(57)【要約】【課題】飛行体の接地時の姿勢を整えることができる姿勢制御装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る姿勢制御装置９０は、飛行体２の胴体３の底面３１から下方へ向けて延びる突起部４を少なくとも二以上備え、突起部４は、胴体３の上下方向に対して傾いた荷重が入力される、すなわち、飛行体２が傾きながら接地した場合、突起部４のうちの一の突起部４が先ず衝突し、圧縮変形しながら高剛性となって飛行体２の姿勢を正すため、飛行体２の姿勢を整えることができる。【選択図】図３
2012001044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体の胴体の底面から下方へ向けて延びる突起部を少なくとも二以上備え、
前記突起部は、前記胴体の上下方向に対して傾いた荷重が入力されると、前記飛行体の姿勢を正すように、圧縮変形しながら高剛性となる、
ことを特徴とする姿勢制御装置。
【請求項２】
前記突起部は、中空の部材を有し、
前記突起部の前記中空の部分には、衝撃吸収部材が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項３】
前記底面の前記突起部が設けられた部分以外の部分に、衝撃吸収部材が設けられている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の姿勢制御装置。
【請求項４】
前記突起部は、前記底面に揺動可能に取り付けられ、
前記底面と前記突起部との間に前記底面に対して回転可能に取り付けられると共に、前記突起部に前記胴体の上下方向に対して傾いた荷重が入力されると前記底面に対して回転する回転体を備え、
前記突起部と前記回転体とはワイヤで接続されると共に、前記突起部に前記荷重が入力されると前記回転体の前記回転によって、前記突起部が荷重入力面に対して直立するように、前記ワイヤが前記回転体に巻き取られる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の姿勢制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体の接地時の姿勢を制御するための姿勢制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、飛行体が衝撃を受けた場合に、衝撃を吸収する衝撃吸収構造として、以下の特許文献１に開示されたグライダーがある。このグライダーは、コクピットの前方および下方に、機前方および機下方に向けてＦＲＰ製エネルギー吸収部材を備えている。そして、このような構成とすることで、例えば胴体着陸時に、衝撃エネルギーがエネルギー吸収部材によって効率よく吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２４８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のグライダーでは、機体が特にローリング方向に傾きながら接地した場合、エネルギー吸収部材が横倒れ等を起こし正常に機能しないおそれがある。よって、機体が傾きながら接地する場合、機体の姿勢を整えることができる技術が望まれている。
【０００５】
そこで本発明は、飛行体の接地時の姿勢を整えることができる姿勢制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る姿勢制御装置は、飛行体の胴体の底面から下方へ向けて延びる突起部を少なくとも二以上備え、突起部は、胴体の上下方向に対して傾いた荷重が入力されると、飛行体の姿勢を正すように、圧縮変形しながら高剛性となることを特徴とする。
【０００７】
このような姿勢制御装置によれば、飛行体が傾きながら接地した場合、飛行体の胴体の底面から下方へ向けて延びた二以上の突起部のうちの一の突起部が先ず衝突し、圧縮変形しながら高剛性となって飛行体の姿勢が正され、飛行体の接地時の姿勢を整えることができる。
【０００８】
また、本発明に係る姿勢制御装置において、突起部は、中空の部材を有し、突起部の中空の部分には、衝撃吸収部材が設けられていると、突起部に入力される荷重が、衝撃吸収部材によって吸収されるため、飛行体の姿勢を傾かせようとする荷重が低減され、さらに飛行体の姿勢を整えることができる。
【０００９】
また、本発明に係る姿勢制御装置において、底面の突起部が設けられた部分以外の部分に、衝撃吸収部材が設けられていると、衝突荷重が、衝撃吸収部材によって吸収されるため、飛行体の姿勢を傾かせようとする荷重が低減され、さらに飛行体の着陸姿勢を整えることができる。
