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1. WO2021070262 - 飛行体

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明 細 書

発明の名称 飛行体

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007  

発明の効果

0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070  

符号の説明

0071  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

明 細 書

発明の名称 : 飛行体

技術分野

[0001]
 本発明は、飛行体、特に、搭乗者が搭乗可能であって地上から浮上して移動する飛行体に関する。

背景技術

[0002]
 搭乗者を乗せて浮上して移動することが可能な飛行体は、陸路を移動する自動二輪車等の移動体が、陸路を移動する際に他の移動体との関係で受けることになる移動に対する制約を受けることなく移動することが可能であることから、新たな移動手段として実現されることが期待されている。
[0003]
 例えば、特許文献1において、搭乗者を乗せた状態で、プロペラの回転によって地上から50cm乃至100cm程度の高さに浮上して移動する、いわゆるホバーバイクとも称される飛行体に関する技術が開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2019-14396公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 かかる飛行体を搭乗者が運転する際には、飛行体が備えるべき技術的な性能である、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地の向上を図ることが求められる。特許文献1に開示された技術では、プロペラによる飛行体の運動制御において改善の余地がある。
[0006]
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、運転フィーリングや乗り心地を向上させることが可能である飛行体を提供することを課題とするものである。

課題を解決するための手段

[0007]
 上記課題を達成するための、本開示に係る飛行体は、搭乗部を有する機体と、前記機体の、前記搭乗部の前後に少なくとも一対設けられ、前記機体を浮上させる揚力を発生させる第1回転翼部と、前記第1回転翼部に配設され、前記機体の前後方向の力を発生させる第2回転翼部と、前記第1回転翼部に配設され、前記機体の上下方向の力を発生させる第3回転翼部と、を備えるものである。

発明の効果

[0008]
 本開示の技術によれば、搭乗者の運転フィーリングや乗り心地を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0009]
[図1] 本開示の一実施形態に係る飛行体の構成例を示す斜視図である。
[図2] 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す側視図である。
[図3] 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す上視図である。
[図4] 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す正面図である。
[図5] 同実施形態に係る飛行体の構成例を簡略化した側視図である。
[図6] 同実施形態に係る飛行体のハードウェア構成例を示すブロック図である。
[図7] 同実施形態に係る制御部の構成の概略を説明するブロック図である。
[図8] 図1の範囲VIIIにおける飛行体の第1回転翼部の拡大図である。
[図9] 同実施形態に係る第1回転翼部の気流の流れを説明するための図である。
[図10] 同実施形態に係る飛行体の動作例の概略を説明するための側視図である。
[図11] 同実施形態に係る飛行体の動作の他の例の概略を説明するための側視図である。
[図12] 実施形態に係る飛行体1の動作の他の例の概略を説明するための上視図である。

