(57)【要約】ビークル、特にＶＴＯＬ航空ビークルは、ダクトの縦軸がビークルフレームの縦軸に対して垂直になるように、ビークルフレームによって支えられるダクトと、ダクトの上端にある入口からダクトの下端にある出口までダクト内を周囲の流体、例えば空気が通るようにし、それによってビークルに印加される上向きの揚力を作り出すために、ダクトの縦軸を中心に、ダクト内で回転可能に装着されるプロペラと、ダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心に、またビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平操舵力を作り出すために選択的に枢軸的に、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着される複数の、間隔を置いて配置される翼板とを備える。好適な実施の形態では、翼板はビークルフレームの縦軸に対して略平行である。ビークルの横運動・横揺れ・ピッチ・偏揺れを作り出すために、様々な翼板配置を開示する。
2004526630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビークルフレームと、
ダクトの縦軸がビークルフレームの縦軸に対して垂直になるように、前記ビークルフレームによって支えられるダクトと、
ダクトの上端にある入口からダクトの下端にある出口までダクト内を周囲の流体が通るようにし、それによってビークルに印加される上向きの揚力を作り出すために、前記ダクトの縦軸を中心に、ダクト内で回転可能に装着されるプロペラと、
ダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心に、またビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平操舵力を作り出すためにそれらの軸を中心にして選択的に枢軸的に、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着される、複数の、間隔を置いて配置される翼板とを備えたことを特徴とするビークル。
【請求項２】
前記翼板はビークルフレームの縦軸に対して略平行であることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項３】
前記翼板は対称的なエアフォイル形状を有することを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項４】
前記翼板は翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項５】
所望の横力成分を作り出すために、前記翼板の各々が翼板の全長に亘って１つの単体として枢軸的に装着されていることを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項６】
前記翼板の各々は半分づつに分けられ、全ての翼板の各半分が、全ての翼板の他の半分とは別々に枢軸的であり、それによって、ビークルに印加される揚力に対する力成分がダクトの縦軸を中心とした回転モーメント力であることを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項７】
前記翼板の各々が、翼板を通る軸を中心に枢軸的に装着されていることを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項８】
前記翼板の各々が、固定部と、固定部のトレーリング側に枢軸的に装着される枢軸部とを含むことを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項９】
前記ダクトは、前記複数の第１翼板の旋回軸に対して垂直であり、またダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心にして、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着される複数の、平行に間隔を置いて配置される第２の翼板を備えることを特徴とする請求項２に記載のビークル。
【請求項１０】
前記複数の第２翼板の旋回軸は、前記複数の第１翼板の旋回軸から垂直に間隔を置いて配置される平面にあることを特徴とする請求項９に記載のビークル。
【請求項１１】
前記複数の第２翼板の旋回軸は、前記複数の第１翼板の旋回軸と共通の平面にあることを特徴とする請求項９に記載のビークル。
【請求項１２】
前記翼板は、
前記ダクトの入口の半分を横切って伸び、前記ビークルフレームの縦軸に対して所定の鋭角で、軸を中心に枢軸的である第１群の平行翼板と、
前記ダクトの入口の残りの半分を横切って伸び、前記所定の角度で、但しビークルフレームの縦軸に対して、反対方向に、軸を中心に枢軸的である第２群の平行翼板とを備え、