【００１０】
また、本発明に係る姿勢制御装置において、突起部は、底面に揺動可能に取り付けられ、底面と突起部との間に底面に対して回転可能に取り付けられると共に、突起部に胴体の上下方向に対して傾いた荷重が入力されると底面に対して回転する回転体を備え、突起部と回転体とはワイヤで接続されると共に、突起部に荷重が入力されると回転体の回転によって、突起部が荷重入力面に対して直立するように、ワイヤが回転体に巻き取られることが好適である。このような構成とすることで、突起部に入力される荷重によって回転体が回転し、ワイヤが回転体に巻き取られることで、突起部がワイヤに引っ張られて荷重入力面に対して直立する。よって、突起部の横倒れが抑制され、より一層飛行体の姿勢を整えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、飛行体の接地時の姿勢を整えることができる姿勢制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略側面図である。
【図２】図１に示した飛行体が傾いて接地した場合の正面図であり、姿勢制御装置の動作説明図である。
【図３】図２に続く姿勢制御装置の動作説明図である。
【図４】図３に続く姿勢制御装置の動作説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る姿勢制御装置の要部を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る姿勢制御装置の要部を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る姿勢制御装置の要部を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略側面図である。
【図９】図８に示した飛行体の正面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略正面図であり、飛行体が傾いて接地した場合の姿勢制御装置の動作説明図である。
【図１１】図１０に続く姿勢制御装置の動作説明図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略正面図である。
【図１３】本発明の第８実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る姿勢制御装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略側面図、図２は、図１に示した飛行体が傾いて接地した場合の正面図であり、姿勢制御装置の動作説明図である。
【００１５】
本実施形態に係る姿勢制御装置９０は、飛行体２に搭載され、飛行体２の接地時の姿勢を制御するためのものである。飛行体２は、ここでは、小型機を始めとした航空機とされている。そして、姿勢制御装置９０は、突起部４を備えて構成されている。
【００１６】
突起部４は、飛行体２を構成する胴体３の底面３１から下方へ向けて延びており、前部および後部に幅方向に離間して一対ずつ、計四箇所に設けられている。詳しくは、これらの突起部４は、正面視において胴体３の上下方向に沿って延びており、底面３１から下方に延びた円筒状の外筒４１に、外筒４１と略等長である円筒状の内筒４２を内挿して成り、内筒４２の下端が外筒４１の下端より下方に所定長出っ張るように構成されている。そして、内筒４２は、外筒４１によってスライド可能な状態で保持されている。
【００１７】
次に、本実施形態に係る姿勢制御装置９０の作用及び効果について説明する。
【００１８】
図２に示すように、例えば、飛行体２がローリング右回転方向に傾いて接地すると、先ず飛行体２の前部右側に設けられた一の突起部４が地面１と衝突する。
【００１９】
図３は、図２に続く姿勢制御装置の動作説明図である。
【００２０】
衝突により、前部右側の突起部４に、胴体３の上下方向に対して傾いた荷重Ｆ１が入力されることになり、内筒４２が外筒４１に対してスライドし、突起部４が圧縮変形する。そして、内筒４２がスライドできなくなって突起部４は高剛性となる。
【００２１】
図４は、図３に続く姿勢制御装置の動作説明図である。
【００２２】
