(57)【要約】      （修正有）【課題】回転翼と固定翼の双方を備える飛行体において、従来提案されてきた固定翼式飛行体と回転翼式飛行体を組み合わせた飛行体に比べて、水平飛行と垂直離着陸との間で遷移させる際の姿勢制御や操縦の難しさを緩和する。また、望ましくは、回転翼と固定翼の双方を備える飛行体の構造や可動部の簡素化を図る。【解決手段】３以上の回転翼２０ａ〜２０ｃが取り付けられた機体１０と、前記機体に軸支された主翼３０と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部５０と、を備えることを特徴とする飛行体。【選択図】図１
2018020742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の回転翼が取り付けられた機体と、
前記機体に軸支された主翼と、
前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記主翼は、前記機体の重心を通る仮想的な第１軸に略垂直な方向に沿って延びる回転軸であって前記機体に固定された第２軸に軸支され、前記第１軸を通り前記第２軸を略垂直に横切る対称面について対称な形状であり、
３以上の前記回転翼は、前記対称面に対称な位置関係、且つ前記重心を挟んで前記第１軸に沿う方向の両側にそれぞれ少なくとも１つずつ前記機体に取り付けられ、
前記制御部は、水平に対する前記第１軸の傾角に応じて前記第２軸を中心とする前記主翼の傾きを制御する、
請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記第１軸に沿う方向において、当該飛行体の重心と前記主翼の揚力中心とが一致していることを特徴とする請求項２に記載の飛行体。
【請求項４】
前記第１軸に沿う方向において、当該飛行体の重心と前記主翼の揚力中心とが異なることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の飛行体。
【請求項５】
前記主翼は、基部と、当該基部とは異なる傾きに調整可能な補助翼と、を有し、
前記補助翼は、前記主翼において、本飛行体の進行方向後方側に設けられている、ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の飛行体。
【請求項６】
前記制御部は、垂直離着陸時に、前記主翼の傾きを略鉛直方向に調整する、ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の飛行体。
【請求項７】
前記制御部は、前記主翼のうち、前記飛行体の重心を挟んで一方側に設けられた第１部分と、前記飛行体の重心を挟んで他方側に設けられた第２部分と、で傾きを独立に制御することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の飛行体。
【請求項８】
前記制御部は、前記回転翼が特定の状態になったことを検知すると、前記第１部分と前記第２部分とで水平方向に対して傾きが互いに逆になるように制御することを特徴とする請求項７に記載の飛行体。
【請求項９】
３以上の回転翼が取り付けられた機体を持つ飛行体の改造キットであって、
前記機体に軸支される主翼と、
前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、
を含んで構成される改造キット。
【請求項１０】
３以上の回転翼が取り付けられた機体と、前記機体に軸支された主翼と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、を備える飛行体の制御方法であって、
前記制御部は、前記飛行体が水平飛行する際に、水平に対して一定の傾きを維持するように前記主翼の傾きを制御することを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
３以上の回転翼が取り付けられた機体と、前記機体に軸支された主翼と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、を備える飛行体の制御プログラムであって、
前記飛行体が水平飛行中において、水平に対して一定の傾きを維持するように前記主翼の傾きを制御する機能を前記制御部に実現させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体、飛行体の改造キット、飛行体の制御方法、及び、飛行体の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、代表的な飛行体の形状として、飛行機等の固定翼式飛行体とヘリコプター等の回転翼式飛行体とがある。
