(57)【要約】  展開可能な構成要素を備えた無人航空機（ＵＡＶＤＣ）が開示されている。ＵＡＶＤＣは、胴体と、少なくとも１つの翼と、少なくとも１つの制御面とを備え得る。いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣは、推進手段および／またはモジュール式ペイロードをさらに備え得る。ＵＡＶＤＣは、複数の配置で構成され得る。例えば、コンパクト配置では、ＵＡＶＤＣは、胴体に寄せて格納された少なくとも１つの翼と、胴体に寄せて格納された少なくとも１つの制御面とを備え得る。展開配置では、ＵＡＶＤＣは、胴体から展開された少なくとも１つの翼と、胴体から展開された少なくとも１つの制御面とを備え得る。伸張配置では、ＵＡＶＤＣは展開配置の翼幅を増加させるために入れ子式に伸長された少なくとも１つの翼を備え得る。
2019501814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に中空の内部を含む第１の翼部と、
第２の翼部の外面が前記第１の翼部の内面に隣接するように前記第１の翼部の内部に格納されるように構成された第２の翼部と
を備える入れ子式伸縮翼システムであって、
前記第１の翼部と前記第２の翼部は、第１の配置において第１の翼幅を形成し、前記第１の配置は、前記第１の翼部の内部に格納された前記第２の翼部を備え、
前記第１の翼部と前記第２の翼部は、第２の配置において第２の翼幅を形成し、前記第２の配置は、前記第２の翼部の第１の端部と第２の端部との間の長さの少なくとも一部に沿って変位される前記第１の翼部を備える、入れ子式伸縮翼システム。
【請求項２】
前記第２の翼部は、航空機の胴体に取り付けられる、請求項１に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項３】
前記航空機の前記第１の翼幅および前記第２の翼幅の少なくとも一部は、ほぼ前記第１の翼部の長さと前記第２の翼部の露出部分の長さとからなる、請求項２に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項４】
前記第２の翼部の前記露出部分の長さは、前記第２の配置において、前記第１の翼部が前記第２の翼部の前記第１の端部と前記第２の端部との間の長さの少なくとも一部だけ変位されるにつれて増加する、請求項２に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項５】
前記第２の翼部の長さに沿った前記第１の翼部の変位は、前記第２の翼幅を形成する前記航空機の前記第１の翼幅をほぼ変位長さだけ長くする、請求項４に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項６】
前記第２の翼部は、
ほぼ前記第２の翼部の前記第１の端部に構成され、第１のプーリを駆動するように構成されたアクチュエータと、
ほぼ前記第２の翼部の前記第２の端部に構成された第２のプーリと
を備える、請求項１に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項７】
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリの周囲に構成され、前記第２の翼部の前記第１の端部と前記第２の端部との間の外面の少なくとも一部に架かるベルトをさらに備え、
前記ベルトの１つのセグメントは前記第１の翼部に取り付けられるので、作動時に、前記ベルトの取り付けられたセグメントの変位によって前記第１の翼部が前記第２の翼部の前記第１の端部と前記第２の端部との間の長さの少なくとも一部を横切る、請求項６に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項８】
前記ベルトは、作動時に前記アクチュエータが前記ベルトを移動させることを可能にする切欠きをさらに備える、請求項７に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項９】
前記ベルトが所定の長さの繊維材料を備え、前記繊維材料の第１の端部および前記繊維材料の第２の端部が、前記第１の翼部の内面に取り付けられた前記ベルトのセグメントに接続される、請求項７に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１０】
実質的に中空の内部を有する外側部分と、
第１の形態において、前記外側部分の実質的に中空の内部に格納されるように構成された内側部分と、
第２の形態において翼幅を増加させるために、前記内側部分の長さに沿って前記外側部分を伸ばすための入れ子式伸縮手段と、
前記外側部分の後縁に取り付けられる前記制御面であって、前記後縁の外面に取り付けられたヒンジを介して前記外側部分に取り付けられる制御面と
を備える、入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１１】
前記外側部分の内部は、前記制御面によって妨げられない、請求項１０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１２】
前記制御面は、前記外側部分の内部容積を最大にするように、前記外側に取り付けられたヒンジを介して前記外側部分の前記後縁に取り付けられるように構成される、請求項１０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１３】
前記外側部分の前記外面の前記後縁に沿った前記制御面の前記取り付け部は、前記第１の形態において格納されたときに、前記内側部分が前記後縁制御面取り付け部の長さの少なくとも一部に重なることを可能にする、請求項１０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１４】
前記入れ子式伸縮手段は、少なくとも一部は、前記制御面取り付け部によって妨げられずに、前記内側部分が前記外側部分の内部で構成可能であることにより、前記第１の形態と前記第２の形態との翼幅比を改善することができる、請求項１２に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１５】
少なくとも一部は、前記制御表面取り付け部によって妨げられずに、前記内側部分が前記外側部分の前記内部で構成可能であることにより、前記内側部分と前記外側部分との間の表面積の比率は大きくなる、請求項１２に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１６】
前記制御面を作動させるためのサーボ機構をさらに備える、請求項１０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１７】
前記サーボ機構および前記制御面の両方に結合された外部構成リンク機構をさらに備える、請求項１６に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１８】
前記制御面は、前記内側部分に対する前記外側部分の位置に関係なく作動するように構成される、請求項１０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項１９】
前記入れ子式伸縮手段は、
前記内側部分のほぼ第１の端部に構成されたアクチュエータと、
前記内側部分のほぼ前記第１の端部の前記アクチュエータによって駆動される第１のプーリと、
前記内側部分のほぼ第２の端部に構成された第２のプーリと、
前記第１のプーリおよび前記第２のプーリの周囲に構成され、前記内側部分の第１の端部と第２の端部との間の外面の少なくとも一部に架かるベルトであって、前記ベルトの１つのセグメントは前記外側部分に取り付けられるので、作動時に、前記ベルトの取り付けられたセグメントの変位によって前記外側部分が前記内側部分の前記第１の端部と前記第２の端部との間のε長さの少なくとも一部を横切る、ベルトと
を備える、請求項１０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項２０】
胴体と、
第１の部分、第２の部分、および入れ子式伸縮手段を備える翼であって、
前記翼は、
前記第２の部分が前記第１の部分の内部に格納される第１の配置と、
前記第１の部分が前記第２の部分の長い長さに延長された第２の配置と
で構成可能であり、
前記入れ子式伸縮手段は、前記翼を前記第１の配置から前記第２の配置に変形させることが可能である、翼と、
前記翼を第１の位置から第２の位置にスイープさせるように構成された第１のアクチュエータであって、
前記第１の位置は、前記第１の配置において、前記胴体に対して第１の角度で格納された前記翼を備え、
前記第２の位置は、前記胴体に対して第２の角度で展開された前記翼を備える、アクチュエータと
を備える、入れ子式伸縮翼システム。
【請求項２１】
前記入れ子式伸縮手段は、
前記第２の部分のほぼ第１の端部に構成された第２のアクチュエータと、
前記第２の部分のほぼ第２の端部に構成されたプーリと、
前記アクチュエータおよび前記プーリの周囲に構成され、前記第２の部分の前記第１の端部と前記第２の端部との間の外面の少なくとも一部に架かるベルトであって、前記ベルトの１つのセグメントは前記第１の部分に取り付けられるので、作動時に、前記ベルトの取り付けられたセグメントの変位によって前記第１の部分が前記第２の部分の前記第１の端部と前記第２の端部との間の長さの少なくとも一部を横切る、ベルトと
を備える、請求項２０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項２２】
前記第１の部分の後縁に取り付けられた制御面をさらに備え、前記制御面は、前記第１の部分の外面に取り付けられたヒンジを介して前記外側部分に取り付けられる、請求項２０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項２３】
前記入れ子式伸縮手段は、前記翼が前記第２の位置で展開されたときに、前記翼を前記第１の配置から前記第２の配置に変形させるように構成される、請求項２０に記載の入れ子式伸縮翼システム。
【請求項２４】
胴体と、
少なくとも１つの翼と、
少なくとも１つの安定板と
を備える、無人航空機（ＵＡＶ）であって、
前記少なくとも１つの翼および前記少なくとも１つの安定板は、少なくとも、
前記胴体に寄せて格納された前記少なくとも１つの翼と、
前記胴体に寄せて格納された前記少なくとも１つの安定板とを備える、コンパクト配置、
前記胴体から展開された前記少なくとも１つの翼と、
前記胴体から展開された前記少なくとも１つの安定板とを備える、展開配置、および
前記少なくとも１つの翼が前記展開配置の翼幅を増加させるために入れ子式に伸長された、伸張配置
で構成可能である、無人航空機（ＵＡＶ）。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの翼を前記コンパクト配置から前記展開配置へと展開するためのスイープ手段をさらに備える、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの翼の翼幅を前記展開配置から前記伸張配置へと伸張するための入れ子式伸縮手段をさらに備える、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの安定板は、前記少なくとも１つの安定板を前記展開位置に付勢するように構成されたバネによって、前記コンパクト配置から前記展開配置へと展開するように構成される、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項２８】
推進手段をさらに備える、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項２９】
前記推進手段は、少なくとも１つの羽根を備える、請求項２８に記載のＵＡＶ。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの羽根は、
前記コンパクト配置において前記胴体に寄せて格納され、
前記展開配置および前記伸張配置において前記胴体から展開される、請求項２９に記載のＵＡＶ。
【請求項３１】
モジュール式ペイロード胴体部分をさらに備える、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項３２】
前記コンパクト配置の第１の構成と前記展開配置および前記伸張配置の少なくとも１つの第２の構成とを備える、展開可能なペイロードをさらに備える、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項３３】
前記コンパクト配置は、前記ＵＡＶが、管、兵器格納ベイ、および翼取り付け部のうちの少なくとも１つに格納されることを可能にする、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項３４】
前記展開配置は、前記ＵＡＶを制御飛行へと安定化させるように構成される、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項３５】
前記ＵＡＶを制御飛行へと安定化させるように構成された前記展開配置は、前記ＵＡＶが前記管、前記兵器格納ベイ、および前記翼取り付け部のうちの少なくとも１つから放出された後に、前記展開配置へと展開するよう構成された前記少なくとも１つの翼と前記少なくとも１つの安定板とを備える、請求項３４に記載のＵＡＶ。
【請求項３６】
前記伸張配置は、制御飛行の効率を高めるように構成される、請求項２４に記載のＵＡＶ。
【請求項３７】
前記制御飛行の効率を高めるように構成された前記伸張配置は、制御飛行へと安定化されたときに入れ子式に伸縮するように構成された前記少なくとも１つの翼を備える、請求項３６に記載のＵＡＶ。
【請求項３８】
胴体と、
少なくとも１つの安定板と
を備える、無人航空機（ＵＡＶ）であって、
前記安定板の基部は、第１の軸および第２の軸を中心として枢動するように構成され、
前記少なくとも１つの安定板は、少なくとも、
前記胴体に寄せて格納された前記少なくとも１つの安定板を備えるコンパクト配置、および
前記第１の軸を中心として前記胴体から展開された前記少なくとも１つの安定板を備える展開配置
で構成可能である、無人航空機（ＵＡＶ）。
【請求項３９】
前記展開配置は、前記ＵＡＶを制御飛行へと安定化させるように構成される、請求項３８に記載のＵＡＶ。
【請求項４０】
前記ＵＡＶを制御飛行へと安定化させるように構成された前記展開配置は、前記第１の軸を中心として前記展開配置へと展開し、前記第２の軸を中心として回転させることによって正の飛行制御を提供するように構成された前記少なくとも１つの安定板を備える、請求項３９に記載のＵＡＶ。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの安定板を前記第２の軸を中心として回転させるように構成されたプッシュロッドおよび制御アームをさらに備える、請求項４０に記載のＵＡＶ。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの安定板を前記第２の軸を中心として回転させることができるように、前記プッシュロッドを操作するように構成されたアクチュエータをさらに備える、請求項４１に記載のＵＡＶ。
