撮影分野等が考えられる。このような分野にエンジン搭載飛行装置を適用する場合は、測量機器や撮影機器を飛行装置に備え付ける。飛行装置をかかる分野に適用させることで、人が立ち入れない地域等に飛行装置を飛行させ、そのような地域の輸送、撮影および測量を行うことができる。かかるエンジン搭載飛行装置に関する発明は、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されている。

一般的なエンジン搭載飛行装置では、飛行装置に搭載された蓄電池から供給される電力で上記したロータは回転する。しかしながら、蓄電池による電力の供給ではエネルギの供給量が必ずしも十分ではないため、長時間に渡る連続飛行を実現するために、エンジンを搭載したエンジン搭載飛行装置も出現している。このようなエンジン搭載飛行装置では、エンジンの駆動力で発電機を回転させ、かかる発電機で発電された電力でロータを回転駆動している。

このような構成のエンジン搭載飛行装置は、動力源からロータにエネルギが供給される経路に、エンジンと発電機とが直列的に接続されることから、シリーズ型ドローンとも称される。このようなエンジン搭載飛行装置を用いて撮影や測量を行うことで、広範囲な撮影や測量を行うことができる。エンジンが搭載された飛行装置は、例えば特許文献３に記載されている。また、エンジンで機械的にメインロータを回転させ、モータによりサブロータを回転させる所謂パラレル型ハイブリッドドローンも徐々に開発されている。

特開２０１２−５１５４５号公報 特開２０１４−２４０２４２号公報 特開２０１１−２５１６７８号公報

しかしながら、上記した構成のハイブリッド型ドローンでは、安定的な飛行を行う観点から改善の余地があった。

具体的には、ハイブリッド型ドローンは、エンジンの駆動力で回転するメインロータと、モータの駆動力で回転するサブロータを有し、メインロータは機体を浮遊させる推力を発生させ、サブロータは主に飛行時の姿勢を制御するために用いられる。

一般的に、ハイブリッド型ドローンがホバリングする際に、機体の高度を一定に保つための推力の大部分は、メインロータが発生させる。しかしながら、メインロータから発生する推力が大きすぎると、サブロータの回転数が極端に遅くなってしまい、ホバリング状態における機体の姿勢制御が困難になり、安定的にホバリングすることが難しい課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされ、本発明の目的は安定的にホバリングを行うことができるエンジン搭載飛行装置を提供することにある。

本発明のエンジン搭載飛行装置は、高度を維持するホバリング状態と、前記高度を変更する昇降状態と、で飛行可能であり、メインロータと、サブロータと、エンジンと、モータと、演算制御部と、を具備し、前記メインロータは、前記エンジンから与えられる駆動力により回転し、前記サブロータは、前記モータから与えられる駆動力により回転し、前記演算制御部は、前記ホバリング状態では、前記メインロータが回転することで発生する推力を、前記高度を一定にする為に必要とされる推力よりも小さくすることを特徴とする。

また、本発明のエンジン搭載飛行装置では、前記演算制御部は、前記ホバリング状態では、前記メインロータが回転することで発生する前記推力を、前記高度を一定にする為に必要とされる前記推力の８０％以下とすることを特徴とする。

また、本発明のエンジン搭載飛行装置では、前記演算制御部は、前記ホバリング状態では、前記サブロータの出力値を３０％以上とすることを特徴とする。

また、本発明のエンジン搭載飛行装置では、前記演算制御部は、前記昇降状態では、前記エンジンの回転数を変化させ、前記メインロータの回転数を変化させることを特徴とする。

