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JP6648278B2 - 性能及びノイズ整形のためのプロペラ選択 - Google Patents

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

音は、空気などの媒質中の分子の振動によって放出される運動エネルギーである。産業用途では、音は、いくつもの方法で、または、いくつもの事象に応答して、生成され得る。例えば、音は、2つ以上の物体の衝突または摩擦接触に起因する振動に応答して生成され得る。音はまた、例えばモータまたは他の原動機による、シャフトなどの1つまたは複数の物体の回転に起因する振動に応答して生成され得る。音はさらに、1つまたは複数の物体上を流れる流体によって引き起こされる振動に応答して生成され得る。本質的に、振動を引き起こす分子の任意の動き、または分子同士の接触によって、圧力レベルまたは強度のかつ1つまたは複数の周波数の音の放出がもたらされ得る。
1つまたは複数のプロペラを有する飛行機またはヘリコプターなどの無人航空機の使用がますます一般的になっている。このような乗物には、固定翼航空機、またはクワッドコプター(例えば、4つの回転可能なプロペラを有するヘリコプター)、オクトコプター(例えば、8つの回転可能なプロペラを有するヘリコプター)または1つもしくは複数のプロペラを有する他の垂直離着陸(すなわちVTOL)航空機などの回転翼航空機が含まれ得る。通常、プロペラのそれぞれは、1つもしくは複数の回転モータまたは他の原動機によって動力供給される。
プロペラは、プロペラが静止状態にとどまるとき、静的にバランスが取れており(すなわち静的バランスにあり)、プロペラに動力供給されていないとき、任意の位置にとどまり得る。プロペラは、プロペラが均一にかつ振動なく回転するときは、動的にバランスが取れている(すなわち動的バランスにある)。例えば、静的にバランスが取れているプロペラは、遠心力が異なる平面で羽根に作用し互いに相殺しないように、プロペラの羽根が異なる質量中心または重心、すなわち共通平面に存在しない質量中心または重心を有するとき、動的にアンバランスとなり得る。逆に、プロペラが、動的にバランスが取れている場合、羽根に作用する遠心力は互いに等しく互いを相殺し合い、観測される振動は最小限に抑えられるだろう。
従来、プロペラのバランスを取ることは、適切に作動する航空機の最も重要な考慮事項の1つとして認識されてきた。例えば、大きなプロペラを有する飛行機では、静的にまたは動的にアンバランスであるプロペラによって発生する振動は、クランクシャフトまたは他の構成部品に過大な応力を生じさせてきた。あらゆるサイズの航空機において、そのような振動は、回転する飛行機の近傍内で望ましくないまたは許容できないノイズレベルをもたらし得る。
航空機には、通常、作動中に静的にも動的にもバランスの取れている均質なプロペラセットが装備されている。プロペラは、集合的にまたはグループで作動され得る。例えば、4つのプロペラを有するクワッドコプターは、クワッドコプターの揚力が最大にされるのが好ましい離陸または着陸動作の間、4つのプロペラのそれぞれを動作させ得る。クワッドコプターが所望の高度で空中にあり、最大揚力がもはや望ましくないとき、プロペラの1つまたは複数に関連するモータは、電力または燃料を保存するためといった任意の理由で停止され得る。
本開示の実施形態による航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による航空機の態様の図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラの図である。 本開示の実施形態によるプロペラを作動させる1つのプロセスのフローチャートである。 本開示の実施形態によるバランスが取れたプロペラ及びアンバランスなプロペラの態様の図である。 本開示の実施形態によるバランスが取れたプロペラ及びアンバランスなプロペラの態様の図である。 本開示の実施形態による航空機を操作する1つのプロセスのフローチャートである。 本開示の実施形態による航空機を操作するための1つのシステムの態様の図である。 本開示の実施形態による航空機を操作する1つのプロセスのフローチャートである。 本開示の実施形態による運転中の航空機の態様の図である。 本開示の実施形態による航空機を操作するための1つのシステムの態様のブロック図である。
以下でより詳細に説明するように、本開示は、1つまたは複数のアンバランスなプロペラを含む別個のプロペラセットを有する航空機を操作することを対象とする。より具体的には、本開示は、プロペラの補完物を任意の基準で選択し、航空機に、選択したプロペラの補完物を装備することを対象とする。例えば、補完物のプロペラの1つまたは複数は、以下に限定するものではないが、航空機の任務に関連する任意の動作特性もしくは環境条件、または運転中に好ましくは発せられ得る任意の音を含む任意の基準で選択され得る。いくつかの実施形態では、航空機には、故意にかつ意図的に静的にまたは動的にバランスが取れていない一プロペラセットが装備されてもよい。航空機はその後、プロペラの補完物が、任務を完了するために輸送計画にしたがって、または航空機に任意の種類のもしくはタイプの音を発せさせるために、任意の態様で例えば単独でまたは任意の組み合わせで動作している状態で、操作され得る。
いくつかの実施形態では、航空機には、第1のタイプの1つまたは複数のプロペラすなわち第1の動作属性を有するプロペラの別個のセット、及び第2のタイプの1つまたは複数のプロペラすなわち第2の動作属性を有するプロペラの別個のセットが装備されてもよい。運転中、それぞれのタイプのすなわちそれぞれの動作属性を有するプロペラの1つまたは複数の特性または属性を活用するために、必要に応じて、第1のセットのプロペラを回転させるためのモータのそれぞれまたは第2のセットのプロペラを回転させるためのモータのそれぞれに、選択的に電力が供給されてもよい。例えば、第1のプロペラセットは、例えば電力及び/または燃料を節約するために、推力、揚力、操縦性または効率の1つまたは複数を最大にするように構成され得、第2のプロペラセットは、例えば、所定の音圧レベル(または強度)のかつ/もしくは周波数の、または周波数スペクトル(または分布、パターンもしくは帯域)内の音を発するという1つまたは複数の音響学的配慮に基づいて構成されてもよい。第1のセットのプロペラ及び第2のセットのプロペラは、異なる半径または直径、質量、羽根の長さ、羽根幅、羽根形状または羽根角を有してもよい。プロペラはさらに、必要に応じて異なる数の羽根を有してもよい。さらに、第1のプロペラセット及び第2のプロペラセットは、以下に限定するものではないが任務の起点もしくは目的地の場所、ペイロードの寸法もしくは質量、任務中にたどるコースもしくは速度、または任意の見込まれる温度、圧力、湿度、風速もしくは風向、天気事象、雲量もしくは日照の測定値もしくはレベル、または起点と目的地の間のかつこれらを含む環境の地表状態もしくは性状を含む、所定の任務中に見込まれる任意の動作上の配慮及び/または環境条件で選択され得る。
いくつかの実施形態では、航空機には、1つまたは複数のバランスが取れたプロペラの第1のセット、ならびに1つまたは複数の特定のアンバランスなプロペラの第2のセット、または動作中プロペラに特定の音圧レベルまたは強度のかつ特定の周波数スペクトル内の音を放射させる変更されたまたは修正されたパラメータを有するプロペラが装備されてもよい。運転中、航空機から放射される音を整形するために、第1のセットのプロペラを回転させるためのモータのそれぞれまたは第2のセットのプロペラを回転させるためのモータのそれぞれに、必要に応じて、選択的に電力が供給され得る。1つまたは複数のアンバランスなプロペラのセットは、例えば、所定の音圧レベル(または強度)のかつ/または所定の周波数スペクトル内の音を発するという1つまたは複数の音響学的配慮に少なくとも部分的に基づいて選択され得る。例えば、航空機が発する音を制御または制限することが主要な関心事でない場合、プロペラの補完物は、任意の動作目的(例えば、コース、速度、ペイロードなど)を達成するために、必要に応じて作動され得る。特定の音が航空機によって発せられることが望ましい場合、例えば航空機が任意の人間または他の動物の聞こえる範囲内で動作する場合、補完物のプロペラは、航空機の全体的な音響プロファイルを整形するために、かつそれによって特定の音が発せられるようにするために、必要に応じて作動され得る。
図1A〜1Cを参照すると、航空機110及び複数のプロペラ120A、120B、120C、120D、120Eが示されている。航空機110は、それぞれがプロペラ120A、120B、120C、120D、120Eの1つを受けるように構成された4つのモータ160A、160B、160C、160Dを含む。例えば、モータ160A、160B、160C、160Dのそれぞれは、プロペラ120A、120B、120C、120D、120Eの1つを交換可能に取り付けるための1つまたは複数のボルト締めされたクイックリリースまたは他の接続部とともに構成されたシャフトを有してもよい。
図1Aに示すように、プロペラ120A、120B、120C、120D、120Eのそれぞれは、異なる属性を有する。例えば、プロペラ120Aは、最大推力に最適化され、所定速度(例えば角速度)で動作中に、95デシベル(95dB)の音圧レベルまたは強度でかつ850ヘルツ(850Hz)の周波数で音を発する2つの羽根を有するバランスが取れたプロペラである。プロペラ120Bは、超静音動作用に構成され、所定速度で動作中に、74デシベル(74dB)の音圧レベルまたは強度でかつ898ヘルツ(898Hz)の周波数で音を発する4つの羽根を有するバランスが取れたプロペラである。プロペラ120Cは、2つの羽根を有し、羽根の1つに涙滴状の穴を含み、平均揚力と推力用に構成され、所定速度で動作中に、96デシベル(96dB)の音圧レベルまたは強度でかつ2004ヘルツ(2004Hz)の周波数で音を発するアンバランスなプロペラである。
プロペラ120Dは、高い操縦性のために構成され、所定速度で動作中に、84デシベル(84dB)の音圧レベルまたは強度でかつ787ヘルツ(787Hz)の周波数で音を発する、先端に角度が付いた3つの羽根を有するバランスが取れたプロペラである。プロペラ120Eは、高揚力用に構成され、所定速度で動作中に、80デシベル(80dB)の音圧レベルまたは強度でかつ3011ヘルツ(3011Hz)の周波数で音を発する、4つの羽根を有しそれらの1つが特大または奇形であり円形の穴を含むものであるアンバランスなプロペラである。
本開示によれば、航空機110には、プロペラ120A、120B、120C、120D、120Eのそれぞれの1つまたは複数、例えばそのようなプロペラの1つまたは複数を有するセットが装備されてもよく、それは、例えば航空機110に特定の推力、揚力または操縦性能力を提供するために、または、航空機110に所定の音を発せさせるために任意の基準で選択され、別々にまたは協働して作動され、任意の特定の基準、考慮事項、またはそれらのそれぞれの重量、形状、または揚力プロファイルもしくは抗力プロファイルならびに動作中のそれらの角速度などのパラメータにしたがい得る。図1Bに示すように、モータ160B、160Cはプロペラ120Aを備え、モータ160A、160Dはプロペラ160Eを備える。プロペラ120A及びプロペラ120Eは、共通の平面内で、または平行な平面内で回転するように位置合わせされる。図1Bにさらに示すように、モータ160B、160Cは、航空機110が特定の方向に移動しているときプロペラ120Aを電力で回転させ、モータ160A、160Dは作動していない。モータ160B、160Cによるプロペラ120Aの動力回転により、プロペラ120Aは、プロペラ120Aが所定速度(例えば、角速度)で回転すると、95デシベル(95dB)の音圧レベルまたは強度のかつ850ヘルツ(850Hz)の周波数の音を発する。
上述したように、かつ本開示によれば、航空機110は、任意の基準で、1つまたは複数の別個のプロペラセット、例えばプロペラ120A及び/またはプロペラ120Eを動作させ得る。例えば、最大推力が必要な場合、プロペラ120Aを動作させ得る。最大揚力が必要な場合、プロペラ120Eを動作させ得る。揚力及び推力の両方が考慮される場合、プロペラ120A、120Eを、必要に応じて、可変の出力レベルで同時に動作させ得る。同様に、プロペラ120A、120Eはまた、運転中にそうしたプロペラ120A、120Eが発するそれぞれの音が所望される場合は別々に、または、そのような音の混合が所望される場合もしくは航空機110が発する音が本質的なことではない場合は必要に応じて可変の出力レベルで同時に作動され得る。
図1Cに示すように、モータ160A、160Dは、航空機110が特定の方向に移動しているとき、プロペラ120Eを電力で回転させており、モータ160B、160Cは回転していない。モータ160A、160Dによるプロペラ120Eの動力回転により、プロペラ120Eは、所定速度での動作中に80デシベル(80dB)の音圧レベルまたは強度のかつ3011ヘルツ(3011Hz)の周波数の音を発する。
したがって、本開示のシステム及び方法は、任意の特定の基準、考慮事項またはパラメータに基づいて必要とされ得るような、1つまたは複数の意図的にアンバランスなプロペラを含むセットを含む異なるプロペラセットを、例えば航空機の運転中にそのようなプロペラによって発せられるノイズを効果的に制御または整形するために動作させ得る。複数のプロペラまたはプロペラセットを含む航空機は、1つまたは複数のプロペラが電力下で回転している一方、1つまたは複数の他のプロペラは電力下で回転されない図1B及び図1Cに示す航空機110のように、そうしたプロペラを交互に動作させ得る。代替として、航空機は、例えば特定の音(例えば、選択された音圧レベルまたは強度を有しておりかつ選択された周波数スペクトル内の音)が回転しているプロペラによって発せられることを確保するために、以下に限定するものではないが任意の関連する動作特性、環境条件または他の要因を含む任意の基準で、そうしたプロペラの2つ以上のセットに供給される電力を制御または抑制し得る。
これに関して、航空機に、バランスが取れた(例えば、静的バランス及び動的バランス)1つまたは複数のプロペラ及び所定の度合いまたは程度にアンバランスにされた(例えば、静的バランスまたは動的バランスを失っている)1つまたは複数の選択されたプロペラを含むプロペラの補完物を装備することによって、航空機は、そうしたプロペラが取り付けられているモータに供給される電力を操作することにより運転中に所望に応じて様々な特定の音のいずれかを発するように構成され得る。したがって、そうして装備された航空機は、任意の人間または他の動物に対するノイズの影響を動作上の制約として考慮し得、代わりに、運転中に1つまたは複数のアンバランスなプロペラを回転させることによって、航空機がそのような人間または動物の聞こえる範囲内にあるとき心地よいまたは快い音を発するように構成され得る。代替として、航空機は、所定の時間に、または1つもしくは複数の特定の動作特性もしくは環境条件が観測されたときに、心地よくも快くもなくてもよい(例えば、警告音、サイレンまたは警報)特定の音を発するように構成され得る。
