JPS6359918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、浮揚体航空機、特にＶ／STOL（垂
直及び短距離離着陸）用に設計された浮揚体航空
機に関する。 本文に於て使用する用語「浮揚体航空機」は、
実質的に、その全長の一端から他の一端まで連続
的な翼面を持ち、翼と胴体との明確な区別を欠く
航空機をさす。典型的浮揚体は、1975年６月17日
付でジヨン・Ｒ・フイツツパトリツクと、ユーゲ
ン・Ｋ・ボツクに与えられた米国特許Re28454号
に記述されている。前記特許に記述されている浮
揚体は三角形、即ちデルタ型の平面形で三角形の
一隅が機首であり、機首の反対側に於て三角形の
残りの二つの隅にある部分の間に延在する後縁で
あることを特徴としている。機首から伸びる三角
辺の二側辺が、前縁の部分を形成し、浮揚体の垂
直の縦方向断面は厚い翼型をなし、これはカンバ
ーされている場合も、されていない場合もある。
浮揚体は、機首から反対側の幅広い辺の中央点に
かけての中央垂直断面に関して実質的に、対称と
なされた包囲殻体から出来ている。浮揚体の実質
的に全長に渉り、その横断面は、中央垂直面の両
側に於て実質的に惰円状である。機首から中央垂
直面上の最大垂直寸法の点に至る間は惰円状の横
断面は、しだいに、高さを増し、また、その高さ
の増加よりも急速な比率で幅を増加する。しか
し、垂直寸法最大点から後縁にむかつては、惰円
状の横断面は、その幅においてはそれ以後もしだ
いに増加するが、その高さは、しだいに減少す
る。 浮揚本体において、上述した相対関係から種々
の変化はあり得る。例えば、機首と両側端部に関
して変化することがある。 このような浮揚体は縦方向の静安定性に対して
設計され、好ましい失速特性を備え、比較的に速
い巡航速度と、比較的に低い着陸速度を有するこ
とができる。これらの航空機は大きな有料荷重を
能率的に運ぶように製造することが出来、空気に
関してそれより重い状態で、又はヘリウムを使用
して空気より軽いか、又は若干重い状態で運航さ
せることが出来る。 上述した浮揚体には、警察や軍隊による監視、
航空写真、地球物理学的探究や、その他の研究活
動、僻地向けの、あるいは僻地からの、装置、装
備や物資の諭送、大量低密度の荷物の効果的諭
送、パイプライン部分などのような大きな外部に
つけて移動させる貨物の諭送や、取り扱いなどの
分野での特殊な利用価値がある。これらの利用方
法の多くの場合、STOL能力が望まれる。 本発明により、浮揚体と、浮揚体の後縁にある
フラツプとを組合はせた航空機が提供され、これ
は実質的にデルタ型の平面形態であり、機首、機
首と反対側の広い後縁、この後縁の一部を形成す
る可動フラツプ装置、（推進軸囲りに回転可能で
あるハブにとりつけられている）複数の回転翼即
ちブレードの周辺大気に対する反力としての推進
力を生ぞしめる推進装置、前記機首の中心からの
前記後縁の中心にかけて延びる仮想翼弦の上方に
ありかつ翼弦とは交錯する即ち前記推力軸と垂直
方向の軸線を有する枢動軸の囲りに前記推力軸を
傾けさせる様に推進装置を動かす傾斜装置を有し
ている。 前記推力軸は前記の傾斜装置により第１と第２
の両位置に位置決めされ得る。第１の位置は前記
ハブが前記デルタ型平面形態のすぐ上にあり前記
推進装置により生ずる推力の方向がほぼ航空機の
重心と交はる如き巡航位置である。第２の位置は
翼に関しての推力の方向が巡航位置の場合と同じ
であるが推進装置の後流が前記フラツプ装置の前
縁に、又その上面に指向される位置である。自然
気流速度より速い速度によるフラツプ上面のうえ
における大量の空気の運動は、フラツプ上の気流
をはりついた状態に維持し、フラツプ前方の翼型
上の低速境界層をそれにのせて付勢させ、これに
より「ジエツト・フラツプ」効果として知られて
いる揚力増加と同様な効果を生ぜしめる。浮揚体