本発明のエンジン搭載飛行装置は、高度を維持するホバリング状態と、前記高度を変更する昇降状態と、で飛行可能であり、メインロータと、サブロータと、エンジンと、モータと、演算制御部と、を具備し、前記メインロータは、前記エンジンから与えられる駆動力により回転し、前記サブロータは、前記モータから与えられる駆動力により回転し、前記演算制御部は、前記ホバリング状態では、前記メインロータが回転することで発生する推力を、前記高度を一定にする為に必要とされる推力よりも小さくすることを特徴とする。従って、本発明のエンジン搭載飛行装置によれば、メインロータが回転することで発生する推力が小さいことで、ホバリング状態にて高度を一定に保つための推力の一部をサブロータが担うことになり、サブロータの回転数を一定以上にすることができ、姿勢制御を安定化することができる。換言すると、サブロータによる姿勢制御に必要な推力（回転数）を最低限確保することが出来る。

また、本発明のエンジン搭載飛行装置では、前記演算制御部は、前記ホバリング状態では、前記メインロータが回転することで発生する前記推力を、前記高度を一定にする為に必要とされる前記推力の８０％以下とすることを特徴とする。従って、本発明のエンジン搭載飛行装置によれば、ホバリングのために必要とされる推力の２０％をサブロータが担うことから、サブロータが所定以上の回転数で回転することになり、姿勢制御を安定的に行うことができる。

また、本発明のエンジン搭載飛行装置では、前記演算制御部は、前記ホバリング状態では、前記サブロータの出力値を３０％以上とすることを特徴とする。従って、本発明のエンジン搭載飛行装置によれば、サブロータの出力値を３０％以上とすることで、サブロータの回転数を比較的高速に維持でき、姿勢制御を更に安定化することができる。

また、本発明のエンジン搭載飛行装置では、前記演算制御部は、前記昇降状態では、前記エンジンの回転数を変化させ、前記メインロータの回転数を変化させることを特徴とする。従って、本発明のエンジン搭載飛行装置によれば、メインロータの回転により機体の昇降を行うので、昇降のためにサブロータの回転数を変更する必要が無く、昇降状態に於いてもサブロータによる姿勢制御を安定して行うことができる。

本発明の実施形態に係るエンジン搭載飛行装置を示す図であり、（Ａ）はエンジン搭載飛行装置を示す斜視図であり、（Ｂ）は上面図である。 本発明の実施形態に係るエンジン搭載飛行装置を示す図であり、各部位の接続構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るエンジン搭載飛行装置を示す図であり、飛行時の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るエンジン搭載飛行装置を示す図であり、ホバリング状態における出力値の経時変化を示すグラフである。

以下、図を参照して本形態のエンジン搭載飛行装置１０の構成を説明する。以下の説明では、同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。尚、以下の説明では上下前後左右の各方向を用いるが、これらの各方向は説明の便宜のためである。また、エンジン搭載飛行装置１０は、ドローンとも称される。

図１を参照してエンジン搭載飛行装置１０の概略的構成を説明する。図１（Ａ）はエンジン搭載飛行装置１０を全体的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）はエンジン搭載飛行装置１０の上面図である。

図１（Ａ）を参照して、エンジン搭載飛行装置１０は、パラレル型ハイブリッドドローンである。即ち、メインロータ１４Ａ等は駆動的にエンジン２６と接続される一方、サブロータ１５Ａ等を回転させるモータ２１Ａ等には発電機２７等を介してエンジン２６から電気エネルギが供給される。以下の説明では、メインロータ１４Ａ等を単にメインロータ１４と称し、サブロータ１５Ａ等を単にサブロータ１５と称する場合もある。

エンジン搭載飛行装置１０は、フレーム１１と、フレーム１１の略中央部分に配設されたエンジン２６と、エンジン２６により駆動される発電機２７と、発電機２７から発生する電力により回転するサブロータ１５と、エンジン２６と駆動的に接続されることで回転するメインロータ１４と、を主要に有している。

フレーム１１は、エンジン２６、発電機２７、各種配線および制御基板（ここでは不図示）等を支持するように枠状に形成されている。フレーム１１は、メインロータ１４を支持するメインフレーム１２Ａ等、およびサブロータ１５を支持するサブフレーム１３Ａ等を含む。フレーム１１としては、略筒状に成型された金属または樹脂が採用される。フレーム１１の下端部分には、エンジン搭載飛行装置１０が接地する際に地面に接触するスキッド１８が備えられている。