【０００３】
固定翼式飛行体は、機体に取り付けられた主翼の揚力で浮上する飛行体である。すなわち、固定翼式飛行体は、略水平方向へ機体を推進する推進装置を有し、機体の前進時に、機体に取り付けられた主翼の周囲の気流が主翼上面と主翼下面の間に形成する差圧が揚力となる飛行体である。固定翼式飛行体は、エネルギー効率が良く、高速飛行が可能である点で有利である。ただし、離着陸に滑走路場を要するため、離着陸場の確保が難しいという不利益が有る。
【０００４】
回転翼式飛行体は、回転翼によって必要な揚力や推力の全部あるいは一部を得て飛行する飛行体である。回転翼式飛行体は、垂直離着陸可能であるため離着陸に場所をとらず、小回りが利く点で有利である。また、いわゆるマルチコプターは、最低限必要な可動部品がモーターとローターブレードのみであり、ギアなどの機械的な構成部品が少ないため、信頼性が高く、振動ノイズが少ない点で有利である。ただ、固定翼式飛行体に比べると飛行速度が遅く、飛行時間や航続距離が短い点で不利益が有る。
【０００５】
そこで、固定翼式飛行体と回転翼式飛行体を組み合わせた飛行体が種々提案されている。
【０００６】
例えば特許文献１には、固定翼および電動マルチローターを組み合わせた航空機が開示されている。この航空機は、航空機にマルチローターを組み合わせたものであり、離着陸時にマルチローターを用いて垂直離着陸を実現し、水平飛行時はローターを停止して固定翼動力係合固定翼機として設置されたローターにより水平飛行する。
【０００７】
その他、ティルトローター方式の飛行体も実現されている。ティルトローター方式の飛行体は、回転翼軸の角度を変更可能として、回転翼により垂直浮上すること、及び、同じ回転翼の角度を変更して水平飛行を行うことが可能である。ティルトローター方式の飛行体は、固定翼式飛行体と回転翼式飛行体の特性を併せ持ち、回転翼式飛行体であるヘリコプターに比べて飛行速度、飛行時間及び航続距離を改善することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１４−５２８３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来提案されてきた固定翼式飛行体と回転翼式飛行体を組み合わせた飛行体は、いずれも水平飛行と垂直離着陸との間で遷移させる際の姿勢制御や操縦が難しい。また、ティルトローター式の飛行体は、回転翼の方向を切り替える可動部が多く、構造が複雑になる傾向があった。
【００１０】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、回転翼と固定翼の双方を備える飛行体において、水平飛行と垂直離着陸との間で遷移させる際の姿勢制御や操縦の難しさを緩和することを目的とする。また、望ましくは、回転翼と固定翼の双方を備える飛行体の構造や可動部の簡素化を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様の１つは、３以上の回転翼が取り付けられた機体と、前記機体に軸支された主翼と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、を備えることを特徴とする飛行体である。
【００１２】
このように構成された飛行体は、従来の３以上の回転翼が取り付けられたいわゆるマルチコプター的な機体に、主翼と制御部とを追加した構成で実現される。従って、水平飛行と垂直離着陸との間で遷移させる際の姿勢制御や操縦は、マルチコプターと同様になる。そして、水平飛行時には主翼の角度を調整して主翼に発生する揚力を利用するため、回転翼の出力を低下すること可能であり、従来のマルチコプターに比べて飛行速度、飛行時間及び航続距離を改善することができる。また、本発明に係る飛行体は、主翼とその制御部との追加で実現できるため、従来のマルチコプターに追加すべき構造や可動部が少なく、回転翼と固定翼の双方を備える飛行体としては構造や可動部が簡素である。
【００１３】