このように、前部右側の突起部４が圧縮変形して高剛性となるため、飛行体２は、当該突起部４を支点としてローリング左回転方向、すなわち姿勢を正す方向に傾く。従って、今度は、前部左側に設けられた突起部４が地面１と衝突し、胴体３の上下方向に対して傾いた荷重Ｆ２が入力され、圧縮変形する。そして、順次、後方に設けられた突起部４も地面１と衝突し圧縮変形して高剛性となり、飛行体２の姿勢が整えられる。
【００２３】
このように、本実施形態に係る姿勢制御装置９０によれば、飛行体２が傾きながら接地した場合、底面３１から下方へ向けて延びた二以上の突起部４のうちの一の突起部４が先ず衝突し、圧縮変形しながら高剛性となって、飛行体２の姿勢が正され、飛行体２の接地時の姿勢を整えることができる。
【００２４】
なお、飛行体２がローリング左回転方向に傾いて接地した場合には、先ず前部左側に設けられた一の突起部４が地面１と衝突し、以降は上記と同様な作用・効果を奏する。従って、突起部４は、飛行体２が傾きながら接地した場合に、飛行体２の姿勢を正すように二以上が配置されていれば、その位置は限定されるものではない。
【００２５】
図５は、本発明の第２実施形態に係る姿勢制御装置の要部を示す縦断面図である。
【００２６】
この第２実施形態に係る姿勢制御装置が上述した第１実施形態に係る姿勢制御装置９０と異なる点は、突起部として、突起部４の内部にハニカム構造体（衝撃吸収部材）４３を充填した突起部４Ａを用いた点である。
【００２７】
ハニカム構造体４３は、当該ハニカム構造体４３を形成しているセルの軸線方向と、外筒４１および内筒４２の軸線方向とが一致するように、すなわち、突起部４Ａが圧縮変形する方向と、ハニカム構造体４３の衝撃吸収特性が最も優れた方向とが一致するように、充填されている。また、図示は省略するが、ハニカム構造体４３のセルサイズは、底面３１に近い部分で細かく、底面３１から離れるに従い大きくなっている。
【００２８】
このような構成の突起部４Ａが地面１と衝突すると、内筒４２がスライドして突起部４Ａが圧縮変形する際に、ハニカム構造体４３が塑性変形を含む逐次破壊し、突起部４Ａに入力された荷重がハニカム構造体４３によって吸収される。このため、飛行体２の姿勢を傾かせようとする荷重が低減され、さらに飛行体２の姿勢を整えることができる。なお、このようなハニカム構造体４３による塑性変形を含む逐次破壊は、弾性変形を利用する場合に比べて、衝撃吸収できる総量が大きく、有利である。
【００２９】
また、本実施形態では、ハニカム構造体４３のセルの軸線と、外筒４１および内筒４２の軸線方向とが一致しているため、ハニカム構造体４３の塑性変形を含む逐次破壊が、その衝撃吸収特性が最も優れた一定方向に進む結果、突起部４Ａに入力された荷重を良好に吸収できる。
【００３０】
また、ハニカム構造体４３のセルサイズが、底面３１に近い部分で細かく、底面３１から離れるに従い大きくすることで姿勢制御の効果を調整できる。
【００３１】
図６は、本発明の第３実施形態に係る姿勢制御装置の要部を示す縦断面図である。
【００３２】
この第３実施形態に係る姿勢制御装置が上述した第１実施形態に係る姿勢制御装置９０と異なる点は、突起部４に代えて、軸心に貫通穴を有する円錐台形状を逆さにした突起部４Ｂを用いた点である。この突起部４Ｂは、下端の肉厚が最も薄く、上端側に向かうに従い連続的に肉厚が厚くなっている。
【００３３】
このような構成の突起部４Ｂが地面１と衝突すると、衝突初期には低剛性の肉薄部分で荷重を受け、圧縮変形が進むにつれて高剛性の肉厚部分で荷重を受ける。すなわち、第１実施形態と同様に、突起部４Ｂは胴体３の上下方向に対して傾いた荷重が入力されると、飛行体２の姿勢を正すように圧縮変形しながら高剛性となる。
【００３４】
図７は、本発明の第４実施形態に係る姿勢制御装置の要部を示す縦断面図である。
【００３５】
この第４実施形態に係る姿勢制御装置が上述した第３実施形態に係る姿勢制御装置と異なる点は、突起部４Ｂに代えて、外筒４４、中筒４５および内筒４６を有した突起部４Ｃを用いた点である。具体的には、突起部４Ｃは、円筒状の外筒４４の内周に、外筒４４よりも長い円筒状の中筒４５を嵌合し、さらに中筒４５の内周に、中筒４５よりも長い円筒状の内筒４６を嵌合して構成されている。
【００３６】
このような構成の突起部４Ｃによれば、下端の肉厚が最も薄く、中筒４５、外筒４４が存在する上端側に向かうに従い段階的に肉厚が厚くなるため、第３実施形態とほぼ同様な作用・効果を奏する。
【００３７】
因みに、外筒４４、中筒４５および内筒４６の材質を変えて突起部４Ｃの剛性をさらに調整するようにしても良い。
【００３８】
なお、突起部４Ｃは三重筒に限定されるものではなく、二重筒や四重筒以上でも良い。
【００３９】
