(57)【要約】【課題】コアンダ効果による揚力を大きくすることが可能な飛翔体を提供する。【解決手段】飛翔体は、流体を供給する流体供給部２０と、流体の流れ方向に対して下方に傾斜する外面１２を有し、流体の流れ方向を下方に変化させて揚力を得る揚力生成部８０と、揚力生成部１０の外面１２に対向する対向面３２を有し、流体の流れ方向の上流側における外面１２と対向面３２との間隔が、流体の流れ方向の下流側における外面１２と対向面３２との間隔よりも広い流体収集部３０と、を備える。【選択図】図１
2009029400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を供給する流体供給部と、
流体の流れ方向に対して下方に傾斜する外面を有し、流体の流れ方向を下方に変化させて揚力を得る揚力生成部と、
前記揚力生成部の外面に対向する対向面を有し、流体の流れ方向の上流側における前記外面と前記対向面との間隔が、流体の流れ方向の下流側における前記外面と前記対向面との間隔よりも広い流体収集部と、
を備えることを特徴とする飛翔体。
【請求項２】
前記流体収集部の対向面の位置または姿勢を調節する調節機構を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の飛翔体。
【請求項３】
前記流体供給部は流体の吹出し口を有しており、当該吹出し口は前記外面と前記対向面との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の飛翔体。
【請求項４】
前記揚力生成部の外面には、流体の流れを乱流化する乱流生成手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項５】
前記流体収集部の対向面の面積は、前記揚力生成部の外面の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項６】
前記流体収集部の対向面は、前記揚力生成部の外面の下流側端部よりも上流側の部位に対向していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項７】
前記揚力生成部の外面は、前記飛翔体の機体本体の外面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項８】
前記流体収集部の上流にある流体の内部エネルギを増大させる内部エネルギ増大部を、さらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項９】
前記流体収集部は断熱材を用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項１０】
前記流体収集部は、流体の流れ方向に沿って複数設けられており、
前記複数の流体収集部のいずれか１つの下流端における前記外面と前記対向面との間隔よりも、その１つ下流側にある流体収集部の上流端における前記外面と前記対向面との間隔の方が大きいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項１１】
前記複数段の流体収集部の少なくとも１つは、前記揚力生成部の外面に対向する第１位置、または、前記揚力生成部の内部に格納される第２位置のいずれか一方に位置調節自在に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の飛翔体。
【請求項１２】
前記流体収集部を通過する流体に水蒸気を供給する水蒸気供給装置を、さらに備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の飛翔体。
【請求項１３】
前記流体供給部は、非燃焼式の駆動機構を用いて流体を供給するものであることを特徴とする請求項１２に記載の飛翔体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアンダ効果を利用して揚力を得る飛翔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットサイト（非特許文献１）には、コアンダ効果を利用して揚力を得る飛翔体が示されている。
【０００３】
また、従来文献（特許文献１）には、圧縮空気を利用して揚力を得る飛翔体が示されている。この従来文献では、コアンダ効果を利用して補助翼に揚力を発生させる飛翔体が一例として示されている。
【非特許文献１】http://jlnlabs.imars.com/gfsuav/n01amvt.htm
【特許文献１】特開平１−３０１４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術の揚力発生装置では、流体のコアンダ効果を利用して揚力を発生させるものの、流体損失により流速が低下するため、その分だけ揚力が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、コアンダ効果による揚力を大きくすることが可能な飛翔体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】
上述した目的を達成するために、本発明に係る飛翔体は、流体を供給する流体供給部と、流体の流れ方向に対して下方に傾斜する外面を有し、流体の流れ方向を下方に変化させて揚力を得る揚力生成部と、揚力生成部の外面に対向する対向面を有し、流体の流れ方向の上流側における外面と対向面との間隔が、流体の流れ方向の下流側における外面と対向面との間隔よりも広い流体収集部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上述した飛翔体によれば、流体供給部が流体を揚力生成部に供給すると、揚力生成部の外面が流体の流れ方向に対して下方に傾斜しているため、この外面において流体の流れ方向が下方に変化し、コアンダ効果により揚力生成部に揚力が作用する。一方、流体収集部は、揚力生成部の外面に対向する対向面を有しており、この対向面と揚力生成部の外面との間隔は、上流側ほど広い。このため、流体供給部からの流体が揚力生成部と流体収集部との間を通過することにより、流体収集部の流体入口側の周囲の気体が揚力生成部と流体収集部との間に引き込まれて通過する。この結果、揚力生成部に作用する揚力を効率的に大きくすることができる。
【０００８】
上述した飛翔体において、流体収集部の対向面の位置または姿勢を調節する調節機構を、さらに備えることが好ましい。この構成によれば、調節機構により流体収集部の対向面の姿勢が調節されるため、揚力生成部と流体収集部との間に引き込まれる流体量を調節して、揚力生成部に作用する揚力を調節することができる。
【０００９】