エンジン２６、各種配線および制御基板（ここでは不図示）等は、ケーシング１７に収納されている。ケーシング１７は、例えば、所定形状に成形された合成樹脂板材から成り、フレーム１１の中心部に固定されている。ここで、ケーシング１７およびそれに内蔵される部材を本体部１９と称する。

発電機２７は、エンジン２６の近傍に配置されている。ここでは、発電機２７はケーシング１７により覆われているため、発電機２７は図示されていない。発電機２７は、エンジン２６により回転されることで発電する。発電機２７から発生した電力は、サブロータ１５Ａ等を回転させるモータ２１等に供給される。また、その電力は、サブロータ１５Ａ等の回転を制御するためにも供給される。

図１（Ｂ）を参照して、メインフレーム１２Ａ、１２Ｂは、本体部１９から、左右方向に直線的に延びている。メインフレーム１２Ａ、１２Ｂは、棒状に成型された金属または合成樹脂から成る。左方に向かって延びるメインフレーム１２Ａの左方側端部には、メインロータ１４Ａが回転可能な状態で配設されている。

エンジン２６とメインロータ１４とは、図示しない駆動連結機構により駆動的に接続され、エンジン２６の駆動力は駆動連結機構を介してメインロータ１４に伝達され、これによりメインロータ１４は回転する。駆動連結機構としては、ベルト、ギヤ列、伝達棒等を採用することができる。

メインロータ１４は、主に、エンジン搭載飛行装置１０を空中に浮遊させるための推力を発生させる機能を有する。一方、サブロータ１５は、主に、エンジン搭載飛行装置１０の姿勢制御を担う。例えば、サブロータ１５は、エンジン搭載飛行装置１０がホバリングを行っている際に、エンジン搭載飛行装置１０の位置姿勢を一定に保つべく、適宜回転速度を変化させる。また、サブロータ１５は、エンジン搭載飛行装置１０が移動する際に、エンジン搭載飛行装置１０を傾斜させるべく回転する。また、メインロータ１４Ａとメインロータ１４Ｂとは逆方向に回転する。メインロータ１４およびサブロータ１５の回転状況の詳細は後述する。

サブフレーム１３Ａ等は、前後方向に延びており、上記したメインフレーム１２Ａ等と同様に、棒状に成形された金属または合成樹脂から成る。サブフレーム１３Ａ等は、メインフレーム１２Ａ等の途中部分から延伸している。サブフレーム１３Ａの前端部にはサブロータ１５Ａが配設され、サブロータ１５Ａはその下方に配設されたモータ２１Ａで回転されている。サブフレーム１３Ｂの前端部にはサブロータ１５Ｂが配設され、サブロータ１５Ｂはその下方に配設されたモータ２１Ｂで回転されている。サブフレーム１３Ｃの後端部にはサブロータ１５Ｃが配設され、サブロータ１５Ｃはその下方に配設されたモータ２１Ｃで回転されている。サブフレーム１３Ｄの後端部にはサブロータ１５Ｄが配設され、サブロータ１５Ｄはその下方に配設されたモータ２１Ｄで回転されている。モータ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄには、発電機２７が発電した電力が供給される。サブフレーム１３Ａ等の内部には、電力をモータ２１Ａに供給するための配線が引き回されている。

上記した構成のエンジン搭載飛行装置１０が飛行する際には、メインロータ１４等とサブロータ１５Ａ等とが同時に回転する。エンジン搭載飛行装置１０が空中に浮遊するための推力の過半をメインロータ１４等が発生し、サブロータ１５Ａ等が個別に回転することで空中に於けるエンジン搭載飛行装置１０の姿勢が制御される。エンジン搭載飛行装置１０が移動する際には、メインロータ１４等を所定速度で回転させつつ、サブロータ１５Ａ等の回転速度を変更することで、エンジン搭載飛行装置１０を傾斜させる姿勢制御を実行する。係る姿勢制御に関しては後述する。