本発明の選択的な態様の１つは、前記主翼は、前記機体の重心を通る仮想的な第１軸に略垂直な方向に沿って延びる回転軸であって前記機体に固定された第２軸に軸支され、前記第１軸を通り前記第２軸を略垂直に横切る対称面について対称な形状であり、３以上の前記回転翼は、前記対称面に対称な位置関係、且つ前記重心を挟んで前記第１軸に沿う方向の両側にそれぞれ少なくとも１つずつ前記機体に取り付けられ、前記制御部は、水平に対する前記第１軸の傾きに応じて前記第２軸を中心とする前記主翼の傾きを制御する、飛行体である。
【００１４】
このように構成された飛行体においては、３以上の回転翼が取り付けられた機体に対する主翼の取り付け位置や向きが具体的に特定される。すなわち、３以上の回転翼が取り付けられた機体に、主翼によって生じる揚力を効果的に作用させる構成が実現される。従って、水平飛行時における回転翼の出力を効果的に低下させることが可能な飛行体が実現される。
【００１５】
本発明の選択的な態様の１つは、前記第１軸に沿う方向において、当該飛行体の重心と前記主翼の揚力中心とが一致していることを特徴とする飛行体である。
【００１６】
このように構成された飛行体においては、飛行体の重心と主翼が生じる揚力中心とが一致しているため、飛行体にかかる重力とほぼ反対方向に揚力が発生し、回転翼の揚力によって飛行体の重量を支持する割合が低下することはもちろん、飛行体にかかる重力と主翼の揚力との非均衡を回転翼の出力調整でバランスさせる必要もなく、水平飛行の制御が極めて容易になる。
【００１７】
本発明の選択的な態様の１つは、前記第１軸に沿う方向において、当該飛行体の重心と前記主翼の揚力中心とが異なることを特徴とする飛行体である。
【００１８】
このように構成された飛行体においては、飛行体の滑空性能を安定させたり、飛行体の機動性を高めたりすることができる。すなわち、従来の旅客機などの飛行機のように重心よりも前方に主翼の揚力中心を設けた場合には飛行体の滑空性能が安定し、従来の戦闘機などの飛行機のように重心よりも後方に主翼の揚力中心を設けた場合には飛行体の機動性が高まる。
【００１９】
本発明の選択的な態様の１つは、前記主翼は、基部と、当該基部とは異なる傾きに調整可能な補助翼と、を有し、前記補助翼は、前記主翼において、本飛行体の進行方向後方側に設けられている、ことを特徴とする飛行体である。
【００２０】
このように構成された飛行体においては、主翼の後部に設けた補助翼の傾きを適宜に調整することで、機体のロール軸を中心とした回転運動を制御することができる。すなわち、主翼まわりの気流に応じて補助翼の傾きを適宜に制御することで飛行を安定させる揚力とすることができる。また、補助翼を主翼の後部において左右別体にすることで、補助翼の制御により、飛行機のロール軸周りのローリング飛行を行ったり旋回飛行を行ったりすることができる。
【００２１】
本発明の選択的な態様の１つは、前記制御部は、垂直離着陸時に、前記主翼の傾きを略鉛直方向に調整する、ことを特徴とする飛行体である。
【００２２】
このように構成された飛行体においては、飛行体が垂直離着陸する際の主翼の空気抵抗が最小化し、垂直離着陸時の回転翼の出力を効率化できる。また、垂直離着陸の際に、主翼の空気抵抗によって生じる飛行体のふらつき等が小さくなり、回転翼の出力の制御が容易になる。
【００２３】
本発明の選択的な態様の１つは、前記制御部は、前記主翼のうち、前記飛行体の重心を挟んで一方側に設けられた第１部分と、前記飛行体の重心を挟んで他方側に設けられた第２部分と、で傾きを独立に制御することを特徴とする飛行体である。また、前記制御部は、前記回転翼が特定の状態になったことを検知すると、前記第１部分と前記第２部分とで水平方向に対して傾きが互いに逆になるように制御してもよい。
【００２４】
このように構成された飛行体においては、第１部分と第２部分とを独立に制御することで、機体のロール軸を中心とした回転運動を制御することができる。また、飛行機のロール軸周りのローリング飛行を行ったり旋回飛行を行ったりすることができる。また、回転翼が特定の状態（回転翼の不具合、停止、等）になった場合に、前記第１部分と前記第２部分とで水平方向に対して傾きが互いに逆に制御し、落下中に加わる空気抵抗を主翼の第１部分及び第２部分でそれぞれ受けて飛行体を回転させることで、落下速度の緩和と落下時の姿勢の安定を図り、飛行体の落下衝撃を緩和した不時着を実現することができる。
【００２５】
本発明の他の態様の１つは、３以上の回転翼が取り付けられた機体を持つ飛行体の改造キットであって、前記機体に軸支される主翼と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、を含んで構成される改造キットである。
【００２６】
