羽ばたき飛行機
【課題】極めて独創的・革新的な羽ばたき機構を有し、将来的には人間を搭乗させて飛行可能な比較的大型の羽ばたき飛行機を提供する。
【解決手段】機体１０と、機体１０に取り付けられた翼２０と、翼２０の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機１である。羽ばたき機構は、機体１０に固定された斜め軸部材４０Ｆ・４０Ｒと、斜め軸部材４０Ｆ・４０Ｒに沿って往復移動するように構成されるとともに翼２０の翼根部にヒンジ部を介して連結された移動部材４１Ｆ・４１Ｒと、移動部材４１Ｆ・４１Ｒを往復移動させる駆動部４２と、機体１０と翼２０とを連結し翼２０の翼根部から所定距離離隔した位置を支持する翼支持部材４３Ｆ・４３Ｒと、を有し、翼２０のフラッピング運動と同時にリードラグ運動を実現させる。
【解決手段】機体１０と、機体１０に取り付けられた翼２０と、翼２０の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機１である。羽ばたき機構は、機体１０に固定された斜め軸部材４０Ｆ・４０Ｒと、斜め軸部材４０Ｆ・４０Ｒに沿って往復移動するように構成されるとともに翼２０の翼根部にヒンジ部を介して連結された移動部材４１Ｆ・４１Ｒと、移動部材４１Ｆ・４１Ｒを往復移動させる駆動部４２と、機体１０と翼２０とを連結し翼２０の翼根部から所定距離離隔した位置を支持する翼支持部材４３Ｆ・４３Ｒと、を有し、翼２０のフラッピング運動と同時にリードラグ運動を実現させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽ばたき飛行機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、推進装置によって発生させた推力を用いて翼に揚力を発生させて飛行する航空機が種々提案されている。人間が搭乗可能な航空機としては、機体に固定された主翼によって揚力を発生させるとともにエンジン等の推進装置によって推力を発生させる固定翼航空機や、複数のブレードを回転軸周りに回転させて揚力及び推力を発生させる回転翼航空機が主流となっている。
【０００３】
また、前記した固定翼航空機や回転翼航空機が完成する以前から、翼の一部又は全部を鳥のように羽ばたかせることによって揚力及び推力を発生させる「羽ばたき飛行機」の開発も進められていた。
【０００４】
現在においては、翼を打ち上げ打ち下ろしする主運動（フラッピング運動）と、翼のピッチ角を変更する副運動（フェザリング運動）と、を連成させるように構成された羽ばたき飛行機が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。また、モータの回転力をクランク等の動力伝達機構を介して翼に伝達して翼を羽ばたかせる羽ばたき飛行機も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、近年においては、翼上面及び翼下面の前縁部分を接続する一方、後縁部分を分離させることにより、羽ばたき時における翼の捻りを許容する技術も提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１３５８６６号公報
【特許文献２】特開２００５−１１９６５８号公報
【特許文献３】特開２００５−２８８１４２号公報
【非特許文献１】デローリエ（J.D.DeLAURIER）、「エアロダイナミック・モデル・フォー・フラッピング−ウィング・フライト（An aerodynamic model for flapping-wing flight）」、エアロノーティカルジャーナル（Aeronautical Journal）、（米国）、１９９３年４月、p.125−161
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した特許文献１〜特許文献３及び非特許文献１に記載されたような従来の技術を採用すると、例えば遊戯用の模型や災害地調査用等の小型飛翔体として利用することが可能な比較的小型の羽ばたき飛行機を得ることができる。
【０００６】
しかし、前記した従来の技術を採用しても、固定翼航空機や回転翼航空機のように人間を搭乗させて飛行するような比較的大型の羽ばたき飛行機を得ることは依然として困難であった。人間が搭乗可能な大型の羽ばたき飛行機を完成させるためには、格段に大きな揚力及び推力を発生させるように従来の技術とは一線を画した独創的・革新的な羽ばたき機構を開発する必要があった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、極めて独創的・革新的な羽ばたき機構を有し、将来的には人間を搭乗させて飛行可能な比較的大型の羽ばたき飛行機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】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係る羽ばたき飛行機は、機体と、この機体に取り付けられた翼と、この翼の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機であって、羽ばたき機構は、上端部が機体の後方寄りに位置し下端部が機体の前方寄りに位置するように配置された状態で機体に固定された軸部材と、軸部材に沿って機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動するように構成されるとともに翼の翼根部にヒンジ部を介して連結された移動部材と、移動部材を往復移動させる駆動部と、機体と翼とを連結し翼の翼根部から所定距離離隔した位置を支持するとともに翼との接続部分を支点として翼を上下方向及び前後方向に回動自在とする翼支持部材と、を有し、駆動部で移動部材を軸部材に沿って往復移動させて翼の翼根部を機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間で往復移動させることにより、前記支点を中心に翼を上下に回動させてフラッピング運動を実現させると同時に、前記支点を中心に翼を前後に回動させてリードラグ運動を実現させるものである。
【０００９】
かかる構成を採用すると、翼のフラッピング運動と、翼のリードラグ運動と、を同時に実現させながら羽ばたき飛行を行うことができる。例えば、翼の打ち下ろし運動を実現させると同時に翼を後方から前方に移動させるリード運動を実現させることにより、空気に対する翼の相対速度を高めることができるため、大きい揚力及び推力を発生させることができる。一方、翼の打ち上げ運動を実現させると同時に翼を前方から後方に靡かせるラグ運動を実現させることにより、空気に対する翼の相対速度を低下させることができるため、翼の打ち上げ時にダウンフォースが発生する場合には、その大きさを低減させることができる。
【００１０】
前記羽ばたき飛行機において、回転力を発生させる回転駆動装置と、この回転駆動装置の回転力を上下方向の往復運動に変換して移動部材に伝達する動力変換装置と、を有する駆動部を採用することができる。特に、回転駆動装置としてエンジンを採用することが好ましい。
【００１１】
かかる構成を採用すると、従来の羽ばたき飛行機の駆動源であったゴムやモータ等と比較して格段に大きな動力を発生させることができるので、機体の大型化が可能となり、機体への人間の搭乗を実現させることが可能となる。
【００１２】
また、前記羽ばたき飛行機において、翼根部から翼端部まで延在し翼前縁近傍に配置された第１の弾性筒状部材と、翼根部から翼端部まで延在し第１の弾性筒状部材よりも後方に配置された第２の弾性筒状部材と、を有し、第２の弾性筒状部材は第１の弾性筒状部材よりも高い柔軟性を有し、前記支点を中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、第１及び第２の弾性筒状部材の柔軟性の差によりフェザリング運動を行う翼を採用することが好ましい。
【００１３】
かかる構成を採用すると、翼を構成する２種類の弾性筒状部材の柔軟性の差と、空気力の作用と、により、フラッピング運動と同時にフェザリング運動を実現させることができる。具体的には、翼の打ち上げ・打ち下ろし時における空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２の弾性筒状部材が配置された翼部分（例えば翼弦方向中間部分）を、第１の弾性筒状部材が配置された翼前縁部分よりも大きく撓ませることができる。すなわち、翼の打ち上げ・打ち下ろし時に作用する上下方向の空気力により、第１の弾性筒状部材と第２の弾性筒状部材との間に存在する仮想的な軸をフェザリング軸として、翼のピッチ角を変更することができる。また、翼の打ち上げ時には、空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２の弾性筒状部材が配置された翼部分（例えば翼弦方向中間部分）が第１の弾性筒状部材が配置された翼前縁部分よりも大きく撓んで下方に位置することとなるため、翼の打ち上げ時において翼の迎え角を増大させることができ、常に上向きの揚力を発生させることが可能となる。
【００１４】
また、前記羽ばたき飛行機において、第１及び第２の弾性筒状部材として、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製のパイプを採用することができる。
【００１５】
かかる構成によれば、軽量で高強度なＣＦＲＰ製のパイプを用いて翼を構成しているため、機体全体の軽量化を実現させることが可能となる。
【００１６】
また、前記羽ばたき飛行機において、所定形状の翼型を有するとともに第１及び第２の弾性筒状部材を挿通させる挿通孔を有し翼長方向に沿って複数配置されたリムと、これらリムの外周を覆うように設けられ翼の上面及び下面を形成する外皮部と、を有する翼を採用することができる。かかる構成を採用する場合、外皮部は、翼のフラッピング運動を実現させる際に、翼上面側の外皮部分に対する翼下面側の外皮部分の相対的な移動を許容するように構成されることが好ましい。
【００１７】
かかる構成を採用すると、翼全体が所定形状の翼型を有するものとなるため、より大きい揚力及び推力を発生させることができる。従って、羽ばたき飛行機の滑空能力（揚抗比）を高めることができるため、飛行時の消費エネルギを一層節減することが可能となるとともに、人を搭乗させるような大型で重量の大きい機体を飛行させることが可能となる。また、翼のフラッピング運動を実現させる際に、翼上面側の外皮部分に対する翼下面側の外皮部分の相対的な移動が許容されるので、翼の捩れを容易ならしめることができる。従って、翼のフラッピング運動とともにフェザリング運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００１８】
また、前記羽ばたき飛行機において、翼の外皮部を、翼長方向に２つ以上の外皮部分に分割するとともに、これら外皮部分同士を若干の間隙をおいて連結し、翼のフラッピング運動を実現させる際に、一の外皮部分を隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動自在に構成することもできる。
【００１９】
かかる構成を採用すると、翼のフラッピング運動を実現させる際に、一の外皮部分を隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動させる（例えば一の外皮部分を他の外皮部分に対して近接・離隔移動させたり回動させたりする）ことができる。従って、翼のフラッピング運動とともにリードラグ運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００２０】
また、前記羽ばたき飛行機において、翼の打ち上げ時の運動エネルギを保存するとともに、この保存したエネルギを翼の打ち下ろし時に利用する打ち下ろし補助手段を備えることもできる。打ち下ろし補助手段として、翼の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存するとともに、この保存した弾性エネルギを前記翼の打ち下ろし時に利用するものを採用することができる。
【００２１】
かかる構成を採用すると、翼の打ち上げ時の運動エネルギを翼の打ち下ろし時に必要なエネルギに有効利用することができる。また、羽ばたき飛行に要するエネルギを節減することも可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、格段に大きな揚力及び推力を発生させるような独創的・革新的な羽ばたき機構を有し、将来的には人間を搭乗させて飛行可能な比較的大型の羽ばたき飛行機を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る羽ばたき飛行機について説明する。
【００２４】
まず、図１〜図６を用いて、本実施形態に係る羽ばたき飛行機の構成について説明する。
【００２５】
羽ばたき飛行機１は、図１〜図４に示すように、複数のパイプ等から構成される機体１０、機体１０に取り付けられた羽ばたき翼２０及び尾翼３０、羽ばたき翼２０の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを保存して羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用する弾性部材５０、等を備えている。
【００２６】
機体１０は、図１〜図４に示すように、前後方向に延在するように上下左右に配置された４本の前後パイプ（１１Ｕ、１１Ｄ、１１Ｒ、１１Ｌ）、左右方向に延在するように前後に配置され左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）を連結する２本の左右パイプ（１２Ｆ、１２Ｒ）、上方の前後パイプ（１１Ｕ）の前方端部と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の前方端部とを連結するとともに、下方の前後パイプ（１１Ｄ）の前方端部と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の前方端部とを連結する前方補強パイプ群（１３）、上方の前後パイプ（１１Ｕ）の所定位置と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の後方端部とを連結するとともに、下方の前後パイプ（１１Ｄ）の後方端部と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の後方端部とを連結する後方補強パイプ群（１４）、等から構成されたフレームである。機体１０を構成する各パイプは、羽ばたき翼２０の羽ばたき運動によっても変形しないように剛結合されている。機体１０には、羽ばたき翼２０及び尾翼３０が取り付けられるとともに、羽ばたき翼２０を駆動するための駆動部４２（後述）が搭載される。本実施形態においては、鉄やステンレススチール等の金属で調製されたパイプを採用している。