図２のブロック図を参照して、エンジン搭載飛行装置１０の接続構成を説明する。

エンジン搭載飛行装置１０は、その空中に於ける位置姿勢を制御するための演算制御部２５を有している。演算制御部２５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から成り、各種センサ、図示しないカメラ、コントローラ２９から入力される情報に基づいて、サブロータ１５Ａ等を駆動するモータ２１Ａ等の回転を制御している。

コントローラ２９は、エンジン搭載飛行装置１０と無線的または有線的に接続され、使用者がエンジン搭載飛行装置１０の位置、高度、移動方向、移動速度等を操作することを可能とする。

上記したセンサとして、エンジン搭載飛行装置１０は、例えば、ＧＰＳセンサ３０、コンパス３１、加速度センサ３２、ジャイロセンサ３３、高度センサ３４および障害物センサ３５等を有している。

エンジン搭載飛行装置１０では、上記したように、エンジン２６が発生する駆動エネルギにより、メインロータ１４およびサブロータ１５を回転させることで、空中に浮遊すると共に所定方向に向かって移動することができる。また、空中に於ける位置姿勢の制御は、サブロータ１５Ａ等を回転させるモータ２１Ａ等の回転速度を制御することで行っている。

モータ２１Ａ等はエンジン２６をエネルギ源としている。エンジン２６とモータ２１Ａ等との間には、発電機２７、インバータ２８およびドライバ２４Ａ等、が介在している。かかる構成により、エンジン２６から発生する駆動力は電力に変換され、この電力によりモータ２１Ａ等が所定の回転速度で回転することで、エンジン搭載飛行装置１０の位置姿勢の制御および移動が行われる。後述するように、サブロータ１５Ａ等は、エンジン搭載飛行装置１０がホバリングする際に必要とされる推力の一部を担っている。

エンジン２６は、例えば、ガソリン等を燃料とするレシプロ型のものであり、その駆動力で発電機２７を駆動する。更に、エンジン２６は、機械的にメインロータ１４も駆動している。エンジン２６の駆動は、演算制御部２５により制御されている。

発電機２７から発生した交流の電力はインバータ２８に供給される。インバータ２８では、先ずコンバータ回路で交流電力を直流電力に変換した後に、インバータ回路で直流電力を所定の周波数の交流電力に変換している。

ドライバ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは、インバータ２８から発生する電力を用いて、それぞれ、モータ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに流す電流量、その回転方向、回転するタイミング等を制御している。ドライバ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの動作は、演算制御部２５で制御されている。

通信部２０は、コントローラ２９と無線的にまたは有線的に通信を行う部位である。コントローラ２９からエンジン搭載飛行装置１０に与えられる指示は、通信部２０を経由する。

エンジン搭載飛行装置１０の運転状況は、エンジン搭載飛行装置１０の高度を維持するホバリング状態と、エンジン搭載飛行装置１０の高度を変更する昇降状態と、エンジン搭載飛行装置１０の平面的な位置を変更する移動状態と、で異なる。

ホバリング状態では、演算制御部２５は、コントローラ２９を介してユーザが与える、ホバリングを行う指示に基づいて、メインロータ１４を略一定回転速度で回転させる。更に、演算制御部２５は、高度センサ３４等の各センサから入力される、エンジン搭載飛行装置１０の高度を示す情報に基づいて、サブロータ１５Ａ等から発生する推力を、ドライバ２４Ａ等を介して調整する。係る事項は図３等を参照して後述する。

昇降状態では、演算制御部２５は、コントローラ２９を介してユーザが与える、昇降する指示に基づいて、高度センサ３４等から入力されるエンジン搭載飛行装置１０の高度も参照しつつ、エンジン搭載飛行装置１０の高度を徐々に上昇または下降させる。昇降状態の詳細は、図３等を参照して後述する。

