JPS6324877B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、低速飛行中、又は風のある時の飛行
船の安定を著しく阻害する船体周りの氣流の乱れ
を末然に除去する特性を持つハイブリツド
（hybrid）飛行船の構成に関する。

(ロ) 從来の技術 飛行船は、燃料を使わずに一定の静止浮力を確
保できる利点があるため、省エネルギー時代の貴
重な航空機としてその価値が大きく見直され、世
界各国で飛行船の研究が再燃しているが、それら
の内、浮揚ガス入り氣嚢体とヘリコプターを組合
わせたヘリスタツト形式の合いの子（ハイブリツ
ド）飛行船は、ヘリコプターの操縱性を導入でき
る点で最も有望視されている。

又、最近では、浮揚ガス入り氣嚢体と下部キヤ
ビンより成る船体に、ダクテツド・フアンを組合
わせた、軽便なハイブリツド飛行船も実用化さ
れ、空中広告体として活躍し始めている。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 然し乍ら、上記何れのハイブリツド飛行船の場
合も、飛行船の最も得意とする低速飛行中の動的
浮力と推進力を分担するローター又はフアンの回
転面が、広大な曲面で形成された浮揚ガス入り氣
嚢体の両側下方に殆ど上向きに配置されている関
係で、僅かな風向き変化により、浮揚ガス入り氣
嚢体周り及び船体周りに生ずる乱れた氣流（渦流
……時には変形カルマン渦）をそのまゝ吸い込む
ため、当然、この時点のローター又はフアンは失
速し、これが飛行船両側の動的浮力と推進力に大
きな不均衡を与える結果、それが起因となつて、
この時点の飛行船には制御不可能な変則的又は周
期的な横揺れが発生する。

即ち、現在実用化の進んでいるハイブリツド飛
行船の活動範囲は、氣流（風向き）状態によつて
決定的に制限されるのである。

從つて、本発明の目的は、悪氣流時の飛行船の
安定性と操縱性を飛躍的に向上させて、飛行船の
実用活動範囲を著しく拡大することである。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明の上記目的を達成する構成は、浮揚ガス
入り氣嚢体と下部キヤビンを、相互の結合外皮が
共有連続面を形成する如く、流線形状に一体化し
た船体の両側下方各々の側に、ピツチで回転し
た時に、先部上方に強大な内巻き渦を引きずるア
スペクト・レシオのブレードを持つ一対の周期的
ピツチ変更装置付回転翼体を、上から下に回る
ピツチ側ブレード運動面各々が両回転面の互いの
外側に配分される状態で、対称的に配置し、前記
内巻き渦の継続的な巻き込み運動エネルギーによ
る強制的な氣流吸引力で、前記船体周りの氣流の
乱れを末然に除去するもので、本発明の構成及び
作用効果を、図面に示す実施例に基づいて説明す
れば次の通りである。

第１図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ各図は、本発明ハイブリ
ツド飛行船Ｌの構成図で、同図に於いてａは、ゴ
ム系シート、ビニール系シート、アルミ又はチタ
ン金属系シート、等の軽量強靭な外皮材で被覆整
形した水滴型氣嚢に、ヘリウム等の浮揚ガスを充
填した、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの静的浮力
ｕを分担する浮揚ガス入り氣嚢体で、同浮揚ガス
入り氣嚢体ａの尾部には、前進飛行中の船体姿勢
を制御する昇降舵１及び方向舵２を有する尾翼が
設けてある。

而して、浮揚ガス入り氣嚢体ａの下部に、共有
連続外皮面を以て流線形状に一体化懸垂した操縱
室兼用キヤビン３の両側には、ピツチで回転し
た時に、先部上方に強大な内巻き渦を引きずるア
スペクト・レシオ（例えば、２〜４）のブレード
ｂ，b′，b′，ｂを持つ一対の周期的ピツチ変更装
置付回転翼体Ｒ，Ｒを、上から下に回るピツチ
側ブレードｂ，ｂ運動面各々が両回転面の互いの
外側に配分される状態で、対称的に配置し、各々
の回転主軸５，５を、両回転面が略前向きに成る
如く、前記両腕４，４先部のエンジン６，６機構
を配備した同期逆回転ギアボツクス７，７の軸受
体８，８に軸承してある。

第２図は、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの動的
浮力u′と推進力ｖを分担する回転翼体Ｒの一例を
示すもので、操縱系統１０の操作によつて、スワ
ツシユ・プレート９の傾斜角を変化すれば、回転
中のブレードｂ，b′相互に大幅な周期的ピツチ変
更（0゜〜75゜）を行わせることができ、操縱系統
１１の操作によつて、スワツシユ・プレート９の
傾斜方位を移動すれば、回転翼体Ｒの回転面上に
於けるピツチ側ブレードｂの運動方位と、低ピ
ツチ側ブレードb′の運動方位各々の対向方位を、
自由に変更することができる。從つて、同回転翼
体Ｒは、回転面を転向せずに推力軸ｐだけを自由
に偏向可能なのである。