ビークルに印加される揚力に加えて、所望の正味操舵力を作り出すために、前記第１群と第２群の翼板は選択的に枢軸的であることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１３】
前記所定の角度は４５°であることを特徴とする請求項１２に記載のビークル。
【請求項１４】
前記ダクトは、前記ダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心に、ビークルに印加される揚力に加えて、別の所望のサイド制御力、または回転モーメントを作り出すためにそれらの軸を中心にして選択的に枢軸的に、ダクトの出口端に、出口端を横切って枢軸的に装着される、複数の、間隔を置いて配置される第2の翼板を備えることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１５】
前記ダクト・プロペラ・複数の翼板は前記ビークルの一端においてビークルによって支えられ、前記ビークルはビークルの反対側の端において、第2のダクト・プロペラ・複数の翼板を備えることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１６】
ビークルはビークルの中心でダクト・プロペラ・複数の翼板を支えることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１７】
前記翼板はいずれの方向にも1５°以上旋回しないことを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１８】
ビークルフレームと、
ダクトの縦軸がビークルフレームの縦軸に対して垂直になるように、前記ビークルフレームによって支えられるダクトと、
ダクトの上端にある入口からダクトの下端にある出口までダクト内を空気が通るようにし、それによってビークルに印加される上向きの揚力を作り出すために、前記ダクトの縦軸を中心にして、ダクト内で回転可能に装着されるプロペラと、
ダクトの縦軸に対して垂直であり、またビークルフレームの前記縦軸に対して略平行である旋回軸を中心に、ダクトの入口端に、また入口端を横切って枢軸的に装着される、複数の平行に間隔を置いて配置される翼板とを備え、前記翼板は、ビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平操舵力を作り出すために、それらの軸に沿って選択的に枢軸的であることを特徴とするＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項１９】
前記翼板は対称的なエアフォイル形状を有し、翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項２０】
前記ダクトは、ダクトの縦軸に対して垂直であり、またビークルフレームの縦軸に対して略平行である旋回軸を中心にして、ダクトの出口端に、出口端を横切って枢軸的に装着される複数の、平行に間隔を置いて配置される第2の翼板を備え、それによってビークルに印加される揚力に加えて、別の所望のサイド制御力または回転モーメントを作り出すことを特徴とする請求項１８に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダクテッドファンビークルに関し、より詳細には、ＶＴＯＬ（垂直離着陸）機として使用されるビークルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホバリングにおけるビークルの重量は、ロータまたはプロペラによって直接支えられ、回転軸が地面に対して垂直である多くの異なるタイプのＶＴＯＬ機が提案されている。このようなタイプの１つの公知のビークルは従来からのヘリコプタであり、それはビークルの機体の上に装着される大きなロータを備えている。他のタイプのビークルは、円形のキャビティまたはシュラウド・ダクト・他のタイプのエンジン室内に設置されるプロペラに頼っており、その場合プロペラまたはロータは露出されておらず、円形ダクト内部に空気流が発生する。ほとんどのダクトが均一の横断面を有しており、出口領域（通常、ビークルがホバリングする場合のダクトの底部分）が入口領域（ダクトの上部）と同じ横断面である。しかしながら、一部のダクトはわずかに互いに異なっており、入口領域より大きな出口領域を有している。なぜなら、これが効率を高め、所定の入口直径に対してリフト単位毎に要する力を減少させることが見出されたからである。特にホバリングにおいて、得られる推力を増大させるために、一部のダクトは幅広の入口リップを有している。
【０００３】
通常、ＶＴＯＬビークルは安定性及び制御の点から、固定翼航空機より魅力的である。飛行表面で充分な対気速度が達成されるまで地上で加速する固定翼航空機に対して、ＶＴＯＬビークルはゼロ前方対気速度でホバリングするという事実から主な課題が発生する。これらのビークルに対して、操舵力や、ビークルの重心（ＧＣ）まわりのモーメント・力を作り出すために、制御は、ロータまたはプロペラ自体の利用、またはロータやプロペラが生じる空気流に頼っている。