【００２７】
羽ばたき翼２０は、図１〜図３に示すように、機体１０の左右に取り付けられており、後述する羽ばたき機構により駆動されて複合的な羽ばたき運動（フラッピング運動、フェザリング運動及びリードラグ運動）を行う。羽ばたき翼２０は、翼根部から翼端部まで延在し翼前縁近傍に配置された左右一対の第１のカーボンパイプ２１、翼根部から翼端部まで延在し第１のカーボンパイプ２１よりも後方に配置された左右一対の第２のカーボンパイプ２２、所定形状の翼型を有するとともに第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２を挿通させる挿通孔を有し翼長方向に沿って複数配置されたリム２３、リム２３の外周を覆うように設けられた外皮部２４、等から構成されている。なお、本実施形態においては、羽ばたき翼２０のアスペクト比（翼長方向の長さと翼弦方向の平均長さとの比）を約９．４に設定している。羽ばたき翼２０のアスペクト比は、６以上に設定することが好ましい。
【００２８】
第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２は、いずれもＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）で調製された筒状部材であり、軽量・高強度であるとともに適度な弾性・柔軟性を有している。すなわち、これら第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２は、各々、本発明における第１及び第２の弾性筒状部材として機能する。第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２は、図２〜図４に示すように、後述する羽ばたき機構を介して機体１０に取り付けられており、羽ばたき機構の駆動により、翼根の近くに設けられた前後方向に延在する回動軸を中心に上下方向に回動するようになっている。これにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動が可能となる。また、第２のカーボンパイプ２２は、第１のカーボンパイプ２１よりも高い柔軟性を有している。これにより、羽ばたき翼２０のフェザリング運動が可能となる。なお、本実施形態においては、翼根側から翼端側になるに従って第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２の太さ（直径）が低減するようになっている。
【００２９】
リム２３の挿通孔は、挿通させる第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２の径よりも若干大きい径を有しており、第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２の翼長方向の移動を許容する。本実施形態においては、羽ばたき翼２０のフラッピング運動、フェザリング運動及びリードラグ運動を効果的に実現させるために、リム２３を発泡スチロール等の可撓性を有する材料で調製するようにしている。また、本実施形態においては、リム２３の挿通孔の内周に、硬質の材料からなる図示していない所定厚さの補強層を設けることにより、第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２との接触による挿入孔の磨耗を防ぐようにしている。
【００３０】
また、本実施形態においては、リム２３の位置に応じて挿通孔の位置を変更している。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、各々、羽ばたき翼２０の翼根部、翼長方向中間部、翼端部に配置されるリム２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの挿通孔の位置を示す図である。第１のカーボンパイプ２１を挿通させる第１の挿通孔２３Ａｆ、２３Ｂｆ、２３Ｃｆは、いずれも、リム２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの前縁近傍位置に配置されている。すなわち、第１の挿通孔とリム前縁部との間隔は翼根部から翼端部にわたって略一定である。一方、第２のカーボンパイプ２２を挿通させる第２の挿通孔２３Ａｒ、２３Ｂｒ、２３Ｃｒは、翼根部におけるリム２３Ａでは翼弦方向の略中間位置に配置されるのに対し、翼端寄りのリム２３Ｂ、２３Ｃになるに従って前縁部寄りの位置に配置されている。すなわち、第２の挿通孔とリム前縁部との間隔は翼根部から翼端部になるに従って短くされている。
【００３１】
外皮部２４は、図１〜図３に示すように、各リム２３の外周を覆うように設けられ、羽ばたき翼２０の上面及び下面を形成する。本実施形態においては、可撓性を有するプラスチック材料を用いて外皮部２４を調製している。また、本実施形態においては、上方の外皮部２４（羽ばたき翼２０の上面側の外皮部分）を、翼長方向に沿って複数配置されたリム２３に１個おきに接着するとともに、下方の外皮部２４（羽ばたき翼２０の下面側の外皮部分）を、上方の外皮部２４に接着されていないリム２３に接着している。これにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、上方の外皮部２４に対して下方の外皮部２４を相対的に移動させることが可能となるため、羽ばたき翼２０のフェザリング運動を効果的に実現させることができることとなる。
【００３２】
また、本実施形態においては、図１に示すように、外皮部２４を翼長方向に４つの外皮部分に分割し、この分割した外皮部分同士を帯状のシート２５で若干の間隙をおいて連結している。これにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、外皮部２４の一の外皮部分が隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動自在となるため、羽ばたき翼２０のリードラグ運動を効果的に実現させることができることとなる。
【００３３】
また、本実施形態においては、左右の羽ばたき翼２０の間に形成される間隙に起因する空気抵抗を低減させるとともに、翼根部においても高い揚力を発生させる目的で、図３に示すように、左右の羽ばたき翼２０の翼根部を透明なプラスチックシート２６で被覆している。かかるプラスチックシート２６により、左右の羽ばたき翼２０の間に形成される間隙をなくして空気抵抗を低減させることができるとともに、プラスチックシート２６の上面に高速の空気流を発生させて高い揚力を発生させることが可能となる。
【００３４】
尾翼３０は、図１〜図３に示すように、細い棒状部材３１と、棒状部材３１の間に張られた膜状部材３２と、から構成されて平面視で略三角形状を呈し、機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕにヒンジ３３を介して左右に回動自在に取り付けられている。尾翼３０は、図示されていない尾翼駆動機構により左右に回動して、羽ばたき飛行時における縦方向及び横方向の安定性を付与するとともに、羽ばたき飛行機１の進行方向を変更する機能を果たすものである。本実施形態においては、棒状部材３１として、ＣＦＲＰ製のパイプを採用するとともに、膜状部材３２としてビニール等の柔軟なプラスチックシートを採用している。
【００３５】
羽ばたき機構は、図２〜図４に示すように、機体１０に固定された前後２本の斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒ、これら斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒに沿って往復移動する前後２つのスライド部材４１Ｆ、４１Ｒ、前方のスライド部材４１Ｆを往復移動させる駆動部４２、羽ばたき翼２０の翼根部から所定距離離隔した位置を支持する翼支持部材４３Ｆ、４３Ｒ、等から構成されている。
【００３６】
前後２本の斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒは、図１、図４及び図６に示すように、上端部が下端部より後方に位置するように配置された状態で、上端部が機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕに固定される一方、下端部が機体１０の下方の前後パイプ１１Ｄに固定されている。また、前方の斜め軸部材４０Ｆと後方の斜め軸部材４０Ｒとは相互に平行になるように配置されている。斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒの後方への傾斜角θ（図６参照）は、羽ばたき翼２０のリードラグ運動に密接に関連する物理量であり、羽ばたき翼２０の規模や重量等に応じて適宜決定することができる。本実施形態においては、この傾斜角θを１０°〜３０°に設定している。
【００３７】
前後２つのスライド部材４１Ｆ、４１Ｒは、各々、前後２本の斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒに沿ってスライド自在に取り付けられており、図４及び図６に示すように、機体１０の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動する。すなわち、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒは、本発明における移動部材である。前方のスライド部材４１Ｆには、図４に示すように、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根側端部がヒンジ部を介して連結されており、後方のスライド部材４１Ｒには、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根側端部がヒンジ部を介して連結されている。これにより、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒに対して羽ばたき翼２０が前後方向の仮想的な回動軸を中心に回動自在となり、羽ばたき翼２０のフラッピング運動が可能となる。
【００３８】
駆動部４２は、回転力を発生させる回転駆動装置、この回転駆動装置の回転力を上下方向の往復運動に変換して前方のスライド部材４１Ｆに伝達する動力変換装置、等から構成されている。本実施形態においては、図２に示すように、ガソリン等の燃料を燃焼させることにより回転力を発生させるエンジン４２Ａを回転駆動装置として採用している。また、本実施形態においては、エンジン４２Ａで発生させた回転力の回転速度を減速させる図示されていない減速歯車機構と、この減速歯車機構を介して減速された状態で伝達された回転力を上下方向の往復運動に変換する図２に示した左右対称のクランク機構４２Ｂと、により動力変換装置を構成している。
【００３９】
前方に左右一対にして配置された翼支持部材（前方翼支持部材）４３Ｆ、４３Ｆは、図４に示すように、機体１０を構成する左右の前後パイプ１１Ｒ、１１Ｌの前端部と、羽ばたき翼２０の左右の第１のカーボンパイプ２１、２１の翼根に近い部分と、を連結する。前方翼支持部材４３Ｆと第１のカーボンパイプ２１との結合は剛結合ではなく、前方翼支持部材４３Ｆと第１のカーボンパイプ２１との接続部（前方支点Ｐｆ）において、第１カーボンパイプ２１が前方翼支持部材４３Ｆに対して２つの回動軸を中心に回動自在とされている。すなわち、第１のカーボンパイプ２１は、図２及び図４に示すように、前方支点Ｐｆを通る前後方向の回動軸を中心に上下方向（矢印Ｒｕ及びＲｄの方向）に回動自在とされるとともに、図３及び図４に示すように、前方支点Ｐｆを通る上下方向の回動軸を中心に前後方向（矢印Ｒｆ及びＲｒの方向）に回動自在とされている。また、前方翼支持部材４３Ｆと機体１０の前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との結合も剛結合ではなく、前方翼支持部材４３Ｆと前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との接続部において、前方翼支持部材４３Ｆが前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）に対して前後方向及び左右方向の回動軸を中心に回動するようになっている。
【００４０】
後方に左右一対にして配置された翼支持部材（後方翼支持部材）４３Ｒ、４３Ｒは、図４に示すように、機体１０を構成する左右の前後パイプ１１Ｒ、１１Ｌの後端部と、羽ばたき翼２０の左右の第２のカーボンパイプ２２、２２の翼根に近い部分と、を連結する。後方翼支持部材４３Ｒと第２のカーボンパイプ２２との結合は剛結合ではなく、後方翼支持部材４３Ｒと第２のカーボンパイプ２２との接続部（後方支点Ｐｒ）において、第２カーボンパイプ２２が後方翼支持部材４３Ｒに対して２つの回動軸を中心に回動自在とされている。すなわち、第２のカーボンパイプ２２は、図２及び図４に示すように、後方支点Ｐｆを通る前後方向の回動軸を中心に上下方向（矢印Ｒｕ及びＲｄの方向）に回動自在とされるとともに、図３及び図４に示すように、後方支点Ｐｆを通る上下方向の回動軸を中心に前後方向（矢印Ｒｆ及びＲｒの方向）に回動自在とされている。また、後方翼支持部材４３Ｒと機体１０の前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との結合も剛結合ではなく、後方翼支持部材４３Ｒと前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との接続部において、後方翼支持部材４３Ｒが前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）に対して前後方向及び左右方向の回動軸を中心に回動するようになっている。
【００４１】