発明を実施するための形態

[0010]
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
[0011]
 図1は、本開示の一実施形態に係る飛行体1の構成例を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る飛行体1の構成例を示す側視図である。図3は、本実施形態に係る飛行体1の構成例を示す上視図である。図4は、本実施形態に係る飛行体1の構成例を示す正面図である。図5は、本実施形態に係る飛行体1の構成例を簡略化した側視図である。
[0012]
 図1~図5に示すように、飛行体1は、搭乗者が搭乗可能であって地上から50cm乃至100cm程度の高さに浮上して水平方向に移動することが可能な、いわゆるホバーバイクとも称される移動手段である。なお、各図に示す各座標軸について、Lは飛行体1(機体2)の前後方向(前側が正)、Wは飛行体1(機体2)の幅方向(左方向が正)、Hは飛行体1(機体2)の上下方向(上側が正)を示す。
[0013]
 飛行体1は、機体2と、鞍部3と、把持部4と、動力部5の一例であるエンジン50と、第1回転翼部6(6A、6B)と、第2回転翼部7(7A~7D)と、第3回転翼部8(8A~8D)と、排気システム9と、を備える。なお、飛行体1はその他の構成要素も備えうるものであり、該構成要素については後述する。
[0014]
 機体2は、飛行体1の上部において前後方向Lに伸びて形成される。機体2は、例えば、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金またはマグネシウム合金等の、比較的比重が小さく、かつ強度の高い素材から形成され得る。
[0015]
 機体2の前後方向Lにおける中央部の上側には、鞍部3および把持部4が設けられる。
[0016]
 鞍部3は、搭乗者が飛行体1の機体2に跨って搭乗する座席に相当する。搭乗者が安定して着座できるように、鞍部3は、下方側に突出するような形状を成してもよい。なお、鞍部3は搭乗部の一例であり、鞍部3は、図示するような形状や構造に限定されない。搭乗者が搭乗可能な構造を有していれば、その態様は特に限定されない。
[0017]
 把持部4は、鞍部3に跨った搭乗者が掴まるために設けられる。把持部4の形状は図示するような形状に限定されない。把持部4には、搭乗者が飛行体1を操作するための操作部やインタフェース等が設けられてもよい。また、把持部4は機体2に固定されるが、把持部4は機体2に対して相対的に移動可能に設けられてもよいし、移動不能(つまり完全に固定された状態)に設けられてもよい。把持部4は、例えば機体2に対して上下方向に沿う方向を回転軸とするステアリングのように移動可能であってもよいし、機体2に対して前後方向Lに沿う方向に移動可能なレバーのようなものであってもよい。かかる把持部4には、ボタン、レバー、ステアリング等の操作部が設けられてもよく、かかる操作部に入力される入力信号は、後述する制御部10に送出され得る。
[0018]
 動力部5の一例であるエンジン50は、機体2の下側であって、鞍部3の下方に設けられる。エンジン50は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン等が挙げられ、エンジン50の機構は特に限定されない。
[0019]
 第1回転翼部6は、機体2を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部の一例である。第1回転翼部6A、6Bは、動力部5の前後に一対設けられる。図1及び図2に示す例では、動力部5の前後において、機体2の前方及び後方を構成するテーパ形状のカウルの下方に設けられる。かかるフレーム形状により、第1回転翼部6に多くの気体をスムーズに取り込むことができる。
[0020]
 第1回転翼部6は、揚力を発生させるためのプロペラ61と、かかるプロペラ61を収容し、上下端に通気口を有する筒状のダクト60とを備える。図3に示すように、プロペラ61は、例えば上下方向に重ね合わせられた1対のブレード群が、それぞれ反対方向に回転する、いわゆる二重反転プロペラである。例えば、上視において、第1回転翼部6Aの上側のプロペラの回転方向Rot1は反時計回り方向である場合、下側のプロペラの回転方向Rot2は時計周り方向である。またこの場合、第1回転翼部6Bの上側のプロペラの回転方向Rot3は時計回り方向であり、下側のプロペラの回転方向Rot4は反時計周り方向である。これらの向きは、それぞれ反対であってもよい。上側のプロペラと下側のプロペラはそれぞれ反対の方向に回転する。また、前後の第1回転翼部6の間では、上側のプロペラ同士はそれぞれ反対の方向に回転する。下側のプロペラ同士も同様である。なお、第1回転翼部6は一重プロペラであってもよい。この場合、第1回転翼部6Aと第1回転翼部6Bは、それぞれの反トルクが打ち消されるように、プロペラは反対方向に回転する。
[0021]
 かかるプロペラ61の回転により、上方から下方へと気流が生じる。かかる気流により機体2に揚力が発生し、機体2を浮上させることができる。また後述するが、かかる機体2をピッチ方向(幅方向Wを回転軸とする回転方向)またはロール方向(前後方向Lを回転軸とする回転方向)に傾斜させることで、第1回転翼部6により水平方向の推力が発生する。これにより、飛行体1を推進させることができる。