尚、第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ連続図は、予め推力
軸ｐが垂直面上で偏向する状態の回転翼体Ｒに於
いて、ブレードｂ，b′相互の周期的ピツチ変更が
最大幅（0゜〜75゜）の状態から、それを減少して
行つた時の、機械的ピツチ変化に係る後流主流ｓ
の傾きと、その反作用として働く推力軸ｐの偏向
角度の関係を、その変化順に從つて、第１図Ｂ，
Ｄ各々のｃ視点、又は第２図のｃ視点から平行透
視した推力軸ｐ偏向原理図である。

以下、上記推力軸ｐ偏向原理に基づく、回転翼
体Ｒ特有の空氣力学的特性、及び同特性の船体周
りの氣流に与える作用効果に就いて詳述する。

（作用） 回転翼体Ｒ，Ｒ各々のブレードｂ，b′，b′，ｂ
が、第１図Ａ，Ｂ，Ｄの各図、及び第３図Ａに示
す如く大幅な周期的ピツチ変更（0゜〜75゜）を行
つている場合には、下から上に回る低ピツチ（0゜
〜5゜）側ブレードb′，b′で生じた僅かな後流は、
圧力差の大きな、上から下に回るピツチ（75゜）
側ブレードｂ，ｂで生ずる強大な下向きの後流主
流ｓ，ｓに合流し、その反作用として働く推力軸
ｐ，ｐも殆ど眞上向きに偏向する。

そこで、この状態の回転翼体Ｒ，Ｒがキヤビン
３の両側に配置されている本発明ハイブリツド飛
行船Ｌは、第４図Ａ，Ｂ両面に示す如く、回転翼
体Ｒ，Ｒ側に生ずる動的浮力u′と、浮揚ガス入り
氣嚢体ａ側に生ずる静的浮力ｕの合成浮揚力でＰ
飛行方向に上昇するが、この際、及び上昇後の空
中停止、又は微速前進中に於ける回転翼体Ｒ，Ｒ
側特有の氣流吸込み運動と、同運動の船体周りの
氣流に与える空氣力学的な作用効果の特徴は、從
来の如何なる形式の飛行船にも前例のない本発明
ハイブリツド飛行船Ｌ特有のものである。

即ち、この状態の回転翼体Ｒ，Ｒの後流主流
ｓ，ｓを作り出すピツチ（75゜）側ブレードｂ，
ｂは、予め、風圧中心を通る翼弦を最大幅とする
アスペクト・レシオ２〜４の形状条件が与えられ
ている関係で、これが上から下に回る（運動す
る）時に、運動量の小さい基端から運動量の大き
い先部にかけて、下面側正圧氣流と上面側負圧氣
流の圧力差が著しく増加するため、圧縮圧化さ
れた下面側正圧氣流の一部が、同ブレードｂ，ｂ
の下面側先部から上面側負圧氣流領域に回り込も
うとするが、この際、同ブレードｂ，ｂの先部が
上から下に運動している関係で、その回り込み氣
流は、同ブレードｂ，ｂ先部上方に引きずられて
強大な内巻き渦に変化し、この渦が巻き込まれる
時の継続的な巻き込み運動エネルギーによる強制
的な氣流吸引力で、多量の氣流が同ブレードｂ，
ｂ上面基端から先部に向けて流入し、ここに極め
て加速的な遠心流成分が流れることに成る。

そこで、この両回転翼体Ｒ，Ｒの上方に位置す
る流線形状船体周りの氣流の乱れ（渦流……時に
は変形カルマン渦）は、前記回転翼体Ｒ，Ｒ各々
の上から下に回るピツチ側ブレードｂ，ｂ先部
上方に生じた内巻き渦の継続的な巻き込み運動エ
ネルギーによる強制的な氣流吸引力で末然に除去
されると共に、この飛行時点に於ける本発明ハイ
ブリツド飛行船Ｌの安定性も、同回転翼体Ｒ，Ｒ
特有の強制的な運動性による姿勢制御能力に基づ
いて充分に確保される。

尚、上記同時点に於ける回転翼体Ｒ，Ｒ各々
の、上から下に回るブレードｂ，ｂの上面側に
は、前記理由により、加速的な遠心流成分が流れ
ている関係で、その間、同ブレードｂ，ｂは超
ピツチにも拘らず失速が完全に防止され、その上
面側に、負圧効果の継続による強制的な吸い上げ
力を生じ、その下面側に、圧縮正圧効果の継続で
生じた下向き後流主流ｓ，ｓの反作用による強制
的な押し上げ力が働く結果、同ブレードｂ，ｂの
運動エネルギーは、少しのロスもなく上向きの空
氣力に転換される。從つて、この時点に於ける回
転翼体Ｒ，Ｒ各々の推力軸ｐ，ｐは等しく上向き
に偏向し、その上向き垂直力ｈ，ｈの合成力が、
同時点に於ける本発明ハイブリツド飛行船Ｌの動
的浮力u′として働くことになる。