前方翼支持部材４３Ｆと第１のカーボンパイプ２１との接続部（前方支点Ｐｆ）及び後方翼支持部材４３Ｒと第２のカーボンパイプ２２との接続部（後方支点Ｐｒ）は、図６に示すように、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点（往復移動の最も上方・後方の位置）よりも下方かつ前方の位置であって、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最下最前点（往復移動の最も下方・前方の位置）よりも上方かつ後方の位置に配置するようにする。前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒの位置は、羽ばたき翼２０のフラッピング運動及びリードラグ運動に密接に関連しており、これらの位置を変更することにより、羽ばたき翼２０の打ち上げ運動及び打ち下ろし運動の最大角度や、リード運動及びラグ運動の最大角度を変更することができる。
【００４２】
例えば、図６に示すように、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点と最下最前点との上下方向における中間位置に配置すると、羽ばたき翼２０の打ち上げ角（基準位置からの上方への回動角度）の最大値と打ち下ろし角（基準位置からの下方への回動角度）の最大値とを略同一の値に設定することができる。また、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点寄り（上下方向中間位置よりも上方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０の打ち上げ角度の最大値を大きくし、打ち下ろし角度の最大値を小さくすることができる。一方、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最下最前点寄り（上下方向中間位置よりも下方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０の打ち上げ角度の最大値を小さくし、打ち下ろし角度の最大値を大きくすることができる。
【００４３】
また、図６に示すように、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点と最下最前点との前後方向における略中間位置に配置すると、羽ばたき翼２０のリード角（基準位置からの前方への回動角度）の最大値とラグ角（基準位置からの後方への回動角度）の最大値とを略同一の値に設定することができる。また、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点寄り（前後方向中間位置よりも後方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０のリード角の最大値を小さくし、ラグ角の最大値を大きくすることができる。一方、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最下最前点寄り（前後方向中間位置よりも前方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０のリード角の最大値を大きくし、ラグ角の最大値を小さくすることができる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、図４に示すように、前方翼支持部材４３Ｆの上端部（前方支点Ｐｆ）と後方翼支持部材４３Ｒの上端部（後方支点Ｐｒ）とを連結パイプ４４で連結している。これにより、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒの前後方向における動きを安定させることができる。
【００４５】
羽ばたき機構２０が以上のように構成されることにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動、フェザリング運動及びリードラグ運動が同時に実現されることとなる。すなわち、駆動部４２が前方のスライド部材４１Ｆを前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って往復移動させることにより、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部が機体１０の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動し、これに伴って、羽ばたき翼２０の前縁部が前方支点Ｐｆを中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、羽ばたき翼２０の前縁部が前方支点Ｐｆを中心に前後に回動してリードラグ運動を行う。また、駆動部４２により羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１が前記のように駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って往復移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動し、これに伴って、羽ばたき翼２０の翼弦方向中間部が後方支点Ｐｒを中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、羽ばたき翼２０の翼弦方向中間部が後方支点Ｐｒを中心に前後に回動してリードラグ運動を行う。さらに、第２のカーボンパイプ２２が第１のカーボンパイプ２１よりも遅れて駆動され、フラッピング運動の際には羽ばたき翼２０の前縁部が翼弦方向中間部よりも常に先行して移動するため、フェザリング運動も同時に実現されることとなる。
【００４６】
弾性部材５０は、図２及び図４に示すように、機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕと前方のスライド部材４１Ｆとの間に掛け渡されたゴムであり、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存するとともに、この保存した弾性エネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用する。すなわち、弾性部材５０（ゴム）は、本発明における打ち下ろし補助手段として機能する。
【００４７】
次に、図７〜図１２を用いて、本実施形態に係る羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０の動きについて説明する。
【００４８】
＜打ち上げ時＞
最初に、図７、図８及び図１１を用いて、羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０を水平の状態（図２参照）から打ち上げる場合の動きについて説明する。羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０の打ち上げ運動を実現させる際には、図７に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆを前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って下方に移動させることにより、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部を機体１０の下方位置へと移動させる。このようにすることにより、図７に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に上方（矢印Ｒｕ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って下方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の下方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に上方（矢印Ｒｕ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０の打ち上げ運動が実現されることとなる。
【００４９】
また、前記した打ち上げ時においては、図８に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆが前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って前方にも移動することとなるため、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部は機体１０の前方位置へと移動する。これにより、図８に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に後方（矢印Ｒｒ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って前方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の前方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に後方（矢印Ｒｒ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０のラグ運動が実現されることとなる。
【００５０】
さらに、前記した打ち上げ時においては、第２のカーボンパイプ２２が第１のカーボンパイプ２１よりも遅れて駆動されるため、羽ばたき翼２０の前縁部が翼弦方向中間部よりも先行して上方に移動する。これにより、打ち上げ時においては、図１１に示すように、羽ばたき翼２０の正のピッチ角を増大させるような運動が実現されることとなる。なお、前記した打ち上げ時においては、図７に示すように、機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕと第１のカーボンパイプ２１との間に掛け渡した弾性部材５０が伸張するため、打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存することが可能となる。
【００５１】
＜打ち下ろし時＞
続いて、図９〜図１２を用いて、羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０を水平の状態（図２参照）から打ち下ろす場合の動きについて説明する。羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０の打ち下ろし運動を実現させる際には、図９に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆを前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って上方に移動させることにより、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部を機体１０の上方位置へと移動させる。このようにすることにより、図９に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に下方（矢印Ｒｄ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って上方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の上方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に下方（矢印Ｒｄ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０の打ち下ろし運動が実現されることとなる。
【００５２】
また、前記した打ち下ろし時においては、図１０に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆが前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って後方にも移動することとなるため、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部は機体１０の後方位置へと移動する。これにより、図１０に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に前方（矢印Ｒｆ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って後方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の後方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に前方（矢印Ｒｆ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０のリード運動が実現されることとなる。
【００５３】
さらに、前記した打ち下ろし時においては、第２のカーボンパイプ２２が第１のカーボンパイプ２１よりも遅れて駆動されるため、羽ばたき翼２０の前縁部が翼弦方向中間部よりも先行して下方に移動する。これにより、打ち下ろし時においては、図１１に示すように、羽ばたき翼２０の負のピッチ角を増大させるような運動が実現されることとなる。かかる打ち下ろし時においては、打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存した弾性部材５０の弾性力を利用することが可能となる。
【００５４】
なお、羽ばたき翼２０の打ち下ろし時においては、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、翼端部における上向きの空気流速度ベクトルが、翼根部における上向きの空気流速度ベクトルよりも大きくなる。このため、羽ばたき翼２０の負のピッチ角が翼根部から翼端部まで一様であると、翼端部において迎え角が大きくなりすぎて効果的に揚力及び推力を発生させることが困難となる。しかし、本実施形態においては、羽ばたき翼２０の翼根側から翼端側になるに従って第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２が漸次細くなり柔軟性が増大しているため、羽ばたき翼２０の負のピッチ角を翼根側から翼端側になるに従って徐々に増大させることができる。このため、図１２（Ｂ）に示すように、翼端部における迎え角αを適正な大きさにすることができるので、効果的に揚力及び推力を発生させることが可能となる。