移動状態では、演算制御部２５は、コントローラ２９を介してユーザが与える、移動する指示に基づいて、エンジン搭載飛行装置１０が平面的に移動するように、メインロータ１４およびサブロータ１５Ａ等の推力を制御する。例えば、図１（Ａ）を参照して、エンジン搭載飛行装置１０を前方に向かって移動させる場合、演算制御部２５は、サブロータ１５Ｃおよびサブロータ１５Ｄを、サブロータ１５Ａおよびサブロータ１５Ｂよりも高速に回転させる。そうすると、エンジン搭載飛行装置１０は前方部分が下方に傾斜する傾斜姿勢となる。この状態で、サブロータ１５およびメインロータ１４を引き続き回転させると、エンジン搭載飛行装置１０は前方に向かって移動する。この時、メインロータ１４の推力は、ホバリング状態と同様でも良いし、エンジン搭載飛行装置１０の高度が維持されるように、推力を減少または増加させても良い。

図３および図４に基づいて、前述した各図も参照しつつ、エンジン搭載飛行装置１０の動作を説明する。図３は、エンジン搭載飛行装置１０の飛行時における動作を示すフローチャートである。図４は、エンジン搭載飛行装置１０のホバリング状態における出力値の経時変化を示すグラフであり、横軸は時間を示し、縦軸は推力（ここでは電力値）を示している。

ステップＳ１０では、演算制御部２５は、コントローラ２９から操作入力に変化があるか否かを判断する。具体的には、前述したように、コントローラ２９からエンジン搭載飛行装置１０への操作入力は、ホバリング操作、水平移動操作、上昇操作または下降操作の何れかであるので、演算制御部２５は、これらの各操作の間で、相互に変化があったか否かを判断する。

ステップＳ１０でＹＥＳの場合、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０の挙動を変更するべく、ステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１０でＮＯの場合、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０の操作入力に変更がないので、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１１では、演算制御部２５は、コントローラ２９からの操作入力値を取得する。具体的には、演算制御部２５は、通信部２０を経由して無線的に当該操作入力値を取得する。例えば、演算制御部２５は、水平移動または上昇下降の度合いに関する情報を、コントローラ２９から取得する。

ステップＳ１２では、演算制御部２５は、ステップＳ１１で取得した操作入力値に応じたメインロータ１４の目標推力を計算する。前述したようにエンジン搭載飛行装置１０の操作状態としては、ホバリング操作、水平移動操作、上昇操作または下降操作がある。よって、操作入力の変化としては、以下のものがある。
・ホバリング操作から、水平移動操作、上昇操作または下降操作への変化
・水平移動操作から、ホバリング操作、上昇操作または下降操作への変化
・上昇操作から、ホバリング操作、水平移動操作、下降操作への変化
・下降操作から、ホバリング操作、水平移動操作、下降操作への変化
例えば、演算制御部２５は、上昇操作に変化する場合は、メインロータ目標推力が大きくなるように計算する。また、演算制御部２５は、下降操作に変化する場合は、メインロータ目標推力が小さくなるように計算する。更に、演算制御部２５は、水平移動する場合は、メインロータ目標推力が小さくなるように計算する。

ステップＳ１３では、演算制御部２５は、メインロータ１４の回転数を変化させる。例えば、演算制御部２５は、上昇操作に変化する場合は、メインロータ１４の回転数を高速にする。一方、演算制御部２５は、下降操作に変化する場合は、メインロータ１４の回転数を低速にする。

ステップＳ１４では、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０に搭載された各種センサ、即ち、ＧＰＳセンサ３０、コンパス３１、加速度センサ３２、ジャイロセンサ３３、高度センサ３４、障害物センサ３５等から入力される情報に基づいて、エンジン搭載飛行装置１０の高度、姿勢、速度等を得る。