【請求項４３】
空気力学的効率を維持しながら、前記第２の軸を中心とした前記安定板の回転を可能にするように構成された、前記安定板の前記基部における可撓性フェアリングをさらに備える、請求項３８に記載のＵＡＶ。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの安定板が前記第１の軸を中心として展開することを可能にするバネをさらに備える、請求項３８に記載のＵＡＶ。
【請求項４５】
前記安定板は、エアフォイル断面外形を備える、請求項３８に記載のＵＡＶ。
【請求項４６】
胴体と、
少なくとも１つのスイープ翼と、
少なくとも１つの展開可能な安定板と
を備える、無人航空機（ＵＡＶ）であって、
前記少なくとも１つの安定板は、少なくとも、
前記胴体に寄せて格納された前記少なくとも１つの翼と、
前記胴体に対して格納された前記少なくとも１つの安定板とを備える、格納形態、および
前記胴体から展開された前記少なくとも１つの翼と、
前記胴体から展開された前記少なくとも１つの安定板とを備える、展開形態
で構成可能である、無人航空機（ＵＡＶ）。
【請求項４７】
前記格納形態から前記展開形態に前記少なくとも１つのスイープ翼を展開するためのスイープ手段をさらに備える、請求項４６に記載のＵＡＶ。
【請求項４８】
前記スイープ手段は、前記少なくとも１つのスイープ翼を前記格納形態から前記展開形態にスイープさせるように構成されたギアボックスを備える、請求項４７に記載のＵＡＶ。
【請求項４９】
前記ギアボックスは、前記少なくとも１つの翼がスイープする２つのピボット軸を備える、請求項４８に記載のＵＡＶ。
【請求項５０】
前記少なくとも１つのスイープ翼を前記ギアボックスに取り付けることにより、前記少なくとも１つのスイープ翼は、前記格納形態において第１の入射角および第１の上反角で、前記展開形態において第２の入射角および第２の上反角で格納されることが可能になる、請求項４７に記載のＵＡＶ。
【請求項５１】
前記第１の入射角および前記第１の上反角により、前記少なくとも１つの翼が前記胴体に対して平坦な状態で格納される、請求項５０に記載のＵＡＶ。
【請求項５２】
展開可能な構成要素を備えた無人航空機（ＵＡＶＤＣ）であって、
胴体と、
左翼部と右翼部との間のほぼ対称な側面で可変スイープを可能にするための左翼部と右翼部に分割された翼配置であって、第１の配置、第２の配置、第３の配置で構成可能であり、
前記第１の配置は、第１のスイープ展開角度で前記胴体に寄せて格納された前記左翼部および前記右翼部を備え、
前記第２の配置は、第２のスイープ展開角度で飛行するために完全に展開された前記翼配置を備え、
前記第３の配置は、前記第１のスイープ展開角度と前記第２のスイープ展開角度との間の任意のスイープ展開角度で展開された翼配置を備える、翼配置と、
前記左翼部および前記右翼部を枢動させて、前記翼配置を前記第１の配置から前記第２の配置に任意のスイープ展開角度でスイープさせることができるように構成されたスイープギアボックスと、
任意のスイープ展開角度で前記翼配置のスイープを始動させるように構成された、前記スイープギアボックスに結合されたアクチュエータと
を備える、ＵＡＶＤＣ。
【請求項５３】
前記翼配置は、前記第２の配置の翼幅を増加させるために入れ子式に伸長するようにさらに構成される、請求項５２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項５４】
前記左翼部および前記右翼部は、前記第１の配置において、前記左翼部が前記右側翼部から垂直方向にオフセットされた状態で前記胴体に対して積み重ねられる、請求項５２に記載の装置。
【請求項５５】
前記スイープギアボックスは、前記左翼部および前記右翼部の基部に相対的に位置決めされたフェアリングによって覆われ、前記フェアリングは、少なくとも１つのスリットおよび少なくとも１つの切欠きを備える可撓性材料で構成され、前記フェアリングは、
前記左翼部と前記右翼部とが前記第１の配置において前記フェアリングの下に格納されるように撓むことによって開放され、
前記第２の配置において空気力学的な利点を提供するように閉鎖される
ように構成される、請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
前記フェアリングの前記切欠きは、前記第２の翼配置における前記左翼部および前記右翼部の基部の外形に適応するように構成される、請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
前記フェアリングは、前記左翼部および前記右翼部の前記第１の配置に対応する開放形態において第１の張力を生じさせ、前記第１の張力は、前記左翼部および前記右翼部が前記第２の配置に達したときに、前記フェアリングを閉鎖させる、請求項５５に記載の装置。
【請求項５８】
前記開放配置における前記フェアリングは、前記第１の配置に適応するように前記少なくとも１つのスリットの位置で座屈する、請求項５７に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項５９】
前記フェアリングは、前記第２の配置に適応するように前記少なくとも１つのスリットの位置で座屈しない、請求項５８に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６０】
前記左翼部および前記右翼部の前記第２の配置に対応する閉鎖形態において、前記フェアリングを前記胴体に固定するように構成された磁石をさらに備える、請求項５５に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６１】
前記フェアリングは、＋／−４５度の複合層を使用することによって複合積層体の座屈および柔軟性を促進するような配向で構成される、請求項５５に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６２】
第１の展開角度で前記胴体に寄せて格納された第１の安定板形態から第２の展開角度で飛行するために展開された第２の安定板形態へと展開するように構成された少なくとも１つの安定板をさらに備え、前記少なくとも１つの安定板は、前記第２の安定板形態にある間に正の飛行制御を提供するためにその幅方向の軸を中心として回転することができる、請求項５２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６３】
少なくとも１つのバネをさらに備え、前記少なくとも１つのバネは、前記少なくとも１つの安定板を前記第１の安定板形態から前記第２の安定板形態へと付勢するように構成される、請求項６２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの安定板をその幅方向の軸を中心として回転させるために前記少なくとも１つの安定板に結合されたホーンを移動させるように構成されたサーボ機構をさらに備え、
前記ホーンは、前記少なくとも１つの安定板が前記第１の安定板形態から前記第２の安定板形態へと展開するときに、比較的固定された位置でとどまるように構成される、請求項６２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６５】
プロペラをさらに備え、前記プロペラは、第１のプロペラ配置になるように折り畳まれ、第２のプロペラ配置において伸張するように構成された少なくとも１つの羽根を備える、請求項５２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６６】
前記胴体は、前記第１のプロペラ配置において、前記プロペラの少なくとも１つの羽根を受容するように構成された少なくとも１つの溝を備える、請求項６５に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６７】
前記プロペラは、プロペラ羽根バネ、空気力学的な力、または前記プロペラの回転による求心力のうちの少なくとも１つを使用して、前記第２のプロペラ配置へと開くように構成される、請求項６５に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６８】
前記少なくとも１つの羽根は、前記ＵＡＶＤＣが飛行中に前記少なくとも１つの羽根が主流の中に入るように、前記第２のプロペラ配置において開くように構成される、請求項６５に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６９】
モジュール式ペイロード胴体部分をさらに備える、請求項５２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項７０】
ペイロードは、前記胴体内の少なくとも１つのスロット内を移動するように構成された少なくとも１つの突起を備える、請求項５２に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項７１】
前記ペイロードは、ブームに取り付けられるように構成され、前記ブームは、第１のペイロード配置から第２のペイロード配置へと移るように構成される、請求項７０に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項７２】
前記第１のペイロード配置から前記第２のペイロード配置へと前記ペイロードの展開をトリガするように構成されたコントローラをさらに備える、請求項７１に記載のＵＡＶＤＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願人は、２０１５年１１月１１日に出願された米国仮特許出願第６２／２５４，０９８号の利益を主張し、この特許の内容を参照により本願明細書に引用したものとする。
【０００２】
代理人整理番号２９５ＥＰ．００１ＵＳ０１を有する「ＡＥＲＩＡＬ  ＶＥＨＩＣＬＥ  ＷＩＴＨ  ＤＥＰＬＯＹＡＢＬＥ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ」と題され、２０１６年４月６日にＡｒｅａ−Ｉ社の名前で出願された、優先権を主張する米国特許出願第１５／０９２，２１９号は、参照により本願明細書に引用したものとする。
【０００３】
代理人整理番号２９５ＥＰ．００１ＵＳ０２を有する「ＡＥＲＩＡＬ  ＶＥＨＩＣＬＥ  ＷＩＴＨ  ＤＥＰＬＯＹＡＢＬＥ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ」と題され、２０１６年４月６日にＡｒｅａ−Ｉ社の名前で出願された、優先権を主張する米国特許出願第１５／０９２，２３７号は、参照により本願明細書に引用したものとする。
【０００４】
代理人整理番号２９５ＥＰ．００１ＵＳ０３を有する「ＡＥＲＩＡＬ  ＶＥＨＩＣＬＥ  ＷＩＴＨ  ＤＥＰＬＯＹＡＢＬＥ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ」と題され、２０１６年４月６日にＡｒｅａ−Ｉ社の名前で出願された、優先権を主張する米国特許出願第１５／０９２，２５７号は、参照により本願明細書に引用したものとする。
【０００５】
本明細書に開示される概念および実施形態が、異なる制限および構成を有する参照出願の中で開示され、異なる実施例および用語を使用して説明されていても、参照出願のそれぞれは、この概念および実施形態に当てはまるものとする。
【０００６】
本開示は、全般に、無人航空機に関する。
【背景技術】
【０００７】
無人航空機は、複数の用途で使用され得る。その用途には、監視や撮影を含む商業的用途、軍事用途、偵察、戦術的な任務のための用途が含まれる。特定の状況において、コンパクトな形態は、特定のタイプの任務を可能にするのに有益であり得る。例えば、コンパクト形態は、スペースを削減し、様々な展開オプションを可能にする。しかしながら、現在のコンパクト形態は、飛行範囲、航続時間、および最大積載量に限界がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の実施形態は、展開可能な構成要素を備えた改良型航空機を提供する。この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で紹介するためのものである。この概要は、請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図するものではない。また、この概要は、請求される主題の範囲を制限するために使用されることを意図するものでもない。
【０００９】
展開可能な構成要素を備えた無人航空機（ＵＡＶＤＣ）が開示されている。ＵＡＶＤＣは、胴体、少なくとも１つの翼、および少なくとも１つの安定板を備え得る。いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣは、推進手段および／またはモジュール式ペイロードをさらに備え得る。ＵＡＶＤＣは、複数の配置で構成され得る。例えば、コンパクト配置では、ＵＡＶＤＣは、胴体に寄せて格納された少なくとも１つの翼と、胴体に寄せて格納された少なくとも１つの安定板とを備え得る。展開配置では、ＵＡＶＤＣは、胴体から展開された少なくとも１つの翼と、胴体から展開された少なくとも１つの安定板とを備え得る。伸張配置では、ＵＡＶＤＣは展開配置の翼幅を増加させるために入れ子式に伸長された少なくとも１つの翼を備え得る。
【００１０】
様々な実施形態では、入れ子式伸縮翼システムを備えたＵＡＶＤＣが提供され得る。入れ子式伸縮翼システムは、実質的に中空の内部を備える第１の翼部と、第１の翼部の内部に格納されるように構成された第２の翼部とを備え得る。第２の翼部は、第１の翼部の内面に結合されたベルトを駆動するように構成されたアクチュエータを備え得、そのことにより、作動時に、ベルトの取り付けられたセグメントの変位によって第１の翼部が第２の翼部の長さの少なくとも一部を横切る。
【００１１】
第１の形態では、第１の翼部および第２の翼部は、第１の翼部の内部に格納された第２の翼部を備える第１の配置で第１の翼幅を形成し得る。第２の形態では、第１の翼部および第２の翼部は、第２の翼部の長さの少なくとも一部に沿って変位された第１の翼部を備える第２の配置で第２の翼幅を形成し得る。
【００１２】
さらに、本開示の実施形態によれば、ＵＡＶＤＣは、胴体と、第１の軸および第２の軸を中心として枢動するように構成された少なくとも１つの安定板を備え得る。少なくとも１つの安定板は、少なくとも、少なくとも１つの安定板が胴体に寄せて格納されるコンパクト配置、および少なくとも１つの安定板が第１の軸を中心として枢動することで胴体から展開される展開配置で構成可能であり得る。
【００１３】