而して、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの上昇下
降、又は空中停止飛行中の三軸周りの姿勢制御
は、前記回転翼体Ｒ，Ｒ各々の推力軸ｐ，ｐを傾
けて行う。然し、この操作が急激に行われた場合
は、尾翼に働く空氣抵抗で尾部の運動が阻止され
るため、同回転翼体Ｒ，Ｒ特有の強制的な運動性
による機首側先導の姿勢制御が迅速且つ適確に行
われる。

次に、上記飛行状態に於ける本発明ハイブリツ
ド飛行船Ｌは、前記回転翼体Ｒ，Ｒ各々の推力軸
ｐ，ｐを、第３図Ａ，Ｂ，Ｃの順で前方に傾けて
行けば、同図及び第４図Ｃに示す如く、同推力軸
ｐ，ｐ各々の水平分力として働く推進力ｖ，ｖの
増加に伴つて前進飛行速度を増加して行くが、同
時に、回転翼体Ｒ，Ｒ各々の回転面に流入する氣
流量の増加により後流主流ｓ，ｓ量も著しく増大
して行くため、この間、両回転翼体Ｒ，Ｒに生ず
る動的浮力u′はむしろ増大する。

かくして、本発明ハイブリツド飛行船Ｌが、尾
翼の昇降舵１及び方向舵２の操舵によつて自由に
方向転換できる飛行速度に達すれば、その尾翼側
の操舵による運動性と、回転翼体Ｒ，Ｒ側の強制
的な機首先導運動性の相乗効果により、極めて小
周りの飛行運動が迅速且つ適確に行われる。

以下、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの前進飛行
速度が極めて小さい状態から加速して行く間の、
回転翼体Ｒ，Ｒ側の空氣力学的特性変化と、同特
性変化の船体に与える作用効果の変化に就いて詳
述する。

即ち、第３図Ａ，Ｂ，Ｃ順に示す回転翼体Ｒの
推進力ｖ増加に際し、上から下に回るピツチ側
ブレートｂのピツチ減少に伴い、下から上に回る
低ピツチ側ブレードb′のピツチが反比例的に増大
する関係で、本発明ハイブリツド飛行船Ｌが加速
して行く時の回転翼体Ｒ，Ｒ各々の高ピツチ側ブ
レードｂ，ｂは、船体の前進によつて前方から吹
き込む風と、同ブレードｂ，ｂの上から下に回る
運動によつて上向きに吹き込む風の合成風を受け
乍ら回転する。

從つて、上から下に回るピツチ側ブレード
ｂ，ｂ各々の先部上方に生ずる内巻き渦も、同ブ
レードｂ，ｂのピツチ減少に伴う前記合成風の流
入角度変化で順次減衰して行くと同時に、その強
制的な氣流吸引力も減衰し、船体周りの氣流に与
える影響力も弱まつて行くが、この際、回転翼体
Ｒ，Ｒ各々の水平方向推進力ｖ，ｖの増加により
船体の前進飛行速度も大きくなつている関係で、
船体後部周囲の氣流が負圧化し、ここに有効な氣
流吸引力が生ずる結果、船体周りの氣流の乱れは
強制的に後方に吹き飛ばされてしまう。

即ち、本発明ハイブリツド飛行船Ｌは、前進飛
行速度の極めて小さい状態から巡航飛行に至るあ
らゆる速度変化に於いて、常に船体周りの氣流の
乱れを末然に防止し、船体の安定を確保する空氣
力学的特性を発揮するのである。

こうして巡航飛行速度に達した本発明ハイブリ
ツド飛行線Ｌは、昇降舵１の操舵で船体に迎え角
を与えて行けば、上面側に広大な曲面を有する浮
揚ガス入り氣嚢体ａに揚力を生じ、この揚力が同
浮揚ガス入り気嚢体ａの静的浮力ｕに合成されて
働くため、推力軸ｐ，ｐの前向き偏向で消失した
回転翼体Ｒ，Ｒ側動的浮力u′の損失分も補充され
ることに成り、この巡航飛行中に於ける本発明ハ
イブリツド飛行船Ｌの浮揚力は充分に確保され
る。

尚、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの巡航飛行中
に於ける三軸周りの姿勢制御は、尾翼の昇降舵１
及び方向舵２の操作と、回転翼体Ｒ，Ｒ各々の推
力軸ｐ，ｐ偏向操作の併用によつて極めて迅速且
つ適確に行われる。

