(57)【要約】      （修正有）【課題】シンプルな機構でモーフィングすることで、高揚力効果が高く、かつ、操縦舵面としての性能も高く、更に小型フラップにも対応可能な装置を提供する。【解決手段】VTOL機の主翼３が、後縁にフラップ収納部１４を有する翼本体１０と、フラップ収納部１４に収納可能とされたフラップ２０であって、モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、モーフィング翼の内部に配置され、外板の変形状態を保持するモーフィングリブ２２と、モーフィング翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に外板が巻き付き、回転駆動されることで外板の翼上面部及び外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブとを有するモーフィング翼からなるフラップ２０と、トルクチューブを回転駆動するための回転機構部と、フラップ２０を移動するための移動機構部とを有する。【選択図】図５
2017081360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、
前記モーフィング翼の内部に配置され、前記外板の変形状態を保持する変形保持部と、
前記モーフィング翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に前記外板が巻き付き、回転駆動されることで前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブと
を具備するモーフィング翼。
【請求項２】
請求項１に記載のモーフィング翼であって、
前記変形保持部は、
前記モーフィング翼のコード方向に沿って前記外板の翼上面部と前記外板の翼下面部との間に配置され、中央部が上下方向に薄板状であり、前縁部が前記トルクチューブを保持し、後縁部が前記外板を固定する、弾性部材からなるリブと、
前記リブの中央部と前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部との間に配置され、前記外板の変形状態を保持する保持部材とを有する
モーフィング翼。
【請求項３】
後縁にフラップ収納部を有する翼本体と、
前記フラップ収納部に収納可能とされたフラップであって、モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、前記モーフィング翼の内部に配置され、前記外板の変形状態を保持する変形保持部と、前記モーフィング翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に前記外板が巻き付き、回転駆動されることで前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブとを有するモーフィング翼からなるフラップと、
前記翼本体に第１の駆動源が配置され、前記トルクチューブを回転駆動するための回転機構部と、
前記翼本体に第２の駆動源が配置され、前記フラップを移動するための移動機構部と
を具備する航空機の翼。
【請求項４】
請求項３に記載の航空機の翼であって、
前記変形保持部は、
前記モーフィング翼のコード方向に沿って前記外板の翼上面部と前記外板の翼下面部との間に配置され、中央部が上下方向に薄板状であり、前縁部が前記トルクチューブを保持し、後縁部が前記外板を固定する、弾性部材からなるリブと、
前記リブの中央部と前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部との間に配置され、前記外板の変形状態を保持する保持部材とを有する
航空機の翼。
【請求項５】
請求項４に記載の航空機の翼であって、
一方が前記リブの前縁部に固定され、他方が前記翼本体側に固定されたヒンジを有し、
前記回転機構部は、一方が前記トルクチューブに接続され、他方が前記第１の駆動源に接続されたリンク機構を有する、
航空機の翼。
【請求項６】
プロペラが配置され、請求項３〜５のうちいずれか１項に記載の航空機の翼を有し、
前記翼をティルトさせることが可能な垂直離着陸機。
【請求項７】
モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、前記モーフィング翼の内部に配置され、前記外板の変形状態を保持する変形保持部と、前記モーフィング翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に前記外板が巻き付き、回転駆動されることで前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブとを有するモーフィング翼からなる翼と、
前記トルクチューブを回転駆動するための回転駆動部と
を具備する航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーフィング翼、航空機の翼、垂直離着陸機及び航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