航空機には、任意の基準で選択され得る様々な異なる属性を有する1つまたは複数のプロペラが装備されてもよい。例えば、プロペラは、質量または1つもしくは複数の寸法(例えば、半径または直径、羽根の長さ、羽根幅、羽根形状または羽根角)といった1つもしくは複数のパラメータに基づいて選択されてもよい。さらに、プロペラは、1つまたは複数の動作能力、例えば、プロペラによって与えられ得る推力、揚力もしくは速度の能力の測定値もしくはレーティング、そのようなプロペラを備える航空機の操縦性の測定値もしくはレーティング、または、運転中にプロペラによって発せられ得る1つもしくは複数の音の測定値もしくはレーティングに基づいて選択され得る。プロペラは、一般的な性能のレベルもしくは程度に基づいて、または特定の場合における、例えば操縦性、燃料効率及び/もしくはバッテリー寿命などの特定の目標もしくは目的または悪天候条件に関する性能のレベルもしくは程度に基づいて選択され得る。
運転中の航空機は、運転中に可変の音圧レベルのかつ様々な周波数スペクトル内の多数の異なる音を発し得る。多くの場合、運転中の航空機から放射される音には、例えば広帯域または広範囲の周波数に分散されるエネルギーといった広帯域音、及び例えば通常、離散周波数または狭帯域もしくは範囲を中心とし、一般に事実上周期的または調和的である狭帯域音または音調が含まれる。例えば、航空機が複数のプロペラを含む場合、プロペラによって放射される音は、プロペラのそれぞれの羽根通過周波数(または羽根通過周波数)の関数として決定され得る。羽根通過周波数は、その名の通り、回転しているプロペラの羽根が所与の点を通過する周波数であり、回転しているプロペラの角速度及び回転しているプロペラに設けられた羽根の数の関数として決定される。運転中の航空機は、通常、広帯域音だけでなく、羽根通過周波数のまたはその近傍の(または羽根通過周波数を含む帯域内の)強い基本音を含む狭帯域音、及び羽根通過周波数の様々な高調波における離散音要素も発する。
回転機械に関して、「バランス」(または「バランスが取れた」)という用語は、回転要素によって生成されるかまたは回転要素に作用するすべての力が平衡状態にある状態を指すのに使用される。平衡状態の乱れは、「アンバランス」またはアンバランスな状態をもたらす。静止バランスにあるプロペラ(例えば、飛行機または船舶プロペラ)は、回転軸に沿って整列した質量中心または重心を有する。そのような状態では、プロペラは、いかなる慣性力の合力がそれに作用することなしに回転軸の周りを回転してもよく、その結果プロペラの羽根のそれぞれに関連する遠心力がそれに応じて回転軸の周りでバランスが取れるようになる。回転軸から変位した質量中心または重心を有するプロペラは、静的にアンバランスまたは静的バランスが崩れていると称され、回転中に慣性力の合力を生成するであろう。動的バランスにあるプロペラは、プロペラの様々な羽根の重心が同じ平面内にないという事実のために、回転軸に平行ではない主慣性軸を有する。そのような状態では、プロペラの回転により、プロペラは、アンバランスの程度に基づいて決定される臨界速度で振動または揺動するであろう。
プロペラのバランスが取れているとき、運転中に観測される構造的振動、ねじり振動及び回転軸の振動のレベルはより低い。しかしながら、プロペラがアンバランスであると、運転中に望ましくない振動力及び過度のノイズレベルが発生する。従来、航空機のアンバランスなプロペラの回転によって発生する振動は、プロペラ、シャフト、ベアリング及び他の構成要素への損傷のリスク上昇と関連付けられてきた。したがって、プロペラ駆動型航空機の所有者及び操作者は、通常、損傷のリスクだけでなく、振動力及び運転中そのようなプロペラによって発せられるノイズをも低減するために、そうした乗物に搭載されたプロペラのそれぞれが静的にも動的にも適切にバランスが取れていることを確保しようと行動する。従来、航空機に取り付けられるかまたは航空機によって作動される各プロペラは、静的にも動的にもバランスが取れている。
本開示のシステム及び方法は、例えば速度、揚力、推力、操縦性、効率もしくはノイズなどの動作基準、または任務の実行中見込まれる任意の環境条件といった任意の基準で選択され得る別個のプロペラセットを有する航空機を運転することを対象とする。航空機は、次いで、任務を輸送計画にしたがって完了するために、または、航空機に任意の種類またはタイプの音を発せさせるために、または、任意の他の目的のために、任意の態様で、例えば単独でまたは任意の組み合わせで動作するプロペラの補完物を用いて運転され得る。航空機にこのようなプロペラの2つ以上の別個のセットを設けることによって、単一の航空機は輸送中に2つ以上のモードで運転し得、それぞれのプロペラセットは、例えば特定の任務の動作目的または要求に基づいて要望または必要に応じて動的に調節され得る様々な角速度及び/または出力レベルで、単独でまたは1つもしくは複数の他のセットと協働して動作している状態である。いくつかの実施形態では、補完物のそれぞれのプロペラのそれぞれは、例えば羽根が、共通であるまたは互いに平行である実質的に水平な平面内で回転している状態で、上下軸の周りを回転し得る。いくつかの他の実施形態では、様々な補完物のプロペラは、異なる軸(例えば、そのうちの少なくとも1つは非上下であってもよい)の周りを回転し得、羽根は異なる平面で回転している状態である(例えば、そのうちの少なくともいくつかは非水平であってもよい)。さらに他の実施形態では、プロペラの回転軸及び/またはその中でそのようなプロペラの羽根が回転する平面は、例えば1つもしくは複数のモータまたはモータ及び/もしくはプロペラを再配置するための他の構成要素によって変更され得る。
いくつかの実施形態では、本明細書中に開示されたシステム及び方法は、航空機のアンバランスなプロペラの使用を、運転中にそのような乗物に特定の音を発せさせるために、回避するのではなく活用することを対象とする。1つまたは複数のアンバランスなプロペラを含むプロペラセットは、航空機に設けられ得、単独でまたは1つもしくは複数の他のプロペラとの組み合わせで、例えばアンバランスなプロペラの組み合わせ、またはバランスが取れたプロペラとアンバランスなプロペラの組み合わせで、航空機の全体的な音響プロファイルがそれに応じて変化する角速度及び/または出力レベルで作動され得る。
したがって、いくつかの実施形態では、航空機が1人または複数の人間または他の動物が聞こえる範囲内で運転される予定の場合、航空機には、例えばそれぞれのプロペラの推力レーティング、揚力レーティング、速度レーティング、操縦性レーティングまたはノイズレーティングといった様々な動作基準に基づいて具体的に選択され得るバランスが取れたプロペラ及びアンバランスなプロペラの両方を含む複数のプロペラが装備されてもよい。次いで、そのようなプロペラは、必要に応じて、1つまたは複数の動作目的を達成するために、または、1つまたは複数の要求にしたがって作動され得る。特に、航空機が1人または複数の人間または他の動物の近傍内を通過するとき、1つまたは複数のアンバランスなプロペラは、航空機に選択された音を放射させるために、航空機が人間または他の動物の近傍から安全に去るまで作動され得る。音は、それらの音がそうした人間または動物に心地よいまたは不快となる程度に基づいて、または任意の他の基準に基づいて選択され得る。
いくつかの実施形態では、バランスが取れたプロペラは、所定速度に、例えば、プロペラの臨界速度以上に回転されてもよい。例えば、プロペラは、航空機の運転中に、または実験室もしくは試験設備内で回転されてもよい。プロペラの回転及びそこから放射された任意の観測された音またはノイズに関する情報を取得するために、1つまたは複数のセンサ、例えば、マイクロフォン、圧電センサ、振動センサ、または任意の他の音響センサを使用し得る。次いで、観測された音またはノイズは、動作中にプロペラによって発せられることが望まれる音またはノイズと比較され得る。観測された音またはノイズが所望の音またはノイズと一致しない場合、例えばプロペラを意図的にアンバランスにするといった1つまたは複数の変更または調整をプロペラに加えてもよく、変更されたプロペラは再び回転されてもよい。そのような変更は、プロペラの羽根の1つまたは複数からの質量の加算もしくは減算、またはプロペラの1つもしくは複数のパラメータの変更を含み得る。変更されたプロペラの回転から観測された音またはノイズが所望の音またはノイズと一致する場合、プロペラはそれに応じて航空機の運転中利用され得る。しかしながら、変更されたプロペラの回転から観測された音またはノイズが所望の音またはノイズと一致しない場合、プロペラは、そのような音またはノイズが所望のノイズに十分に一致するまで、1つまたは複数の変更または調整をもって更に変更され、再度回転され得る。
本開示のいくつかの他の実施形態によれば、プロペラ補完物は、特定の任務を実行するように予定されている航空機用に選択されてもよい。例えば、プロペラの補完物は、任務のための輸送計画(例えば、任意の中間通過点を通る、起点から目的地までのルート)、または、任意の予測される動作特性もしくは任務の実行中に見込まれる環境条件にしたがって、例えば任務の1つまたは複数の属性、ルート、起点、目的地、通過点、動作特性または環境条件に基づいて選択され得る。例えば、プロペラの補完物は、運転中に複数のプロペラのそれぞれが発する予定の音の音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルを推定し、任務中に航空機が発する予定の1つまたは複数の所望の音を特定し、航空機に、航空機に所望の音に十分に類似する音を発せさせるプロペラを装備することによって選択され得る。プロペラの補完物が選択され航空機に取り付けられると、プロペラは、必要に応じて、輸送計画にしたがってまたは任意の他の基準で作動され得る。
本開示のさらに他の実施形態によれば、複数の異なる搭載プロペラを有する航空機は、任務の元の輸送モードでルートに沿って起点から目的地に向かって出発し得、そこでは例えばプロペラのそれぞれは、選択された速度でもしくは特定の出力レベルで動作している、または動作していない。航空機に搭載され動作している1つまたは複数のセンサは、航空機の位置及び/または高度を追跡し、元の輸送モードにあるときの航空機の動作特性または航空機が遭遇する環境条件に関するデータを取得し得る。このようなセンサはまた、輸送中に航空機によって発せられた音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルを決定し得る。発せられた音圧レベル及び/または周波数スペクトルが所望の音、例えば好ましい音圧レベル及び/または周波数スペクトルと一致しない場合、航空機の輸送モードはそれに応じて、例えば任務の1つまたは複数の属性、ルート、起点、目的地、1つまたは複数の通過点、動作特性または環境条件に基づいて変更され得る。
例えば、航空機が第1の輸送モードで動作する第1のプロペラセットを含み、航空機が所定の場所に到着するか、所定速度、高度またはバッテリーレベルに到達するか、または、所定の温度もしくは天気事象に遭遇した場合、航空機は、第2のプロペラセットが単独でまたは第1のプロペラセットの1つまたは複数と協働して1つまたは複数の推力、揚力、効率もしくは音響学的配慮に基づいてまたは任意の他の目的のために所望され得る出力レベルで作動される第2の輸送モードで運転され得る。この点に関して、航空機に2つ以上の別個のプロペラセットを備えることにより、航空機は、様々な異なるモードで運転され得、異なる時間に1つまたは複数の動作目的を満たすためにまたは任務を実行しながら事象または状況の変化に対応するために利用され得る。
上述したように、航空機は、任意の数の別個のプロペラセットを用いて運転され得、そのようなプロペラは、航空機に、所望の音圧レベルを有するまたは所望の周波数スペクトル内の音を発せさせるために、必要に応じてバランスが取られてもよく(例えば、静的バランスでまたは動的バランスで)またはアンバランスにされてもよい。本開示によれば、プロペラは、プロペラの1つまたは複数のパラメータに変更、例えばプロペラの1つまたは複数の羽根の質量または重量、形状、揚力プロファイルまたは抗力プロファイルに変更を及ぼすことによって、意図的にアンバランスにされてもよく、このことはいくつもの方法で達成され得る。図2A〜2Iを参照すると、複数のアンバランスなプロペラ220A、220B、220C、220D、220E、220F、220G、220H、220Iが示されている。図2Aに示すように、プロペラ220Aは、取付穴252Aを有するハブ250Aの周りに取り付けられた1対の羽根230A、240Aを含む。羽根240Aは、羽根230Aの長さl1Aよりも長い長さl2Aを有する。したがって、それらの長さl2A、l1Aが異なることによって、羽根230A、240Aはハブ250Aに対して異なる質量中心を有し、プロペラ220Aは、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう(すなわち静的バランスまたは動的バランスが崩れる)。プロペラ220Aのアンバランスさにより、プロペラ220Aは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。
図2Bに示すように、プロペラ220Bは、取付穴252Bを有するハブ250Bの周りに取り付けられた1対の羽根230B、240Bを含む。羽根240Bは、羽根230Bの幅W1Bよりも広い幅W2Bを有する。したがって、それらの幅W2BW1Bが異なることによって、羽根230B、240Bは、ハブ250Bに対して異なる質量中心を有し、プロペラ220Bもまた、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Bのアンバランスさにより、プロペラ220Bは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。同様に、図2Cに示すように、プロペラ220Cは、取付穴252Cを有するハブ250Cの周りに取り付けられた1対の羽根230C、240Cを含む。羽根230Cは、取付穴252Cの中心からl1Cの距離に設けられた領域A1Cを有する実質的に円形の孔232Cを含む。羽根240Cは、取付穴252Cの中心からl2Cの距離に設けられた領域A2Cを有する実質的に楕円形の孔242Cを含む。したがって、孔232C、242C及び取付穴252Cに対するそれらの配置に起因するそれらの異なる質量分布のために、プロペラ220Cもまた、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Cのアンバランスさにより、プロペラ220Cは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。
