(57)【要約】      （修正有）【課題】離着陸時には胴体乱流を避け、水平飛行時には空気抵抗を減らす事のできる垂直尾翼を提供する。【解決手段】航空機の垂直尾翼２を、垂直尾翼の縦断面に直交する軸６回りに回転可能な構造で胴体１に接続し、離着陸時は上方に向けて胴体乱流を避けるとともに滑走路との接触を避け、水平飛行時は後方に向けて正面投影面積を減らし空気抵抗を減らす。後方に向けた時にヨーイング方向の制御ができるように、方向舵の回転軸と平行ではない回転軸８をもつ補助方向舵４を備える。【選択図】図１
2020001694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の胴体後部に設けられる垂直尾翼において、
前記垂直尾翼は前記垂直尾翼の縦断面に直交する軸回りに回転可能であり、
前記垂直尾翼は方向舵を備えるとともに補助方向舵を備えており、
前記方向舵の回転軸と前記補助方向舵の回転軸は平行ではないことを特徴とする、
後方に回転して空気抵抗を減らす垂直尾翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は航空機の垂直尾翼に関する。
【背景技術】
【０００２】一般的な航空機は胴体後上部に垂直尾翼を設けているが、離着陸時の高仰角による胴体乱流の中でも機能する高さが必要であった。
しかし、飛行時間の大部分を占める低仰角で胴体乱流が少ない水平飛行時には高い垂直尾翼は空気抵抗となっていた。
高さを抑えるためベントラルフィンを設ける考案がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８０２５２
【特許文献２】実全平０３−１１２４９８
【特許文献３】特開平１０−１６８９１１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】離着陸時の高仰角による胴体乱流の中でも機能し、水平飛行時の空気抵抗が少ない垂直尾翼を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】上記目的を達する為、本発明の後方に回転して空気抵抗を減らす垂直尾翼は、
航空機の胴体後上部に設けられる垂直尾翼において、
前記垂直尾翼は、垂直尾翼の縦断面に直交する垂直尾翼回転軸の軸回りに回転可能であり、
前記垂直尾翼は、その後部に方向舵を備えるとともにその下部に補助方向舵を備えており、
前記方向舵の回転軸である方向舵回転軸の軸線と前記補助方向舵の回転軸である補助方向舵回転軸の軸線の位置関係は平行ではない。【０００６】用語の定義について。
胴体とは航空機の翼と推進装置と離着陸装置以外の部分を指す。
上下、前後、左右の方向と高低の位置関係は、地上で静止した航空機の胴体を基準とする。
胴体の中心軸とは胴体重心を通る胴体の前後方向の軸を言う。
垂直尾翼とは、ヨーイング軸回りの安定性と制御を司る翼であり、必ずしも垂直である必要はなく、その範囲は空力的な翼面だけではなく、胴体に対して垂直尾翼回転軸を軸とした回り対偶の関係にある節全体を指す。
垂直尾翼回転軸の中心から垂直尾翼の翼端へ向かう方向を胴体に対する垂直尾翼の方向とする。
垂直尾翼の縦断面とは垂直尾翼の翼弦線に沿った縦の断面である。
垂直尾翼と方向舵と補助方向舵のそれぞれの軸回りの角度変化は９０度以内であるが、揺動ではなく回転と表記している。【０００７】機能について。
離着陸時は、垂直尾翼の方向を上方に向けることにより、垂直尾翼の位置が胴体に対して高くなり、従来の航空機同様に高仰角時の胴体乱流の中でも垂直尾翼として機能する。
水平飛行時は、垂直尾翼の方向を後方に向けることにより、垂直尾翼の位置が胴体に対して低くなることで正面投影面積が小さくなり空気抵抗が減る。【０００８】方向舵回転軸と補助方向舵回転軸の軸線を必要であれば平行移動して一点で交差させた時、その交差角は垂直尾翼の形状によるが、直角に近い角度となる。
垂直尾翼の方向を上方に向けた時、方向舵回転軸と胴体の前後方向の軸がなす角度が大きくなり従来の航空機同様に方向舵は機能するが、補助方向舵回転軸と胴体の前後方向の軸がなす角度が小さくなり補助方向舵はほとんど機能しない。
垂直尾翼の方向を後方に向けた時、方向舵回転軸と胴体の前後方向の軸がなす角度が小さくなり方向舵の機能が低下するが、補助方向舵回転軸と胴体の前後方向の軸がなす角度が大きくなり補助方向舵が機能する。
この時、いずれの回転軸も胴体の前後方向の軸と直交しないため、舵面にヨーイング方向の力とともにピッチング方向の力も発生するが、胴体の前後方向の軸となす角度が異なることにより双方の舵面のヨーイング方向の力は合成され、ピッチング方向の力は相殺される。
方向舵と補助方向舵の面積と各々の回転軸の胴体前後方向の軸に対する角度と操舵角度はそのように設定される必要がある。【０００９】垂直尾翼の回転機構の故障について。
固定翼と異なり、回転機構の追加による故障リスクがある。
上方に向けた位置で後方に回転できない場合は、従来の航空機と同じで問題はない。