【０００４】
ヘリコプタにおいて一般的な１つの方法は、パイロットからの指令によって、一括して、また周期的に回転するロータブレードのピッチを機械的に変更し、主な推力と共に、プロペラまたはロータがビークルに対して発揮するプロペラの推力線のモーメント及び／または傾斜を補正することである。ビークル内部に装着されるダクト式または他のプロペラを使用するＶＴＯＬビークルの一部も、この制御方法を使用している。一部のデザイナは、この制御方法のためにビークル内部に装着されるダクト式または他のプロペラを使用する全てのブレードの角度のみを変更することを選択する。各ブレードの角度を個々に変更する（周期的制御と称する）という複雑さが加わることを避けるために、全てのブレードの角度を同時に変更してもよい（集合的制御と称する）。ＣＧから比較的遠くに離れている多数のファンを使用するビークルに対しては、所望の制御モーメントを作り出すために、各ファンに対して異なる集合的制御設定を使用することができる。
【０００５】
一括制御、特に周期的制御を使用する際の欠点は、複雑さと重量と費用の増大である。従って、周期的なブレードピッチ角度の変更を必要としない簡単なロータを保有する一方で、モーメントと横力を発生させることができる簡単な推力装置が、複雑な対策に優る利点を有している。主な課題は、制御に必要な充分な大きさの回転モーメントを作り出すことである。
【０００６】
ダクテッドファンに対してモーメントを作り出す１つの伝統的な方法は、ダクトの出口部に、あるいは出口部のわずかに下の部分に、離散的な数の翼板を装着することである。ダクトを流出する流れに沈められるこれらの翼板を偏向させて、横力を作り出すことができる。ほとんどの場合、ビークルの重心はこれら翼板上の少し離れた位置にあるので、翼板にかかる横力もビークルの重心まわりにモーメントを作り出す。
【０００７】
しかしながら、上述のような通常の配置において、ダクトの出口に装着される翼板に関連する１つの問題は、これらが所望の方向に或るモーメントを作り出すことができたとしても、これらはビークルに対して望ましくない副次効果を有するかなりの横力をも同時に作り出さずにはいられないことである。ビークルの重心の下に装着される（これは実用的なＶＴＯＬビークルにおいて支配的である）このような翼板に対して、これらの横力は、同じ翼板によるモーメントの発生による望ましい結果に対して、通常逆効果を招く方向にビークルを加速させ、それによってこのようなビークルに対する有用性を制限している。
【０００８】
クライスラー（Ｃｈｒｙｓｌｅｒ）のＶＺ−６、ＶＴＯＬ飛行車両は、ダクト入口領域の外側と上部に装着された少数の非常に大きな翼と共に、ダクトの出口側に翼板を使用している。
【０００９】
しかしＶＺ−６では、安定した一定の前方推進力を作り出すためにのみ、１つの翼と分離した翼板とを使用しており、ビークルの安定性と制御系の一部として、変化する制御モーメントを作り出すためではなかった。
【００１０】
ＡＤ＆Ｄによって開発されたホーメット（Ｈｏｍｅｔ）の無人車両も、入口の外側及び上部に装着された１つの移動可能な大きな翼、または入口側の近傍に少数の翼板を使用して実験された。しかしながら、これらは角度が固定されており、飛行中に変更できなかった。
【００１１】
時々見受けられる別のケースは、（プロペラの軸まわりに）偏揺れモーメントを作り出すために、ダクトの中心から外側に放射状に設置された翼板のものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの目的は、制御目的のために回転モーメントと横力を作り出す、ダクテッドファン推進システムを備えたビークルを提供することである。本発明の別の目的は、ＶＴＯＬ機のために特に有用な前述のタイプのビークルを提供することである。
【００１３】
本発明の幅広い態様によれば、ビークルフレームと、ダクトの縦軸がビークルフレームの縦軸に対して垂直になるように、前記ビークルフレームによって支えられるダクトと、ダクトの上端にある入口からダクトの下端にある出口までダクト内を周囲の流体が通るようにし、それによってビークルに印加される上向きの揚力を作り出すために、前記ダクトの縦軸を中心に、ダクト内で回転可能に装着されるプロペラと、ダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心に、またビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平操舵力を作り出すためにそれらの軸を中心にして選択的に枢軸的に、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着される、複数の、間隔を置いて配置される翼板とを備えたビークルが提供される。
