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技術 航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置 及びタイヤの摩耗低減装置

出願人 臼井利徳
発明者 臼井和徳
出願日 1996年9月27日 (22年9ヶ月経過) 出願番号 1996-277077
公開日 1998年4月21日 (21年3ヶ月経過) 公開番号 1998-100995
状態 拒絶査定
技術分野 飛行船・気球・飛行機
主要キーワード 滑走速度 摩耗低減 着陸速度 操縦士 精神的負担 タイヤ摩耗 整流装置 非定常
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年4月21日)のものです。
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図面 (11)

課題

航空機着陸体勢入り車輪を降ろした際に、車輪後方気流乱れ整流することによって機体の安定化を図ると共に、着陸速度と車輪の周速との差を低減することによって着輪時のタイヤ摩耗を低減する。

解決手段

車輪の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根の各々は、気流Aによって各羽根の上下に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪を航空機の進行方向に順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであり、航空機が着陸体勢に入り車輪を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪を回転Rさせることで車輪後方に発生する気流Aの乱れを整流し、気流Aの乱れによって発生する機体の揺動を抑制すると共に、航空機の着陸速度と車輪2の周速との差を低減し、着輪時のタイヤ6の摩耗を低減する。

概要

背景

周知の通り、航空機機体の安定化を図るために電子制御等の自動制御技術が用いられ、上記電子制御等の自動制御技術を用いた航空機の機体安定化制御は、航空機の飛行中のほとんどの場面で行われているものである。

しかしながら、上記電子制御等の自動制御技術を用いた航空機の機体安定化制御は、離着陸時に適用するまでには至っておらず、離着陸時の機体の安定化は操縦士の経験と感によって行われているものである。

一方、航空機の着陸時、航空機を支え車輪を構成するタイヤは、その着輪時にかなりの摩耗を受けるので、その消耗は激しく、頻繁に新しいタイヤと交換されるものであるが、航空機の運航コストの低減を図り、さらに、資源の有効かつ効率的な利用という要求に応えるため、その交換頻度の低減、即ち、着輪時のタイヤの摩耗の低減が求められているものである。

概要

航空機が着陸体勢入り車輪を降ろした際に、車輪後方気流乱れ整流することによって機体の安定化を図ると共に、着陸速度と車輪の周速との差を低減することによって着輪時のタイヤの摩耗を低減する。

車輪の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根の各々は、気流Aによって各羽根の上下に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪を航空機の進行方向に順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであり、航空機が着陸体勢に入り車輪を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪を回転Rさせることで車輪後方に発生する気流Aの乱れを整流し、気流Aの乱れによって発生する機体の揺動を抑制すると共に、航空機の着陸速度と車輪2の周速との差を低減し、着輪時のタイヤ6の摩耗を低減する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

支持脚3の軸4に軸支されるホイール5とホイール5に装着されるタイヤ6で構成される航空機車輪2に適用されるものであって、上記車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1より成り、上記複数の羽根1の各々は、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであり、航空機が着陸体勢入り車輪2を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪2を回転Rさせることで車輪2後方に発生する気流Aの乱れ整流し、気流Aの乱れによって発生する機体揺動を抑制することを特徴とする航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置

請求項2

支持脚3の軸4に軸支されるホイール5とホイール5に装着されるタイヤ6で構成される航空機の車輪2に適用されるものであって、上記車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1より成り、上記複数の羽根1の各々は、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであり、航空機が着陸体勢に入り車輪2を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪2を回転Rさせることで航空機の着陸速度と車輪2の周速との差を低減し、着輪時のタイヤ2の摩耗を低減することを特徴とする航空機の車輪に於けるタイヤの摩耗低減装置

請求項3

上記車輪2に形成される複数の羽根1は、車輪2を構成するホイール5に形成されていることを特徴とする請求項1及び請求項2記載の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置。

請求項4

上記車輪2に形成される複数の羽根1は、車輪2を構成するタイヤ6に形成されていることを特徴とする請求項1及び請求項2記載の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置。