ＵＡＶＤＣは、少なくとも１つの安定板を第２の軸を中心として枢動させるように構成されたプッシュロッドをさらに備え得る。いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣは、安定板の基部に、空気力学的効率を維持しながら安定板が第２の軸を中心として枢動することを可能にするように構成された可撓性フェアリングを備え得る。
【００１４】
さらに別の実施形態では、ＵＡＶＤＣは、モジュール式ペイロード部を備える胴体と、第１の配置および第２の配置で構成可能な少なくとも１つの翼であって、第１の配置は、胴体に寄せて格納された少なくとも１つの翼を備え、第２の配置は、第１の展開角度で飛行するために展開された翼を備え、少なくとも１つの翼の基部に相対的に位置決めされたフェアリングであって、少なくとも１つの翼を第１の配置から第２の配置へとスイープさせることができるように設計された少なくとも１つのスリットおよび少なくとも１つの切欠きを備える可撓性材料で構成され、第１の配置に適合する第１の形態と第２の配置に適合する第２の形態とで構成可能であるフェアリングと、少なくとも１つの翼の第１の配置から第２の配置へのスイープを始動させるように構成されたスイープギアボックスに連結されたアクチュエータとを備え得る。
【００１５】
以下に詳述するように、１つの翼は、２つの左右の翼部（第１の部分と第２の部分）から構成され得ることを理解されたい。２つの翼部は、本開示全体を通して、２つの翼または２つの翼セグメントと呼ばれてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、２つの翼は、第１の配置では、胴体に寄せて積み重ねられ得、積み重ね形態は、上部翼および下部翼を備え、第１の配置において上部翼が下部翼から垂直方向にオフセットされる。さらに別の実施形態では、第１の配置から第２の配置への移行時に、２つの翼は、第２の配置において翼幅を広げるために入れ子式に伸長するように構成され得る。
【００１６】
本開示の実施形態は、少なくとも１つの制御面（例えば、安定板）をさらに備え得、制御面（例えば、安定板）は、胴体に寄せて格納された第１の安定板形態から第２の展開角度で飛行するために展開された第２の安定板形態へと展開するように構成される。
【００１７】
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの安定板の展開は、少なくとも１つのバネを使用することができ、少なくとも１つのバネは、少なくとも１つの安定板を第１の安定板形態から第２の安定板形態へと付勢するように構成される。
【００１８】
ＵＡＶＤＣは、推進機構をさらに備え得る。いくつかの実施形態では、推進機構は、プロペラを備え得、プロペラは、第１のプロペラ配置へと折り畳まれ、第２のプロペラ配置で伸張するように構成された少なくとも１つの羽根を備える。胴体は、第１のプロペラ配置においてプロペラの少なくとも１つの羽根を受容するように構成された少なくとも１つの溝を含み得、プロペラは、プロペラ羽根バネ、空気力学的な力、またはプロペラの回転による求心力の少なくとも１つによって第２のプロペラ配置へと開くように構成され得る。
【００１９】
上述の概要および以下の詳細な説明は共に、例を提供するものであり、説明的なものにすぎない。したがって、上述の概要および以下の詳細な説明は、限定的であると見なされるべきではない。さらに、本明細書に記載されているもの以外の特徴または変形形態が提供され得る。例えば、実施形態は、詳細な説明で記載されている様々な特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせを対象とし得る。
【００２０】
添付の図面は、本開示に組み込まれ、本開示の一部を構成し、本開示の様々な実施形態を例示する。図面には、出願人が所有する様々な登録商標および著作権の表現が含まれている。さらに、図面は、第三者が所有するその他の商標を含む場合があり、説明目的でのみ使用されている。それぞれの所有者に帰属するものを除き、ここに示されている様々な登録商標および著作権に対する全ての権利は、出願人の所有権に帰属する。出願人は、ここに含まれる登録商標および著作権の全ての権利を留保し、これを保持し、付与された特許の複製に関してのみ資料の複製を許可し、他の目的のために許可しない。
【００２１】
さらに、図面は、本開示の特定の実施形態を説明することができるテキストまたはキャプションを含むことができる。このテキストは、本開示で詳述される特定の実施形態の例示的、非限定的な説明のために含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】第１の形態における展開可能な構成要素を備えた無人航空機を示す図である。
【図１Ｂ】第２の形態における展開可能な構成要素を備えた無人航空機を示す図である。
【図１Ｃ】第３の形態における展開可能な構成要素を備えた無人航空機を示す図である。
【図２Ａ】アクチュエータに結合されたスイープギアボックスの断面図である。
【図２Ｂ】スイープギアボックスを示す図である。
【図２Ｃ】スイープギアボックスの別の図であり、翼のスイープ方向を示す図である。
【図２Ｄ】スイープギアボックスにより翼が展開時に上反角および入射角を有し、格納時に平坦になるようにするための一組の概略図である。
【図３】入れ子式伸縮翼の一例を示す図である。
【図４Ａ】第１の形態における安定板の一例を示す図である。
【図４Ｂ】第２の形態における安定板の一例を示す図である。
【図４Ｃ】第１の形態における安定板の別の図である。
【図４Ｄ】第２の形態における安定板の別の図である。
【図４Ｅ】第１の枢動角度における安定板の一例を示す図である。
【図４Ｆ】第２の枢動角度における安定板の一例を示す図である。
【図４Ｇ】第３の枢動角度における安定板の一例を示す図である。
【図５】展開可能なプロペラ羽根および展開方向の一例を示す図である。
【図６Ａ】モジュール式ペイロードの一例を示す図である。
【図６Ｂ】第１の形態の展開可能な構成要素を備えたモジュール式ペイロードの一例を示す図である。
【図６Ｃ】第２の形態における展開可能な構成要素を備えたモジュール式ペイロードの一例を示す図である。
【図６Ｄ】コンパクト形態における別のモジュール式ペイロードの一例を示す図である。
【図６Ｅ】展開形態におけるモジュール式ペイロードの一例を示す図である。
【図７】アンテナの可能な位置を示す図である。
【図８】プロペラおよび関連する構成要素を示す図である。
【図９】折り畳み形態においてプロペラ羽根を受容するように構成された胴体の溝を示す図である。
【図１０Ａ】翼によって閉じ込められたプロペラ羽根を示す図である。
【図１０Ｂ】主流で配向された展開プロペラ羽根を示す図である。
【図１１Ａ】第１の形態におけるフェアリングを示す図である。
【図１１Ｂ】第２の形態におけるフェアリングを示す図である。
【図１１Ｃ】磁石を備えるフェアリングを示す図である。
【図１２Ａ】補助翼を制御するための構成要素を示す図である。
【図１２Ｂ】補助翼の複数の形態を示す図である。
【図１３】ＵＡＶＤＣの内部構成の一例を示す図である。
【図１４】展開可能な構成要素を備えた無人航空機の使用方法を示す図である。
【図１５】装置の操作を可能にするコンピューティング装置を含むシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
予備事項として、当業者であれば、本開示が広範な有用性および用途を有することは容易に理解されるであろう。理解されるように、任意の実施形態は、本開示の上記に開示されている態様の１つのみまたは複数を組み込むことができ、上記に開示されている特徴の１つのみまたは複数をさらに組み込むことができる。さらに、「好適」であると説明され、特定された実施形態は、本開示の実施形態を実施するために熟考された最良の形態の一部であると考えられる。他の実施形態もまた、完全かつ実施可能な開示を提供する上で、さらなる例示目的のために議論されてもよい。さらに、調整、変形、修正、および同等の配置のような多くの実施形態は、本明細書に記載されている実施形態によって暗に開示されており、本開示の範囲内に含まれる。
【００２４】
したがって、実施形態は、１つまたは複数の実施形態に関して本明細書内で詳細に説明されているが、この開示内容は、例示的であり、本開示の典型的な例であると理解されなければならず、単に完全かつ実施可能な開示を提供する目的で示されている。本明細書内の１つまたは複数の実施形態の詳細な開示内容は、発行される特許の任意の請求項で与えられる特許保護の範囲を制限することを意図するものでもなく、またそのように解釈されるべきでなく、その範囲は、請求項およびその均等物によって定義される。特許保護の範囲は、請求項自体に明示的に記載されていない本明細書内の限定をいずれかの請求項に読み込むことによって定義されることを意図するものではない。
【００２５】
したがって、例えば、本明細書に記載されている様々なプロセスまたは方法のステップの任意のシーケンスおよび／または時間的順序は、例示的であり、限定的ではない。したがって、様々なプロセスまたは方法のステップが、シーケンスまたは時間的順序のステップであるとして示され説明されているが、そのようなプロセスまたは方法のステップは、特定のシーケンスまたは順序で実行されることに限定されず、そうでない場合には表示がないことを理解されたい。実際に、そのようなプロセスまたは方法におけるステップは、一般に、様々な異なるシーケンスおよび順序で実行されてもよく、その場合も本発明の範囲内に含まれる。したがって、特許保護の範囲は、本明細書に記載されている説明ではなく、発行された請求項によって定義されるものとする。
【００２６】
さらに、本明細書で使用される各用語は、当業者がその用語をその文脈上の使用に基づいた意味を有すると理解するものを指すことに留意することが重要である。本明細書で使用される用語の意味（その用語の文脈上の使用に基づいて当業者によって理解されるように）が、その用語の任意の特定の辞書定義とは何らかの形で異なる限りにおいて、当業者によって理解される用語の意味が優先するものとする。
【００２７】
米国特許法（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．）第１１２条第６段落に関して、クレーム要素は、明示的な表現「〜のための手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」または「〜のためのステップ（ｓｔｅｐ  ｆｏｒ）」がそのクレーム要素で実際に使用されていない限り、この法規条項に従って読み取られることはない。この法規条項はそのようなクレーム要素の解釈に適用されるものとする。
【００２８】
さらに、本明細書で使用されるように、「１つの（ａ、ａｎ）」は、一般に「少なくとも１つ」を意味するが、文脈上の使用がそれ例外の意味を示していない限り、複数を排除しないことに留意することが重要である。「または（ｏｒ）」は、本明細書でアイテムのリストに加えるために使用される場合、「アイテムの少なくとも１つ」の意味を示すが、リストの複数のアイテムを除外しない。最後に、「および（ａｎｄ）」は、本明細書でアイテムのリストに加えるために使用される場合、「リストのアイテムの全て」の意味を示す。
【００２９】
以下の詳細な説明は、添付図面を参照する。可能な限り、同じ参照番号は、図面および以下の説明において、同じまたは同様の要素を指すために使用される。本開示の多くの実施形態を説明することができるが、修正、調整、および他の実施態様が可能である。例えば、図面に示されている要素に対して置換、追加、または修正を行うことができ、本明細書に記載されている方法は、開示されている方法に対して、段階の置換、並べ替え、または追加によって修正を行うことができる。したがって、以下の詳細な説明は、本開示を限定するものではない。むしろ、本開示の適切な範囲は、添付の請求項によって規定される。本開示は、見出しを含む。これらの見出しは参照として使用され見出しの下に開示される主題を限定するものとして解釈されるものではないことを理解されたい。
【００３０】
本開示は、多くの態様および特徴を含む。さらに、多くの態様および特徴は、無人航空機に関連して説明されているが、本開示の実施形態は、無人航空機においてのみ使用されることに限定されない。例えば、本開示の実施形態は、有人および無人航空機に使用され得る。
【００３１】
Ｉ．概要
この概要は、以下でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定するものではない。この概要は、特許請求される主題の範囲を制限するために使用されるものでもない。
【００３２】
展開可能な構成要素を有する改良型無人航空機（ＵＡＶＤＣ）が、本明細書で開示される様々な実施形態で提供される。ＵＡＶＤＣの様々な態様は、これらに限定されないが、従来の無人航空機における可搬性、展開、展開後の飛行制御への移行、空気力学的効率ならびに航続時間、最大積載量、および最大任務遂行能力の改善を含む、従来の無人航空機の改善をもたらす。以下に詳述するように、本開示のＵＡＶＤＣは、例えば、これらに限定されないが、後縁ヒンジ付き補助翼、展開可能な安定板、ギアボックス、フェアリング、およびスイープ式かつ入れ子式伸縮翼の実施態様を含む、上述の改善につながる多くの特徴を含む。
【００３３】
ＵＡＶＤＣは、複数の配置で構成され得る。第１の形態は、例えば、格納および発射の実施形態に適したコンパクト配置であり得、第２の形態は、例えば、発射回復および飛行に適した展開配置であり得、第３の形態は、例えば、長い航続時間に適した伸張形態であり得る。以下に詳述するように、ＵＡＶＤＣは、より高速の対気速度での改良型ＵＡＶＤＣの利点のいくつかを提供するために、これら３つの形態の間の中間形態で、完全に機能し、動作可能であり得る。
【００３４】
図１Ａは、第１の形態（例えば、コンパクト配置１０２）の一例を示す。コンパクト配置１０２は、ＵＡＶＤＣの便利な格納および輸送を可能にし得る。さらに、コンパクト配置１０２は、例えば、管からの発射、または、例えば、航空機の兵器格納ベイ／爆弾倉もしくは翼取り付け部からの放出のような特定の発射方法を可能にし得る。
【００３５】
本開示の実施形態によれば、ＵＡＶＤＣは、発射後に、発射回復および高速飛行の高い空気力学的負荷に耐えるのに適した展開配置へと展開され得る。飛行中、ＵＡＶＤＣは、効率的な長期滞空飛行に適した伸張配置へとさらに展開され得る。「展開する」および「展開」という用語は、展開可能な構成要素が１つのＵＡＶＤＣ形態から別のＵＡＶＤＣ形態に移ることを指す場合があることを理解されたい。
【００３６】
図１Ｂは、第２の形態（例えば、展開配置１０４）の一例を示す。展開配置１０４を使用することによって、実施形態は、速い対気速度または高Ｇプルアップ操縦での飛行に伴うより高い空気力学的負荷に耐えることができる。このように、ＵＡＶＤＣが発射されており、第３の形態が維持可能な対気速度にまで減速していない発射回復において、中間形態の少なくとも１つ（例えば、展開配置１０４）が使用され得る。さらに、展開配置は、伸張配置よりも効率的に高速飛行を維持することができる。