すなわち、本発明は、３以上の回転翼が取り付けられた機体を持つ飛行体に追加する、主翼と制御部とを含む飛行体の改造キットとしても把握される。このような改造キットによれば、既存の３以上の回転翼が取り付けられたマルチコプターを本発明に係る主翼を有する飛行体に容易に改造可能であり、水平飛行時の回転翼の出力を低下し、飛行速度、飛行時間及び航続距離を改善することができる。
【００２７】
本発明の他の態様の１つは、３以上の回転翼が取り付けられた機体と、前記機体に軸支された主翼と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、を備える飛行体の制御方法であって、前記制御部は、前記飛行体が水平飛行する際に、水平に対して一定の傾きを維持するように前記主翼の傾きを制御することを特徴とする制御方法である。
【００２８】
すなわち、本発明は、３以上の回転翼が取り付けられた機体に軸支された主翼の傾きを制御する制御方法としても把握される。
【００２９】
本発明の他の態様の１つは、３以上の回転翼が取り付けられた機体と、前記機体に軸支された主翼と、前記機体に対する相対的な前記主翼の傾きを制御する制御部と、を備える飛行体の制御プログラムであって、前記飛行体が水平飛行中において、水平に対して一定の傾きを維持するように前記主翼の傾きを制御する機能を前記制御部に実現させることを特徴とする制御プログラムである。
【００３０】
すなわち、本発明は、３以上の回転翼が取り付けられた機体に軸支された主翼の傾きを制御する制御部において実行される制御プログラムとしても把握される。
【００３１】
以上説明した飛行体や改造キットは、他の機器や他の改造キットに組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、上述した制御方法は、他の方法の一環として実施される等の各種の態様を含む。また、上述した制御プログラムは、該制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、等としても実現可能である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、回転翼と固定翼の双方を備える飛行体において、水平飛行と垂直離着陸とを遷移させる際に姿勢制御や操縦の難しさを緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施形態に係る飛行体の外観を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る飛行体の外観を示す正面図である。
【図３】第１の実施形態に係る飛行体の外観を示す前方斜視図である。
【図４】左右方向の略中央に配設された回転翼のチルト機構を説明する図である。
【図５】第１の実施形態に係る飛行体の重心と主翼の揚力中心の位置関係を説明する図である。
【図６】主翼駆動部の構成を説明する図である。
【図７】制御部の機能の概略を説明するブロック図である。
【図８】離着陸時における飛行体の形状を説明する図である。
【図９】水平飛行時における飛行体の形状を説明する図である。
【図１０】３以外の数の回転翼を備える飛行体の例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態に係る飛行体の構造を説明する図である。
【図１２】第３の実施形態に係る飛行体の構造を説明する図である。
【図１３】第４の実施形態に係る飛行体の構造を説明する図である。
【図１４】第３の実施形態に係る飛行体の重心と主翼の揚力中心の位置関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、下記の順序に従って本技術を説明する。
（Ａ）第１の実施形態：
（Ｂ）第２の実施形態：
（Ｃ）第３の実施形態：
（Ｄ）第４の実施形態：
（Ｅ）第５の実施形態：
【００３５】
（Ａ）第１の実施形態：  
図１〜図３は本実施形態に係る飛行体１００の外観を示す図であり、図１は斜視図、図２は正面図、図３が前方斜視図である。図１〜図３には、３つの回転翼を有するいわゆるトライコプターに主翼及び主翼傾角の制御部材を追加したタイプの飛行体１００を示してあるが、後述するように、４つ以上の回転翼を持つマルチコプターに主翼及び主翼傾角の制御部材を追加した飛行体としてもよい。なお、以下では図中に示す方向（前後左右上下）を用いて説明を行う場合がある。
【００３６】
