(57)【要約】      （修正有）【課題】機体の重量を増加させることなく所望の方向に移動するための推力を発生する垂直離着陸機を提供する。【解決手段】複数のロータユニット２０と、複数のロータユニットのそれぞれが発生する推力Ｆｎの方向を調整するロータ偏向用サーボモータ２０ｂと、推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向とを制御する制御部と、を備え、複数のロータユニットは、本体を中心に点対称に配置される複数のロータユニット対によって構成されており、ロータ偏向用サーボモータは、各ロータユニット対を構成するロータユニットそれぞれの推力Ｆｎの方向を単一の揺動軸回りに揺動させるとともに、複数のロータユニット対それぞれの揺動軸の軸線方向を互いに異ならせた機構であり、制御部は、各ロータユニット対を構成するロータユニットのそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさ及び推力Ｆｎの方向が同一となるように制御する。【選択図】図３
2016032971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
該本体を取り囲む円周上の複数の位置にそれぞれ配置されるとともに前記本体を上昇させる推力を発生する複数の推力発生部と、
該複数の推力発生部のそれぞれが発生する前記推力の方向を調整する推力方向調整機構と、
前記複数の推力発生部のそれぞれが発生する前記推力の大きさと、前記推力方向調整機構が調整する前記複数の推力発生部それぞれの前記推力の方向とを制御する制御部と、を備え、
前記複数の推力発生部は、前記本体を中心に点対称に配置される複数の推力発生部対によって構成されており、
前記推力方向調整機構は、各前記推力発生部対を構成する前記推力発生部それぞれの前記推力の方向を単一の揺動軸回りに揺動させるとともに、前記複数の推力発生部対それぞれの前記揺動軸の軸線方向を互いに異ならせた機構であり、
前記制御部は、各前記推力発生部対を構成する前記推力発生部のそれぞれが発生する前記推力の大きさ及び前記推力の方向が同一となるように制御する垂直離着陸機。
【請求項２】
前記複数の推力発生部のそれぞれは、軸線回りに駆動軸を回転させるモータと、該駆動軸に連結されるとともに該駆動軸の回転に応じて前記軸線に沿った方向の推力を発生するロータとを備える請求項１に記載の垂直離着陸機。
【請求項３】
前記制御部は、前記推力発生部対の一方の前記推力発生部が備える前記ロータを前記駆動軸回りに正回転させ、前記推力発生部対の他方の前記推力発生部が備える前記ロータを前記駆動軸回りに逆回転させるよう前記モータを制御する請求項２に記載の垂直離着陸機。
【請求項４】
前記複数の推力発生部は、前記駆動軸回りに正回転する前記ロータを備える第１の推力発生部と、前記駆動軸回りに逆回転する前記ロータを備える第２の推力発生部とによって構成されており、
前記第１の推力発生部と前記第２の推力発生部とが、前記本体を取り囲む円周上で交互に配置される請求項２に記載の垂直離着陸機。
【請求項５】
前記推力発生部は、前記駆動軸回りに正回転する第１のモータと該第１のモータに連結される第１のロータを有する第１の推力発生ユニットと、該第１の推力発生ユニットに隣接して配置されるとともに前記駆動軸回りに逆回転する第２のモータと該第２のモータに連結される第２のロータを有する第２の推力発生ユニットとによって構成されている請求項２に記載の垂直離着陸機。
【請求項６】
前記複数の推力発生部のそれぞれは、前記本体から延びる複数の取付軸を介して前記本体に取り付けられており、
前記推力方向調整機構は、前記取付軸回りに前記推力発生部を揺動させて前記推力の方向を調整する機構である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の垂直離着陸機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直離着陸機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、推力を発生させる複数のロータを備えるマルチロータヘリコプタが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
非特許文献１には、それぞれ推力の方向を偏向可能な４つのロータを備えたクワドロータヘリコプタが開示されている。非特許文献１に開示されたクワドロータヘリコプタは、推力の方向を任意方向に偏向可能であるため、水平姿勢を一定に保ちながら移動することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】今村彰隆，外３名，「ベクターノズル型クワドヘリコプタによる定姿勢飛行」，日本航空宇宙学会，第５１回飛行機シンポジウム，１Ｆ０１，２０１３年１１月２０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１には、４つのロータの推力の方向を垂直方向から特定の方向に偏向させるために、各ロータに推力の方向を偏向するための２つのサーボモータを設けることが開示されている。非特許文献１によれば、各ロータの推力の方向を任意の方向に向けることができるため、機体を所望の方向に移動させることができる。
【０００５】
しかしながら、非特許文献１によれば、各ロータに２つのサーボモータが設けられるため、４つのロータであれば８つのサーボモータが必要となり、機体の重量が増加してしまう。また、非特許文献１によれば、８つのサーボモータをそれぞれ制御する必要があるため、これらをリアルタイムに制御する制御部の処理負荷が増加してしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、機体の重量を増加させることなく所望の方向に移動するための推力を発生することが可能な垂直離着陸機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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る垂直離着陸機は、本体と、該本体を取り囲む円周上の複数の位置にそれぞれ配置されるとともに前記本体を上昇させる推力を発生する複数の推力発生部と、該複数の推力発生部のそれぞれが発生する前記推力の方向を調整する推力方向調整機構と、前記複数の推力発生部のそれぞれが発生する前記推力の大きさと、前記推力方向調整機構が調整する前記複数の推力発生部それぞれの前記推力の方向とを制御する制御部と、を備え、前記複数の推力発生部は、前記本体を中心に点対称に配置される複数の推力発生部対によって構成されており、前記推力方向調整機構は、各前記推力発生部対を構成する前記推力発生部のそれぞれを単一の揺動軸回りに揺動させるとともに、前記複数の推力発生部対それぞれの前記揺動軸の軸線方向を互いに異ならせた機構であり、前記制御部は、各前記推力発生部対を構成する前記推力発生部のそれぞれが発生する前記推力の大きさ及び前記推力の方向が同一となるように制御する。
【０００８】
本発明の一態様に係る垂直離着陸機によれば、推力方向調整機構は、本体を中心に点対称に配置される推力発生部対を構成する推力発生部のそれぞれの推力の方向を単一の揺動軸回りに揺動させる。単一の揺動軸回りの揺動であるため、１つの推力発生部の推力の方向を２以上の揺動軸回りに揺動させる場合に比べて推力方向調整機構を簡易な機構とし、機体の重量を増加させずに済む。
また、点対称に配置された一対の推力発生部が発生する推力の大きさ及び推力の方向が同一となるため、一対の推力発生部によって本体を中心とした特定の方向に向けた推力が発生する。さらに、複数の推力発生部対それぞれの揺動軸の軸線方向が互いに異なるため、各推力発生部対が発生する推力の方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各推力発生部対が発生する推力の大きさ及び方向を適宜に調整することにより、複数の推力発生部対が発生する推力の合力を、所望の方向に向けることができる。
したがって、本発明の一態様に係る垂直離着陸機によれば、機体の重量を増加させることなく所望の方向に移動するための推力を発生することが可能な垂直離着陸機を提供することができる。
【０００９】