図2Dに示すように、プロペラ220Dは、取付穴252Dを有するハブ250Dの周りに取り付けられた1対の羽根230D、240Dを含む。羽根230Dは、領域A1Dを有する開口部232D、及び開口部232Dを隠すまたは露出させるための調整可能なカバー234Dを有する。羽根240Dは、領域A2Dを有する開口部242D、及び開口部242Dを隠すまたは露出させるための調整可能なカバー244Dを有する。調整可能なカバー234D、244Dは、それぞれの開口部232D、242Dを、任意の態様で、例えば、1つもしくは複数の電気モータまたは他のシステムを使用して放射状、横方向または開口部232D、242Dに対して任意の方向に隠すまたは露出させるように作動され得る。したがって、調整可能なカバー234D、244Dの1つまたは複数が開口部232D、242Dの1つまたは複数を隠しているか露出させているかによって、プロペラ220Dは、運転中、必要に応じて、バランスが取られてもよく、または、自動的にかつ選択的にアンバランスとされてもよい。したがって、プロペラ220Dの調整可能なカバー234D、244Dを用いて、運転中にプロペラ220Dから放射される音の音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルを決定し得る。
図2Eに示すように、プロペラ220Eは、取付穴252Eを有するハブ250Eの周りに取り付けられた1対の羽根230E、240Eを含む。羽根230Eは、スラグ234Eが挿入される開口部232Eを有する。開口部232Eは、取付穴252Eの中心からl1Eの距離に設けられている。羽根240Eは、コア244Eが取り除かれた開口部242Eを有する。開口部242Eは、取付穴252Eの中心からl2Eの距離に設けられている。したがって、スラグ234Eの質量もしくは密度、または開口部232E、242Eから取付穴252Eの中心までの距離l1E、l2Eに応じて、羽根230E、240Eは、ハブ250Eに対して異なる質量中心を有し、プロペラ220Eは、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Eのアンバランスさにより、プロペラ220Eは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。
図2Fに示すように、プロペラ220Fは、取付穴252Fを有するハブ250Fの周りに取り付けられた1対の羽根230F、240Fを含む。羽根230F、240Fは、異なる密度ρ1F、ρ2Fを有する異なる材料m1F、m2Fから形成されている。したがって、羽根230F、240Fは、たとえ羽根230F、240Fの寸法が同じであっても、ハブ250Fに対して異なる質量中心を有し、プロペラは航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Fのアンバランスさにより、プロペラ220Fは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。この音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルは、それぞれの密度ρ1Fとρ2Fの差に基づいて決定されている。
図2Gに示すように、プロペラ220Gは、取付穴252Gを有するハブ250Gの周りに取り付けられた1対の羽根230G、240Gを含む。羽根230G、240Gは、ハブ250Gに対して異なるすくい角θ1G、θ2Gで設けられている。したがって、羽根230G、240Gは、たとえ羽根230G、240Gの寸法が同じであっても、ハブ250Gに対して異なる質量中心を有し、プロペラは、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Gのアンバランスさにより、プロペラ220Gは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。この音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルは、それぞれの羽根角θ1Gとθ2Gの差に基づいて決定されている。
図2Hに示すように、プロペラ220Hは、取付穴252Hを有するハブ250Gの周りに取り付けられた一対の羽根230H、240Hを含む。羽根230H、240Hでは、それらのそれぞれの前縁及び後縁の厚さt1H、t2Hが異なる。したがって、羽根230G、240Gは、たとえ羽根230G、240Gの寸法が同じであっても、ハブ250Gに対して異なる質量中心を有し、プロペラは、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Gのアンバランスさにより、プロペラ220Gは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。この音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルは、それぞれの羽根角θ1Gとθ2Gの差に基づいて決定されている。
図2Iに示すように、プロペラ220Iは、取付穴252Iを有するハブ250Iの周りに取り付けられた1対の羽根230I、240Iを含む。羽根230I、240Iは、ハブ250Iに対して異なるピッチ角φ1I、φ2Iで設けられている。したがって、羽根230I、240Iは、たとえ羽根230I、240Iの寸法が同じであっても、ハブ250Iに対して異なる質量中心を有し、プロペラは、航空機(図示せず)に装備され電力下で回転されるとアンバランスとなるであろう。プロペラ220Iのアンバランスさにより、プロペラ220Iは、同様の大きさのバランスが取れたプロペラから放射される音とは異なり得る、離散的な音圧レベルまたは強度のかつ有限周波数スペクトル内の音を放射するであろう。この音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルは、それぞれのすくい角φ1Iとφ2Iの差に基づいて決定されている。
本明細書中に開示されている航空機及びプロペラは、任意の特定のタイプのもしくは形式のバランスが取れたプロペラもしくはアンバランスなプロペラ、またはプロペラをアンバランスにする任意の特定のプロセスもしくは技術を対象とするものではなく、図2A〜2Iのプロペラ220A、220B、220C、220D、220E、220F、220G、220H、220Iのいずれかに限定されるものではない。例えば、以下に限定するものではないが、その内容が参照により全体が本明細書に組み込まれる2015年12月18日に出願された米国特許出願第14/975,209号に開示されたプロペラの1つまたは複数を含む任意の数のまたはタイプのプロペラが、本開示のシステム及び方法にしたがって航空機上で動作し得る。
本開示のいくつかの実施形態によれば、プロペラに所定のまたは所望の音圧レベルまたは強度のかつ選択された周波数スペクトル内の音を放射させるために、プロペラは、任意の態様で、例えば、プロペラの羽根の1つまたは複数の質量、形状、揚力プロファイルまたは抗力プロファイルといったプロペラの1つまたは複数の1つまたは複数のパラメータを変更することによって、変更またはカスタマイズされ得る。プロペラが変更されなければならない程度は、1つまたは複数の動作解析または実験解析によって決定され得、これは、プロペラに運転中所望の音または十分に類似する音を放射させ得るプロペラに対する変更を特定または決定するために所望の音の特性と比較して、運転中にプロペラから放射される音の特性に基づくものであってもよい。
図3を参照すると、本開示の実施形態によるプロペラを作動させるための1つのプロセスのフローチャート300が示されている。ボックス310では、バランスが取れたプロペラが臨界速度を超えて回転される。上述したように、臨界速度は、特定の周波数(例えば、共振周波数)におけるまたは周波数スペクトル内のプロペラの共振または振動(vibration)もしくは振動(oscillation)が発生し始めるプロペラの角速度である。ボックス320では、1つまたは複数のセンサを使用して、プロペラの回転及びプロペラから発せられたまたは放射された任意の観測ノイズに関する情報を取得し得る。例えば、バランスが取れたプロペラが飛行中の航空機で臨界速度を超えて回転される場合、センサは、プロペラをモータに取り付けているシャフトの周りに、またはフレーム、翼、胴体もしくは航空機の1つもしくは複数の側面に沿って設けられ得る。バランスが取れたプロペラが実験環境(例えば、実験室または同様の試験設備)において臨界速度を超えて回転される場合、センサは、回転しているプロペラに対して任意の有利なまたは所望の場所に配置され得る。
ボックス330では、ボックス320で観測されたノイズの特性が、臨界速度を超える回転中プロペラによって発せられるまたは放射される所望のノイズの特性と比較される。例えば、プロペラが特定の音圧レベルまたは強度のかつ特定の周波数スペクトル内の音(例えば、動作中のバランスが取れたプロペラから通常発せられる音よりも心地よいもしくは落ち着かせるものであってもよい音、または、動作中のバランスが取れたプロペラから通常発せられる音よりも不愉快、不快な、もしくは大きく、任意の近くの人間もしくは他の動物に警告するもしくは悩ませることを意図するものであってもよい音)を発することが好ましいまたは望ましい場合、ボックス320で観測されたノイズの音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルとの差が、所望のノイズの特定の音圧レベルまたは強度及び周波数スペクトルと比較されてもよい。
ボックス340では、ボックス320で観測されたノイズが所望のノイズと一致するかどうかが判定される。例えば、観測ノイズの1つまたは複数の周波数が、所望のノイズの1つまたは複数の周波数と、例えば1つまたは複数の所望の周波数スペクトルと比較されてもよい。同様に、観測ノイズの音圧レベルまたは強度が、同じ様に、所望のノイズの音圧レベルまたは強度と、またはそれに関連する1つまたは複数の帯域または耐性と比較され得る。観測ノイズが所望のノイズと許容可能なレベルまたは程度内で一致すると判定された場合、プロセスは終了する。
観測ノイズが所望のノイズと一致しないと判定された場合、プロセスはボックス350に進み、観測ノイズと所望のノイズの差が判定される。例えば、観測ノイズの音圧レベルまたは強度と所望のノイズの音圧レベルまたは強度の差は、例えば、独立して、かつ、以下に限定するものではないがプロペラが回転している角速度を含む航空機の1つまたは複数の動作特性に関しての両方で、評価され得る。ボックス360では、プロペラの羽根に対する1つまたは複数の調整が、ボックス350で特定された観測ノイズと所望のノイズの差に対処するために特定されてもよい。例えば、そのような差を低減または排除することを意図した、プロペラの羽根の2つ以上の質量または質量中心の不一致が提案または選択され得る。
ボックス370では、プロペラは、決定された調整にしたがって変更される。例えば、バランスが取れたプロペラの羽根の1つの長さまたは幅が、例えば1つまたは複数の切断手段、曲げ手段またはスライス手段によって低減されてもよく、それによって、図2Aのプロペラ220Aまたは図2Bのプロペラ220Bのようなアンバランスなプロペラがもたらされる。代替として、1つまたは複数の孔が羽根の1つまたは複数内に形成されてもよく、それによって、図2Cのプロペラ220Cなどのアンバランスなプロペラがもたらされる。1つまたは複数の調整可能なカバーを作動させて羽根の1つまたは複数内の開口部を露出させるかまたは隠してもよく、それによって、図2Dのプロペラ220Dのようなアンバランスなプロペラがもたらされる。スラグが羽根内に挿入されてもよく、または、コアが羽根から取り除かれてもよく、それによって、図2Eのプロペラ220Eのようなアンバランスなプロペラがもたらされる。例えば切削、刻み彫り、研磨、摩擦、摩耗、掘削、穿孔などといった、プロペラの1つまたは複数の羽根の質量中心またはそのような中心の場所を変更するための任意の手段または方法は、ボックス360で特定された1つまたは複数の調整に基づいてプロペラを変更するために利用され得る。プロペラが、決定された調整にしたがって変更されると、プロセスはボックス380に進み、変更されたプロペラは臨界速度を超えて回転され、ボックス320に戻り、1つまたは複数のセンサが、プロペラの回転及びプロペラから発せられたまたは放射された任意の観測ノイズに関する情報を取得し得る。
静的バランスにあるかつ動的バランスにあるプロペラの評価、及びプロペラに好ましい音圧レベルまたは強度のかつ好ましい周波数スペクトル内の音を発せさせようとしてプロペラをアンバランスにするというバランスが取れたプロペラの変更が、図4A及び図4Bに示され、本開示の実施形態によるバランスが取れたプロペラ420A及びアンバランスなプロペラ420Bの態様の図が示されている。特にそれ以外の記述がない場合、図4Aまたは図4Bに示す番号「4」が前に付く参照番号は、図2A〜2Iに示す番号「2」または図1A及び1Bに示す番号「1」が前に付く参照番号を有する構成要素または特徴と同様の構成要素または特徴を示す。
図4Aに示すように、バランスが取れたプロペラ420Aを臨界速度以上で回転させ得、バランスが取れたプロペラ420Aの回転をモニタリングして、例えば回転中観測されるノイズの1つまたは複数の特性(例えば、音圧レベルまたは強度)を判定し得る。このようなノイズに関する情報またはデータは、プロペラ420Aの特性(例えば、質量、直径、プロペラ420Aの羽根の数、ならびにプロペラ420Aが回転されるときの角速度)と共に、少なくとも1つのデータストアに格納されてもよい。
図3のフローチャート300に関して上述したように、プロペラ420Aの回転中に観測されるノイズの特性は、運転中プロペラ420Aによって発せられる所望のノイズの特性と比較され得、プロペラ420Aに対する1つまたは複数の変更が、そのような特性の差を解消するために選択または予測され得る。図4Bを参照すると、プロペラ420Bは、プロペラ420Bの中心からlの距離で第1の羽根430B内にスラグ434Bを含むのみならず、プロペラ420Bの中心からlの距離で第2の羽根440B内のコア444Bを取り除くようにも変更されているものとして示されている。スラグ434Bが第1の羽根430B内に挿入され、コア444Bが第2の羽根440Bから取り除かれた後、プロペラ420Bは臨界速度以上で回転され得、バランスが取れたプロペラ420Bの回転はモニタリングされて回転中に観測されるノイズの1つまたは複数の特性(例えば、音圧レベルまたは強度)を判定し得る。そのようなノイズに関する情報またはデータは、プロペラ420Bの特性(例えば、質量、直径、プロペラ420Bの羽根の数、ならびにプロペラ420Bが回転されるときの角速度、及びスラグ434Bまたはコア444Bの1つまたは複数の寸法)と共に、少なくとも1つのデータストアに格納されてもよい。ノイズ及びプロペラ420A、420Bに関する情報またはデータを用いて、様々な大きさ、形状または構成のプロペラ及びそれによって運転中に、そのようなプロペラが静的バランスかつ/または動的バランスにあるとき、または、そのようなプロペラが様々な程度のアンバランスにあるときに発せられるノイズに関する情報またはデータのライブラリを開発かつ維持し得る。
