(57)【要約】ロータ（２）が回転して飛行する軽量小型飛行体（１）であって、ロータ（２）の回転の反作用として機体（１０）に生じる反作用トルクを低減するために、ロータ（２）の回転で主軸（１００）の軸方向に発生する空気流を、主軸（１００）の軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面（５ａ）で受けて、機体（１０）に主軸（１００）回りのトルクを発生させる回転抑止羽根（５）と、羽根面（５ａ）の傾斜角度を変更して、機体（１０）に発生する主軸（１００）回りのトルクの大きさを調節する制御装置（２３）と、を備えるという特徴を有する。
2015049798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸とともに回転し、機体の主軸となる１軸の軸方向に流れる空気流を発生して前記空気流で機体に揚力を発生させて前記機体を地表面から前記軸方向に浮上させるロータと、
前記ロータの回転の反作用として前記機体に生じる反作用トルクを低減するために、前記軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で前記空気流を受けて前記機体に前記主軸回りのトルクを発生させる板羽根と、
前記回転軸を、前記主軸と同軸の状態から、前記主軸と直交し、かつ、互いに直交する２軸方向に傾倒させて、回転する前記ロータで前記機体に推進力を発生させる傾倒装置と、
前記傾斜角度を変更して、前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節する制御装置と、を備えることを特徴とする軽量小型飛行体。
【請求項２】
回転軸とともに回転し、機体の主軸となる１軸の軸方向に流れる空気流を発生して前記空気流で機体に揚力を発生させて前記機体を地表面から前記軸方向に浮上させるロータと、
前記ロータの回転の反作用として前記機体に生じる反作用トルクを低減するために、前記軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で前記空気流を受けて前記機体に前記主軸回りのトルクを発生させる板羽根と、
前記回転軸を、前記主軸と同軸の状態から、前記主軸と直交する１軸方向に傾倒させて、回転する前記ロータで前記機体に推進力を発生させる傾倒装置と、
前記傾斜角度を変更して、前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、前記機体を前記主軸回りに回転させて進行方向を転向する制御装置と、を備えることを特徴とする軽量小型飛行体。
【請求項３】
１つの前記機体に１つの前記ロータが備わっていることを特徴とする請求項１に記載の軽量小型飛行体。
【請求項４】
１つの前記機体に１つの前記ロータが備わっていることを特徴とする請求項２に記載の軽量小型飛行体。
【請求項５】
前記機体はフレーム構造であり、
前記フレーム構造は、前記主軸を中心とする円環状のリムと、
前記主軸と同軸に延設されるハブ部材から前記リムの径方向に放射状に延設されるスポークと、
前記制御装置、前記傾倒装置、前記ロータ、前記回転軸を回転させるモータ、および前記モータに電力を供給するバッテリを含む補機類を囲むように前記リムの円環状に沿って配設されるサイドフレームと、を含んで構成され、
前記ロータおよび前記モータと、前記補機類と、が前記主軸の軸線上に前記リムを挟んで配設され、前記補機類が配設される位置が重心の位置になることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の軽量小型飛行体。
【請求項６】
前記サイドフレームが側面視で楕円形状を呈し、
前記機体が、前記軸方向に球体が押しつぶされた楕円球体であることを特徴とする請求項５に記載の軽量小型飛行体。
【請求項７】
前記板羽根の外縁部が前記楕円球体の一部を形成することを特徴とする請求項６に記載の軽量小型飛行体。
【請求項８】
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段を備え、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の軽量小型飛行体。
【請求項９】
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段を備え、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項５に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１０】
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段を備え、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項６に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１１】
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段を備え、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項７に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１２】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１３】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項５に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１４】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項６に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１５】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項７に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１６】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項８に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１７】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項９に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１８】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項１０に記載の軽量小型飛行体。
【請求項１９】
前記制御装置は、
少なくとも、飛行している前記機体の飛行高度、前記機体の進行方向を示す絶対方位、および飛行している前記機体の前記主軸回りの回転角速度、を計測可能な計測装置から入力される計測信号に基づいて、前記回転軸を傾倒させるとともに前記傾斜角度を変更し、