本発明の一態様に係る垂直離着陸機において、前記複数の推力発生部のそれぞれは、軸線回りに駆動軸を回転させるモータと、該駆動軸に連結されるとともに該駆動軸の回転に応じて前記軸線に沿った方向の推力を発生するロータとを備える構成としてもよい。
このようにすることで、複数の推力発生部のそれぞれを、モータにより駆動軸を回転させることによりロータによる推力を発生させる構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記制御部は、前記推力発生部対の一方の前記推力発生部が備える前記ロータを前記駆動軸回りに正回転させ、前記推力発生部対の他方の前記推力発生部が備える前記ロータを前記駆動軸回りに逆回転させるように前記モータを制御してもよい。
このようにすることで、本体を中心に点対称に配置される推力発生部対を構成する一方の推力発生部が備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクと、他方の推力発生部が備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクとが相殺される。したがって、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００１１】
上記構成において、前記複数の推力発生部は、前記駆動軸回りに正回転する前記ロータを備える第１の推力発生部と、前記駆動軸回りに逆回転する前記ロータを備える第２の推力発生部とによって構成されており、前記第１の推力発生部と前記第２の推力発生部とが、前記本体を取り囲む円周上で交互に配置されるようにしてもよい。
このようにすることで、複数の推力発生部それぞれが備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクが隣接するロータ同士で相殺されるようにし、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００１２】
上記構成において、前記推力発生部は、前記駆動軸回りに正回転する第１のモータと該第１のモータに連結される第１のロータを有する第１の推力発生ユニットと、該第１の推力発生ユニットに隣接して配置されるとともに前記駆動軸回りに逆回転する第２のモータと該第２のモータに連結される第２のロータを有する第２の推力発生ユニットとによって構成されているようにしてもよい。
このようにすることで、各推力発生部が発生するヨー軸回りのトルクがその内部で相殺されるようにし、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００１３】
本発明の一態様に係る垂直離着陸機において、前記複数の推力発生部のそれぞれは、前記本体から延びる複数の取付軸を介して前記本体に取り付けられており、前記推力方向調整機構は、前記取付軸回りに前記推力発生部を揺動させて前記推力の方向を調整する機構であってもよい。
このようにすることで、本体から延びる取付軸回りに各推力発生部を揺動させることにより、各推力発生部が発生する推力の方向を調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機体の重量を増加させることなく所望の方向に移動するための推力を発生することが可能な垂直離着陸機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の垂直離着陸機を示す平面図である。
【図２】図１に示す垂直離着陸機のロータユニットと本体とを示す平面図である。
【図３】図２に示すロータユニットをＰ方向からみた垂直離着陸機の左側面図であり、（ａ）は推力方向とヨー軸の軸線方向とが一致している状態を示し、（ｂ）は推力方向がヨー軸の軸線方向からロール軸の正方向に傾斜している状態を示し、（ｃ）は推力方向がヨー軸の軸線方向からロール軸の負方向に傾斜している状態を示す。
【図４】図２に示すロータユニットをＱ方向からみた垂直離着陸機の右側面図であり、（ａ）は推力方向とヨー軸の軸線方向とが一致している状態を示し、（ｂ）は推力方向がヨー軸の軸線方向からロール軸の正方向に傾斜している状態を示し、（ｃ）は推力方向がヨー軸の軸線方向からロール軸の負方向に傾斜している状態を示す。
【図５】進行方向に向けた推力が発生する場合の各ロータユニットの傾斜方向を示す図である。
【図６】進行方向から３０°右方に向けた推力が発生する場合の各ロータユニットの傾斜方向を示す図である。
【図７】第１実施形態の垂直離着陸機の制御構成を示す制御ブロック図である。
【図８】第２実施形態の垂直離着陸機を示す平面図である。
【図９】進行方向に向けた推力が発生する場合の各ロータユニットの傾斜方向を示す図である。
【図１０】進行方向から３０°右方に向けた推力が発生する場合の各ロータユニットの傾斜方向を示す図である。
【図１１】第３実施形態の垂直離着陸機を示す平面図である。
【図１２】第４実施形態の垂直離着陸機を示す平面図である。
【図１３】第５実施形態の垂直離着陸機を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の垂直離着陸機１００について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の垂直離着陸機１００は、本体１０と、ロータユニット（推力発生部）２０，２１，２２，２３，２４，２５とを備えている。図１は、本体１０が配置されるＸ軸（ロール軸）とＹ軸（ピッチ軸）とにより定まるＸＹ平面に直交するＺ軸（ヨー軸）に沿ってみた垂直離着陸機１００の平面図となっている。
【００１７】
本体１０は、後述する制御部４０，姿勢角センサ５０，位置センサ６０等が内部に収容される筐体である。本体１０の内部には、前述した各構成に加え、垂直離着陸機１００が必要とする電力を供給するバッテリー（図示略）が収容されている。垂直離着陸機１００の各部は、バッテリーにより供給される電力により動作する。
【００１８】
ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５は、Ｚ軸を中心とした円周Ｃ上で等間隔となる６箇所の位置にそれぞれ配置されている。図１に示すＺ軸は本体１０の中心位置を通過する軸となっている。したがって、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５は、本体１０を取り囲むようにＸＹ平面内に配置されることとなる。
ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５のそれぞれは、本体１０から放射状に延びる取付軸（推力方向調整機構）３０，３１，３２，３３，３４，３５を介して、本体１０に取り付けられている。各取付軸３０，３１，３２，３３，３４，３５の延長線はＸ軸とＹ軸が交差する原点を通過するようになっている。また、隣接する取付軸が成す角は６０°となっている。
【００１９】
ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５のそれぞれは、本体１０を上昇させるＺ軸（ヨー軸）に沿った推力Ｆｖを発生するものである。
図２に示すように、ロータユニット２０は、推力発生用モータ２０ａと、ロータ偏向用サーボモータ（推力方向調整機構）２０ｂと、ロータ２０ｃとを備えている。また、ロータユニット２３は、推力発生用モータ２３ａと、ロータ偏向用サーボモータ（推力方向調整機構）２３ｂと、ロータ２３ｃとを備えている。
【００２０】
図１に示す６つの矢印は、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５のそれぞれが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を示すものである。
後述するように、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５は、単一の揺動軸である取付軸３０，３１，３２，３３，３４，３５回りに揺動することにより推力Ｆｎの方向を変化させる。単一の揺動軸回りに揺動するものであるため、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈの方向は、図１の矢印に示すような単一方向のみとなる。
【００２１】