やはり上述したように、航空機には、それぞれが任意の基準で選択され得るプロペラの補完物が装備されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、オクトコプターは、異なる基準に基づく性能最適化のために構成されたプロペラセットを備えてもよい。オクトコプターは、揚力または推力を最大にするために一般に構成された第1のプロペラセットと、操縦性、燃料効率及び/もしくはバッテリー寿命、または悪天候条件などの特定の目標または目的に最適化された第2のプロペラセットとを備えてもよい。プロペラセットのそれぞれは、たった1つのプロペラを含んでもよく、7つものプロペラを含んでもよい。運転中に、第1のプロペラセット及び第2のプロペラセットは、航空機を使用して実行される任務のための輸送計画に示された要求又は要件に応じて、個別にまたは集合的に、必要に応じて選択的に作動され得る。そのような要求または要件には、以下に限定するものではないが、輸送中の航空機からの音響放射の限界または閾値が含まれ得る。
図5を参照すると、本開示の実施形態による航空機を操作するための1つのプロセスのフローチャート500が示されている。ボックス510では、起点から目的地までの航空機の輸送のために輸送計画が特定される。輸送計画は、起点及び/または目的地の座標、ならびに航空機が起点から出発するまたは目的地に到着すると予想される時間、または航空機の輸送に関する任意の他の情報またはデータを含んでもよくまたは示してもよい。輸送計画は、航空機が移動する起点から目的地までの好ましいルート(例えば、コース、速度または1つもしくは複数の通過点の座標)、任意の高度の制限もしくは要件、または航空機によって起点から目的地まで運ばれるペイロードに関する任意の情報もしくはデータがさらに含まれてもよい。
ボックス520では、輸送計画にしたがって輸送中の航空機の動作特性が予測される。例えば、輸送中の航空機の高度、コース、速度、上昇率または降下率、旋回速度、加速度または追跡位置(例えば、緯度及び/または経度)などの任意の動的属性が、輸送計画及び任意の既知の関連要因または履歴データに基づいて推定され得る。ボックス530では、輸送中に航空機が遭遇する任意の環境条件も予測される。例えば、任意の温度、圧力、湿度、風速、方向、雲量、日照の測定値、または起点と目的地の間のかつそれらを含む環境の地表状態もしくは性状もまた、輸送計画及び任意の既知の関連要因または履歴データに基づいて推定され得る。
ボックス540では、航空機によって発せられることが好ましい音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルが、輸送計画、予測された動作特性、及び/または予測された環境条件に基づいて決定される。例えば、輸送計画に関連しているもしくはそれによって課せられた任意の要件もしくは制約、航空機の見込まれる動作特性、または航空機が遭遇すると予想される環境条件に基づいて、航空機によって発せられる好ましい音(例えば、音圧レベル及び周波数スペクトル)は特定され得る。そのような特性は、航空機の速度、位置もしくは高度、または任意の他の要因に応じて、単一の閾値または限界(例えば、音圧レベルまたは周波数の最小値、最大値または平均値)、または1つもしくは複数の閾値もしくは限界(例えば、スペクトル、分布、パターンまたは帯域)を定義してもよくまたはそれらを含んでもよい。例えば、起点近傍内(例えば、人間または他の動物の聞こえる範囲内)で発せられる音の第1の音圧レベル及び/または第1の周波数スペクトルは決定されてもよく、航空機が輸送中に発せられる音の第2の音圧レベル及び/または周波数スペクトル、ならびに航空機が目的地近傍内にあるときに発せられる音の第3の音圧レベル及び/または周波数スペクトルも決定されてもよい。任意の数の中間通過点の近傍内で発せられる音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルもまた決定されてもよい。例えば任意の間隔でまたは任意の持続時間で、航空機が発する任意の数の音圧レベル及び/または周波数スペクトルは、輸送計画、予測される動作特性、及び/または予測される環境条件に基づいて特定され得る。
ボックス550では、航空機のプロペラ補完物は、好ましい音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルに基づいて選択される。航空機には、所望の音圧レベル及び/または周波数スペクトルに基づいてプロペラの均質な配列、または、航空機に所望の音圧レベル及び/もしくは周波数スペクトルに一致する音を発せさせるように構成された2つ以上のプロペラセットが装備されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロペラの1つまたは複数は、そうしたプロペラが作動しているときに航空機に特定の音(例えば、特定の音圧レベルのかつ/または特定の周波数スペクトル内の音)を発せさせるために、所定の程度まで意図的にアンバランスにされてもよい。代替として、当業者は、プロペラ補完物は本開示にしたがって、所望の音圧レベル及び/または周波数スペクトルと無関係な要因または基準に基づいて選択されてもよいことを認識するであろう。
本開示の航空機は、任意の数のプロペラセットを含んでもよく、そのようなセットは、任意の数のプロペラを含んでもよい。例えば、クワッドコプターは、所望の音圧レベルのかつ/または所望の周波数スペクトル内の音を発するという目的で具体的に選択された4つの共通プロペラの単一のセットを含んでもよく、または、任意の特定の目的で選択された2つ以上のプロペラセット(例えば、最適な推力のための2つのプロペラ、所望の音圧レベルのかつ/または所望の周波数スペクトル内の音を発するための2つのプロペラ;または、最適なバッテリー寿命のための1つのプロペラ、悪天候条件における最適な性能のための1つのプロペラ、最適な揚力のための1つのプロペラ及び所望の音圧レベルのかつ/または所望の周波数スペクトル内の音を発するための1つのプロペラを含む4つの固有プロペラ)を含んでもよい。同様に、他の例として、6プロペラ航空機(例えばヘキサコプター)は、6つの共通プロペラの単一のセット、または、任意の特定の目的で選択され得る2つ以上のプロペラセット(例えば、それぞれ3つのプロペラの2セット;それぞれ2つのプロペラの3セット;それぞれ3つのプロペラ、2つのプロペラ及び単一のプロペラを含むプロペラの3セット;または6つの固有プロペラ)を含んでもよく、8プロペラ航空機(例えば、オクトコプター)は、任意の特定の目的のためにやはり選択され得る2つから8つのプロペラの固有セットを含んでもよい。
ボックス560では、航空機には、選択されたプロペラ補完物が装備される。ボックス570では、航空機は、選択されたプロペラ補完物が取り付けられた状態で目的地に向けて起点から出発し、プロセスは終了する。
したがって、本開示のシステム及び方法は、輸送計画にしたがって所定の任務に出発する前に航空機に取り付けられるプロペラを特定し選択することを対象とし得る。いくつかの実施形態では、2つ以上のプロペラセットが、出発前に、航空機のために選択され搭載され得、輸送計画にしたがって特定の時間にまたは特定の角速度で作動され得る。プロペラセットは、航空機に図5のフローチャート500に示すように運転中に所定の音を発せさせるために、航空機用に選択され得、必要に応じて、1つまたは複数の意図的にアンバランスなプロペラを含んでもよい。当業者は、プロペラセットが、発せられる所望の音以外の任意の基準で、例えば、輸送計画の1つもしくは複数の点においてまたは1つもしくは複数の区間の間、揚力、推力、操縦性または効率の考慮のために選択され得ること、及びプロペラセットはそのような考慮に基づいて作動され得ることを認識するであろう。
異なる輸送計画にしたがったプロペラの異なる補完物の選択及び使用が図6に示され得る。図6を参照すると、本開示の実施形態による航空機を運転するための1つのシステム600の態様の図が示されている。特に明記されている場合を除き、図6に示す番号「6」が前に付された参照番号は、図4Aまたは図4Bに示す番号「4」が前に付された、または図2A〜2Iに示す番号「2」が前に付された、または図1A及び1Bに示す番号「1」が前に付された参照番号を有する構成要素または特徴に類似する構成要素または特徴を示す。
図6に示すように、複数の航空機610−1、610−2及び610−3が、輸送計画にしたがって1つまたは複数の任務を実行するために選択される。航空機610−1は、コネチカット州ハートフォードからコネチカット州サウスポートに移動し、28ポンド(28lbs.)のペイロードを運ぶことを意図している。輸送計画によれば、航空機610−1は、高速道路をなぞるかまたはそれに平行し、郊外地域上を通過するとして一般に特徴付けられ得るルートに沿って、194度(194°)のコースで移動すると予想される。したがって、航空機610−1には、2つの高効率プロペラ及び2つの低ノイズプロペラが装備され、それらは必要に応じて、別々にまたは協働して、かつ、異なる出力レベルで作動され得る。
例えば、高効率プロペラは、ハートフォードからサウスポートへの53マイルの輸送の大部分、例えば、都市環境内または高速道路上を通過する輸送の一部において全出力で作動され得る。低ノイズプロペラは、航空機610−1が発する音が所定閾値を下回ったままであることを確保するために、航空機610−1が、例えば目的地の近くといった、人もしくは他の動物、またはそのような人もしくは動物を包含する住居の近傍上または近傍内を通過するときに作動され得る。代替として、プロペラセットは可変の出力レベルで一緒に作動され得、高効率プロペラは、保存が優先事項である場合に比較的高い出力レベルで作動され、低ノイズプロペラは、ノイズ制御が優先事項である場合に比較的高い出力レベルで作動される。さらに、いくつかの実施形態では、低ノイズプロペラまたは高効率プロペラの一方または両方は、運転中にプロペラが動力下で回転されるとき航空機に所定の音を発せさせるために、意図的にアンバランスにされてもよい。
また図6に示すように、航空機両610−2は、コネチカット州のハートフォードからグロトンまで移動し、3ポンド(3lbs.)のペイロードを運ぶことを意図している。輸送計画によれば、航空機610−2は、人口がわずかであるルートに沿って132度(132°)のコースで移動することが予想される。したがって、人口がわずかなルートであるため、ルートに関連するノイズ閾値は相対的に高く、航空機610−2には、輸送中に発せられるノイズを考慮せずに、航空機610−2がペイロードを最大速度でグロトンに届けハートフォードに戻ることを可能にする4つの高速プロペラが装備されてもよい。さらに図6に示すように、航空機610−3は、コネチカット州ハートフォードからストアーズに移動し、35ポンド(35lbs.)のペイロードを運ぶように意図されている。輸送計画によれば、航空機610−3は、キャンパスを終着とする人口の密集したルートに沿って、082度(082°)のコースで移動することが予想される。航空機610−3によって運ばれるペイロードの実質的に高い質量及び航空機610−3の密集した環境における着陸に関連する動作上の制約を考えると、航空機610−3には、最大の揚力を有する2つのプロペラ及び精密制御(例えば高い操縦性)のための2つのプロペラが装備されてもよい。最大揚力のプロペラ及び精密制御のプロペラは、任務の実行中に、必要に応じて、別々にまたは協働して、可変の出力レベルで作動され得る。
上述したように、航空機にプロペラの2つ以上の固有なセットが装備される場合、少なくともそのうちの1つは、1つまたは複数の意図的にアンバランスにされたプロペラを含んでもよく、このプロペラセットは、航空機に1つまたは複数の所定の音を発せさせるために、必要に応じて作動され得る。
図7を参照すると、本開示の実施形態によるアンバランスなプロペラを有する航空機を運転するための1つのプロセスを表すフローチャート700が示されている。ボックス710では、複数の異なる搭載プロペラを有する航空機が、搭載プロペラが元の輸送モードにある状態で、目的地にむけて起点から出発する。例えば、航空機には、異なる目的または基準に最適化されたプロペラの別々のセット、例えば、揚力または推力を最大にするための一プロペラセット及び操縦性、電力効率、優勢な気象条件、または特定の音を発するのに最適化された一プロペラセットが装備されてもよく、これらは1つまたは複数のバランスが取れたプロペラまたはアンバランスなプロペラを含んでもよい。
ボックス720では、1つまたは複数の搭載センサは、航空機の位置を追跡する。ボックス730では、1つまたは複数の搭載センサは、起点から目的地への輸送中航空機の環境条件及び/または動作特性に関するデータを取得する。ボックス740では、1つまたは複数の搭載センサは、起点から目的地までの輸送中航空機によって発せられている音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルを決定する。例えば、航空機は、1つまたは複数のGPS受信機またはセンサ、コンパス、速度計、高度計、ジャイロスコープ、または、航空機が飛行中に航空機の位置ならびに速度もしくは加速度、または航空機の任意の他の動作特性を決定するための他のセンサを含んでもよい。航空機はさらに、1つまたは複数の空気監視センサ(例えば、酸素、オゾン、水素、一酸化炭素または二酸化炭素のセンサ)、赤外線センサ、オゾンモニタ、pHセンサ、磁気異常検出器、金属検出器、放射線センサ(例えば、ガイガーカウンタ、中性子検出器、アルファ検出器)、姿勢指示器、深度ゲージ、加速度計、または撮像装置(例えば、デジタルカメラ)を含んでもよい。航空機はまた、1つまたは複数のマイクロフォン、圧電センサ、振動センサ、または音響エネルギーに関する情報またはデータを取得するように構成された任意の他のデバイスを含む、航空機が飛行中音響エネルギーを検出し取得するための1つまたは複数の音響センサも含んでもよい。
ボックス750では、航空機が飛行中、航空機によって発されることが好ましい音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルが、追跡された位置、環境条件及び/または動作特性に基づいて決定される。例えば、いくつかの実施形態では、航空機によって発せられる好ましい音は、航空機の位置に基づいて決定されてもよい(例えば、第1の音は好ましくは、航空機が人間または他の動物の聞こえる範囲内にあるときに発せられてもよく、第2の音は好ましくは、航空機がそうした人間または動物の範囲外にあるときにまたは周囲のノイズレベルが十分に高く、航空機によって発せられる動作音が比較的重要でないときに発せられてもよい)。
いくつかの実施形態では、例えば航空機が住居または他の現住建物の近くで運転されることが予想されるとき、航空機が構造物の範囲内にあるときに発せられる好ましい音は、人間または動物を不快にさせないとして既知の低い音圧レベル及び/または周波数スペクトルを有してもよい。いくつかの他の実施形態では、例えば任意の人間または動物に航空機の到着または出発を警告することが望まれる場合、航空機が住居または他の現住建物の範囲内にあるときに発せられる好ましい音は、例えば、約100デシベル(dB)といった高い音圧レベル、及び/またはそのような人間または動物を不快にさせるとして既知である周波数スペクトル、例えば3000〜4000ヘルツ(3000〜4000Hz)の範囲内の周波数を有してもよい。さらに、いくつかの他の実施形態では、好ましい音は、航空機の速度、航空機の高度、航空機によって運ばれるペイロードの大きさ(例えば、正味質量)、航空機が遭遇する天候条件、または任意の他の関連する環境もしくは動作要因の関数として特定されてもよい。
