(57)【要約】      （修正有）【課題】滑走路が不要で初期費用、維持費とも安価で、且つ長時間飛行可能なハイブリッド型飛行モード転換回転翼機を実現する。【解決手段】２次元ジンバル上に電動駆動部Ａを備え、遠心力によるローターピッチの自動可変機構を持つローターを用いてヘリコプターとして垂直離着陸すると共に、別個備える内燃機関２駆動のプロペラ１等の推進機により上空で同一ローターでの揚力、更に必要ならば固定翼の揚力によるジャイロプレーンとして飛行する。【選択図】図１
2016078810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動ヘリコプターとして垂直離着陸すると共に、別個備える内燃機関駆動のプロペラ等の推進機により上空でジャイロプレーンとして同一ローターでの揚力、更に必要ならば固定翼の揚力を用いて上空飛行する事を特徴とするハイブッド型飛行モード転換回転翼機。
【請求項２】
機体に保持される二次元ジンバル台上にモーター、減速歯車、フリーホイ―ル、ローターヘッド、ローターを搭載し、これら全体をピッチ方向、ロール方向、またはそれらの合成方向へ自由にローター面を傾ける事で駆動と操縦を同時に行える様にした事を特徴とするローター電動駆動・操縦装置。
【請求項３】
ローター回転速度差による遠心力差によるローターの軸方向の移動を利用してローターピッチを可変とした事を特徴とするコレクティブ・ピッチ制御装置。
【請求項４】
逆Ｖ字型尾翼の左右何れかでローター降下風の反動力による機体回転のバランスを、例えばアンチトルク翼の操作などの何らかの方法で崩す事によって所定の機体アジマス角を実現できる様にした事を特徴とするアンチトルク装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】電動ヘリコプターとして垂直離着陸またはホ―バリングすると共に、別個備える内燃機関駆動のプロペラ等の推進機により上空でジャイロプレーンとして同一のローターで飛行する飛行モード転換回転翼機に関する。
【背景技術】
【０００２】ジィロプレーンは回転翼を別個備えるエンジン・プロペラで前進・対抗風により風車の様に自転させるものでローターヘッド部分の構造は極めて簡単で、初期価格・維持費とも安価であるが、滑走離着陸しなければならない。一方エンジンヘリコプターはローターをエンジンで駆動し，且つロ―ター面を傾けて操縦する為、ローターヘッド周りの構造が複雑で初期価格・維持費も高価であるが垂直離着陸の能力がある。【０００３】モーター駆動のローター系では駆動も操縦も以下に述べる如く簡単になるが、現用電池のエネルギー密度は内燃機関で使用するガソリン等の化石燃料のエネルギー密度と比較すると遥かに小さく、従って電動ヘリコプターで上空飛行を長時間する事は現在では困難である。そこで電動ヘリコプターとしては離着陸あるいは上空ホバーリングのみに限り、上空での水平飛行は同一ローターを用いてジャイプレーンとして別個、備えるガソリン・エンジン、ガスタービン等の化石燃料の内燃機関駆動のプロペラ等の推進機で飛行する事で長時間の飛行を可能とする。この様にハイブリッド型・飛行モード転換により長時間飛行を可能とすると共に滑走路を不要とする。【０００４】
【文献】
本関連の文献としては知る限りでは特許第４７４２３９０号とそれに記載の非特許等の文献のみである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  発明が解決しようとする課題  １滑走路が不要で初期費用、維持費とも安価で且つ、長時間飛行可能な航空機の開発。【０００６】発明が解決しようとする課題  ２課題  １を実現する為の駆動・操縦が可能で且つ安価なローターシステムの開発。【０００７】発明が解決しようとする課題  ３一般にヘリコプターのローターピッチは零または正で、ジャイロプレーンのそれは弱い負の値でなければならない。課題  １を実現する為には両飛行モードを使用する為にコレクティブ・ピッチの制御機構が必須である。【０００８】発明が解決しようとする課題  ４課題  １を実現する為にジィロプレーンとして上空水平飛行する為の安定性、方向制御を可能とすると共にヘリコプターとしてのアンチ・トルク作用を兼ねる装置の開発。
【課題を解決する為の手段】
【０００９】課題を解決する為の手段  １電動ヘリコプターとして垂直離着陸すると共に、別個備える内燃機関駆動のプロペラ等の推進機により上空でジャイロプレーンとして同一ローターでの揚力、更に必要ならば固定翼の揚力を用いて上空飛行するハイブッド型飛行モード転換回転翼機。