上述した飛翔体において、流体供給部は流体の吹出し口を有しており、当該吹出し口は外面と対向面との間に配置されていることが好ましい。この構成によれば、流体供給部の流体吹出し口が、揚力生成部の外面と流体収集部の対向面との間に配置されているため、流体が揚力生成部と流体収集部との間を通過する時の流体損失が小さくなるため、揚力生成部に作用する揚力の低下を抑制することができる。
【００１０】
上述した飛翔体において、揚力生成部の外面には、流体の流れを乱流化する乱流生成手段が設けられていることが好ましい。この構成によれば、揚力生成部の外面に設けられた乱流生成手段により流体の流れが乱流化されるため、揚力生成部の外面に沿って流れる流体は当該外面から剥離し難くなり、揚力生成部に揚力を確実に作用させることができる。
【００１１】
なお、上述した飛翔体は、流体収集部の対向面の面積は、揚力生成部の外面の面積よりも小さくなるように構成すればよい。また、上述した飛翔体は、流体収集部の対向面は、揚力生成部の外面の下流側端部よりも上流側の部位に対向ように構成すればよい。また、上述した飛翔体は、揚力生成部の外面は、飛翔体の機体本体の外面となるように構成すればよい。
【００１２】
上述した飛翔体において、流体収集部の上流にある流体の内部エネルギを増大させる内部エネルギ増大部を、さらに備えることが好ましい。この構成によれば、内部エネルギ増大部は、流体収集部の上流にある流体の内部エネルギを増大させる。流体の内部エネルギは増大しているため、流体は流体収集部付近でより大きく断熱膨張する。よって、揚力生成部に沿って流れる流体の運動量を大きくして、揚力生成部により大きな揚力を発生させることができる。
【００１３】
上述した飛翔体において、流体収集部は断熱材を用いて構成されていることが好ましい。この構成によれば、流体収集部は断熱材を用いて構成されているため、流体の内部エネルギが流体収集部により奪われ難くなり、流体は流体収集部付近でより大きく断熱膨張する。よって、揚力生成部に沿って流れる流体の運動量を大きくして、揚力生成部により大きな揚力を発生させることができる。
【００１４】
上述した飛翔体において、流体収集部は、流体の流れ方向に沿って複数設けられており、複数の流体収集部のいずれか１つの下流端における外面と対向面との間隔よりも、その１つ下流側にある流体収集部の上流端における外面と対向面との間隔の方が大きいことが好ましい。この構成によれば、流体の流れ方向に沿って複数の流体収集部が設けられているため、複数の流体収集部により多量の流体を収集して揚力生成部に沿って流すことができ、揚力生成部により大きな揚力を発生させることができる。
【００１５】
上述した飛翔体において、複数段の流体収集部の少なくとも１つは、揚力生成部の外面に対向する第１位置、または、揚力生成部の内部に格納される第２位置のいずれか一方に位置調節自在に構成されていることが好ましい。この構成によれば、流体収集部を揚力生成部の外面に対向する第１位置に移動した場合には、流体収集部は揚力向上に寄与する。一方、流体収集部を揚力生成部の内部に格納される第２位置に移動した場合には、流体収集部は揚力向上に寄与しない。すなわち、流体収集部の少なくとも１つを第１位置または第２位置のいずれか一方に位置調節自在とすることにより、飛翔体に作用する揚力を調節することができる。
【００１６】
上述した飛翔体において、流体収集部を通過する流体に水蒸気を供給する水蒸気供給装置を、さらに備えることが好ましい。この構成によれば、流体収集部を通過する流体に水蒸気を供給されるため、水蒸気が凝集した場合には凝集潜熱が流体に与えられる。この結果、流体の内部エネルギは増大するため、流体は流体収集部付近でより大きく断熱膨張する。よって、揚力生成部に沿って流れる流体の運動量を大きくして、揚力生成部により大きな揚力を発生させることができる。なお、流体供給部は、非燃焼式の駆動機構を用いて流体を供給するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コアンダ効果による揚力を大きくすることが可能な飛翔体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１９】
［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態に係る飛翔体１について説明する。図１（ａ）は、第１実施形態に係る飛翔体１を側方から見た概略的な断面図である。図１（ｂ）は、第１実施形態に係る飛翔体１を上方から見た上面図であり、図１（ｂ）のＩ−Ｉ断面が図１（ａ）に対応している。
【００２０】
第１実施形態に係る飛翔体１は、全体として円盤形状に構成されており、コアンダ効果を利用して揚力を得て飛翔する物体である。第１実施形態に係る飛翔体１は、揚力生成部１０、流体供給部２０および流体収集部３０を備えている。
【００２１】
流体供給部２０は、円盤形状の揚力生成部１０の上側中央に配置されている。流体供給部２０は、ファン、ジェットエンジン、プロペラなどの流体の流れを生成する機構を内部に有しており、側面に形成された吹出し口２２から流体（空気）を揚力生成部１０の上側外面１２に供給する。なお、流体供給部２０の吹出し口２２は、上から見て３６０°全て方向に形成されており、３６０°全ての方向の揚力生成部１０の上側外面１２に流体を供給する。
【００２２】
揚力生成部１０は、飛翔体１の機体本体である。揚力生成部１０は、概ね円盤形状に構成されており、上方から見ると円形形状であり、側方から見ると横方向に延びた形状である。揚力生成部１０の上側外面１２は、上に向かって凸の曲面となっている。このため、揚力生成部１０の上側外面１２の各部位において、揚力生成部１０の上側外面１２は、流体の流れ方向に対して下方に傾斜している。揚力生成部１０の上側外面１２は、中央付近の部位にて曲面の曲率が小さくなっており、この部位で得られる揚力は小さい。一方、揚力生成部１０の上側外面１２は、中央から離れた部位１２ａにおいて曲面の曲率が最大となっており、この部位付近で得られる揚力が大きい。
【００２３】
流体収集部３０は、揚力生成部１０の上方に配置されたリング状の板部材である。流体収集部３０の下側面は、揚力生成部１０の上側外面１２に対向する対向面３２である。流体収集部３０の対向面３２は、下に向かって凸の曲面となっている。流体収集部３０の対向面３２と揚力生成部１０の上側外面１２との間隔は、流体の流れ方向の上流側において広く、流体の流れ方向の下流側において狭くなっている。流体収集部３０の対向面３２の面積は、揚力生成部１０の上側外面１２の面積よりも小さい。流体収集部３０の対向面３２は、揚力生成部１０の上側外面１２の下流側端部よりも上流側の部位に対向しており、より具体的には、揚力生成部１０の上側外面１２の最大曲率部位１２ａよりも上流側の部位に対向している。
【００２４】