外部コントローラが発信する指令に応じた飛行状態で前記機体を飛行させることを特徴とする請求項１１に記載の軽量小型飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量小型飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献２には、「本発明は、断面がエアフォイル形状であり、一定角度の間隔で配置された複数のブレード、及びこれらの各ブレードの一端部が互いに連結されるハブを備え、その回転によって揚力を発生させるロータと、先端がハブに結合され、回転自在な駆動軸を備え、ロータを回転させるために必要な駆動力を付与するロータ駆動部と、ロータ駆動部を収容し、ロータの下側に位置して、そのロータの回転によって発生する揚力により飛行するボディーと、ロータの回転によって、そのロータが回転する方向と逆方向にボディーを回転させる反作用トルクを低減させるか、または無くすために、ボディーの外側面の周縁方向に沿って一定角度の間隔で配置され、そのそれぞれの一端部は、駆動軸の長手方向に前記ボディーに固定された複数の固定ウィングと、を備える。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献1：特開２０１２−８１９３６号公報
特許文献2：特表２００７−５２１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つのロータ（プロペラ）だけで飛行可能に構成されている飛行体が特許文献１に記載されている。しかしながら、この飛行体は板状の機体を有し、ロータを回転させるモータの反作用で機体がヨー軸回りに回転（ヨー回転）した状態で飛行するように構成されている。つまり、特許文献１に記載される飛行体は、ヨー軸回りに回転しない状態での浮上状態を維持できないという問題がある。
また、特許文献２には、１つのメインロータを有し、ボディ（機体）がヨー軸回りに回転（ヨー回転）することなく飛行可能な超小型飛行体が記載されている。この超小型飛行体は、メインロータの下方に複数のウィングを有し、メインロータを回転させるモータの反作用で機体に生じるヨー軸回りの回転トルクを、メインロータの回転に伴う下降流で打ち消すように構成されている。しかしながら、特許文献２の超小型飛行体に備わるウィングは固定式であり、浮上状態にある超小型飛行体の周囲の状況（風向や風速等）が変化した場合に安定した浮上状態を維持できない場合がある。【０００５】
そこで本発明は、ロータの回転で揚力を発生するとともに、ヨー軸回りの回転を抑止可能な軽量小型飛行体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明は、ロータが回転して飛行する軽量小型飛行体で、ロータの回転の反作用として機体に生じる反作用トルクを低減するために、ロータの回転で発生する空気流を、ヨー軸の軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で受けて、機体にヨー軸回りのトルクを発生させる板羽根と、羽根面の傾斜角度を変更して、機体に発生するヨー軸回りのトルクの大きさを調節する制御装置と、を備えるという特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、ロータの回転で揚力を発生するとともに、ヨー軸回りの回転を抑止可能な軽量小型飛行体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る軽量小型飛行体の構造を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は回転抑止羽根の側面図、（ｂ）は回転抑止羽根に空気流が当たって主軸回りの回転抑止トルクが発生する状態を示す側面図、（ｃ）は主軸回りに発生する回転抑止トルクを示す上面図である。
【図３】（ａ）は軽量小型飛行体が傾いて地表面に着地した状態を示す側面図、（ｂ）は軽量小型飛行体が地表面で正立した状態を示す側面図である。
【図４】（ａ）は実施例２の軽量小型飛行体を示す斜視図、（ｂ）は実施例２の軽量小型飛行体の変形例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は回転抑止羽根が風向に対して傾斜している状態を示す図、（ｂ）は回転抑止羽根の羽根面が風向と平行な状態を示す図、（ｃ）は反力トルクより大きな回転抑止トルクが発生している状態を示す図である。
【図６】（ａ）は風向検出手段の検出羽根が風向に対して傾斜している状態を示す図、（ｂ）は風向検出手段の検出羽根が風向と平行な状態を示す図である。
【図７】（ａ）は実施例３の軽量小型飛行体に３枚の回転抑止羽根が備わる変形例を示す斜視図、（ｂ）は実施例３の軽量小型飛行体の変形例の上面図である。
【図８】（ａ）は反力トルクより小さな回転抑止トルクが機体に発生している状態を示す上面図、（ｂ）は進行方向がＤ２の方向に転向した機体を示す上面図である。
【図９】（ａ）は反力トルクより大きな回転抑止トルクが機体に発生している状態を示す上面図、（ｂ）は進行方向がＤ３の方向に転向した機体を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は実施例１に係る軽量小型飛行体の構造を示す斜視図である。また、図２（ａ）は回転抑止羽根の側面図、図２（ｂ）は回転抑止羽根に空気流が当たって主軸回りの回転抑止トルクが発生する状態を示す側面図、図２（ｃ）は主軸回りに発生する回転抑止トルクを示す上面図である。また、図３（ａ）は軽量小型飛行体が傾いて地表面に着地した状態を示す側面図、図３（ｂ）は軽量小型飛行体が地表面で正立した状態を示す側面図である。【００１１】
図１に示すように、実施例１の軽量小型飛行体１は、球体が１つの軸方向に押しつぶされた形状（以下、楕円球体と称する）を呈するフレーム構造の機体１０を有する。この機体１０において、球体が押しつぶされる方向を軸方向とする１軸を主軸１００とする。
軽量小型飛行体１の機体１０は、主軸１００を中心とする円環状のフレーム（リム１０ａ）と、リム１０ａの中心に主軸１００と同軸に延設される筒状部材（ハブ部材１０ｄ）からリム１０ａの径方向に放射状に延設される複数のフレーム（スポーク１０ｂ）と、を有する。図１には４本のスポーク１０ｂが備わる一例が示されている。【００１２】
また、リム１０ａには、楕円球体の外形を構成する複数のフレーム（サイドフレーム１０ｃ）が取り付けられる。サイドフレーム１０ｃは側面視で楕円形状を呈し、主軸１００上に頂部１０Ｔを形成する。このような楕円形状に湾曲するサイドフレーム１０ｃがリム１０ａの円環状に沿って配設されて楕円球体の機体１０が形成される。なお、図１には３本のサイドフレーム１０ｃが記載されているが、サイドフレーム１０ｃの数は限定するものではない。
また、サイドフレーム１０ｃは、主軸１００の軸方向に中央となる最も膨出した部分がリム１０ａで連結され、この構成によって、機体１０における主軸１００の軸方向の中央にリム１０ａが配設される。【００１３】
図１に示すように、実施例１の軽量小型飛行体１は、リム１０ａ、スポーク１０ｂ、およびサイドフレーム１０ｃで形成されるフレーム構造の機体１０を有する。
機体１０がフレーム（リム１０ａ，スポーク１０ｂ，サイドフレーム１０ｃ）で形成されることによって軽量小型飛行体１が軽量化され、さらに軽量小型飛行体１が飛行するときの抵抗が軽減される。【００１４】
また、軽量小型飛行体１には、主軸１００と同軸の回転軸２０ａを回転させるモータ２０と、回転軸２０ａとともに回転するロータ２と、ロータ２の回転に使用される補機類（モータ２０に電力を供給するバッテリ２１等）が備わる。実施例１の軽量小型飛行体１は、１つの機体１０に１つのロータ２が備わる「シングルロータ」である。