而して、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの前進飛
行中に於ける減速及び降下は、これ迄述べてきた
操縱操作を逆の順に行うと同時に、回転翼体Ｒ，
Ｒ各々の回転速度を下げて、ブレードｂ，b′，
b′，ｂの回転面に空氣抵抗（エアー・ブレーキ）
を働かせて行うが、同ブレードｂ，b′，b′，ｂは
各々アスペクト・レシオ２〜４の幅広である上、
その回転面が前向き姿勢に成つている関係で、エ
アー・ブレーキ効果も抜群であるから、本発明ハ
イブリツド飛行船Ｌの減速は、他の如何なる形式
の飛行船にも前例のない程速やかに行われると共
に、回転翼体Ｒ，Ｒ特有の強制的な運動性に追從
した正確無比の急降下が行われる。

（実施別例） 本発明ハイブリツド飛行船Ｌは、特に低速飛行
中の急激な風向き変化に際し、迅速且つ適確に船
体の安定性を確保し得る空氣力学的特性を有する
故、第５図に示す如き、足踏みペダルの動力で回
転翼体Ｒ，Ｒを回して飛行する、極めて軽便なス
ポーツ用人力飛行船実用化の可能性もある。

（発明の波及効果） 以上述べてきた通り、本発明ハイブリツド飛行
船Ｌは、飛行船の最も得意とする空中停止及び低
速飛行中に、その安定性を著しく阻害する船体周
りの氣流の乱れを末然に除去する空氣力学的特性
を持つ上、如何なる悪氣流下でも、原理的に失速
の生じない推進源（回転翼体Ｒ，Ｒ）を有し、
又、前進飛行中の減速降下が正確無比に行われる
等、從来の飛行船には前例のない数々の特徴があ
る。

從つて、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの出現に
より、ハイブリツド飛行船形式だけが可能と考え
られる、一年中のあらゆるシーズンに運航できる
実用条件として不可欠な時速300Kmの巡航飛行が、
殆ど天候に左右されることなく安全に行われると
共に、これ迄氣流状態によつて制限されていた飛
行船の活動範囲及び実用性が飛躍的に拡大する。

それ故、本発明ハイブリツド飛行船Ｌは、今後
愈々過密化の予想される大都市の地上交通渋帯を
打開する絶対に安全な空の交通機関として、或い
は、今後愈々発展の予想される空の観光用交通機
関として、又、災害時に於ける空の救助用交通機
関として、本発明の今後の社会に肯献するところ
甚大な特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの構成
図で、同図Ａは、同飛行船Ｌの左側面図、同図Ｂ
は、同正面図、同図Ｃは、同Ａ図のｘ−x′線に於
ける断面図、同図Ｄは、同Ａ図のｙ−y′線下の俯
瞰図。第２図は、回転翼体Ｒの斜視図。第３図
は、回転翼体Ｒの推力軸ｐ偏向原理図。第４図
は、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの飛行原理図
で、同図Ａは、同飛行船Ｌの着地状態側面図、同
図Ｂは、同飛行船Ｌの上昇飛行状態側面図、同図
Ｃは、同飛行船Ｌの前進飛行状態側面図。第５図
は、本発明ハイブリツド飛行船Ｌの構成による人
力飛行船側面図。 １……昇降舵、２……方向舵、３……キヤビ
ン、４……腕、５……回転主軸、６……エンジ
ン、７……同期逆回転ギアボツクス、８……軸受
体、９……スワツシユ・プレート、１０……操縱
系統、１１……操縱系統。ａ……浮揚ガス入り氣
嚢体、ｂ……ブレード、b′……ブレード、ｃ……
視点、ｇ……重心、ｈ……上向き垂直力、ｐ……
推力軸、ｓ……後流主流、ｕ……静的浮力、u′…
…動力浮力、ｖ……推進力。Ｌ……本発明ハイブ
リツド飛行船、Ｐ……飛行方向、Ｒ……回転翼
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 浮揚ガス入り氣嚢体と下部キヤビンを、相互
   の結合外皮が共有連続面を形成する如く、流線形
   状に一体化した船体の両側下方各々の側に、ピ
   ツチで回転した時に、先部上方に強大な内巻き渦
   を引きずるアスペクト・レシオのブレードを持つ
   一対の周期的ピツチ変更装置付回転翼体を、上か
   ら下に回るピツチ側ブレード運動面各々が両回
   転面の互いの外側に配分される状態で、対称的に
   配置し、前記内巻き渦の継続的な巻き込み運動エ
   ネルギーによる強制的な氣流吸引力で、前記船体
   周りの氣流の乱れを末然に除去する特性を持つハ
   イブリツド飛行船。