[0022]
 なお、第1回転翼部6のダクト60の構造や変形例等については、図1の範囲VIIIの拡大図を示す図11を参照しながら後述する。
[0023]
 第2回転翼部7は、機体2に推力を与えるための推力発生翼部の一例である。特に、第2回転翼部7は、機体2に対して主に機体2の前後方向Lに推力を与え得る。第2回転翼部7Aは機体2の前方左側に、第2回転翼部7Bは機体2の後方左側に、第2回転翼部7Cは機体2の前方右側に、第2回転翼部7Dは機体2の後方右側に設けられる。第2回転翼部7A、7B、7C、7Dは、機体2の前後において、第1回転翼部6の幅方向Wにおける外側に配設される。すなわち、第2回転翼部7は、前後の第1回転翼部6にそれぞれ一対ずつ設けられる。
[0024]
 第2回転翼部7は、機体2の前後方向Lに気体を流通させる筒状ダクトと、該ダクトの内側において推力を発生させるプロペラ71と、を備える。該ダクトは、前後方向Lの端部にそれぞれ流通口が設けられる。該プロペラ71は、例えば二重反転プロペラであってもよいし、一重プロペラであってもよい。一重プロペラの場合、例えば、図4に示すように、第2回転翼部7Aのプロペラが正面視で時計回り方向Rot9に回転する場合、第2回転翼部7Cのプロペラは、正面視で反時計回り方向Rot10に回転する。またこの場合、不図示の第2回転翼部7Bのプロペラは正面視で時計回り方向に回転し、不図示の第2回転翼部7Dのプロペラは正面視で反時計回り方向に回転する。これらの向きは、それぞれ反対であってもよい。左右の第2回転翼部7においては、プロペラはそれぞれ反対の方向に回転する。また、前後の第2回転翼部7の間では、プロペラはそれぞれ同じ方向に回転する。すなわち、幅方向Wに配設される第2回転翼部7同士、または対角に位置する第2回転翼部7同士の反トルクが打ち消されるように、第2回転翼部7が配置され、プロペラの回転方向が制御される。
[0025]
 また、該プロペラ71は、後述する制御部10またはモータドライバ13等により、回転方向やプロペラ71のブレードのピッチ角を適宜変更してもよい。これにより、第2回転翼部7は、機体2の前後方向Lの少なくともいずれかの方向に沿った推力を発生させることができる。
[0026]
 第3回転翼部8は、機体2に推力を与えるための推力発生翼部の一例である。特に、第3回転翼部8は、機体2に対して主に機体2の上下方向Hに推力を与え得る。第3回転翼部8Aは機体2の前方左側に、第3回転翼部8Bは機体2の後方左側に、第3回転翼部8Cは機体2の前方右側に、第3回転翼部8Dは機体2の後方右側に設けられる。第3回転翼部8A、8B、8C、8Dは、機体2の前後において、第1回転翼部6の幅方向Wにおける外側に配設される。すなわち、第3回転翼部8は、前後の第1回転翼部6にそれぞれ一対ずつ設けられる。
[0027]
 第3回転翼部8は、機体2の上下方向Hに気体を流通させるリング状のケーシングと、該ケーシングの内側において推力を発生させるプロペラ81と、を備える。該ケーシングは、上端部および下端部にそれぞれ流通口が設けられる。該プロペラ81は、例えば二重反転プロペラであってもよいし、一重プロペラであってもよい。一重プロペラの場合、例えば、図3に示すように、第3回転翼部8Aのプロペラが上視で反時計回り方向Rot5に回転する場合、第3回転翼部8Cのプロペラは、上視で時計回り方向Rot7に回転する。またこの場合、第3回転翼部8Bのプロペラは上視で時計回り方向Rot6に回転し、第3回転翼部8Dのプロペラは上視で反時計回り方向Rot8に回転する。これらの向きは、それぞれ反対であってもよい。これらの第3回転翼部8のプロペラは、対角となる位置に設けられる第3回転翼部8同士(例えば、第3回転翼部8Aと第3回転翼部8D、および、第3回転翼部8Bと第3回転翼部8C)が、それぞれ同じ方向に回転する。すなわち、隣り合う第3回転翼部8の反トルクが打ち消されるように、第3回転翼部8が配置され、プロペラの回転方向が制御される。
[0028]
 また、該プロペラ81は、後述する制御部10またはモータドライバ13等により、回転方向やプロペラのピッチ角を適宜変更してもよい。これにより、第3回転翼部8は、機体2の上下方向Hの少なくともいずれかの方向に沿った推力を発生させることができる。なお、第3回転翼部8は、通常機体2の上方への推力を発生させるが、下方への推力を発生させてもよい。
[0029]
 図2、図3および図5に示すように、本実施形態に係る第2回転翼部7および第3回転翼部8は、第1回転翼部6の幅方向Wに配設される。また、本実施形態に係る第2回転翼部7と第3回転翼部8とは、機体2の前後方向Lにおいて整列して設けられている。かかる配置により、これらの回転翼部への空気の流入速度をさらに大きくし、該回転翼部の出力効率を向上させることができる。また、例えば、本実施形態に係る第2回転翼部7A、7Cは、第3回転翼部8A、8Cよりも前側に設けられている。また、本実施形態に係る第2回転翼部7B、7Dは、第3回転翼部8B、8Dよりも後側に設けられている。かかる配置により、各回転翼部に流入する空気の流入速度を大きくすることができる。これにより、推力発生に係る効率を向上させることができる。なお、他の実施形態においては、第2回転翼部7と第3回転翼部8との配置関係は特に限定されない。