【００３７】
図１Ｃは、第３の形態（例えば、伸張配置１０５）の一例を示す。伸張配置を使用することにより、ＵＡＶＤＣは、空気力学的効率（すなわち、航続時間）のレベルの増加および最大積載量の増加を実現することができる。様々な実施形態では、第２の形態（例えば、展開配置１０４）および第３の形態（例えば、伸張配置１０５）は、共通の配置と見なされるが、翼の入れ子式変位の程度に応じた翼幅を有する。
【００３８】
以下で詳述するように、コンパクト配置１０２から伸張配置１０５に変形する間に、本開示の実施形態に従うＵＡＶＤＣは、スイープするおよび／または入れ子式に伸縮するように構成され得る翼１１０、回転制御を可能にする１つまたは複数の後縁ヒンジ付き制御面（「補助翼」）１２０、１つまたは複数の折り畳み式作動安定板１２５、１つまたは複数の可撓性空気力学的フェアリング１３０、１つまたは複数の推進機構（例えば、折り畳み式プロペラ１３５）、およびモジュール式ペイロード１４０のうちの少なくとも１つを実現することができるが、これらに限定されない。
【００３９】
さらなる実施形態では、ＵＡＶＤＣは、第１の形態と第２の形態との間または第２の形態と第３の形態との間の中間形態を備え得る。中間形態では、翼１１０は、スイープまたは入れ子式伸縮の様々な段階にあってもよい。後縁補助翼１２０および外側に入れ子式に伸長する外側翼パネル３１０の使用により、ＵＡＶＤＣが第１の形態から第３の形態への移行中に制御飛行を継続して維持することができることを理解されたい。
【００４０】
第１の形態では、展開の前に、上述した翼１１０、安定板１２５、およびプロペラ１３５は、ＵＡＶＤＣの胴体１０６に寄せて（すなわち、機体の発射時に折り畳まれて邪魔にならないように寄せて）格納され得る。フェアリング１３０は、格納形態での翼１１０に適応するように撓み得、次いで、翼１１０のスイープ動作に適応するように撓むように構成され得る。発射されると、ＵＡＶＤＣは、第１の形態から第２の形態に変形し得る。第２の形態では、翼１１０は、（スイープ動作を可能にするようにフェアリング１３０が撓んで）外向きのスイープ動作によって展開され得る。図２Ｃは、外向きのスイープ動作２５０を示す。以下でさらに詳述するように、例えば、これに限定されないが、アクチュエータに結合されたスイープギアボックスによって、外向きのスイープ動作２５０が可能になり得る。図２Ａ〜図２Ｃは、アクチュエータ２１０に結合されたスイープギアボックス２０５の一例を示す。さらに、翼１１０のスイープ動作２５０により、構成可能な翼角が空気力学的性能を最適化することができる。フェアリング１３０は、スイープ動作２５０と同様に、格納形態での翼１１０に適応するように設計され得る。さらに、フェアリング１３０は、図１１Ｂに示すように、ＵＡＶＤＣの空気力学的完全性を維持するために翼１１０の周囲を閉鎖することができる。
【００４１】
翼１１０をスイープし、かつ最適な上反角２６５および入射角２７５で翼１１０を配向するように構成されたギアボックス２０５を実現することによって、本開示の実施形態は従来のシステムを改善することができる。例えば、従来のシステムでは、翼のスイープおよび翼角調整を実現する航空機は、翼角を配向するために補助的機構の使用を必要とする。このような補助的機構は、重量およびコストを追加するだけでなく、追加の欠陥モードを発生させる。
【００４２】
本開示の実施形態によれば、翼１１０はさらに、第３の形態で入れ子式に伸長する（すなわち、長さが伸びる）ように構成され得る。このような入れ子式伸縮翼は、固定された内側部分と、展開されると翼幅が長くなるように隣接部分に沿って摺動する１つまたは複数の実質的に中空の外側部分とを備え得る。図３は、胴体１０６に取り付けられる固定内側部分３０５と外側部分３１０とを備える入れ子式伸縮翼１１０の一例を示す。さらなる実施形態では、複数の入れ子になった外側翼部が実現され得る。このようにして、翼１１０は、コンパクト配置１０２で格納され、その後、伸張配置１０５の間に追加の揚力を提供するために伸長する（すなわち、入れ子式に伸長する）ことができる。以下に詳述するように、本開示の実施形態に従う入れ子式伸縮機構（入れ子式伸縮手段」）は、例えば、翼を伸長および／または収縮させるためのベルトシステム３１５、はさみ機構、またはピストン機構を使用することができる。
【００４３】
本開示の実施形態に従う入れ子式伸縮手段は、形態間の移行の間に回転制御を維持しながら、最大の翼幅を可能にする。例えば、内側部分が固定されているので、外側部分は、固定された内側部分が外側部分の内部に存在することができるように、実質的に中空の内部を備え得る。次に、外側部分は、胴体１０６から外側に摺動（すなわち、入れ子式に伸長する）ことができ、その結果、外側部分が入れ子式に伸長したときに固定された内側部分が露出する。後縁に取り付けられた制御面（例えば、補助翼１２０）は、外側部分に取り付けられているため、展開および入れ子式に伸長するプロセスの間に露出され、動作可能である。このように、ＵＡＶＤＣの翼幅は、移行中に制御飛行を継続して維持しながら（例えば、内側部分の位置に対する外側部分の位置に関係なく）伸張することができる。
【００４４】
いくつかの実施形態では、内側部分３０５は胴体１０６に接続し、外側部分３１０は胴体１０６の外側に入れ子式に伸長することができる。後縁補助翼１２０は、回転制御を可能にするために外側部分３１０に接続することができる。このようにして、後縁補助翼１２０は、翼１１０が伸長していなくても回転制御を行うことができる。後縁補助翼１２０は、外側部分３１０の内部容積を最大にするために、翼の最も後ろのポイントでヒンジによって接続され得、このことは、第３の形態において翼１１０の全体の翼幅を最大にする。様々な実施形態において、スポイラのような翼制御面の他の構成が、本開示の精神および範囲内で実施されてもよい。
【００４５】
中空外側入れ子式伸縮翼部３１０および後縁ヒンジ付き補助翼１２０を実現することによって、複数の改善が取り入れられる。典型的な入れ子式伸縮翼は、固定内側パネル内に格納された入れ子式伸縮外側パネルを利用し、このことは、翼パネルが入れ子式に伸長した状態に達するまで外側パネルに取り付けられた補助翼の使用を妨げる。さらに、従来の補助翼の実施態様は、翼表面自体の内部に構成されるので、翼内で利用可能な内部容積の量が低減される。内部容積が低減されることで、入れ子式伸縮翼システムにおける内部翼部を配置するのに利用可能な深さが減少し、その結果、入れ子式伸縮形態における変位が小さくなる。このように、従来の回転制御面は、入れ子式伸縮翼の最終的な長さを低減し得る。
【００４６】
入れ子式伸縮翼１１０の外側部分３１０に後縁ヒンジ付き補助翼１２０を取り付けることにより、入れ子式伸縮翼１１０の内側部分３０５を外側部分３１０の内部にさらに格納することができると同時に、翼が入れ子式に伸長される前の展開配置での飛行を維持するために、必要な回転制御を行うことができる。次に、翼１１０が入れ子式に伸長されたときに、外側部分３１０の変位の範囲は、他の入れ子式伸縮翼システムの変位の範囲よりも大きくなり、その結果、コンパクト形態が可能である従来の航空機に比べて翼幅が増加するという利点がもたらされる。さらに、入れ子式伸縮翼１１０の外側部分３１０を胴体から伸ばすことにより、後縁ヒンジ付き補助翼１２０がＵＡＶＤＣの回転制御を増大させることが可能になる。
【００４７】
本開示の実施形態によれば、制御面（例えば、後縁ヒンジ付き補助翼１２０）は、ＵＡＶＤＣの形態の全てにおいて動作可能であり得る。すなわち、制御面は、コンパクト配置１０２、展開配置１０４、および伸張配置１０５において動作可能であり得る。さらに、制御面は、これらの配置の各々の間の移行段階の間に動作可能であり得る。
【００４８】
例えば、後縁ヒンジ付き補助翼１２０は、発射後のＵＡＶＤＣの安定化を図るために、第１の形態（例えば、コンパクト配置１０２）と展開配置１０４（例えば、約４５度のスイープ動作で行われる）との間で動作可能であり得る。さらに、後縁ヒンジ付き補助翼１２０は、展開配置１０４と伸張配置１０５との間の移行段階だけでなく、飛行制御を行うために、ＵＡＶＤＣが展開配置１０４にあるときに動作可能であり得る。最後に、後縁ヒンジ付き補助翼１２０は、追加のより効果的な飛行制御を行うために、伸張配置１０５において動作可能であり得る。
【００４９】
ＵＡＶＤＣの１つまたは複数の安定板１２５は、中間形態、第２の形態、および／または第３の形態で展開され得る。安定板１２５は、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、軸４３０を中心として回転することによって、第１の安定板形態４５０から第２の安定板形態４５５へと展開することができる。安定板１２５は、第２の安定板形態４５５になると、さらに制御面として機能し、軸４２５を中心として枢動することによって飛行制御を行うことができる。以下に詳述するように、軸４３０を中心とする展開は、例えば、予め装填されたバネ４０５を介して実施され得る。さらなる実施形態では、安定板１２５は、空気抵抗との接触時に展開され得る。例えば、安定板１２５が空気流と接触すると、結果として生じる抗力が安定板１２５を展開形態へと移動させ得る。サーボ機構４１０は、安定板１２５が展開されると、軸４２５を中心として安定板１２５を作動させることができる。図４Ｅ〜図４Ｇは、軸４２５を中心とする様々な枢動角度での展開形態の安定板１２５を示す。
【００５０】
安定板１２５として本開示で具現化される展開可能な制御面は、例えば、制御構成要素（例えば、アクチュエータおよびリンク機構）を調整する必要なしに自動展開を可能にすることによって、従来のシステムよりも改善される。さらに、可撓性フェアリングを実現することによって、空気力学的効率が改善され得る。ＵＡＶＤＣの全ての実施形態が上述した構成要素の各々を備え得るとは限らず、ＵＡＶＤＣの他の実施形態が追加の構成要素を備え得、さらに他の実施形態が本開示に記載されている実施形態の様々な組み合わせを備え得ることを理解されたい。
【００５１】
ＵＡＶＤＣのプロペラ１３５は、空気抵抗との接触時に展開し得る。さらなる実施形態では、プロペラ１３５を展開する際に、バネおよび／またはプロペラ１３５の回転による求心力が実現され得る。図５は、プロペラ１３５の一例を示し、プロペラ羽根５１０の展開方向５０５を示している。
【００５２】
本開示の実施形態に従うＵＡＶＤＣは、モジュール式ペイロード１４０を受容するように構成され得る。いくつかの実施形態では、モジュール式ペイロード１４０は、第１および第２の形態の両方で固定された状態のままであり得る。非限定的な例として、モジュール式ペイロード１４０は、ＵＡＶＤＣ内に構成され、胴体１０６のノーズ部としての役割を果たす。図６Ａは、固定位置６０５で胴体１０６に取り付けられるように構成された複数のモジュール式ペイロード１４０の一例を示す。モジュール方式を容易にするために、モジュール式ペイロード１４０は、ツイストロック方式でピン６１５の周囲を留めるように構成されたフック６１０を備え得る。このようにして、モジュール式ペイロード１４０は、胴体１０６に挿入され得る。リッジ部６２０は、モジュール式ペイロードを配向し、モジュール式ペイロード１４０から胴体１０６への面一の移行部を形成し得る。さらに、ピン６１５は、ナットの周囲を締め付けるためのねじ山を備え、そのことにより、フック６１０、ひいてはモジュール式ペイロード１４０を定位置で固定し得る。さらなる実施形態では、モジュール式ペイロード１４０は、胴体１０６内に埋め込まれたスロットに嵌合するように構成された突起を備え得る。モジュール式ペイロード１４０は、突起を受容するように構成されたスロットに沿って胴体１０６に挿入され、モジュール式ペイロード１４０を胴体１０６に係止するために回転され得る。
【００５３】
モジュール式ペイロード１４０は、固定位置６０５で係止され得るが、第１の形態６３０および第２の形態６３５のモジュール式ペイロードをそれぞれ示す図６Ｂおよび６Ｃに示すように、内部に展開可能な構成要素を備え得る。
【００５４】
他の実施形態では、モジュール式ペイロード１４０は、胴体１０６に対する位置に関して少なくとも２つの形態を有し得る。図６Ｄは、第１の位置６４０にあるモジュール式ペイロード１４０の別の例を示し、図６Ｅは、第２の位置６４５にあるモジュール式ペイロード１４０を示す。例えば、モジュール式ペイロード１４０は、ＵＡＶＤＣが第１の形態（「コンパクト形態」）にあるときの第１の位置６４０に配置され、第２の形態にある間の第２の位置６４５へと展開され得る。非限定的な例として、モジュール式ペイロードは、胴体から外に入れ子式に伸長するブーム６５５に構成された検出装置６５０であり得る。
【００５５】
本開示の実施形態は、以下の例を含む、従来の無人航空機に対する改善を提供することができるが、これらに限定されない。
・航続時間を増加させる空気力学的効率の改善。
・最大積載量の増加。
・パラシュートまたはバルーンのような外部空気力学的処理の助けを借りない発射および飛行への移行。
・任務能力の最大化（すなわち、モジュール式ペイロードおよび再構成可能で高効率の機体により、例えば、これらに限定されないが、情報・監視・偵察（ＩＳＲ）、シグナル・インテリジェンス（ＳＩＧＩＮＴ）、天気、地球物理、環境などのより多様な任務をＵＡＶＤＣが効率的に実行できるようにする。
【００５６】
上述の概要および以下の詳細な説明は共に、実施例を提供するものであり、説明的なものにすぎない。したがって、上述の概要および以下の詳細な説明は、限定的であると見なされるべきではない。さらに、本明細書に記載されているもの以外の特徴または変形形態が提供され得る。例えば、実施形態は、詳細な説明で記載されている様々な特徴の組み合わせおよび部分的組み合わせを対象とし得る。
【００５７】
ＩＩ．構成
図１Ｃは、本開示の実施形態に従うＵＡＶＤＣを示す。本開示の実施形態は、胴体１０６と、１つまたは複数のアンテナ７０５と、電源１３１０と、スイープするおよび／または入れ子式に伸縮するように構成され得る翼１１０と、安定板１２５と、ペイロード１４０とを備え得る。さらなる実施形態は、例えば、プロペラ１３５のような推進機構を備え得る。
【００５８】
胴体１０６は、例えば、炭素繊維からなり得るが、これに限定されない。さらに、胴体１０６は、例えば、複合材料（例えば、ガラス繊維、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）、スペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ））からなり得るが、これに限定されない。様々な実施形態では、３Ｄ印刷されたプラスチックを含むがこれに限定されないプラスチックが使用され得る。胴体１０６は、加速および空気抵抗の低減を容易にする空気力学的形状を取り得る。
【００５９】