ロータ２、モータ２０およびバッテリ２１を含む補機類は機体１０の内側に配設される。また、ロータ２は、例えば２枚のブレード２ａを有し、回転軸２０ａとともに回転して主軸１００の軸方向に流れる空気流を発生させる。そして、ロータ２の回転で生じる空気流によって機体１０に揚力が発生し、軽量小型飛行体１が地表面Ｇ（地面，海面）から主軸１００の軸方向に浮上するように構成される。なお、ロータ２に備わるブレード２ａの数は２枚に限定するものではなく、３枚以上のブレード２ａが備わるロータ２であってもよい。【００１５】
また、実施例１の軽量小型飛行体１には、ロータ２の回転軸２０ａを主軸１００に対して傾倒させる傾倒装置２２が備わる。傾倒装置２２はモータ２０ごと回転軸２０ａを傾倒させる構成であってもよいし、回転軸２０ａのみ傾倒させる構成であってもよい。なお、傾倒装置２２は、従来から使用されているものを使用すればよい。
ロータ２の回転中心となる回転軸２０ａが主軸１００に対して傾倒するとロータ２の回転で生じる空気流が主軸１００の軸方向に対して傾斜し、機体１０に推進力が生じる。
実施例１の傾倒装置２２は、回転軸２０ａを、主軸１００と同軸の状態から、主軸１００と直交するロール軸（Ｒ）と、主軸１００およびロール軸（Ｒ）と直交するピッチ軸（Ｐ）と、に向かう互いに直交する２軸方向に傾倒可能に構成される。そして軽量小型飛行体１は、回転軸２０ａをピッチ軸（Ｐ）の方向とロール軸（Ｒ）の方向に適宜傾倒して推進力が作用する方向を変更し、地表面Ｇから浮上した状態で任意の方向に進行するように飛行する。
つまり、回転軸２０ａがロール軸（Ｒ）方向とピッチ軸（Ｐ）方向にそれそれ任意の角度で傾倒することによって軽量小型飛行体１の進行方向が決定される。【００１６】
なお、主軸１００は、ピッチ軸（Ｐ）およびロール軸（Ｒ）と直交する軸であり、軽量小型飛行体１のヨー軸（Ｙ）となる。【００１７】
また、軽量小型飛行体１には、モータ２０や傾倒装置２２を制御してロータ２の回転速度や傾倒角度を調節する制御装置２３が備わる。また、軽量小型飛行体１には、ピッチ軸（Ｐ）回りの回転角速度、ロール軸（Ｒ）回りの回転角速度、ヨー軸（Ｙ）回りの回転角速度を検出するジャイロセンサや飛行の状態を計測するセンサ等を含む計測装置２４が備わっている。
計測装置２４には、例えば、飛行している機体１０の飛行速度を計測するセンサ、飛行している機体１０の飛行高度を計測するセンサ、機体１０の進行方向を絶対方位で検出するセンサ、などが飛行状態を計測するセンサとして含まれている。なお、ピッチ軸（Ｐ）回り、ロール軸（Ｒ）回りの回転角速度、ヨー軸（Ｙ）回りの傾斜を計測するセンサ、や加速度センサなど、他のセンサが計測装置２４に含まれていてもよい。【００１８】
また、実施例１の軽量小型飛行体１は、外部コントローラ７からの指令（例えば、無線信号による指令）に応じて飛行する構成であり、外部コントローラ７が発信する指令（無線信号）を受信する受信装置２５が軽量小型飛行体１に備わっている。【００１９】
回転軸２０ａを傾倒させる傾倒装置２２はモータ２０の近傍に配設されることが好ましく、モータ２０や傾倒装置２２を制御する制御装置２３はモータ２０および傾倒装置２２の近傍に配設されることが好ましい。さらに、計測装置２４はジャイロセンサ等のセンサが計測した計測信号を制御装置２３に入力し、受信装置２５は外部コントローラ７から受信した信号を制御装置２３に入力する。このため、計測装置２４および受信装置２５は制御装置２３の近傍に配設されることが好ましい。
したがって、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、および受信装置２５は、主軸１００の軸方向に、リム１０ａに対してモータ２０と同じ側に配設されることが好ましい。【００２０】
また、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、および受信装置２５は、ロータ２およびモータ２０と同様に、機体１０の内側に配設される。
つまり、実施例１の軽量小型飛行体１は、ロータ２（回転軸２０ａ）、モータ２０、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、受信装置２５、およびバッテリ２１を含む補機類が機体１０の内側に配設される。したがって、機体１０を構成するサイドフレーム１０ｃが、ロータ２（回転軸２０ａ）、モータ２０、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、受信装置２５、およびバッテリ２１を含む補機類を囲むように備わり、これらの機器類はサイドフレーム１０ｃによって保護される。【００２１】
また、バッテリ２１を含む補機類は、ロータ２の回転で生じる空気流の下流側に、主軸１００の軸線上に配設されていることが好ましい。さらに、バッテリ２１を含む補機類は、機体１０の一方の頂部１０Ｔ付近に配置され、ロータ２、モータ２０、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、および受信装置２５は、バッテリ２１に対して主軸１００の軸方向にリム１０ａと反対側に配設されることが好ましい。そして、主軸１００回りに機体１０の重量バランスが均等になるように、ロータ２、モータ２０、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、および受信装置２５は主軸１００の軸線上に配設されていることが好ましい。
つまり、ロータ２、モータ２０、傾倒装置２２、制御装置２３、計測装置２４、および受信装置２５と、バッテリ２１を含む補機類と、は主軸１００の軸線上にリム１０ａを挟んで配設されることが好ましい。そして、中空のハブ部材１０ｄの内部に、バッテリ２１からモータ２０に電力を供給する電力線（図示せず）が配線される。【００２２】
一般的にバッテリ２１はモータ２０やロータ２よりも重量が重いため、この構成によって、バッテリ２１を含む補機類が配設される位置（機体１０の一方の頂部１０Ｔの近傍）を軽量小型飛行体１の重心の位置にすることができる。なお、バッテリ２１が軽すぎる場合、図示しない「おもり」がバッテリ２１とともに補機類に含まれる構成であってもよい。この「おもり」は、軽量小型飛行体１の重心がバッテリ２１の近傍に位置する程度の重量であることが好ましい。
また、制御装置２３、計測装置２４、および受信装置２５が、バッテリ２１を含む補機類とともに重心の位置に配設される構成であってもよい。以下、実施例１の軽量小型飛行体１において、バッテリ２１が配設される頂部１０Ｔの側を下方（Ｄｎ）、下方と対向する機体１０の頂部１０Ｔの側（モータ２０およびロータ２が配設される側）を上方（Ｕｐ）とする。【００２３】
そして、実施例１の軽量小型飛行体１には、ロータ２の回転で機体１０に生じる主軸１００回りの回転を抑制するための板羽根（回転抑止羽根５）が備わっている。
ロータ２の回転軸２０ａが主軸１００と同軸のとき、すなわち、回転軸２０ａが主軸１００に対して傾倒していないとき、ロータ２の回転中心は主軸１００になる。このとき、機体１０には、ロータ２の回転に対する反作用として、図２（ｃ）に示すように、主軸１００を回転中心とするトルク（反力トルクＴ１）が生じる。このような反力トルクＴ１は、回転軸２０ａが主軸１００に対して傾倒したときにも機体１０に生じる。【００２４】
反力トルクＴ１はロータ２の回転方向と逆方向に機体１０に作用するトルクであり、回転抑止羽根５が備わらない場合、機体１０は主軸１００を回転中心としてロータ２と逆回転する。前記したように主軸１００は軽量小型飛行体１のヨー軸（Ｙ）であり、機体１０は、ロータ２の回転に対する反作用としてヨー軸（Ｙ）回りに回転する。このようなヨー軸（主軸１００）回りの機体１０の回転を、以下、ヨー回転と称する。【００２５】