本開示によれば、所望の音圧レベル及び/または周波数スペクトルは、既存の規制上の、法定のまたは手続きの要件だけでなく、履歴データに基づいて、例えば航空機の位置、航空機の動作特性または航空機が運転されている環境条件に関する情報またはデータを、好ましい音を認識するように訓練された機械学習システムへの入力として提供することによって、決定されてもよい。所望の音はまた、所定の高度の上をまたは下を通過する、所定の対気速度を上回るもしくは下回る、または所定の場所の範囲内に到着するもしくはそこから出発するなどの動作イベントに基づいても特定され得る。所望の音を特定するために利用される情報またはデータは、搭載センサを使用してボックス720、ボックス730またはボックス740で決定された外部のまたは内部の情報またはデータの信頼性(例えば、情報またはデータが一定のままであると予想され得る程度)、予測される外部のまたは内部の情報またはデータの品質(例えば、そのような情報またはデータが導出される推定または見通しの信頼度)、または任意の他の要因に基づいて重み付けされてもよい。
ボックス760では、ボックス750で決定された航空機によって発せられる好ましい音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルが、ボックス740で決定された動作中航空機によって発せられている音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルと比較される。例えば、航空機によって発せられている音の音圧レベル及び/または強度が所望の音圧レベルまたは強度及び/または所望の周波数スペクトルから逸脱している程度が判定されてもよい。ボックス770では、航空機によって発せられている音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルが所望の音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルと十分に異なるわけではない場合、プロセスはボックス720に戻り、航空機は、元の輸送モードにしたがって運転され続け、航空機の位置は1つまたは複数の搭載センサを使用して追跡される。
航空機によって発せられる音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルが所望の音の音圧レベル及び/または周波数スペクトルと十分に異なる場合、プロセスはボックス780に進み、搭載プロペラの輸送モードが変更される。例えば、航空機に2つ以上の別個のプロペラセットが装備されている場合、かつ第1のプロペラセットが元の輸送モードで動作している場合、第2のプロペラセットは、後続の輸送モードで動作してもよく、第1のプロペラセットは停止されてもよい。同様に、航空機に、それぞれ第1の出力レベル及び第2の出力レベルで動作する第1の別個のプロペラセット及び第2の別個のプロペラセットが装備されている場合、プロペラの第1のセット及び第2のセットのそれぞれに供給される電力はそれぞれ抑制または変更されて、運転中航空機によって発せられる音を変化させ得る。本開示のいくつかの実施形態では、運転中航空機によって発せられる音を変更するために、1つまたは複数のアンバランスなプロペラが、必要に応じて、作動されてもよくまたは停止されてもよい。さらに他の実施形態では、プロペラの1つまたは複数のバランスの状態は、例えば、図2Dのプロペラ220Dのようなプロペラの羽根内に設けられた1つまたは複数の開口部を露出させるまたは隠すことによって、または任意の他の態様で自動的に変更し得る。航空機に設けられた任意の数のプロペラの動作状態は、本開示にしたがって航空機によって発せられる音圧レベル及び/または周波数スペクトルを変更するために、必要に応じて、任意の態様で変更され得る。
ボックス790では、航空機がその目的地に到着したかどうかが判定される。航空機がその目的地に到着している場合、プロセスは終了する。しかしながら、航空機がその目的地に到着していない場合、プロセスはボックス720に戻り、航空機の位置が1つまたは複数の搭載センサを用いて追跡される。
したがって、本開示のシステム及び方法は、航空機によって発せられる音の音圧レベルもしくは強度及び/または周波数スペクトルを変更するために、必要に応じて航空機の輸送モードを変更するのに、または、2つ以上の輸送モードで航空機を運転するのに利用され得る。輸送モードは、1つまたは複数のプロペラ、例えば、1つまたは複数のバランスが取れたプロペラまたはアンバランスなプロペラの動作を開始または停止することによって、または、そうしたプロペラの1つまたは複数に供給される電力を変更することによって変更され得る。輸送モードに対する変更は、航空機の位置に基づいて、または、航空機の任意の動作特性(例えば、高度、コース、速度、上昇率または降下率、旋回速度、加速度)または所与の環境内で航空機が遭遇する任意の環境条件(例えば、温度、圧力、湿度、風速もしくは風向、雲量もしくは日照の測定値、または地表状態もしくは性状)に基づいて特定され実装され得る。
航空機の輸送モードが航空機により発せられている音に応答してまたは好ましいもしくは所望の音を航空機に発せさせるために変更され得る一例が図8に示されている。図8を参照すると、本開示の実施形態による運転中の航空機810の態様の図が示されている。特に明記されている場合を除き、図8に示す番号「8」が前に付された参照番号は、図6に示す番号「6」が前に付された、図4Aまたは図4Bに示す番号「4」が前に付された、図2A〜2Iに示す番号「2」が前に付された、または図1A及び1Bに示す番号「1」が前に付された参照番号を有する構成要素または特徴に類似する構成要素または特徴を示す。
航空機810は、高速プロペラの第1のセット(セットA)及び超静音プロペラの第2のセット(セットB)を含むプロペラ補完物を備えており、マサチューセッツ州ボストンの起点からマサチューセッツ州チャタムの目的地への移動を意図している。航空機810は、2015年6月27日の午後1時に28.6ポンド(28.6lbs.)のペイロードとともに、127度(127°)のコースで、チャタムへ74マイル(74マイル)の輸送のためにボストンから出発する予定である。
図8に示すように、航空機810が移動するルートは、4つの区間に分割される。当初、ボストンから出発すると、航空機810は、密集した都市環境を約16分間、約11マイルの距離を移動することが予想される。この区間では、高速プロペラの第1のセットは、80パーセント(80%)の出力で動作し得、超静音プロペラの第2のセットは、20パーセント(20%)の出力で動作し得る。次に、航空機810が密集した都市環境を通過した後、航空機810は、第1の中間通過点に到達し、沿岸保護区域に入り、ここでは航空機は約26分間、約15マイルの距離を移動すると予測される。沿岸保護区域内では、高速プロペラの第1のセットは、40パーセント(40%)の出力で動作し得、超静音プロペラの第2のセットは60パーセント(60%)の出力で動作し得、例えば運転中に航空機が発するノイズのレベルを低減する。
第2の中間通過点に到達すると、航空機810は、沿岸保護区域を去り、約47分間、約39マイルの距離で水上を移動することが予想される。ノイズが通常懸念されない水上では、高速プロペラの第1のセットは100パーセント(100%)の出力で動作され得、超静音プロペラの第2のセットは動作させる必要はない。最後に、航空機810が第3の中間通過点(すなわち、陸上)に到達すると、航空機810は、ノイズの抑制が一番の関心事であり得る住宅区域に入ることが予測される。住宅区域内では、航空機810が目的地に到達するまで、高速プロペラの第1のセットは10パーセント(10%)の出力で動作し得、超静音プロペラの第2のセットは90パーセント(90%)の出力で動作し得る。
したがって、2つ以上の別個のプロペラセットを備える図8の航空機810のような航空機は、以下に限定するものではないが航空機の位置、航空機の任意の動作特性、または飛行中に航空機が遭遇する任意の環境条件を含む任意の基準で選択され得る1つまたは複数の異なる輸送モードで運転されるように構成されてもよい。さらに、別個のプロペラの1つまたは複数は、バランスが取れていてもよくまたはアンバランスであってもよく、動作中に特定の音圧レベルまたは強度のかつ特定の周波数スペクトル内の音を発するように具体的に構成されてもよい。この点に関して、航空機は、ほぼあらゆる環境で運転されてもよく、所与の環境に対して所望または適切であり得る様々な音(例えば、特定の音圧レベルのまたは特定の周波数スペクトル内の音)を発するように構成されてもよい。
図9を参照すると、本開示の実施形態による能動的空気伝播ノイズ軽減のための1つのシステム900の構成要素のブロック図である。図9のシステム900は、ネットワーク990を介して互いに接続された航空機910、試験設備970及びデータ処理システム980を含む。特に明記された場合を除き、図9のブロック図に示す番号「9」が前に付された参照番号は、図8に示す番号「8」が前に付された、図6に示す番号「6」が前に付された、図4Aまたは図4Bに示す番号「4」が前に付された、図2A〜2Iに示す番号「2」が前に付された、または図1A及び1Bに示す番号「1」が前に付された参照番号を有する構成要素または特徴に類似する構成要素または特徴を示す。
航空機910は、プロセッサ912と、メモリ914と、トランシーバ916、ならびに1つまたは複数のプロペラ920Aと、プロペラ920Aを電力下で回転させる1つまたは複数のモータ960Aと、複数のセンサ965A(例えば、環境センサまたは動作センサ及び/または音響センサ)を含む。
プロセッサ912は、以下に限定するものではないが1つまたは複数の機械学習アルゴリズムまたは技術の実行を含む任意のタイプのまたは形式の計算機能を実行するように構成されてもよい。例えば、プロセッサ912は、以下に限定するものではないがトランシーバ916、モータ960A、またはセンサ965Aを含む、航空機910及びその1つまたは複数のコンピュータベースの構成要素の動作の任意の態様を制御し得る。航空機910は、同様に、例えば、モータ960Aまたは1つもしくは複数の舵、エルロン、フラップまたはその上に設けられた他の制御構成要素(図示せず)を動作させるためといった、その動作を行うための命令を生成し得る1つまたは複数の制御システム(図示せず)を含んでもよい。例えば、プロペラ920Aが、バランスが取れたプロペラをアンバランスにするための、または、プロペラのアンバランスの程度を変えるための1つまたは複数のコンピュータ制御される特徴、例えば、図2Dのプロペラ220Dの調整可能なカバー234D、244Dの1つまたは複数を含む場合、プロセッサ912は、そのようなカバー234D、244Dの動作を制御システムの1つまたは複数を介して直接的または間接的に制御し得る。そのような制御システムは、プロセッサ912などの1つまたは複数の他のコンピューティングデバイスまたは機械に関連付けられてもよく、試験設備970及び/またはデータ処理システム980または1つもしくは複数の他のコンピュータデバイス(図示せず)と、線918によって示されるように、ネットワーク990を介して、デジタルデータの送受信を通して通信してもよい。
航空機910はさらに、任意のタイプの情報またはデータ、例えば航空機910を作動させるための命令、センサ965Aの1つまたは複数によって取得された情報もしくはデータ、または様々な大きさ、形状もしくは構成のプロペラ及び動作中それによって発せられるノイズに関する情報もしくはデータを格納するための1つまたは複数のメモリまたは記憶構成要素914を含む。トランシーバ916は、航空機910が、例えば、ユニバーサルシリアルバス(すなわち「USB」)または光ファイバケーブルなどの有線技術、またはBluetooth(登録商標)もしくは任意のワイヤレスフィデリティー(すなわち「WiFi」)プロトコルなどの標準無線プロトコルといった1つまたは複数の有線または無線手段を介して、ネットワーク990を介してまたは直接的に等、通信することを可能にするように構成され得る。
プロペラ920Aは、航空機910のために、例えば揚力及び/または推力といった1つまたは複数の推進力を生成するための1つまたは複数の羽根付き機械装置であり得る。プロペラ920Aは、任意の質量もしくは寸法、または任意の数の羽根を有してもよく、静的にかつ/または動的にバランスが取れてもよく、またはアンバランスにされてもよい。プロペラ920Aは、例えばシャフトによってモータ960Aに連結されている。モータ960Aは、以下に限定するものではないが、アウトランナーブラシレスモータまたはインランナーブラシレスモータなどのブラシレス直流(すなわちDC)電気モータを含む任意のタイプまたは形式のモータであってもよい。モータ960Aは、例えばプロセッサ912といった1つもしくは複数のコンピュータデバイス、またはモータ960Aの動作を開始または停止するまたはモータ960Aを任意の所定速度で作動させるための命令を生成し得る1つまたは複数の制御システム(図示せず)を介して動作のための命令を受信してもよい。
センサ965Aは、一般に航空機910、すなわち特にモータ960A及び/またはプロペラ920Aの動作の任意の態様に関する情報またはデータを取得するための任意のタイプのまたは形式のセンサを含んでもよい。例えば、センサ965Aは、外部の情報もしくはデータまたは内部の情報もしくはデータを含む、航空機910が動作しているまたは動作すると予想され得る環境の1つまたは複数の属性を決定するための1つまたは複数の構成要素または機能を含んでもよい。いくつかのそのようなセンサ965Aには、以下に限定するものではないが全地球測位システム(「GPS」)受信機もしくはセンサ、コンパス、速度計、高度計、温度計、気圧計、湿度計またはジャイロスコープが含まれてもよい。当業者は、センサ965Aが、本開示にしたがって航空機910の近傍内の環境条件を決定するための任意のタイプのまたは形式のデバイスまたは構成要素をさらに含んでもよいことを認識するであろう。例えば、センサ965Aは、1つまたは複数の空気監視センサ(例えば、酸素、オゾン、水素、一酸化炭素または二酸化炭素のセンサ)、赤外線センサ、オゾンモニタ、pHセンサ、磁気異常検出器、金属検出器、放射線センサ(例えば、ガイガーカウンタ、中性子検出器、アルファ検出器)、姿勢指示器、深度ゲージ、加速度計など、ならびに1つまたは複数の撮像装置(例えば、デジタルカメラ)も含んでもよい。