ここで、図２は、図１に示すロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５のうち、ロータユニット２０，２３を示し、他のロータユニット２１，２２，２４，２５を省略した正面図である。
図１に示すように、ロータユニット２０，２３は、本体１０を中心に点対称に配置されるロータユニット対（推力発生部対）となっている。同様に、ロータユニット２１，２４は、本体１０を中心に点対称に配置されるロータユニット対（推力発生部対）となっている。同様に、ロータユニット２２，２５は、本体１０を中心に点対称に配置されるロータユニット対（推力発生部対）となっている。
以下、ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対について詳細に説明するが、ロータユニット２１，２４からなるロータユニット対と、ロータユニット２２，２５からなるロータユニット対については、ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対と同様であるものとし、説明を省略する。
【００２２】
以下、ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対について詳細に説明する。
図２に示す推力発生用モータ２０ａは、ロータユニット本体２０ｄに収納されており、ロータ軸Ｚ１の軸線回りに駆動軸（図示略）を回転させる。ロータ２０ｃは、推力発生用モータ２０ａの駆動軸に連結されるとともに駆動軸の回転に応じてＺ軸に沿った推力Ｆｖを発生する。
ロータ偏向用サーボモータ２０ｂは、取付軸３０に収納されており、取付軸３０の軸線回りに駆動軸（図示略）を回転させる。ロータ偏向用サーボモータ２０ｂの駆動軸にはギア（図示略）が連結されており、ロータユニット本体２０ｄに連結された他のギア（図示略）と噛み合うように配置されている。ロータ偏向用サーボモータ２０ｂが駆動軸を正方向または逆方向に回転させることにより、取付軸３０回りにロータユニット２０を揺動させて推力Ｆｎの方向を調整する。
【００２３】
また、図２に示す推力発生用モータ２３ａは、ロータユニット本体２３ｄに収納されており、ロータ軸Ｚ２の軸線回りに駆動軸（図示略）を回転させる。ロータ２３ｃは、推力発生用モータ２３ａの駆動軸に連結されるとともに駆動軸の回転に応じてＺ軸に沿った推力Ｆｖを発生する。
ロータ偏向用サーボモータ２３ｂは、取付軸３３に収納されており、取付軸３３の軸線回りに駆動軸（図示略）を回転させる。ロータ偏向用サーボモータ２３ｂの駆動軸にはギア（図示略）が連結されており、ロータユニット本体２３ｄに連結された他のギア（図示略）と噛み合うように配置されている。ロータ偏向用サーボモータ２３ｂが駆動軸を正方向または逆方向に回転させることにより、取付軸３３回りにロータユニット２３を揺動させて推力Ｆｎの方向を調整する。
【００２４】
このように、ロータ偏向用サーボモータ２０ｂと、ロータユニット本体２０ｄとは、それぞれが備えるギアを介して連結されることにより、ロータユニット２０が発生する推力Ｆｎの方向を調整する推力方向調整機構として機能する。この推力方向調整機構は、ロータユニット２０が発生する推力Ｆｎの方向を単一の揺動軸である取付軸３０回りに揺動させる。
同様に、ロータ偏向用サーボモータ２３ｂと、ロータユニット本体２３ｄとは、それぞれが備えるギアを介して連結されることにより、ロータユニット２３が発生する推力Ｆｎの方向を調整する推力方向調整機構として機能する。この推力方向調整機構は、ロータユニット２３が発生する推力Ｆｎの方向を単一の揺動軸である取付軸３３回りに揺動させる。
【００２５】
後述する制御部４０は、ロータユニット２０，２３のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、ロータ偏向用サーボモータ２０ｂ，２３ｂが調整する推力Ｆｎの方向とを制御するものである。
制御部４０は、ロータユニット２０，２３のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向が同一となるように推力発生用モータ２０ａ，２３ａ及びロータ偏向用サーボモータ２０ｂ，２３ｂを制御する。
【００２６】
次に、制御部４０により制御される推力Ｆｎの大きさと推力Ｆｎの方向とについて、図３及び図４を用いて説明する。
なお、図３は図２のＰ方向からロータユニット２０をみた垂直離着陸機１００の左側面図であり、図４は図２のＱ方向からロータユニット２３をみた垂直離着陸機１００の右側面図である。
ロータユニット２０が図３（ａ）に示す状態のときに、ロータユニット２３は図４（ａ）に示す状態となる。また、ロータユニット２０が図３（ｂ）に示す状態のときに、ロータユニット２３は図４（ｂ）に示す状態となる。また、ロータユニット２０が図３（ｃ）に示す状態のときに、ロータユニット２３は図４（ｃ）に示す状態となる。
図３及び図４から明らかなように、ロータユニット２０，２３のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向は同一となる。
【００２７】
図３に示すように、ロータ２０ｃは、推力発生用モータ２０ａの駆動軸に連結されるとともに駆動軸の軸線方向と一致するロータ軸Ｚ１方向の推力Ｆｎを発生する。推力Ｆｎの大きさは、ロータ２０ｃの回転速度によって定まる。
図３（ａ）に示すように、ロータ軸Ｚ１がＺ軸と一致する状態では、ロータ２０ｃが発生するロータ軸Ｚ１方向の推力ＦｎとＺ軸に沿った推力Ｆｖとが一致する。この場合、ロータ２０ｃが発生する本体１０を上昇させる推力Ｆｖの大きさは推力Ｆｎと一致する。
【００２８】
一方、図３（ｂ）に示すように、ロータ軸Ｚ１がＺ軸からＸ軸の正方向に傾斜角度θで傾斜している状態では、ロータ２０ｃが発生するロータ軸Ｚ１方向の推力Ｆｎと、Ｚ軸に沿った推力Ｆｖと、Ｘ軸に沿った推力Ｆｈとは、以下の（１），（２）に示す関係となる。
Ｆｖ＝Ｆｎ・ｃｏｓθ      （１）
Ｆｈ＝Ｆｎ・ｓｉｎθ      （２）
同様に、図３（ｃ）に示すように、ロータ軸Ｚ１がＺ軸からＸ軸の負方向に傾斜角度θで傾斜している状態では、ロータ２０ｃが発生するロータ軸Ｚ１方向の推力Ｆｎと、Ｚ軸に沿った推力Ｆｖと、Ｘ軸に沿った推力Ｆｈとは、前述の（１），（２）に示す関係となる。
【００２９】
図４に示すように、ロータ２３ｃは、推力発生用モータ２３ａの駆動軸に連結されるとともに駆動軸の軸線方向と一致するロータ軸Ｚ２方向の推力Ｆｎを発生する。推力Ｆｎの大きさは、ロータ２３ｃの回転速度によって定まる。
図４（ａ）に示すように、ロータ軸Ｚ２がＺ軸と一致する状態では、ロータ２３ｃが発生するロータ軸Ｚ２方向の推力ＦｎとＺ軸に沿った推力Ｆｖとが一致する。この場合、ロータ２３ｃが発生する本体１０を上昇させる推力Ｆｖの大きさは推力Ｆｎと一致する。
【００３０】
一方、図４（ｂ）に示すように、ロータ軸Ｚ２がＺ軸からＸ軸の正方向に傾斜角度θで傾斜している状態では、ロータ２３ｃが発生するロータ軸Ｚ２方向の推力Ｆｎと、Ｚ軸に沿った推力Ｆｖと、Ｘ軸に沿った推力Ｆｈとは、前述した（１），（２）に示す関係となる。
同様に、図４（ｃ）に示すように、ロータ軸Ｚ２がＺ軸からＸ軸の負方向に傾斜角度θで傾斜している状態では、ロータ２３ｃが発生するロータ軸Ｚ２方向の推力Ｆｎと、Ｚ軸に沿った推力Ｆｖと、Ｘ軸に沿った推力Ｆｈとは、前述の（１），（２）に示す関係となる。
【００３１】
以上説明したように、ロータユニット２０，２３のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向は、傾斜角度θに拘わらず同一となるように制御部４０により制御される。
このことは、ロータユニット２１，２４からなるロータユニット対、及びロータユニット２２，２５からなるロータユニット対についても同様である。
【００３２】
図１に示すように、ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向は、取付軸３０及び取付軸３３が延在する直線方向と一致している。図１において、この直線方向はＸ軸に対して９０°右方に傾斜したＹ軸方向となっている。
また、ロータユニット２１，２４からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向は、取付軸３１及び取付軸３４が延在する直線方向と一致している。図１において、この直線方向はＸ軸に対して３０°左方に傾斜した軸線Ａ１方向となっている。