ここで図７を参照すると、アンテナ７０５は、ＵＡＶＤＣの様々な部分に位置決めされ得る。例えば、アンテナ７０５は固定され得、いくつかの実施形態では、コンフォーマルであり得る（すなわち、胴体１０６のスキンに組み込まれ得る）。あるいは、アンテナ７０５は展開可能であり得る。例えば、アンテナ７０５は、胴体から外に（例えば、バネを介して）ヒンジ上で展開するように構成され得る。別の例として、図７に示すように、アンテナ７０５は、安定板１２５の少なくとも１つに組み込まれ得る。このように、安定板１２５が展開されるときに、アンテナ７０５も展開され得る。さらなる実施形態では、図６Ｄおよび図６Ｅに示すように、モジュール式ペイロード１４０は、アンテナ７０５として具現化され得る。このように、アンテナ７０５は、ブーム６５５に取り付けられ、胴体１０６から伸びるように構成され得る。さらに別の実施形態では、ＵＡＶＤＣ内に複数のアンテナが内蔵され得る。
【００６０】
アンテナ７０５は、図１５を参照してさらに詳細に説明するように、搭載コントローラと動作可能に通信し得る。このように、アンテナ７０５は、遠隔地（例えば、ＵＡＶＤＣオペレータ）との間でデータを送受信することができる。例えば、アンテナ７０５は、遠隔地に位置するオペレータから制御信号を受信するために使用され得る。制御信号は、搭載コントローラによって処理され解読され、それに応じて、搭載コントローラがＵＡＶＤＣを操作することができる。さらに、アンテナ７０５は、ＵＡＶＤＣから、例えば、遠隔地に位置するオペレータに様々なデータを通信するために使用され得る。
【００６１】
データは、例えば、ＵＡＶＤＣに搭載された様々なセンサ（例えば、モジュール式ペイロード１４０内のセンサ）によって収集されたセンサデータを含み得るが、これに限定されない。さらに別の実施形態では、データは、例えば、全地球測位データ、加速度計データ、ジャイロデータ、速度データなどを含むが、これらに限定されないＵＡＶＤＣ用の遠隔測定データを含み得る。いくつかの実施形態では、上述のデータは、その通信の前に搭載コントローラによって収集され、処理され、暗号化され得る。
【００６２】
ＵＡＶＤＣは様々な推進機構で構成されてよく、図８に示すプロペラ１３５は１つの変形例にすぎないことを理解されたい。他の推進機構は、ロケット、ジェットエンジン、および圧縮ガスジェットを含み得るが、これらに限定されない。さらに、いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣがグライダーの特性を有し得るために、推進力は全く必要でない場合がある。そのような実施形態では、ＵＡＶＤＣは、例えば、管から発射され得る、または、例えば、任務標的の滑空距離内の飛行機から放出され得る。ＵＡＶＤＣの様々な特性は、本明細書の様々な実施形態に記載されているように、さらなる推進力を必要とせずにその任務を達成するために、ＵＡＶＤＣに、（例えば、図１４を参照して以下に詳述する展開時の）十分な飛行時間を提供することができる。
【００６３】
プロペラ１３５は、胴体１０６に寄せて折り畳まれるプロペラ羽根５１０を備え得る。プロペラ１３５は、２つのプロペラ羽根５１０を有するものとして示されているが、それより多いまたはそれより少ないプロペラ羽根が使用されてもよいことを理解されたい。例えば、単一のプロペラ羽根のみが使用されてよい。図９に示すように、胴体１０６は、折り畳み形態でプロペラ羽根５１０を受容するように構成された溝９０５を備え得る。飛行中に、プロペラ１３５は、例えば、プロペラに対する空気圧（例えば、抗力による）、またはプロペラ１３５の回転による求心力を利用して広げられ得る。他の実施形態では、プロペラ１３５は、迅速な展開を可能にするバネ（例えば、ねじりバネ８０５）を使用することによって広げられ、そのことにより、プロペラ１３５が完全に広げられる前にプロペラ羽根５１０が安定板１２５に当たるのを防ぐことができる。
【００６４】
図面の多くは、後部取り付け位置のプロペラ１３５を示しているが、推進機構が設けられている実施形態では、プロペラ１３５はＵＡＶＤＣの異なる位置で構成され得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、プロペラ１３５は、ＵＡＶＤＣの後部の代わりに前面に取り付けられ得る。図６Ｄおよび図６Ｅは、ＵＡＶＤＣの前面に取り付けられたけん引プロペラ６７５を備えるＵＡＶＤＣの一実施形態を示す。
【００６５】
さらに、プロペラ１３５の位置決めは、翼１１０の展開によって影響され得る。図１０Ａを参照すると、プロペラ羽根１００５は、翼１１０の下に閉じ込められた胴体１０６に取り付けられる。第１の形態におけるＵＡＶＤＣの発射時に、空気抗力またはバネ８０５は、上部位置の（例えば、胴体１０６の上部に取り付けられた）プロペラ羽根１００５をその展開状態に向かって付勢することができる。しかしながら、このようなプロペラ羽根１００５の展開は、第１の形態で示されているように、真上に格納された翼１１０によって妨げられ得る。
【００６６】
翼１１０によって妨げられない残りのプロペラ羽根１０１０は、展開が妨げられ得ないので、設計どおりの第２の形態へと展開することができる。プロペラ羽根１００５がまだ閉じ込められている間に残りのプロペラ羽根１０１０がウインドミルにぶつからないようにするために、羽根のヒンジ移動１０１５が延長されて、図１０Ｂに示されているように、主流によって羽根１０１０を整列させる位置１０２０に羽根１０１０を折り曲げることができる。
【００６７】
図１Ａを再び参照すると、ＵＡＶＤＣは、２つの翼部を有する単一の翼からなる翼配置を有し得る。翼配置は、左翼部と右翼部とに分割されて、左翼部と右翼部との間のほぼ対称な側面での可変スイープを可能にする。いくつかの実施形態では、翼部は、左翼および右翼（例えば、翼１１０）であり得る。しかしながら、本開示の実施形態によれば、翼配置は、２つの翼部からなる単一の翼であり得る。
【００６８】
翼配置は、第１の配置（例えば、ＵＡＶＤＣの第１の形態に対応する）、第２の配置（例えば、ＵＡＶＤＣの第２または第３の形態に対応する）、および第３の配置で構成可能である。第１の配置は、左翼部および右翼部は、第１のスイープ展開角度で胴体に寄せて格納され得る。第２の配置では、翼配置は、飛行のために、第２のスイープ展開角度で完全に展開され得る。第３の配置は、第１のスイープ展開角度と第２のスイープ展開角度との間の任意の翼の展開角度の翼部を備え得る。
【００６９】
スイープ展開角度を可能にするために、ＵＡＶＤＣは、左翼部および右翼部を枢動させるように構成されたスイープギアボックスを備え得、翼配置が第１の配置から第２の配置まで任意のスイープ展開角度でスイープできるようにする。ＵＡＶＤＣは、任意のスイープ展開角度で翼配置のスイープを始動するように構成されたスイープギアボックスに結合されたアクチュエータを備え得る。
【００７０】
スイープ動作中に、フェアリング１３０は、開放形態から閉鎖形態に変化するように構成され得る。フェアリング１３０は、第１の翼部および第２の翼部がフェアリングの下に第１の配置で格納されるように撓むことによって開放形態から始まり、閉鎖形態に移って、第２の配置で空気力学的および／または環境的利点を提供することができる。
【００７１】
翼１１０は、第１の形態１０２に示されるように発射形態で格納され得る。いくつかの実施形態では、翼１１０の発射形態は、垂直方向のオフセットを含み得る。翼１１０は、スイープギアボックス２０５（例えば、スイープ手段）によって飛行形態へとスイープされ得る。例えば、スイープギアボックス２０５に取り付けられたアクチュエータ２１０は、各翼に結合されたウォームギア２２０と、ウォームギア２２０に結合され、スイープ動作２５０で翼を広げるように構成されたウォーム２２５とを備え得る。スイープギアボックス２０５は、翼マウント２１５上に載置され得る。翼１１０をスイープさせるのに、バネを含むがこれに限定されない様々な他の手段が使用され得る。いくつかの実施形態では、翼１１０は、飛行を可能にするために完全にスイープされる必要はない。例えば、ＵＡＶＤＣは、完全スイープよりも小さい角度で飛行することができる。
【００７２】
ギアボックス２０５は、翼１１０が発射形態において互いに対する（例えば、互いに対して平坦な）、および胴体に対する（例えば、胴体に対して平坦な）第１の組の角度で格納され得るように構成され得る。ギアボックス２０５はさらに、翼１１０をスイープ形態における最適な入射角および上反角で展開させるように構成され得る。これは、各翼の回転軸ならびに各翼のウォームギア２２０（または「翼ピボット」）への取り付けを配向することによって実現され得る。したがって、ギアボックス２０５は、翼がスイープすることができる中心となる２つの枢動軸を備え得る。図２Ｄは、ギアボックス２０５を可能にするための幾何形状を示す概略図である。例えば、回転軸は、軸２５５に関して示されているように、Ｙ−Ｚ平面２７０における角度がウォームギア２２０に対する取り付け角度２６５と一致し得るように配向され得る。さらに、Ｘ−Ｚ平面２６０における角度は、ウォームギア２２０に対する取り付け角度２７５と一致し得る。この形態では、翼１１０は、互いに対しておよび胴体に対して平坦な状態で格納され、最適な上反角および入射角で展開され得る。最適な上反角は、Ｘ−Ｚ平面２６０における角度と取り付け角度２６５との組み合わせであり得、最適な入射角は、Ｘ−Ｙ平面における角度と取り付け角度２７５との組み合わせであり得る。このように、単一機構が、翼１１０をスイープさせ、かつ翼１１０を所望の上反角および入射角に配向し得る。翼をスイープさせて配向するための単一機構は、重量および複雑さを低減し、その結果、航続時間を増加させ、コストを削減することができる。
【００７３】
ＵＡＶＤＣは、翼１１０の外向きのスイープ動作２５０を可能にしながら抗力を低減するためのフェアリング１３０を備え得る。図１１Ａおよび図１１Ｂはそれぞれ、第１の形態１１０５および第２の形態１１１０におけるフェアリング１３０を示す。フェアリング１３０は、可撓性材料（例えば、ガラス繊維）製であり得るので、翼１１０がスイープするときに邪魔にならないように撓むことができる。様々な実施形態において、炭素繊維、ケブラー、および金属薄板を含むが、これらに限定されない他の材料が使用され得る。フェアリング１３０は、翼１１０が第２の形態１１１０になるときに翼１１０の外形に適合する翼穴切欠き１１１５を備え得る。
【００７４】
図１１Ａに示すように、第１の形態１１０５のフェアリング１３０は、コンパクト配置１０２においてスイープする翼１１０の上に載置され、緊張した（「座屈した」）状態で保持されることによる張力を受け得る。コンパクト配置１０２においてスイープする翼１１０に適応するためにフェアリング１３０が十分に撓むことができるように、スリット１１２０がフェアリング１３０内に設けられ得る。ＵＡＶＤＣが第２の形態（例えば、伸張配置１０５）に入ると、フェアリング１３０は、翼１１０が翼穴切欠き１１１５に達したときに、図１１Ｂに示すように撓んで翼の周囲を閉鎖することができる。第２の形態１１１０において、フェアリング１３０は、翼１１０にしっかりと嵌合して抗力を最小にするので、非緊張状態であり得る。フェアリング１３０が繊維複合材料を含む場合、積層体の座屈および可撓性を促進するために繊維配向を使用することが望ましい場合がある（例えば、＋／−４５度の層を使用すると、可撓性が増し、０度および９０度方向に容易に座屈し得る）。
【００７５】
さらなる実施形態では、図１１Ｃに示すように、スイープされた翼１１０の周囲でフェアリング１３０をさらに係止させるために、磁石１１２５が使用され得る。磁石１１２５は、胴体１０６上に配置され得る。逆極性の磁石または磁性金属１１３０は、磁石１１２５の磁力を受けるようにフェアリング１３０上に位置し得る。さらなる実施形態では、磁石１１２５および対応する磁性金属１１３０の位置が逆にされる場合がある。
【００７６】
翼１１０がスイープされているとき、またはいくつかの実施形態では、翼１１０が完全にスイープされた後に、翼１１０は入れ子式に伸長することができる。例えば、内側部分３０５は、ＵＡＶＤＣの胴体１０６に取り付けることができる。内側部分３０５は、第１のコンパクト形態の間、外側部分３１０内に少なくとも部分的に格納され得る。外側部分３１０は、実質的に中空の内部を含み得る。内側部分３０５の外面は、外側部分３１０の内面に寄せて格納され得る。第２の形態になるために、外側部分３１０は、内側部分３０５に沿って摺動して、胴体１０６から外側に伸びることができる。外側部分３１０が内側部分３０５に沿って摺動するにつれて、内側部分３０５の伸長していく部分が露出され得る。翼１１０の翼幅は、およそ外側部分３０５と内側部分３０５の露出部分との長さであり得る。内側部分３０５および外側部分３１０は共に、飛行中に揚力を提供するために空気力学的プロファイルを採用することができる。いくつかの実施形態は、入れ子式伸縮翼１１０のためのベルトシステム３１５を利用することができる。
【００７７】
ベルトシステム３１５は、内側翼部３０５（「第２の部分」）に取り付けることができるベルトプーリ３２５を備え得る。少なくとも１つのプーリ３２５は、アクチュエータ３２０によって駆動され得る。さらなる実施形態では、複数のプーリ３２５が複数のアクチュエータ３２０によって駆動され得る。ベルト３３０は、プーリ３２５の周囲に巻き付けられ得る。ベルト３３０の切欠きは、アクチュエータ３２０がベルト３３０を動かすことを可能にし得る。ベルト３３０の直線長さ３３１のうちの一方は、内側翼部３０５内に収容され得、ベルト３３０の他方の長さ３３２は、翼１１０が入れ子式に伸長する前に外側翼部３１０（「第１の部分」）に接している内側翼部３０５（「第２の部分」）の底部の溝に収容され得る。
【００７８】
入れ子式に伸縮することができるように、ベルト３３０は、長さ３３２に沿って外側翼部３１０の少なくとも一部に取り付けられてもよい。このように、アクチュエータ３２０の回転は、ベルト３３０を移動させるだけでなく、外側翼部３１０をベルト３３０に取り付けることにより外側翼部３１０を変位させる。したがって、方向３３５に作動させることにより、部分３１０が胴体１０６から外側に伸び、その結果、ＵＡＶＤＣの翼幅が増加することになる。部分３１０が外側に移動するにつれて、内側部分３０５は同時に外側部分３１０の内部から引き出されて、ＵＡＶＤＣの翼幅が増加する。したがって、翼１１０が入れ子式に伸長されると、長さ３３２が露出し得るが、溝は、ベルト３３０が露出した内側翼部３０５の底部から突出するのを防止し得る。
【００７９】
外側部分３１０の長さ３３２への取り付けは、例えば、クランプ、ネジ、または接着剤によって実施され得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ベルト３３０は、所定の長さの繊維強化ゴム材料を含み得る。繊維を露出させるためにベルトの各端部からゴムを剥ぎ取ることによって、ベルト３３０を外側部分３１０に取り付けるための別の取り付け機構が利用できるようになる。例えば、露出した繊維は、外側翼部３１０（例えば、外側翼部３１０の穴）に結ばれてよい。結ばれた繊維は、例えば、接着剤でさらに固定されてよい。このように、ベルト３３０の両端は、両端を固定するカプラを使用せずに接続ループを形成するように取り付けられ得、そのことにより従来技術で一般的に使用されている嵩高の部分を取り除くことができる。
【００８０】