センサ965Aはまた、航空機910が動作しているまたは動作すると予想され得る環境近傍の音響エネルギーを検出し取得するための他の構成要素または機能も含んでもよい。そのようなセンサ965Aは、1つまたは複数のマイクロフォン(例えば、任意の強度のかつ任意のまたはあらゆる周波数の音響エネルギーを1つもしくは複数の電気信号に変換するように構成されたダイナミックマイクロフォン、コンデンサマイクロフォン、リボンマイクロフォンまたはクリスタルマイクロフォンなどのトランスデューサであり、任意の数の振動板、磁石、コイル、プレート、またはそのようなエネルギーを検出し記録するための他の同様の機能を含んでもよい)、圧電センサ(例えば、1つもしくは複数の結晶、電極または他の機能を含む、圧力変化を電気信号に変換するように構成されたセンサ)、または振動センサを含んでもよい。
試験設備970は、実際の飛行中の動作及び性能をシミュレートするようにプロペラを作動させるように構成されてもよい。試験設備970は、プロセッサ972、メモリ974及びトランシーバ976、ならびに1つまたは複数のプロペラ920B、電力下でプロペラ920Bを回転させる1つまたは複数のモータ960B、及び複数のセンサ965Bを含む1つまたは複数のコンピュータデバイスを含んでもよい。プロセッサ972、メモリ974及びトランシーバ976は、航空機910のプロセッサ912、メモリ914及びトランシーバ916に関して上述したものと同様に機能を実行してもよくまたは動作してもよく、線978によって示されるように、ネットワーク990を介して、デジタルデータの送受信を通してデータ処理システム980または1つもしくは複数の他のコンピュータデバイス(図示せず)と通信してもよい。
プロペラ920Bはまた、試験設備970内の実験環境において、プロペラ920Aと同様に、1つまたは複数の推進力、例えば揚力及び/または推力を発生させるための1つまたは複数の羽根付き機械装置であり得る。プロペラ920Bは、任意の質量もしくは寸法、または任意の数の羽根を有してもよく、静的にかつ/または動的にバランスが取れていてもよく、またはアンバランスにされてもよい。プロペラ920Bは、ブラシレスDC電気モータのような任意のタイプのまたは形式のモータであり得るモータ960Bに例えばシャフトによって連結される。モータ960Bは、例えばプロセッサ972といった1つもしくは複数のコンピュータデバイス、またはモータ960Bの動作を開始もしくは停止するためのまたはモータ960Bを任意の所定速度で動作させるための命令を生成し得る1つもしくは複数の制御システム(図示せず)を介して動作命令を受信してもよい。
センサ965Bは、航空機910のセンサ965Aと同様に、試験設備970の、すなわち特にモータ960B及び/またはプロペラ920Bの動作の任意の態様に関する情報またはデータを取得するための任意のタイプのまたは形式のセンサを含んでもよい。例えば、センサ965Bは、外部の情報もしくはデータまたは内部の情報もしくはデータを含む、試験設備970内の環境の1つまたは複数の属性を決定するための1つまたは複数の構成要素または機能を含んでもよい。当業者は、センサ965Bが、本開示にしたがって試験設備970内の環境条件を決定するための任意のタイプのまたは形式のデバイスまたは構成要素を含んでもよいことを認識するであろう。例えば、センサ965Bは、1つまたは複数の空気監視センサ(例えば、酸素、オゾン、水素、一酸化炭素または二酸化炭素のセンサ)、赤外線センサ、オゾンモニタ、pHセンサ、磁気異常検出器、金属検出器、放射線センサ(例えば、ガイガーカウンタ、中性子検出器、アルファ検出器)、姿勢指示器、深度ゲージ、加速度計など、ならびに1つまたは複数の撮像装置(例えば、デジタルカメラ)も含んでもよい。
センサ965Bはまた、試験設備970内の音響エネルギーを検出し取得するための他の構成要素または機能も含んでもよい。そのようなセンサ965Bは、1つまたは複数のマイクロフォン(例えば、任意の強度のかつ任意のまたはあらゆる周波数の音響エネルギーを1つまたは複数の電気信号に変換するように構成されたダイナミックマイクロフォン、コンデンサマイクロフォン、リボンマイクロフォンまたはクリスタルマイクロフォンなどのトランスデューサであり、任意の数の振動板、磁石、コイル、プレート、またはそのようなエネルギーを検出し記録するための他の同様の機能を含んでもよい)、圧電センサ(例えば、1つまたは複数の結晶、電極または他の機能を含む、圧力変化を電気信号に変換するように構成されたセンサ)、または振動センサを含んでもよい。
データ処理システム980は、それに関連する複数のデータベース984を有する1つまたは複数の物理的コンピュータサーバ982、ならびに任意の特定のまたは一般的な目的のために設けられた1つまたは複数のコンピュータプロセッサ983を含む。例えば、図9のデータ処理システム980は、航空機910または試験設備970から受信した動作特性、環境条件、音響信号または他の情報もしくはデータを受信する、分析するまたは格納するという専用の目的のために独立して設けられてもよく、代替として、そうした動作特性、環境条件、音響信号または他の情報もしくはデータ、ならびに1つまたは複数の他の機能を受信、分析または格納するように構成された1つまたは複数の物理的または仮想サービスに接続して設けられてもよい。サーバ982は、データベース984及びプロセッサ983に接続されてもよくまたはそうでなければそれらと通信してもよい。データベース984は、以下に限定するものではないが動作特性、環境条件、音響信号または他の情報もしくはデータを含む任意のタイプの情報またはデータを格納してもよい。サーバ982及び/またはコンピュータプロセッサ983はまた、線988によって示されるように、ネットワーク990にデジタルデータの送受信を通して接続されてもよくまたはそうでなければそれと通信してもよい。例えば、データ処理システム980は、1つまたは複数のデータストアに、例えばネットワーク990を介して航空機910または試験設備970から、または互いから、または1つもしくは複数の他の外部コンピュータシステム(図示せず)から受信されたメディアファイルといったメディアファイルなどの情報またはデータを受信し格納する能力または容量を有する任意の設備、ステーションまたは場所を含んでもよい。いくつかの実施形態では、データ処理システム980は、物理的な場所に設けられてもよい。他のそのような実施形態では、データ処理システム980は、例えば「クラウド」ベースの環境といった1つまたは複数の代替のまたは仮想の場所に設けられてもよい。さらに他の実施形態では、データ処理システム980は、以下に限定するものではないが航空機910を含む1つまたは複数の航空機に搭載されてもまたは試験設備970内に設けられてもよい。
ネットワーク990は、任意の有線ネットワーク、無線ネットワーク、またはそれらの組み合わせであってもよく、全体または一部をインターネットで構成してもよい。さらに、ネットワーク990は、パーソナルエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、ケーブルネットワーク、衛星ネットワーク、携帯電話ネットワーク、またはそれらの組み合わせであってもよい。ネットワーク990はまた、場合によってはインターネット等の様々な異なる機関によって運用されるリンクされたネットワークの公的にアクセス可能なネットワークであってもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク990は、企業または大学のイントラネット等のプライベートまたはセミプライベートネットワークであってもよい。ネットワーク990は、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(GSM)ネットワーク、符号分割多元接続(CDMA)ネットワーク、ロングタームエボリューション(LTE)ネットワーク、または何らかの他のタイプの無線ネットワーク等の1つまたは複数の無線ネットワークを含んでもよい。インターネットまたは他の前述のタイプの通信ネットワークのいずれかを介して通信するためのプロトコル及び構成要素は、コンピュータ通信の当業者に周知であり、したがって、本明細書中でより詳細に記載される必要はない。
本明細書中に記載されたコンピュータ、サーバ、デバイスなどは、必要な電子機器、ソフトウェア、メモリ、ストレージ、データベース、ファームウェア、論理/状態マシン、マイクロプロセッサ、通信リンク、ディスプレイまたは他の視覚もしくは音声ユーザインターフェース、印刷装置、本明細書中に記載された機能またはサービスのいずれかを提供するかつ/または本明細書中に記載された結果を達成するための任意の他の入力/出力インターフェースを有する。また、当業者であれば、そのようなコンピュータ、サーバ、デバイスなどのユーザは、キーボード、キーパッド、マウス、スタイラス、タッチスクリーン、またはコンピュータ、サーバ、デバイスなどとインタラクトするかアイテム、リンク、ノード、ハブもしくは本開示の任意の他の態様を「選択」する他のデバイス(図示せず)もしくは方法を運用し得ることを認識するであろう。
航空機910、試験設備970またはデータ処理システム980は、任意のウェブ対応もしくはインターネットアプリケーションもしくは機能、またはEメールもしくは他のメッセージング技術を含む任意の他のクライアント−サーバアプリケーションもしくは機能を使用して、ショートメッセージングサービスまたはマルチメディアメッセージングサービス(SMSまたはMMS)のテキストメッセージを介して等、ネットワーク990に接続し得るかまたは互いに通信し得る。例えば、航空機910及び/または試験設備970は、リアルタイムもしくはほぼリアルタイムで、または1つもしくは複数のオフラインプロセスで、ネットワーク990を介して、データ処理システム980または任意の他のコンピュータデバイスに、同期メッセージまたは非同期メッセージの形態で情報またはデータを送信するようになされてもよい。当業者であれば、航空機910、試験設備970またはデータ処理システム980は、以下に限定するものではないがセットトップボックス、パーソナルデジタルアシスタント、デジタルメディアプレーヤー、ウェブパッド、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、電子書籍リーダなどを含む、ネットワークを介して通信することができる多数のコンピューティングデバイスのいずれかを運用し得ることを認識するであろう。そのような装置間に通信を提供するためのプロトコル及び構成要素は、コンピュータ通信の当業者には周知であり、本明細書中でより詳細に説明する必要はない。
本明細書中に記載されたデータ及び/またはコンピュータ実行可能命令、プログラム、ファームウェア、ソフトウェアなど(本明細書では「コンピュータ実行可能」構成要素とも呼ばれる)は、プロセッサ912、プロセッサ972もしくはプロセッサ983などのコンピュータもしくはコンピュータ構成要素、または、航空機910、試験設備970もしくはデータ処理システム980によって使用され、プロセッサ(例えば中央処理装置、「CPU」)によって実行されるとプロセッサに本明細書中で記載された機能、サービス及び/または方法の全てもしくは一部を実行させる一連の命令を有する任意の他のコンピュータもしくは制御システム内に存在するかまたはそれらによってアクセス可能であるコンピュータ可読媒体上に格納され得る。そのようなコンピュータ実行可能命令、プログラム、ソフトウェアなどは、1つまたは複数のコンピュータのメモリ内に、フロッピードライブ、CD−ROMドライブ、DVD−ROMドライブ、ネットワークインタフェースなどのコンピュータ可読媒体に関連付けられたドライブ機構を使用してまたは外部接続を介して、ロードされ得る。
本明細書中に開示された実施形態は、フレーム、フレームに取り付けられた複数のモータであって、第1のモータセット及び第2のモータセットを含んでもよい該複数のモータ、第1のプロペラセットであって、該第1のプロペラセットのそれぞれは第1のモータセットの1つに連結されてもよい該第1のプロペラセット、第2のプロペラセットであって、該第2のプロペラのそれぞれは第2のモータセットの1つに連結されてもよい該第2のプロペラセット、及び/またはメモリと1つもしくは複数のコンピュータプロセッサとを有するコンピューティングデバイスであって、第1の時間に第1のモータのそれぞれの第1の動作を開始すること及び/または第2の時間に第2のモータのそれぞれの第2の動作を開始することの1つまたは複数を行うように構成されてもよい該コンピューティングデバイスの1つまたは複数を含み、第1のプロペラセットのそれぞれは、属性の第1の値を有してもよいものであり、第2のプロペラセットのそれぞれは、属性の第2の値を有してもよいものであり、かつ/または、第2の値は第1の値とは異なってもよいものである無人航空機を含んでもよい。
任意選択的に、属性は、半径、質量、羽根の数、推力レーティング、揚力レーティング、操縦性レーティング、速度レーティングまたは音響レーティングの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、無人航空機は位置センサをさらに含んでもよい。任意選択的に、コンピューティングデバイスは、位置センサを使用して第3の時間に航空機の位置を決定することであって、該第3の時間は第1の時間に続くものであってもよくかつ第2の時間に先行してもよいものである決定すること、及び/または第3の時間に航空機の位置を決定したことに応えて、第2の時間に第2のモータのそれぞれの第2の動作を開始することの1つまたは複数を行うようにさらに構成されてもよい。
本明細書中に開示された実施形態は、第1のプロペラセット及び第2のプロペラセットを有する航空機を運転する方法を含んでもよく、この方法は、第1の時間に第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を開始することであって、該第1のモータセットのそれぞれは、航空機のフレームに取り付けられ、第1のプロペラセットの1つに連結されてもよいものである開始すること、及び/または第2の時間に第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することであって、該第2のモータセットのそれぞれは、航空機のフレームに取り付けられ、第2のプロペラセットの1つに連結されてもよいものである開始することの1つまたは複数を含んでもよく、第1のプロペラセットのそれぞれは第1のタイプのものであってもよいものであり、第2のプロペラセットのそれぞれは第2のタイプのものであってもよいものであり、かつ/または第1のタイプは第2のタイプと異なるものであってもよい。
任意選択的に、この方法は、第3の時間に第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を停止することであって、該第3の時間は第2の時間より前でなくてもよいものである停止することをさらに含んでもよい。任意選択的に、第1の時間における第1のモータセットのそれぞれの第1の動作は、第1の出力レベルで開始されてもよく、第2の時間における第2のモータセットのそれぞれの第2の動作は、第2の出力レベルで開始されてもよく、この方法は、第2の時間に第3の出力レベルで第1のモータセットのそれぞれの第3の動作を開始することを任意選択的にさらに含んでもよいものであり、第3の出力レベルは第1の出力レベルとは異なるものであってもよいものである。任意選択的に、この方法は、航空機の任務を特定すること、航空機の任務の第1の属性を決定すること、航空機の任務の第1の属性に少なくとも部分的に基づいて第1のタイプを選択すること、及び/または第1の時間より前に、航空機に第1のタイプの第1のプロペラセットを装備させることの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、航空機の任務の第1の属性は、任務の起点の場所、任務の目的地の場所、任務のペイロードの寸法または質量、任務中の航空機のコース、任務中の航空機の速度、任務中に航空機が遭遇する見込まれる環境条件、任務中の航空機の見込まれる動作特性、及び/または任務中に航空機が発する見込まれる音の1つまたは複数を含んでもよい。