上述した本実施形態の飛翔体１によれば、流体供給部２０が流体の流れを生成して揚力生成部１０に供給すると、揚力生成部１０の上側外面１２が流体の流れ方向に対して下方に傾斜しているため、流体は揚力生成部１０の上側外面１２に沿って流れ、この上側外面１２において流体の流れ方向が下方に変化する。この時、揚力生成部１０にはコアンダ効果による流れの方向の変化により揚力が作用し、飛翔体１を重力に逆らって浮き上がらせる。なお、揚力生成部１０の上側外面１２の各部分には、その部分の曲率に応じた揚力が作用する。揚力生成部１０の上側外面１２の最大曲率部分１２ａ付近にて、揚力が最大となる。
【００２５】
流体収集部３０は、揚力生成部１０の上側外面１２に対向する対向面３２を有しており、流体の流れ方向の上流側における外面と対向面との間隔が、流体の流れ方向の下流側における外面と対向面との間隔よりも広い。このため、流体供給部２０からの流体が揚力生成部１０と流体収集部３０との間を通過することにより、流体収集部３０の流体入口側の周囲の気体が揚力生成部１０と流体収集部３０との間に引き込まれて通過する。このような流体の現象は、イジェクト効果（エジェクター効果）と呼ばれている。
【００２６】
ここで、流体の流速と損失の関係を説明する。流体が比較的に低速である場合には、流体抵抗は粘性による影響が支配的となり速度の１乗に比例するため、流体の運動量の低下は少なく、流体の剥離も抑制され、流体損失が小さい。一方、流体が比較的に高速である場合には流体抵抗は、流体抵抗は慣性による影響が支配的となり速度の２乗に比例するため、流体の運動量は周囲の流体の抵抗を受けて顕著に低下し、流体の剥離も大きく、流体損失が大きい。
【００２７】
上述した飛翔体１では、流体収集部３０の流体入口側の周囲の気体が揚力生成部１０と流体収集部３０との間に引き込まれるため、流体の流量を増やすとともに流体の流速を低下させることができる。このように、揚力生成部１０の上側外面１２に沿って流れる流体を低速で大流量とすることで、流体の運動量が周囲の流体の抵抗を受けて顕著に低下することを抑制することができ、この結果、揚力生成部１０に作用する揚力を大きくすることができる。
【００２８】
なお、上述した飛翔体１は、通常のヘリコプタと比較して飛行状態が安定するという利点がある。すなわち、飛翔中に飛翔体１の姿勢が傾くと、揚力生成部１０の傾斜により高くなった部位における流体圧が、揚力生成部１０の傾斜により低くなった部位における流体圧よりも高くなり、飛翔体１の姿勢を元に戻そうとする。よって、飛翔体１は、水平状態から姿勢が崩れても元の水平状態に戻ることができ、静止時や方向転換時などで外乱に強くなる。
【００２９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る飛翔体３について説明する。図２（ａ）は、第２実施形態に係る飛翔体３を側方から見た概略的な断面図である。図２（ｂ）は、第２実施形態に係る飛翔体３を上方から見た上面図であり、図２（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面が図２（ａ）に対応している。
【００３０】
第２実施形態に係る飛翔体３は、第１実施形態と同様に、全体として円盤形状に構成されており、コアンダ効果を利用して揚力を得て飛翔する物体である。第２実施形態に係る飛翔体３は、揚力生成部１０、流体供給部２０、流体収集部３０に加えて、流体収集部３０の位置または姿勢を調節するための調節機構４０を備えている。流体収集部３０は、それぞれ独立した８つの板部材３４からなり、全体としてリング状に配置されている。そして、各板部材３４に対応して調節機構４０が設けられている。
【００３１】
流体収集部３０の位置または姿勢を調節する調節機構４０は、第１調節機構４３、第２調節機構４２および第３調節機構４１を備えている。第１調節機構４３は、流体の流れ方向に板部材３４を駆動するアクチュエータを有しており、流体収集部３０の対向面３２の流体供給部２０からの距離を調節する。第２調節機構４２は、流体の流れ方向に直行する方向に板部材３４を駆動するアクチュエータを有しており、流体収集部３０の対向面３２の揚力生成部１０からの距離を調節する。第３調節機構４１は、板部材３４を回転駆動するアクチュエータを有しており、揚力生成部１０の上側外面１２に対する流体収集部３０の対向面３２の姿勢を調節する。言い換えれば、第３調節機構４１は、上流側に向かった板部材３４の開き具合を調節する。
【００３２】
飛翔体３の内部には、第１調節機構４３、第２調節機構４２、第３調節機構４１の各々を制御するための制御装置４４が設けられている。また、飛翔体３には、飛翔体３の飛翔状態（機体の対地速度、空気に対する機体の相対速度、進行方向に対する機体の角度、機体の温度、重力方向に対する機体の角度、流体の供給量、流体の温度、等）を検知するための複数種類のセンサ（不図示）が設けられている。制御装置４４は、センサによる検出値を取り込んで、飛翔体３の飛翔状態に応じた駆動指令を演算し、この駆動指令を各調節機構４０に供給する。各調節機構４０は、駆動指令に応じて流体収集部３０の位置および姿勢を調節する。このように制御装置４４が各調節機構４０を制御することにより、飛翔体３の飛翔状態に応じて適切な揚力を得ることができる。
【００３３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る飛翔体５について説明する。図３（ａ）は、第３実施形態に係る飛翔体５を側方から見た概略的な断面図である。図３（ｂ）は、第３実施形態に係る飛翔体５を上方から見た上面図であり、図３（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面が図３（ａ）に対応している。
【００３４】
第３実施形態に係る飛翔体５は、第１実施形態と同様に、全体として円盤形状に構成されており、コアンダ効果を利用して揚力を得て飛翔する物体である。第３実施形態に係る飛翔体５は、揚力生成部１０、流体供給部２０および流体収集部３０を備えており、流体収集部３０の流体吹出し口２２は揚力生成部１０の上側外面１２と流体収集部３０の対向面３２との間に配置されている。
【００３５】
本実施形態では、流体収集部３０の流体吹出し口２２が揚力生成部１０の上側外面１２と流体収集部３０の対向面３２との間に配置されているため、殆どの流体は、流体吹出し口２２から吹き出してから、流体収集部３０により遮られることなく、揚力生成部１０の上側外面１２と流体収集部３０の対向面３２との間を通過する。よって、流体収集部３０による流体損失を抑制することができ、揚力生成部１０に作用する揚力を大きくすることができる。
【００３６】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る飛翔体７について説明する。図４（ａ）は、第４実施形態に係る飛翔体７を側方から見た概略的な断面図である。図４（ｂ）は、第４実施形態に係る飛翔体７を上方から見た上面図であり、図４（ｂ）のＩＶ−ＩＶ断面が図４（ａ）に対応している。
【００３７】
第４実施形態に係る飛翔体７は、第１実施形態と同様に、全体として円盤形状に構成されており、コアンダ効果を利用して揚力を得て飛翔する物体である。第４実施形態に係る飛翔体７は、揚力生成部１０、流体供給部２０および流体収集部３０を備えており、揚力生成部１０の上側外面１２には流体の流れを乱流化する乱流生成手段５０が設けられている。
