(57)【要約】【課題】操縦翼を動かす際の駆動力を低減し、応答性の悪化を防止することができる操縦支援装置を提供する。【解決手段】操縦支援装置１は、航空機の操縦者が手で操作する操縦桿２を備えている。操縦桿２には、前方に延びる連結部材３が固定され、この連結部材３には円板状部材４が取り付けられている。連結部材３は、接続機構５を介して１対のエレベータ及び１対のエルロンと接続されている。エレベータは、ピッチング用モータ１１により動かされ、エルロンは、ローリング用モータ１２により動かされる。ピッチング用モータ１１及びローリング用モータ１２は、操縦桿２の近傍に設置されている。つまり、ピッチング用モータ１１は、連結部材３にギア１３，１４を介して取り付けられ、ローリング用モータ１２は、円板状部材４にギア１６，１７を介して取り付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の操縦を支援する操縦支援装置において、
前記航空機の操縦者が操縦操作を行うための操作手段と、
前記操作手段と前記航空機の操縦翼とを接続する接続部における前記操作手段の近傍に設けられ、前記操縦翼を動かすアクチュエータ手段とを備えることを特徴とする操縦支援装置。
【請求項２】
前記操作手段は、前記操縦者が手で操作する操縦桿であり、
前記操縦翼がエレベータであり、
前記アクチュエータ手段は、前記操縦桿と前記エレベータとを接続する接続部における前記操縦桿の近傍に設けられ、前記エレベータを動かす手段であることを特徴とする請求項１記載の操縦支援装置。
【請求項３】
前記操作手段は、前記操縦者が手で操作する操縦桿であり、
前記操縦翼がエルロンであり、
前記アクチュエータ手段は、前記操縦桿と前記エルロンとを接続する接続部における前記操縦桿の近傍に設けられ、前記エルロンを動かす手段であることを特徴とする請求項１記載の操縦支援装置。
【請求項４】
前記操作手段は、前記操縦者が足で操作する操縦ペダルであり、
前記操縦翼がラダーであり、
前記アクチュエータ手段は、前記操縦ペダルと前記ラダーとを接続する接続部における前記操縦ペダルの近傍に設けられ、前記ラダーを動かす手段であることを特徴とする請求項１記載の操縦支援装置。
【請求項５】
前記操作手段の操作位置を保持するように前記アクチュエータ手段を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の操縦支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機の操縦を支援する操縦支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の操縦支援装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、航空機が失速状態に近づくと、操縦レバー部材の先端部に設けられた操縦グリップ部材に振動を発生させることにより、航空機が失速状態に近づいたことを操縦者に知らせるものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６４８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のように、操縦グリップ部材に振動を与えるだけでは、操縦者に対する教示効果としては不十分となるおそれがある。これに対処する方法としては、例えば自動操縦（オートパイロット）用のアクチュエータを利用し、操縦桿を動かして教示を行うことが考えられる。しかし、自動操縦用のアクチュエータはエレベータ等の操縦翼の近傍に設置されているため、大きな駆動力が必要となり、応答性の悪化を招くおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、操縦翼を動かす際の駆動力を低減し、応答性の悪化を防止することができる操縦支援装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、航空機の操縦を支援する操縦支援装置において、航空機の操縦者が操縦操作を行うための操作手段と、操作手段と航空機の操縦翼とを接続する接続部における操作手段の近傍に設けられ、操縦翼を動かすアクチュエータ手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このような本発明の操縦支援装置においては、例えば航空機が失速状態に近づいたことを操縦者に教示したり、操縦者による操縦操作をアシストする場合に、アクチュエータ手段により航空機の操縦翼を動かすようにする。このとき、アクチュエータ手段が操作手段と操縦翼とを接続する接続部における操作手段の近傍に設けられているので、アクチュエータ手段の駆動力が小さくて済み、応答性を良好にすることができる。
【０００８】
好ましくは、操作手段は、操縦者が手で操作する操縦桿であり、操縦翼がエレベータであり、アクチュエータ手段は、操縦桿とエレベータとを接続する接続部における操縦桿の近傍に設けられ、エレベータを動かす手段である。この場合には、アクチュエータ手段によりエレベータを動かす際に、アクチュエータ手段の駆動力を低減し、応答性の悪化を防止することができる。