の後縁は、航空機の重心よりかなり後方に位置決
めされているから、浮揚体は、ジエツト・フラツ
プ的効果を生ぜしめるために、通常の回転ブレー
ド・プロペラを十分効果的に使用することを可能
にする。又、与えられた揚力表面積について考え
て見ると、浮揚体の低いアスペクト・レシオが高
アスペクト・レシオの翼面に比較して、かなり大
きな揚力増加を与えるという点で、浮揚体自体
が、特に揚力増加に寄与する。本発明の利用によ
つて達成される揚力の増強は、いくつかの付随す
る利点を与える。たとえば、高速、又極めて低速
での前進速度の両者に於ける運用可能性、又広範
囲の前進速度にわたつての有効な運用可能性等で
ある。 第１図は、実質的にデルタ型平面形態で機首
６、機首と反対側の幅の広い後縁８を持つ浮揚体
即ち機体４を含む浮揚体航空機を示している。 後縁８は部分的に外側のエレボン１０と１２、
又、内側のフラツプ１４と１６を含む種々の操縦
面によつて構成されている。本明細書に於てはフ
ラツプ１４，１６を推力流フラツプと称するがそ
の理由はじく下明らかになる。これらの操縦面
は、中央に位置決めされている垂直安定板１８の
両側に、対称的に配置されている。垂直安定板
は、方向舵２０を含んでいる。 機体は、４基のガス・タービンエンジンを動力
としている。そのうち２基のエンジン２２と２４
は垂直安定板１８から水平に伸びる支持部材２６
と２８によつて垂直安定板２２の両側に支持され
ている。エンジン２２と２４はその対応プロペラ
３０と３２による後流の少なくとも一部がそれぞ
れに対応するフラツプ１４と１６の上部を流れる
よう位置決めされている。これらのプロペラは、
回転式ブレード型のもので、すなわち、これらは
全く周辺の大気についての複数のブレードの反力
として推力を生ぜしめる前記エンジンととプロペ
ラか推進装置を構成し、プロペラからの後流のす
べてが、実質的にそれぞれ対応するフラツプ上部
を流れるように、各々のエンジンが配置されるこ
とが望ましい。従つて、例えばフラツプ１４の最
内側縁が機体の中央弦が存在する仮想垂直面と、
プロペラ３０の回転円形の最内側点との間の間隔
より小さい距離だけ前記垂直面から離れる様にエ
ンジン２２をフラツプ１４と関連させて配置す
る。エンジン２４も同様にフラツプ１６の最内側
縁に関して位置決めされている。この様な関係を
保たせる理由は以下の説明から判明することであ
るがある条件下でプロペラ後流をフラツプと接触
させ相互作用を生ぜしめることが望まれるためで
ある。 巡航中は、プロペラハブは機体のデルタ型平面
形態の直上に位置し、プロペラ３０と３２の後流
は、概ね水平に指向される。しかし、エンジンは
第１図に示す位置を含むある範囲の位置に渉つて
傾斜可能である。エンジンは支持部材２６と２８
によつて傾斜され、これらの支持部材２６と２８
は、垂直安定板１８内部の適宜な駆動機構によつ
て操作される。例えばプロペラ軸３６を有するエ
ンジン２２は、機体中央弦に垂直な方向で、後縁
の両端を結ぶ直線に実質的に平行な枢動軸３８に
ついて傾斜可能である。中央弦は機首の中央４２
から後縁８の中央４４を結ぶ仮想の翼型の弦方向
線４０として示されている。 第２図に於て、軸３８は側面から見た点として
えがかれている。プロペラ軸３６は、機体の重心
（C.G.）を交差する線４６によつてしめされてい
る第１位置にも、又図示の第２位置にも位置決め
可能である。プロペラ３２の軸も同様に傾斜可能
であり、エンジンは同時の傾斜を確実とするため
に、相互に連結されているのが望ましい。若干長
いプロペラブレードを使用し、巡航中にハブを機
体の直上に位置決めさせる必要性は、通常は縦揺
れモーメントと過度のトリムを必要とする縦揺れ
モーメントの変化とを増加させることになる。過
度のトリムは又抗力を生ぜしめる。しかし、プロ
ペラが配置されている浮揚体の後縁は、重心（C.