【００５５】
以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０の打ち下ろし運動を実現させると同時に羽ばたき翼２０を後方から前方に移動させるリード運動を実現させることにより、空気に対する羽ばたき翼２０の相対速度を高めることができるため、大きい揚力及び推力を発生させることができる。また、羽ばたき翼２０の打ち上げ運動を実現させると同時に羽ばたき翼２０を前方から後方に靡かせるラグ運動を実現させることにより、空気に対する羽ばたき翼２０の相対速度を低下させることができるため、羽ばたき翼２０の打ち上げ時にダウンフォースが発生する場合には、その大きさを低減させることができる。
【００５６】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、回転力を発生させるエンジン４２Ａ（回転駆動装置）と、このエンジン４２Ａの回転力を上下方向の往復運動に変換して移動部材に伝達する動力変換装置と、を有する駆動部４２を採用しているので、従来の羽ばたき飛行機の駆動源であったゴムやモータ等と比較して格段に大きな動力を発生させることができる。従って、機体の大型化が可能となり、機体への人間の搭乗を実現させることが可能となる。
【００５７】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０を構成する２種類のカーボンパイプ２１、２２の柔軟性の差と、空気力の作用と、により、フラッピング運動と同時にフェザリング運動を実現させることができる。具体的には、羽ばたき翼２０の打ち上げ・打ち下ろし時における空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２のカーボンパイプ２２が配置された翼弦方向中間部分を、第１のカーボンパイプ２１が配置された翼前縁部分よりも大きく撓ませることができる。すなわち、羽ばたき翼２０の打ち上げ・打ち下ろし時に作用する上下方向の空気力により、第１のカーボンパイプ２１と第２のカーボンパイプ２２との間に存在する仮想的な軸をフェザリング軸として、羽ばたき翼２０のピッチ角を変更することができる。また、羽ばたき翼２０の打ち上げ時には、空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２のカーボンパイプが配置された翼弦方向中間部分が第１のカーボンパイプ２１が配置された翼前縁部分よりも大きく撓んで下方に位置することとなるため、羽ばたき翼２０の打ち上げ時において羽ばたき翼２０の迎え角を増大させることができ（図１１参照）、常に上向きの揚力を発生させることが可能となる。
【００５８】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、軽量で高強度なカーボンパイプ（ＣＦＲＰ製のパイプ）を用いて羽ばたき翼２０を構成しているため、機体全体の軽量化を実現させることが可能となる。
【００５９】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０全体が所定形状の翼型を有するため、より大きい揚力及び推力を発生させることができる。従って、羽ばたき飛行機１の滑空能力（揚抗比）を高めることができるため、飛行時の消費エネルギを一層節減することが可能となるとともに、人を搭乗させるような大型で重量の大きい機体を飛行させることが可能となる。また、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、羽ばたき翼２０の上方の外皮部２４（上面側の外皮部分）に対する下方の外皮部２４（下面側の外皮部分）の相対的な移動が許容されるので、羽ばたき翼２０の捩れを容易ならしめることができる。従って、羽ばたき翼２０のフラッピング運動とともにフェザリング運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００６０】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０の外皮部２４を、翼長方向に４つの外皮部分に分割するとともに、これら外皮部分同士を若干の間隙をおいて連結しているため、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、羽ばたき翼２０の一の外皮部分を隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動させることができる。従って、羽ばたき翼２０のフラッピング運動とともにリードラグ運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００６１】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギとして保存するとともに、この保存したエネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用する弾性部材５０（打ち下ろし補助手段）を備えている。従って、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に必要な大きなエネルギに有効利用することができる。また、羽ばたき飛行に要するエネルギを節減することも可能となる。
【００６２】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、極めて独創的・革新的な羽ばたき機構を用いて羽ばたき翼２０のフラッピング運動と同時にリードラグ運動を実現させているため、羽ばたき翼２０の翼端部を、図１１に示すような略楕円形状の軌道を描くように移動させることができる。すなわち、上方に移動させた羽ばたき翼２０を打ち上げ最上点で停止させることなく、打ち上げ運動のエネルギを失わせずに打ち下ろし運動へと移行させることができる。同様に、下方に移動させた羽ばたき翼２０を打ち下ろし最下点で停止させることなく、打ち下ろし運動のエネルギを失わせずに打ち上げ運動へと移行させることができる。従って、羽ばたき翼２０の駆動エネルギを格段に低減させることが可能となる。また、駆動部４２への抵抗を低減させることもできるので、駆動部４２の耐用期間を延ばすことが可能となる。
【００６３】
なお、以上の実施形態においては、複数のパイプからなるフレームで機体１０を構成した例を示したが、機体１０の構成はこれに限られるものではない。すなわち、羽ばたき翼や尾翼を取り付けることができ、羽ばたき機構を搭載することができる構成であれば、いかなる構成を採用してもよい。また、尾翼３０の構成も本実施形態における構成に限られるものではない。
【００６４】
また、以上の実施形態においては、羽ばたき翼２０を構成する弾性筒状部材としてＣＦＲＰ製のパイプ（カーボンパイプ）を採用した例を示したが、適度な弾性・柔軟性を有する他の材料（例えば、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）等の他の繊維強化プラスチックや繊維強化金属）を用いて弾性筒状部材を調製することもできる。
【００６５】
また、以上の実施形態においては、羽ばたき翼２０の外皮部２４を左右各々４つの部分に分割した例を示したが、外皮部２４の分割数は、羽ばたき翼２０の長さ、翼弦長、翼厚、重量等を勘案して、適宜変更することができる。
【００６６】
また、以上の実施形態においては、図４に示すように、翼支持部材（４３Ｆ、４３Ｒ）の一方の端部を、羽ばたき翼２０のカーボンパイプ（２１、２２）の翼根に近い部分に結合させた例を示したが、カーボンパイプと翼支持部材との結合位置（すなわち前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒの位置）は、駆動部の構成や翼支持部材の長さ等に応じて適宜変更することができる。
【００６７】
また、以上の実施形態においては、１台のエンジン４２Ａと左右対称なクランク機構４２Ｂとを有する駆動部４２を構成した例を示したが、駆動部４２の構成はこれに限られるものではない。すなわち、斜め軸部材（４０Ｆ、４０Ｒ）に沿ってスライド部材（４１Ｆ、４１Ｒ）を往復移動させて羽ばたき翼２０の羽ばたき運動を実現させることができるものであれば、いかなる構成を採用することもできる。
【００６８】
また、以上の実施形態においては、打ち下ろし補助手段としてゴムを採用した例を示したが、打ち下ろし補助手段の構成はこれに限られるものではない。すなわち、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを保存するとともに、この保存したエネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用することができるものであれば、いかなる構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る羽ばたき飛行機の斜視図である。
【図２】図１に示した羽ばたき飛行機の正面図（前方から見た図）である。
【図３】図１に示した羽ばたき飛行機の平面図（上方から見た図）である。
【図４】図１に示した羽ばたき飛行機の羽ばたき機構の構成を説明するための構成図である。
【図５】図１に示した羽ばたき飛行機のリムの構成を示す構成図であり、（Ａ）は翼根部に配置されるリム、（Ｂ）は翼長方向中間部に配置されるリム、（Ｃ）は翼端部に配置されるリム、を各々示すものである。
【図６】図１に示した羽ばたき飛行機の斜め軸部材の傾斜状態を示す説明図である。
【図７】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち上げ時における羽ばたき翼の動きを説明するための正面図である。
【図８】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち上げ時における羽ばたき翼の動きを説明するための平面図である。
【図９】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち下ろし時における羽ばたき翼の動きを説明するための正面図である。
【図１０】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち下ろし時における羽ばたき翼の動きを説明するための平面図である。
【図１１】図１に示した羽ばたき飛行機の羽ばたき翼のピッチ角の変化を示す説明図である。
【図１２】図１に示した羽ばたき飛行機の羽ばたき翼の翼根部と翼端部のピッチ角の相違による空気力学的効果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…羽ばたき飛行機、１０…機体、２０…羽ばたき翼、２１…第１のカーボンパイプ（第１の弾性筒状部材）、２２…第２のカーボンパイプ（第２の弾性筒状部材）、２３・２３Ａ〜２３Ｃ…リム、２３Ａｆ〜２３Ｃｆ・２３Ａｒ〜２３Ｃｒ…挿入孔、２４…外皮部、４０Ｆ・４０Ｒ…斜め軸部材、４１Ｆ・４１Ｒ…スライド部材（移動部材）、４２…駆動部、４２Ａ…エンジン（回転駆動装置）、４２Ｂ…クランク機構（動力変換装置）、４３Ｆ・４３Ｒ…翼支持部材、５０…弾性部材（打ち下ろし補助手段）、Ｐｆ…前方支点、Ｐｒ…後方支点。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽ばたき飛行機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、推進装置によって発生させた推力を用いて翼に揚力を発生させて飛行する航空機が種々提案されている。人間が搭乗可能な航空機としては、機体に固定された主翼によって揚力を発生させるとともにエンジン等の推進装置によって推力を発生させる固定翼航空機や、複数のブレードを回転軸周りに回転させて揚力及び推力を発生させる回転翼航空機が主流となっている。
【０００３】
また、前記した固定翼航空機や回転翼航空機が完成する以前から、翼の一部又は全部を鳥のように羽ばたかせることによって揚力及び推力を発生させる「羽ばたき飛行機」の開発も進められていた。
【０００４】
現在においては、翼を打ち上げ打ち下ろしする主運動（フラッピング運動）と、翼のピッチ角を変更する副運動（フェザリング運動）と、を連成させるように構成された羽ばたき飛行機が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。また、モータの回転力をクランク等の動力伝達機構を介して翼に伝達して翼を羽ばたかせる羽ばたき飛行機も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。また、近年においては、翼上面及び翼下面の前縁部分を接続する一方、後縁部分を分離させることにより、羽ばたき時における翼の捻りを許容する技術も提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１３５８６６号公報
【特許文献２】特開２００５−１１９６５８号公報
【特許文献３】特開２００５−２８８１４２号公報
【非特許文献１】デローリエ（J.D.DeLAURIER）、「エアロダイナミック・モデル・フォー・フラッピング−ウィング・フライト（An aerodynamic model for flapping-wing flight）」、エアロノーティカルジャーナル（Aeronautical Journal）、（米国）、１９９３年４月、p.125−161
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した特許文献１〜特許文献３及び非特許文献１に記載されたような従来の技術を採用すると、例えば遊戯用の模型や災害地調査用等の小型飛翔体として利用することが可能な比較的小型の羽ばたき飛行機を得ることができる。
【０００６】