軽量小型飛行体１の用途は限定されるものではなく、空中撮影等に使用可能である。軽量小型飛行体１が空中撮影に使用される場合、飛行中に機体１０がヨー回転すると、機体１０に取り付けられる図示しない撮像装置（ビデオカメラ等）も回転するため使用者が所望する位置を空中撮影できない。したがって、飛行中のヨー回転が抑止可能であることが好ましい。【００２６】
従来、ロータなどの回転翼で飛行する飛行体（ヘリコプタ等）は２つのロータを備え、一方のロータで機体に生じる回転トルク（反力トルクＴ１）を他方のロータで相殺して機体のヨー回転を抑止している。しかしながら、ロータの数が増えると、機体が大きくなるとともに重量も増大するため、特に小型の飛行体では、備わるロータの数は少ないことが好ましい。【００２７】
そこで、実施例１の軽量小型飛行体１には、図１に示すように、主軸１００を挟んだ直線上に２枚の回転抑止羽根５が配設される。回転抑止羽根５はロータ２の下方に配設され、ロータ２の回転で生じる空気流を羽根面５ａで受け、空気流が羽根面５ａに沿って流れるように形成されている。
また、回転抑止羽根５は、主軸１００（ハブ部材１０ｄ）からリム１０ａに向かって径方向に延設される回動軸５ｂから下方に向かって羽根面５ａが垂下し、羽根面５ａが回動軸５ｂとともに回動するように構成される。そして、２枚の回転抑止羽根５は、主軸１００を中心として１８０度の間隔で配設される。また、２つの回動軸５ｂの間に、６０度間隔で４本（片側２本）のスポーク１０ｂが配設される。
なお、実施例１では、ロール軸（Ｒ）の軸方向に２本の回動軸５ｂが延設される構成としたが、回転抑止羽根５の枚数や、回動軸５ｂが延設される方向は限定されるものではない。【００２８】
また、軽量小型飛行体１には、回動軸５ｂを軸回りに回転させる図示しない回転装置が備わる。回転装置は、例えば小型モータで、ハブ部材１０ｄの内部に収容されていることが好ましい。このような回転装置（小型モータ等）は制御装置２３からの指令に基づいて回動軸５ｂを回転させ、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度を変更可能に構成される。【００２９】
図１に示すように構成される軽量小型飛行体１のロータ２が図２（ｃ）に実線で示すように、Ｒｏｔ方向に回転すると、回転するロータ２の反作用となる反力トルクＴ１（破線）が機体１０（図１参照）に生じる。また、図２（ａ）に示すように、主軸１００の軸方向（回転軸２０ａの軸方向）に流れる空気流ａｉｒが発生する。
このとき、回転抑止羽根５の羽根面５ａが主軸１００に対して傾斜していると、羽根面５ａが空気流ａｉｒを受け、空気流ａｉｒは羽根面５ａに沿って流れる。したがって、羽根面５ａが主軸１００の軸方向に対して傾斜していると、図２（ｂ）に示すように、主軸１００を回転中心とするトルクを生じさせる速度成分Ｖｈが機体１０（図１参照）に付与される。さらに、図１に示すように、主軸１００を中心として１８０度の間隔で直線上に２枚の回転抑止羽根５が備わり、図２（ａ）に示すように、２枚の回転抑止羽根５が主軸１００の軸方向に対して互いに逆方向に傾斜していると、速度成分Ｖｈによって、一点鎖線で示すように主軸１００を回転中心とするトルクが発生し、このトルクが機体１０を主軸１００の回りに回転させるトルク（図２（ｃ）に示す回転抑止トルクＴ２）になる。したがって、制御装置２３は、回転抑止羽根５を主軸１００の軸方向に対して傾斜させることで、図２（ｃ）に示すように、反力トルクＴ１を低減するための主軸１００回りのトルク（回転抑止トルクＴ２）を機体１０に発生させることができる。【００３０】
なお、主軸１００の軸方向に対する回転抑止羽根５の傾斜角度が大きいほど速度成分Ｖｈが大きくなり、主軸１００を回転中心とするトルクが大きくなって、機体１０に発生する回転抑止トルクＴ２が大きくなる。【００３１】
例えば、羽根面５ａが主軸１００と平行のとき（すなわち、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度が「０度」のとき）、ロータ２の回転で生じる空気流ａｉｒでは機体１０（図１参照）に回転抑止トルクＴ２が発生しない。そして、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度が大きくなると（但し、４５度以内）、速度成分Ｖｈが大きくなって主軸１００を回転中心とするトルクが大きくなる。したがって、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度が大きくなるほど、ロータ２の回転で生じる空気流ａｉｒで機体１０に発生する回転抑止トルクＴ２が大きくなる。【００３２】
そして、制御装置２３は、ヨー回転する機体１０（図１参照）の角速度を検出するジャイロセンサ（計測装置２４）が検出する機体１０の角速度が「０」になるように回転抑止羽根５の角度を調節可能であり、機体１０のヨー回転を効果的に抑止できる。【００３３】
例えば、図２（ｃ）に実線で示すように、上方から見てロータ２が左回転する場合（Ｒｏｔ方向への回転）、機体１０（図１参照）には反作用として破線で示すように右回転方向に反力トルクＴ１が生じる。この場合、制御装置２３は、ロータ２の回転で生じる空気流ａｉｒが羽根面５ａに沿って流れるときに左回転方向の回転抑止トルクＴ２（一点鎖線）が生じるように、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度を変更する。これによって、ロータ２の回転で生じる右回転方向の反力トルクＴ１が、機体１０に生じる左回転方向の回転抑止トルクＴ２で低減されて（または、打ち消されて）、機体１０（図１参照）のヨー回転が抑制される。【００３４】
図１に示す軽量小型飛行体１の飛行中に、制御装置２３が、ジャイロセンサ（計測装置２４）が検出する機体１０の角速度（ヨー回転の角速度）を常時監視する。そして、制御装置２３は、機体１０の角速度が増大した場合には回転抑止トルクＴ２が増大するように、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度を変更する。このような構成とすれば、機体１０のヨー回転が抑制される。【００３５】
このように、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１は、１つのロータ２の回転で生じる揚力と推進力で飛行可能であり、２つ以上のロータ２を備える構成に比べて小型軽量化が可能になる。さらに、ロータ２の回転で生じる反力トルクＴ１（図２（ｃ）参照）による機体１０のヨー回転を抑止可能であり、軽量小型飛行体１は、機体１０がヨー回転しない状態で飛行可能である。【００３６】
例えば、使用者が外部コントローラ７を操作して、軽量小型飛行体１の飛行高度や進行方向（絶対方位）などの飛行状態を設定すると、外部コントローラ７は、設定された飛行状態で軽量小型飛行体１を飛行させる指令（無線信号）を発信する。軽量小型飛行体１は受信装置２５で外部コントローラ７から発信される指令を受信し、受信した指令を制御装置２３に入力する。制御装置２３は、受信装置２５から入力される指令に基づいて、軽量小型飛行体１の飛行状態を設定する。【００３７】
受信装置２５から入力される指令に軽量小型飛行体１の飛行高度が含まれる場合、制御装置２３は、計測装置２４から入力される計測信号によって軽量小型飛行体１の飛行高度を算出し、受信装置２５から入力される指令に含まれる飛行高度（以下、高度指令値という）と、算出する飛行高度の偏差が「０」になるように、軽量小型飛行体１の飛行高度を調節する。