【００３８】
乱流生成手段は、揚力生成部１０の上側外面１２に固定された乱流生成用の複数の凸部５０である。乱流生成用の凸部５０は、金属を材質とする線材を円形に成形し、揚力生成部１０の上側外面１２に接合することで形成される。乱流生成用の凸部５０は、揚力生成部１０の上側外面１２において流体収集部３０に対向する部位よりも外側に固定されている。乱流生成用の凸部５０は、流体の流れ方向に間隔を空けて揚力生成部１０の上側外面１２に固定されている。乱流生成用の凸部５０は、揚力生成部１０と比較すると微小な物体であり、揚力生成部１０の上側外面１２に沿って流れる流体の内側層にのみ乱流を生じさせる。このように乱流の発生により、流体が揚力生成部１０の上側外面１２から剥離し難くなり、流体が揚力生成部１０の上側外面１２に沿って流れやすくなる。よって、流体の揚力生成部１０の上側外面１２からの剥離を抑制して、より多量の流体を揚力生成部１０の上側外面１２に沿って流すことで、コアンダ効果による揚力をより確実に得ることができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、乱流生成手段は微小な凸部５０であったが、乱流生成手段はこれに限らない。例えば、乱流生成手段は、揚力生成部１０の上側外面１２に形成された凹部であってもよい。また、本実施形態に係る飛翔体は円盤状であったが、本発明はこれに限らず、例えば図５にあるような流体供給部２０、流体収集部３０、翼６０、フラップ６２を備える飛翔体９であってもよい。
【００４０】
［飛翔体の揚力発生原理］
本明細書に記載された全ての実施形態に共通する「飛翔体の揚力発生原理」について、詳しく説明する。図６は、飛翔体の揚力生成原理を説明するための飛翔体１の側面図である。
【００４１】
実施形態の飛翔体１によれば、流体供給部２０が流体の流れを生成して揚力生成部１０に供給すると、流体は揚力生成部１０の上側外面１２に沿って流れる。揚力生成部１０の上側外面１２が流体の流れ方向に対して下方に傾斜しているため、この上側外面１２において流体の流れ方向が下方に変化する。このような流体の現象は、コアンダ効果と呼ばれている。コアンダ効果により流体の流れ方向が変化すると、流体の運動量が変化する。すなわち、流体の流れ方向が下方に変化するため、流体の運動量の下方向成分が大きくなる。
【００４２】
この時、コアンダ効果による流体の流れ方向変化の反作用として、揚力生成部１０には揚力が作用し、飛翔体１を重力に逆らって浮き上がらせる。流体の運動量の下方向成分が大きくなるほど、揚力生成部１０には大きな揚力が作用する。すなわち、揚力生成部１０に作用する揚力の大きさは、揚力生成部１０に沿って流れる流体の流量、揚力生成部１０の上側外面１２の各部の曲率、等の要因によって決定される。
【００４３】
流体収集部３０の対向面３２の上流端３２ｕと揚力生成部１０の上側外面１２との間隔は、流体収集部３０の対向面３２の下流端３２ｄと揚力生成部１０の上側外面１２との間隔よりも広い。このため、流体供給部２０の吹出し口２２から吹き出した流体が揚力生成部１０と流体収集部３０との間を通過する時に、流体収集部３０の上流側斜め上方の流体が揚力生成部１０と流体収集部３０との間に引き込まれる。このような流体の現象は、イジェクト効果（エジェクター効果）と呼ばれている。このイジェクト効果により、流体供給部２０から吹き出した流体に周囲の流体が合流するため、揚力生成部１０と流体収集部３０との間を通過する流体の質量が増加する（事象１）。
【００４４】
揚力生成部１０と流体収集部３０との間には、２つの流体層が存在する。１つの流体層は、流体供給部２０から吹き出した流体により形成される流体層であり、揚力生成部１０側を流れる流体層である。もう１つの流体層は、周囲から引き込まれた流体により形成される流体層であり、流体収集部３０側を流れる流体層である。揚力生成部１０側の流体層は、流体収集部３０側の流体層により揚力生成部１０に押し付けられるため、揚力生成部１０から剥離し難い。
【００４５】
揚力生成部１０側の流体層は、揚力生成部１０と流体収集部３０との間に進入する前には流速が大きいが、揚力生成部１０と流体収集部３０との間で徐々に減速する。一方、流体収集部３０側の流体層は、揚力生成部１０と流体収集部３０との間に進入する前には流速がほぼ０であるが、揚力生成部１０と流体収集部３０との間で徐々に加速される。すなわち、流体供給部２０から吹き出す流体の平均流速よりも、揚力生成部１０と流体収集部３０との間から出る流体の平均流速の方が小さくなる（事象２）。
【００４６】
揚力生成部１０と流体収集部３０との間において、流体は断熱膨張する。すなわち、揚力生成部１０と流体収集部３０との間において、流体自体の有する内部エネルギが流体を膨張させるための外部仕事に変換され、これにより流体が膨張する。流体が膨張して流体の体積が増加する分、流体の流速は大きくなる。このように、揚力生成部１０と流体収集部３０との間における流体の断熱膨張は、流体の流速を大きくすることに寄与する（事象３）。
【００４７】
以上に説明したように、流体収集部３０では、イジェクト効果により流体の質量が増加すると共に、流体の流速が全体として低下する（上記の事象１および事象２）。また、流体の断熱膨張が流体の流速を大きくすることに寄与する（上記の事象３）。この結果、揚力生成部１０と流体収集部３０との間を通過する前の流体と、揚力生成部１０と流体収集部３０との間を通過した後の流体とを比較すると、流体の流量は全体として増加する。このように流体の流量が増加するのは、揚力生成部１０と流体収集部３０との間における流体の断熱膨張の影響が大きい。
【００４８】
流体収集部３０において流体の流量が増加するため、コアンダ効果により流体の流れ方向が変化した時の流体の運動量変化が大きい。よって、流体の流れ方向変化の反作用である、揚力生成部１０に作用する揚力を大きくすることができる。ここで、流体の断熱膨張は流体自体の有する内部エネルギを使って行われるため、揚力生成部１０に作用する揚力を大きくするために流体供給部２０の消費エネルギを大きくする必要がない。すなわち、飛翔体１に流体収集部３０を設けることにより、揚力生成部１０に作用する揚力の増大と共に、流体供給部２０の省費エネルギ化を実現している。
【００４９】
また、合流後の流体の流速が流体供給部２０からの流体の流速より小さいことから、流体抵抗は粘性による影響が支配的となり速度の１乗に比例するため、流体の運動量の低下は少なく、流体の剥離も抑制され、流体損失が小さい。（参考：逆に、流体が比較的に高速である場合には流体抵抗は、流体抵抗は慣性による影響が支配的となり速度の２乗に比例するため、流体の運動量は周囲の流体の抵抗を受けて顕著に低下し、流体の剥離も大きく、流体損失が大きい。）
【００５０】