本開示の実施形態によれば、ベルトシステム３１５は、従来の入れ子式伸縮システムよりも、軽量でおよび／または小型の機構を提供することができる。いくつかの実施形態では、翼の入れ子式伸縮は、翼１１０を後退させるためのアクチュエータ３２０の方向３３５を逆にすることによって逆転され得る。本開示に従う別の実施形態では、外側翼部３１０が胴体１０６に固定され、内側翼部３０５が外側に向かって入れ子式に伸長され得るように、ベルトシステム３１５の構成要素が逆転され得る。さらに別の実施形態では、ブームを胴体１０６から伸ばすために、同様のベルトシステムが設けられ得る。例えば、ベルト３３０を外側翼部３１０に取り付ける代わりに、ベルト３３０がブームに取り付けられ得る。
【００８１】
翼１１０は、補助翼１２０を備え得る。いくつかの実施形態では、補助翼１２０は、ヒンジ１２１５を介して外側部分３１０の後縁に取り付けられ得る。このようにして、補助翼１２０は、従来の補助翼と比較して、外側部分３１０の内部容積を妨げるのを最小限に抑えることができる。外側部分３１０の内部容積を最適化することにより、内側部分３０５は、より一般的に使用される補助翼の場合には制限されるような最適化された外形および増加した翼幅を有することができる。例えば、内側部分３０５は、第１のコンパクト形態の内部に格納されたときに、外側部分３１０に対する後縁補助翼の取り付け部の長さの少なくとも一部に重なり得る。このように、内側部分３０５と外側部分３１０との間の表面積の比率を大きくすることができる。翼幅を最大化することにより、機体の効率、航続時間、および最大積載量が大幅に向上し得る。このような後縁補助翼１２０を可能にし得るヒンジの種類は、リビングヒンジまたは他の曲げ軸受が含まれるが、これらに限定されない。
【００８２】
さらに、補助翼１２０を胴体１０６から離れて伸びる外側部分３１０に取り付けることにより、補助翼１２０は、翼の展開段階の間の回転制御を可能にし得る。これは、ＵＡＶＤＣが、内側部分３０５に対する外側部分３１０の位置に関係なく、正の回転制御で飛行することができることを意味し、このことは、翼が入れ子式に伸長されない位置で構成されるときに、機体上のより小さい構造負荷で安定飛行への移行が実行され得る発射および飛行回復段階で有益であり得る。さらに、このことは、回転制御を損なうことなく空気力学的効率を最大にするために翼幅を飛行中に減少または増加させることができるので、有益であり得る。図１２Ａは、補助翼を制御するための構成要素の形態を示す。各補助翼１２０は、図１３に示すように、リンク機構１２１０を介してサーボ機構１３２０によって位置決めされ得る。各サーボ機構１３２０は、いくつかの実施形態では、外側翼部３１０内に位置決めされ得る。さらなる実施形態では、補助翼１２０は、ギアまたはシャフトを含むが、これらに限定されない他の手段によって操作され得る。各サーボ機構１３２０は、コントローラ１５００によって制御され得る。
【００８３】
図１２Ｂは、格納容積が最小になる押し込み位置１２３０、部分的に折り畳まれた位置１２３５、および完全に展開された位置１２４０を含む補助翼１２０の可能な形態を示すが、これらに限定されない。サーボ機構１３２０は、外側翼部３１０および内側翼部３０５内に位置決めされた制御線を介して操作され得る。制御線は、内側翼部３０５を介して胴体１０６から伸び得る。翼部３０５の端部は、開口部を備え、制御線は開口部を通ってサーボ機構１３２０に接続する外側翼部３１０の内部へと伸び得る。様々な実施形態では、線は、翼の入れ子式伸縮に適応するのに十分な長さを有し得る。翼が入れ子式に伸長されていない間、制御線は、いずれかの翼部の内部で巻き取られ得る、またはきちんと折り畳まれ得る。
【００８４】
図４Ａ〜図４Ｄは、安定板１２５として具現化された展開可能な枢動制御面の一実施形態を示す。本開示では、展開可能な枢動および／またはピッチング制御面に関して「安定板」という用語を使用するが、このような制御面は安定板に限定され得ないことが理解されるべきである。例えば、同じ構成要素を実現する展開可能な枢動制御面は、翼を含むがこれに限定されない他の形で使用され得る。
【００８５】
いくつかの実施形態では、安定板１２５は、空気抗力を含むがこれに限定されない他の手段によって、飛行形態に移され得る。さらなる実施形態では、安定板１２５は、発射時に飛行形態に移るようにバネ負荷され得る。例えば、ねじりバネ４０５が、安定板１２５を飛行形態に移すことができる。安定板１２５は、プッシュロッド４１５を操作するサーボ機構４１０と、軸４２５を中心として安定板を枢動させるホーン４１６とによる飛行制御を提供するために使用され得る。例えば、サーボ機構４１０は、ヒンジ４２０内で枢動させることによって軸４２５を中心として安定板１２５を回転させることができる。さらに、安定板１２５は、フェアリング４８５を備え得る。フェアリング４８５は、図４Ｅ〜図４Ｇに示すように、空気力学的効率を維持しながらピッチング動作を可能にするために、シャフト４４５の周囲を回るように構成された可撓性材料（例えば、ゴムまたはエラストマー）として具現化され得る。上述したように、安定板１２５は、安定板１２５の展開が１つまたは複数のアンテナ７０５をさらに展開させることができるように、１つまたは複数のアンテナ７０５を備え得る。
【００８６】
安定板１２５は、軸４３０を中心として枢動することによって飛行形態へと移ることができる。このように、軸４３０は、第１の形態４５０から第２の形態４５５への移行において、胴体１０６に対して一定であり得る。さらに、ホーン４１６の中心線を展開中に軸４３０と整列させることによって、図４Ａおよび図４Ｂにさらに示すように、サーボ機構４１０は第１の形態４５０から第２の形態４５５への移行４４０中に移動する必要はない。
【００８７】
サーボ機構４１０は、少なくとも１つの安定板をその幅方向軸を中心として偏向／回転させるために、少なくとも１つの安定板上のホーン４１６に結合されたプッシュロッド４１５を移動させるように構成されてもよい。次に、ホーン４１６は、少なくとも１つの安定板が飛行形態（第２の形態）へと展開するときに、相対的に固定された位置にとどまるように構成され得る。
【００８８】
図４Ｅ〜図４Ｇは、安定板フェアリング４８５を示す。安定板フェアリング４８５は、第２の安定板形態４５５の間に正の飛行制御を提供するために、少なくとも１つの安定板をその幅方向軸を中心として偏向／回転させることを可能にする様々な構成要素を覆うために使用され得る。安定板フェアリング４８５は、例えば、ゴムのような可撓性材料を含み得る。このように、安定板フェアリング４８５は、シャフト４４５を含むがこれに限定されない様々な構成要素上の抗力を低減し、それと同時に安定板１２５の全可動域を可能にするように撓む。
【００８９】
胴体１０６の内部１３０５内には、多数の内部構成要素が取り付けられ得る。図１３は、電源１３１０が胴体１０６の内部に位置決めされ得るＵＡＶＤＣの内部構成の一例を示す。電源１３１０は、例えば、燃料タンクまたは１つまたは複数のバッテリを備え得る。モジュール式ペイロード１４０、コントローラ１５００、スイープギアボックスアクチュエータ２１０、補助翼のための制御機構（例えば、サーボ機構１３２０）、安定板１２５のサーボ機構４１０、プロペラ１３５を駆動するモータ１３１５、およびアンテナ７０５を含むが、これらに限定されないＵＡＶＤＣの様々な構成要素が、電源１３１０に接続され得る。推進装置（例えば、プロペラ１３５）を備えるＵＡＶＤＣの実施形態は、例えば、内燃機関のような代替の動力源によって動力供給され得る。このような実施形態では、内燃機関用の燃料源（例えば、ガスタンク）は、胴体１０６の内部１３０５内に位置決めされ得る。
【００９０】
内部構成要素は、例えば、以下の構成要素（例えば、以下のセクションＩＩＩに関してさらに詳細に説明する）、つまり、翼１１０をスイープさせるために使用されるスイープギアボックス２０５ならびにアクチュエータ２１０、補助翼１２０を操作するための補助翼１２０用の制御機構（例えば、サーボ機構１３２０）ならびに安定板１２５）を操作するためのサーボ機構４１０、プロペラ１３５を駆動するためのモータ１３１５、モータ１３１５をプロペラ１３５に結合するための駆動軸１３３０、ＵＡＶＤＣの展開、飛行、および動作を制御するための搭載コントローラ１５００をさらに含み得るが、これらに限定されない。図示されている内部構成要素の構成は、１つの可能な構成であり、他の実施形態も可能である。内部構成要素は、飛行のために最適な方法で重量バランスを保つように分散され得る。
【００９１】
ＩＩＩ．操作
図１４は、ＵＡＶＤＣを操作するための本開示の一実施形態に従う方法１４００に含まれる一般的な段階を示すフローチャートである。方法１４００は、図１５に関して以下でより詳細に説明されているように、少なくとも部分的にコントローラ１５００（例えば、搭載コンピューティングデバイス）を使用して実施され得る。コントローラ１５００は、展開可能な構成要素を操作するだけでなく、飛行制御、ペイロード操作、および通信を含むがこれらに限定されない他の任務詳細を実行するためのコントローラを備え得る。したがって、コントローラ１５００は、動作可能な構成であり、例えば、これらに限定されないが、モジュール式ペイロード１４０、スイープギアボックスアクチュエータ２１０、補助翼１２０用の制御機構（例えば、サーボ機構１３２０）、安定板１２５用のサーボ機構４１０、プロペラ１３５を駆動するためのモータ１３１５、電源１３１０、慣性計測装置、全地球測位システム、様々なテレメトリセンサ、およびアンテナ７０５、さらに他の全てのユニットと通信状態であり得る。図１５を参照して詳細に説明するように、コントローラ１５００は、アンテナ７０５に関して上述したような遠隔操作を可能にする遠隔通信モジュールを備え得る。他の実施形態では、コントローラ１５００は、構成時に完全に自己操作式であり得る。このように、ＵＡＶＤＣは自己操縦式であり得る。
【００９２】
さらに、コントローラ１５００に関して段階が開示されているが、他のコンピューティング構成要素、機械部品、環境特性（例えば、空気抵抗）、遠隔のオペレータなどを含むが、これらに限定されない複数の他の構成要素が方法１４００の操作を可能にし得ることを理解されたい。
【００９３】
さらに、フローチャートによって示された段階は特定の順序で開示されているが、順序は単なる例示目的で開示されていることを理解されたい。段階は、組み合わせられ、分離され、並べ替えられてよく、様々な中間段階が存在してよい。したがって、フローチャートに示されている様々な段階は、様々な実施形態において、図示されているものとは異なる配置で実行され得ることを理解されたい。さらに、本明細書に開示されている方法およびシステムの基本的な範囲を変更または阻止せずに、様々な段階がフローチャートに追加されてよい、またはフローチャートから削除されてよい。
【００９４】
方法１４００は、開始ブロック１４０５で開始され、ＵＡＶＤＣが発射され得る段階１４１０に進むことができる。例えば、ＵＡＶＤＣは、飛行機から発射されたか、または運搬航空機から落とされた管から放出され得る。ＵＡＶＤＣの第１の形態のコンパクト配置１０２（例えば、図１Ａに関して明記したように）は、ＵＡＶＤＣが、例えば、ミサイルのように、管発射されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣは、運搬航空機から落とされると、（図示されているように）空気力学的に設計され得、宙返り急降下から自己配向することができる重量分布を有し得る。
【００９５】
方法１４００は、ＵＡＶＤＣが発射される段階１４１０から、飛行の構成要素が展開され得る段階１４２０に進むことができる。例示目的のために特定の順序で開示されているが、飛行構成要素の展開は、他の配置で行われてもよい。
【００９６】
発射時に、安定板１２５およびプロペラ１３５が展開し得る。適用可能な実施形態では、バネ４０５およびバネ８０５は、安定板１２５およびプロペラ羽根５０５をそれぞれ展開することができる。他の実施形態では、発射時の空気抵抗と、安定板１２５およびプロペラ羽根５０５の格納配置（例えば、第１の安定板形態４５０）が拡張のベクトルの力を生成し、そのことにより安定板１２５およびプロペラ羽根５０５を展開配置（例えば、第２の安定板形態４５５）で展開させる。
【００９７】
コントローラ１５００（例えば、搭載コンピューティングデバイス）は、発射後、すぐに、または設定された時間が経過した後に、アクチュエータおよび翼展開機構を自動的に連動させることができる。他の実施形態では、搭載センサ（例えば、モジュール式ペイロード１４０に展開されたセンサを含むが、これに限定されない）からの特定の読み取りの際に連動が生じることがある。例えば、翼の展開および伸長は、例えば、ＵＡＶＤＣの速度、加速、およびレベリングのような特定の機内要因に依存し得る。コントローラ１５００は、所定の事前設定された条件が満たされたときに、様々な構成要素の展開をトリガするように構成され得る。このような条件は、展開前に定義され得る。
【００９８】
アクチュエータ２１０は、スイープギアボックス２０５を駆動して翼１１０をスイープさせることができる。いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣは、翼１１０が４５度スイープすると、持続飛行を制御することができる。翼１１０が完全スイープに達すると、翼１１０は、スイープ動作１１０の応力により開放されたフェアリング１３０の翼穴切欠き１１１５内に移動して、胴体内に位置決めされた磁石の助けを借りて再び係止される。したがって、フェアリング１３０は、空気力学的性能を向上させるために、翼１１０の外形の周囲で自動的にパタンと閉じることができる。磁石１１２５は、翼１１０の周囲でフェアリング１３０をさらに係止させることができる。
【００９９】
翼１１０がスイープを開始すると、または翼１１０が完全にスイープされた後に、翼１１０は入れ式に伸長し始めることができる。例えば、ベルトシステム３１５は、内側部分３０５に沿って外側部分３１０を引っ張って、翼１１０を入れ子式に伸長させることができる。翼スイープ角度および入れ子式伸長位置は、飛行中にさらに動的に調整され得る。
【０１００】
さらに、展開可能な実施形態では、モジュール式ペイロード１４０は、その第１の配置から第２の配置へと展開することができる。例えば、モジュール式ペイロード１４０は、展開位置（例えば、伸張されたブーム）において性能を発揮するためにより良好に配置された複数の検出装置を備え得る。このような展開は、発射後のＵＡＶＤＣの飛行の安定化セグメントで発生し得る。
【０１０１】