例えば、算出する飛行高度が高度指令値より低い場合、制御装置２３はモータ２０の回転速度を高めてロータ２の回転速度を高め、軽量小型飛行体１を高度指令値まで上昇させる。また、算出する飛行高度が高度指令値より高い場合、制御装置２３はモータ２０の回転速度を低くしてロータ２の回転速度を低くし、軽量小型飛行体１を高度指令値まで下降させる。【００３８】
モータ２０（ロータ２）の回転測度が変化すると機体１０に生じる反力トルクＴ１（図２（ｃ）参照）の大きさが変化するため、制御装置２３は、主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度を変更して回転抑止トルクＴ２（図２（ｃ）参照）の大きさを調節し、機体１０のヨー回転を抑止する。
制御装置２３は、ロータ２の回転速度に応じて主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度を変更し、計測装置２４に含まれるジャイロセンサが検出する、ヨー軸（Ｙ）回りの回転角速度を「０」に維持する。【００３９】
また、受信装置２５から入力される指令に軽量小型飛行体１の進行方向（絶対方位）が含まれる場合、制御装置２３は、計測装置２４から入力される計測信号によって軽量小型飛行体１の進行方向を算出し、受信装置２５から入力される指令に含まれる絶対方位（以下、方位指令値という）と、算出する進行方向の偏差が「０」になるように、軽量小型飛行体１の進行方向を調節する。
例えば、方位指令値が「北」であり、算出する進行方向が「北北東」の場合、制御装置２３は、軽量小型飛行体１の進行方向が北向きに転向するようにロータ２（回転軸２０ａ）を傾倒させる。【００４０】
このように、制御装置２３は、計測装置２４から入力される計測信号に基づいて、回転軸２０ａを傾倒させるとともに主軸１００の軸方向に対する羽根面５ａの傾斜角度を変更し、外部コントローラ７から発信される指令に応じた飛行状態で機体１０を飛行させる。【００４１】
また、図１に示すように構成される軽量小型飛行体１が地表面Ｇに着地したとき、図３（ａ）に示すように主軸１００が傾斜した状態に傾く場合がある。しかしながら、軽量小型飛行体１は、機体１０が楕円球体であって重心が機体１０の下方の頂部１０Ｔ近傍にある。したがって、重心側の頂部１０Ｔが地表面Ｇに向かうように機体１０が転がり、図３（ｂ）に示すように機体１０の下方の頂部１０Ｔが接地して主軸１００が直立し軽量小型飛行体１は正立する。つまり、楕円球体の機体１０を有して重心が下方に位置する、実施例１の軽量小型飛行体１は、地表面Ｇに着地したときに正立した状態に自己復帰する性能を有する。
したがって、軽量小型飛行体１が飛行を再開するときにロータ２が回転すると、ロータ２の回転で生じる空気流が下方（地表面Ｇの側）に向かって流れて機体１０に揚力が発生し、軽量小型飛行体１が地表面Ｇから浮上する。つまり、軽量小型飛行体１が正立した状態であれば、飛行の再開時に軽量小型飛行体１は効率よく地表面Ｇから浮上できる。
実施例2 【００４２】
図４（ａ）は実施例２の軽量小型飛行体を示す斜視図、図４（ｂ）は実施例２の軽量小型飛行体の変形例を示す斜視図である。
なお、図４（ａ）、（ｂ）に示す実施例２の軽量小型飛行体１ａにおいて、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。【００４３】
図４（ａ）に示すように、実施例２の軽量小型飛行体１ａは、回転抑止羽根５０ａの形状が、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１に備わる回転抑止羽根５の形状と異なっている。
実施例２の軽量小型飛行体１ａに備わる回転抑止羽根５０ａは、その外側縁部（外縁部５２ａ）が機体１０の楕円球体の一部を形成するように構成される。
なお、実施例２の回転抑止羽根５０ａも回動軸５ｂとともに回動し、ロータ２の回転で生じる空気流ａｉｒによって、図２（ｃ）に示す回転抑止トルクＴ２が生じるように、羽根面５１ａが主軸１００の軸方向に対して傾斜可能であることが好ましい。【００４４】
このように構成される回転抑止羽根５０ａは、羽根面５１ａの面積が広く、ロータ２の回転で生じる空気流ａｉｒで効果的に回転抑止トルクＴ２を発生させることができる。【００４５】
なお、実施例２の変形例として、図４（ｂ）に示すように、羽根面５１ａに貫通孔５１ａ１が形成されている回転抑止羽根５０ａが備わる軽量小型飛行体１ａであってもよい。
外縁部５２ａが楕円球体の一部を構成するような形状の回転抑止羽根５０ａは、羽根面５１ａの面積が広く軽量小型飛行体１ａが飛行するときの抵抗が大きくなる。そこで、図４（ｂ）に示すように羽根面５１ａに貫通孔５１ａ１を形成される構成とし、軽量小型飛行体１ａが飛行するときの抵抗が小さくなるような回転抑止羽根５０ａとしてもよい。
また、貫通孔５１ａ１に替えて、図示しないスリットが羽根面５１ａに形成される回転抑止羽根５０ａであってもよい。【００４６】
実施例２の軽量小型飛行体１ａは、図４（ａ）に示すように、回転抑止羽根５０ａの外縁部５２ａが機体１０の楕円球体の一部を形成する。したがって、機体１０の楕円球体を形成するサイドフレーム１０ｃの数を減らすことが可能であり、軽量小型飛行体１ａを軽量化することが可能になる。また、軽量小型飛行体１ａが地表面Ｇに着地したときに正立した状態に自己復帰する性能は、実施例１の軽量小型飛行体１（図１参照）と同じように有する。
実施例3 【００４７】
図５（ａ）は回転抑止羽根が風向に対して傾斜している状態を示す図、図５（ｂ）は回転抑止羽根の羽根面が風向と平行な状態を示す図、図５（ｃ）は反力トルクより大きな回転抑止トルクが発生している状態を示す図である。また、図６は風向検出手段の一構成例を示す図であり、図６（ａ）は風向検出手段の検出羽根が風向に対して傾斜している状態を示す図、図６（ｂ）は風向検出手段の検出羽根が風向と平行な状態を示す図である。
なお、図５（ａ）、（ｂ）に示す実施例３の軽量小型飛行体１ｂにおいて、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１と同じ構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。【００４８】
図５（ａ）に示すように、実施例３の軽量小型飛行体１ｂには、飛行中の機体１０に向かって吹く風Ｗの風向を検出可能な風向検出手段６０が備わっている。
風向検出手段６０が検出する風Ｗの風向は、軽量小型飛行体１ｂの飛行で生じる空気抗力と、自然発生する風と、が合成されたものになる。なお、図５（ａ）に示す軽量小型飛行体１ｂの進行方向はＤ１の方向とする。
このような風Ｗが、機体１０に向かって回転抑止羽根５の羽根面５ａに吹き付けられると軽量小型飛行体１ｂの飛行に対する抵抗が大きくなる。【００４９】
そこで、実施例３の軽量小型飛行体１ｂは、風向検出手段６０を備え、機体１０に向かって吹く風Ｗの風向を検出し、さらに、回転抑止羽根５の羽根面５ａが風Ｗの風向と平行になるように（つまり、回転抑止羽根５の回動軸５ｂが風Ｗの風向と平行になるように）、機体１０の姿勢が維持される構成とする。回転抑止羽根５の羽根面５ａが風Ｗの風向と平行になると、風Ｗが羽根面５ａに吹き付けられることによる抵抗が最小になり、軽量小型飛行体１ｂの飛行に対する抵抗が小さくなる。【００５０】
風向検出手段６０の構成は限定されるものではないが、例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示すように構成される。