しかし、前記した従来の技術を採用しても、固定翼航空機や回転翼航空機のように人間を搭乗させて飛行するような比較的大型の羽ばたき飛行機を得ることは依然として困難であった。人間が搭乗可能な大型の羽ばたき飛行機を完成させるためには、格段に大きな揚力及び推力を発生させるように従来の技術とは一線を画した独創的・革新的な羽ばたき機構を開発する必要があった。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、極めて独創的・革新的な羽ばたき機構を有し、将来的には人間を搭乗させて飛行可能な比較的大型の羽ばたき飛行機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】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明に係る羽ばたき飛行機は、機体と、この機体に取り付けられた翼と、この翼の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機であって、羽ばたき機構は、上端部が機体の後方寄りに位置し下端部が機体の前方寄りに位置するように配置された状態で機体に固定された軸部材と、軸部材に沿って機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動するように構成されるとともに翼の翼根部にヒンジ部を介して連結された移動部材と、移動部材を往復移動させる駆動部と、機体と翼とを連結し翼の翼根部から所定距離離隔した位置を支持するとともに翼との接続部分を支点として翼を上下方向及び前後方向に回動自在とする翼支持部材と、を有し、駆動部で移動部材を軸部材に沿って往復移動させて翼の翼根部を機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間で往復移動させることにより、前記支点を中心に翼を上下に回動させてフラッピング運動を実現させると同時に、前記支点を中心に翼を前後に回動させてリードラグ運動を実現させるものである。
【０００９】
かかる構成を採用すると、翼のフラッピング運動と、翼のリードラグ運動と、を同時に実現させながら羽ばたき飛行を行うことができる。例えば、翼の打ち下ろし運動を実現させると同時に翼を後方から前方に移動させるリード運動を実現させることにより、空気に対する翼の相対速度を高めることができるため、大きい揚力及び推力を発生させることができる。一方、翼の打ち上げ運動を実現させると同時に翼を前方から後方に靡かせるラグ運動を実現させることにより、空気に対する翼の相対速度を低下させることができるため、翼の打ち上げ時にダウンフォースが発生する場合には、その大きさを低減させることができる。
【００１０】
前記羽ばたき飛行機において、回転力を発生させる回転駆動装置と、この回転駆動装置の回転力を上下方向の往復運動に変換して移動部材に伝達する動力変換装置と、を有する駆動部を採用することができる。特に、回転駆動装置としてエンジンを採用することが好ましい。
【００１１】
かかる構成を採用すると、従来の羽ばたき飛行機の駆動源であったゴムやモータ等と比較して格段に大きな動力を発生させることができるので、機体の大型化が可能となり、機体への人間の搭乗を実現させることが可能となる。
【００１２】
また、前記羽ばたき飛行機において、翼根部から翼端部まで延在し翼前縁近傍に配置された第１の弾性筒状部材と、翼根部から翼端部まで延在し第１の弾性筒状部材よりも後方に配置された第２の弾性筒状部材と、を有し、第２の弾性筒状部材は第１の弾性筒状部材よりも高い柔軟性を有し、前記支点を中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、第１及び第２の弾性筒状部材の柔軟性の差によりフェザリング運動を行う翼を採用することが好ましい。
【００１３】
かかる構成を採用すると、翼を構成する２種類の弾性筒状部材の柔軟性の差と、空気力の作用と、により、フラッピング運動と同時にフェザリング運動を実現させることができる。具体的には、翼の打ち上げ・打ち下ろし時における空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２の弾性筒状部材が配置された翼部分（例えば翼弦方向中間部分）を、第１の弾性筒状部材が配置された翼前縁部分よりも大きく撓ませることができる。すなわち、翼の打ち上げ・打ち下ろし時に作用する上下方向の空気力により、第１の弾性筒状部材と第２の弾性筒状部材との間に存在する仮想的な軸をフェザリング軸として、翼のピッチ角を変更することができる。また、翼の打ち上げ時には、空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２の弾性筒状部材が配置された翼部分（例えば翼弦方向中間部分）が第１の弾性筒状部材が配置された翼前縁部分よりも大きく撓んで下方に位置することとなるため、翼の打ち上げ時において翼の迎え角を増大させることができ、常に上向きの揚力を発生させることが可能となる。
【００１４】
また、前記羽ばたき飛行機において、第１及び第２の弾性筒状部材として、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製のパイプを採用することができる。
【００１５】
かかる構成によれば、軽量で高強度なＣＦＲＰ製のパイプを用いて翼を構成しているため、機体全体の軽量化を実現させることが可能となる。
【００１６】
また、前記羽ばたき飛行機において、所定形状の翼型を有するとともに第１及び第２の弾性筒状部材を挿通させる挿通孔を有し翼長方向に沿って複数配置されたリムと、これらリムの外周を覆うように設けられ翼の上面及び下面を形成する外皮部と、を有する翼を採用することができる。かかる構成を採用する場合、外皮部は、翼のフラッピング運動を実現させる際に、翼上面側の外皮部分に対する翼下面側の外皮部分の相対的な移動を許容するように構成されることが好ましい。
【００１７】
かかる構成を採用すると、翼全体が所定形状の翼型を有するものとなるため、より大きい揚力及び推力を発生させることができる。従って、羽ばたき飛行機の滑空能力（揚抗比）を高めることができるため、飛行時の消費エネルギを一層節減することが可能となるとともに、人を搭乗させるような大型で重量の大きい機体を飛行させることが可能となる。また、翼のフラッピング運動を実現させる際に、翼上面側の外皮部分に対する翼下面側の外皮部分の相対的な移動が許容されるので、翼の捩れを容易ならしめることができる。従って、翼のフラッピング運動とともにフェザリング運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００１８】
また、前記羽ばたき飛行機において、翼の外皮部を、翼長方向に２つ以上の外皮部分に分割するとともに、これら外皮部分同士を若干の間隙をおいて連結し、翼のフラッピング運動を実現させる際に、一の外皮部分を隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動自在に構成することもできる。
【００１９】
かかる構成を採用すると、翼のフラッピング運動を実現させる際に、一の外皮部分を隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動させる（例えば一の外皮部分を他の外皮部分に対して近接・離隔移動させたり回動させたりする）ことができる。従って、翼のフラッピング運動とともにリードラグ運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００２０】
また、前記羽ばたき飛行機において、翼の打ち上げ時の運動エネルギを保存するとともに、この保存したエネルギを翼の打ち下ろし時に利用する打ち下ろし補助手段を備えることもできる。打ち下ろし補助手段として、翼の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存するとともに、この保存した弾性エネルギを前記翼の打ち下ろし時に利用するものを採用することができる。
【００２１】
かかる構成を採用すると、翼の打ち上げ時の運動エネルギを翼の打ち下ろし時に必要なエネルギに有効利用することができる。また、羽ばたき飛行に要するエネルギを節減することも可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、格段に大きな揚力及び推力を発生させるような独創的・革新的な羽ばたき機構を有し、将来的には人間を搭乗させて飛行可能な比較的大型の羽ばたき飛行機を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る羽ばたき飛行機について説明する。
【００２４】
まず、図１〜図６を用いて、本実施形態に係る羽ばたき飛行機の構成について説明する。
【００２５】
羽ばたき飛行機１は、図１〜図４に示すように、複数のパイプ等から構成される機体１０、機体１０に取り付けられた羽ばたき翼２０及び尾翼３０、羽ばたき翼２０の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを保存して羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用する弾性部材５０、等を備えている。
【００２６】
機体１０は、図１〜図４に示すように、前後方向に延在するように上下左右に配置された４本の前後パイプ（１１Ｕ、１１Ｄ、１１Ｒ、１１Ｌ）、左右方向に延在するように前後に配置され左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）を連結する２本の左右パイプ（１２Ｆ、１２Ｒ）、上方の前後パイプ（１１Ｕ）の前方端部と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の前方端部とを連結するとともに、下方の前後パイプ（１１Ｄ）の前方端部と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の前方端部とを連結する前方補強パイプ群（１３）、上方の前後パイプ（１１Ｕ）の所定位置と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の後方端部とを連結するとともに、下方の前後パイプ（１１Ｄ）の後方端部と左右の前後パイプ（１１Ｒ、１１Ｌ）の後方端部とを連結する後方補強パイプ群（１４）、等から構成されたフレームである。機体１０を構成する各パイプは、羽ばたき翼２０の羽ばたき運動によっても変形しないように剛結合されている。機体１０には、羽ばたき翼２０及び尾翼３０が取り付けられるとともに、羽ばたき翼２０を駆動するための駆動部４２（後述）が搭載される。本実施形態においては、鉄やステンレススチール等の金属で調製されたパイプを採用している。
【００２７】
羽ばたき翼２０は、図１〜図３に示すように、機体１０の左右に取り付けられており、後述する羽ばたき機構により駆動されて複合的な羽ばたき運動（フラッピング運動、フェザリング運動及びリードラグ運動）を行う。羽ばたき翼２０は、翼根部から翼端部まで延在し翼前縁近傍に配置された左右一対の第１のカーボンパイプ２１、翼根部から翼端部まで延在し第１のカーボンパイプ２１よりも後方に配置された左右一対の第２のカーボンパイプ２２、所定形状の翼型を有するとともに第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２を挿通させる挿通孔を有し翼長方向に沿って複数配置されたリム２３、リム２３の外周を覆うように設けられた外皮部２４、等から構成されている。なお、本実施形態においては、羽ばたき翼２０のアスペクト比（翼長方向の長さと翼弦方向の平均長さとの比）を約９．４に設定している。羽ばたき翼２０のアスペクト比は、６以上に設定することが好ましい。
【００２８】
第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２は、いずれもＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）で調製された筒状部材であり、軽量・高強度であるとともに適度な弾性・柔軟性を有している。すなわち、これら第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２は、各々、本発明における第１及び第２の弾性筒状部材として機能する。第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２は、図２〜図４に示すように、後述する羽ばたき機構を介して機体１０に取り付けられており、羽ばたき機構の駆動により、翼根の近くに設けられた前後方向に延在する回動軸を中心に上下方向に回動するようになっている。これにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動が可能となる。また、第２のカーボンパイプ２２は、第１のカーボンパイプ２１よりも高い柔軟性を有している。これにより、羽ばたき翼２０のフェザリング運動が可能となる。なお、本実施形態においては、翼根側から翼端側になるに従って第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２の太さ（直径）が低減するようになっている。
【００２９】
リム２３の挿通孔は、挿通させる第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２の径よりも若干大きい径を有しており、第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２の翼長方向の移動を許容する。本実施形態においては、羽ばたき翼２０のフラッピング運動、フェザリング運動及びリードラグ運動を効果的に実現させるために、リム２３を発泡スチロール等の可撓性を有する材料で調製するようにしている。また、本実施形態においては、リム２３の挿通孔の内周に、硬質の材料からなる図示していない所定厚さの補強層を設けることにより、第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２との接触による挿入孔の磨耗を防ぐようにしている。
【００３０】
また、本実施形態においては、リム２３の位置に応じて挿通孔の位置を変更している。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、各々、羽ばたき翼２０の翼根部、翼長方向中間部、翼端部に配置されるリム２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの挿通孔の位置を示す図である。第１のカーボンパイプ２１を挿通させる第１の挿通孔２３Ａｆ、２３Ｂｆ、２３Ｃｆは、いずれも、リム２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃの前縁近傍位置に配置されている。すなわち、第１の挿通孔とリム前縁部との間隔は翼根部から翼端部にわたって略一定である。一方、第２のカーボンパイプ２２を挿通させる第２の挿通孔２３Ａｒ、２３Ｂｒ、２３Ｃｒは、翼根部におけるリム２３Ａでは翼弦方向の略中間位置に配置されるのに対し、翼端寄りのリム２３Ｂ、２３Ｃになるに従って前縁部寄りの位置に配置されている。すなわち、第２の挿通孔とリム前縁部との間隔は翼根部から翼端部になるに従って短くされている。