4発ティルト・ウィング（QTW: Quad Tilt Wing）型の垂直離着陸機（VTOL機、Vertical Take-Off and Landing）は、速度ゼロのホバリングから遷移、高速巡航までの広範な速度範囲で飛行するため、これらにおいて適切な空力性能を有する主翼の設計が重要になる。この主翼の平面形設計を、巡航形態における性能確保（揚力／抗力など）を最優先とすることで、固定翼機並みの巡航性能を持つVTOL機とできることが期待されている。
【０００３】
この通常の固定翼機の主翼設計においては、離着陸速度・滑走路長等の運行上の制約から、主翼形状は巡航状態のみで決定されないことと対比される。QTW型機においても、前述のような主翼設計を適用した場合、低速遷移領域での性能確保は課題となる。
【０００４】
QTW型VTOL機の主翼舵面は、ロール・ピッチ・ヨーの各操縦においてホバー時、遷移時、水平飛行時にそれぞれ役割を変化させながら用いられるが、総じてこれらの操縦は舵面を軸周りに回転させて行う。これに加え、主翼舵面には揚力増大のためのフラップとしての機能も持たせている。このフラップとしての動きは舵面後縁を下げるのみの動作であり、操縦はこのフラップ角を中立点として舵面を動作させるフラッペロンを採用しており、機構をシンプルにする観点から単一の舵面・単一のアクチュエータで動作させている。フラップ形式としては単純フラップ形式となるが一般的である。
一般的なフラップ形式には、スプリットフラップ、単純フラップ、スロッテドフラップ、ファウラーフラップ等が存在する。
【０００５】
ここで、スプリットフラップとは、主翼後縁の下面のみを下げるものである。単純フラップとは、舵面を翼内のヒンジ軸の周りに回転させるだけのものである。スロッテドフラップとは、主翼とフラップの間に隙間を空けてやることにより、翼上面に翼下面の気流を流し、単純フラップよりも高い高揚力効果を得るものである。ファウラーフラップとは、翼後縁を下げるだけでなく、翼後縁下面側が翼面積を広げるようにスライドしながら展開するものであり、スロットと翼面積増大によって高い高揚力効果を得るものである。
これらのフラップのうちスプリットフラップや単純フラップは、機構が簡単であるが、揚力増大効果が小さいという特徴がある。
【０００６】
一方、揚力増大効果の高いスロッテドフラップやファウラーフラップは、フラップ収納状態から下げる方向にのみ動作するので、上下舵角を必要とするフラッペロンとしては利用できない。フラッペロンとして利用するためには、例えばフラップの中に更に別の舵面を設ける必要がある。同様の機構としてDLCフラップのようなものが存在する（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】航空宇宙技術研究所資料747号（科 学 技 術 庁 航 空 宇 宙 技 術 研 究 所  平 成１２年１月発行）
【０００８】
https://repository.exst.jaxa.jp/dspace/bitstream/a-is/.../naltm0000747.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
QTW型VTOL機は、主翼をティルトさせることでホバーから水平飛行に遷移することができるが、遷移飛行時の主翼による空気力を増大させるためにフラップを用いている。ここで、フラップにより高揚力効果が小さいとフライトエンベロープを十分確保できず、或いは遷移時にスムーズな速度変化を行うことが難しくなるが、フラップによる高揚力効果を得るためにフラップ角を大きくとると、姿勢操縦に必要な舵角としての可動範囲が少なくなってしまう。一方で、主翼の空気力を増やすために主翼の翼面積を増やすと、上述した巡航形態での最適化が行われないことになり、QTW型VTOL機の優位性を活かしきれないことに繋がる課題がある。
【００１０】
このため、フラップには高揚力効果が高く、かつ収納時には翼面積が小さくなるスロッテドフラップ形式が望まれる。しかし、非特許文献１に示したようにフラップの中に別の舵面を設けるような方式にした場合に２つの課題が発生する。ひとつは、機構が複雑になり重くなる課題、もうひとつは、フラップ動作に伴う舵角への影響である。舵面のアクチュエータを主翼に取り付けた場合、フラップ収納状態と引き出された状態では、フラップの位置が大きく異なるために単純なリンク機構では成立させることができない。舵角をフラップ動作に影響させないためには、フラップに舵面のアクチュエータを取り付け、フラップ動作と共にアクチュエータ自体も移動できるようにさせる必要があるが、特に小型の翼でフラップにアクチュエータを設置するスペースが確保できない場合には大きな課題となる。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、シンプルな機構でモーフィングすることができるモーフィング翼、そのようなモーフィング翼を有する航空機の翼、そのような航空機の翼を有する垂直離着陸機及びそのような主翼を有する航空機を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、フラップとして用いられた場合に、高揚力効果が高く、かつ、操縦舵面としての性能も高いモーフィング翼、そのようなモーフィング翼を有する航空機の翼、そのような航空機の翼を有する垂直離着陸機を提供することにある。