風向検出手段６０は、主軸１００（図１参照）の軸方向に突設されるピン部材６３の回りに回動する検出羽根６１と、検出羽根６１の回動方向両側に配設される枠部６２と、を有し、検出羽根６１と両側の枠部６２の間隙Ａ１，Ａ２に応じた信号（風向検出信号）を出力可能に構成される。【００５１】
例えば、検出羽根６１がピン部材６３の回りに回動するときの回転角度を検出可能な風向検出手段６０とする。そして、図６（ｂ）に示すように、検出羽根６１が枠部６２の中心位置にあるとき、つまり、検出羽根６１と両側の枠部６２の間隙Ａ１，Ａ２が等しいときの検出羽根６１の回転角度が「０度」となる構成とすれば、風向検出手段６０は、検出羽根６１の回転角度に基づいて、検出羽根６１と両側の枠部６２の間隙Ａ１，Ａ２に応じた風向検出信号を出力可能になる。
または、検出羽根６１がピン部材６３の回りに回動するときの回転角度を風向検出信号として出力する風向検出手段６０であってもよい。【００５２】
また、検出羽根６１は風Ｗを受けてピン部材６３の回りに回動して風Ｗの風向と平行な状態に維持される。したがって、風向検出手段６０は、検出羽根６１が回転抑止羽根５の羽根面５ａ（図５の（ａ）参照）と平行になったとき（つまり、検出羽根６１が回動軸５ｂと平行になったとき）に検出羽根６１が枠部６２の中心位置になるように機体１０（図５（ａ）参照）に取り付けられていることが好ましい。【００５３】
風向検出手段６０がこのような構成の場合、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａ（図５（ａ）参照）が平行でないときには図６（ａ）に示すように、検出羽根６１が枠部６２の中心位置からずれた位置にあり、検出羽根６１と枠部６２の一方との間隙Ａ１と、検出羽根６１と枠部６２の他方との間隙Ａ２と、は異なった値となる。
これに対し、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａが平行のときには図６（ｂ）に示すように、検出羽根６１が枠部６２の中心位置にあり、検出羽根６１と枠部６２の一方との間隙Ａ１と、検出羽根６１と枠部６２の他方との間隙Ａ２と、が等しくなる。【００５４】
したがって、風向検出手段６０が出力する風向検出信号が制御装置２３（図１参照）に入力される構成であれば、制御装置２３は検出羽根６１と両側の枠部６２の間隙Ａ１，Ａ２の検出値に基づいて風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａ（図５（ａ）参照）が平行か否かを判定できる。
そして、制御装置２３は、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａが平行ではないと判定したとき、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、機体１０を意図的にヨー回転させる。具体的に制御装置２３は、回転抑止羽根５の羽根面５ａの主軸１００の軸方向に対する傾斜角度を「０」にする（または、傾斜角度を小さくする）。軽量小型飛行体１ｂの機体１０に回転抑止トルクＴ２が発生しない状態（または、回転抑止トルクＴ２が小さい状態）になり、機体１０は、ロータ２の回転で生じる反力トルクＴ１でヨー回転する。【００５５】
制御装置２３（図１参照）は、風向検出手段６０から入力される風向検出信号に基づいて、図５（ｂ）に示すように、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａが平行になったと判定したとき、回転抑止羽根５の羽根面５ａを主軸１００の軸方向に対して傾斜させて機体１０に回転抑止トルクＴ２を発生させる。具体的に制御装置２３は、風向検出信号に基づいて検出羽根６１と両側の枠部６２の間隙Ａ１，Ａ２の検出値が等しいと判定したときに回転抑止羽根５の羽根面５ａを主軸１００の軸方向に対して傾斜させて機体１０に回転抑止トルクＴ２を発生させる。
ロータ２の回転で生じる反力トルクＴ１が、機体１０に生じる回転抑止トルクＴ２で低減されて（または、打ち消されて）機体１０のヨー回転が停止し、図５（ｂ）に示すように、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａが平行になる姿勢が維持される。【００５６】
この状態で制御装置２３は、傾倒装置２２を制御してロータ２の回転軸２０ａを適宜傾倒して使用者が所望する方向に軽量小型飛行体１を進行させる。【００５７】
なお、図５（ａ）は、軽量小型飛行体１ｂを上方からみてロータ２が左回転する場合に機体１０を左方向に回転（ヨー回転）させる状態を示しているが、この場合、機体１０が右方向にヨー回転するため、機体１０を主軸１００の回りに一周近く回転させる必要がある。
この場合、機体１０のヨー回転が抑止されている状態から主軸１００の軸方向に対する回転抑止羽根５の傾斜角度を大きくすると、図５（ｃ）に示すように、回転抑止トルクＴ２の大きさが反力トルクＴ１の大きさよりも大きくなって、機体１０を右回転させることができる。したがって、機体１０を左回転させるよりも速やかに、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａを平行にできる。【００５８】
なお、機体１０に回転抑止トルクＴ２が発生してからも慣性力によって機体１０がヨー回転する場合があるため、制御装置２３（図１参照）は、風Ｗの風向と回転抑止羽根５の羽根面５ａが平行になるより前に回転抑止トルクＴ２を発生させる構成としてもよい。【００５９】
図７（ａ）は実施例３の軽量小型飛行体に３枚の回転抑止羽根が備わる変形例を示す斜視図、（ｂ）は実施例３の軽量小型飛行体の変形例の上面図である。
例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、機体１０に１２０度間隔で３本のスポーク１０ｂが備わり、スポーク１０ｂの間に１２０度間隔で３枚の回転抑止羽根５が備わる構成の軽量小型飛行体１ｂであってもよい。この場合、風向検出手段６０は、風Ｗが回転抑止羽根５の羽根面５ａに吹き付けられることによる抵抗が最も小さくなるような風向を検出するように機体１０に取り付けられることが好ましい。このような風Ｗの風向は、実験計測等やシミュレーションによって決定されることが好ましい。【００６０】
このように、図５（ａ）に示す実施例３の軽量小型飛行体１ｂは、機体１０に向かう風Ｗの風向と２枚の回転抑止羽根５の羽根面５ａが平行になるように機体１０の姿勢を維持することによって、風Ｗが回転抑止羽根５の羽根面５ａに吹き付けることによる抵抗を軽減できる。
また、図７（ａ）に示すように３枚（または、それ以上）の回転抑止羽根５が備わる場合、風Ｗが羽根面５ａに吹き付けられることによる抵抗が最も小さくなるように機体１０の姿勢が維持される。
実施例4 【００６１】
図８（ａ）は反力トルクより小さな回転抑止トルクが機体に発生している状態を示す上面図、図８（ｂ）は進行方向がＤ２の方向に転向した機体を示す上面図である。また、図９（ａ）は反力トルクより大きな回転抑止トルクが機体に発生している状態を示す上面図、図９（ｂ）は進行方向がＤ３の方向に転向した機体を示す上面図である。【００６２】
実施例４の軽量小型飛行体は、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１と同等の構成である。そして、実施例４の軽量小型飛行体１に備わる傾倒装置２２は、回転軸２０ａを、主軸１００と同軸の状態から、主軸１００と直交する１軸方向に傾倒可能に構成される。例えば、傾倒装置２２はロータ２をロール軸（Ｒ）方向に傾倒可能に構成される。なお、実施例４において、回転軸２０ａはピッチ軸（Ｐ）を中心として傾動し、ロール軸（Ｒ）方向へ傾倒する。【００６３】