請求項5

上記車輪2に形成される複数の羽根1は、車輪2を構成するホイール5とタイヤ6の双方に形成されていることを特徴とする請求項1及び請求項2記載の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置。

技術分野

0001

本発明は、航空機着陸体勢入り車輪を降ろした際に、航空機の進行方向から車輪に対して流入する気流によって発生する機体揺動要因になり得る車輪後方の気流の乱れ整流して機体の安定化を図ると共に、航空機の着陸速度と車輪の周速との差を低減することによって着輪時のタイヤ摩耗を低減することのできる航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置に関する。

背景技術

0002

周知の通り、航空機の機体の安定化を図るために電子制御等の自動制御技術が用いられ、上記電子制御等の自動制御技術を用いた航空機の機体安定化制御は、航空機の飛行中のほとんどの場面で行われているものである。

0003

しかしながら、上記電子制御等の自動制御技術を用いた航空機の機体安定化制御は、離着陸時に適用するまでには至っておらず、離着陸時の機体の安定化は操縦士の経験と感によって行われているものである。

0004

一方、航空機の着陸時、航空機を支える車輪を構成するタイヤは、その着輪時にかなりの摩耗を受けるので、その消耗は激しく、頻繁に新しいタイヤと交換されるものであるが、航空機の運航コストの低減を図り、さらに、資源の有効かつ効率的な利用という要求に応えるため、その交換頻度の低減、即ち、着輪時のタイヤの摩耗の低減が求められているものである。

発明が解決しようとする課題

0005

上記従来の技術によると、電子制御等の自動制御技術を用いた航空機の機体安定化制御は、離着陸時に適用するまでには至っておらず、特に、着陸時には、航空機の速度が比較的低速に成った段階で車輪が降ろされることとなり、この降ろされた車輪22の後方では、図9に示した様に、航空機の進行方向F’から流入する気流A’に乱れが生じ、しかも、この気流A’の乱れの中には渦列が生じており、この渦列による非定常圧力変動が機体29に揺動を引き起こすので、操縦士には細心の注意きめ細かな操作が要求されることとなり、操縦士には、技術的・精神的にかなりの負担が生じているものであるので、離着陸時(特に着陸時)の機体の安定化を図ると共に、操縦士への技術的・精神的な負担の軽減が求められているものであるが、これを実現するための技術はないものであった。

0006

一方、航空機の運航コストの低減を図ると共に、資源の有効かつ効率的な利用を実現するために、着輪時のタイヤの摩耗を低減することが求められ、タイヤの材質や構造の改良等が行われているものであるが、タイヤの材質や構造の改良でタイヤの摩耗を低減するとには限界があり、また、タイヤの製造コストが高くなってしまうものであった。

0007

そして、上記航空機が着陸する際の着陸速度と車輪の周速との関係を示したものが図10であって、航空機の着陸速度をV’、車輪22の周速をW’とし、着陸の経過を時間t’に沿って表したものであり、航空機の車輪22が滑走路に着輪する時点をt’0とすると、着陸体勢となり、車輪22を降ろして速度V’0で滑空してきた航空機は、t’0の時点で着輪し、滑走減速する。

0008

この時、車輪22はの周速は0であり、着輪したt’0から、航空機の滑走速度と車輪2の周速とが速度V’1,W’1で一致するt’1までの間、車輪22を構成するタイヤ26と滑走路との間で滑りが生じ、上記タイヤ26と滑走路との間で滑りが生じている領域(図中斜線部)でタイヤ26の摩耗が生じているものであるが、このタイヤ摩耗領域を小さくし、タイヤの摩耗を低減しようという具体的な技術もないものであった。

0009

よって、本発明の目的とする所は、上述の如き従来の技術の有する問題点を解決するものであって、航空機が着陸体勢に入り車輪を降ろした際に生じる車輪後方の気流の乱れを整流することにより、機体の揺動を防止し、その安定化を図ると共に、着輪時のタイヤの摩耗を低減することのできる航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置を提供することにある。