但し、流体の流速が低下することは、揚力生成部１０に作用する揚力を大きくために必須ではない。揚力生成部１０および流体収集部３０の構造次第では、流体収集部３０の流体入口側の周囲の気体が揚力生成部１０と流体収集部３０との間に引き込まれた場合に、流体の流量を増やすとともに流体の流速を大きくすることができる。そして、その結果、揚力生成部１０に作用する揚力を大きくすることができる。よって、本発明は、揚力生成部１０および流体収集部３０が流体の流速を大きくするように構成された場合を排除するものではない。
【００５１】
［特公昭６３‐６０２２２号との対比］
また、従来技術（特公昭６３‐６０２２２号）に示される技術と対比して、実施形態に係る飛翔体の効果について説明する。この従来文献には、Ｖ／ＳＴＯＬ機用のタービンエンジンが示されている。このタービンエンジンでは、イジェクト効果を利用して２次空気導入路を通して外気を排気通路に導入するように構成されている。
【００５２】
揚力を得るための一つの方法として、タービンエンジンを垂直に配置して、タービンエンジンのジェット流を垂直下向きに噴射させる方法がある。しかし、タービンエンジンを垂直に配置した場合には、タービンエンジンは、本発明の実施形態に係る飛翔体のようにコアンダ効果を生じさせる曲面を持たない。このため、タービンエンジンを垂直に配置した場合には、イジェクト効果により導入された外気は、タービンエンジンの内側を通過するだけであり、タービンエンジンに反力を与えず、タービンエンジンに作用する揚力に寄与しない。すなわち、実施形態に係る飛翔体のように揚力を得るためには、イジェクト効果による流体増加現象と、コアンダ効果による揚力生成現象と、を組み合わせて相乗効果を得ることが重要である。
【００５３】
また、揚力を得るための他の方法として、タービンエンジンを水平に配置して、タービンエンジンが生成するジェット流を機体の翼表面（下方に曲がった曲面）に沿って噴射させる方法がある。しかし、タービンエンジンから噴出するジェット流は、回転しながら進む渦流であり、整流されておらず拡散しやすいため、機体の翼表面に沿って流れない。よって、タービンエンジンを水平に配置した場合には、イジェクト効果により導入された外気は、機体に作用する揚力に寄与しない。
【００５４】
また、上記の従来文献の図２に示されるように、タービンエンジンを水平に配置して、ジェット流をデフレクタにより垂直下方へ偏向する方法がある。図２のタービンエンジンには、下方に傾動する偏向フラップが設けられているが、この偏向フラップは揚力生成に寄与しない。この理由は、タービンエンジンのデフレクタおよび偏向フラップはベンド管を構成しており、偏向フラップ付近には管軸に垂直な二次流れが生じるため、流体は偏向フラップに沿って流れないからである。
【００５５】
上記の従来文献に係る技術に対して、実施形態に係る飛翔体では、揚力生成部に沿って流れる流体は、揚力生成部の上面から剥離しにくくなっている。このため、実施形態に係る飛翔体では、効果的に揚力を得ることができる。
【００５６】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係る飛翔体７０について説明する。図７は、第６実施形態に係る飛翔体７０を上方から見た概略的な上面図である。第６実施形態に係る飛翔体７０は、前後方向に長い胴体７２と、胴体７２の中央部から左右に延びる一対の翼部８０Ｌ，８０Ｒと、を有する飛行機７０である。この飛行機７０において、各翼部８０Ｌ，８０Ｒには流体供給部９０および流体収集部１００が搭載されており、また、各翼部８０Ｌ，８０Ｒは揚力生成部となっている。
【００５７】
図８は、第６実施形態に係る飛翔体７０の翼部８０を側方から見た概略的な断面図であり、図７のVIII−VIII断面が図８に対応している。第６実施形態に係る飛翔体７０は、揚力生成部８０、流体供給部９０、流体収集部１００を備えている。さらに、第６実施形態に係る飛翔体７０は、流体供給部９０の一部として、流体の内部エネルギを増大するための内部エネルギ増大部１１０を備えている。
【００５８】
流体供給部９０は、揚力生成部８０である翼部上面８２の前側に配置されている。流体供給部９０は、モータや内燃機関などの駆動機構９３を動力源として回転駆動されるプロペラ９４を内部に有しており、側面に形成された吹出し口９２から流体（空気）を揚力生成部８０の上側外面８２に供給する。なお、本実施形態の変形例では、流体供給部９０は、ファン、ジェットエンジンなどの流体の流れを生成する他の種類の機構を内部に有するものであってもよい。
【００５９】
流体供給部９０の内部には、プロペラ９４が配置される下側空間ＲＬと、プロペラ９４の上側である上側空間ＲＨと、を分離する仕切り板９５が設けられている。流体供給部９０の前端には、流体供給部９０の内部に流体を取り込むための吸込み口９６が形成されている。流体供給部９０の後端下部には、流体供給部９０の内部の流体を吹き出すための吹出し口９２が形成されている。プロペラ９４が回転駆動されることにより、流体供給部９０の前方にある流体は吸込み口９６から流体供給部９０の内部に吸い込まれ、流体供給部９０の下側空間ＲＬを通過して吹出し口９２から流体供給部９０の後方に吹き出す。
【００６０】
一方、流体供給部９０の上側空間ＲＨに関連して設けられる構成は、流体収集部１００の上流側斜め上方にある流体の内部エネルギを増大させる内部エネルギ増大部１１０である。本実施形態の内部エネルギ増大部１１０は、モータや内燃機関などの動力源の排熱（排気）を利用して、流体収集部１００の上流にある流体を暖めるように構成されている。以下、内部エネルギ増大部１１０の構成について説明する。
【００６１】
本実施形態の内部エネルギ増大部１１０では、動力源９３の排熱により昇温された流体を上側空間ＲＨに供給するための管状部材である排熱供給管９７が、動力源９３から流体供給部９０の上側空間ＲＨまで延設されている。また、流体供給部９０の後端上部には、流体供給部９０の後端上部の隅部から延びる送風管である排熱供給ダクト９８が設けられている。排熱供給ダクト９８は、円弧状に曲がりながら、流体供給部９０の下流側斜め上方まで延びている。流体供給部９０の下流側斜め上方の位置は、言い換えれば、流体収集部１００の上流側斜め上方の位置であり、イジェクト効果により流体収集部１００と揚力生成部８０との間に引き込まれる流体が通過する位置である。
【００６２】
上述した内部エネルギ増大部１１０の構成によれば、動力源９３の排熱により昇温された流体が上側空間ＲＨに供給され、吸込み口９６から上側空間ＲＨに流れ込んだ流体と共に、排熱供給ダクト９８を通過して流体供給部９０の下流側斜め上方に吹き出す。このようにして、内部エネルギ増大部１１０は、流体収集部１００の上流にある流体に熱量を供給し、当該流体の内部エネルギを増大させる。よって、流体収集部１００付近における流体の断熱膨張を促進して、揚力生成部８０に沿って流れる流体の運動量を大きくし、揚力生成部８０により大きな揚力を発生させることができる。