また、ロータユニット２２，２５からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向は、取付軸３１及び取付軸３４が延在する直線方向と一致している。図１において、この直線方向はＸ軸に対して３０°右方に傾斜した軸線Ａ２方向となっている。
【００３３】
このように、ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向と、ロータユニット２１，２４からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向と、ロータユニット２２，２５からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向とは、６０°ずつ異なった方向となっている。
各ロータユニット対の揺動軸の軸線方向を異ならせることにより、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの大きさを適宜に調整することにより、複数のロータユニット対が発生する推力Ｆｈの合力を、所望の方向に向けることができる。
【００３４】
ここで、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈと、それらの合力によって定まる垂直離着陸機１００の進行方向について、図５及び図６を用いて説明する。
図５及び図６においては、ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対が発生する推力ＦｈをＦｈ１とし、ロータユニット２１，２４からなるロータユニット対が発生する推力ＦｈをＦｈ２とし、ロータユニット２２，２５からなるロータユニット対が発生する推力ＦｈをＦｈ３とする。
【００３５】
ロータユニット２０，２３からなるロータユニット対が発生する推力の方向のＺ軸（ヨー軸）からの傾斜角と、ロータユニット２１，２４からなるロータユニット対が発生する推力の方向のＺ軸（ヨー軸）からの傾斜角と、ロータユニット２２，２５からなるロータユニット対が発生する推力の方向のＺ軸（ヨー軸）からの傾斜角とは、それぞれ独立に調整される。そのため、推力Ｆｈ１の大きさと、推力Ｆｈ２の大きさと、推力Ｆｈ３の大きさは、それぞれ同一または異なった任意の大きさに調整される。
【００３６】
図５は、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさをそれぞれ同一とした場合に、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈの合力により、Ｘ軸に沿った推力が発生する例を示している。推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさをそれぞれ同一とした場合、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈの合力は、Ｙ軸方向の成分を有さないものとなる。そのため、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈの合力は、Ｘ軸に沿った推力となる。
【００３７】
図６は、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２の大きさをそれぞれ同一とし、推力Ｆｈ３の大きさをゼロとした場合に、ロータユニット２０，２１，２３，２４が発生する推力Ｆｈの合力により、Ｘ軸から３０°右方に傾斜した方向に沿った推力が発生する例を示している。推力Ｆｈ１，Ｆｈ２の大きさを同一とした場合、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈの合力は、Ｘ軸から３０°右方に傾斜した方向に沿った推力となる。
【００３８】
以上の図５，図６においては、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｈの方向をＸ軸に沿った方向、あるいはＸ軸から右方に３０°傾斜した方向とする例を示した。この垂直離着陸機１００がＸＹ平面内で進行する方向は、図５及び図６に示す例だけに限られるものではない。
図５及び図６に示す推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさと、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の方向とをそれぞれ調整することにより、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の合力の方向をＸＹ平面内の任意の方向とすることができる。
【００３９】
次に、垂直離着陸機１００の制御構成について、図７に示す制御ブロック図を用いて説明する。
図７に示す制御部４０は、制御プログラムが格納されたＲＯＭ等の記憶部と、記憶部に格納された制御プログラムや制御プログラムの演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ等の記憶部と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（中央演算装置）などから構成されている。
【００４０】
制御部４０は、姿勢角センサ（ジャイロセンサ等）５０に接続されており、姿勢角５０から本体１０の姿勢角を取得する。姿勢角センサ５０は、Ｘ軸（ロール軸）回りの本体１０の姿勢を示すロール角と、Ｙ軸（ピッチ軸）回りの本体１０の姿勢を示すピッチ角と、Ｚ軸（ヨー軸）回りの本体１０の現在の姿勢を示すヨー角とからなる現在姿勢角を制御部４０へ送信する。
【００４１】
制御部４０は、位置センサ（ＧＰＳセンサ等）６０に接続されており、位置センサ６０から本体１０の現在位置を取得する。位置センサ６０は、本体１０が存在する位置の緯度及び経度を算出し、緯度及び経度からなる位置情報を制御部４０へ送信する。
制御部４０は、高度センサ７０に接続されており、高度センサ７０から本体１０の現在高度を取得する。高度センサ７０は、本体１０が存在する高度を制御部４０へ送信する。
制御部４０は、受信機８０に接続されており、受信機８０から垂直離着陸機１００への操縦信号を取得する。受信機８０は、操縦信号を制御部４０へ送信する。
【００４２】
制御部４０は、姿勢角センサ５０から取得する本体１０の姿勢角と、位置センサ６０から取得する本体１０の現在位置と、高度センサ７０から取得する本体１０の現在高度と、受信機８０から取得する操縦信号に基づいて、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５が発生する推力Ｆｎの大きさ及び推力Ｆｎの方向を決定する。
【００４３】
制御部４０は、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５それぞれが発生すべき推力Ｆｎの大きさを決定すると、決定した推力Ｆｎの大きさを発生するように、制御信号線９０を介して、推力発生用モータ２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａに制御信号を送信する。
同様に、制御部４０は、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５それぞれが発生すべき推力Ｆｎの方向を決定すると、決定した推力Ｆｎの方向となるように、制御信号線９０を介して、ロータ偏向用サーボモータ２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂに制御信号を送信する。
【００４４】
また、制御部４０は、ロータユニット２０，２３のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向が同一となるように推力発生用モータ２０ａ，２３ａ及びロータ偏向用サーボモータ２０ｂ，２３ｂを制御する。
また、制御部４０は、ロータユニット２０，２３（ロータユニット対）のうちロータユニット２０が備えるロータ２０ｃが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ２０ａを制御し、ロータユニット２３が備えるロータ２３ｃが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ２３ａを制御する。