0010

上記目的を達成する為に本発明は次の技術的手段を有する。即ち、実施例に対応する添付図面に使用した符号を用いて説明すると、支持脚3の軸4に軸支されるホイール5とホイール5に装着されるタイヤ6で構成される航空機の車輪2に適用されるものであって、上記車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1より成り、上記複数の羽根1の各々は、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであり、航空機が着陸体勢に入り車輪2を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪2を回転Rさせることで車輪2後方に発生する気流Aの乱れを整流し、気流Aの乱れによって発生する機体の揺動を抑制することを特徴とする航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置である。

0011

さらに、支持脚3の軸4に軸支されるホイール5とホイール5に装着されるタイヤ6で構成される航空機の車輪2に適用されるものであって、上記車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1より成り、上記複数の羽根1の各々は、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであり、航空機が着陸体勢に入り車輪2を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪2を回転Rさせることで航空機の着陸速度と車輪2の周速との差を低減し、着輪時のタイヤ2の摩耗を低減することを特徴とする航空機の車輪に於けるタイヤの摩耗低減装置である。

0012

本発明は、上記技術的手段より成り、航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置は、航空機が着陸体勢に入り車輪2を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪2を回転Rさせるものであり、航空機の車輪2が回転Rすることによって、車輪2後方に発生する気流Aの乱れの原因である車輪2後方で発生する渦列による非定常の圧力変動を最小限に抑えることができ、その結果、車輪2後方での気流Aの乱れが整流されると同時に、気流Aの乱れによって発生する機体の揺動が抑制され、離着陸時(特に着陸時)に於けるの機体の安定化を図り、操縦士の技術的・精神的負担を軽減することができるものである。

0013

さらに、航空機の車輪に於けるタイヤの摩耗低減装置は、航空機が着陸体勢に入り車輪2を降ろした際の航空機の進行方向Fから流入する気流Aを動力源として車輪2を回転Rさせるものであり、航空機の着陸速度と車輪2の周速との差を低減することによって、航空機の滑走時の着陸速度と車輪2の周速とが一致するまでの時間を短縮することができ、その結果、航空機の滑走時の着陸速度と車輪2の周速との違いから生じるタイヤ6の摩耗を低減することができ、航空機の運航コストの低減を図ると共に、資源の有効かつ効率的な利用を実現できるものである。

0014

そして、上記航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及び航空機の車輪に於けるタイヤの摩耗低減装置の双方は、支持脚3の軸4に軸支されるホイール5とホイール5に装着されるタイヤ6で構成される航空機の車輪2に対し、その回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1より成り、上記複数の羽根1の各々は、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものであるので、航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流を実現すると同時に航空機の車輪に於けるタイヤの摩耗低減を実現できるものである。

0015

以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳細に説明する。本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置は、航空機の機体や主翼(本実施例では機体9に設けられた場合を示す)にその飛行時には収容され、また、その離着陸時には降ろされる支持脚3の軸4に軸支されるホイール5とホイール5に装着されるタイヤ6で構成される航空機の車輪2に適用されるものであって、上記車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1より成り、上記複数の羽根1の各々は、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせる圧力差形成のための曲面10を有して成るものである。

0016

そして、図1図2に示したものが、本発明の第1の実施例であり、車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1を車輪2を構成するホイール5に形成したものであって、複数の羽根1をホイール5の両側面に配設すると共に、複数の羽根1とホイール5とを一体化したものであり、この複数の羽根1を有するホイール5を航空機に用いることによって、タイヤ6として従来から使用されているものを使用することができ、非常に経済的な航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置を提供できるものである。