任意選択的に、この方法は、航空機の任務の第2の属性を決定すること、航空機の任務の第2の属性に少なくとも部分的に基づいて第2のタイプを選択すること、及び/または第2の時間より前に、航空機に第2のタイプの第2のプロペラセットを装備させることの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機の位置を決定することであって、該第3の時間は第1の時間の後であり第2の時間の前であってもよい決定すること、及び/または、第3の時間に航空機の位置を決定したことに応えて、第3の時間における航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて、第2の時間に第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することの1つまたは複数を含んでもよい。
任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機の近傍の環境条件を決定することであって、該第3の時間は第1の時間の後であり第2の時間の前であってもよい決定すること、及び/または第3の時間に航空機の近傍の環境条件を決定したことに応えて、第3の時間における航空機の近傍の環境条件に少なくとも部分的に基づいて第2の時間に第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することであって、該第3の時間における航空機の近傍の環境条件は、温度、圧力、湿度、風速、風向、天気事象、雲量レベル、日照レベル及び/または地表状態の1つまたは複数を含んでもよいものである開始することの1つまたは複数をさらに含んでもよい。
任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機の動作特性を決定することであって、該第3の時間は、第1の時間の後であり第2の時間の前であってもよい決定すること、及び/または第3の時間に航空機の動作特性を決定したことに応えて、第3の時間における航空機の動作特性に少なくとも部分的に基づいて、第2の時間に第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することであって、該第3の時間における航空機の動作特性は、高度、コース、速度、上昇率、降下率、旋回速度、及び/または加速度の1つまたは複数を含んでもよいものである開始することの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機が発する少なくとも1つの音に関する情報を決定することであって、該少なくとも1つの音に関する情報は、少なくとも1つの音の音圧レベルまたは少なくとも1つの音の周波数スペクトルの少なくとも1つを含んでもよいものである決定すること、及び/または第3の時間に航空機が発する少なくとも1つの音に関する情報を決定したことに応えて、第2の時間に第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することの1つまたは複数をさらに含んでもよい。
任意選択的に、第1のタイプの第1のプロペラセットのそれぞれは、パラメータの第1の値を有してもよく、第2のタイプの第2のプロペラセットのそれぞれは、パラメータの第2の値を有してもよく、かつ/または、パラメータは、直径、質量、羽根の数、臨界速度、臨界速度で発せられる音の音圧レベル、臨界速度で発せられる音の周波数スペクトル、すくい角、ピッチ角、推力レーティング、揚力レーティング、速度レーティング、操縦性レーティング、及び/または音響レーティングの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、この方法は、起点と目的地または少なくとも1つの中間通過点の少なくとも1つの間に延在する少なくとも1つの区間を有する、航空機のための輸送計画を特定すること、少なくとも1つの区間に少なくとも部分的に基づいて第1のタイプまたは第2のタイプの1つを選択すること、第1の時間より前に、航空機に第1のプロペラセットを装備させること、及び/または第2の時間より前に、航空機に第2のプロペラセットを装備させることの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、航空機は、第1のタイプの2つのプロペラに連結された2つのモータ及び第2のタイプの2つのプロペラに連結された2つのモータを有するクワッドコプターであってもよい。
本明細書中に開示された実施形態は、ペイロードに関する情報を特定すること、輸送計画を特定すること、ペイロードに関する情報または輸送計画の少なくとも1つの区間に少なくとも部分的に基づいて第1のプロペラセットを選択すること、及びペイロードに関する情報または輸送計画の少なくとも1つの区間に少なくとも部分的に基づいて第2のプロペラセットを選択することの1つまたは複数を含む、起点から目的地にペイロードを運ぶ方法を含んでもよい。任意選択的に、輸送計画は、起点の場所、目的地の場所、及び/または少なくとも1つのコース、少なくとも1つの速度及び少なくとも1つの高度を有する少なくとも1つの区間の1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、第1のプロペラセットのそれぞれは第1のタイプのものであってもよく、第2のプロペラセットのそれぞれは第2のタイプのものであってもよく、第1のタイプは第2のタイプとは異なってもよいものである。
任意選択的に、輸送計画は、起点から少なくとも1つの中間通過点までの第1の区間及び少なくとも1つの中間通過点から目的地までの第2の区間を含んでもよい。任意選択的に、この方法は、第1のプロペラセットのそれぞれを第1のモータセットの1つに連結させること、第2プロペラセットのそれぞれを第2のモータセットの1つに連結させること、第1の出力レベルで第1のモータセットの動作を第1の時間に開始すること、航空機を第1の出力レベルで第1のモータセットの動作中に輸送計画の第1の区間にしたがってペイロードとともに移動させること、第2の出力レベルで第2のモータセットの動作を第2の時間に開始すること、及び/または、航空機を第2の出力レベルで第2のモータセットの動作中に輸送計画の第2の区間にしたがってペイロードとともに移動させることの1つまたは複数をさらに含んでもよい。
任意選択的に、輸送計画は、起点から少なくとも1つの中間通過点までの第1の区間及び少なくとも1つの中間通過点から目的地までの第2の区間を含んでもよい。任意選択的に、この方法は、第1のプロペラセットのそれぞれを第1のモータセットの1つに連結させること、第2のプロペラセットのそれぞれを第2のモータセットの1つに連結させること、第1の出力レベルで第1のモータセットの第1の動作を第1の時間に開始すること、第2の出力レベルで第2のモータセットの第2の動作を第1の時間に開始すること、航空機を、第1の出力レベルで第1のモータセットの第1の動作中かつ第2の出力レベルで第2のモータセットの第2の動作中、輸送計画の第1の区間にしたがってペイロードとともに移動させること、第3の出力レベルで第1のモータセットの第3の動作を第2の時間に開始すること、第4の出力レベルで第2のモータセットの第4の動作を第2の時間に開始すること、及び/または、航空機を、第1の出力レベルで第1のモータセットの第3の動作中かつ第2の出力レベルで第2のモータセットの第4の動作中、輸送計画の第2の区間にしたがってペイロードとともに移動させることの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、第1の出力レベル、第2の出力レベル、第3の出力レベルまたは第4の出力レベルの少なくとも1つはゼロであってもよい。
本明細書中に開示された実施形態は、フレーム、フレームに取り付けられた第1のモータ、フレームに取り付けられた第2のモータ、第1のモータに連結された第1のプロペラであって、実質的に静的にバランスが取られてもよく実質的に動的にバランスが取られてもよい該第1のプロペラ、第2のモータに連結された第2のプロペラであって、静的にアンバランスにされているか動的にアンバランスにされているかの少なくとも1つであってもよいものであり、臨界速度で回転されると第1の音圧レベルを有しかつ第1の周波数スペクトル内の第1の音を発するように構成されてもよい該第2のプロペラ、及び/または、メモリと1つもしくは複数のコンピュータプロセッサとを有するコンピューティングデバイスであって、第1の時間に第1のモータの第1の動作を開始し、かつ/または第2の時間に第2のモータの第2の動作を開始するように構成されてもよい該コンピューティングデバイスの1つまたは複数を含む無人航空機を含んでもよい。
任意選択的に、無人航空機は、少なくとも1つの音響センサをさらに含んでもよい。任意選択的に、コンピューティングデバイスは、少なくとも1つの音響センサを使用して第3の時間に無人航空機によって発せられた少なくとも第2の音に関する情報を決定することであって、該少なくとも第2の音に関する情報は、第2の音圧レベル及び/または少なくとも第2の周波数スペクトルを含んでもよいものであり、該第3の時間は第1の時間に続き第2の時間に先行してもよいものである決定すること、及び/または、第3の時間に無人航空機によって発せられた少なくとも第2の音に関する情報に少なくとも部分的に基づいて第2の時間に第2のモータの第2の動作を開始することを行うようにさらに構成されてもよい。任意選択的に、無人航空機は、少なくとも1つの位置センサをさらに含んでもよく、コンピューティングデバイスは、少なくとも1つの位置センサを使用して第3の時間に航空機の位置を決定することであって、該第3の時間は第1の時間に続き第2の時間に先行するものであってもよい決定すること、及び/または、第3の時間における航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて、第2の時間に第2のモータの第2の動作を開始することの1つまたは複数を行うようにさらに構成されてもよい。
本明細書中に開示された実施形態は、第1のプロペラセット及び第2のプロペラセットを有する航空機を運転する方法を含んでもよく、この方法は、第1の時間に第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を開始することであって、該第1のモータセットのそれぞれは、第1のプロペラセットの1つに連結されてもよいものである開始すること、及び/または第2の時間に第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することであって、該第2のモータセットのそれぞれは、第2のプロペラセットの1つに連結されてもよいものである開始することの1つまたは複数を含む。任意選択的に、第1のプロペラセットの少なくとも1つは、静的にバランスが取られていなくてもよく、かつ/または動的にバランスが取られていなくてもよい。
任意選択的に、この方法は、飛行中航空機によって発せられる好ましい音を特定すること、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して好ましい音の音圧レベルまたは周波数スペクトルの少なくとも1つを決定すること、好ましい音の音圧レベルまたは周波数スペクトルに少なくとも部分的に基づいてプロペラを選択すること、及び/または、第1の時間より前に、選択されたプロペラを第1のモータセットの1つに装備することの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、選択されたプロペラは、第1のプロペラセットの少なくとも1つであってもよい。任意選択的に、第1のプロペラセットの少なくとも1つは、第1の羽根及び第2の羽根を含んでもよく、第1の羽根の質量は、第2の羽根の質量と等しくない場合がある。任意選択的に、第1のプロペラセットの少なくとも1つの質量中心は、第1のプロペラセットの少なくとも1つの回転軸と整列していない場合がある。
任意選択的に、この方法は、第3の時間に第1のモータセットのそれぞれの第3の動作を開始することであって、該第3の時間は第1の時間より前であってもよいものである開始すること、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して第3の動作中第1のモータセットの1つに連結された第1のプロペラによって発せられた音を特定すること、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して第1のプロペラによって発せられた音の音圧レベルまたは周波数スペクトルの少なくとも1つを決定すること、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して飛行中第1のプロペラによって発せられる好ましい音の音圧レベルまたは周波数スペクトルの少なくとも1つを決定すること、第3の動作中第1のプロペラによって発せられた音の音圧レベルと飛行中第1のプロペラによって発せられる好ましい音の音圧レベルの第1の差、または、第3の動作中第1のプロペラによって発せられた音の周波数スペクトルと飛行中第1のプロペラによって発せられる好ましい音の周波数スペクトルの第2の差の少なくとも1つを、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して特定すること、第1の差または第2の差の少なくとも1つに少なくとも部分的に基づいて、少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して第1のプロペラの少なくとも1つのパラメータに対する変更を決定すること、及び/または、第1の時間より前に、第1のプロペラの少なくとも1つのパラメータに対する変更を行うことの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、変更された第1のプロペラは、第1のプロペラセットの少なくとも1つであってもよい。
