(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体と１対の翼と１対の回転翼とを有し、
前記胴体をほぼ垂直にした垂直離陸および垂直着陸と、前記胴体をほぼ水平にした通常巡航とが可能であり、
前記翼は、前記胴体に対して、前記翼が垂直離陸用に移動した後退位置から、前記翼が通常巡航用に移動した高アスペクト比の展開位置へ移動可能であり、
前記翼は、離陸と共に着陸時にも、前記後退位置へ移動可能であり、
前記１対の回転翼は、離陸用のスラストおよび着陸用のスラストを与え、反対方向に回転してトルクリアクションを互いに相殺する航空機。
【請求項２】
尾翼を含む尾部構造体を有し、離陸前は該尾部構造体を下にして立っていることを特徴とする請求項１に記載の航空機。
【請求項３】
前記尾部構造体は、十字形状を有することを特徴とする請求項２に記載の航空機。
【請求項４】
前記回転翼は、機首構造体または前記機首構造体の付近に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項５】
離陸用のスラストおよび着陸用のスラストが、ジェットスラスト手段によっても与えられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項６】
前記ジェットスラスト手段は、尾端部で前記胴体内に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の航空機。
【請求項７】
通常巡航中はジェットスラストによってスラスト手段が与えられることを特徴とする請求項６に記載の航空機。
【請求項８】
無人航空機であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の航空機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の航空機を操作する方法であって、
前記翼を前記胴体に対して垂直離陸用の前記後退位置へ移動させる段階と、
垂直離陸を行うためにスラスト手段を作動させる段階と、
前記航空機を通常巡航状態に操縦する段階と、
前記翼を前記胴体に対して通常巡航用の前記展開位置へ移動させる段階とを含む方法。
【請求項１０】
垂直飛行から通常巡航に移行する間に、前記翼を前記胴体に対して前記後退位置から前記展開位置へ移動させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
通常巡航から垂直着陸に先立つ垂直飛行に移行する間に、前記翼を前記展開位置から前記後退位置へ移動させることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機、特に垂直離陸、好ましくは垂直着陸も可能な航空機（ＶＴＯＬ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
「テイルシッター(tailsitters)」として知られるようになったそのような航空機は周知であり、一例が米国特許第５２８９９９４号に開示されている。この先行明細書には、通常の水平飛行すなわち巡航時に揚力を与える１対の固定翼と、垂直離着陸時に揚力を、また巡航時にスラストを与えるヘリコプターと同様の回転翼またはプロペラとを有するＶＴＯＬ航空機が記載されている。
【０００３】
地上では、航空機は尾部構造体を下にして立つことができ、胴体がほぼ垂直に延在する。
【０００４】
同様な航空機の他の例が、米国特許第２６２２８２６号、米国特許第２８５９００３号および米国特許第５５１６０６０号に開示されている。後者の２つの従来技術では、回転翼／プロペラスラストの代わりにジェットスラストを用いている。これらの例の各々では、通常水平飛行中の揚力を与える翼がその胴体に対して固定されているが、翼に巡航制御用の補助翼などを設けることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アスペクト比が比較的高いそのような固定翼は、特にそのような航空機のほとんどの低速水平飛行状態(horizontal flight regime)で良好な巡航効率を達成することができるが、翼の展開位置が固定されているために、垂直離着陸の際の空中静止および低速安定性および制御が損なわれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様によれば、胴体と１対の翼とを有し、胴体をほぼ垂直にした垂直離陸と、胴体をほぼ水平にした通常巡航とが可能であり、翼は胴体に対して、翼が垂直離陸用に移動した後退位置から、翼が通常巡航用に移動した高アスペクト比の展開位置へ移動可能である航空機が提供されている。