図８は、本発明の第５実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略側面図、図９は、図８に示した飛行体の正面図である。
【００４０】
この第５実施形態に係る姿勢制御装置９１が図１及び図２に示した第１実施形態に係る姿勢制御装置９０と異なる点は、底面３１の突起部４が設けられた部分以外の部分、具体的には、四箇所の突起部４に囲まれた矩形領域部分に、ハニカム構造体（衝撃吸収部材）５を設けた点である。このハニカム構造体５は、当該ハニカム構造体５を構成するセルの軸線方向と、突起部４の軸線方向とが一致するように設けられている。
【００４１】
このような姿勢制御装置９１を備えた飛行体２が傾いて接地すると、二以上の突起部４のうちの一の突起部４が先ず衝突して圧縮変形し、この圧縮変形に伴い、ハニカム構造体５が塑性変形を含む逐次破壊していき、衝突荷重を吸収していく。このため、第１実施形態の突起部４の作用・効果に加えて、ハニカム構造体５により、飛行体２の姿勢を傾かせようとする荷重が低減され、さらに飛行体２の姿勢を整えることができる。なお、この第５実施形態の方が第２実施形態に比してハニカム構造体を広い面積で利用できるため、低応力で塑性変形するハニカムを用いることができ、強固な支持構造を設ける必要がない。
【００４２】
図１０は、本発明の第６実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略正面図、図１１は、飛行体が傾いて接地した場合の姿勢制御装置の動作説明図である。
【００４３】
この第６実施形態に係る姿勢制御装置９２が、第１実施形態に係る姿勢制御装置９０と異なる点は、突起部４に代えて、底面３１に揺動可能に取り付けられ、衝突荷重が入力されると衝突面（荷重入力面）に対して直立すると共に、圧縮変形しながら高剛性となる突起部６を用いた点である。
【００４４】
この突起部６と底面３１との間には、底面３１に対して回転体７が回転可能に取り付けられており、この回転体７と突起部６とはワイヤ８により接続されている。
【００４５】
突起部６は、具体的には、ケース６１と、蓋６２と、ハニカム構造体６３とを備えて構成されている。
【００４６】
蓋６２は、略円盤状を成して円筒状のケース６１の上面を覆うものであり、底面３１に揺動可能に支持されている。この蓋６２は、その上端部の外径がケース６１の内径より大きくされると共に、下方に向かって細くなるテーパー状を成しており、その下端部に、ケース６１内に収容され、外側に向かって突出する円環状の内爪６５が設けられている。
【００４７】
ケース６１は、その上端部に内側に向かって突出する円環状の外爪６４を備えている。外爪６４の内周面は、上方に向かって外側に拡がるテーパー状を成しており、そのテーパー角は、蓋６２の外周面のテーパー角と略同角である。このケース６１内に、上記蓋６２の下部が進入し、外爪６４と内爪６５とが上下方向に対向し、外爪６４が内爪６５の上方への離脱を阻止すると共に、蓋６２の下方への離脱を阻止する構成とされている。
【００４８】
ハニカム構造体６３は、ケース６１及び蓋６２により囲まれる内部に取り付けられている。このハニカム構造体６３は、当該ハニカム構造体６３を構成するセルの軸心方向と、ケース６１及び蓋６２の軸心方向とが一致するように設けられている。
【００４９】
回転体７は、円板状を成し、その軸心が、胴体３の前後方向と平行、かつケース６１の軸心と直行するように設けられている。
【００５０】
ワイヤ８は、回転体７の軸に接続されており、回転体７が回転すると、この軸に巻き取られる構成となっている。このワイヤ８は、胴体３の幅方向内側に設けられている。
【００５１】
次に、本実施形態に係る姿勢制御装置９２の作用及び効果について説明する。
【００５２】
図１０に示すように、飛行体２が、例えば、ローリング方向右回転に傾いて接地する場合、先ず飛行体２の前方右側に設けられた一の突起部６が地面１と衝突する。ここで、図１０に示すように、突起部６は、底面３１に揺動可能に取り付けられているため、地面１に対して垂直に衝突する。
【００５３】
図１１は、図１０に続く姿勢制御装置９２の動作説明図である。
【００５４】
このとき、図１１に示すように、地面１から突起部６に、胴体３の上下方向に対して傾いた荷重Ｆ１が入力されることになり、回転体７が底面３１と接触すると共に、回転体７と底面３１との間で発生する反力Ｆ１のうち、回転体７の接線方向の分力Ｆ３によって、回転体７が底面３１に対して回転し、ワイヤ８が回転体７に巻き取られて、突起部６がワイヤ８によって引っ張られる。よって、突起部６が胴体３の幅方向に横倒れしようとしても、突起部６が荷重入力面に対して直立するように、ワイヤ８が回転体７に巻き取られることになり、突起部６の横倒れが抑制される。