実施例４の軽量小型飛行体１は、回転軸２０ａ（図１参照）が１軸方向に傾倒して機体１０に揚力と推進力を発生させて飛行する。
しかしながら、回転軸２０ａがロール軸（Ｒ）方向にのみ傾倒する構成の場合、回転軸２０ａ（ロータ２）の傾倒だけでは、軽量小型飛行体１は一方向にしか進行できない。
すなわち、ロータ２がロール軸（Ｒ）方向に傾倒すると、機体１０にはロール軸（Ｒ）の軸線方向にのみ推進力が作用し、軽量小型飛行体１はロール軸（Ｒ）の軸線方向にのみ進行可能となる。
そこで、実施例４の制御装置２３（図１参照）は、機体１０をヨー回転させて軽量小型飛行体１の進行方向を変更するように構成される。【００６４】
例えば、図８（ａ）に示すように、ロータ２がＲｏｔの方向に回転（上方から見て左回転）してＤ１の方向に進行している軽量小型飛行体１の進行方向をＤ２の方向に転向させる場合（上方から見て右方向に転向させる場合）、制御装置２３（図１参照）は、回転抑止羽根５の羽根面５ａの主軸１００の軸方向に対する傾斜角度を「０」にする（または、機体１０のヨー回転が抑止されている状態から傾斜角度を小さくする）。これによって回転抑止トルクＴ２が消失し（または、小さくなり）、機体１０が反力トルクＴ１によって右回転し、軽量小型飛行体１の進行方向も右方向に転向する。そして制御装置２３は、図８（ｂ）に示すように軽量小型飛行体１の進行方向がＤ２になったとき、ヨー回転する機体１０の角速度が「０」になるように、回転抑止羽根５の羽根面５ａの主軸１００の軸方向に対して傾斜させる。これによって、機体１０に回転抑止トルクＴ２が発生し、反力トルクＴ１による機体１０の回転が抑止される。そして、軽量小型飛行体１の進行方向がＤ２の方向に転向した状態が維持される。
なお、制御装置２３は、機体１０の進行方向を絶対方位で検出するセンサ（計測装置２４）から入力される計測信号に基づいて、軽量小型飛行体１の進行方向がＤ２であることを検知する構成とすればよい。【００６５】
また、回転抑止トルクＴ２が反力トルクＴ１と同じ方向に生じるように回転抑止羽根５の羽根面５ａが主軸１００の軸方向に対して傾斜すると（つまり、回転抑止トルクＴ２が反力トルクＴ１を低減するときと逆方向に羽根面５ａが傾斜すると）、機体１０はより速やかにヨー回転し、進行方向の転向（Ｄ１→Ｄ２）が速やかになる。【００６６】
一方、図９（ａ）に示すようにＤ１の方向に進行している軽量小型飛行体１の進行方向をＤ３の方向に転向させる場合（上方から見て左方向に転向させる場合）、制御装置２３（図１参照）は、機体１０のヨー回転が抑止されている状態から、回転抑止羽根５の羽根面５ａの主軸１００の軸方向に対する傾斜角度を大きくする。機体１０に生じる回転抑止トルクＴ２の大きさが反力トルクＴ１の大きさより大きくなり、機体１０は回転抑止トルクＴ２によって反力トルクＴ１が作用する方向と逆方向（左方向）に回転し、軽量小型飛行体１の進行方向も左方向に転向する。そして制御装置２３は、図９（ｂ）に示すように軽量小型飛行体１の進行方向がＤ３になったとき、ヨー回転する機体１０の角速度が「０」になるように、回転抑止羽根５の羽根面５ａの主軸１００の軸方向に対して傾斜させる。これによって機体１０に回転抑止トルクＴ２が発生し、反力トルクＴ１による機体１０の回転が抑止される。そして、軽量小型飛行体１の進行方向がＤ３の方向に転向した状態が維持される。【００６７】
このように、ロータ２の回転軸２０ａ（図１参照）が主軸１００（図１参照）に対して１つの方向に傾倒する構成であっても、制御装置２３（図１参照）は軽量小型飛行体１を任意の方向に進行させることができる。【００６８】
実施例４の軽量小型飛行体１（図８（ａ）参照）は、ロータ２の回転軸２０ａ（図１参照）が、主軸１００（図１参照）に対して１つの方向にのみ傾倒する。しかしながら、制御装置２３（図１参照）は、回転抑止羽根５（図８（ａ）参照）の主軸１００の軸方向に対する傾斜角度を変更することによって機体１０に生じる回転抑止トルクＴ２を調節し、軽量小型飛行体１を任意の方向に進行させることができる。
回転軸２０ａを主軸１００に対して１つの方向にのみ傾倒可能な傾倒装置２２（図１参照）は、構造が簡素になって軽量になる。また、軽量小型飛行体１の飛行性能（転向性能）は低下しない。したがって、回転軸２０ａを主軸１００に対して１つの方向にのみ傾倒可能な傾倒装置２２を備えることによって、飛行性能を低下させることなく軽量小型飛行体１を軽量化できる。【００６９】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。【００７０】
例えば、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１は、回転抑止羽根５の羽根面５ａが主軸１００の軸方向に湾曲する曲面で形成されているが、湾曲していない平面の羽根面５ａを有する回転抑止羽根５であってもよい。【００７１】
この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、図１に示す軽量小型飛行体１の機体１０は主軸１００の軸方向に押しつぶされた楕円球体としたが完全球体の機体（図示せず）であってもよい。または、主軸１００を軸方向とする円筒形状の機体（図示せず）であってもよい。このように、機体の形状は限定されるものではない。【００７２】
また、機体１０を有さず、ロータ２および回転抑止羽根５が露出する構成の軽量小型飛行体１であってもよい。この場合もロータ２の下方に、主軸１００の軸方向に対して傾斜可能な羽根面５ａが回転抑止羽根５に形成される構成とすればよい。【００７３】
また、例えば、ロータ２の回転軸２０ａを主軸１００の軸方向に対して傾倒させる傾倒装置２２が備わらない軽量小型飛行体１であってもよい。この場合、ロータ２の回転で軽量小型飛行体１の機体１０に揚力のみ発生可能になる。【００７４】
また、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１は、外部コントローラ７からの指令に基づいて飛行する構成としたが、制御装置２３にあらかじめ組み込まれたプログラムに応じて自律飛行する軽量小型飛行体にも本発明を適用可能である。【００７５】
また、図１に示す実施例１の軽量小型飛行体１は、１つの機体１０に１つのロータ２が備わる構成であるが、１つの機体１０に２つ以上のロータ２が備わる構成の軽量小型飛行体にも本発明を適用可能である。この場合、ロータ２の回転方向は、全て同じであってもよいし異なっていてもよい。
符号の説明【００７６】
１，１ａ，１ｂ 軽量小型飛行体
２ ロータ
５，５０ａ 回転抑止羽根（板羽根） 
５ａ，５１ａ 羽根面
７ 外部コントローラ
１０ 機体
１０ａ リム
１０ｂ スポーク
１０ｃ サイドフレーム
１０ｄ ハブ部材
２０ａ 回転軸
２２ 傾倒装置
２３ 制御装置
５２ａ 外縁部
１００ 主軸
Ｇ 地表面
【図１】
2015049798.tif 000003
【図２】
2015049798.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年3月24日(2016.3.24)
【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】
回転軸とともに回転し、機体の主軸となる１軸の軸方向に流れる空気流を発生して前記空気流で機体に揚力を発生させて前記機体を地表面から前記軸方向に浮上させるロータと、