飛行体１００は、概略、機体１０、３以上の複数の回転翼（図１においては３つの回転翼２０ａ〜２０ｃ）、主翼３０、主翼駆動部４０、制御部５０、及び、電源６０を備える。なお、主翼駆動部４０と制御部５０を合わせて主翼３０の傾きを制御する制御部と把握することもできる。電源６０は、回転翼２０ａ〜２０ｃ、主翼駆動部４０及び制御部５０に対して直接又は間接的に電力を供給する。その他、図１〜図３に示す例では、着陸時に飛行体１００を着陸面上で所定の姿勢に支持する脚部７０ａ〜７０ｃを設けてある。
【００３７】
機体１０の形状及び構造は、様々なものを採用可能であるが、軽量であって後述する垂直離着陸や水平飛行の際の空気抵抗が少ないことが望ましく、人員や貨物を収容搬送する必要が無い場合は、例えば、線状の部材を組み合わせて骨組状の構造体とすることが考えられる。
【００３８】
主翼３０は、第２軸Ａ２を介して機体１０に軸支されている。第２軸Ａ２は、飛行体１００の重心ＧＣを通る仮想的な第１軸Ａ１に略垂直な方向に沿って延びる回転軸であり、機体１０に固定された軸孔部材１１の軸孔に軸回転自在に挿通されている。主翼３０が第２軸Ａ２を中心にして回転することで、その腹側翼面３１と機体１０との相対的な角度を変化することができる。このように、主翼３０は、機体１０に固定されて機体１０との相対的な位置関係が変化しない第２軸Ａ２を介して機体１０に軸支されており、第２軸Ａ２を介して機体１０に対する相対的な傾きを変化できる構造になっている。
【００３９】
主翼３０は、第１軸Ａ１を通り第２軸Ａ２を略垂直に横切る面である対称面Ｍについて対称な形状となっている。図１に示す方向で言えば、主翼３０は対称面Ｍについて左右対称な形状である。図１〜図３に示す主翼３０としては、対称面Ｍに沿う方向の断面形状が一般によく知られた前縁が丸く後縁が尖った断面形状としてある。
【００４０】
主翼３０は、第２軸Ａ２を回転軸とする主翼３０の回転軌道上に位置する機体１０の一部又は全部との干渉を避けるべく、一部に切欠部を設けてもよい。図１〜図３に示す例では、左右方向略中央の後方側縁部を前方に向かって切り欠いた切欠部３２を設けてある。これにより、第２軸Ａ２を回転軸とする主翼３０が機体１０と干渉せずに回転可能な範囲が拡大し、主翼３０の傾き調整に係る自由度が向上する。
【００４１】
回転翼２０ａ〜２０ｃは、各回転翼が機体１０に加える上昇力の作用点が、対称面Ｍについて対称な位置関係となるように機体１０に取り付けられる。また、回転翼２０ａ〜２０ｃは、平面視において、回転翼２０ａ〜２０ｃを結ぶ仮想的な多角形（図１〜図３では三角形）が重心ＧＣを囲う位置関係で機体１０に取り付けられる。より好ましくは、回転翼２０ａ〜２０ｃを結ぶ仮想的な多角形の重心と重心ＧＣとが略一致する位置関係とする。これにより、回転翼２０ａ〜２０ｃは、上昇／下降／水平飛行等の飛行時に、機体１０のバランス保持が容易となる。
【００４２】
また、回転翼２０ａ〜２０ｃは、第１軸Ａ１に沿う方向において重心ＧＣを挟んで両側（前方と後方）に分散させて機体に取り付けられている。図１に示す例では、第１軸Ａ１に沿う方向において、重心ＧＣを挟んで前方の機体１０に回転翼２０ａ，２０ｂが取り付けられ、重心ＧＣを挟んで後方の機体１０に回転翼２０ｃが取り付けられている。このように、第１軸Ａ１に沿う方向において重心ＧＣを挟んで両側に分散させて回転翼を設けることで、垂直方向への移動と水平方向の移動との切り替えが可能になる。
【００４３】
重心ＧＣより前方に配設される回転翼２０ａ，２０ｂは、対称面Ｍを挟んで左右に離間させて対称配置されている。このように左右に離間して対称配置された回転翼２０ａ，２０ｂは、その回転方向を互いに逆方向にしてある。一方、重心ＧＣよりも後方に配設される回転翼２０ｃは、左右方向の略中央（対称面Ｍが横切る位置）に配設されている。左右方向略中央に配設された回転翼２０ｃは、図４に示すような、回転翼２０ｃの傾きを自動調整するチルト機構１２を介して機体１０に取り付けられている。チルト機構１２は、後述するサーボＳｖ１を有し、制御部５０の制御により、回転翼２０ｃの回転の反作用として回転速度に応じて発生する捩れ力を相殺する方向に自動的に角度を調整される。
【００４４】
回転翼２０ａ〜２０ｃは、回転翼２０ａ，２０ｂの回転面に沿う面を平面視した場合に、主翼３０と重複しない位置に設けられている。本実施形態では、回転翼２０ａ，２０ｂは、その回転面が機体１０の第１軸Ａ１と略平行となるように配設されている。従って、飛行体１００の平面視においても主翼３０と回転翼２０ａ〜２０ｃとが互いに重複しない位置関係である。これにより、主翼３０及び回転翼２０ａ〜２０ｃの安定性が向上し、主翼３０が発生する揚力が安定し、回転翼２０ａ〜２０ｃの出力も安定する。