【００６３】
また、上述した内部エネルギ増大部１１０の構成によれば、揚力生成部８０により大きな揚力を発生させるため、飛翔体７０をより高い高度まで上昇させることができる。また、動力源９３から発生する排熱を利用して揚力生成部８０に作用する揚力を大きくするため、飛翔体７０を省エネルギ化することができる。
【００６４】
また、前述したように流体の断熱膨張により内部エネルギが低下して温度が低下するため、流体中の水分が凝結して流体収集部１００に氷が付着する傾向がある。これに対して、上述した内部エネルギ増大部１１０の構成によれば、動力源９３から発生する熱を利用して流体収集部１００の上流にある流体を暖めるため、流体収集部１００に氷が付着することを抑制することができる。よって、流体収集部１００に付着した氷によって流体収集部１００に沿って流れる流体が乱されることを抑制して、揚力生成部８０に発生する揚力が低下してしまうことを防止することができる。
【００６５】
なお、本実施形態における内部エネルギ増大部１１０の構成は単なる一例である。内部エネルギ増大部１１０の構成は、流体収集部１００と揚力生成部８０との間を通過する流体の内部エネルギを増大するものであれば、本実施形態の構成に限定されない。（１）例えば、本実施形態において内部エネルギ増大部１１０は動力源９３の排熱を利用するものであったが、本実施形態の変形例では内部エネルギ増大部１１０は動力源９３とは別に設けられた発熱体の熱で流体を暖めるものであってもよい。
【００６６】
（２）また、本実施形態では内部エネルギ増大部１１０はイジェクト効果により引き込まれる流体を暖めるものであったが、本実施形態の変形例では内部エネルギ増大部１１０は吹出し口９２から吹き出す流体を暖めるものであってもよい。例えば、流体収集部１００の内部にジェットエンジンが配置されており、流体収集部１００の吹出し口９２から吹き出される流体がジェットエンジンの燃焼ガスである場合が、この一例である。
【００６７】
（３）また、本実施形態では内部エネルギ増大部１１０は流体収集部１００に到達する前の流体を暖めるものであったが、本実施形態の変形例では内部エネルギ増大部１１０は、流体収集部１００と揚力生成部８０との間を通過している流体を暖めるものであってもよい。例えば、図９に示される第６実施形態の変形例のように、流体収集部１００に発熱体１０５を設けて、流体収集部１００に沿って流れる流体を加熱すればよい。発熱体１０５は、例えば、電流が流れると発熱する電熱線、高温水蒸気が流れるスチームパイプ、高温液体が流れるヒートパイプなどである。なお、発熱体を揚力生成部８０の上側外面８２に設けても、流体の内部エネルギを増大することができ好ましい。
【００６８】
なお、第６実施形態の変形例では、流体収集部１００の対向面１０２側は鋼等の高強度材料で構成されており、その反対側は断熱材１０６で構成されている。この構成によれば、流体収集部１００は断熱材１０６を用いて構成されているため、流体の内部エネルギを流体収集部１００により奪われ難くすると共に、発熱体１０５の熱が反対側面に逃げることを抑制することができる。よって、流体収集部１００付近で流体をより大きく断熱膨張させて、揚力生成部８０により大きな揚力を発生させることができる。なお、流体収集部１００の対向面１０２側を断熱材で構成してもよい。また、断熱材を揚力生成部８０の上側外面８２に設けても、流体の内部エネルギを増大することができ好ましい。
【００６９】
また、第６実施形態の変形例では、氷の付着を防止するために、ピエゾ素子等の振動子１０８が流体収集部１００に設けられている。この振動子１０８は、流体収集部１００の表面を振動させて、流体収集部１００に付着した氷を振り落とすため、流体収集部１００の対向面１０２に沿って流れる流体の乱れを抑制することができ、揚力生成部８０に作用する揚力を高めることができる。また、前述した発熱体１０５を用いて流体を加熱する場合には、前もって流体収集部１００に付着した氷を振り落とすことにより、発熱体１０５の熱が氷の融解に用いられることなく流体の加熱に用いられるため、発熱体１０５の熱を用いて確実に揚力を高めることができる。但し、氷の付着を防止するための構成として、発熱体１０５を用いてもよい。
【００７０】
また、流体収集部１００に氷が付着することを防止するために、流体収集部１００および揚力生成部８０を黒塗りして、太陽光を受けると昇温するように構成してもよい。
【００７１】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係る飛翔体７０について説明する。第７実施形態に係る飛翔体７０は、第６実施形態と同様に飛行機である。図１０は、第７実施形態に係る飛翔体７０の翼部を側方から見た概略的な断面図である。
【００７２】
第７実施形態に係る飛翔体７０では、各翼部には、２つの流体収集部１００，１２０が流体の流れ方向に沿って設けられている。上流側にある１段目の流体収集部１００は流体供給部９０から一定距離をもって配置されており、下流側にある２段目の流体収集部１２０は１段目の流体収集部１００から更に一定距離をもって配置されている。
【００７３】
１段目の流体収集部１００は、揚力生成部８０の上側外面８２に対向する対向面１０２を有しており、流体の流れ方向の上流端における上側外面８２と対向面１０２との間隔が、流体の流れ方向の下流端における上側外面８２と対向面１０２との間隔よりも広い。よって、流体供給部９０から吹き出して揚力生成部８０に沿って流れる流体が１段目の流体収集部１００を通過する時には、イジェクト効果により流体収集部１００の流体入口側の周囲の流体が揚力生成部８０と流体収集部１００との間に引き込まれる。
【００７４】
２段目の流体収集部１２０は、揚力生成部８０の上側外面８２に対向する対向面１２２を有しており、流体の流れ方向の上流端における上側外面８２と対向面１２２との間隔が、流体の流れ方向の下流端における上側外面８２と対向面１２２との間隔よりも広い。また、１段目の流体収集部１００の下流端における上側外面８２と対向面１０２との間隔よりも、２段目の流体収集部１２０の上流端における上側外面８２と対向面１２２との間隔の方が広い。よって、流体供給部９０から吹き出して揚力生成部８０に沿って流れる流体が２段目の流体収集部１２０を通過する時には、イジェクト効果により流体収集部１２０の流体入口側の周囲の気体が揚力生成部８０と流体収集部１２０との間に引き込まれる。
【００７５】
本実施形態の飛翔体７０によれば、揚力生成部８０の上側外面８２に沿って２段の流体収集部１００，１２０を設けることにより、単一の流体収集部１００が設けられる場合よりも、揚力生成部８０に沿った流体の流量を増大させることができる。よって、揚力生成部８０に沿って流れる流体の運動量を大きくして、揚力生成部８０により大きな揚力を発生させることができる。なお、本実施形態では、揚力生成部８０の上側外面８２に沿って２段の流体収集部１００，１２０が設けられているが、本実施形態の変形例では、揚力生成部８０の上側外面８２に沿って３段以上の流体収集部が設けられてもよい。