【００１３】
本発明の別の更なる目的は、小型のフラップに対応可能なモーフィング翼、そのようなモーフィング翼を有する航空機の翼及びそのような航空機の翼を有する垂直離着陸機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモーフィング翼は、モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、前記モーフィング翼の内部に配置され、前記外板の変形状態を保持する変形保持部と、前記モーフィング翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に前記外板が巻き付き、回転駆動されることで前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブとを具備する。
【００１５】
本発明の一形態に係るモーフィング翼では、トルクチューブを回転駆動して外板の翼上面部及び翼下面部のガース長を変化させることでモーフィングが可能であるので、シンプルな機構でモーフィングすることができる。
【００１６】
本発明の一形態に係るモーフィング翼では、フラップとして用いた場合、そのフラップをスロッテドフラッペロンとして用いることができるので、高揚力効果が高く、かつ、操縦舵面としての性能も高い。
【００１７】
本発明の一形態に係るモーフィング翼では、フラップとして用いた場合に、フラップ動作に伴う舵角の変化を小さく抑えることができるので、モーフィング翼の駆動源である例えばアクチュエータをフラップ自体に設ける必要がなくなり、小型のフラップに対応可能となる。
【００１８】
本発明の一形態に係るモーフィング翼は、前記変形保持部が、前記翼のコード方向に沿って前記外板の翼上面部と前記外板の翼下面部との間に配置され、中央部が上下方向に薄板状であり、前縁部が前記トルクチューブを保持し、後縁部が前記外板を固定する、弾性部材からなるリブと、前記リブの中央部と前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部との間に配置され、前記外板の変形状態を保持する保持部材とを有する。
これにより、よりシンプルな機構でモーフィングすることができる。
【００１９】
本発明の一形態に係る航空機の翼は、後縁にフラップ収納部を有する翼本体と、前記フラップ収納部に収納可能とされたフラップであって、モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、前記モーフィング翼の内部に配置され、前記外板の変形状態を保持する変形保持部と、前記モーフィング翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に前記外板が巻き付き、回転駆動されることで前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブとを有するモーフィング翼からなるフラップと、前記翼本体に第１の駆動源が配置され、前記トルクチューブを回転駆動するための回転機構部と、前記翼本体に第２の駆動源が配置され、前記フラップを移動するための移動機構部とを具備する。
【００２０】
これにより、シンプルな機構でモーフィングすることができ、高揚力効果が高く、かつ、操縦舵面としての性能も高く、更にモーフィング翼の駆動源を主翼本体側に設けることができ、小型のフラップに対応可能となる。
【００２１】
本発明の一形態に係る航空機の翼は、前記変形保持部が、前記モーフィング翼のコード方向に沿って前記外板の翼上面部と前記外板の翼下面部との間に配置され、中央部が上下方向に薄板状であり、前縁部が前記トルクチューブを保持し、後縁部が前記外板を固定する、弾性部材からなるリブと、前記リブの中央部と前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部との間に配置され、前記外板の変形状態を保持する保持部材とを有する。
【００２２】
これにより、よりシンプルな機構でモーフィングすることができる。
【００２３】
本発明の一形態に係る航空機の翼では、一方が前記リブの前縁部に固定され、他方が前記翼本体側に固定されたヒンジを有し、前記回転機構部は、一方が前記トルクチューブに接続され、他方が前記第１の駆動源に接続されたリンク機構を有する。
【００２４】
これにより、モーフィング翼の駆動源を翼本体側に設けても、フラップ動作に伴う舵角の変化を小さく抑えることができる。従って、モーフィング翼の駆動源をフラップ自体に設ける必要がなくなり、小型のフラップに対応可能となる。
本発明の一形態に係る垂直離着陸機は、プロペラが配置され、上記構成の航空機の翼を有し、前記翼をティルトさせることが可能としたものである。
【００２５】