【００４５】
また、制御部４０は、ロータユニット２１，２４のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向が同一となるように推力発生用モータ２１ａ，２４ａ及びロータ偏向用サーボモータ２１ｂ，２４ｂを制御する。
また、制御部４０は、ロータユニット２１，２４（ロータユニット対）のうちロータユニット２１が備えるロータ２１ｃが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ２０ａを制御し、ロータユニット２４が備えるロータ２４ｃが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ２４ａを制御する。
【００４６】
また、制御部４０は、ロータユニット２２，２５のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向が同一となるように推力発生用モータ２２ａ，２５ａ及びロータ偏向用サーボモータ２２ｂ，２５ｂを制御する。
また、制御部４０は、ロータユニット２２，２５（ロータユニット対）のうちロータユニット２２が備えるロータ２２ｃが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ２２ａを制御し、ロータユニット２５が備えるロータ２５ｃが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ２５ａを制御する。
【００４７】
このように、ロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５は、駆動軸回りに正回転するロータ２０ｃ，２２ｃ，２４ｃを備えるロータユニット２０，２２，２４（第１の推力発生部）と、駆動軸回りに逆回転するロータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃを備えるロータユニット２１，２３，２５（第２の推力発生部）とによって構成されている。
また、ロータユニット２０，２２，２４と、ロータユニット２１，２３，２５とが、円周Ｃ上で交互に配置されている。
【００４８】
以上説明した本実施形態の垂直離着陸機１００が奏する作用及び効果について説明する。
本実施形態の垂直離着陸機１００によれば、ロータ偏向用サーボモータを含む推力方向調整機構は、本体１０を中心に点対称に配置される複数のロータユニット対（ロータユニット２０，２３からなる対、ロータユニット２１，２４からなる対、ロータユニット２２，２５からなる対）を構成するロータユニットのそれぞれの推力Ｆｎの方向を取付軸（単一の揺動軸）回りに揺動させる。単一の揺動軸回りの揺動であるため、１つのロータユニットの推力Ｆｎの方向を２以上の揺動軸回りに揺動させる場合に比べてロータ偏向用サーボモータを含む推力方向調整機構を簡易な機構とし、機体の重量を増加させずに済む。
【００４９】
また、点対称に配置された一対のロータユニットが発生する推力Ｆｎの大きさ及び推力Ｆｎの方向が同一となるため、一対のロータユニットによって本体１０を中心とした特定の方向に向けた推力Ｆｈが発生する。さらに、複数のロータユニット対それぞれの揺動軸の軸線方向（Ｙ軸方向，軸線Ａ１方向，軸線Ａ２）が互いに異なるため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの大きさを適宜に調整することにより、複数のロータユニット対が発生する推力Ｆｈの合力を、所望の方向に向けることができる。
したがって、本実施形態の垂直離着陸機１００によれば、機体の重量を増加させることなく所望の方向に移動するための推力Ｆｈを発生することが可能な垂直離着陸機１００を提供することができる。
【００５０】
本実施形態の垂直離着陸機１００は、複数のロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５のそれぞれは、軸線回りに駆動軸を回転させる推力発生用モータ２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａと、駆動軸に連結されるとともに駆動軸の回転に応じて軸線に沿った方向の推力Ｆｎを発生するロータ２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２５ｃとを備える。
このようにすることで、複数のロータユニットのそれぞれを、推力発生用モータにより駆動軸を回転させることによりロータによる推力を発生させる構成とすることができる。
【００５１】
本実施形態の垂直離着陸機１００において、制御部４０は、ロータユニット対の一方のロータユニットが備えるロータを駆動軸回りに正回転させ、他方のロータユニットが備えるロータを駆動軸回りに逆回転するように推力発生用モータを制御する。
このようにすることで、本体１０を中心に点対称に配置されるロータユニット対を構成する一方のロータユニットが備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクと、他方のロータユニットが備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクとが相殺される。したがって、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００５２】
本実施形態の垂直離着陸機１００において、複数のロータユニット２０，２１，２２，２３，２４，２５は、駆動軸回りに正回転するロータを備えるロータユニット２０，２２，２４（第１の推力発生部）と、駆動軸回りに逆回転するロータを備えるロータユニット２１，２３，２５（第２の推力発生部）とによって構成されている。また、正回転するロータを備えるロータユニット２０，２２，２４と逆回転するロータを備えるロータユニット２１，２３，２５とが、本体１０を取り囲む円周Ｃ上で交互に配置される。
このようにすることで、複数のロータユニットそれぞれが備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクが隣接するロータ同士で相殺されるようにし、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００５３】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態の垂直離着陸機２００について、図面を参照して説明する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態の垂直離着陸機１００は、ロータユニットが発生する推力Ｆｎの方向を取付軸３０，３１，３２，３３，３４，３５と一致する軸線（Ｙ軸，軸線Ａ１，軸線Ａ２）回りに揺動させるものであった。
それに対して、第２実施形態の垂直離着陸機２００は、ロータユニットが発生する推力Ｆｎの方向を取付軸に直交する軸線回りに揺動させるものである。
【００５４】
図８に示す６つの矢印は、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’のそれぞれが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を示すものである。
図８に示すように、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｎの方向は、取付軸３０，３１，３２，３３，３４，３５の軸線方向に直交する軸線Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５回りにそれぞれ揺動する。
【００５５】
ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｎの方向は、単一の揺動軸回りに揺動するものであるため、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈの方向は、図１の矢印に示すような単一方向のみとなる。
【００５６】
ここで、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈと、それらの合力によって定まる垂直離着陸機２００の進行方向について、図９及び図１０を用いて説明する。