【００１４】
（ダクトの出口端から区別される）ダクトの入口を横切って、枢軸的に装着される複数のこのような翼板を備えたビークルは、ビークルの通常の制御にとって好都合である、横力と回転モーメントの組み合わせを作り出すことができる。このようなダクトの入口端を横切る翼板は、特にダクトの出口端を横切る複数の第２翼板と組み合わせた場合、ビークルの偏揺れ・ピッチ・横揺れ回転運動と共に、所望の前方・後方・左右の並進運動を作り出すことができることが見出されている。
【００１５】
前述の好適な実施の形態では、翼板はビークルフレームの縦軸に略平行している。
【００１６】
次に、別の実施の形態を説明する。翼板は、ダクトの入口の半分を横切って、ビークルフレームの縦軸に対して所定の鋭角で、軸を中心に枢軸的に伸びる第１群の平行翼板と、ダクトの入口の残りの半分を横切って、所定の角度で、但しビークルフレームの縦軸に対して反対方向に、軸を中心に枢軸的に伸びる第２群の平行翼板とを備え、第１群と第２群の翼板は選択的に枢軸的であり、ビークルに印加される揚力に加えて、所望の正味操舵力を作り出す。
【００１７】
前述の好適な実施の形態の特徴によれば、翼板は対称的なエアフォイル形状を有し、翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されている。
【００１８】
前述の好適な実施の形態では、各翼板は所望の横力成分を作り出すために、その全長に亘って１つの単体として枢軸的に装着されている。第2の実施の形態では、各翼板は半分づつに分けられ、全ての翼板の各半分が、全ての翼板の他の半分とは別々に枢軸的であり、それによって、ビークルに印加される揚力に対する分力がダクトの縦軸を中心とした回転モーメント力である。
【００１９】
次に、他の実施の形態を説明する。一例では、翼板の各々が翼板を通る軸を中心に枢軸的に装着されており、別の例では、翼板の各々が、固定部と、固定部のトレーリング側に枢軸的に装着される枢軸部とを含んでいる。
【００２０】
前述の好適な実施の形態の特徴によれば、ダクトは、複数の第１翼板の旋回軸に対して垂直であり、またダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心にして、ダクトの入口端に、また入口端を横切って枢軸的に装着される複数の、平行に間隔を置いて配置される第２の翼板を備えている。
【００２１】
１つの好適な実施の形態では、複数の第２翼板の旋回軸は、前記複数の第１翼板の旋回軸から垂直に間隔を置いて配置される平面にある。一方、第2の実施の形態では、複数の第２翼板の旋回軸は、複数の第１翼板の旋回軸と共通の平面にある。第２の実施の形態に関しては、翼板の枢軸的装着を埋め合わせるために、２つの平面においてわずかなシフトを有することが望ましいかもしれないが、このシフトは比較的小さめ、例えば、１翼弦長より小さいものであろう。
【００２２】
次に、別の実施の形態を説明する。ダクトは、前記ダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心に、またビークルに印加される揚力に加えて、別の所望のサイド制御力、または回転モーメント制御力を作り出すためにそれらの軸を中心にして選択的に枢軸的に、ダクトの出口端に、出口端を横切って枢軸的に装着される、複数の、間隔を置いて配置される第2の翼板を備える。
【００２３】
上述した本発明の特徴は、ＶＴＯＬ機ビークルに対して特に有用であるので、このようなビークルに関連して本発明を説明するが、本発明またはその様々な特徴は船舶等の他のビークルにおいても好都合に使用できることが認識されるであろう。
【００２４】
本発明の更なる特徴及び利点は、下記の説明から自明となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（発明の説明）
概して参照符号２で示される図１に示したビークルは、前部にダクテッドファン推進装置４と、後部に別の類似した推進装置５とを支えるフレームまたは機体３を含むＶＴＯＬ機である。ビークルのペイロードは、機体の反対側に各々６と７で示され、着陸装置が８で示されている。
【００２６】
図２と図３は特に、推進装置５と同じである、推進装置４の構造を示している。このような推進装置は機体３によって支えられるダクト１０を含み、ダクトの垂直軸１０ａはビークルの垂直軸に平行である。ダクト１０内にダクトの縦軸１０ａを中心にして回転可能に、プロペラ１１が装着されている。プロペラのノーズ１２は上を向いており、ダクトの上端１３が空気の入口端を構成し、ダクトの下端１４が出口端を構成している。特に図３に示すように、ダクト１０への円滑な空気流入を作り出すために、上部空気入口端１３には漏斗形の口が形成され、その空気は上向きの揚力を作り出すために、ダクトの出口端１４を通して高速で放出される。
【００２７】