0017

次に、上記構成に基づき、その作動について説明する。上記車輪2を構成するホイール5に形成された複数の羽根1は、車輪2に於ける気流Aの流入側に位置した時、その上7側に平面あるいは中央付近が凹面となる曲面11を有し、その下8側に中央付近が凸面となる曲面10を有する翼形状を成すものであり、この平面あるいは中央付近が凹面となる曲面11側と中央付近が凸面となる曲面10側を流れる気流Aの流速の違いによって生じる圧力差によって、この羽根には図3に示した様な偶力M(図中では下向)が働き、また、この羽根が車輪2に於ける気流Aの流出側に位置した時には、中央付近が凸面となる曲面10と平面あるいは中央付近が凹面となる曲面11が上記の場合と逆に現れ、これによって生じる圧力差による偶力Mは、上記の場合と逆方向(図中では上向)に働くので、車輪2は、航空機の進行方向Fに順じた方向に回転Rすることとなる。

0018

そして、上記車輪2が車輪2を構成するホイール5に設けられらた複数の羽根1によって航空機の進行方向Fに順じた方向に回転Rさせられると共に、複数の羽根1によって、図4に示した様に、気流の乱れの原因となる渦列による非定常の圧力変動が抑制され、航空機の機体9の揺動が生じにくく、離着陸時(特に着陸時)に於けるの機体の安定化を図り、操縦士の技術的・精神的負担を軽減することができる。

0019

さらに、車輪2が回転Rさせられることによって、航空機の着陸速度と車輪2の周速との差が低減され、その結果、航空機の滑走時の着陸速度と車輪2の周速とが一致するまでの時間を短縮することができ、航空機の滑走時の着陸速度と車輪2の周速との違いから生じるタイヤ6の摩耗を低減することができるので、航空機の運航コストの低減を図ると共に、資源の有効かつ効率的な利用を実現できるものである。

0020

そして、上記航空機が着陸する際の着陸速度と車輪2の周速との関係を示したものが図5であって、航空機の着陸速度をV、車輪2の周速をWとし、着陸の経過を時間tに沿って表したものであり、航空機の車輪2が滑走路に着輪する時点をt0とすると、着陸体勢となり、車輪2を降ろして速度V0で滑空してきた航空機は、t0の時点で着輪し、滑走・減速する。

0021

この時、車輪2は、航空機が速度V0で滑空している時、車輪2に流入してくる気流Aによって周速W0で回転Rさせられているものであり、着輪したt0から、航空機の滑走速度と車輪2の周速とが速度V1,W1で一致するt1までの間、車輪2を構成するタイヤ6と滑走路との間で滑りが生じており、タイヤ6の摩耗が生じているものであるが、上記タイヤ6と滑走路との間で滑りが生じている領域(図中斜線部)は、従来の場合(図10参照)に比して格段に小さいものであり、タイヤ6の摩耗が低減されていることがわかる。

0022

尚、上記実施例に於て、車輪2に取り付けられる複数の羽根1が、翼形状に構成される場合を示したが、これに限らず、航空機の進行方向Fから流入してくる気流Aによって各羽根1の上下7,8に圧力差を発生させ、この圧力差から生じる偶力Mによって車輪2を航空機の進行方向Fに順じて回転Rさせることができるものであれば良い。

0023

次に、本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置の他の実施例について説明する。図6に示したものが、本発明の第2の実施例であり、車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1を車輪2を構成するタイヤ6に形成したものであって、複数の羽根1をタイヤ6の両側面に配設すると共に、複数の羽根1とタイヤ6とを一体化したものであり、この複数の羽根1を有するタイヤ6は、従来のタイヤと交換するだけで使用でき、航空機の車輪2に大きな改良を加えることなく本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置を航空機の車輪に適用できるものである。

0024

さらに、図7に示したものが、本発明の第3の実施例であり、車輪2の回転中心Cから放射状に取り付けられる複数の羽根1を車輪2を構成するホイール5とタイヤ6の双方にまたがって形成したものであって、複数の羽根1をホイール5とタイヤ6の両側面に一体的に配設することで、複数の羽根1の各々をより大きなものにすることが可能となるので、より効率よく車輪2を回転Rさせることができ、より良好に車輪2後方気流の整流を行えると共に、航空機の着陸速度と車輪2の周速との差をより低減することができ、タイヤ6の摩耗をより低減できるものである。