G.）から遠く離れた機尾にある故、過度な縦揺
れモーメントや、プロペラ推力の変化にともなう
縦揺れモーメントの増加を生起させることなし
に、エンジンの推力が、重心を通る様に指向させ
得る。従つて、抗力を伴う過度なトリム（機体姿
勢調整）の必要はない。 エンジンの傾斜は、フラツプが下方に偏向され
ている時に、フラツプからの気流の剥離を防ぐこ
とにより、機体が、非常な低速においても、十分
に揚力を生ぜしめることを可能にする。フラツプ
１４が第２図の位置でプロペラ軸３６が線４６と
平行に整合した場合に気流の剥離がフラツプ１４
の上面で生じる傾向となる。この気流剥離はフラ
ツプのかたむきの大きさに応じて、はげしくな
る。 他方、図示のエンジンが傾斜した位置では、プ
ロペラ後流はフラツプの前縁４８とその上面に向
けられる。プロペラ後流の方向は、フラツプ翼弦
と、より平行に近くなり、フラツプの上面を流れ
る気流が剥離しない状態を維持する様にし、機体
の全般的揚力を大きく改善する。下降させたフラ
ツプの上に向けられたプロペラ後流が、翼に働く
揚力の増加を生ずる空気力学的機構は、Mc
Cormick，Aerodynamics of Ｖ／STOL
Flight，Academic Press，New York and
Londnon，1967，pp.194−200に詳細に説明され
ている。 本発明の主要利点は、推力装置の後流とフラツ
プとの関連配置と、これらと浮揚体の独自な特徴
の組み合せによるものであり、本めに於てフラツ
プを推力流フラツプと称する所じくである。特
に、プロペラ後流によつて影響されるフラツプの
幅によつて計られるフラツプ効果は、プロペラ寸
法の限界のためにやや狭い。同時に浮揚体は極め
て低いアスペクトレシオ、即ち好ましくは、約
1.5より低いアスペクト・レシオを有する。この
低アスペクト・レシオのために、浮揚体は、その
効果的な揚力面積の大部分を狭い推力フラツプの
影響下におく。その結果、前記の特徴の組み合わ
せは、一定の動力に対して独特の高範囲の揚力変
化、従つて、従来のSTOL航空機で達成されたも
のよりはるかに大きな融通性を与える。例えば機
長に対し1/10の比率にあたるプロペラ直径と、同
じく機長に対して１／10の比率にあたるプロペラ
直径と、同じく機長に対して１／10の比率にあた
るフラツプ弦長を持つ浮揚体で、本発明によつて
揚力40％までにも変化させ得る。 第２図に示す位置としたエンジンでは、若干の
揚力が又プロペラ推力の垂直分力に基因するもの
であり、このことは、上述した組み合せの持つ、
さらに付加的な利点である。 プロペラ軸は、垂直状態まで傾斜させることが
出来、さらにフラツプはプロペラ後流の大部分の
下向き気流をかはし得る様にほぼ垂直、又は垂直
に傾けさせることが望ましい。この様に配備する
ことにより後部に位置するプロペラによつて生ず
る揚力のすべてが、推力に基くものとなし得、垂
直離陸、及びホバリングを行うことが出来る。 第１図は、また二つの傾斜可能の前方付加的エ
ンジン５０と５２を示している。エンジン５０
は、線４０を横断する軸の囲りに回転可能な、水
平に伸びる支持部材５４に取り付けられて位置が
決められる。エンジン５２も機体４の反対側に、
同様に、取り付けられている。エンジン５０と５
２のプロペラ５６と５８は機体重心の前方に位置
決めされている。これらの付加的プロペラの軸は
回転可能な支持アームにより線４０に概ね平行な
第１位置と、プロペラ後流が、下方、かつ後方に
向けられている第２図に示す第２位置との両位置
に位置決め出来る。これらの付加的エンジンとプ
ロペラは付加的プロペラ装置を構成する。 前方エンジンは、プロペラ反力の垂直分力によ