方法１４００は、飛行構成要素が展開され、ＵＡＶＤＣ飛行が安定化される段階１４２０から、ＵＡＶＤＣが任務を実行するために使用され得る段階１４３０に進むことができる。飛行の全ての段階で、ＵＡＶＤＣは、アンテナ７０５を介してオペレータと動作可能な通信状態であり得る。オペレータは、ＵＡＶＤＣの様々な構成要素から様々な読み取りを受信することができる。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、オペレータは、任務中にＵＡＶＤＣの動作を制御することができる。例えば、オペレータは、翼展開機構（例えば、スイープギアボックス２０５、アクチュエータ２１０、およびベルトシステム３１５）、プロペラ１３５、安定板１２５、補助翼１２０、さらに展開可能な構成要素（例えば、アンテナ７０５用の入れ子式伸縮ブーム７１０、およびアンテナ６５０用のブーム６５５）を含むが、これらに限定されない飛行構成要素を制御することができる。他の実施形態では、搭載コントローラ１５００は、任務制御データで予め構成され得る。
【０１０３】
ＵＡＶＤＣの実施形態は、データ取得、ペイロード展開、および電気通信リレーの提供を含むが、これらに限定されない複数の任務のために使用され得る。ＵＡＶＤＣの実施形態は、飛行制御のための通信に加えて、データ取得および送信において制御され得る。さらなる実施形態では、ＵＡＶＤＣは、オペレータがモジュール式ペイロード１４０を解除することを可能にし得る。
【０１０４】
方法１４００は、ＵＡＶＤＣが任務を実行するために使用される段階１４３０から、任務が終了される段階１４４０に進むことができる。例えば、任務は、ＵＡＶＤＣを回復可能な再捕捉位置まで飛行させることによって、終了することができる。さらに、ＵＡＶＤＣは、クラッシュ着陸によって任務を終了することができる。例えば、ＵＡＶＤＣは、機能的構成要素を破壊するために、岩または硬い表面に突入し得る。さらなる実施形態では、ＵＡＶＤＣには、爆破装置が装備され、任務完了時に自己破壊され得る。段階１４４０の後、方法１４００は、段階１４５０で終了することができる。
【０１０５】
ＩＶ．搭載システムアーキテクチャ
ＵＡＶＤＣは、搭載コンピューティングモジュールを備え得るが、これに限定されない。コンピューティングモジュールは、動作可能な構成であり、例えば、これらに限定されないが、モジュール式ペイロード１４０、スイープギアボックスアクチュエータ２１０、補助翼１２０用の制御機構（例えば、サーボ機構１３２０）、安定板１２５用のサーボ機構４１０、プロペラ１３５を駆動するためのモータ１３１５、電源１３１１０、全地球測位システム、様々なテレメトリセンサ、およびアンテナ７０５と通信状態であり得る。さらに、コンピューティングデバイスは、本明細書内の説明に従う別のコンピューティングデバイスと動作可能な通信状態であり得、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、または移動体通信デバイスを備え得るが、これらに限定されない。このような遠隔装置は、搭載コンピューティングモジュール（例えば、展開条件、任務制御など）を制御および／または構成するために使用され得る。
【０１０６】
さらに、ＵＡＶＤＣは、例えば、クラウドコンピューティングサービスのような集中型サーバと動作可能な通信状態であり得る。操作は、一部はコントローラ１５００によって実行されると説明されているが、いくつかの実施形態では、コントローラ１５００と動作可能に通信している異なるネットワーク要素によって異なる操作が実行されてもよいことを理解されたい。
【０１０７】
本開示の実施形態は、メモリ記憶装置および処理ユニットを有するシステムを備え得る。処理ユニットは、メモリ記憶装置に結合され得、処理ユニットは、方法１４００の段階を実行するように構成される。
【０１０８】
図１５は、コントローラ１５００を含むシステムのブロック図である。本開示の一実施形態によれば、上述のメモリ記憶装置および処理ユニットは、図１５のコントローラ１５００などのコンピューティングデバイスに実装され得る。ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアの任意の適切な組み合わせを使用して、メモリ記憶装置および処理ユニットを実装することができる。例えば、メモリ記憶装置および処理ユニットは、コントローラ１５００と共に、またはコントローラ１５００と組み合わせて他のＵＡＶＤＣデバイスおよび構成要素１５１８のいずれかと共に実装されてよい。他のＵＡＶＤＣデバイスおよび構成要素１５１８は、例えば、モジュール式ペイロード１４０、スイープギアボックスアクチュエータ２１０、補助翼１２０（例えば、サーボ機構１３２０）用の制御機構、安定板１２５用のサーボ機構４１０、プロペラ１３５を駆動するモータ１３１５、電源１３１０、全地球測位システム、様々なテレメトリセンサ、およびアンテナ７０５を備え得るが、これらに限定されない。上述のシステム、デバイス、およびプロセッサは例であり、他のシステム、デバイス、およびプロセッサは、本開示の実施形態に従う上述のメモリ記憶装置および処理ユニットを備え得る。
【０１０９】
図１５を参照すると、本開示の一実施形態に従うシステムは、コントローラ１５００のようなコンピューティングデバイスを含み得る。基本的な構成では、コントローラ１５００は、少なくとも１つの処理ユニット１５０２およびシステムメモリ１５０４を含み得る。システムメモリ１５０４は、コンピューティングデバイスの構成およびタイプに応じて、揮発性（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、不揮発性（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ））、フラッシュメモリ、または任意の組み合わせを備え得るが、これらに限定されない。システムメモリ１５０４は、オペレーティングシステム１５０５、１つまたは複数のプログラミングモジュール１５０６を含み得、プログラムデータ１５０７を含み得る。例えば、オペレーティングシステム１５０５は、コントローラ１５００の動作を制御するのに適し得る。一実施形態では、プログラミングモジュール１５０６は、飛行制御アプリケーション１５２０を含み得る。さらに、本開示の実施形態は、グラフィックスライブラリ、他のオペレーティングシステム、または任意の他のアプリケーションプログラムと共に実施され得、任意の特定のアプリケーションまたはシステムに限定されない。この基本構成は、図１５には、破線１５０８内のこれらの構成要素で示されている。
【０１１０】
コントローラ１５００は、追加の特徴または機能を有し得る。例えば、コントローラ１５００は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、またはテープのような追加のデータ記憶装置（取り外し可能および／または取り外し不可能）をさらに含み得る。このような追加の記憶装置は、図１５には、取り外し可能な記憶装置１５０９および取り外し不可能な記憶装置１５１０で示されている。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータのような情報の記憶のための任意の方法または技術で実装される揮発性および不揮発性、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含み得る。システムメモリ１５０４、取り外し可能な記憶装置１５０９、および取り外し不可能な記憶装置１５１０は、全てコンピュータ記憶媒体の例（すなわち、メモリ記憶装置）である。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、電気的に消去可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、もしくは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、もしくは他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、または他の磁気記憶装置、または情報を記憶するために使用可能であり、コントローラ１５００によってアクセス可能な任意の他の媒体を含み得るが、これらに限定されない。このようなコンピュータ記憶媒体は、デバイス１５００の一部であり得る。コントローラ１５００はさらに、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置などの入力装置１５１２と協働し得る。入力装置１５１２は、例えば、コントローラ１５００に手動でアクセスして、コントローラ１５００をプログラムするために使用され得る。ディスプレイ、スピーカ、プリンタなどの出力装置１５１４も含まれ得る。上記のデバイスは一例であり、他のデバイスが使用されてもよい。
【０１１１】
コントローラ１５００はさらに、デバイス１５００が、例えば、分散コンピューティング環境内の暗号化されたネットワークを介して、他のＵＡＶＤＣデバイスおよび構成要素１５１８（例えば、アンテナ７０５）と通信できるようにする通信接続１５１６を含み得る。通信接続１５１６は、通信媒体の一例である。通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波もしくは他の搬送機構のような変調データ信号内の他のデータによって具現化され得、任意の情報配信媒体を含む。用語「変調データ信号」は、信号内の情報を符号化するように設定または変更された１つまたは複数の特性を有する信号を表すことができる。例として、限定的ではないが、通信媒体は、有線ネットワークもしくは直接有線接続のような有線媒体と、音響、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、および他の無線媒体のような無線媒体とを含み得る。本明細書内で使用されるコンピュータ可読媒体という用語は、記憶媒体および通信媒体の両方を含むことができる。
【０１１２】
上述したように、多数のプログラムモジュールおよびデータファイルは、オペレーティングシステム１５０５を含むシステムメモリ１５０４に記憶され得る。処理ユニット１５０２上で実行している間、プログラミングモジュール１５０６（例えば、コントローラアプリケーション１５２０）は、上述したように、例えば、方法１４００の１つまたは複数の段階または段階の一部を含むプロセスを実行し得る。コントローラアプリケーション１５２０は、ＵＡＶＤＣデバイスおよび構成要素１５１８を操作し、例えば、通信接続モジュール１５１６から命令を受信するように構成され得る。上述したプロセスは一例であり、処理ユニット１５０２は他のプロセスを実行してもよい。
【０１１３】
一般に、本開示の実施形態によれば、プログラムモジュールは、ルーチン、プログラム、構成要素、データ構造、および特定のタスクを実行し得る、または特定の抽象データ型を実装し得る他のタイプの構造を含み得る。さらに、本開示の実施形態は、ハンドヘルドデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースもしくはプログラマブル民生用電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む、他のコンピュータシステム構成で実施され得る。さらに、本開示の実施形態は、通信ネットワークを介して接続されている遠隔処理装置によってタスクが実行される分散コンピューティング環境においても実施され得る。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、ローカルメモリ記憶装置およびリモートメモリ記憶装置の両方に配置され得る。
【０１１４】
さらに、本開示の実施形態は、個別の電子素子を備える電子回路、論理ゲートを含むパッケージ化電子チップもしくは集積電子チップ、マイクロプロセッサを利用する回路、または電子素子もしくはマイクロプロセッサを含む単一チップ上で実施され得る。本開示の実施形態はさらに、機械技術、光技術、流体技術、および量子技術を含むがこれらに限定されない、例えば、ＡＮＤ、ＯＲ、およびＮＯＴのような論理演算を実行することができる他の技術を使用して実施され得る。さらに、本開示の実施形態は、汎用コンピュータ内で、または任意の他の回路もしくはシステムにおいて実施され得る。
【０１１５】
本開示の実施形態は、例えば、コンピュータプロセス（方法）、コンピューティングシステムとして、またはコンピュータプログラム製品もしくはコンピュータ可読媒体のような製品として実施され得る。コンピュータプログラム製品は、コンピュータシステムによって読み取り可能であり、コンピュータプロセスを実行するための命令のコンピュータプログラムを符号化するコンピュータ記憶媒体であり得る。コンピュータプログラム製品はさらに、コンピューティングシステムによって読み取り可能であり、コンピュータプロセスを実行するための命令のコンピュータプログラムを符号化する搬送波上の伝播信号であり得る。したがって、本開示は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）で具現化され得る。言い換えれば、本開示の実施形態は、命令実行システムによって使用するために、または命令実行システムと併用するために具現化されたコンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能なプログラムコードが組み込まれた、コンピュータ使用可能またはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態を取ってもよい。コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置、またはデバイスによって使用するため、または命令実行システム、装置、またはデバイスと併用するためのプログラムを含む、記憶する、通信する、伝播する、または搬送することができる任意の媒体であり得る。
【０１１６】
コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、例えば、電子、磁気、光、電磁、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、デバイス、または伝播媒体であり得るが、これらに限定されない。より具体的なコンピュータ可読媒体例（非限定的なリスト）では、コンピュータ可読媒体は、１つまたは複数の電線を有する電気接続、ポータブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、およびポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）を含み得る。プログラムは、例えば、紙または他の媒体の光学走査を介して電子的に取り込まれ、その後、コンパイルされ、解釈され、または必要に応じて適切な方法で処理され、その後、コンピュータメモリに記憶され得るので、コンピュータ使用可能またはコンピュータ可読媒体は、プログラムが印刷される紙または他の適切な媒体であってもよいことに留意されたい。
【０１１７】
本開示の実施形態は、例えば、本開示の実施形態に従う方法、システム、およびコンピュータプログラム製品のブロック図および／または動作図を参照して上述されている。ブロックに記載されている機能／動作は、フローチャートに示されている順序以外で行われる場合がある。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際には実質的に同時に実行されてもよく、あるいは、関連する機能／動作に応じてブロックが逆の順序で実行される場合もある。