方向制御を提供するために、ダクト１０には、ダクトの入口端１３に、入口端１３を横切って枢軸的に装着される、複数の、平行に間隔を置いて配置される翼板１５が設けられる。各翼板１５はダクト１０の縦軸１０ａに垂直であり、ビークルフレーム２の縦軸に略並列する軸１６を中心に旋回し、プロペラ１１によって作り出される空気運動によりビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平操舵力を作り出す。図４に示すように、翼板１５が各々の軸を中心に一方向に旋回した場合、翼板は図４に示す矢印Ｆ１の方向に所望の操舵力を作り出し、その反対方向に旋回した場合は、図５に示す矢印Ｆ２の方向に所望の操舵力を作り出す。図３（また図７・８・１２）に示すように、翼板１５は対称的なエアフォイル形状のものであり、翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されている。
【００２８】
図６は、所望のサイド制御力を作り出すためにその全長に亘って１つの単体として枢軸的に装着されるのではなく、図６において参照符号１５ａと１５ｂで示すように、各翼板の半分が、他の半分とは別々に枢軸的である変形を示している。このように、半分の部分１５ａ全てが矢印Ｄ１で示すように一方向に１つの単体として旋回し、半分の部分１５ｂ全てが矢印Ｄ２で示すようにその反対方向に旋回し、それによって、プロペラによりビークルに印加される揚力に加えて、所望の横力または回転モーメントを作り出してもよい。
【００２９】
図７に示すように、各翼板１５は、翼板の中心部分を通る軸１６を中心として枢軸的に装着される。図８は、各翼板が翼板の主要部分を構成する固定部１７と、固定部のトレーリング側に１９において枢軸的に装着される枢軸部またはフラップ１８とを含む改良を示している。揚力に加えて所望の操舵力を作り出すために、枢軸部またはフラップ１８は所望の位置に旋回できることが解るであろう。
【００３０】
図９は、ダクテッドファン（図１において４及び／または５）が、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着される、第２の平行に間隔を置いて配置される複数の翼板または翼板のカスケードを含む変更を示しており、その１つが２０で示されている。このように、複数の第２翼板２０の各々は翼板１５に対して近接した間隔で配置され、ダクトの縦軸１０ａと翼板１５の旋回軸に対して垂直な軸を中心に旋回する。
【００３１】
図９に示した変形では、２個の翼板１５と２０のカスケードが、平行に間隔を置いて配置される平面に配置される。図１０は１つの変形を示しており、この場合、ダクトの入口端にある２個の翼板カスケードが互いに噛み合っている。この目的のために、図１０に示すように、交差する複数の第１翼板１５を収容するように、複数の第２翼板２１の各々が中断されている。別の可能な配置は、噛み合い目的のために、両方の翼板カスケードを中断することであろう。
【００３２】
図１１は、概して参照符号２２で示されるＶＴＯＬ機ビークルを示しており、それは機体２３の中央に支持される１つのダクテッドファン２４を含んでいる。このようなビークルは、揚力に加えて、所望の操舵力とモーメントを提供するために、図９または図１０のいずれかに示す翼板の配置を含むことができる。このようなビークルにおいては、図１１において参照符号２５と２６で示すように、中央のダクテッドファン２４の両側にペイロードがあってよい。更にこのビークルは、ステアリング制御や他の制御を提供するために、方向舵２７・２８等の他の空力的表面を含んでいてもよい。
【００３３】
図１２は、図１と図１１に示すビークルのいずれかに含むことができる実施の形態を示しており、ダクト１０は平行に間隔を置いて配置された複数の第２翼板または第２翼板のカスケードを有しているが、この場合、複数の第２翼板は、ダクト１０の出口端１４に、出口端１４を横切って枢軸的に装着される。図１２に示すように、ダクト１０はダクト１０の入口端１３に、入口端１３を横切って装着される複数の第１翼板１５または第１翼板のカスケードと、ダクト１０の出口端１４に、出口端１４を横切って、またダクトの縦軸に対して垂直に、ビークルフレームの縦軸に対して略平行に装着される複数の第２翼板３５または第２翼板のカスケードとを含んでいる。翼板の各々のアッセンブリまたはカスケード１５・３５は、互いに独立して旋回でき、ビークルのピッチまたはロール制御のために、ダクトの横軸１０ｂを中心に選択された横力または回転モーメントを作り出す。
【００３４】
これは図１３ａ〜１３ｄにより明らかに示されている。２個の翼板１５・３５のカスケードが反対方向に旋回すると、一方向に（例えば図１３ａに示すような反時計方向に）ダクト１０の横軸１０ｂを中心にした回転モーメントを作り出し、それらが同じ方向に旋回すると、図１３ｂに示すように、一方向（例えば左）への横力を作り出す。それらが反対方向ではあるが、図１３ａに示した配置とは反対方向に旋回すると、図１３ｃに示すような、図１３ａとは反対の時計方向に回転モーメントを作り出し、同じ方向ではあるが、図１３ｂに示した配置とは反対方向に旋回すると、図１３ｄに示すように、反対方向（例えば右）への横力を作り出す。