【００３１】
外皮部２４は、図１〜図３に示すように、各リム２３の外周を覆うように設けられ、羽ばたき翼２０の上面及び下面を形成する。本実施形態においては、可撓性を有するプラスチック材料を用いて外皮部２４を調製している。また、本実施形態においては、上方の外皮部２４（羽ばたき翼２０の上面側の外皮部分）を、翼長方向に沿って複数配置されたリム２３に１個おきに接着するとともに、下方の外皮部２４（羽ばたき翼２０の下面側の外皮部分）を、上方の外皮部２４に接着されていないリム２３に接着している。これにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、上方の外皮部２４に対して下方の外皮部２４を相対的に移動させることが可能となるため、羽ばたき翼２０のフェザリング運動を効果的に実現させることができることとなる。
【００３２】
また、本実施形態においては、図１に示すように、外皮部２４を翼長方向に４つの外皮部分に分割し、この分割した外皮部分同士を帯状のシート２５で若干の間隙をおいて連結している。これにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、外皮部２４の一の外皮部分が隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動自在となるため、羽ばたき翼２０のリードラグ運動を効果的に実現させることができることとなる。
【００３３】
また、本実施形態においては、左右の羽ばたき翼２０の間に形成される間隙に起因する空気抵抗を低減させるとともに、翼根部においても高い揚力を発生させる目的で、図３に示すように、左右の羽ばたき翼２０の翼根部を透明なプラスチックシート２６で被覆している。かかるプラスチックシート２６により、左右の羽ばたき翼２０の間に形成される間隙をなくして空気抵抗を低減させることができるとともに、プラスチックシート２６の上面に高速の空気流を発生させて高い揚力を発生させることが可能となる。
【００３４】
尾翼３０は、図１〜図３に示すように、細い棒状部材３１と、棒状部材３１の間に張られた膜状部材３２と、から構成されて平面視で略三角形状を呈し、機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕにヒンジ３３を介して左右に回動自在に取り付けられている。尾翼３０は、図示されていない尾翼駆動機構により左右に回動して、羽ばたき飛行時における縦方向及び横方向の安定性を付与するとともに、羽ばたき飛行機１の進行方向を変更する機能を果たすものである。本実施形態においては、棒状部材３１として、ＣＦＲＰ製のパイプを採用するとともに、膜状部材３２としてビニール等の柔軟なプラスチックシートを採用している。
【００３５】
羽ばたき機構は、図２〜図４に示すように、機体１０に固定された前後２本の斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒ、これら斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒに沿って往復移動する前後２つのスライド部材４１Ｆ、４１Ｒ、前方のスライド部材４１Ｆを往復移動させる駆動部４２、羽ばたき翼２０の翼根部から所定距離離隔した位置を支持する翼支持部材４３Ｆ、４３Ｒ、等から構成されている。
【００３６】
前後２本の斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒは、図１、図４及び図６に示すように、上端部が下端部より後方に位置するように配置された状態で、上端部が機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕに固定される一方、下端部が機体１０の下方の前後パイプ１１Ｄに固定されている。また、前方の斜め軸部材４０Ｆと後方の斜め軸部材４０Ｒとは相互に平行になるように配置されている。斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒの後方への傾斜角θ（図６参照）は、羽ばたき翼２０のリードラグ運動に密接に関連する物理量であり、羽ばたき翼２０の規模や重量等に応じて適宜決定することができる。本実施形態においては、この傾斜角θを１０°〜３０°に設定している。
【００３７】
前後２つのスライド部材４１Ｆ、４１Ｒは、各々、前後２本の斜め軸部材４０Ｆ、４０Ｒに沿ってスライド自在に取り付けられており、図４及び図６に示すように、機体１０の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動する。すなわち、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒは、本発明における移動部材である。前方のスライド部材４１Ｆには、図４に示すように、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根側端部がヒンジ部を介して連結されており、後方のスライド部材４１Ｒには、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根側端部がヒンジ部を介して連結されている。これにより、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒに対して羽ばたき翼２０が前後方向の仮想的な回動軸を中心に回動自在となり、羽ばたき翼２０のフラッピング運動が可能となる。
【００３８】
駆動部４２は、回転力を発生させる回転駆動装置、この回転駆動装置の回転力を上下方向の往復運動に変換して前方のスライド部材４１Ｆに伝達する動力変換装置、等から構成されている。本実施形態においては、図２に示すように、ガソリン等の燃料を燃焼させることにより回転力を発生させるエンジン４２Ａを回転駆動装置として採用している。また、本実施形態においては、エンジン４２Ａで発生させた回転力の回転速度を減速させる図示されていない減速歯車機構と、この減速歯車機構を介して減速された状態で伝達された回転力を上下方向の往復運動に変換する図２に示した左右対称のクランク機構４２Ｂと、により動力変換装置を構成している。
【００３９】
前方に左右一対にして配置された翼支持部材（前方翼支持部材）４３Ｆ、４３Ｆは、図４に示すように、機体１０を構成する左右の前後パイプ１１Ｒ、１１Ｌの前端部と、羽ばたき翼２０の左右の第１のカーボンパイプ２１、２１の翼根に近い部分と、を連結する。前方翼支持部材４３Ｆと第１のカーボンパイプ２１との結合は剛結合ではなく、前方翼支持部材４３Ｆと第１のカーボンパイプ２１との接続部（前方支点Ｐｆ）において、第１カーボンパイプ２１が前方翼支持部材４３Ｆに対して２つの回動軸を中心に回動自在とされている。すなわち、第１のカーボンパイプ２１は、図２及び図４に示すように、前方支点Ｐｆを通る前後方向の回動軸を中心に上下方向（矢印Ｒｕ及びＲｄの方向）に回動自在とされるとともに、図３及び図４に示すように、前方支点Ｐｆを通る上下方向の回動軸を中心に前後方向（矢印Ｒｆ及びＲｒの方向）に回動自在とされている。また、前方翼支持部材４３Ｆと機体１０の前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との結合も剛結合ではなく、前方翼支持部材４３Ｆと前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との接続部において、前方翼支持部材４３Ｆが前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）に対して前後方向及び左右方向の回動軸を中心に回動するようになっている。
【００４０】
後方に左右一対にして配置された翼支持部材（後方翼支持部材）４３Ｒ、４３Ｒは、図４に示すように、機体１０を構成する左右の前後パイプ１１Ｒ、１１Ｌの後端部と、羽ばたき翼２０の左右の第２のカーボンパイプ２２、２２の翼根に近い部分と、を連結する。後方翼支持部材４３Ｒと第２のカーボンパイプ２２との結合は剛結合ではなく、後方翼支持部材４３Ｒと第２のカーボンパイプ２２との接続部（後方支点Ｐｒ）において、第２カーボンパイプ２２が後方翼支持部材４３Ｒに対して２つの回動軸を中心に回動自在とされている。すなわち、第２のカーボンパイプ２２は、図２及び図４に示すように、後方支点Ｐｆを通る前後方向の回動軸を中心に上下方向（矢印Ｒｕ及びＲｄの方向）に回動自在とされるとともに、図３及び図４に示すように、後方支点Ｐｆを通る上下方向の回動軸を中心に前後方向（矢印Ｒｆ及びＲｒの方向）に回動自在とされている。また、後方翼支持部材４３Ｒと機体１０の前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との結合も剛結合ではなく、後方翼支持部材４３Ｒと前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）との接続部において、後方翼支持部材４３Ｒが前後パイプ１１Ｒ（１１Ｌ）に対して前後方向及び左右方向の回動軸を中心に回動するようになっている。
【００４１】
前方翼支持部材４３Ｆと第１のカーボンパイプ２１との接続部（前方支点Ｐｆ）及び後方翼支持部材４３Ｒと第２のカーボンパイプ２２との接続部（後方支点Ｐｒ）は、図６に示すように、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点（往復移動の最も上方・後方の位置）よりも下方かつ前方の位置であって、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最下最前点（往復移動の最も下方・前方の位置）よりも上方かつ後方の位置に配置するようにする。前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒの位置は、羽ばたき翼２０のフラッピング運動及びリードラグ運動に密接に関連しており、これらの位置を変更することにより、羽ばたき翼２０の打ち上げ運動及び打ち下ろし運動の最大角度や、リード運動及びラグ運動の最大角度を変更することができる。
【００４２】
例えば、図６に示すように、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点と最下最前点との上下方向における中間位置に配置すると、羽ばたき翼２０の打ち上げ角（基準位置からの上方への回動角度）の最大値と打ち下ろし角（基準位置からの下方への回動角度）の最大値とを略同一の値に設定することができる。また、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点寄り（上下方向中間位置よりも上方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０の打ち上げ角度の最大値を大きくし、打ち下ろし角度の最大値を小さくすることができる。一方、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最下最前点寄り（上下方向中間位置よりも下方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０の打ち上げ角度の最大値を小さくし、打ち下ろし角度の最大値を大きくすることができる。
【００４３】
また、図６に示すように、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点と最下最前点との前後方向における略中間位置に配置すると、羽ばたき翼２０のリード角（基準位置からの前方への回動角度）の最大値とラグ角（基準位置からの後方への回動角度）の最大値とを略同一の値に設定することができる。また、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最上最後点寄り（前後方向中間位置よりも後方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０のリード角の最大値を小さくし、ラグ角の最大値を大きくすることができる。一方、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒを、スライド部材４１Ｆ、４１Ｒの最下最前点寄り（前後方向中間位置よりも前方）の位置に配置すると、羽ばたき翼２０のリード角の最大値を大きくし、ラグ角の最大値を小さくすることができる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、図４に示すように、前方翼支持部材４３Ｆの上端部（前方支点Ｐｆ）と後方翼支持部材４３Ｒの上端部（後方支点Ｐｒ）とを連結パイプ４４で連結している。これにより、前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒの前後方向における動きを安定させることができる。
【００４５】
羽ばたき機構２０が以上のように構成されることにより、羽ばたき翼２０のフラッピング運動、フェザリング運動及びリードラグ運動が同時に実現されることとなる。すなわち、駆動部４２が前方のスライド部材４１Ｆを前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って往復移動させることにより、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部が機体１０の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動し、これに伴って、羽ばたき翼２０の前縁部が前方支点Ｐｆを中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、羽ばたき翼２０の前縁部が前方支点Ｐｆを中心に前後に回動してリードラグ運動を行う。また、駆動部４２により羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１が前記のように駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って往復移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動し、これに伴って、羽ばたき翼２０の翼弦方向中間部が後方支点Ｐｒを中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、羽ばたき翼２０の翼弦方向中間部が後方支点Ｐｒを中心に前後に回動してリードラグ運動を行う。さらに、第２のカーボンパイプ２２が第１のカーボンパイプ２１よりも遅れて駆動され、フラッピング運動の際には羽ばたき翼２０の前縁部が翼弦方向中間部よりも常に先行して移動するため、フェザリング運動も同時に実現されることとなる。