本発明の一形態に係る航空機は、モーフィング翼の表面を構成する変形可能な外板と、前記翼の内部に配置され、前記外板の変形状態を保持する変形保持部と、前記翼の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に前記外板が巻き付き、回転駆動されることで前記外板の翼上面部及び前記外板の翼下面部のガース長を変化させるトルクチューブとを有するモーフィング翼からなる翼と、前記トルクチューブを回転駆動するための回転駆動部とを具備する。回転駆動部は、翼内に設けてもよく、また航空機本体内に設けてもよい。
これにより、シンプルな機構でモーフィングすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のとおり、本発明に係るモーフィング翼、航空機の翼、垂直離着陸機及び航空機では、シンプルな機構でモーフィングすることができる。
【００２７】
また、本発明に係るモーフィング翼、航空機の翼及び垂直離着陸機では、高揚力効果が高く、かつ、操縦舵面としての性能も高く、更に小型のフラップに対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る垂直離着陸機を説明するための図である。
【図２】図１に示したような機体に使用される主翼の上方からの斜視図である。
【図３】図１に示したような機体に使用される主翼の下方からの斜視図である。
【図４】図１に示したような機体に使用される主翼の底面図である。
【図５】図１に示したような機体に使用される主翼のＡＡ断面図である。
【図６】図２〜図５に示したフラップを拡大した側面図である。
【図７】中立位置の状態から、フラップの後縁部が上方に傾くようにモーフィングする場合の動作を説明するための図である。
【図８】中立位置の状態から、フラップの後縁部が下方に傾くようにモーフィングする場合の動作を説明するための図である。
【図９】スロット無しの状態からフラップの舵角を上下に振ることを示した図である。
【図１０】スロット有りの状態からフラップ２０の舵角を上下に振ることを示した図である。
【図１１】図９の状態からフラップの舵角を上に振った状態を示した図である。
【図１２】図９の状態からフラップの舵角を下に振った状態を示した図である。
【図１３】図１０の状態からフラップの舵角を上に振った状態を示した図である。
【図１４】図１０の状態からフラップの舵角を下に振った状態を示した図である。
【図１５】高速巡航時における従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼の高揚力効果を比較したグラフである。
【図１６】低速遷移域における従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼の高揚力効果を比較したグラフである。
【図１７】ＣＴ＝０．０３時のティルト角０〜３０°のΔＣｒを従来翼（単純フラップ形式のフラッペロン）と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したグラフである。
【図１８】ＣＴ＝３．６３時のティルト角２０〜５０°のΔＣｒを従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したグラフである。
【図１９】ＣＴ＝３．６３時のティルト角４０〜７０°のΔＣｎを従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したグラフである。
【図２０】ＣＴ＝７．８６時のティルト角６０〜９０°のΔＣｎを従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したグラフである。
【図２１】本発明の一実施形態に係るアクチュエータ収容部の構成を示す分解斜視図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係る、フラップの外板の張力を調整する機構部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
［垂直離着陸機の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る垂直離着陸機を説明するための図である。
【００３１】
図１に示すように、垂直離着陸機（QTW 型VTOL機、QTW: Quad Tilt Wing , VTOL：Vertical Take-Off and Landing）１は、プロペラ２が装着された4発の航空機の翼としてのティルトする主翼３を有する。VTOL機１は、垂直離着陸モードと、遷移モードと、飛行機モードとを有し、各モードに応じて主翼３をティルトする。
［主翼の構成］
【００３２】
図２〜図５は主翼３の構成を示す図である。図２は上方からの斜視図、図３は下方からの斜視図、図４は底面図、図５は断面図である。なお、主翼３のほぼ全体は外板により覆われているが、これらの図面は、内部構造を分かりやすくするために、外板の一部を外した状態で示している。
これらの図に示すように、主翼３は、翼本体１０と、フラップ２０と、回転機構部３０と、移動機構部４０と、ヒンジ５０とを有する。
【００３３】