【００３５】
図１４は、ダクトの入口端を横切って伸びる複数の翼板２４を有するダクト２２を含む、概して参照符号２０で示される、ダクテッドファン推進装置の別の構成を示す上面図である。この場合、翼板２４は、ダクト２２の入口端の半分を横切って伸びる第１群の平行翼板２４ａと、ダクトの入口端の残りの半分を横切って伸びる第２群の平行翼板２４ｂとに分けられている。
【００３６】
更に図１４は、ダクト２２内のプロペラのノーズ２６も示している。プロペラはダクトの縦軸を中心にダクト２２内で回転可能に装着され、ダクトの反対側の端を通って高速で放出される空気が上向きの揚力を作り出すように、プロペラのノーズ２６がダクトの空気入口端の中央に置かれる。
【００３７】
図１４に示すように、ダクト２２の入口端の半分を横切って伸びる第１群の平行翼板２４ａが、ビークルフレームの縦軸、また従って矢印２７で示すようにビークルの運動方向の縦軸２０ａに対して、所定の鋭角αで軸２５ａを中心に旋回する。またダクト２２の入口端の残りの半分を横切って伸びる第２群の平行翼板が、ビークルフレームの縦軸２０ａに対して同じ所定の角度αで、反対方向に２５ｂを中心に旋回する。２群の翼板２４ａと２４ｂは選択的に旋回し、ビークルに印加される揚力に加えて、所望の正味水平操舵力を作り出す。
【００３８】
前述の操作が図１５ａ及び１５ｂに示されている。図１５ａ及び１５ｂは、ビークルの両端に、ビークルの縦軸２０ａと同軸に、ビークルが２つのダクテッドファン推進装置２０・３０を含む場合に発生される操舵力を示している。ビークルが図１４に示すように１つだけのダクテッドファン推進装置を装備している場合、匹敵する力が作り出されることが認識されるであろう。
【００３９】
図１５ａは２群の翼板２４ａと２４ｂが、各々の軸を中心にして同じ角度だけ旋回する状態を示している。このように、翼板は、揚力に加えて、ビークルの縦軸２０ａの両側で、同じ大きさと角度の操舵力を作り出し、Ｆａで示すように、ビークルの縦軸２０ａと同軸の正味力を作り出す。
【００４０】
後部推進装置３０の２群の翼板３４ａ・３４ｂは、各々の旋回軸を中心にして同じ方法で旋回し、それによってビークルの縦軸２０ａと同軸の正味力Ｆａを作り出す。
【００４１】
図１５ｂは前部推進装置２０における２群の翼板２４ａ・２４ｂと、後部推進装置３０における２群の翼板３４ａ・３４ｂが各々の軸を中心にして異なる角度に旋回し、それによってビークルの縦軸２０ａに対して或る角度で正味横力Ｆｂを作り出す状態を示している。このように、各々の旋回軸を中心とした翼板２４ａ・２４ｂと３４ａ・３４ｂの旋回角度を制御することによって、翼板の平面において所望の正味操舵力を発生させることができる。
【００４２】
図１６は、やはり２群の翼板４４ａ・４４ｂを含み、ダクト４２の入口の半分を横切って伸び、ビークルの縦軸４０ａに対して所定の角度（例えば４５°）で軸４５ａ・４５ｂを中心に旋回可能に装着される、概して参照符号４０で示されるダクテッドファン推進装置を示している。しかしながら、この場合、翼板４４ａ・４４ｂは、図１４に示した後方にではなく、前方方向に方位付けられるが、その方位と翼板により発生される力は、基本的に図１４・１５ａ・１５ｂを参照して説明したものと同じである。
【００４３】
図１〜１１の配置と同様、図１４〜１６に示した配置のいずれも、図１２〜１３ｄに示すように、揚力に加えて所望の操舵力を作り出すために、ダクトの出口端に設けることができる。翼板は空気流を遮るためのものではなく、空気流を単に偏向させて、所望の操舵力を作り出すためのものである。従って、ほとんどのアプリケーションにおいて、翼板はいずれの方向にも１５°以上旋回しないように設計される。この角度は典型的に流れはく離の前に達成できる最大角度である。
【００４４】
操舵力及びモーメントは翼板自体にかかる揚力の水平成分によって発生するので、好ましくは、達成可能な最大モーメントを作り出すために、翼板は、可能な限りビークルの重心から離してプロペラの取入れ口に置くべきである。翼板をダクトの出口側に設ける場合も同様である。
【００４５】
特に航空機に関して本発明を説明してきたが、本発明または上述した本発明の様々な態様は、船舶等の他のタイプのビークルと共に好都合に使用でき、それによってビークルの推進制御及び方向制御を提供できることが認識されるであろう。
【００４６】
従って、幾つかの好適な実施の形態に関して本発明を説明してきたが、これらは単に例示目的のためだけであり、本発明の多くの他の変形・改良・応用が可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明により構成されるＶＴＯＬ機ビークルの一形態を示す図である。