【００４６】
弾性部材５０は、図２及び図４に示すように、機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕと前方のスライド部材４１Ｆとの間に掛け渡されたゴムであり、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存するとともに、この保存した弾性エネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用する。すなわち、弾性部材５０（ゴム）は、本発明における打ち下ろし補助手段として機能する。
【００４７】
次に、図７〜図１２を用いて、本実施形態に係る羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０の動きについて説明する。
【００４８】
＜打ち上げ時＞
最初に、図７、図８及び図１１を用いて、羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０を水平の状態（図２参照）から打ち上げる場合の動きについて説明する。羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０の打ち上げ運動を実現させる際には、図７に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆを前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って下方に移動させることにより、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部を機体１０の下方位置へと移動させる。このようにすることにより、図７に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に上方（矢印Ｒｕ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って下方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の下方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に上方（矢印Ｒｕ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０の打ち上げ運動が実現されることとなる。
【００４９】
また、前記した打ち上げ時においては、図８に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆが前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って前方にも移動することとなるため、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部は機体１０の前方位置へと移動する。これにより、図８に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に後方（矢印Ｒｒ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って前方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の前方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に後方（矢印Ｒｒ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０のラグ運動が実現されることとなる。
【００５０】
さらに、前記した打ち上げ時においては、第２のカーボンパイプ２２が第１のカーボンパイプ２１よりも遅れて駆動されるため、羽ばたき翼２０の前縁部が翼弦方向中間部よりも先行して上方に移動する。これにより、打ち上げ時においては、図１１に示すように、羽ばたき翼２０の正のピッチ角を増大させるような運動が実現されることとなる。なお、前記した打ち上げ時においては、図７に示すように、機体１０の上方の前後パイプ１１Ｕと第１のカーボンパイプ２１との間に掛け渡した弾性部材５０が伸張するため、打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存することが可能となる。
【００５１】
＜打ち下ろし時＞
続いて、図９〜図１２を用いて、羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０を水平の状態（図２参照）から打ち下ろす場合の動きについて説明する。羽ばたき飛行機１の羽ばたき翼２０の打ち下ろし運動を実現させる際には、図９に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆを前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って上方に移動させることにより、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部を機体１０の上方位置へと移動させる。このようにすることにより、図９に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に下方（矢印Ｒｄ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って上方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の上方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に下方（矢印Ｒｄ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０の打ち下ろし運動が実現されることとなる。
【００５２】
また、前記した打ち下ろし時においては、図１０に示すように、駆動部４２で前方のスライド部材４１Ｆが前方の斜め軸部材４０Ｆに沿って後方にも移動することとなるため、羽ばたき翼２０の第１のカーボンパイプ２１の翼根部は機体１０の後方位置へと移動する。これにより、図１０に示すように、第１のカーボンパイプ２１の大部分が、翼根部から所定距離離隔した前方支点Ｐｆを中心に前方（矢印Ｒｆ方向）に回動する。また、第１のカーボンパイプ２１が駆動されることにより、後方のスライド部材４１Ｒが後方の斜め軸部材４０Ｒに沿って後方に移動し、羽ばたき翼２０の第２のカーボンパイプ２２の翼根部が機体１０の後方位置へと移動して、第２のカーボンパイプ２２の大部分が後方支点Ｐｒを中心に前方（矢印Ｒｆ方向）に回動する。これにより、羽ばたき翼２０のリード運動が実現されることとなる。
【００５３】
さらに、前記した打ち下ろし時においては、第２のカーボンパイプ２２が第１のカーボンパイプ２１よりも遅れて駆動されるため、羽ばたき翼２０の前縁部が翼弦方向中間部よりも先行して下方に移動する。これにより、打ち下ろし時においては、図１１に示すように、羽ばたき翼２０の負のピッチ角を増大させるような運動が実現されることとなる。かかる打ち下ろし時においては、打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存した弾性部材５０の弾性力を利用することが可能となる。
【００５４】
なお、羽ばたき翼２０の打ち下ろし時においては、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、翼端部における上向きの空気流速度ベクトルが、翼根部における上向きの空気流速度ベクトルよりも大きくなる。このため、羽ばたき翼２０の負のピッチ角が翼根部から翼端部まで一様であると、翼端部において迎え角が大きくなりすぎて効果的に揚力及び推力を発生させることが困難となる。しかし、本実施形態においては、羽ばたき翼２０の翼根側から翼端側になるに従って第１及び第２のカーボンパイプ２１、２２が漸次細くなり柔軟性が増大しているため、羽ばたき翼２０の負のピッチ角を翼根側から翼端側になるに従って徐々に増大させることができる。このため、図１２（Ｂ）に示すように、翼端部における迎え角αを適正な大きさにすることができるので、効果的に揚力及び推力を発生させることが可能となる。
【００５５】
以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０の打ち下ろし運動を実現させると同時に羽ばたき翼２０を後方から前方に移動させるリード運動を実現させることにより、空気に対する羽ばたき翼２０の相対速度を高めることができるため、大きい揚力及び推力を発生させることができる。また、羽ばたき翼２０の打ち上げ運動を実現させると同時に羽ばたき翼２０を前方から後方に靡かせるラグ運動を実現させることにより、空気に対する羽ばたき翼２０の相対速度を低下させることができるため、羽ばたき翼２０の打ち上げ時にダウンフォースが発生する場合には、その大きさを低減させることができる。
【００５６】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、回転力を発生させるエンジン４２Ａ（回転駆動装置）と、このエンジン４２Ａの回転力を上下方向の往復運動に変換して移動部材に伝達する動力変換装置と、を有する駆動部４２を採用しているので、従来の羽ばたき飛行機の駆動源であったゴムやモータ等と比較して格段に大きな動力を発生させることができる。従って、機体の大型化が可能となり、機体への人間の搭乗を実現させることが可能となる。
【００５７】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０を構成する２種類のカーボンパイプ２１、２２の柔軟性の差と、空気力の作用と、により、フラッピング運動と同時にフェザリング運動を実現させることができる。具体的には、羽ばたき翼２０の打ち上げ・打ち下ろし時における空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２のカーボンパイプ２２が配置された翼弦方向中間部分を、第１のカーボンパイプ２１が配置された翼前縁部分よりも大きく撓ませることができる。すなわち、羽ばたき翼２０の打ち上げ・打ち下ろし時に作用する上下方向の空気力により、第１のカーボンパイプ２１と第２のカーボンパイプ２２との間に存在する仮想的な軸をフェザリング軸として、羽ばたき翼２０のピッチ角を変更することができる。また、羽ばたき翼２０の打ち上げ時には、空気力の作用により、高い柔軟性を有する第２のカーボンパイプが配置された翼弦方向中間部分が第１のカーボンパイプ２１が配置された翼前縁部分よりも大きく撓んで下方に位置することとなるため、羽ばたき翼２０の打ち上げ時において羽ばたき翼２０の迎え角を増大させることができ（図１１参照）、常に上向きの揚力を発生させることが可能となる。
【００５８】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、軽量で高強度なカーボンパイプ（ＣＦＲＰ製のパイプ）を用いて羽ばたき翼２０を構成しているため、機体全体の軽量化を実現させることが可能となる。
【００５９】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０全体が所定形状の翼型を有するため、より大きい揚力及び推力を発生させることができる。従って、羽ばたき飛行機１の滑空能力（揚抗比）を高めることができるため、飛行時の消費エネルギを一層節減することが可能となるとともに、人を搭乗させるような大型で重量の大きい機体を飛行させることが可能となる。また、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、羽ばたき翼２０の上方の外皮部２４（上面側の外皮部分）に対する下方の外皮部２４（下面側の外皮部分）の相対的な移動が許容されるので、羽ばたき翼２０の捩れを容易ならしめることができる。従って、羽ばたき翼２０のフラッピング運動とともにフェザリング運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００６０】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０の外皮部２４を、翼長方向に４つの外皮部分に分割するとともに、これら外皮部分同士を若干の間隙をおいて連結しているため、羽ばたき翼２０のフラッピング運動を実現させる際に、羽ばたき翼２０の一の外皮部分を隣接する他の外皮部分に対して相対的に移動させることができる。従って、羽ばたき翼２０のフラッピング運動とともにリードラグ運動を効果的に実現させることが可能となる。
【００６１】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギとして保存するとともに、この保存したエネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用する弾性部材５０（打ち下ろし補助手段）を備えている。従って、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に必要な大きなエネルギに有効利用することができる。また、羽ばたき飛行に要するエネルギを節減することも可能となる。
【００６２】
また、以上説明した実施形態に係る羽ばたき飛行機１においては、極めて独創的・革新的な羽ばたき機構を用いて羽ばたき翼２０のフラッピング運動と同時にリードラグ運動を実現させているため、羽ばたき翼２０の翼端部を、図１１に示すような略楕円形状の軌道を描くように移動させることができる。すなわち、上方に移動させた羽ばたき翼２０を打ち上げ最上点で停止させることなく、打ち上げ運動のエネルギを失わせずに打ち下ろし運動へと移行させることができる。同様に、下方に移動させた羽ばたき翼２０を打ち下ろし最下点で停止させることなく、打ち下ろし運動のエネルギを失わせずに打ち上げ運動へと移行させることができる。従って、羽ばたき翼２０の駆動エネルギを格段に低減させることが可能となる。また、駆動部４２への抵抗を低減させることもできるので、駆動部４２の耐用期間を延ばすことが可能となる。