【００４５】
主翼３０は、制御部５０によって、水平に対する第１軸Ａ１の傾きに応じて、第２軸Ａ２を回転軸とする機体１０に対する相対的な傾きを制御される。具体的には、主翼３０が、水平に対して一定の傾きを維持するように傾きを制御される。この一定の傾きは主翼３０の形状等に応じて様々であるが、例えば主翼３０を略水平に維持したときに所望の揚力が得られる形状の場合は、制御部５０は、主翼３０が略水平を維持するように主翼３０の傾きを制御する。
【００４６】
飛行体１００全体の重心ＧＣと主翼３０の揚力中心ＬＣは、図５に示すように、機体１０及び主翼３０を水平に保った状態で第１軸Ａ１に沿う方向において略一致している。これにより、飛行体１００が水平飛行する際に飛行体１００に加わる重力と主翼３０に生じる揚力とがほぼ正確に相殺し合う構造が実現されることになり、重力と揚力の作用点の違いにより飛行体１００に生じる回転を抑制するべく回転翼２０ａ〜２０ｃの出力を調整する必要が無い。従って、回転翼２０ａ〜２０ｃの出力制御が容易になる。
【００４７】
主翼駆動部４０は、第２軸Ａ２を回転軸とする主翼３０と機体１０の間の角度を調整する。本実施形態では、図６に示すように、回転サーボ４１とリンク機構４２とで主翼駆動部４０を構成しており、回転サーボ４１及びリンク機構４２を介して機体１０と主翼３０とを接続してある。図において、リンク機構４２の一端は、主翼３０の第２軸Ａ２から離間した主翼３０の尾部３３付近に軸支され、リンク機構４２の他端は回転サーボ４１の回転円盤４１ａに固定されている。
【００４８】
回転サーボ４１は、制御部５０の制御により、回転サーボ４１の内部に固定されたモーターが駆動される。上述した回転円盤４１ａはこのモーターの回転軸に固定されており、制御部５０の制御に従って回転円盤４１ａが回転駆動される。これにより、回転円盤４１ａに一端を固定されたリンク機構４２のジョイント部４２ａの屈曲角が可変され、機体１０に対する相対的な主翼３０の相対的な傾きが可変される。
【００４９】
このように、制御部５０は、主翼駆動部４０を制御して、機体１０に対する相対的な主翼３０の傾きを制御する。本実施形態では、制御部５０は、主翼駆動部４０の回転サーボ４１に目標回転角度を示す制御信号を入力し、回転サーボ４１が主翼３０と機体１０の間の相対的な角度を制御する。また、制御部５０は、各回転翼２０ａ〜２０ｃの回転速度の制御も行う。
【００５０】
図７は、制御部５０の機能の概略を説明するブロック図である。同図に示すように、制御部５０は、制御用コンピュータ５１、３軸加速度センサ５２、３軸ジャイロセンサ５３、受信部５４を備えている。制御用コンピュータ５１は、内蔵するメモリに記録された制御プログラムにより回転翼２０ａ〜２０ｃの回転数や主翼３０の傾きを制御する。制御用コンピュータ５１の入出力回路５１ａ〜５１ｅには、それぞれ回転翼２０ａ〜２０ｃのモータアンプＡｍｐ１〜Ａｍｐ３、回転翼２０ｃのヨー軸の傾きを調整するサーボＳｖ１、及び、主翼３０の傾きを調整する主翼駆動部４０の回転サーボ４１、がそれぞれ接続されている。
【００５１】
制御部５０は、主に３軸ジャイロセンサ５３の出力する角速度の積算により得られる角度情報を用いて機体１０のピッチ軸周りの水平方向に対する傾きを検出する。機体１０のピッチ軸は、上述した第２軸Ａ２に沿う方向に延びている。また、制御部５０は、３軸ジャイロセンサ５３のオフセット量を、３軸加速度センサ５２の出力する静的な傾き情報を用いて補正する。これにより、制御部５０は、機体１０のピッチ軸周りの傾きを正確に検出することができる。
【００５２】
制御部５０は、３軸ジャイロセンサ５３及び３軸加速度センサ５２を用いて取得する角度情報を用いて回転サーボ４１を制御する。その際、機体１０の水平方向に対する傾きである角度情報を、変換式や変換テーブル等を用いて回転サーボ４１の回転量を示す情報に変換して回転サーボ４１へ入力する。回転サーボ４１は、入力された回転量を示す情報に応じた角度を回転し、主翼３０の角度を可変する。
【００５３】
なお、飛行体１００のは外部からラジオコントロールにより制御される構成としてもよく、この場合、制御部５０には、ラジオコントロール信号の搬送波に乗せて送信される制御信号を受信するための受信部を設ける。
【００５４】