【０１１８】
本開示の特定の実施形態について説明したが、他の実施形態が存在し得る。さらに、本開示の実施形態は、メモリおよび他の記憶媒体に記憶されるデータに関連するものとして説明してきたが、データは、ハードディスク、ソリッドステートストレージ（例えば、ＵＳＢドライブ）、もしくはＣＤ−ＲＯＭのような二次記憶装置、インターネットからの搬送波、または他の形態のＲＡＭまたはＲＯＭのような他のタイプのコンピュータ可読媒体に記憶され、またはそれらから読み出されてもよい。さらに、開示されている方法の段階は、本開示から逸脱せずに、任意の形で、例えば、段階の順序を変える、および／または段階を挿入もしくは削除することによって、変更されてよい。
【０１１９】
Ｖ．特許請求の範囲
本明細書は実施例を含むが、本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によって示される。さらに、本明細書は構造的特徴および／または方法論的動作に固有の言語で記載されているが、特許請求の範囲は上記の特徴または動作に限定されない。むしろ、上記の特定の特徴および動作は、本開示の実施形態の例として開示されている。
【０１２０】
上記の説明および添付図面が以下の請求項の範囲内に含まれない任意の追加の主題を開示している限りにおいて、その開示は、公衆に提供されたものではなく、このような追加の開示が含まれる特許請求に対して１つまたは複数の出願を申請する権利がない。
【図１Ａ】
2019501814.tif 000003
【図１Ｂ】
2019501814.tif 000004
【図１Ｃ】
2019501814.tif 000005
【図２Ａ】
2019501814.tif 000006
【図２Ｂ】
2019501814.tif 000007
【図２Ｃ】
2019501814.tif 000008
【図２Ｄ】
2019501814.tif 000009
【図３】
2019501814.tif 000010
【図４Ａ】
2019501814.tif 000011
【図４Ｂ】
2019501814.tif 000012
【図４Ｃ】
2019501814.tif 000013
【図４Ｄ】
2019501814.tif 000014
【図４Ｅ】
2019501814.tif 000015
【図４Ｆ】
2019501814.tif 000016
【図４Ｇ】
2019501814.tif 000017
【図５】
2019501814.tif 000018
【図６Ａ】
2019501814.tif 000019
【図６Ｂ】
2019501814.tif 000020
【図６Ｃ】
2019501814.tif 000021
【図６Ｄ−６Ｅ】
2019501814.tif 000022
【図７】
2019501814.tif 000023
【図８】
2019501814.tif 000024
【図９】
2019501814.tif 000025
【図１０Ａ】
2019501814.tif 000026
【図１０Ｂ】
2019501814.tif 000027
【図１１Ａ】
2019501814.tif 000028
【図１１Ｂ】
2019501814.tif 000029
【図１１Ｃ】
2019501814.tif 000030
【図１２Ａ】
2019501814.tif 000031
【図１２Ｂ】
2019501814.tif 000032
【図１３】
2019501814.tif 000033
【図１４】
2019501814.tif 000034
【図１５】
2019501814.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月20日(2018.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
展開可能な構成要素を備えた無人航空機（ＵＡＶＤＣ）であって、
胴体と、
左翼部と右翼部との間のほぼ対称な側面で可変スイープを可能にするための前記左翼部と前記右翼部に分割された翼配置であって、前記翼配置は、第１の配置、第２の配置、第３の配置で構成可能であり、
前記第１の配置は、第１のスイープ展開角度で前記胴体に寄せて格納された前記左翼部および前記右翼部を備え、
前記第２の配置は、第２のスイープ展開角度で飛行するために完全に展開された前記翼配置を備え、
前記第３の配置は、前記第１のスイープ展開角度と前記第２のスイープ展開角度との間の任意のスイープ展開角度で展開された前記翼配置を備える、翼配置と、
前記左翼部および前記右翼部を枢動させて、前記翼配置を前記第１の配置から前記第２の配置に任意のスイープ展開角度でスイープさせることができるように構成されたスイープ手段と
を備える、ＵＡＶＤＣ。
【請求項２】
前記翼配置は、前記第２の配置の翼幅を増加させるために入れ子式に伸長するようにさらに構成される、請求項１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項３】
前記左翼部および前記右翼部は、前記第１の配置において、前記左翼部が前記右側翼部から垂直方向にオフセットされた状態で前記胴体に対して積み重ねられる、請求項１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項４】
前記スイープ手段は、前記左翼部および前記右翼部の基部に相対的に位置決めされたフェアリングによって覆われ、前記フェアリングは、少なくとも１つのスリットおよび少なくとも１つの切欠きを備える可撓性材料で構成され、前記フェアリングは、
前記左翼部と前記右翼部とが前記第１の配置において前記フェアリングの下に格納されるように撓むことによって開放され、
前記第２の配置において空気力学的な利点を提供するように閉鎖される
ように構成される、請求項３に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項５】
前記フェアリングの前記切欠きは、前記第２の翼配置における前記左翼部および前記右翼部の前記基部の外形に適応するように構成される、請求項４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項６】
前記フェアリングは、前記左翼部および前記右翼部の前記第１の配置に対応する開放形態において第１の張力を生じさせ、前記第１の張力は、前記左翼部および前記右翼部が前記第２の配置に達したときに、前記フェアリングを閉鎖させる、請求項４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項７】
前記開放配置における前記フェアリングは、前記第１の配置に適応するように前記少なくとも１つのスリットの位置で座屈する、請求項６に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項８】
前記フェアリングは、前記第２の配置に適応するように前記少なくとも１つのスリットの位置で座屈しない、請求項７に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項９】
前記左翼部および前記右翼部の前記第２の配置に対応する閉鎖形態において、前記フェアリングを前記胴体に固定するように構成された磁石をさらに備える、請求項４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１０】
前記フェアリングは、＋／−４５度の複合層を使用することによって複合積層体の座屈および柔軟性を促進するような配向で構成される、請求項４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１１】
第１の展開角度で前記胴体に寄せて格納された第１の安定板形態から第２の展開角度で飛行するために展開された第２の安定板形態へと展開するように構成された少なくとも１つの安定板をさらに備え、前記少なくとも１つの安定板は、前記第２の安定板形態にある間に正の飛行制御を提供するためにその幅方向の軸を中心として偏向／回転することができる、請求項１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１２】
少なくとも１つのバネをさらに備え、前記少なくとも１つのバネは、前記少なくとも１つの安定板を前記第１の安定板形態から前記第２の安定板形態へと付勢するように構成される、請求項１１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの安定板をその幅方向の軸を中心として回転させるために前記少なくとも１つの安定板に結合されたホーンを移動させるように構成されたサーボ機構をさらに備え、
前記ホーンは、前記少なくとも１つの安定板が前記第１の安定板形態から前記第２の安定板形態へと展開するときに、比較的固定された位置でとどまるように構成される、請求項１１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１４】
プロペラをさらに備え、前記プロペラは、第１のプロペラ配置になるように折り畳まれ、第２のプロペラ配置において伸張するように構成された少なくとも１つの羽根を備える、請求項１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１５】
前記胴体は、前記第１のプロペラ配置において、前記プロペラの少なくとも１つの羽根を受容するように構成された少なくとも１つの溝を備える、請求項１４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１６】
前記プロペラは、プロペラ羽根バネ、空気力学的な力、または前記プロペラの回転による求心力のうちの少なくとも１つを使用して、前記第２のプロペラ配置へと開くように構成される、請求項１４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの羽根は、前記ＵＡＶＤＣが飛行中に前記少なくとも１つの羽根が主流の中に入るように、前記第２のプロペラ配置において開くように構成される、請求項１４に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１８】
モジュール式ペイロード胴体部分をさらに備える、請求項１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項１９】
ペイロードは、前記胴体内の少なくとも１つのスロット内を移動するように構成された少なくとも１つの突起を備える、請求項１に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項２０】
前記ペイロードは、ブームに取り付けられるように構成され、前記ブームは、第１のペイロード配置から第２のペイロード配置へと移動するように構成される、請求項１９に記載のＵＡＶＤＣ。
【請求項２１】
前記第１のペイロード配置から前記第２のペイロード配置へと前記ペイロードの展開をトリガするように構成されたコントローラをさらに備える、請求項２０に記載のＵＡＶＤＣ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
翼１１０がスイープされているとき、またはいくつかの実施形態では、翼１１０が完全にスイープされた後に、翼１１０は入れ子式に伸長することができる。例えば、内側部分３０５は、ＵＡＶＤＣの胴体１０６に取り付けることができる。内側部分３０５は、第１のコンパクト形態の間、外側部分３１０内に少なくとも部分的に格納され得る。外側部分３１０は、実質的に中空の内部を含み得る。内側部分３０５の外面は、外側部分３１０の内面に寄せて格納され得る。第２の形態になるために、外側部分３１０は、内側部分３０５に沿って摺動して、胴体１０６から外側に伸びることができる。外側部分３１０が内側部分３０５に沿って摺動するにつれて、内側部分３０５の伸長していく部分が露出され得る。翼１１０の翼幅は、およそ外側部分３１０と内側部分３０５の露出部分との長さであり得る。内側部分３０５および外側部分３１０は共に、飛行中に揚力を提供するために空気力学的プロファイルを採用することができる。いくつかの実施形態は、入れ子式伸縮翼１１０のためのベルトシステム３１５を利用することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
発射時に、安定板１２５およびプロペラ１３５が展開し得る。適用可能な実施形態では、バネ４０５およびバネ８０５は、安定板１２５およびプロペラ羽根５１０をそれぞれ展開することができる。他の実施形態では、発射時の空気抵抗と、安定板１２５およびプロペラ羽根５１０の格納配置（例えば、第１の安定板形態４５０）が拡張のベクトルの力を生成し、そのことにより安定板１２５およびプロペラ羽根５１０を展開配置（例えば、第２の安定板形態４５５）で展開させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
アクチュエータ２１０は、スイープギアボックス２０５を駆動して翼１１０をスイープさせることができる。いくつかの実施形態では、ＵＡＶＤＣは、翼１１０が４５度スイープすると、持続飛行を制御することができる。翼１１０が完全スイープに達すると、翼１１０は、スイープ動作２５０の応力により開放されたフェアリング１３０の翼穴切欠き１１１５内に移動して、胴体内に位置決めされた磁石の助けを借りて再び係止される。したがって、フェアリング１３０は、空気力学的性能を向上させるために、翼１１０の外形の周囲で自動的にパタンと閉じることができる。磁石１１２５は、翼１１０の周囲でフェアリング１３０をさらに係止させることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
ＩＶ．搭載システムアーキテクチャ
ＵＡＶＤＣは、搭載コンピューティングモジュールを備え得るが、これに限定されない。コンピューティングモジュールは、動作可能な構成であり、例えば、これらに限定されないが、モジュール式ペイロード１４０、スイープギアボックスアクチュエータ２１０、補助翼１２０用の制御機構（例えば、サーボ機構１３２０）、安定板１２５用のサーボ機構４１０、プロペラ１３５を駆動するためのモータ１３１５、電源１３１０、全地球測位システム、様々なテレメトリセンサ、およびアンテナ７０５と通信状態であり得る。さらに、コンピューティングデバイスは、本明細書内の説明に従う別のコンピューティングデバイスと動作可能な通信状態であり得、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレット、または移動体通信デバイスを備え得るが、これらに限定されない。このような遠隔装置は、搭載コンピューティングモジュール（例えば、展開条件、任務制御など）を制御および／または構成するために使用され得る。
【国際調査報告】
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