【００６３】
なお、以上の実施形態においては、複数のパイプからなるフレームで機体１０を構成した例を示したが、機体１０の構成はこれに限られるものではない。すなわち、羽ばたき翼や尾翼を取り付けることができ、羽ばたき機構を搭載することができる構成であれば、いかなる構成を採用してもよい。また、尾翼３０の構成も本実施形態における構成に限られるものではない。
【００６４】
また、以上の実施形態においては、羽ばたき翼２０を構成する弾性筒状部材としてＣＦＲＰ製のパイプ（カーボンパイプ）を採用した例を示したが、適度な弾性・柔軟性を有する他の材料（例えば、ＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）等の他の繊維強化プラスチックや繊維強化金属）を用いて弾性筒状部材を調製することもできる。
【００６５】
また、以上の実施形態においては、羽ばたき翼２０の外皮部２４を左右各々４つの部分に分割した例を示したが、外皮部２４の分割数は、羽ばたき翼２０の長さ、翼弦長、翼厚、重量等を勘案して、適宜変更することができる。
【００６６】
また、以上の実施形態においては、図４に示すように、翼支持部材（４３Ｆ、４３Ｒ）の一方の端部を、羽ばたき翼２０のカーボンパイプ（２１、２２）の翼根に近い部分に結合させた例を示したが、カーボンパイプと翼支持部材との結合位置（すなわち前方支点Ｐｆ及び後方支点Ｐｒの位置）は、駆動部の構成や翼支持部材の長さ等に応じて適宜変更することができる。
【００６７】
また、以上の実施形態においては、１台のエンジン４２Ａと左右対称なクランク機構４２Ｂとを有する駆動部４２を構成した例を示したが、駆動部４２の構成はこれに限られるものではない。すなわち、斜め軸部材（４０Ｆ、４０Ｒ）に沿ってスライド部材（４１Ｆ、４１Ｒ）を往復移動させて羽ばたき翼２０の羽ばたき運動を実現させることができるものであれば、いかなる構成を採用することもできる。
【００６８】
また、以上の実施形態においては、打ち下ろし補助手段としてゴムを採用した例を示したが、打ち下ろし補助手段の構成はこれに限られるものではない。すなわち、羽ばたき翼２０の打ち上げ時の運動エネルギを保存するとともに、この保存したエネルギを羽ばたき翼２０の打ち下ろし時に利用することができるものであれば、いかなる構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る羽ばたき飛行機の斜視図である。
【図２】図１に示した羽ばたき飛行機の正面図（前方から見た図）である。
【図３】図１に示した羽ばたき飛行機の平面図（上方から見た図）である。
【図４】図１に示した羽ばたき飛行機の羽ばたき機構の構成を説明するための構成図である。
【図５】図１に示した羽ばたき飛行機のリムの構成を示す構成図であり、（Ａ）は翼根部に配置されるリム、（Ｂ）は翼長方向中間部に配置されるリム、（Ｃ）は翼端部に配置されるリム、を各々示すものである。
【図６】図１に示した羽ばたき飛行機の斜め軸部材の傾斜状態を示す説明図である。
【図７】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち上げ時における羽ばたき翼の動きを説明するための正面図である。
【図８】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち上げ時における羽ばたき翼の動きを説明するための平面図である。
【図９】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち下ろし時における羽ばたき翼の動きを説明するための正面図である。
【図１０】図１に示した羽ばたき飛行機の打ち下ろし時における羽ばたき翼の動きを説明するための平面図である。
【図１１】図１に示した羽ばたき飛行機の羽ばたき翼のピッチ角の変化を示す説明図である。
【図１２】図１に示した羽ばたき飛行機の羽ばたき翼の翼根部と翼端部のピッチ角の相違による空気力学的効果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…羽ばたき飛行機、１０…機体、２０…羽ばたき翼、２１…第１のカーボンパイプ（第１の弾性筒状部材）、２２…第２のカーボンパイプ（第２の弾性筒状部材）、２３・２３Ａ〜２３Ｃ…リム、２３Ａｆ〜２３Ｃｆ・２３Ａｒ〜２３Ｃｒ…挿入孔、２４…外皮部、４０Ｆ・４０Ｒ…斜め軸部材、４１Ｆ・４１Ｒ…スライド部材（移動部材）、４２…駆動部、４２Ａ…エンジン（回転駆動装置）、４２Ｂ…クランク機構（動力変換装置）、４３Ｆ・４３Ｒ…翼支持部材、５０…弾性部材（打ち下ろし補助手段）、Ｐｆ…前方支点、Ｐｒ…後方支点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、この機体に取り付けられた翼と、この翼の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機であって、
前記羽ばたき機構は、
上端部が前記機体の後方寄りに位置し下端部が前記機体の前方寄りに位置するように配置された状態で前記機体に固定された軸部材と、
前記軸部材に沿って前記機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動するように構成されるとともに前記翼の翼根部にヒンジ部を介して連結された移動部材と、
前記移動部材を往復移動させる駆動部と、
前記機体と前記翼とを連結し前記翼の翼根部から所定距離離隔した位置を支持するとともに前記翼との接続部分を支点として前記翼を上下方向及び前後方向に回動自在とする翼支持部材と、を有し、
前記駆動部で前記移動部材を前記軸部材に沿って往復移動させて前記翼の翼根部を前記機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間で往復移動させることにより、前記支点を中心に前記翼を上下に回動させてフラッピング運動を実現させると同時に、前記支点を中心に前記翼を前後に回動させてリードラグ運動を実現させる、
羽ばたき飛行機。
【請求項２】
前記駆動部は、
回転力を発生させる回転駆動装置と、
前記回転駆動装置の回転力を上下方向の往復運動に変換して前記移動部材に伝達する動力変換装置と、を有するものである、
請求項１に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項３】
前記回転駆動装置は、
エンジンである、
請求項２に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項４】
前記翼は、
翼根部から翼端部まで延在し翼前縁近傍に配置された第１の弾性筒状部材と、
翼根部から翼端部まで延在し前記第１の弾性筒状部材よりも後方に配置された第２の弾性筒状部材と、を有するものであって、
前記第２の弾性筒状部材は前記第１の弾性筒状部材よりも高い柔軟性を有し、前記支点を中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、前記第１及び第２の弾性筒状部材の柔軟性の差によりフェザリング運動を行う、
請求項１から３の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項５】
前記第１及び第２の弾性筒状部材は、
ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製のパイプである、
請求項４に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項６】
前記翼は、
所定形状の翼型を有するとともに前記第１及び第２の弾性筒状部材を挿通させる挿通孔を有し翼長方向に沿って複数配置されたリムと、
前記リムの外周を覆うように設けられ前記翼の上面及び下面を形成する外皮部と、を有し、
前記外皮部は、前記翼のフラッピング運動を実現させる際に、前記翼上面側の外皮部分に対する前記翼下面側の外皮部分の相対的な移動を許容するように構成されてなる、
請求項１から５の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項７】
前記翼の前記外皮部は、
翼長方向に２つ以上の外皮部分に分割されるとともに、これら外皮部分同士が若干の間隙をおいて連結され、前記翼のフラッピング運動を実現させる際に、一の前記外皮部分が隣接する他の前記外皮部分に対して相対的に移動自在に構成されてなる、
請求項１から６の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項８】
前記翼の打ち上げ時の運動エネルギを保存するとともに、この保存したエネルギを前記翼の打ち下ろし時に利用する打ち下ろし補助手段を備える、
請求項１から７の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項９】
前記打ち下ろし補助手段は、
前記翼の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存するとともに、この保存した弾性エネルギを前記翼の打ち下ろし時に利用するものである、
請求項８に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項１】
機体と、この機体に取り付けられた翼と、この翼の羽ばたき運動を実現させる羽ばたき機構と、を備える羽ばたき飛行機であって、
前記羽ばたき機構は、
上端部が前記機体の後方寄りに位置し下端部が前記機体の前方寄りに位置するように配置された状態で前記機体に固定された軸部材と、
前記軸部材に沿って前記機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間を往復移動するように構成されるとともに前記翼の翼根部にヒンジ部を介して連結された移動部材と、
前記移動部材を往復移動させる駆動部と、
前記機体と前記翼とを連結し前記翼の翼根部から所定距離離隔した位置を支持するとともに前記翼との接続部分を支点として前記翼を上下方向及び前後方向に回動自在とする翼支持部材と、を有し、
前記駆動部で前記移動部材を前記軸部材に沿って往復移動させて前記翼の翼根部を前記機体の後方寄り上方位置と前方寄り下方位置との間で往復移動させることにより、前記支点を中心に前記翼を上下に回動させてフラッピング運動を実現させると同時に、前記支点を中心に前記翼を前後に回動させてリードラグ運動を実現させる、
羽ばたき飛行機。
【請求項２】
前記駆動部は、
回転力を発生させる回転駆動装置と、
前記回転駆動装置の回転力を上下方向の往復運動に変換して前記移動部材に伝達する動力変換装置と、を有するものである、
請求項１に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項３】
前記回転駆動装置は、
エンジンである、
請求項２に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項４】
前記翼は、
翼根部から翼端部まで延在し翼前縁近傍に配置された第１の弾性筒状部材と、
翼根部から翼端部まで延在し前記第１の弾性筒状部材よりも後方に配置された第２の弾性筒状部材と、を有するものであって、
前記第２の弾性筒状部材は前記第１の弾性筒状部材よりも高い柔軟性を有し、前記支点を中心に上下に回動してフラッピング運動を行うと同時に、前記第１及び第２の弾性筒状部材の柔軟性の差によりフェザリング運動を行う、
請求項１から３の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項５】
前記第１及び第２の弾性筒状部材は、
ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製のパイプである、
請求項４に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項６】
前記翼は、
所定形状の翼型を有するとともに前記第１及び第２の弾性筒状部材を挿通させる挿通孔を有し翼長方向に沿って複数配置されたリムと、
前記リムの外周を覆うように設けられ前記翼の上面及び下面を形成する外皮部と、を有し、
前記外皮部は、前記翼のフラッピング運動を実現させる際に、前記翼上面側の外皮部分に対する前記翼下面側の外皮部分の相対的な移動を許容するように構成されてなる、
請求項１から５の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項７】
前記翼の前記外皮部は、
翼長方向に２つ以上の外皮部分に分割されるとともに、これら外皮部分同士が若干の間隙をおいて連結され、前記翼のフラッピング運動を実現させる際に、一の前記外皮部分が隣接する他の前記外皮部分に対して相対的に移動自在に構成されてなる、
請求項１から６の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項８】
前記翼の打ち上げ時の運動エネルギを保存するとともに、この保存したエネルギを前記翼の打ち下ろし時に利用する打ち下ろし補助手段を備える、
請求項１から７の何れか一項に記載の羽ばたき飛行機。
【請求項９】
前記打ち下ろし補助手段は、
前記翼の打ち上げ時の運動エネルギを弾性エネルギに変換して保存するとともに、この保存した弾性エネルギを前記翼の打ち下ろし時に利用するものである、
請求項８に記載の羽ばたき飛行機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２４０４９（Ｐ２００８−２４０４９Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９５９５８（Ｐ２００６−１９５９５８）
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１８日（２００６．７．１８）
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【Ｆターム（参考）】
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