図９及び図１０においては、ロータユニット２０’，２３’からなるロータユニット対が発生する推力ＦｈをＦｈ１とし、ロータユニット２１’，２４’からなるロータユニット対が発生する推力ＦｈをＦｈ２とし、ロータユニット２２’，２５’からなるロータユニット対が発生する推力ＦｈをＦｈ３とする。
【００５７】
ロータユニット２０’，２３’からなるロータユニット対が発生する推力の方向のＺ軸（ヨー軸）からの傾斜角と、ロータユニット２１’，２４’からなるロータユニット対が発生する推力の方向のＺ軸（ヨー軸）からの傾斜角と、ロータユニット２２’，２５’からなるロータユニット対が発生する推力の方向のＺ軸（ヨー軸）からの傾斜角とは、それぞれ独立に調整される。そのため、推力Ｆｈ１の大きさと、推力Ｆｈ２の大きさと、推力Ｆｈ３の大きさは、それぞれ同一または異なった任意の大きさに調整される。
【００５８】
図９は、推力Ｆｈ１の大きさをゼロとし、推力Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさをそれぞれ同一とした場合に、ロータユニット２１’，２２’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈの合力により、Ｘ軸に沿った推力が発生する例を示している。推力Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさを同一とした場合、ロータユニット２１，２２，２４，２５が発生する推力Ｆｈの合力は、Ｙ軸方向の成分を有さないものとなる。そのため、ロータユニット２１’，２２’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈの合力は、Ｘ軸に沿った推力となる。
【００５９】
図１０は、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさをそれぞれ同一とした場合に、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈの合力により、Ｘ軸から３０°右方に傾斜した方向に沿った推力が発生する例を示している。推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさをそれぞれ同一とした場合、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈの合力は、Ｘ軸から３０°右方に傾斜した方向に沿った推力となる。
【００６０】
以上の図９，図１０においては、ロータユニット２０’，２１’，２２’，２３’，２４’，２５’が発生する推力Ｆｈの方向をＸ軸に沿った方向、あるいはＸ軸から右方に３０°傾斜した方向とする例を示した。この垂直離着陸機２００がＸＹ平面内で進行する方向は、図９及び図１０に示す例だけに限られるものではない。
図９及び図１０に示す推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の大きさと、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の方向とをそれぞれ調整することにより、推力Ｆｈ１，Ｆｈ２，Ｆｈ３の合力の方向をＸＹ平面内の任意の方向とすることができる。
【００６１】
以上説明した本実施形態の垂直離着陸機２００によれば、ロータ偏向用サーボモータを含む推力方向調整機構は、本体１０を中心に点対称に配置される複数のロータユニット対（ロータユニット２０’，２３’からなる対、ロータユニット２１’，２４’からなる対、ロータユニット２２’，２５’からなる対）を構成するロータユニットのそれぞれの推力Ｆｎの方向を軸線Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５回りに揺動させる。単一の揺動軸回りの揺動であるため、１つのロータユニットの推力Ｆｎの方向を２以上の揺動軸回りに揺動させる場合に比べてロータ偏向用サーボモータを含む推力方向調整機構を簡易な機構とし、機体の重量を増加させずに済む。
【００６２】
また、点対称に配置された一対のロータユニットが発生する推力Ｆｎの大きさ及び推力Ｆｎの方向が同一となるため、一対のロータユニットによって本体１０を中心とした特定の方向に向けた推力Ｆｈが発生する。さらに、複数のロータユニット対それぞれの揺動軸の軸線方向（軸線Ｂ０，Ｂ３の軸線方向、軸線Ｂ１，Ｂ４の軸線方向，軸線Ｂ２，Ｂ５の軸線方向）が互いに異なるため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの大きさを適宜に調整することにより、複数のロータユニット対が発生する推力Ｆｈの合力を、所望の方向に向けることができる。
したがって、本実施形態の垂直離着陸機２００によれば、機体の重量を増加させることなく所望の方向に移動するための推力Ｆｈを発生することが可能な垂直離着陸機２００を提供することができる。
【００６３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態の垂直離着陸機３００について、図面を参照して説明する。
第３実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態の垂直離着陸機１００は、本体１０の中心位置を通過するＺ軸を中心として円周Ｃ上で等間隔となる６箇所の位置に複数のロータユニットを配置するものであった。
それに対して、本実施形態は、本体１０の中心位置を通過するＺ軸を中心として円周Ｃ上で等間隔となる４箇所の位置に複数のロータユニットを配置するものである。
【００６４】
ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３は、Ｚ軸を中心とした円周Ｃ上で等間隔となる４箇所の位置にそれぞれ配置されている。ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３は、本体１０を取り囲むようにＸＹ平面内に配置される。
ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３のそれぞれは、本体１０から放射状に延びる取付軸（推力方向調整機構）１３０，１３１，１３２，１３３を介して、本体１０に取り付けられている。各取付軸１３０，１３１，１３２，１３３の延長線はＸ軸とＹ軸が交差する原点を通過するようになっている。また、隣接する取付軸が成す角は９０°となっている。
ここで、各ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３の構成は、第１実施形態で説明したロータユニット２０の構成と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
図１１に示す４つの矢印は、ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３のそれぞれが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を示すものである。
ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３は、単一の揺動軸である取付軸１３０，１３１，１３２，１３３回りに揺動することにより推力Ｆｎの方向を変化させる。単一の揺動軸回りに揺動するものであるため、ロータユニット１２０，１２１，１２２，１２３が発生する推力Ｆｈの方向は、図１１の矢印に示すような単一方向のみとなる。
【００６６】
ロータユニット１２０，１２２のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向は、Ｚ軸方向に対する推力Ｆｎの方向の傾斜角度θに拘わらず同一となるように制御部４０により制御される。
このことは、ロータユニット１２１，１２３からなるロータユニット対についても同様である。
【００６７】
ロータユニット１２０，１２２からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向（Ｙ軸方向）と、ロータユニット１２１，１２３からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向（Ｘ軸方向）とは、９０°異なった方向となっている。