ステップＳ１５では、演算制御部２５は、ステップＳ１４における処理結果に基づいて、エンジン搭載飛行装置１０の姿勢または高度が変化しているか否かを判断する。

ステップＳ１５でＹＥＳの場合、即ち、ステップＳ１４の処理の結果、エンジン搭載飛行装置１０の姿勢および高度の何れか又は複数が変化したら、演算制御部２５は、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１５でＮＯの場合、即ち、ステップＳ１４の処理の結果、エンジン搭載飛行装置１０の姿勢または高度が変化しない場合、演算制御部２５は、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１６では、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０の高度および姿勢を制御するための計算を実行する。具体的には、演算制御部２５は、ステップＳ１５で得られた指令の目標となる高度および姿勢の何れか一方または両方と、ステップＳ１６で算出されたエンジン搭載飛行装置１０の現在の高度および姿勢の何れか一方または両方から、推力目標値を計算する。一例として、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０の高度および姿勢を変化させるための推力を、サブロータ１５のみで得ると仮定し、各モータ２１に設定する推力設定値を計算する。

ステップＳ１７では、演算制御部２５は、メインロータ１４の目標推力を計算する。具体的には、前述したステップＳ１６で算出された各サブロータ１５の推力の合計値は、エンジン搭載飛行装置１０の高度維持または姿勢制御を行うための合成値であり、その時の消費電力をＰ１とする。本実施形態では、メインロータ１４の目標推力であるＰ２は、Ｐ１よりも小さくしており、Ｐ１は高度変化や姿勢変化による推力の変化に影響されない部分である。一例として、Ｐ２は、Ｐ１の９０％以下である３６００Ｗ以下、より好ましくはＰ１の８０％以下である３２００Ｗ以下、特に好ましくはＰ１の７０％以下である２８００Ｗ以下とされている。

ステップＳ１８では、演算制御部２５は、サブロータ１５の目標推力を計算する。具体的には、サブロータ１５の目標推力であるＰ３は、前述したＰ１からＰ２を減算した部分である。Ｐ３は、一例として、Ｐ１の１０％以上である４００Ｗ以上、より好ましくはＰ１の２０％以上である８００Ｗ以上、特に好ましくはＰ１の３０％以上である１２００Ｗ以上とされている。

ステップＳ１９では、演算制御部２５は、メインロータ１４およびサブロータ１５の回転数を変化させる。具体的には、演算制御部２５は、前述したステップＳ１７における演算結果に基づいてメインロータ１４の回転数を変化させ、前述したステップＳ１８における演算結果に基づいてサブロータ１５の回転数を変化させる。

ステップＳ２０では、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０に備えられた各種センサの出力に基づいて、目標の高度および姿勢に到達したかを確認する。

ステップＳ２０でＹＥＳの場合、即ち、エンジン搭載飛行装置１０が目標の高度または姿勢に到達している場合、演算制御部２５は、ステップＳ１０に戻り、コントローラ２９からの指示を待つ。

ステップＳ２０でＮＯの場合、即ち、エンジン搭載飛行装置１０が目標の高度または姿勢に到達していない場合、演算制御部２５は、ステップＳ１６に戻り、エンジン搭載飛行装置１０の高度および姿勢を所定にするための動作を続行する。

上記した各ステップは、エンジン搭載飛行装置１０が飛行している間は連続して行われる。また、エンジン搭載飛行装置１０の飛行が終了する際には、コントローラ２９を経由したユーザの指示に基づいて、エンジン搭載飛行装置１０は着地面に着地する。また、演算制御部２５は、エンジン搭載飛行装置１０が目標としている平面位置に達しているか否かの判断も行うことができる。

図４は、エンジン搭載飛行装置１０が飛行する際における消費電力の変動を示すグラフで有り、横軸は経過時間を示し、縦軸は消費電力を示している。また、期間Ｔ１はエンジン搭載飛行装置１０がホバリングしている期間であり、期間Ｔ２はエンジン搭載飛行装置１０が移動または昇降するべく姿勢変化している期間である。