この主翼３は、フラップ２０に対してスロッテドフラッペロンとしての機能を持たせている。つまり、主翼３は、翼本体１０とフラップ２０との間にスロットを持たせることができ、かつ、モーフィングすることでフラップ２０の舵角を上下に振ることができる。
【００３４】
翼本体１０は、スパン方向に配置された主桁１１と、主桁１１に間隔をもって複数取り付けられたリブ１２と、リブ１２に貼り付けられて翼本体１０の表面を構成する外板１３とを有する。主桁１１は、QTW型VTOL機１のティルト機構（図示せず）に接続されている。翼本体１０は、後縁側にフラップ２０を収納する庇状のフラップ収納部１４を有する。また、翼本体１０の前縁側の中央部には、プロペラ２を駆動するための駆動部１５が取り付けられている。翼本体１０の下面で駆動部１５の両側には、後述する第１の駆動源及び第２の駆動源としてのアクチュエータを収容する収容部１６、１７がそれぞれ設けられている。リブ１２は、例えば駆動部１５を挟むように２箇所、先端側に２箇所、根本側に２箇所、合計６箇所に設けられている。
［フラップの構成］
【００３５】
図６は、図２〜図５に示したフラップを拡大した側面図である。
フラップ２０は、図６に示すように、翼本体１０の後縁に配置され、フラップ収納部１４に収納可能とされている。フラップ２０は、外板２１と、変形保持部としてのモーフィングリブ２２と、トルクチューブ２３とを有する。
【００３６】
外板２１は、変形可能な部材からなり、フラップ２０の表面を構成する。モーフィングリブ２２は、フラップ２０の内部に配置され、外板２１の変形状態を保持する。トルクチューブ２３は、フラップ２０の内部前縁のスパン方向に配置され、かつ、外周に外板２１が巻き付いている。実質的には、外板２１は、トルクチューブ２３の外周に張り付いて固定されている。
【００３７】
トルクチューブ２３は、回転駆動されることで外板２１の翼上面部２１ａ及び外板の翼下面部２１ｂのガース長を変化させる。トルクチューブ２３が回転駆動され、かつ、外板２１の翼上面部２１ａ及び外板の翼下面部２１ｂのガース長が変化することで、フラップ２０をモーフィングし、その舵角を上下に振ることができる。この動作については後述する。
［変形保持部の構成］
【００３８】
モーフィングリブ２２は、例えばフラップ２０の上記のリブ１２に対応した位置に設けられている。モーフィングリブ２２は、リブ２２１と、保持部材２２２とを有する。リブ２２１は、弾性部材からなり、フラップ２０のコード方向に沿って外板２１の翼上面部２１ａと外板２１の翼下面部２１ｂとの間に配置されている。リブ２２１は、中央部２２１ｂが上下方向に薄板状であり、前縁部２２１ａがトルクチューブ２３を保持し、後縁部２２１ｃが外板２１を固定する。リブ２２１における薄板状とした位置は、トルクチューブ２３を回転させてフラップ２０の舵角を変化させたときに、外板２１の翼上面部２１ａのガース長の変化と外板の翼下面部２１ｂのガース長の変化とを相殺させるため、リブ２２１の上下方向における中心線上付近にあることが好ましい。
【００３９】
保持部材２２２は、リブ２２１の中央部２２１ｂと外板２１の翼上面部２１ａ及び外板２１の翼下面部２１ｂとの間に配置され、外板２１の変形状態を保持する。保持部材２２２は、リブ２２１と一体化され、上下からみて蛇腹状の構造とされている。これにより、モーフィングリブ２２が一つの部品となり、製造及び組み立てが容易になる。保持部材２２２は、このような構成に限らず、例えばリブ２２１の中央部２２１ｂと外板２１の翼上面部２１ａ及び外板２１の翼下面部２１ｂとの間を埋めるように配置された収縮性部材により保持部材２２２を構成してもよい。収縮性部材としては、スポンジやハニカム材等を採用することができる。
［回転駆動部等の構成］
【００４０】
回転機構部３０は、翼本体１０の収容部１６に第１の駆動源（図示せず）が配置され、トルクチューブ２３を回転駆動するためのものである。回転機構部３０は、フラップ２０をモーフィングすることでその舵角を上下に振る。
【００４１】
移動機構部４０は、翼本体１０の収容部１７に第２の駆動源（図示せず）が配置され、フラップ２０を移動するためのものである。移動機構部４０は、高速巡航時はフラップ収納部１４にフラップ２０を収納し、遷移飛行時には翼本体１０とフラップ２０との間にスロットを持たせる。
【００４２】
ヒンジ５０は、モーフィングリブ２２のうち、駆動部１５を挟む２箇所、左右両側の１箇所、合計４箇所に対応するように設けられている。ヒンジ５０は、部材（エレメント）５０ａ、５０ｂ及びこれらの旋回点であるピボット５０ｃからなり、一方がリブ２２１の前縁部２２１ａに固定され、他方が翼本体１０側のリブ１２に固定されている。
【００４３】
ヒンジ５０のうち駆動部１５を挟む２箇所に対応するヒンジ５０の内側のリブ２２１に近接する位置には、これらの内側を架け渡す保持部材５１が取り付けられている。移動機構部４０は、第２の駆動源としてのアクチュエータの駆動軸４１と保持部材５１とを結ぶリンク機構４２を有する。
【００４４】