各ロータユニット対の揺動軸の軸線方向を異ならせることにより、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの大きさを適宜に調整することにより、２つのロータユニット対が発生する推力Ｆｈの合力を、所望の方向に向けることができる。
【００６８】
本実施形態の制御部４０は、ロータユニット１２０，１２２（ロータユニット対）のうちロータユニット１２０が備えるロータ（図示略）が駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、ロータユニット１２２が備えるロータ（図示略）が駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。
また、本実施形態の制御部４０は、ロータユニット１２１，１２３（ロータユニット対）のうちロータユニット１２１が備えるロータ（図示略）が駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、ロータユニット１２３が備えるロータ（図示略）が駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。
【００６９】
以上のように、本実施形態の制御部４０は、ロータユニット対の一方のロータユニットが備えるロータを駆動軸回りに正回転させ、他方のロータユニットが備えるロータを駆動軸回りに逆回転するように推力発生用モータを制御する。
このようにすることで、本体１０を中心に点対称に配置されるロータユニット対を構成する一方のロータユニットが備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクと、他方のロータユニットが備えるロータが発生するヨー軸回りのトルクとが相殺される。したがって、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００７０】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態の垂直離着陸機４００について、図面を参照して説明する。
第４実施形態は第３実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第３実施形態と同様であるものとする。
第３実施形態の垂直離着陸機３００は、本体１０の中心位置を通過するＺ軸を中心として円周Ｃ上で等間隔となる４箇所の位置に複数のロータユニットを配置する構成において、各ロータユニットを単一のロータを備える構成としたものであった。
それに対して本実施形態は、各ロータユニットを一対のサブロータユニットからなる構成としたものである。
【００７１】
図１２に示すように、ロータユニット１２０’，１２１’，１２２’，１２３’は、Ｚ軸を中心とした円周Ｃ上で等間隔となる４箇所の位置にそれぞれ配置されている。ロータユニット１２０’，１２１’，１２２’，１２３’は、本体１０を取り囲むようにＸＹ平面内に配置される。
ロータユニット１２０’は、２つのサブロータユニット１２０’ａ，１２０’ｂからなっている。サブロータユニット１２０’ａ，１２０’ｂは、それぞれ取付軸２３０，２３１を介して本体１０に取り付けられている。ロータユニット１２１’は、２つのサブロータユニット１２１’ａ，１２１’ｂからなっている。サブロータユニット１２１’ａ，１２１’ｂは、それぞれ取付軸２３２，２３３を介して本体１０に取り付けられている。ロータユニット１２２’は、２つのサブロータユニット１２２’ａ，１２２’ｂからなっている。サブロータユニット１２２’ａ，１２２’ｂは、それぞれ取付軸２３４，２３５を介して本体１０に取り付けられている。ロータユニット１２３’は、２つのサブロータユニット１２３’ａ，１２３’ｂからなっている。サブロータユニット１２３’ａ，１２３’ｂは、それぞれ取付軸２３６，２３７を介して本体１０に取り付けられている。
ここで、各サブロータロータユニットの構成は、第１実施形態で説明したロータユニット２０の構成と同様であるので説明を省略する。
【００７２】
図１２に示す８つの矢印は、サブロータユニットのそれぞれが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を示すものである。
サブロータユニットは、単一の揺動軸である取付軸２３０，２３１，２３２，２３３，２３４，２３５，２３６，２３７回りに揺動することにより推力Ｆｎの方向を変化させる。単一の揺動軸回りに揺動するものであるため、サブロータユニットが発生する推力Ｆｈの方向は、図１２の矢印に示すような単一方向のみとなる。
【００７３】
ロータユニット１２０’，１２２’のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向は、Ｚ軸方向に対する推力Ｆｎの方向の傾斜角度θに拘わらず同一となるように制御部４０により制御される。
このことは、ロータユニット１２１’，１２３’からなるロータユニット対についても同様である。
【００７４】
ロータユニット１２０’，１２２’からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向（Ｙ軸方向）と、ロータユニット１２１’，１２３’からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向（Ｘ軸方向）とは、９０°異なった方向となっている。
各ロータユニット対の揺動軸の軸線方向を異ならせることにより、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの大きさを適宜に調整することにより、２つのロータユニット対が発生する推力Ｆｈの合力を、所望の方向に向けることができる。
【００７５】
本実施形態の制御部４０は、ロータユニット１２０’が備えるサブロータユニット１２０’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２０’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。また、制御部４０は、ロータユニット１２１’が備えるサブロータユニット１２１’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２１’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。また、制御部４０は、ロータユニット１２２’が備えるサブロータユニット１２２’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２２’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。また、制御部４０は、ロータユニット１２３’が備えるサブロータユニット１２３’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２３’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。
【００７６】
以上のように、本実施形態の制御部４０は、ロータユニット１２０’，１２１’，１２２’，１２３’が備える一対のサブロータユニットの一方のサブロータユニットのロータを駆動軸回りに正回転させ、他方のサブロータユニットロータを駆動軸回りに逆回転するように推力発生用モータを制御する。
このようにすることで、各ロータユニット１２０’，１２１’，１２２’，１２３’が発生するヨー軸回りのトルクがその内部で相殺されるようにし、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００７７】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態の垂直離着陸機５００について、図面を参照して説明する。
第５実施形態は第４実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第４実施形態と同様であるものとする。