【図２】図１に示した航空機内のダクテッドファンの１つだけを示す図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】一方向の横力を作り出すために、図３に示した翼板の一方向の位置付けを示す図である。
【図５】反対方向の横力を作り出すために、図３に示した翼板の位置付けを示す図である。
【図６】翼板の構成の改良を示す図であって、ダクトの縦軸を中心にした回転モーメント力を作り出すために、各翼板が半分づつに分けられ、全ての翼板の各半分が、全ての翼板の他の半分とは別々に枢軸的である。
【図７】１つの翼板の構成と、それを旋回させる方法を示す図である。
【図８】１つの翼板の別の構成と、それを旋回させる方法を示す図である。
【図９】図９のダクトの入口端に2個の翼板のカスケードまたはアッセンブリを設けるために使用できる１つの配置を示す図である。
【図１０】ダクトの入口端に2個の翼板のカスケードまたはアッセンブリを設けるために使用できる別の配置を示す図である。
【図１１】推進と操舵目的のための、１つのダクテッドファンを含むＶＴＯＬ機ビークルを示す図である。
【図１２】図３に類似した図であるが、ダクトの出口端にも翼板のカスケードまたは複数の翼板を設けた図である。
【図１３】図１２のダクテッドファンにおける、２個の翼板カスケードの様々な旋回位置と、このような翼板の位置付けにより作り出される力を示す図である。
【図１４】ダクトの入口を横切って伸びる翼板が２つのグループに分けられ、それらが共に所望の正味水平操舵力を作り出す、別の構成を図式的に示す上面図である。
【図１５】図１４の翼板によって所望の正味水平操舵力が作り出される方法を図式的に示す図である。
【図１６】図１４に対応する図であるが、所望の正味水平操舵力を作り出すための翼板配置の変形を示す図である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月13日(2003.7.13)
【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】
ビークルフレームと、
ダクトの縦軸がビークルフレームの縦軸に対して垂直になるように、前記ビークルフレームによって支えられるダクトと、
ダクトの上端にある入口からダクトの下端にある出口までダクト内を周囲の流体が通るようにし、それによってビークルに印加される上向きの揚力を作り出すために、前記ダクトの縦軸を中心に、ダクト内で回転可能に装着されるプロペラと、
ダクトの縦軸に対して垂直であり、またビークルフレームの前記縦軸に略平行である旋回軸を中心に、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着され、ビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平力成分を作り出すために、それらの軸を中心にして選択的に枢軸的である、複数の、平行に間隔を置いて配置される翼板とを備えることを特徴とするビークル。
【請求項２】
前記翼板は対称的なエアフォイル形状を有し、翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項３】
所望の横力成分を作り出すために、前記翼板の各々が翼板の全長に亘って１つの単体として枢軸的に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項４】
前記翼板の各々は半分づつに分けられ、全ての翼板の各半分が、全ての翼板の他の半分とは別々に枢軸的であり、それによって、ビークルに印加される揚力に対する力成分がダクトの縦軸を中心とした回転モーメント力であることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項５】
前記翼板の各々が、翼板を通る軸を中心に枢軸的に装着されていることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項６】
前記翼板の各々が、固定部と、固定部のトレーリング側に枢軸的に装着される枢軸部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項７】
前記ダクトは、前記複数の第１翼板の旋回軸に対して垂直であり、またダクトの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心にして、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着される複数の、平行に間隔を置いて配置される第２の翼板を備えることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項８】
前記複数の第２翼板の旋回軸は、前記複数の第１翼板の旋回軸から垂直に間隔を置いて配置される平面にあることを特徴とする請求項７に記載のビークル。
【請求項９】
前記複数の第２翼板の旋回軸は、前記複数の第１翼板の旋回軸と共通の平面にあることを特徴とする請求項７に記載のビークル。