前記ロータの回転の反作用として前記機体に生じる反作用トルクを低減するために、前記軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で前記空気流を受けて前記機体に主軸回りのトルクを発生させる板羽根と、
前記回転軸を、前記主軸と同軸の状態から、前記主軸と直交し、かつ、互いに直交する２軸方向に傾倒させて、回転する前記ロータで前記機体に推進力を発生させる傾倒装置と、
前記傾斜角度を変更して、前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節する制御装置と、
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を備え、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする軽量小型飛行体。
【請求項２】
回転軸とともに回転し、機体の主軸となる１軸の軸方向に流れる空気流を発生して前記空気流で機体に揚力を発生させて前記機体を地表面から前記軸方向に浮上させるロータと、
前記ロータの回転の反作用として前記機体に生じる反作用トルクを低減するために、前記軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で前記空気流を受けて前記機体に主軸回りのトルクを発生させる板羽根と、
前記回転軸を、前記主軸と同軸の状態から、前記主軸と直交する１軸方向に傾倒させて、回転する前記ロータで前記機体に推進力を発生させる傾倒装置と、
前記傾斜角度を変更して、前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、前記機体を前記主軸回りに回転させて進行方向を転向する制御装置と、
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を備え、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする軽量小型飛行体。
【請求項３】
前記機体はフレーム構造であり、
前記フレーム構造は、前記主軸を中心とする円環状のリムと、
前記主軸と同軸に延設されるハブ部材から前記リムの径方向に放射状に延設されるスポークと、
前記制御装置、前記傾倒装置、前記ロータ、前記回転軸を回転させるモータ、および前記モータに電力を供給するバッテリを含む補機類を囲むように前記リムの円環状に沿って配設されるサイドフレームと、
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を含んで構成され、
前記ロータおよび前記モータと、前記補機類と、が前記主軸の軸線上に前記リムを挟んで配設され、前記補機類が配設される位置が重心の位置になり、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軽量小型飛行体。
【請求項４】
前記機体はフレーム構造であり、
前記フレーム構造は、前記主軸を中心とする円環状のリムと、
前記主軸と同軸に延設されるハブ部材から前記リムの径方向に放射状に延設されるスポークと、
前記制御装置、前記傾倒装置、前記ロータ、前記回転軸を回転させるモータ、および前記モータに電力を供給するバッテリを含む補機類を囲むように前記リムの円環状に沿って配設されるサイドフレームと、
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を含んで構成され、
前記ロータおよび前記モータと、前記補機類と、が前記主軸の軸線上に前記リムを挟んで配設され、前記補機類が配設される位置が重心の位置になり、
前記サイドフレームが側面視で楕円形状を呈し、
前記機体が、前記軸方向に球体が押しつぶされた楕円球体であり、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軽量小型飛行体。
【請求項５】
前記機体はフレーム構造であり、
前記フレーム構造は、前記主軸を中心とする円環状のリムと、
前記主軸と同軸に延設されるハブ部材から前記リムの径方向に放射状に延設されるスポークと、
前記制御装置、前記傾倒装置、前記ロータ、前記回転軸を回転させるモータ、および前記モータに電力を供給するバッテリを含む補機類を囲むように前記リムの円環状に沿って配設されるサイドフレームと、
回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を含んで構成され、
前記ロータおよび前記モータと、前記補機類と、が前記主軸の軸線上に前記リムを挟んで配設され、前記補機類が配設される位置が重心の位置になり、
前記サイドフレームが側面視で楕円形状を呈し、
前記機体が、前記軸方向に球体が押しつぶされた楕円球体であり、
前記板羽根の外縁部が前記楕円球体の一部を形成し、
前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軽量小型飛行体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明は、回転軸とともに回転し、機体の主軸となる１軸の軸方向に流れる空気流を発生して前記空気流で機体に揚力を発生させて前記機体を地表面から前記軸方向に浮上させるロータと、前記ロータの回転の反作用として前記機体に生じる反作用トルクを低減するために、前記軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で前記空気流を受けて前記機体に前記主軸回りのトルクを発生させる板羽根と、前記回転軸を、前記主軸と同軸の状態から、前記主軸と直交し、かつ、互いに直交する２軸方向に傾倒させて、回転する前記ロータで前記機体に推進力を発生させる傾倒装置と、前記傾斜角度を変更して、前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節する制御装置と、回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を備え、前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする。
また、本発明は、回転軸とともに回転し、機体の主軸となる１軸の軸方向に流れる空気流を発生して前記空気流で機体に揚力を発生させて前記機体を地表面から前記軸方向に浮上させるロータと、前記ロータの回転の反作用として前記機体に生じる反作用トルクを低減するために、前記軸方向に対する傾斜角度が可変の羽根面で前記空気流を受けて前記機体に前記主軸回りのトルクを発生させる板羽根と、前記回転軸を、前記主軸と同軸の状態から、前記主軸と直交する１軸方向に傾倒させて、回転する前記ロータで前記機体に推進力を発生させる傾倒装置と、前記傾斜角度を変更して、前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、前記機体を前記主軸回りに回転させて進行方向を転向する制御装置と、回転する前記ロータによって発生する揚力および推進力で飛行する機体に向かう風の風向を検出する風向検出手段と、を備え、前記制御装置が、前記風向検出手段が検出する風向に応じて前記機体に発生する前記主軸回りのトルクの大きさを調節し、飛行している前記機体を前記主軸回りに回転させて前記機体に向かう風が前記板羽根に吹き付けられることによる抵抗を最小にすることを特徴とする。
【国際調査報告】
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