第４実施形態の垂直離着陸機４００は、１つのロータユニットを構成する２つのサブロータユニットが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を、異なる方向とするものであった。
それに対して、本実施形態の垂直離着陸機５００は、１つのロータユニットを構成する２つのサブロータユニットが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を同方向とするものである。
【００７８】
図１３に示すように、ロータユニット１２０’’，１２１’’，１２２’’，１２３’’は、Ｚ軸を中心とした円周Ｃ上で等間隔となる４箇所の位置にそれぞれ配置されている。ロータユニット１２０’’，１２１’’，１２２’’，１２３’’は、本体１０を取り囲むようにＸＹ平面内に配置される。
ロータユニット１２０’’は、２つのサブロータユニット１２０’’ａ，１２０’’ｂからなっている。サブロータユニット１２０’’ａ，１２０’’ｂは、それぞれ取付軸３３０，３３１を介して本体１０に取り付けられている。ロータユニット１２１’’は、２つのサブロータユニット１２１’’ａ，１２１’’ｂからなっている。サブロータユニット１２１’’ａ，１２１’’ｂは、それぞれ取付軸３３２，３３３を介して本体１０に取り付けられている。ロータユニット１２２’’は、２つのサブロータユニット１２２’’ａ，１２２’’ｂからなっている。サブロータユニット１２２’’ａ，１２２’’ｂは、それぞれ取付軸３３４，３３５を介して本体１０に取り付けられている。ロータユニット１２３’’は、２つのサブロータユニット１２３’’ａ，１２３’’ｂからなっている。サブロータユニット１２３’’ａ，１２３’’ｂは、それぞれ取付軸３３６，３３７を介して本体１０に取り付けられている。
ここで、各サブロータロータユニットの構成は、第１実施形態で説明したロータユニット２０の構成と同様であるので説明を省略する。
【００７９】
図１３に示す８つの矢印は、サブロータユニットのそれぞれが発生する推力Ｆｎの水平方向成分（推力ＦｎのＸＹ平面に沿った成分）である推力Ｆｈが取り得る方向を示すものである。
サブロータユニットは、単一の揺動軸である取付軸３３０，３３１，３３２，３３３，３３４，３３５，３３６，３３７回りに揺動することにより推力Ｆｎの方向を変化させる。単一の揺動軸回りに揺動するものであるため、サブロータユニットが発生する推力Ｆｈの方向は、図１３の矢印に示すような単一方向のみとなる。
【００８０】
ロータユニット１２０’’，１２２’’のそれぞれが発生する推力Ｆｎの大きさと、推力Ｆｎの方向は、Ｚ軸方向に対する推力Ｆｎの方向の傾斜角度θに拘わらず同一となるように制御部４０により制御される。
このことは、ロータユニット１２１’’，１２３’’からなるロータユニット対についても同様である。
【００８１】
ロータユニット１２０’’，１２２’’からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向（Ｙ軸方向）と、ロータユニット１２１’’，１２３’’からなるロータユニット対の揺動軸の軸線方向（Ｘ軸方向）とは、９０°異なった方向となっている。
各ロータユニット対の揺動軸の軸線方向を異ならせることにより、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの方向がそれぞれ異なったものとなる。そのため、各ロータユニット対が発生する推力Ｆｈの大きさを適宜に調整することにより、２つのロータユニット対が発生する推力Ｆｈの合力を、所望の方向に向けることができる。
【００８２】
本実施形態の制御部４０は、ロータユニット１２０’’が備えるサブロータユニット１２０’’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２０’’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。また、制御部４０は、ロータユニット１２１’’が備えるサブロータユニット１２１’’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２１’’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。また、制御部４０は、ロータユニット１２２’’が備えるサブロータユニット１２２’’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２２’’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。また、制御部４０は、ロータユニット１２３’’が備えるサブロータユニット１２３’’ａのロータが駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、サブロータユニット１２３’’ｂのロータが駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。
【００８３】
以上のように、本実施形態の制御部４０は、ロータユニット１２０’’，１２１’’，１２２’’，１２３’’が備える一対のサブロータユニットの一方のサブロータユニットのロータを駆動軸回りに正回転させ、他方のサブロータユニットロータを駆動軸回りに逆回転するように推力発生用モータを制御する。
このようにすることで、各ロータユニット１２０’’，１２１’’，１２２’’，１２３’’が発生するヨー軸回りのトルクがその内部で相殺されるようにし、機体がヨー軸回りに回転することを抑制することができる。
【００８４】
〔他の実施形態〕
第３実施形態は、制御部４０が、ロータユニット対の一方のロータユニットが備えるロータを駆動軸回りに正回転させ、他方のロータユニットが備えるロータを駆動軸回りに逆回転するように推力発生用モータを制御するものであったが他の態様であってもよい。
例えば、制御部４０が、ロータユニット対の一方のロータユニットが備えるロータと他方のロータユニットが備えるロータとをそれぞれ駆動軸回りに同方向に回転するように推力発生用モータを制御してもよい。
この場合、制御部４０は、ロータユニット１２０，１２２が備えるロータ（図示略）が駆動軸回りに正回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御し、ロータユニット１２１，１２３が備えるロータ（図示略）が駆動軸回りに逆回転するよう推力発生用モータ（図示略）を制御する。
【符号の説明】
【００８５】
１０    本体
２０，２１，２２，２３，２４，２５  ロータユニット（推力発生部）
２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ  推力発生用モータ
２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ  ロータ偏向用サーボモータ（推力方向調整機構）
２０ｃ，２３ｃ  ロータ
３０，３１，３２，３３，３４，３５  取付軸（推力方向調整機構）
４０    制御部
５０    姿勢角センサ（姿勢角検出部）
６０    位置センサ（位置検出部）
９０    制御信号線
１００，２００，３００，４００  垂直離着陸機
１３０，１３１，１３２，１３３  取付軸（推力方向調整機構）
Ａ１，Ａ２  軸線
Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５  軸線
Ｃ      円周
Ｘ      ロール軸
Ｙ      ピッチ軸
Ｚ      ヨー軸
Ｚ１，Ｚ２  ロータ軸
θ      傾斜角度
【図１】
2016032971.tif 000003
【図２】
2016032971.tif 000004
【図３】
2016032971.tif 000005
【図４】
2016032971.tif 000006
【図５】
2016032971.tif 000007
【図６】
2016032971.tif 000008
【図７】
2016032971.tif 000009
【図８】
2016032971.tif 000010
【図９】
2016032971.tif 000011
【図１０】
2016032971.tif 000012
【図１１】
2016032971.tif 000013
【図１２】
2016032971.tif 000014
【図１３】
2016032971.tif 000015