次に、飛行体１００の飛行状態に応じた主翼駆動部４０及び回転翼２０ａ〜２０ｃの制御について説明する。図８，図９は、離着陸時及び水平飛行時における飛行体１００の形状を説明する図である。
【００５５】
まず、離陸時は、図８に示すように、主翼３０を略水平（図では、機体１０に対しても平行）に保つように主翼駆動部４０を制御する。この状態で各回転翼２０ａ〜２０ｃの出力をバランスさせつつ出力を上昇させると、飛行体１００全体がバランスを保ちつつ離陸上昇する。
【００５６】
次に、離陸後、水平飛行を行う際は、図９に示すように、回転翼２０ａ，２０ｂの出力を回転翼２０ｃの出力に比べて小さくして機体１０を前傾させ、その後、回転翼２０ａ，２０ｂと回転翼２０ｃの出力とをバランスさせることで、その前傾度合いを維持しつつ水平飛行を行うことができる。機体１０の傾きが大きい程、回転翼２０ａ〜２０ｃの推進力が含む水平分力の割合（垂直上方へ向かう分力に対する比率）が大きくなり、水平飛行速度が上昇する。
【００５７】
このとき、主翼３０は、その周囲を流れる風で揚力が発生するような水平方向に対して一定の傾きに維持されている。機体１０に対する角度としては、機体１０全体が前傾しているため、主翼３０はその尾部３３を機体１０に近づけるように後傾した状態となる。制御部５０は、一定時間置きに機体１０の傾きを検出し、その傾きに応じて主翼３０の傾きを調整する。このように、主翼３０に揚力が発生する傾きに主翼３０が自動的に調整されるため、従来の回転翼の揚力のみで水平飛行するマルチコプターに比べて、主翼３０の揚力の分だけ回転翼２０ａ〜２０ｃによる上昇力を低下させることができる。すなわち、回転翼２０ａ〜２０ｃによって生じる上昇力を低下できるため、その分、出力を低下させたり、水平方向の推力を高めたりすることができる。
【００５８】
なお、上述した実施形態では回転翼の数が３つの場合を例に取り説明したが、飛行体１００としては、例えば図１０に示すように、４つの回転翼を持つクアッドコプター（図１０（ａ））、６つの回転翼を持つヘキサコプター（図１０（ｂ））、８つの回転翼を持つオクタコプター（図１０（ｃ））等であってもよい。これらの場合でも、飛行体に主翼及び主翼傾角の制御部材を取り付けることで、上述した実施形態と同様に、水平飛行と垂直離着陸との間で遷移させる際の姿勢制御や操縦の難しさを緩和し、回転翼と固定翼の双方を備える飛行体の構造や可動部の簡素化を図り、従来のマルチコプターに比べて飛行速度、飛行時間及び航続距離を改善できる。
【００５９】
（Ｂ）第２の実施形態：  
図１１は、本実施形態に係る飛行体２００の構造を説明する図である。同図に示す飛行体２００は、主翼の形状を除くと第１の実施形態に係る飛行体１００と同様の構成であるため、主翼以外の構成には飛行体１００と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
飛行体２００の主翼２３０は、その左右方向略中央の後方側縁部を前方に向かって切り欠いた切欠部２３２を設けてある。切欠部２３２は、後方側縁部から長さｄ０以上で形成されている。長さｄ０は、第２軸Ａ２から主翼３０の後方側縁部までの長さｄ１から、第２軸Ａ２から機体１０の第１軸Ａ１に向けて下ろした垂線の長さｄ２を差し引いた長さである。これにより、第２軸Ａ２を回転軸として主翼２３０を機体１０の第１軸Ａ１と略直交する角度まで傾かせることができる。
【００６１】
従って、飛行体２００が垂直離着陸する際に、主翼２３０を略鉛直方向（機体１０と略直交する角度）まで調整し、飛行体２００の垂直離着陸時に主翼２３０によって生じる空気抵抗を最小化させ、垂直離着陸時の回転翼の出力を効率化できる。また、垂直離着陸の際に、主翼の空気抵抗によって生じる飛行体のふらつき等が小さくなり、回転翼の出力の制御が容易になる。
【００６２】
（Ｃ）第３の実施形態：  
図１２は、本実施形態に係る飛行体３００の構造を説明する図である。同図に示す飛行体３００は、主翼の形状を除くと第１の実施形態に係る飛行体１００と同様の構成であるため、主翼以外の構成には飛行体１００と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
飛行体３００の主翼３３０は、基部３３１と、当該基部３３１とは異なる傾きに調整可能な補助翼３３２と、を有する。補助翼３３２は、主翼３３０において、本飛行体３００の進行方向後方側に設けられている。このとき、主翼３３０の揚力中心ＬＣと飛行体３００の重心ＧＣとは、前後にずらしておく。
【００６４】