【０００９】
また、好ましくは、操作手段は、操縦者が手で操作する操縦桿であり、操縦翼がエルロンであり、アクチュエータ手段は、操縦桿とエルロンとを接続する接続部における操縦桿の近傍に設けられ、エルロンを動かす手段である。この場合には、アクチュエータ手段によりエルロンを動かす際に、アクチュエータ手段の駆動力を低減し、応答性の悪化を防止することができる。
【００１０】
さらに、好ましくは、操作手段は、操縦者が足で操作する操縦ペダルであり、操縦翼がラダーであり、アクチュエータ手段は、操縦ペダルとラダーとを接続する接続部における操縦ペダルの近傍に設けられ、ラダーを動かす手段である。この場合には、アクチュエータ手段によりラダーを動かす際に、アクチュエータ手段の駆動力を低減し、応答性の悪化を防止することができる。
【００１１】
また、好ましくは、操作手段の操作位置を保持するようにアクチュエータ手段を制御する制御手段を更に備える。この場合には、航空機の機体を適切な状態（例えば機首を上げた位置やニュートラル位置）に保持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操縦翼を動かす際の駆動力を低減し、応答性の悪化を防止することができる。これにより、操縦者に対する操縦教示、航空機の操縦アシスト及び自動操縦等を効果的に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係わる操縦支援装置の一実施形態の一部を示す概略斜視図である。
【図２】図１に示した操縦桿と機体のエレベータとを接続する接続機構を示す概略斜視図である。
【図３】図１に示した操縦桿と機体のエルロンとを接続する接続機構を示す概略斜視図である。
【図４】本発明に係わる操縦支援装置の一実施形態の他の一部を示す概略斜視図である。
【図５】図１に示した操縦ペダルと機体のラダーとを接続する接続機構を示す概略斜視図である。
【図６】図１及び図４に示した操縦支援装置の制御系を示すブロック図である。
【図７】図１に示した操縦桿の動作とエレベータの状態との関係を示す図である。
【図８】比較例として、ピッチング用モータがエレベータの近傍に設置されている構造を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる操縦支援装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる操縦支援装置の一実施形態の一部を示す概略斜視図である。同図において、本実施形態の操縦支援装置１は、航空機の機体に搭載されるものである。操縦支援装置１は、航空機の操縦者が手で操作する操縦桿２を備えている。操縦桿２には、前方に延びる連結部材３が固定され、この連結部材３には円板状部材４が取り付けられている。
【００１６】
連結部材３は、図１〜図３に示すように、接続機構５を介して機体６に設けられた１対のエレベータ７及び１対のエルロン８と接続されている。エレベータ７は、機体６の水平尾翼９の後部に設けられ、機体６をピッチング運動させる操縦翼である。エルロン８は、機体６の主翼１０の後部に設けられ、機体６をロール運動させる操縦翼である。エレベータ７は、ピッチング用モータ１１により動かされ、エルロン８は、ローリング用モータ１２により動かされる。
【００１７】
連結部材３における操縦桿２と円板状部材４との間の部位には、ラックギア１３が設けられている。ラックギア１３には、ピッチング用モータ１１の出力軸に取り付けられたギア１４が噛み合っている。
【００１８】
なお、図２（ａ）に示すように、連結部材３にラックギア１３を設ける構造に限られず、例えば図２（ｂ）に示すように、連結部材３に補助部材１５を固定し、その補助部材１５にラックギア１３を設けても良い。
【００１９】
円板状部材４の外周面には、ギア１６が設けられている。ギア１６には、ローリング用モータ１２の出力軸に取り付けられたギア１７が噛み合っている。
【００２０】
接続機構５は、図２及び図３に示すように、連結部材３に固定されたアーム１８と、このアーム１８と各エレベータ７とを接続するリンク１９と、アーム１８と各エルロン８とを接続するリンク２０とを有している。なお、図２では、円板状部材４は省略してある。
【００２１】
ピッチング用モータ１１を回転駆動させると、連結部材３が前後方向に移動し、これに伴ってアーム１８及びリンク１９を介してエレベータ７が動作すると共に、操縦桿２が前後方向に移動するようになる。ローリング用モータ１２を回転駆動させると、連結部材３が回動し、これに伴ってアーム１８及びリンク２０を介してエルロン８が動作すると共に、操縦桿２が回動するようになる。
【００２２】
図４は、本発明に係わる操縦支援装置の一実施形態の他の一部を示す概略斜視図である。同図において、操縦支援装置１は、操縦者が足で操作する操縦ペダル２１，２２を備えている。一方の操縦ペダル２１には軸部材２３が連結され、他方の操縦ペダル２２には、軸部材２３の一部を取り囲むように設けられた筒状部材２４が連結されている。筒状部材２４の外周面には、ギア２５を有する環状部２６が設けられている。ギア２５には、ヨーイング用モータ２７の出力軸に取り付けられたギア２８が噛み合っている。