【００７６】
また、本実施形態の飛翔体７０には、２段目の流体収集部１２０の位置を調節するための位置調節機構１３０が設けられている。位置調節機構１３０は、制御装置１３２からの指令に従って２段目の流体収集部１２０を移動して位置調節する。２段目の流体収集部１２０は、この位置調節機構１３０により、揚力生成部８０の上側外面８２に対向する基本位置Ｐ１、または、揚力生成部８０の内部に格納される格納位置Ｐ２のいずれか一方に位置調節自在である。
【００７７】
この構成によれば、２段目の流体収集部１２０を基本位置Ｐ１に移動した場合には、２段目の流体収集部１２０により流体の流量が増加するため、２段目の流体収集部１２０は揚力向上に寄与する。一方、２段目の流体収集部１２０を格納位置Ｐ２に移動した場合には、２段目の流体収集部１２０は揚力向上に寄与しない。すなわち、２段目の流体収集部１２０を基本位置Ｐ１または格納位置Ｐ２のいずれか一方に移動自在とすることにより、飛翔体７０に作用する揚力を調節することができる。
【００７８】
また、本実施形態の飛翔体７０において、飛翔体７０のホバリング時に２段目の流体収集部１２０を基本位置Ｐ１に移動し、飛翔体７０の移動時に２段目の流体収集部１２０を格納位置Ｐ２に移動することが、特に好適である。このような制御方法の利点を、以下に説明する。
【００７９】
飛翔体７０のホバリング時には、２段目の流体収集部１２０を基本位置Ｐ１に移動すると共に、流体供給部９０から吹き出す流体の流量を通常よりも少なくする。流体供給部９０から吹き出す流体の流量が少なくても、２つの流体収集部１００，１２０により流体の流量は増加する。よって、流体供給部９０における消費エネルギを抑制できると共に、飛翔体７０がホバリングするために十分な大きさの揚力を得ることができる。
【００８０】
飛翔体７０の飛行速度には、揚力生成部８０に沿って流れる流体の流速よりも大きくすることができない、という特性がある。上述したホバリング時の制御方法では、２つの流体収集部１００，１２０を用いることにより揚力生成部８０に沿って流れる流体の流速が遅くなるため、飛翔体７０の上昇移動や水平移動などに必要な流速を得ることができない場合がある。よって、上述したホバリング時の制御方法は、飛翔体７０の移動時の制御方法としては適していない。
【００８１】
そこで、飛翔体７０の移動時には、２段目の流体収集部１２０を格納位置Ｐ２に移動すると共に、流体供給部９０から吹き出す流体の流量を通常どおりとする。２段目の流体収集部１２０が格納されており、２段目の流体収集部１２０により流体の流速が低下することがないため、揚力生成部８０に沿って流体が高速で流れる。よって、揚力生成部８０に沿って高速で流れる流体により、飛翔体７０が上昇移動や水平移動するために十分な大きさの推進力を得ることができる。すなわち、本実施形態の飛翔体７０によれば、２段目の流体収集部１２０を位置調節することにより、ホバリング時における飛翔体７０の省エネルギ化を実現すると共に、移動時における飛翔体７０の十分な加速性能を実現することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、２段目の流体収集部１２０が位置調節自在に構成されたが、本実施形態の変形例では、１段目の流体収集部１００が位置調節自在に構成されてもよい。また、飛翔体７０に３つ以上の流体収集部が設けられた場合には、複数の流体収集部のうち少なくとも１つが位置調節自在に構成されればよい。さらに、複数の流体収集部が位置調節自在に構成された場合には、飛翔体７０の飛翔状態に応じて、下流側の流体収集部から順に格納位置に移動するように制御装置が制御を行えばよい。
【００８３】
なお、本実施形態の飛翔体７０には、第６実施形態の飛翔体７０と同様に内部エネルギ増大部１１０が設けられているが、内部エネルギ増大部１１０が設けられない構成としてもよい。また、本実施形態の飛翔体７０は、本明細書で開示する他の実施形態の構成を組み合わせてもよい。
【００８４】
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態に係る飛翔体７０について説明する。第８実施形態に係る飛翔体７０は、第６実施形態と同様に飛行機である。図１１は、第８実施形態に係る飛翔体７０の翼部を側方から見た概略的な断面図である。
【００８５】
第８実施形態に係る飛翔体７０では、翼部の複数位置に水蒸気を含む流体（空気）を供給する水蒸気供給装置１４０が設けられている。水蒸気供給装置１４０は、水を貯留するリザーバ１４１、水蒸気送り用の配管１４２、水蒸気送り用のポンプ１４３、水蒸気生成用のヒータ１４４を備えている。
【００８６】
リザーバ１４１に貯留された水は、水蒸気送り用のポンプ１４３により吸い上げられ、水蒸気送り用の配管１４２ａの内部を進む。水蒸気送り用の配管１４２ａの途中で水蒸気生成用のヒータ１４４により水が加熱されて、水蒸気が飽和した湿った流体が生成される。水蒸気が飽和した流体は、さらに水蒸気送り用の配管１４２ａの内部を進んで分岐点に到達する。水蒸気送り用の配管１４２ａは、流体供給部９０の上側空間ＲＨまで延びる第１の配管１４２ｂと、流体供給部９０の下側空間ＲＬまで延びる第２の配管１４２ｃと、流体収集部１００の上流側の直前位置まで延設される第３の配管１４２ｄと、に分岐している。
【００８７】
水蒸気送り用の配管１４２ａの内部を進む流体の一部は、第１の配管１４２ｂの内部を通って、流体供給部９０の上側空間ＲＨに放出される。放出された水蒸気を含む流体は、上側空間ＲＨからダクト９８を通って流体収集部１００の上流側斜め上方に吹き出す。ダクト９８から吹き出した流体は、流体収集部１００と揚力生成部８０との間に引き込まれる。
【００８８】
また、水蒸気送り用の配管１４２ａの内部を進む水蒸気の他の一部は、第２の配管１４２ｃの内部を通って、流体供給部９０の下側空間ＲＬに放出される。放出された水蒸気を含む流体は、下側空間ＲＬから吹出し口９２を通って流体収集部１００の上流側に吹き出す。吹出し口９２から吹き出した流体は、流体収集部１００と揚力生成部８０との間を流れる。
【００８９】
また、水蒸気送り用の配管１４２ａの内部を進む水蒸気の残りの一部は、第３の配管１４２ｄの内部を通って、流体収集部１００の直前位置に放出される。水蒸気は、上流側から流れてきた流体と共に、流体収集部１００と揚力生成部８０との間を流れる。
【００９０】
流体収集部１００付近において流体が断熱膨張する際に、水蒸気が凝集するための気温・気圧等の条件が揃っている場合には、流体に含まれる水蒸気は凝集する。この時、水蒸気から氷または水へと相変態するため、周囲の流体に凝集潜熱が与えられる。この凝集潜熱は、流体収集部１００と揚力生成部８０との間を流れる流体の内部エネルギとなって、流体の断熱膨張を促進する。よって、本実施形態の水蒸気供給装置１４０によれば、揚力生成部８０に沿って流れる流体の流量を大きくして、揚力生成部８０により大きな揚力を発生させることができる。なお、水蒸気が凝集する際に流体の体積は少し収縮するが、その体積収縮率は無視できる程度の値であり、飛翔体７０に作用する揚力には殆ど影響しない。