る揚力を生ずるために、水平から垂直にいたる連
続的範囲に渉つて位置決めし得ることが望まし
い。従つて、前方プロペラの傾斜可能特性は、低
速飛行に際し、高度な融通性を可能とし、又、矩
距離離着陸を可能とする。垂直離陸は四基のエン
ジン全部の軸を垂直に位置させることによつて達
成され得る。前方エンジンのさらに追加すべき利
点は、それらの重量が、後方に設置されるエンジ
ンの重量によるモーメントをバランスさせること
である。さらには、機体に逆方向の推力を与え、
ホバリングにおいて、さらに大きな操縦性能を与
えるために、前方エンジンを後方に傾斜させるこ
も可能である。 各主軸に関しての前方及び後方のエンジンの対
称的配置は、ホバリングと巡航の両方の場合に主
要軸について４支柱による前後操作を可能にす
る。後方エンジンを中央軸線の上方にかす中央軸
線を横切るが、機体の両側端の内側に設置するこ
とは、有効な交差軸系を許容し、かつ、エンジン
支持構造が尾部（エンペナージ）としての機能を
はたすことを可能ならしめる。 第３図は、実質的にデルタ型平面形態で、機首
６２、機首の反対側の幅広い後縁６４を有する浮
揚体即ち機体６０を含むより大型の浮揚体航空機
を示している。後縁６４はその一部がフラツプ６
６と６８によつて構成されており、それらのフラ
ツプは中央に位置している垂直安定板７０の両側
に対称的に配置されている。の垂直安定板は方向
舵７２を含んでいる。 付加的垂直安定板７２と７４とが後縁６４の両
端にある。第１のエンジン支持部材７６は垂直安
定板７０と７２の間に延在し、それらによつて支
えられている。同様に、第２のエンジン支持部材
７８は垂直安定板７０と７４との間に延在してい
る。エンジン支持部材７６と７８とは、流線形断
面を与えられた翼型が望ましい。一組のエンジン
８０と８２は横に並んで支持部材７６により支え
られている。同様に他の一組のエンジン８４と８
６も、支持部材７８に横に並んで取り付けられて
いる。支持部材７６と７８は支持部材２６と２８
（第１図）と同様に回転可能である。適宜なモー
ター操作駆動組立体が垂直安定板７０の内側に設
置され、適宜なベアリングが垂直安定板７２と７
４の中に設置されている。 エンジン８０と８２は、フラツプ６８に関し
て、エンジン８０と８２が支持部材７６によつて
傾斜される時、対応するプロペラー８８と９０か
らの後流がフラツプ６８の前縁に向けられるよう
に、位置決めされている。又、プロペラとフラツ
プは、プロペラ８８の回転円形の最外点が機体の
中心弦が存在する仮想垂直面とフラツプ６８の外
側端の間の間隔よりも小さな距離で、垂直面から
離れる様に位置決めされている。同様にフラツプ
６８の最内端は、前記垂直面とプロペラ９０の回
転円形の最内側点との間の間隔よりも小さな距離
のところに上記の垂直面から位置めされている。
プロペラ９２と９４もフラツプ６６に関し同様に
位置決めされている。 第３図の航空機も又第１図のエンジン５０，５
２と同様な傾斜可能な前方エンジン９６と９８と
を有する。この航空機の操作も第１図のものと同
時であり、後方に位置するエンジンは仮想弦線に
ほぼ平行な第１の位置から、フラツプが下方に作
動された時、気流がフラツプから剥離するのを防
ぐため、プロペラの後流がフラツプ６６と６８の
前縁に向けられるような第２位置へ傾斜可能であ
る。後方エンジンは垂直離陸並びにホバリングの
ためその後流を下方に指向させる範囲迄傾斜可能
なことが望ましい。 第３図の航空機では、横揺れと縦揺れの制御
は、少くとも部分的には、支持部材７６と７８に
それぞれ組み入れられている操縦面１００と１０