後方に向けた位置で上方に回転できない場合は、形状がベントラルフィンに近く、高仰角による胴体乱流の影響を受けず、ヨーイング軸回りの安定性と制御に問題はないが着地に支障が出る。
横風時の着陸であっても着地の段階ではヨーイング方向を制御する必要はない。
車輪が着地する直前に補助方向舵と垂直尾翼が滑走路に接触するが、垂直尾翼と方向舵の構造を適度な力によって破壊するよう設計することで、滑走路との摩擦で部分的に破壊しながら航空機最後部で尾そりに似た機能を果たして航空機を制動し直進性を保つ。
直後に車輪が着地して三点支持となって安定し、その後機首が下がり垂直尾翼と補助方向舵が滑走路から離れて通常の着陸となる。
【発明の効果】
【００１０】飛行時間の大部分を占める水平飛行時の空気抵抗を減らすことにより速度と燃費が向上する。
天井の低い工場で生産でき、天井の低い格納庫へ格納できる。
高さ制限から垂直尾翼を二枚に分割する必要がなくなる。
この方式が主流になれば、空港のターミナルやボーディングブリッジの設計がよりコンパクトになる可能性もある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】  垂直尾翼の方向を上方に向けた斜視図
【図２】  垂直尾翼の方向を後方に向けた斜視図
【図３】  方向舵と補助方向舵を回転させた下方からの斜視図
【図４】  垂直尾翼回転軸の軸受け構造図
【発明を実施するための形態】
【００１２】図は説明用に簡略化したものである。
垂直尾翼の方向を上方に向けた時、胴体後端部と垂直尾翼下端部の間に段差ができるが、離着陸時間は限定されるので、車輪等と同様に空力上特段の問題がなければ単純な構造が望ましい。
垂直尾翼回転軸の軸受け構造図は模式的なもので、具体的な胴体断面の開閉方法は輸送機等で実施されている既存の技術であり、詳細は省略する。
図では、回転軸を示すため水平尾翼と方向舵をあえて胴体から離して表現している。
トリム動作が必要な水平尾翼の支持軸と垂直尾翼回転軸を共通にする例を示しているが、垂直尾翼の回転に伴ってトリム角が反転する機構にすれば、水平尾翼を垂直尾翼側に取り付け、垂直尾翼の回転に伴ってその胴体に対する位置を上下させることもできる。
水平尾翼の位置と形態は請求項には含まれず限定しない。
以下、請求項に沿って説明する。
【００１３】航空機の胴体後部に設けられる垂直尾翼について。
垂直尾翼には種々の形態があるが、実施例は胴体後上部の中央に一枚配置される典型的な垂直尾翼としている。
【００１４】前記垂直尾翼は、垂直尾翼の縦断面に直交する軸回りに回転可能である点について。
空力的な翼としての垂直尾翼部と胴体後部に回転可能に接続する接続部を一体の構造物として、胴体に対して垂直尾翼の縦断面に直交する軸回りに回転可能に接続したものである。
駆動方法はフラップの駆動方法に近い形を想定しているが既存の技術であり限定しない。
【００１５】前記垂直尾翼は、方向舵を備えるとともに補助方向舵を備えており、前記方向舵の回転軸と前記補助方向舵の回転軸は平行ではない点について。
方向舵は従来の航空機と同様に垂直尾翼の後部に設けるが、垂直尾翼の方向を後方に向けた場合に方向舵回転軸が胴体前後方向の軸となす角度が小さくなって機能が低下し、下方向への力が発生するため、その垂直尾翼の位置で機能し、かつ下方向への力を相殺する角度の回転軸を持った補助方向舵を方向舵の下に追加している。
方向舵と補助方向舵の回転軸が平行でないことが要件であり、方向舵及び補助方向舵の位置と数は限定しない。
図では、方向舵回転軸と補助方向舵回転軸が胴体中心線を含む同一垂直面内にあるため、二つの回転軸の軸線は交差しているが、補助方向舵を胴体の左右に二枚設けた場合等では、各回転軸の軸線が同一平面上に存在せず、交差しない。
同一平面上において見れば相互の軸線は９０度近い角度で交差するが、対象を上記のような実施例まで含めるため、回転軸が交差するではなく、回転軸が平行ではないと定義している。
方向舵回転軸と補助方向舵回転軸は胴体左右方向から見て交差する、または各々が胴体の前後方向の軸となす角度が等しくないと表現することもできる。
【００１６】以下は補足である。
飛行時間の大部分を占める垂直尾翼を後方に向けた状態で段差のない機体外形となるよう、胴体後部の直径を順次絞った先が垂直尾翼に連続する形状とするため、従来の垂直尾翼に比べて胴体との接続部分が厚くなっており、上方に向けた場合に空気抵抗がやや増えるが、離着陸時は垂直尾翼の下部は胴体乱流の中にあるため大きな影響はない。
【符号の説明】
【００１７】１  航空機の胴体
２  垂直尾翼
３  方向舵
４  補助方向舵
５  水平尾翼
６  垂直尾翼回転軸
７  方向舵回転軸
８  補助方向舵回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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