[0030]
 また、第2回転翼部7は、第3回転翼部8よりも上下方向Hにおいて相対的に高い位置に設けられる。また、対応する第2回転翼部7と第3回転翼部8(例えば、第2回転翼部7Aと第3回転翼部8A)のそれぞれの一方の流通口は、同じ空間に向けて開口している。
[0031]
 第2回転翼部7と第3回転翼部8とをかかる配置とすることによって、各回転翼部に流入する空気の流入速度を大きくすることができる。これにより、推力発生に係る効率を向上させることができる。
[0032]
 排気システム9は、エンジン50から排出される排気ガスを処理するシステムである。かかる排気システム9として、例えば公知の排気デバイス等が使用できる。排気システム9は、鞍部3の下方に設けられる。図2に示す例では、エンジン50の下部に排気システム9が設けられている。排気システム9が鞍部3の下側に設けられることで、重量物を機体2の中央下部に集中させることができ、運転時の安定性を高くすることができる。
[0033]
 次に、図6を用いて、飛行体1の構成要素について詳細に説明する。図6は、本実施形態に係る飛行体1のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、既に上述した構成要素については説明を省略する。また、図6に示す破線は、飛行体1(機体2)の前部、中央部、後部を区画する仮想の境界線である。すなわち、鞍部3が設けられている領域が、機体2の中央部に相当する。また、図6に示す矢印Lは、機体2の前方向を示す矢印である。
[0034]
 図6に示すように、機体2の中央部には、鞍部3、把持部4、動力部5が設けられ、さらに、排気システム9、制御部10、バッテリ11、冷却部14が設けられ得る。
[0035]
 動力部5は、エンジン50の他に、ガソリンタンク51、ジェネレータ52、PCU(Power Control Unit)53を備えてもよい。ガソリンタンク51は、エンジン50に供給するガソリンを貯蔵するものである。ジェネレータ52はエンジン50を動力源として得られる動力により電力を発電する機能を有する。かかるジェネレータ52はPCU53により制御され、発電された電力はバッテリ11に蓄電される。PCU53は、バッテリ11の電力管理を行う機能を有する。また、冷却部14は、エンジン50、ジェネレータ52、バッテリ11等を冷却するために設けられ得る。冷却部14は、例えば、ラジエータやオイルクーラー等の、動力部を冷却する冷却機構を有する部品である。
[0036]
 機体2の前部および後部には、第1回転翼部6、第2回転翼部7および第3回転翼部8の他に、モータ12およびモータドライバ13が、第2回転翼部7および第3回転翼部8のそれぞれに対して設けられる。
[0037]
 本実施形態においては、第1回転翼部6には、エンジン50により発生する動力が、不図示の動力軸等を介して伝達される。一方、第2回転翼部7及び第3回転翼部8には、各々に対して設けられたモータ12から直接動力軸等を介して動力が伝達される。
[0038]
 なお、本実施形態では、モータ12は第2回転翼部7及び第3回転翼部8に付随する形でそれぞれ設けられるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、モータ12は機体2の中央部の、鞍部3の下部に設けられてもよい。この場合、モータ12は動力部5の一例である。モータ12の数は特に限定されず、例えば、モータ12の数は第2回転翼部7及び第3回転翼部8の数に対応して設けられてもよい。
[0039]
 図7は、本実施形態に係る制御部10の構成の概略を説明するブロック図である。図示のように、制御部10は、プロセッサ10A、メモリ10B、及びセンサ10Cを主要構成として備える。
[0040]
 プロセッサ10Aは、本実施の形態では例えばCPU(Central Processing Unit)で構成され、飛行体1の各構成要素の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御や、プログラムの実行に必要な処理等を行う。
[0041]
 メモリ10Bは、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性記憶装置で構成される主記憶装置、及びフラッシュメモリやHDD(Hard Disc Drive)等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶装置を備える。このメモリ10Bは、プロセッサ10Aの作業領域として使用される一方、制御部10が実行可能であるロジック、コード、あるいはプログラム命令といった各種の設定情報等が格納される。
[0042]
 センサ10Cは、本実施の形態では、重量センサ、力センサ、慣性センサ(加速度センサ、ジャイロセンサ)、GPS衛星から電波を受信するGPSセンサ、近接センサ、光学式または超音波式の測距センサ、ビジョン/イメージセンサ(カメラ)、大気圧を測定する気圧センサ、温度を測定する温度センサといった各種のセンサによって構成される。
[0043]