【００１０】課題を解決する為の手段  ２機体に保持される二次元ジンバル台上にモーター、減速歯車、フリーホイ―ル、ローターヘッド、ローターを搭載し、これら全体をピッチ方向、ロール方向、又はこれらの合成方向へ自由にローター面を傾ける事で駆動と操縦を同時に行える様にした事を特徴とするローター電動駆動・操縦装置。
【００１１】課題を解決する為の手段  ３ローターの回転速度差による遠心力でローターの軸方向の移動を利用してローターピッチを可変としたコレクティブ・ピッチ制御装置。
【００１２】課題を解決する為の手段  ４逆Ｖ字型尾翼の左右何れかでローター降下風の反動力による機体回転のバランスを、例えばアンチトルク翼の操作などの何らかの方法で崩す事によって所定の機体アジマス角を実現できる様にした事を特徴とするアンチトルク装置。
【発明の効果】
【００１３】発明の効果  １ヘリコプターとして垂直離着陸出来るので滑走路が不要であると共に、エンジン・シャイプレーンとして長時間飛行が可能。
【００１４】発明の効果２二次元ジンバル上に電動回転翼駆動・操縦装置設けることで、駆動・操縦機構が極めて簡単になる。したがって初期価格、維持費とも小さい。
【００１５】発明の効果３ローター回転数差によるピッチ制御機構でブレイド単体によるピッチが自動可変で、初期価格、維持費とも小さい。
【００１６】発明の効果４逆Ｖ字型尾翼の採用でヘリコプターのアンチトルク装置とジャイプレーンの直進安定機能・操舵機能が兼用でき、初期価格、維持費とも小さい。且つ一般の回転テールローターによる危険性も防げる。
【００１７】
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】図１は本コンセプトによるハイブリッド型飛行モード転換回転翼機の操縦者、エンジン、モーター等の制御部及びペイロード積載部を除く全体図であり、一点鎖線Ａで描いた二次元ジンバル台上のローター電動駆動部は図１０とその説明［００１９］で、その上の二点鎖線で描いたローターヘッド部Ｂは図１１とその説明［００２０］で夫々詳しく述べる。図１に戻ってプロペラ１、エンジン２，燃料タンク３等はジャイロプレーンとしての上空飛行用である。機体本体側面の部位は図１０の二次元ジンバル上のローター電動駆動部Ａ，更には図１１のローターヘッド部Ｂ等を支える図１０ジンバル・ピボット１２を嵌める機体側のピボット・ボス９ある。バッテリー４はヘリコプターとしてのモーター電源である。機尾の逆Ｖ字型尾翼８は安定板５、ラダ―６、安定板５にヒンジ止めされたローター降下風反射板７よりなる。この反射板７を例ば右図に示す様に適当に下げ等により降下風反射面積を加減してローター反動力を増減して任意アジマス角を得る。左右どちらの翼を反射増減用にするかは該当ヘリコプターのローター回転方向による固有回転方向で決まる。右はＶ字型尾翼を後方から見た図である。【００１９】図１０は二次元ジンバル上のローター電動駆動部である。図に示す様に内側ジンバル台１は非回転のマスト２を支えると同時に駆動用モーター３、ピニオンギヤ４等をステイ５で保持し、最終減速歯車６を駆動するが、この最終減速歯車６はマスト２に付けられたベアリング７で回転出来る。更にその上部にフリーホイール８を別個のベアリング９で保持している。フリーホイール８は丁度、自転車のペダルが踏んでいない時は空転する様に外側から最終減速歯車６によって駆動されている時はフリーホイール８と共にその上部のローターヘッド部Ｂ従ってローター１０を駆動・回転させる。しかしヘリコプターとしての上昇が終わってモーター電源を切るなどの事で駆動力が無くなれば自由に回転出来るフリーローターとなり揚力を自転で発生しジャイロプレーンとしてエンジン・プロペラで直進・進空できる。そして、この内側ジンバル台１は外側ジンバル台１１に依って支えられている。外側ジンバル１１はピボット１２により機体本体に支えられている。これら二つのジンバルは作動金具１３，１４を夫々、人力、電動ジャッキ、サーボ装置など何らかの手段で動かす事でローター面をロール軸方向、ピッチ軸方向、これらが合成された任意アジマス角方向の二次元に傾ける事が出来き、飛行・操縦できる。【００２０】図１１の上はフリーホイール８に固定されたローターヘッド部Ｂの上面図、下は側面図である。図の様にこれはシーソー架台１とそれのティーターボルト２によりぶら下げられたシーソー本体３よりなる。  一般にヘリコプターとジャイロプレーンのローター回転は前者が高回転、後者は低回転で両者には相当の差があり、これによる遠心力差を用いれば簡単なローターピッチ可変機構が作製できる。  つまり、シーソー本体３のボス部４には遠心力を用いたコレクティブ・ピッチ制御機構が内臓されている。即ち、このボス部４に固定されたスピンドル５が左右両側に伸びていて、そしてスピンルの最外側にはシーソー本体３から円筒のハウジング６が伸びており、��者の間には円筒の移動スリーブ７があり、両者間を摺動できる。