期間Ｔ１では、エンジン搭載飛行装置１０は、ホバリング動作を実行している。ホバリング動作に必要なＰ１は、前述したように、メインロータ１４のＰ２と、サブロータ１５のＰ３との加算値である。期間Ｔ１では、基本的にはエンジン搭載飛行装置１０の高度が変化しないことから、高度を維持するための動作のみを行えば良く、Ｐ２は略一定であり、Ｐ３は僅かに増加または減少している。

期間Ｔ２では、エンジン搭載飛行装置１０を前傾、後傾等にするための姿勢制御を行っていることから、Ｐ３は大きく減少または増加している。一方、Ｐ２は基本的には変動せずに一定である。本実施形態では、Ｐ１に比較してＰ２を小さくしており、換言するとＰ３を大きく設定している。このことから、期間Ｔ２において、サブロータ１５の回転数を一定以上に高速にすることができ、よって姿勢制御を安定化できる。

以上がエンジン搭載飛行装置１０の動作に関する説明である。

前述した本実施形態により、以下のような主要な効果を奏することができる。

エンジン搭載飛行装置１０によれば、メインロータ１４が回転することで発生する推力が小さいことで、ホバリング状態にて高度を一定に保つための推力の一部をサブロータ１５が担うことになり、サブロータ１５の回転数を一定以上にすることができ、姿勢制御を安定化することができる。換言すると、サブロータによる姿勢制御に必要な推力（回転数）を最低限確保することが出来る。

更に、ホバリングのために必要とされる推力の２０％をサブロータ１５が担うことから、サブロータ１５が所定以上の回転数で回転することになり、姿勢制御を安定的に行うことができる。

更に、サブロータ１５の出力値を３０％以上とすることで、サブロータ１５の回転数を比較的高速に維持でき、姿勢制御を更に安定化することができる。

更に、メインロータ１４の回転により機体の昇降を行うので、昇降のためにサブロータ１５の回転数を変更する必要が無く、昇降状態に於いてもサブロータ１５による姿勢制御を安定して行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。

１０ エンジン搭載飛行装置
１１ フレーム
１２、１２Ａ、１２Ｂ メインフレーム
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ サブフレーム
１４、１４Ａ、１４Ｂ メインロータ
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ サブロータ
１７ ケーシング
１８ スキッド
１９ 本体部
２０ 通信部
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ モータ
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ ドライバ
２５ 演算制御部
２６ エンジン
２７ 発電機
２８ インバータ
２９ コントローラ
３０ ＧＰＳセンサ
３１ コンパス
３２ 加速度センサ
３３ ジャイロセンサ
３４ 高度センサ
３５ 障害物センサ

Claims (4)

1. 高度を維持するホバリング状態と、前記高度を変更する昇降状態と、で飛行可能であり、
   メインロータと、サブロータと、エンジンと、モータと、演算制御部と、を具備し、
   前記メインロータは、前記エンジンから与えられる駆動力により回転し、
   前記サブロータは、前記モータから与えられる駆動力により回転し、
   前記演算制御部は、
   前記ホバリング状態では、前記メインロータが回転することで発生する推力を、前記高度を一定にする為に必要とされる推力よりも小さくすることを特徴とするエンジン搭載飛行装置。
2. 前記演算制御部は、
   前記ホバリング状態では、前記メインロータが回転することで発生する前記推力を、前記高度を一定にする為に必要とされる前記推力の８０％以下とすることを特徴とする請求項１に記載のエンジン搭載飛行装置。
3. 前記演算制御部は、
   前記ホバリング状態では、前記サブロータの出力値を３０％以上とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジン搭載飛行装置。
4. 前記演算制御部は、
   前記昇降状態では、
   前記エンジンの回転数を変化させ、前記メインロータの回転数を変化させることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のエンジン搭載飛行装置。
   

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