【００９１】
また、本実施形態の水蒸気供給装置１４０では、飛翔体７０の周囲環境に応じて水蒸気の供給量を変化させてもよい。すなわち、飛翔体７０の周囲の湿度が低い場合には水蒸気の供給量を多くし、飛翔体７０の周囲の湿度が高い場合には水蒸気の供給量を少なくしてもよい。このように水蒸気の供給量を調節することにより、飛翔体７０が飛行している地帯が乾燥地帯であるかまたは湿潤地帯であるかに応じて、飛翔体７０に作用する揚力を適度に調節することができる。
【００９２】
また、本実施形態の水蒸気供給装置１４０は、プロペラを駆動するための動力源９３が電動モータなどの非燃焼式の駆動機構である場合に好適である。燃焼式の駆動機構によりプロペラを駆動する場合には、燃焼により水蒸気を含む排気が生成されるため、この排気を流体収集部１００の上流側に放出することで、断熱膨張する流体に凝集潜熱を与えることができる。一方、非燃焼式の駆動機構によりプロペラを駆動する場合には、水蒸気を含む排気が生成されないため、流体には水蒸気が乏しい場合がある。よって、本実施形態の水蒸気供給装置１４０を用いて水蒸気を供給することにより、揚力生成部８０に作用する揚力を増大することができ好適である。
【００９３】
なお、本実施形態では、電熱式ヒータ１４４を用いて水蒸気を生成しているが、電熱式ヒータ１４４に代えて動力源９３（エンジン、モータ、インバータ、燃料電池等）の排熱を用いて水蒸気を生成してもよい。
【００９４】
また、本実施形態の飛翔体７０には、凝集した水を回収するための水回収装置１５０が設けられている。水回収装置１５０は、水回収用の回収溝１５１、水戻り用の配管１５２、水戻り用ポンプ１５３を備えている。水回収用の回収溝１５１は、揚力生成部８０の上側外面８２の後端付近に形成されている。流体が断熱膨張している時に凝集した水の一部は、揚力生成部８０の上側外面８２に付着し、揚力生成部８０の上側外面８２に沿って流れて回収溝１５１に入り込む。そして、回収溝１５１に入った水は、水戻り用の配管１５２ａに流れ込む。水戻り用ポンプ１５３が駆動することにより、水戻り用の配管１５２ｃに流れ込んだ水はリザーバ１４１に戻される。
【００９５】
また、水戻り用の配管１５２ｂは、流体収集部１００の下面まで延設されている。流体が断熱膨張している時に凝集した水の他の一部は、流体収集部１００の対向面１０２に付着し、流体収集部１００の対向面１０２に沿って流れて、水戻り用の配管１５２ｂに流れ込む。水戻り用ポンプ１５３が駆動することにより、水戻り用の配管１５２ｃに流れ込んだ水はリザーバ１４１に戻される。本実施形態の水回収装置１５０によれば、揚力生成部８０の上側外面８２および流体収集部１００に付着した水（氷または水滴）を回収して再利用することができる。
【００９６】
なお、飛翔体７０の飛翔中に水切れとなる事態を回避するために、飛翔中に使用する十分な水をリザーバ１４１に貯えてから、飛翔体７０の飛翔を開始する必要がある。但し、本実施形態の水回収装置１５０を用いれば、飛翔中に水を回収して再利用するため、飛翔体７０の飛翔中に水切れとなる心配が少なく、貯水容量を小さなリザーバ１４１を用いることができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、水戻り用ポンプ１５３を駆動して水をリザーバ１４１に回収しているが、水戻り用ポンプ１５３を設けずに、重力の作用により水がリザーバ１４１まで戻るように構成してもよい。
【００９８】
なお、本実施形態の飛翔体７０には、第６実施形態の飛翔体７０と同様に内部エネルギ増大部１１０が設けられているが、内部エネルギ増大部１１０が設けられない構成としてもよい。また、本実施形態の飛翔体７０は、本明細書で開示する他の実施形態の構成を組み合わせてもよい。
【００９９】
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態に係る飛翔体７０について説明する。第９実施形態に係る飛翔体７０は、第６実施形態と同様に飛行機である。図１２は、第９実施形態に係る飛翔体７０の翼部を側方から見た概略的な断面図である。
【０１００】
第９実施形態に係る飛翔体７０では、流体供給部９０の吹出し口９２は、揚力生成部８０の上側外面８２と流体収集部１００の対向面１０２との間に配置されている。この構成により、流体収集部１００における流体損失を抑制することができ、揚力生成部８０に作用する揚力を大きくすることができる。
【０１０１】
また、第９実施形態に係る飛翔体７０では、揚力生成部８０の上側外面８２には流体の流れを乱流化する乱流生成手段８４が設けられている。乱流生成手段は、揚力生成部１０の上側外面１２に固定された乱流生成用の複数の凸部８４である。この構成により、流体の揚力生成部８０の上側外面８２からの剥離を抑制して、より多量の流体を揚力生成部８０の上側外面８２に沿って流すことで、コアンダ効果による揚力をより確実に得ることができる。
【０１０２】
なお、第９実施形態に係る飛翔体７０は、第６実施形態、第３実施形態および第４実施形態を組み合わせて構成された飛翔体である。このように、上記に説明した各実施形態を任意に組み合わせて飛翔体を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１実施形態に係る飛翔体を示す上面図および側面図である。
【図２】第２実施形態に係る飛翔体を示す上面図および側面図である。
【図３】第３実施形態に係る飛翔体を示す上面図および側面図である。
【図４】第４実施形態に係る飛翔体を示す上面図および側面図である。
【図５】第５実施形態に係る飛翔体を示す上面図および側面図である。
【図６】全ての実施形態に共通する揚力発生原理を説明するための側面図
【図７】第６実施形態に係る飛翔体を示す上面図である。
【図８】第６実施形態に係る飛翔体を示す側面図である。
【図９】第６実施形態の変形例に係る飛翔体を示す側面図である。
【図１０】第７実施形態に係る飛翔体を示す側面図である。
【図１１】第８実施形態に係る飛翔体を示す側面図である。
【図１２】第９実施形態に係る飛翔体を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１，３，５，７…飛翔体、１０…揚力生成部、１２…上側外面、２０…流体供給部、２２…吹出し口、３０…流体収集部、３２…対向面、３４…板部材、４０…各調節機構、４０，４１，４２，４３…調節機構、４４…制御装置、５０…乱流生成手段（凸部）。
【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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