【００２３】
ヨーイング用モータ２７は、図５に示すようなラダー２９を動かすモータである。ラダー２９は、機体６の垂直尾翼３０の後部に設けられ、機体６をヨーイング運動させる操縦翼である。
【００２４】
軸部材２３及び筒状部材２４とラダー２９とは、リンク（接続機構）３１を介して接続されている。ヨーイング用モータ２７を回転駆動させると、筒状部材２４が軸部材２３に対して回転し、これに伴ってリンク３１を介してラダー２９が動作すると共に、操縦ペダル２２が動くようになる。
【００２５】
また、操縦支援装置１は、図６に示すように、機体６の角速度、角度（姿勢）、翼面気流状態量（揚力）及び失速状態等を検知する機体状態量検知センサ３２と、この機体状態量検知センサ３２の検知信号に基づいてピッチング用モータ１１、ローリング用モータ１２及びヨーイング用モータ２７を制御するコントローラ３３とを備えている。
【００２６】
コントローラ３３は、機体状態量検知センサ３２によって機体６が衝突領域や失速状態に近づいたことが検知されると、操縦桿２や操縦ペダル２１，２２を動かすようにピッチング用モータ１１、ローリング用モータ１２及びヨーイング用モータ２７の何れかを制御することにより、機体６が危険な状態にあることを操縦者に対して教示する。
【００２７】
また、コントローラ３３は、操縦桿２や操縦ペダル２１，２２が所望の操作位置で保持されるようにピッチング用モータ１１、ローリング用モータ１２及びヨーイング用モータ２７の何れかを制御することにより、操縦者による操縦操作をアシストする。
【００２８】
ここで、機体６の水平飛行中にエレベータ７がニュートラル位置にある状態では、図７（ａ）に示すように、水平尾翼９の表面に空気力が発生する。この状態で、操縦者が操縦桿２を手前に引くと、エレベータ７が接続機構５を介して動かされ、図７（ｂ）に示すように、エレベータ７の反り角が変わり、水平尾翼９の表面の上下で圧力差が生じ、機体６の機首を上げるモーメントが発生する。そして、操縦桿２が手前に引かれた状態から操縦桿２を放すと、図７（ｃ）に示すように、エレベータ７はニュートラル位置に戻ろうとする。
【００２９】
そこで、コントローラ３３は、図７（ｂ）に示すように機体６の機首を上げるときは、操縦桿２の引き上げ角が大きすぎて機体６が失速することが無いように、ピッチング用モータ１１を制御して操縦桿２を適正な位置で保持することにより、操縦者による操縦桿２の操縦操作をアシストする。また、コントローラ３３は、機体６をニュートラル位置に戻すときは、操縦桿２をニュートラル位置に対応する位置で保持するようにピッチング用モータ１１を制御する。つまり、ピッチング用モータ１１により機体６の復元力を与えるようにアシストする。
【００３０】
ところで、図８に示すように、ピッチング用モータ１１がエレベータ７の近傍に設置されている場合には、モータ１１の駆動パワーが大きくならざるを得ないため、大型のモータ１１が必要となる。このため、応答性の悪化や重量の増大につながる。また、リンク１９においてピッチング用モータ１１と操縦桿２との距離が遠くなるので、ダイレクト感が失われてしまう。
【００３１】
これに対し本実施形態では、ピッチング用モータ１１が操縦桿２の近傍に設置されているので、モータ１１の駆動パワーが小さくて済み、モータ１１の小型化を図ることができ、応答性を良くすることができる。また、ピッチング用モータ１１が操縦桿２に近くなるため、ダイレクト感を損なうことが防止され、操縦者は違和感なく操縦操作を行うことが可能となる。
【００３２】
また、ローリング用モータ１２も操縦桿２の近傍に設置されており、ヨーイング用モータ２７は操縦ペダル２１，２２の近傍に設置されているので、上記と同様にモータ１２，２７の駆動パワーが小さくて済み、応答性を良くすることができると共に、ダイレクト感を損なうことを防止できる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、操縦者への操縦教示や操縦操作のアシストを行っているが、本発明の操縦支援装置は、航空機の自動操縦を実施したり、操縦者に対する何らかの警告を行うもの等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…操縦支援装置、２…操縦桿（操作手段）、３…連結部材（接続部）、４…円板状部材（接続部）、５…接続機構（接続部）、７…エレベータ（操縦翼）、８…エルロン（操縦翼）、１１…ピッチング用モータ（アクチュエータ手段）、１２…ローリング用モータ（アクチュエータ手段）、１５…補助部材（接続部）、２１，２２…操縦ペダル（操作手段）、２３…軸部材（接続部）、２４…筒状部材（接続部）、２７…ヨーイング用モータ（アクチュエータ手段）、２９…ラダー（操縦翼）、３１…接続機構（接続部）、３３…コントローラ（制御手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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