【請求項１０】
前記翼板は、
前記ダクトの入口の半分を横切って伸び、前記ビークルフレームの縦軸に対して所定の鋭角で、軸を中心に枢軸的である第１群の平行翼板と、
前記所定の角度で前記ダクトの入口の残りの半分を横切って伸び、ビークルフレームの縦軸に対して、反対方向に、軸を中心に枢軸的である第２群の平行翼板とを備え、
ビークルに印加される揚力に加えて、所望の正味操舵力を作り出すために、前記第１群と第２群の翼板は選択的に枢軸的であることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１１】
前記所定の角度は４５°であることを特徴とする請求項１０に記載のビークル。
【請求項１２】
前記ダクトは、ダクトの縦軸に対して垂直であり、またビークルフレームの前記縦軸に略平行である旋回軸を中心に、ダクトの出口端に、出口端を横切って枢軸的に装着される、複数の、平行に間隔を置いて配置される第2の翼板を備え、それによって、ビークルに印加される揚力に対して、ダクトの横軸を中心に、所望のサイド力成分、または回転モーメント力成分を作り出すことを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１３】
前記複数の第１と第２の翼板は対称的なエアフォイル形状を有し、複数の第２翼板における翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１２に記載のビークル。
【請求項１４】
前記ダクトと、プロペラと、複数の翼板とは前記ビークルの一端においてビークルによって支えられ、前記ビークルはビークルの反対側の端において、第2のダクトと、プロペラと、複数の翼板とを備えることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１５】
前記ビークルはビークルの中心でダクト・プロペラ・複数の翼板を支えることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１６】
前記ビークルはＶＴＯＬ航空ビークルであることを特徴とする請求項１に記載のビークル。
【請求項１７】
ビークルフレームと、
ダクトの縦軸がビークルフレームの縦軸に対して垂直になるように、前記ビークルフレームによって支えられるダクトと、
ダクトの上端にある入口からダクトの下端にある出口までダクト内を空気が通るようにし、それによってビークルに印加される上向きの揚力を作り出すために、前記ダクトの縦軸を中心にして、ダクト内で回転可能に装着されるプロペラと、
ダクトの縦軸に対して垂直であり、またビークルフレームの前記縦軸に対して略平行である旋回軸を中心に、ダクトの入口端に、入口端を横切って枢軸的に装着され、ビークルに印加される揚力に加えて、所望の水平力成分を作り出すために、それらの軸軸に沿って選択的に枢軸的である、複数の、平行に間隔を置いて配置される翼板とを備えることを特徴とするＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項１８】
前記翼板は対称的なエアフォイル形状を有し、翼板の翼弦長に略等しい距離だけ、お互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする請求項１７に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項１９】
所望の横力成分を作り出すために、前記翼板の各々が翼板の全長に亘って１つの単体として枢軸的に装着されていることを特徴とする請求項１７に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項２０】
前記ダクトは、ダクトとビークルフレームの縦軸に対して垂直である旋回軸を中心にして、ダクトの出口端に、出口端を横切って枢軸的に装着される複数の、平行に間隔を置いて配置される第２の翼板を備え、それによってビークルに印加される揚力に対して、ダクトの横軸を中心に、別の所望のサイド力成分または回転モーメント力成分を作り出すことを特徴とする請求項１７に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項２１】
前記ダクトと、プロペラと、複数の翼板とは前記ビークルの一端においてビークルによって支えられ、前記ビークルはビークルの反対側の端において、第２のダクトと、プロペラと、複数の翼板とを備えることを特徴とする請求項２０に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【請求項２２】
前記ビークルはビークルの中心でダクト・プロペラ・複数の翼板を支えることを特徴とする請求項２０に記載のＶＴＯＬ航空ビークル。
【国際調査報告】
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