従来の旅客機などの飛行機のように水平方向における移動安定性を重視する場合は、図１４に示すように、第１軸Ａ１に沿う方向において重心ＧＣが揚力中心ＬＣより進行方向前方側に位置させる。そして、上述した補助翼３３２の基部３３１に対する傾きを調整することで、滑空機としての機能を飛行体３００の持たせることができる。逆に、従来の戦闘機などの飛行機のように機動性を重視する場合は、第１軸Ａ１に沿う方向において重心ＧＣよりも後方に揚力中心ＬＣを設ける。
【００６５】
（Ｄ）第４の実施形態：  
図１３は、本実施形態に係る飛行体４００の構造を説明する図である。同図に示す飛行体４００は、主翼の形状と主翼駆動部の数を除くと第１の実施形態に係る飛行体１００と同様の構成であるため、主翼以外の構成には飛行体１００と同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
本実施形態では、主翼４３０が左右に分かれて設けられている。すなわち、飛行体４００の重心ＧＣを挟んで一方側（例えば左側）に設けられた第１部分（左主翼４３０Ｌ）と、飛行体４００の重心ＧＣを挟んで他方側（例えば右側）に設けられた第２部分（右主翼４３０Ｒ）と、に分離した形状とする。
【００６７】
左主翼４３０Ｌと右主翼４３０Ｒは、いずれも第２軸Ａ２を中心に回動可能である。機体１０には、左主翼４３０Ｌの傾きを制御する左主翼駆動部４４０Ｌ（不図示）と、右主翼４３０Ｒの傾きを制御する右主翼駆動部４４０Ｒ（一部不図示）とを有する。左主翼駆動部４４０Ｌと右主翼駆動部４４０Ｒは、上述した主翼駆動部４０と同様の構成とする。これにより、制御部５０は、左主翼４３０Ｌの傾きと、右主翼４３０Ｒの傾きとを、独立に調整することができる。
【００６８】
従って、左主翼４３０Ｌと右主翼４３０Ｒとを互いに異なる傾きに調整すると、主翼４３０の調整により飛行体４００を左に旋回させたり右に旋回させたりすることができる。また、互いに異なる揚力が発生するように左主翼４３０Ｌの傾きと右主翼４３０Ｒの傾きを調整することで、横風に晒された際に飛行体４００の安定性を取り戻すことができる。
【００６９】
また、回転翼２０ａ〜２０ｃが特定の状態（回転翼の不具合、停止、等）になった場合に、左主翼４３０Ｌと右主翼４３０Ｒとを、水平面を挟んで互いに逆の傾きとなるように調整することもできる。これにより、回転翼２０ａ〜２０ｃが特定の状態になった場合に、落下中に加わる空気抵抗を互いに異なる傾きの左主翼４３０Ｌと右主翼４３０Ｒで受けて飛行体を回転させることで、落下速度の緩和と落下時の体勢の安定を図り、飛行体の落下衝撃を緩和して不時着を実現することができる。
【００７０】
（Ｅ）第５の実施形態：  
以上説明した各実施形態に係る機体１０以外の部分は、既存のマルチコプターに後から取り付ける改造キットとして実現してもよい。すなわち、上述した主翼、機体に対する主翼の傾きを調整する主翼駆動部、主翼駆動部に制御信号を入力する制御部、及び、これらを既存のマルチコプターに取り付けるための取付具をまとめて改造キットとしてもよい。このような改造キットによって、本実施形態に記載のような傾き調整可能な主翼を持たない既存のマルチコプターも、後から本実施形態のような傾き調整可能な主翼を持つマルチコプターに改造することができる。
【００７１】
なお、本発明は上述した各実施形態に限られず、上述した各実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した各実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【符号の説明】
【００７２】
１０…機体、１１…軸孔部材、２０ａ〜２０ｃ…回転翼、３０…主翼、３１…腹側翼面、３２…切欠部、４０…主翼駆動部、４１…回転サーボ、４２…リンク機構、５０…制御部、５１…制御用コンピュータ、５１ａ〜５１ｄ…入出力回路、５２…３軸加速度センサ、５３…３軸ジャイロセンサ、５４…受信部、６０…電源、７０ａ〜７０ｃ…脚部、１００…飛行体、２００…飛行体、２３０…主翼、２３２…切欠部、３００…飛行体、３３０…主翼、３３１…基部、３３２…補助翼、４００…飛行体、４３０…主翼、４３０Ｌ…左主翼、４３０Ｒ…右主翼、４４０Ｌ…左主翼駆動部４４０Ｒ…右主翼駆動部、Ａ１…第１軸、Ａ２…第２軸、ＧＣ…重心、ＬＣ…揚力中心、Ｍ…対称面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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