回転機構部３０は、一方がトルクチューブ２３に接続され、他方が第１の駆動源に接続されたリンク機構３１を有する。具体的には、リンク機構３１は、第１の駆動源としてのアクチュエータの駆動軸３２とトルクチューブ２３とを結ぶ部材（エレメント）３１ａ、３１ｂ、３１ｃからなる機構である（図４、図５参照）。
【００４５】
ここで、側面からみて（図６参照）、リンク機構３１のトルクチューブ２３に接続された部材３１ａとそれに結合する部材３１ｂと間のピボット３１ｄの位置は、ヒンジ５０のピボット５０ｃ付近とする。これにより、移動機構部４０によるフラップ２０の移動に対して、リンク機構３１のトルクチューブ２３に接続された部材３１ａとヒンジ５０の２２１に固定された部材５０ａとの間の位置関係に変化が生じにくくなり、トルクチューブ２３がほぼ回転しなくなる。従って、駆動源を翼本体１０側に設けても、フラップ２０の移動動作に伴う舵角の変化を小さく抑えることができる。つまり、フラップ２０の移動動作に伴う舵角の変化を抑えるために、フラップ２０自体にアクチュエータを設けるような工夫は不要となり、翼本体１０側にアクチュエータを設けることが可能となるので、小型のフラップに対応可能となる。
［収納部の構成］
次に、上記の収容部１６の構成を説明する。なお、収容部１７も同様の構成であるので、ここでは説明を省力する。
収容部１６は、翼本体１０の下面で駆動部１５の一側に設けられ、アクチュエータ（図示を省略）を収容する。
図２１は、収容部１６の構成を示す分解斜視図である。
図２１に示すように、収容部１６は、収容部本体１６１と、蓋１６２とを有する。
収容部本体１６１は、翼本体１０の下面側に第１の開放面１６１ａと、駆動部１５側に第２の開放面１６１ｂとを有する。
【００４６】
アクチュエータの収容やメンテンナンスは、この第１の開放面１６１ａを行われる。アクチュエータの駆動軸３２は、第２の開放面１６１ｂを介して収容部本体１６１と翼本体１０との隙間に突出され、リンク機構３１の部材（エレメント）３１ｃに接続される。
【００４７】
収容部本体１６１の第２の開放面１６１ｂと対向する第１の壁面１６１ｃには、水平方向に止め孔１６１ｄが、２箇所に設けられている。また、第２の開放面１６１ｂと隣接する２つの第２及び第３の壁面１６１ｅ、１６１ｆの第２の開放面１６１ｂの近傍には、垂直方向に支持柱１６１ｇがそれぞれ設けられ、支持柱１６１ｇにはネジ孔１６１ｈが設けられている。
【００４８】
蓋１６２は、収容部本体１６１に取り付けられて第１の開放面１６１ａを覆う。蓋１６２は、収容部本体１６１の止め孔１６１ｄに対応する位置にそれぞれ突起１６２ａを有する。また、蓋１６２は、収容部本体１６１のネジ孔１６１ｈに対応する位置にそれぞれネジ孔１６２ｂを有する。
【００４９】
この収容部１６の組み立ては、蓋１６２を水平にスライドさせて収容部本体１６１の止め孔１６１ｄに蓋１６２の突起１６２ａを係合させ、蓋１６２が収容部本体１６１の第１の開放面１６１ａを覆うようにする。次に、収容部本体１６１のネジ孔１６１ｈに蓋１６２のネジ孔１６２ｂを介してネジ１６３によりネジ止めする。収容部本体１６１のネジ孔１６１ｈは、このネジ止めよりにネジ１６３の頭が蓋１６２の表面から露出しないような形状を有する。
【００５０】
組立状態の収容部１６は、蓋１６２の表面が翼本体１０の下面側の表面と面一となる形状となっている。また、上記構成によりネジ止めの位置を減らし、残るネジ止めについてもネジの頭が蓋１６２の表面から露出しないようにしている。従って、この収容部１６は、収容部１６が翼本体１０の空力特性に悪影響を与えることを極力なくすことができる。収容部１７についても同様である。
［フラップ２０の外板２１の張力を調整する機構部］
図２２はフラップ２０の外板２１の張力を調整する機構部の構成を示す図である。
【００５１】
図２２に示すように、機構部６０は、トルクチューブ２３の外周の外板２１が巻き付けられていない位置に配置され、この位置からトルクチューブ２３の外周の外板２１が巻き付けられた方向であって略水平の方向にトルクチューブ２３を押圧する。
【００５２】
機構部６０は、収納部６１内に収納された球状の押圧部材６２と、この押圧部材６２を例えば上部より押し付けて押圧部材６２をトルクチューブ２３側に移動させるネジ６３とを有する。
【００５３】
ネジ６３を回転させてその先端部が押圧部材６２の上部を押し付けることで、押圧部材６２がトルクチューブ２３の外周の外板２１が巻き付けられた方向にトルクチューブ２３を移動させる。これにより、トルクチューブ２３の外周に巻き付けられた外板２１の張力を調整することができる。
【００５４】
このフラップ２０では、このような機構部６０が複数の箇所に設けられている。従って、各機構部６０のネジ６３を調整することで、トルクチューブ２３の外周に巻き付けられた外板２１の張力のバランスをとることができる。
［モーフィングの動作］
次に、フラップ２０のおけるモーフィングの動作を説明する。
【００５５】
図６に示したフラップ２０は、中立位置にある状態を示している。このフラップ２０は、エルロンとしての機能を有する。すなわち、このフラップ２０は、中立位置の状態から、後縁部が上方に傾くようにモーフィングすることができ、また後縁部が下方に傾くようにモーフィングすることができる。
【００５６】