この移動スリーブ７の端部にはグリップ８が取りつけられて居り、リードラグ・ヒンジ９を介してローターブレイド１０が保持されている。スピンドル５には緩やかな螺旋状の長穴のスプライン１２が切られており、これに移動スリーブ７からの円筒形のキイ１３が嵌っていいて長穴のスプライン１２に沿って移動できる、この時スプラインは螺旋状に捻じれているのでローターが外向きに移動するに連れて移動スリーブ７は角度を変え結果としてローターピッチが正に上がる。簡単の為に図では単一のスプライン、キ―を書いたが無論、スプラインは強度上、スピンドル上に複数に切っても良い。  ローターが制止または低速回転の時は移動スリーブ７は引っ張りバネ１１により回転軸中央に引っ張られて居りローターピッチは負の値であるが、ヘリコプターとして離陸上昇する為に回転を上げるに従って遠心力でローターは引っ張りバネ１１に抗して外側に移動しスプライン１２の外側先端でとまる。この時はスプライン１２の捻じれに依りよりローターピッチは正になっている。上昇が終わりジャイロプレーンとして進空する時はモーターの電源を切る等するので回転が落ち引っ張りバネ１１に依りピッチは再び負に戻される。そしてエンジン・プロペラに依りフリーローターでジャイロプレーンとして水平飛行できる。ホバーリング地点、又は着陸地点に到達すると再びモーター電源を入れ高回転にする事で正ピッチとなりヘリコプターとしてホ―バリング、着陸出来る。下右は負ピッチ、正ピッチのローターブレイドの翼弦線を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ハイブリッド型飛行モード転換回転翼機の搭乗者等を除く全体図。
【図２】二次元ジンバル上のローター電動駆動部（上：上面図、下：側面図）
【図３】ローターヘッド部（上：上面図、下：側面図、シーソー本体には遠心力を用いたコレクチブピッチ制御機構が内臓されている。）
【符号の説明】
【００２２】図１Ａ  二次元ジンバル台上の電動駆動部            ４  電池Ｂ  ローターヘッド部                          ５  安定板１  プロペラ                                  ６  ラダ―２  エンジン                                  ７  ローター降下風反射板３  燃料タンク                                ８  逆Ｖ字型尾翼                                              ９  外側ジンバル・ピボットの機体側                                                  ボス図１０１  内側ジンバル                              ８  フリ−ホイル２  マスト                                    ９  ベアリング３  モーター                                １０  ローターブレイド４  ピニオン・ギヤ                          １１  外側ジンバル５  ステイ                                  １２  ジンバル・ピボット６  最終減速歯車                            １３  ジンバル作動金具７  ベアリング                              １４  ジンバル作動金具図１１１  シーソー架台                              ９  リードラグ・ヒンジ２  ティターボルト                          １０  ブレイド３  シーソー本体                            １１  引っ張りバネ４  シーソーボス部                          １２  螺旋スプライン５  スピンドル                              １３  キー６  ハウジング                              １４  正ピッチの翼弦線７  移動スリーブ                            １５  負ピッチの翼弦線８  グリップ
【図１】
2016078810.tif 000003
【図２】
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【図３】
2016078810.tif 000005