 制御部10は、第1回転翼部6、第2回転翼部7および第3回転翼部8の動作を制御する。具体的には、制御部10は把持部4に備えられた操作部から得られた入力信号や、センサ10Cから得られた信号に基づいて、エンジン50や、モータ12の出力を制御する。これにより、各回転翼部の回転数等が制御され、飛行体1の浮上や飛行が行われる。制御部10による制御例については後述する。なお、制御部10の設けられる位置は、機体2の中央部等に限定されない。
[0044]
 図8は、図1の範囲VIIIにおける飛行体1の第1回転翼部6の拡大図である。図8に示すように第1回転翼部6は、ダクト60,プロペラ61およびルーバー62が設けられ得る。ルーバー62は、ダクト60の上下端の通気口の少なくともいずれか(上端側が好ましい)に設けられ得る。例えば図8に示すように、ルーバー62は、短冊状であり、幅方向Wに配設され、前後方向Lを中心軸として外側から中心側にかけて幅方向Wに下方に傾斜するように設けられてもよい。かかるルーバー62により、ダクト60の内部への異物の侵入を抑制し、プロペラ61等の破損を防ぐことができる。また、ルーバー62が設けられることで、ダクト60の内部から何かが飛散した際においても、ルーバー62が飛散物の障害となり得る。また、上方から流入する気体の流れを整えることができる。また、ルーバー62が設けられることにより、飛行体1に搭乗する搭乗者からプロペラ61が見えにくくなるので、搭乗者の恐怖感が和らぎ得る。
[0045]
 また、ダクト60の一部に、可変のフラップ機構が設けられていてもよい。かかるフラップ機構により流入または流出する気体の流動量および/または流動方向を制御することができる。例えば、フラップ機構は、ダクト60の下端側に設けられ、ダクト60の径方向、円周方向または軸方向の少なくともいずれかに、並進移動または回動する。これにより、飛行体1の飛行制御をより精緻に行うことができる。
[0046]
 また、エンジン50やバッテリ11等の動力部5を冷却するための冷却部14は、機体2の前側の第1回転翼部6の後方に設けられてもよい。図9は、本実施形態に係る第1回転翼部6Aの気流の流れを説明するための図である。図9に示すように、不図示の冷却部14は、例えばエンジン50の前後方向Lにおける前側に付設されてもよい。そうすると、第1回転翼部6Aを通過する気流W1は後方へ向かう。すると、かかる気流W1が冷却部14に衝突するため、気流W1が冷却部14から熱を奪いやすくなる。そのため、冷却部14の熱交換効率が向上する。
[0047]
 次に、本実施形態に係る飛行体1の動作の概略について説明する。
[0048]
 図10は、本実施形態に係る飛行体1の動作例の概略を説明するための側視図である。本図においては、説明の便宜を図るために、プロペラ等の一部構成を簡略化及び省略している。
[0049]
 図10に示すように、第1回転翼部6A、6Bが上下方向Hにおける上側から下側に気流を生じさせて揚力F1a、F1bを発生させることで、飛行体1は浮上する。なお、図10は、飛行体1がホバリングしている状態を示している。
[0050]
 第2回転翼部7Aは、前後方向Lにおける後側から前側への気流を生じさせることで、後方への推力F2aを発生させる。また、第2回転翼部7Bは、前後方向Lにおける前側から後側への気流を生じさせることで、前方への推力F2bを発生させる。かかる推力F2a、F2bは、飛行体1の前後方向Lにおける加減速や、飛行体1のヨー軸(上下方向Hに沿った軸)まわりの回転制御に用いられる。
[0051]
 第3回転翼部8A、8Bは、上下方向Hにおける上側から下側への気流を生じさせることで、上方への推力F3a、F3bを発生させる。かかる推力F3a、F3bは、飛行体1のピッチ軸(幅方向Wに沿った軸)およびロール軸(前後方向Lに沿った軸)まわりの回転制御に用いられる。かかる上方への推力F3a、F3bは、飛行体1の浮上時の補助的な揚力として用いられてもよい。
[0052]
 なお、図10の破線の矢印に示すように、推力F2aは前方への推力であってもよいし、推力F2bは後方への推力であってもよいし、推力F3a、F3bは下方への推力でもあってもよい。
[0053]
 エンジン50の出力、および/またはエンジン50から第1回転翼部6へ動力を伝達する動力伝達機構の調整を制御部10が行うことにより、揚力F1a、F1bが制御される。また、制御部10によるモータドライバ13を介したモータ12の制御により、推力F2a、F2b、F3a、F3bが制御される。これらの揚力および推力の制御は、例えば各回転翼部のプロペラのブレードの可変ピッチの調整や、ダクトまたはケーシングの可変機構による調整によるものであってもよい。
[0054]
 図11は、本実施形態に係る飛行体1の動作の他の例の概略を説明するための側視図である。本図においては、図10と同様に、説明の便宜を図るために、プロペラ等の一部構成を簡略化及び省略している。
[0055]