【０００７】
翼がそのように移動可能であるため、特に垂直離陸中およびその直後に翼が後退位置にあることによって、低速性能および制御の改善を達成することができる。
【０００８】
ほぼ水平方向に離着陸する従来型航空機では、いわゆる可変翼を設けて、それによって離着陸時に翼展開位置を実現することができ、高速巡航中には後退位置を実現できるようにすることが知られている。少なくとも垂直離陸が可能な本発明に従った航空機は、逆の状態を採用している。
【０００９】
垂直離陸中に翼を後退位置へ移動させることによって、補助翼／フラップなどの翼制御表面から航空機の重心までの距離が増加してモーメントの腕が長くなるため、制御表面を移動させることによって得ることができる制御力が増加する。
【００１０】
さらに、翼が後退位置にあることによって、航空機の格納に必要な空間が小さくなる。
【００１１】
一般的に、本発明が主に関連する種類のＶＴＯＬ航空機は、超高速前進巡航を達成する必要はなく、時速２７８〜３７０ｋｍ（１５０〜２００ノット）の範囲の巡航速度を達成すればよい。そのような比較低速では、展開位置にある翼のアスペクト比が高いほど、揚力／抗力比が改善されて、通常巡航中の航空機の効率が最適化される。
【００１２】
本発明をもっと高速の前進飛行が可能な航空機に適用した場合、所望ならばそのような高速作動モードにおいて、翼を中間または完全後退位置まで後退させることによって、アスペクト比を減少させてそのような高い前進速度での効率を改善することもできる。
【００１３】
本発明の航空機は、尾翼を含む十字形状などの尾部構造体を有することができ、離陸前に航空機は尾部構造体を下にして立つことができる。
【００１４】
好適な構造では、航空機は垂直離陸および着陸の両方が可能である。このため、好ましくは翼は、離陸と共に着陸時にも後退位置へ移動可能である。
【００１５】
少なくとも離陸用のスラスト、さらに航空機が垂直着陸可能である場合には着陸用のスラスト（揚力）も、回転翼／プロペラシステムによって与えられ、これは、トルクリアクションを互いに相殺する１対の反転回転翼を含む。そのような回転翼システムは、航空機の機首構造体またはその付近に設けることができる。
【００１６】
あるいは、または追加して、少なくとも離陸用のスラスト、さらに航空機が垂直着陸可能である場合には着陸用のスラスト（揚力）も、好ましくは航空機の尾端部などで胴体内に設けられたジェットスラストによって与えることができる。
【００１７】
所望ならば、少なくとも離陸時、さらに航空機が垂直着陸可能である場合には着陸時にも、回転翼システムを使用してスラストを得ることができ、通常巡航中はジェットスラストによってスラストを与えることができる。
【００１８】
操縦および空中停止のための微細な安定性および制御を得るために、少なくとも離陸用に、さらに航空機が垂直着陸可能である場合には着陸用にも回転翼システムが好ましい。
【００１９】
航空機は、無人航空機として使用することができる。
【００２０】
本発明の第２の態様によれば、胴体と１対の翼とを有し、胴体をほぼ垂直にした垂直離陸と、胴体をほぼ水平にした通常巡航とが可能である航空機を操作させる方法であって、翼を胴体に対して垂直離陸用の後退位置へ移動させる段階と、垂直離陸を行うためにスラスト手段を作動させる段階と、航空機を通常巡航状態に操縦する段階と、翼を胴体に対して通常巡航用の展開位置へ移動させる段階とを含む方法が提供されている。
【００２１】
好ましくは、垂直飛行から通常巡航に移行する間に、翼を胴体に対して後退位置から展開位置へ移動させる。
【００２２】
本発明の方法は、通常巡航から垂直着陸に先立つ垂直飛行に移行する間に、翼を展開位置から後退位置へ移動させる段階を含むことができる。
【００２３】
本発明の第２の態様の方法が適用される航空機は、本発明の第１の態様の航空機の特徴のいずれかを有するであろう。
【００２４】
次に、添付の図面を参照しながら本発明を説明する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図面を参照すると、垂直離着陸可能な種類の航空機１０が、胴体１２と１対の翼１３、１４とを含む。胴体の尾端部１５には、それぞれが空力制御表面２０を有する４つの尾翼１９を含む十字形の尾部構造体１８が存在する。