２によつて行はれる。操縦面１００は、少くと
も、部分的には、プロペラ８８の回転円形の背後
に位置し、操縦面１０２は、少くとも、一部はプ
ロペラ９２の回転円形の背後に位置決めされてい
る。この様に位置させた操縦面を使用するに際
し、操縦効果は、プロペラ作動の結果として、最
小限、それぞれの操縦面の一部のうえを流れる気
流の高速度によつて大きく増加される。操縦面１
００と１０２を上記の如く配置することは、非常
な低速においても、大型航空機の横揺れ、縦揺れ
に対する効果的な制御を与える。同様に、第１図
と第３図の両者において、プロペラによる気流を
垂直安定板と方向舵の両側に配置することは、非
常な低速におけるヨーイング（偏り）制限効果を
増加する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による小型の浮揚体航空機の斜
視図、第２図は第１図の航空機を一部断面とした
側面図、第３図は本発明による大型航空機の斜視
図。 図面に於て、４，６０；機体（浮揚体）、６，
６２；機首、８，６４；後縁、１４，１６；フラ
ツプ、１８，７０；垂直安定板、２２，２４，８
０，８２，８４，８６；エンジン、２６，２８，
７６，７８；支持部材（支持装置）、３０，３２，
８８，９０，９２，９４；プロペラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 全体が機首及び幅広の後縁を有するデルタ型
   をなし、かつ前後方向の断面が翼形をなすと共に
   アスペクトレシオが約2.0以下の浮揚体と、 前記浮揚体の後縁の一部をなすフラツプ手段
   と、 推進軸線回りに回転可能なハブに取り付けられ
   た複数のブレードを有し、同推進軸線方向前方に
   向かう推進力を発生すると共に、前記浮揚体の上
   方で、かつ前進方向に関して航空機の重心より後
   方に配置され、実質的に全ての後流が前記フラツ
   プ手段の上面を流れる推進手段と、 前記推進軸が航空機の重心と交差する第１の位
   置と、前記推進手段の後流が前記フラツプ手段の
   前縁及び上面に向けられる第２の位置との間で前
   記推進手段を傾斜可能に支持する傾斜手段と を具備することを特徴とする航空機。 ２ 前記浮揚体の中央には上方に伸びる垂直安定
   板が設けられ、かつ前記推進手段はプロペラを駆
   動する少なくとも二基のエンジンを有し、更に前
   記傾斜手段が前記エンジンを支える支持装置を有
   する請求の範囲第１項記載の航空機。 ３ 前記中央に位置する安定板の両側には二つの
   上方へ伸びる付加的垂直安定板が設けられ、かつ
   前記傾斜手段は、前記中央安定板及び前記付加的
   安定板の間を横方向に延びてこれら安定板によつ
   て支持されると共に前記エンジンを前記中央安定
   板の両側に保持する支持装置を有する請求の範囲
   第２項記載の航空機。 ４ 前記中央安定板と前記付加的安定板との間に
   延在する支持装置の少なくとも一部は、前記推進
   手段の後流経路内に位置する可動操縦面を有する
   翼型装置であることを特徴とする請求の範囲第３
   項記載の航空機。 ５ 航空機の重心よりも前方に位置する付加的推
   進手段と、 同付加的推進手段の推力軸線と前記第１の位置
   にある前記推進手段の推力軸線とが概ね平行な第
   １位置と、前記付加的推進手段の後流が下方に向
   けて指向される第２位置との間で前記付加的推進
   手段を傾斜可能に支持する付加的傾斜手段と を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載
   の航空機。