0025

尚、上記第2,第3の実施例にて車輪2に取り付けられる複数の羽根1は、第1の実施例と同様の翼形状を有するものであって、また、その作動についても、第1の実施例と同様であるので、その説明は省略する。

0026

そして、上記第1,第2,第3の実施例では、航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置を構成する複数の羽根1を航空機の車輪の両側面に形成する場合を示したが、複数の羽根1を車輪2の一方の側面にのみ形成することも可能であり、この場合、複数の羽根1を有する車輪2をコンパクトにすることができると共に、支持脚との干渉を防止できることができるものであるので、図8(図中の車輪は、第1の実施例に準じている)に示した様に、大きな荷重を支えるために支持脚3を挟むように複数の車輪2が設けられている大型機にも容易に適用できるものである。

発明の効果

0027

以上詳述した如く、本発明によると次の様な効果を奏する。即ち、請求項1によると、航空機の車輪に複数の羽根を取り付け、航空機が着陸体勢に入り車輪を降ろした際に航空機の進行方向から流入する気流を動力源として車輪を回転させることにより、車輪後方に発生する気流の乱れの原因となる車輪後方で発生する渦列による非定常の圧力変動を最小限に抑えることができ、その結果、車輪後方での気流の乱れが整流されると同時に、気流の乱れによって発生する機体の揺動が抑制され、離着陸時(特に着陸時)に於けるの機体の安定化を図り、操縦士の技術的・精神的負担を軽減することができるものである。

0028

そして、請求項2によると、車輪に取り付けられた複数の羽根によって、航空機の進行方向から流入する気流を動力源として車輪を回転させ、航空機の着陸速度と車輪の周速との差を低減し、航空機の滑走時の着陸速度と車輪の周速とが一致するまでの時間を短縮することができるので、航空機の滑走時の着陸速度と車輪の周速との違いから生じるタイヤの摩耗を低減することができ、航空機の運航コストの低減を図ると共に、資源の有効かつ効率的な利用を実現できるものである。

0029

請求項3によると、車輪に取り付けられる複数の羽根が車輪を構成するホイールに形成されており、この複数の羽根を有するホイールを航空機に用いることによって、従来から使用されているタイヤをそのまま使用することができ、非常に経済的である。

0030

請求項4によると、車輪に取り付けられる複数の羽根が車輪を構成するタイヤに形成されており、この複数の羽根を有するタイヤは、従来のタイヤと交換するだけで使用できるので、航空機の車輪に大きな改良を加える必要がないものである。

0031

請求項5によると、車輪に取り付けられる複数の羽根が車輪を構成するホイールとタイヤの双方に形成されているので、複数の羽根の各々をより大きなものにすることが可能となり、より効率よく車輪を回転させることができ、より良好に車輪後方気流の整流を行えると共に、航空機の着陸速度と車輪の周速との差をより低減することができ、タイヤの摩耗をより低減できるものである。

図面の簡単な説明

0032

図1本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置の第1の実施例を示す構成図である。
図2図1に於ける左側面図である。
図3本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置の作動原理を示す概略図である。
図4本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置が作動した際の車輪後方の気流の状態を示す概略図である。
図5本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置を使用した際の航空機の着陸速度と車輪の周速との関係を示す図である。
図6本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置の第2の実施例を示す構成図である。
図7本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置の第3の実施例を示す構成図である。
図8本発明の航空機の車輪に於ける車輪後方気流の整流装置及びタイヤの摩耗低減装置の応用例を示す図である。
図9従来の車輪後方の気流の状態を示す概略図である。
図10従来の着陸速度と車輪の周速との関係を示す図である。

--

0033

1羽根
2車輪
3支持脚
4 軸
5ホイール
6 タイヤ
7 羽根の上
8 羽根の下
9機体
10中央付近が凸面となる曲面
11 平面あるいは中央付近が凹面となる曲面

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