 図9に示すように、飛行体1は前後方向Lにおいて前傾している状態である。かかる前傾姿勢は、例えば、第1回転翼部6Bの揚力F1bを第1回転翼部6Aの揚力F1aよりも高い状態としたり、第3回転翼部8Bの推力F3bを第3回転翼部8Bの推力F3aよりも高い状態とすることで実現される。すなわち、機体2の前後において、上下方向Hにかかる推力の成分が後側のほうが前側よりも大きい状態とすることで、機体2の後部が高い揚力を得て、飛行体1が前傾姿勢となる。そうすると、揚力F1a、F1bの水平方向成分(例えば前後方向Lの成分)が推力となり、飛行体1を推進させることができる。逆に、機体2の前部の揚力を高くすることで、機体2が後傾姿勢となる。この場合、例えば飛行体1が前方に推進している場合は、飛行体1を減速させることができる。
[0056]
 なお、第1回転翼部6は第3回転翼部8よりも高い揚力(推力)を生じさせる。そのため、飛行体1の姿勢の制御を精緻に行うことを考慮すると、第3回転翼部8の出力をそれぞれ制御して飛行体1の姿勢を調整することが好ましい。例えば、飛行体1のピッチ角は、第3回転翼部8の推力F3を機体2の前後において異ならせることで調整され得る。また、飛行体1のロール角は、第3回転翼部8の推力F3を機体2の左右において異ならせることで調整され得る。
[0057]
 このように、第3回転翼部8を飛行体1の姿勢の制御に用いる場合は、第3回転翼部8の平均出力値が姿勢制御の性能に影響しないよう、第3回転翼部8の出力を所定の範囲内となるようにすることが好ましい。例えば、制御部10は、飛行体1の飛行時において、第3回転翼部8の出力値が所定の範囲となるように第1回転翼部の出力を制御することが好ましい。より具体的には、飛行体1のホバリング状態において第3回転翼部8の出力値を50%近傍の範囲としたい場合、制御部10は、浮上開始時に第3回転翼部8の出力値を約50%に制御し、第1回転翼部6の出力を徐々に増加させる。そして、ホバリング状態となったときに、制御部10は、第1回転翼部6の出力の増加を停止させる。これにより、制御部10がかかる制御を行うことで、姿勢制御のために出せる飛行体1の重心まわりのモーメントの最大値をより大きく確保することができる。よって、例えば飛行体1の搭乗者や積載物の重量の積載物に関わらず、第3回転翼部8による姿勢制御の性能を保つことができる。
[0058]
 なお、上記の第1回転翼部6の制御を行った場合、制御部10は、ホバリング状態の第1回転翼部6の出力値から、搭乗者や積載物の重量を推定してもよい。また、飛行体1に重量センサが積載されている場合は、制御部10は、重量センサから出力される信号(すなわち重量に係る情報)に基づいて、ホバリング時の第1回転翼部6の出力の目標値を設定してもよい。これにより、飛行体1の浮上開始からホバリング状態までの移行をスムーズに行うことができる。なお、ホバリング状態の判定は、飛行体1に積載される加速度センサや力センサ、測距センサ等により出力される信号に基づいて行われ得る。
[0059]
 上記の例では、図11に示すように、機体2を含めて飛行体1全体の姿勢を制御する例を示したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、飛行体1のうち、第1回転翼部6、第2回転翼部7および第3回転翼部8の姿勢のみが調整可能であってもよい。より具体的には、第1回転翼部6はピッチ軸および/またはロール軸まわりの回転が可能に設けられてもよい。第2回転翼部7は、第1回転翼部6に固定、またはピッチ軸まわりの回転が可能に設けられてもよい。第3回転翼部8は、第1回転翼部6に固定、またはピッチ軸および/もしくはロール軸まわりの回転が可能に設けられてもよい。
[0060]
 図12は、本実施形態に係る飛行体1の動作の他の例の概略を説明するための上視図である。
[0061]
 図12に示す例は、飛行体1がヨー軸まわりに回転する動作の例である。飛行体1の対角の位置(機体の前後方向Lおよび幅方向Wにおいて対称の組となる位置)に備えられる一対の第2回転翼部7(例えば、第2回転翼部7Aと第2回転翼部7D)の出力は、前後方向Lにおいて推力が反対向きとなるように、かつ同時に増減させるように、制御部10により制御される。これにより、図12に示すように、飛行体1は機体2の中心まわりに生じるヨーモーメントにより、上視において反時計回り方向Rot11に回転する。
[0062]
 ヨー軸まわりの回転速度(角速度・角加速度)および回転方向は、それぞれの第2回転翼部7の出力の制御対象の組み合わせ、出力値等に応じて適宜制御可能である。また、飛行体1が傾斜姿勢にある場合は、ピッチモーメント等も考慮して、出力値が適宜制御され得る。このように、第2回転翼部7の出力を制御することで、飛行体1の飛行状態(例えば推進移動状態やホバリング状態)に関わらず、飛行体1のヨー軸まわりの回転が実現される。
[0063]
 以上示したように、本実施形態に係る飛行体1は、機体2を浮上させるための揚力を発生させる第1回転翼部6と、機体2の前後方向の力を発生させる第2回転翼部7と、機体2の上下方向に力を発生させる第3回転翼部8とを備える。かかる第1回転翼部6は、ホバリング時には機体2を浮上させる揚力を発生させ、さらに第1回転翼部6が傾斜することにより、水平方向への推力を発生させる。また、第2回転翼部7は、前後方向の加減速および機体2のヨー軸回りの回転制御のための推力を発生させる。また、第3回転翼部8は、機体2のピッチ軸回りおよびロール軸回りの回転制御のための推力を発生させ、機体2の姿勢を制御する。かかる回転翼部の組み合わせにより、飛行体1の飛行時の速度、高度、および姿勢を自在に制御することが可能となる。よって、飛行体の運転フィーリングや乗り心地を向上させることが可能となる。