図７は中立位置の状態から、フラップ２０の後縁部が上方に傾くようにモーフィングする場合の動作を説明するための図であり、図８は中立位置の状態から、フラップ２０の後縁部が下方に傾くようにモーフィングする場合の動作を説明するための図である。
【００５７】
図７に示すように、図６に示した中立位置にあるフラップ２０のトルクチューブ２３を回転機構部３０により図中反時計周りに回転させる（図中矢印Ａ）。すると、トルクチューブ２３の外周に巻き付いている外板２１がトルクチューブ２３の回転に応じて翼上面部２１ａから翼下面部２１ｂに移動して（図中矢印Ｂ）、外板２１の翼上面部２１ａのガース長が短くなり、外板２１の翼下面部２１ｂのガース長が長くなる。これによって、モーフィングリブ２２の中央部２２１ｂが上向きに凹となるように変形し、フラップ２０の後縁部が上方に傾くようにモーフィングされる（図中矢印Ｃ）。
【００５８】
一方、図８に示すように、図６に示した中立位置にあるフラップ２０のトルクチューブ２３を回転機構部３０により図中時計周りに回転させる（図中矢印Ａ）。すると、トルクチューブ２３の外周に巻き付いている外板２１がトルクチューブ２３の回転に応じて翼下面部２１ｂから翼上面部２１ａに移動して（図中矢印Ｂ）、外板２１の翼上面部２１ａのガース長が長くなり、外板２１の翼下面部２１ｂのガース長が短くなる。これによって、モーフィングリブ２２の中央部２２１ｂが上向きに凸となるように変形し、フラップ２０の後縁部が下方に傾くようにモーフィングされる（図中矢印Ｃ）。
【００５９】
従って、このフラップ２０では、トルクチューブ２３を回転駆動して外板２１の翼上面部２１ａ及び翼下面部２１ｂのガース長を変化させることで、フラップ２０の後縁部を上方又は下方に傾くようにモーフィングすることができるので、シンプルな機構でモーフィングすることができる。
［スロッテドフラッペロンの動作］
次に、主翼３におけるスロッテドフラッペロンの動作を説明する。
【００６０】
図５に示した主翼３は、フラップ２０が中立位置にある状態で、フラップ収納部１４にフラップ２０を収納した状態（スロット無しの状態）を示している。
【００６１】
この主翼３は、モーフィング可能なスロッテドフラッペロンとしての機能を有する。すなわち、この主翼３は、図５に示した状態から、翼本体１０とフラップ２０との間にスロットを持たせることができ、またスロットの有無にかかわらずフラップ２０の舵角を上下に振ることができる。
【００６２】
図９はスロット無しの状態からフラップ２０の舵角を上下に振ることを示した図である。図１０はスロット有りの状態からフラップ２０の舵角を上下に振ることを示した図である。
【００６３】
図９に示すように、図５に示した状態からフラップ２０のトルクチューブ２３を回転機構部３０により図中反時計周りに回転させると、つまり図７に示した動作によりフラップ２０の後縁部が上方に傾くようにモーフィングされ、フラップ２０の舵角を上に振ることができる。この状態を示したものが図１１である。
【００６４】
一方、図５に示した状態からフラップ２０のトルクチューブ２３を回転機構部３０により図中時計周りに回転させると、つまり図８に示した動作によりフラップ２０の後縁部が下方に傾くようにモーフィングされ、フラップ２０の舵角を下に振ることができる。この状態を示したものが図１２である。
【００６５】
図９に示したスロット無しの状態から、移動機構部４０の動作により、翼本体１０のフラップ収納部１４に収納されたフラップ２０を後方に移動させると、図１０に示すように、翼本体１０とフラップ２０との間にスロットを持たせることができる。
【００６６】
ここで、フラップ２０が中立位置にある状態から、フラップ２０のトルクチューブ２３を回転機構部３０により図中反時計周りに回転させると、つまり図７に示した動作によりフラップ２０の後縁部が上方に傾くようにモーフィングされ、フラップ２０の舵角を上に振ることができる。この状態を示したものが図１３である。
【００６７】
一方、フラップ２０が中立位置にある状態から、フラップ２０のトルクチューブ２３を回転機構部３０により図中時計周りに回転させると、つまり図８に示した動作によりフラップ２０の後縁部が下方に傾くようにモーフィングされ、フラップ２０の舵角を下に振ることができる。この状態を示したものが図１４である。
【００６８】
従って、この主翼３では、スロッテドフラップとモーフィング舵面を併せ持つスロッテドフラッペロンとすることで、高い高揚力効果と操縦能力を併せ持つ翼が得られる。また、これにより、4発ティルト・ウィング（QTW: Quad Tilt Wing）型垂直離着陸機（VTOL機、Vertical Take-Off and Landing）における巡航形態に最適化した主翼設計が行える。空力設計の最適化は巡航性能を高め、経済性の最適化を実現する。
【００６９】
モーフィング翼は舵角変化のために複雑なリンク等を用いないことから、軽量で信頼性の高い機構を実現することができる。また、このリンク機構は、アクチュエータを主翼側に設定してもフラップ動作に伴う舵角変化を小さく抑えられることから、フラップにアクチュエータを搭載する寸法的な余裕がない機体であってもスロッテドフラッペロンを採用できる。