【００２６】
航空機１０はさらに機首構造体２２を含み、本例ではこれに回転翼／プロペラシステム２５が取り付けられており、このシステムは、軸方向外側に位置して使用時に航空機の長手方向軸線Ａ回りに第１方向、たとえば時計回りに回転する第１マルチブレード回転翼２８と、軸方向内側に位置して使用時に軸線Ａ回りに第１回転翼２８と反対の第２方向に回転する第２マルチブレード回転翼２９とを有する。このため、回転翼２８、２９はほぼ平行であって逆方向に回転し、このため、回転翼２８、２９の他方によって発生したトルクリアクションを互いに相殺する。
【００２７】
次に図１を参照すると、胴体１２が離陸に先だってほぼ垂直位置にある航空機１０を示している。航空機１０は、航空機１０の重量を地面上に支持することができる十字形尾部構造体１８を下にして立っている。翼１３、１４は、胴体１２の近くへ移動した後退位置にあり、翼の四分の一弦線Ｌが、胴体の（長手方向）中心線２１に直交する線から角度θだけ後退している。
【００２８】
翼が後退位置にあるため、航空機１０は垂直飛行中に、翼の四分の一弦線Ｌが胴体中心線２１に直交またはほぼ直交する展開位置に翼がある航空機の場合よりも良好な制御および安定性を達成することができる。
【００２９】
離陸の際は、回転翼２８、２９を、離陸に必要なスラストを得ることができる十分な速度で軸線Ａ回りに回転させる。このため、ヘリコプター主支持回転翼システム用に使用されるものと同様な構造にすることができるトランスミッションによって回転翼２８、２９に接続されたエンジンが、胴体１２内に設けられている。回転翼システム２５によって、航空機１０をヘリコプターと同様にして垂直飛行で空中停止させることができる。
【００３０】
航空機１０が離陸した後、航空機１０を、図２に示されているように胴体１２がほぼ水平になる通常巡航用に操縦する。そのような操縦は、回転翼のブレードの調整と、翼１３、１４および尾部構造体１５に設けられた補助翼／フラップ４０、２０などの制御表面の作動との両方またはいずれか一方によって行うことができる。通常巡航では、所望に応じて尾翼１９の２つがほぼ垂直または水平であっても、そうでなくてもよい。
【００３１】
通常巡航への移行中、翼１３、１４は胴体１２に対して外向きに、図２に示されている展開位置まで移動して、角度θが図１に示されている角度から、翼の四分の一弦線Ｌが航空機胴体の（長手方向）中心線２１に直交するか、翼１３、１４が後退位置にある時より直交状態に近づく角度まで減少する。この位置では、翼１３、１４は、それらが後退位置にある時よりも高いアスペクト比を示す。少なくとも通常巡航で比較的低速の前進飛行中、翼のアスペクト比が高いほど、揚力／抗力比を改善させることによって航空機１０の制御が向上し、航空機１０の効率が最適化される。
【００３２】
通常巡航中、回転翼２８、２９はプロペラシステムとして作動して、前進飛行用のスラストを与える。
【００３３】
航空機の着陸時には、胴体１２を垂直飛行状態に操縦して、翼１３、１４を図１に示されている後退位置に戻す。このため、航空機１０は垂直向きに着陸する。
【００３４】
以上に説明した例では、垂直飛行および水平巡航用のスラストが回転翼／プロペラシステム２５で得られるが、別の例では、少なくとも通常巡航用のスラストを、所望ならば垂直飛行用のスラストも、胴体の尾端部１５またはその付近の位置で、図２にＪで示されているように胴体１２内に設けられたジェットエンジンなどのジェットスラスト手段によって与えることができる。このため、航空機は、スラストを生じるために回転翼システム２５およびジェットスラスト手段Ｊの両方か、ジェットスラスト手段Ｊまたは回転翼／プロペラシステム２５だけを設けることができる。
【００３５】
従来通りに、すなわちほぼ水平状態に離着陸する航空機に使用される、翼を胴体に対して外向きまたは内向きに移動させる機構が周知である。本発明に従った航空機の翼１３、１４を移動させるためにも同様な機構を使用できると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  垂直離陸前の垂直位置にある本発明に従った航空機の側面図である。
【図２】  通常巡航状態にある図１の航空機の平面図である。
【符号の説明】
１０  航空機
１２  胴体
１３、１４  翼
【図１】
0004469081.tif 000002
【図２】
0004469081.tif 000003