[0064]
 また、鞍部3の下側に動力部5のような比較的大型かつ重量のある構成要素を集中させることにより、機体2の他の部分におけるレイアウトを自由に設計することができる。すなわち、機体2をコンパクトにすることができ、設計の自由度を高めることができる。
[0065]
 また、モータ12は第2回転翼部7および/または第3回転翼部8に付設されてもよく、機体2の中央部に設けられる動力部5の一構成要素として設けられてもよい。モータ12が第2回転翼部7および/または第3回転翼部8に設けられる場合、他の動力部5の構成要素と比較してサイズが小さいモータ12を機体2の前後に設けることで、機体2の中央下部のスペースを、より大型の動力部5の構成要素でまとめることが可能である。
[0066]
 また、他の実施形態においてエンジン50等の内燃機関を積載しない動力部5により飛行体1が構成される場合も、本技術の範疇に含まれる。この場合、例えば、第1回転翼部6は、バッテリ11から動力を得る。また、他の実施形態において、第2回転翼部7および第3回転翼部8が、モータ12ではなくエンジン50から動力を得てもよい。また、エンジン50およびモータ12以外の他の動力源から供給される動力により、各回転翼部が動作してもよい。
[0067]
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
[0068]
 例えば、図1~図5に開示した飛行体1における各回転翼部のレイアウトは一例にすぎず、本明細書に開示された各構成要素およびその均等物により構成される飛行体であれば、本技術の範疇に含まれる。
[0069]
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
[0070]
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(項目1)
 搭乗部を有する機体と、
 前記機体の、前記搭乗部の前後に少なくとも一対設けられ、前記機体を浮上させる揚力を発生させる第1回転翼部と、
 前記第1回転翼部に配設され、前記機体の前後方向の力を発生させる第2回転翼部と、
 前記第1回転翼部に配設され、前記機体の上下方向の力を発生させる第3回転翼部と、
 を備える飛行体。
(項目2)
 前記第2回転翼部および前記第3回転翼部は、前記第1回転翼部の、前記機体の幅方向に一対ずつ配設される、項目1に記載の飛行体。
(項目3)
 前記第2回転翼部と前記第3回転翼部とは、前記機体の前後方向において整列して設けられる、項目1または2に記載の飛行体。
(項目4)
 前側の前記第1回転翼部に配設される前記第2回転翼部は、前側の前記第1回転翼部に配設される前記第3回転翼部よりも前側に設けられる、項目1~3のいずれか1項に記載の飛行体。
(項目5)
 後側の前記第1回転翼部に配設される前記第2回転翼部は、後側の前記第1回転翼部に配設される前記第3回転翼部よりも後側に設けられる、項目1~4のいずれか1項に記載の飛行体。
(項目6)
 前記第2回転翼部は前記機体の上下方向に沿って気体が流通する流通口を有し、
 前記第3回転翼部は前記機体の前後方向に沿って気体が流通する流通口を有する、項目1~5のいずれか1項に記載の飛行体。
(項目7)
 前記機体の前部に設けられる前記第1回転翼部の後方に、前記飛行体の動力部を冷却するための冷却部が設けられる、項目6に記載の飛行体。
(項目8)
 前記第1回転翼部は、回転により揚力を発生させるプロペラ、および該プロペラを収容し、上下端が開口する筒状のダクトを含み、
 前記ダクトの上下端の少なくともいずれかには、ルーバーが設けられる、項目1~7のいずれか1項に記載の飛行体。
(項目9)
 前記ダクトの一部には、可変のフラップ機構が設けられる、項目8に記載の飛行体。
(項目10)
 前記第1回転翼部、前記第2回転翼部および前記第3回転翼部の動作を制御する制御部をさらに備える、項目1~9のいずれか1項に記載の飛行体。
(項目11)
 前記制御部は、前記飛行体の飛行時において、前記第3回転翼部の出力値が所定の範囲となるように前記第1回転翼部の出力を制御する、項目10に記載の飛行体。
(項目12)
 前記第2回転翼部は前後の前記第1回転翼部の左右に少なくとも一対ずつそれぞれ設けられ、
 前記制御部は、前記機体の前後方向および幅方向において対称の組となる一対の前記第2回転翼部の出力を、前後方向において推力が反対向きとなるように、かつ同時に増減させる制御を行い、前記機体をヨー軸方向に回転させる、項目10または11に記載の飛行体。
(項目13)
 前記機体に設けられ、前記搭乗部に搭乗する搭乗者が掴まるための把持部が設けられ、前記把持部は操作部を有し、
 前記制御部は、前記把持部に設けられる前記操作部により入力される入力信号に基づいて制御を行う、項目10~12のいずれか1項に記載の飛行体。
(項目14)
 前記第2回転翼部は、回転により前記機体の前後方向の推力を発生させるプロペラを有し、
 該プロペラのブレードのピッチ角は可変となるように該ブレードが設けられている、項目1~13のいずれか1項に記載の飛行体。