［実験評価結果］
以下、これらの効果のうち、高揚力効果及び操縦性能に関する実験評価結果を示す。
（１）フラップによる高揚力効果
【００７０】
フラップによる高揚力効果は、ティルト各が水平に近い状態ではＣＬ（揚力係数）の増加量で評価し、垂直に近い状態ではＣＤ（効力係数）の増加量で評価される。
【００７１】
図１５及び図１６は、風洞実験による従来翼（単純フラップ形式のフラッペロン）と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼の高揚力効果を比較したものである。
図１５は高速巡航時における従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼の高揚力効果を比較したものである。
図１６は極低速遷移域における従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼の高揚力効果を比較したものである。
これらの結果から、いずれの状態においても、本発明に係るスロッテドフラッペロン翼は従来翼と比較して高い高揚力を得ることができる。
（２）フラップ展開時の舵効き特性
舵効き特性は、フラップ展開時に更に舵角をとった時の空気力の増減で評価する。
【００７２】
ホバー時は舵面操作によってヨー操縦を行うが、ティルト角が水平に近づくにつれロール操縦に切り替わっていき、水平飛行時には完全なロール操縦となる。従って、ヨー舵効き特性（ΔＣｎ）とロール舵効き特性（ΔＣｒ）で評価する。推力係数（ＣＴ）に応じて対応するティルト角範囲を割り振り、
ＣＴ＝０．０３時のティルト角０〜３０°のΔＣｒ（ローリング・モーメント係数）
ＣＴ＝３．６３時のティルト角２０〜５０°のΔＣｒ
ＣＴ＝３．６３時のティルト角４０〜７０°のΔＣｎ（ヨーイング・モーメント係数）
ＣＴ＝７．８６時のティルト角６０〜９０°のΔＣｎ
で比較する。
【００７３】
図１７はＣＴ＝０．０３時のティルト角０〜３０°のΔＣｒを従来翼（単純フラップ形式のフラッペロン）と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したものである。
図１８はＣＴ＝３．６３時のティルト角２０〜５０°のΔＣｒを従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したものである。
図１９はＣＴ＝３．６３時のティルト角４０〜７０°のΔＣｎを従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したものである。
図２０はＣＴ＝７．８６時のティルト角６０〜９０°のΔＣｎを従来翼と本発明に係るスロッテドフラッペロン翼とで比較したものである。
【００７４】
これらの結果から、本発明に係るスロッテドフラッペロン翼は、操舵によるΔＣｒ及びΔＣｎが大きくなっており、舵効き特性においても従来翼と比較して優位性があるといえる。
［その他］
本発明は、上記して実施形態に限定されず、様々な変形や応用が可能であり、それらも本発明の技術的思想の範囲に属するものである。
例えば、本発明に係るモーフィング翼は、ティルトウイング機など、フラッペロンを有する航空機に利用することができる。
また、本発明に係るモーフィング翼は、高揚力効果を高めるデバイスとしても利用可能である。
更に、本発明に係るモーフィング翼は、モーフィング機構のみを用いた固定翼航空機の舵面のモーフィング化にも利用できる。
【００７５】
また、小型固定翼無人機の舵面や翼全体への利用も可能である。すなわち、スロッテドフラップ機能を除いた場合、アクチュエータを胴体内に配置してトルクチューブを操作することが可能となり、主翼下面のリンケージ等の突起をなくし、主翼と舵面とのギャップをなくすことで、特に寸法的に余裕の小さい小型無人機の抵抗低減のために利用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１  垂直離着陸機（VTOL機、Vertical Take-Off and Landing）
３  主翼
１０  翼本体
１４  フラット収納部
２０  フラップ
２１  外板
２１ａ  外板の翼上面部
２１ｂ  外板の翼下面部
２２  モーフィングリブ
２３  トルクチューブ
２２１  リブ
２２２  保持部材
２２１ａ  前縁部
２２１ｂ  中央部
２２１ｃ  後縁部
３０  回転機構部
４０  移動機構部
【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】
2017081360.tif 000017
【図１６】
2017081360.tif 000018
【図１７】
2017081360.tif 000019
【図１８】
2017081360.tif 000020
【図１９】
2017081360.tif 000021
【図２０】
2017081360.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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