【００５５】
この状態で、蓋６２と外爪６４とが突き当たって、蓋６２がケース６１を外側に押し広げると共にハニカム構造体６３を押圧し、突起部６が直立状態を保ったままハニカム構造体６３が塑性変形を含む逐次破壊し、突起部６が圧縮変形していく。そして、ハニカム構造体６３が塑性変形（逐次破壊）できなくなって突起部６は高剛性となり、以降は第１実施形態と同様に、ローリング左回転方向、すなわち飛行体の姿勢を正す方向に傾き、姿勢を整えることができる。
【００５６】
また、前述したようにハニカム構造体６３が塑性変形を含む逐次破壊するため、突起部６に入力される荷重がハニカム構造体６３に吸収され、その結果、飛行体２の姿勢を傾かせようとする荷重が低減され、さらに飛行体２の姿勢を整えることができる。
【００５７】
また、回転体７及びワイヤ８等により、突起部６がワイヤ８に引っ張られて荷重入力面（衝突面）に対して直立するため、突起部６の横倒れが抑制され、より一層飛行体の姿勢を整えることができる。
【００５８】
また、このように回転体７及びワイヤ８等により突起部６の横倒れが抑制されるため、ハニカム構造体６３を構成するセルの軸心方向と、荷重Ｆ１の方向とが一致し、その結果、突起部６に入力された荷重Ｆ１を良好に吸収できる。
【００５９】
図１２は、本発明の第７実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略正面図である。
【００６０】
この第７実施形態に係る姿勢制御装置９３にあっては、第６実施形態に係る姿勢制御装置９２を上下方向逆さにして突起部６を底面３１に取り付けた構成となっており、回転体７が接地面に対して回転可能となっている。なお、ワイヤ８は胴体３の幅方向内側に配置されている。
【００６１】
この姿勢制御装置９３の作用及び効果が、第６実施形態に係る姿勢制御装置９２の作用及び効果と異なる点は、姿勢制御装置９３を備えた飛行体２がローリング方向右回転に傾いて接地する場合、先ず飛行体２の前方右側に設けられた回転体７が地面１と衝突し、衝突に伴い回転体７が回転してワイヤ８が巻き取られ突起部６が引っ張られることにより飛行体２の姿勢が正される点である。このように、本実施形態に係る姿勢制御装置９３のような構成であっても、第６実施形態に係る姿勢制御装置９２と同様、飛行体２の接地時の姿勢を整えることができる。
【００６２】
図１３は、本発明の第８実施形態に係る姿勢制御装置を備えた飛行体を示す概略側面図である。
【００６３】
この第８実施形態に係る姿勢制御装置９４が、第７実施形態に係る姿勢制御装置９３と異なる点は、回転体７の軸線が胴体３の幅方向を向くようにするとともに、ワイヤ８が胴体３の前後方向内側に配置されるように突起部６、回転体７およびワイヤ８を取り付けた点である。
【００６４】
この姿勢制御装置９４が用いられると、飛行体２がピッチ方向に傾いて接地する場合に第７実施形態に係る姿勢制御装置９３と同様の作用を奏し、飛行体２のピッチ方向の姿勢を整えることができる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した第３実施形態及び第４実施形態では、突起部４Ｂ及び突起部４Ｃは中空であるが、第２実施形態と同様に、中空部にハニカム構造体を設けても良い。
【符号の説明】
【００６６】
２…飛行体、３…胴体、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，６…突起部、５…ハニカム構造体（衝撃吸収部材）、７…回転体、８…ワイヤ、３１…底面、４３…ハニカム構造体（衝撃吸収部材）、９０，９１，９２，９３，９４…姿勢制御装置。
【図１】
2012001044.tif 000003
【図２】
2012001044.tif 000004
【図３】
2012001044.tif 000005
【図４】
2012001044.tif 000006
【図５】
2012001044.tif 000007
【図６】
2012001044.tif 000008
【図７】
2012001044.tif 000009
【図８】
2012001044.tif 000010
【図９】
2012001044.tif 000011
【図１０】
2012001044.tif 000012
【図１１】
2012001044.tif 000013
【図１２】
2012001044.tif 000014
【図１３】
2012001044.tif 000015