符号の説明

[0071]
1  飛行体
2  機体
3  鞍部
4  把持部
5  動力部
6  第1回転翼部
7  第2回転翼部
8  第3回転翼部
9  排気システム
10  制御部
11  バッテリ
12  モータ

請求の範囲

[請求項1]
 搭乗部を有する機体と、
 前記機体の、前記搭乗部の前後に少なくとも一対設けられ、前記機体を浮上させる揚力を発生させる第1回転翼部と、
 前記第1回転翼部に配設され、前記機体の前後方向の力を発生させる第2回転翼部と、
 前記第1回転翼部に配設され、前記機体の上下方向の力を発生させる第3回転翼部と、
 を備える飛行体。
[請求項2]
 前記第2回転翼部および前記第3回転翼部は、前記第1回転翼部の、前記機体の幅方向に一対ずつ配設される、請求項1に記載の飛行体。
[請求項3]
 前記第2回転翼部と前記第3回転翼部とは、前記機体の前後方向において整列して設けられる、請求項1または2に記載の飛行体。
[請求項4]
 前側の前記第1回転翼部に配設される前記第2回転翼部は、前側の前記第1回転翼部に配設される前記第3回転翼部よりも前側に設けられる、請求項1~3のいずれか1項に記載の飛行体。
[請求項5]
 後側の前記第1回転翼部に配設される前記第2回転翼部は、後側の前記第1回転翼部に配設される前記第3回転翼部よりも後側に設けられる、請求項1~4のいずれか1項に記載の飛行体。
[請求項6]
 前記第2回転翼部は前記機体の上下方向に沿って気体が流通する流通口を有し、
 前記第3回転翼部は前記機体の前後方向に沿って気体が流通する流通口を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の飛行体。
[請求項7]
 前記機体の前部に設けられる前記第1回転翼部の後方に、前記飛行体の動力部を冷却するための冷却部が設けられる、請求項6に記載の飛行体。
[請求項8]
 前記第1回転翼部は、回転により揚力を発生させるプロペラ、および該プロペラを収容し、上下端が開口する筒状のダクトを含み、
 前記ダクトの上下端の少なくともいずれかには、ルーバーが設けられる、請求項1~7のいずれか1項に記載の飛行体。
[請求項9]
 前記ダクトの一部には、可変のフラップ機構が設けられる、請求項8に記載の飛行体。
[請求項10]
 前記第1回転翼部、前記第2回転翼部および前記第3回転翼部の動作を制御する制御部をさらに備える、請求項1~9のいずれか1項に記載の飛行体。
[請求項11]
 前記制御部は、前記飛行体の飛行時において、前記第3回転翼部の出力値が所定の範囲となるように前記第1回転翼部の出力を制御する、請求項10に記載の飛行体。
[請求項12]
 前記第2回転翼部は前後の前記第1回転翼部の左右に少なくとも一対ずつそれぞれ設けられ、
 前記制御部は、前記機体の前後方向および幅方向において対称の組となる一対の前記第2回転翼部の出力を、前後方向において推力が反対向きとなるように、かつ同時に増減させる制御を行い、前記機体をヨー軸方向に回転させる、請求項10または11に記載の飛行体。
[請求項13]
 前記機体に設けられ、前記搭乗部に搭乗する搭乗者が掴まるための把持部が設けられ、前記把持部は操作部を有し、
 前記制御部は、前記把持部に設けられる前記操作部により入力される入力信号に基づいて制御を行う、請求項10~12のいずれか1項に記載の飛行体。
[請求項14]
 前記第2回転翼部は、回転により前記機体の前後方向の推力を発生させるプロペラを有し、
 該プロペラのブレードのピッチ角は可変となるように該ブレードが設けられている、請求項1~13のいずれか1項に記載の飛行体。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]