任意選択的に、第1のプロペラの少なくとも1つのパラメータは、第1のプロペラの少なくとも第1の羽根の質量、第1のプロペラの少なくとも第1の羽根の形状、第1のプロペラの揚力プロファイル、及び/または第1のプロペラの抗力プロファイルの1つまたは複数であってもよい。任意選択的に、第1の時間より前に第1のプロペラの少なくとも1つのパラメータに対する変更を行うことは、第1の羽根に孔を形成すること、第1の羽根の幅を縮小すること、第1の羽根の長さを短くすること、第1の羽根からコアを取り除くこと、第1の羽根内にスラグを挿入すること、第1の羽根の開口部を露出させること、第1の羽根の羽根角を変更すること、第1の羽根のすくい角を変更すること、及び/または第1の羽根の厚さを変更することの1つまたは複数を含んでもよい。
任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機の位置を決定することであって、該第3の時間は第1の時間より遅くなくてもよいものである決定すること、及び/または、第3の時間に航空機の位置を決定したことに応えて、第3の時間における航空機の位置に少なくとも部分的に基づいて第1の時間に第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を開始することの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機の近傍の環境条件を決定することであって、該第3の時間は第1の時間より遅くなくてもよいものである決定すること、及び/または第3の時間に航空機の近傍の環境条件を決定したことに応えて、第3の時間における航空機の近傍の環境条件に少なくとも部分的に基づいて第1の時間に第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を開始することの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、第3の時間における航空機の近傍の環境条件は、温度、圧力、湿度、風速、風向、天気事象、雲量のレベル、日照のレベル、及び/または地表状態の1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機の動作特性を決定することであって、該第3の時間は第1の時間より遅くなくてもよいものである決定すること、及び/または第3の時間に航空機の動作特性を決定したことに応えて、第3の時間における航空機の動作特性に少なくとも部分的に基づいて、第1の時間に第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を開始することであって、該第3の時間における航空機の動作特性は、高度、コース、速度、上昇率、降下率、旋回速度、及び/または加速度の少なくとも1つを含んでもよいものである開始することの1つまたは複数をさらに含んでもよい。
任意選択的に、この方法は、少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に航空機によって発せられた少なくとも1つの音に関する情報を決定することであって、該少なくとも1つの音に関する情報は、少なくとも1つの音の音圧レベルまたは少なくとも1つの音の周波数スペクトルの少なくとも1つを含んでもよいものであり、該第3の時間は第1の時間より遅くなくてもよいものである決定すること、及び/または第3の時間に航空機によって発せられた少なくとも1つの音に関する情報を決定したことに応えて、第1の時間に第1のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、この方法は、航空機の任務を特定すること、航空機の任務の第1の属性を決定すること、航空機の任務の第1の属性に少なくとも部分的に基づいて第1のプロペラセットの少なくとも1つを選択すること、及び/または第1の時間より前に、航空機に第1のプロペラセットを装備させることの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、航空機の任務の第1の属性は、任務の起点の場所、任務の目的地の場所、任務のペイロードの寸法または質量、任務中の航空機のコース、任務中の航空機の速度、任務中に航空機が遭遇する見込まれる環境条件、任務中の航空機の見込まれる動作特性、及び/または任務中に航空機によって発せられる見込まれる音の1つまたは複数を含んでもよい。
本明細書中に開示された実施形態は、第1のプロペラを少なくとも臨界速度まで回転させることであって、該第1のプロペラは複数の羽根を有してもよいものである回転させること、少なくとも臨界速度で第1のプロペラから放射している音の特性を決定することであって、該音の特性は、第1の音圧レベルまたは第1の周波数スペクトルの少なくとも1つを含んでもよいものである決定すること、好ましい音の特性を特定することであって、該好ましい音の特性は、第2の音圧レベルまたは第2の周波数スペクトルの少なくとも1つを含んでもよいものである特定すること、少なくとも臨界速度で第1のプロペラから放射している音の特性の少なくとも1つと好ましい音の特性の少なくとも1つの差を少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して決定すること、この差に少なくとも部分的に基づいて第1のプロペラを変更すること、第1の時間に第1のプロペラを、航空機に取り付けられた第1のモータに連結させること、及び/または第1の時間の後で第1のモータの第1の動作を開始することの1つまたは複数を含む方法を含んでもよい。
任意選択的に、第1のプロペラを変更することは、複数の羽根の少なくとも1つに孔を形成すること、複数の羽根の少なくとも1つの幅を縮小すること、複数の羽根の少なくとも1つの長さを短くすること、複数の羽根の少なくとも1つからコアを取り除くこと、複数の羽根の少なくとも1つにスラグを挿入すること、複数の羽根の少なくとも1つの開口部を露出させること、複数の羽根の少なくとも1つの羽根角を変更すること、複数の羽根の少なくとも1つのすくい角を変更すること、及び/または複数の羽根の少なくとも1つの厚さを変更することの1つまたは複数を含んでもよい。任意選択的に、第1のプロペラを少なくとも臨界速度まで回転させることは、第2の時間に第1のプロペラを、航空機に取り付けられた第1のモータに連結させることであって、該第2の時間は第1の時間に先行してもよいものである連結させること、及び/または第2の時間の後でかつ第1の時間の前に第1のモータの第2の動作を開始することの1つまたは複数をさらに含んでもよい。任意選択的に、少なくとも臨界速度で第1のプロペラから放射している音の特性は、第1の時間より前に決定されてもよい。任意選択的に、第1のプロペラを少なくとも臨界速度まで回転させることは、第2の時間に第1のプロペラを試験設備に設けられた第2のモータに連結させることであって、該第2の時間は第1の時間に先行してもよいものである連結させること、及び/または第2の時間の後でかつ第1の時間より前に第2のモータの第2の動作を開始することをさらに含んでもよい。
本開示のシステム及び方法のいくつかの実施形態はまた、本明細書中に記載されたプロセスまたは方法を実行するようにコンピュータ(または他の電子機器)をプログラムするのに用いられ得る命令(圧縮形式でまたは非圧縮形式で)を格納する非一時的な機械可読記憶媒体を含むコンピュータ実行可能プログラム製品として提供されてもよい。本開示の機械可読記憶媒体は、以下に限定するものではないがハードドライブ、フロッピーディスケット、光ディスク、CD−ROM、DVD、ROM、RAM、消去可能プログラマブルROM(「EPROM」)、電気的消去可能プログラマブルROM(「EEPROM」)、フラッシュメモリ、磁気もしくは光カード、ソリッドステートメモリデバイス、または電子命令を格納するのに適し得る他のタイプの媒体/機械読取可能媒体を含んでもよい。さらに、実施形態はまた、一時的な機械可読信号(圧縮形式でまたは非圧縮形式で)を含むコンピュータ実行可能プログラム製品として提供されてもよい。機械可読信号の例としては、搬送波を使用して変調されるか否かに関わらず、以下に限定するものではないが、コンピュータプログラムをホスティングまたは実行するコンピュータシステムまたは機械がアクセスするように構成され得る信号、またはインターネットもしくは他のネットワークを介してダウンロードされ得る信号を含む信号が挙げられ得る。
本開示は、本開示のシステム及び方法を実装するための例示的な技術、構成要素及び/またはプロセスを用いて本明細書中に記載されているが、当業者であれば、本明細書中に記載された同一の特徴(複数可)及び/または結果(複数可)を達成しかつ本開示の範囲内に含まれる他の技術、構成要素及び/もしくはプロセス、または本明細書中に記載された技術、構成要素及び/もしくはプロセスの他の組み合わせ及び順序を使用または実行し得ることを理解するべきである。
例えば、本明細書中に開示された実施形態のいくつかは、ペイロードを倉庫または他の同様の設備から顧客に運ぶための無人航空機の使用に言及するが、当業者であれば、本明細書中に開示されたシステム及び方法はそれに限定されず、固定翼または回転翼を有し任意の意図された産業的、商業的、レクリエーション的または他の用途を有する任意のタイプのまたは形式の航空機(例えば、有人のまたは無人の)に関連して利用され得ることを認識するであろう。特に、本明細書中に開示された実施形態のいくつかは、2つの羽根を有するバランスが取れたプロペラもしくはアンバランスなプロペラ、または4つのプロペラを有する航空機に言及するが、当業者であれば、本開示のシステム及び方法は、任意の数の羽根を有するプロペラに関連してかつ任意の数のプロペラを有する航空機に関連して利用され得ることを認識するだろう。さらに、本明細書中に開示された実施形態のいくつかは、航空機上でのバランスが取れたプロペラまたはアンバランスなプロペラの使用に言及するが、当業者であれば、本開示のシステム及び方法は、海上船舶に関連しても同様に利用され得ることを認識するだろう。
さらに、当業者であれば、本明細書中に開示されたシステム及び方法は、航空機に所定の音圧レベルのかつ/または所定の周波数スペクトル内の一連の音を放射させるのに使用され得ることを認識するだろう。複数のプロペラ、例えば、1つまたは複数のバランスが取れたプロペラまたはアンバランスなプロペラの動作を制御することによって、航空機は、1つまたは複数の所定の楽譜にしたがって音楽を効果的に発し得、または音声の合成さえし得る。
本明細書中に明示的にまたは黙示的に別段の指示がない限り、本明細書中で特定の実施形態に関して記載された特徴、特性、代替物または変形のいずれも、本明細書中に記載された任意の他の実施形態にも適用、使用、または組み込み得ること、及び本開示の図面と詳細な説明は、添付の特許請求の範囲によって定義される様々な実施形態に対する全ての変形、等価物及び代替物を網羅することを意図することが理解されるべきである。さらに、以下に限定するものではないが図3、5または7のフローチャートに表したプロセスを含む、本明細書中に記載された本開示の1つまたは複数の方法またはプロセスに関して、そのような方法またはプロセスが提示される順序は、特許請求された発明に対するいずれかの制限として解釈されることを意図しておらず、本明細書中に記載された任意の数の方法またはプロセスのステップまたはボックスは、本明細書中に記載された方法またはプロセスを実装するために、任意の順序でかつ/または平行に組み合わせることができる。また、本明細書中の図面は縮尺通りに描かれていない。
とりわけ「can」、「could」、「might」または「may」などの条件付き言語は、特に断りのない限り、または用いられている文脈の中で他の方法で理解されない限り、一般に、特定の実施形態が、特定の特徴、要素、及び/またはステップを含み得るまたは含む可能性があるがそれらを義務付けるまたは要求するわけではないことを許容的に伝えることが意図される。同様に、「include(含む)」、「including(含んでいる)」及び「includes(含む)」などの用語は、一般に、「including,but not limited to(含むがこれに限定するものではない)」ことを意味することが意図される。したがって、そうした条件付き言語は、一般に、特徴、要素及び/またはステップが1つまたは複数の実施形態にいずれにせよ必要とされること、または、1つまたは複数の実施形態が、これらの特徴、要素及び/またはステップが任意の特定の実施形態に含まれているまたは実行されるかどうかを、ユーザ入力またはプロンプトを用いてまたは用いずに、決定する論理を必ず含むことを意味することを意図しない。
特に断りのない限り、表現「at least one of X,Y,or Z,(X、Y、またはZの少なくとも1つ)」または「at least one of X,Y and Z(X、Y及びZの少なくとも1つ)」などの選言的言語は、項目、用語等がX、Y、もしくはZまたはその任意の組み合わせ(例えば、X、Y、及び/またはZ)であってよいことを示すために一般に用いられるとして文脈の中で別の形で理解される。したがって、係る選言的言語は、特定の実施形態がXの少なくとも1つ、Yの少なくとも1つ、またはZの少なくとも1つがそれぞれ存在することを必要とすることを暗示することを一般に意図しておらず、意味するべきではない。
特に明記しない限り、「a」または「an」などの冠詞は、一般に、1つまたは複数の記載された項目を含むと解釈すべきである。したがって、「a device configured to(するように構成された装置)」などの語句は、1つまたは複数の列挙された装置を含むことが意図されている。そのような1つまたは複数の列挙された装置は、記載された列挙を実行するように集合的に構成することもできる。例えば、「列挙A、B及びCを実行するように構成されたプロセッサ」は、列挙B及びCを実行するように構成された第2のプロセッサと併に機能する、列挙Aを実行するように構成された第1のプロセッサを含むことができる。
本明細書中で使用される「about(約)」、「approximately(およそ)」、「generally(一般に)」、「nearly(ほぼ)」または「substantially(実質的に)」という用語のような本明細書中で使用される程度の言語は、記載された値、量、または依然として所望の機能を果たすかもしくは所望の結果を達成する特性に近似の値、量または特性を示す。例えば、「about(約)」、「approximately(およそ)」、「generally(一般に)」、「nearly(ほぼ)」または「substantially(実質的に)」という用語は、記載された量の10%未満の、5%未満の、1%未満の、0.1%未満の、かつ0.01%未満の量を指し得る。
本発明をその例示的な実施形態に関して説明し示したが、前述のかつ様々な他の追加及び省略は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、その中でかつそれになされ得る。

Claims (13)

  1. 第1のタイプの第1のプロペラセット及び前記第1タイプとは異なる第2のタイプの第2のプロペラセットを有する航空機を運転する方法であって、
    前記航空機の任務を特定することと、
    前記航空機の前記任務の第1の属性及び該第1の属性とは異なる第2の属性を決定することと、
    前記任務の前記第1の属性及び前記第2の属性に基づいて、前記第1のプロペラセット及び前記第2のプロペラセットの少なくとも一方を選択することと、
    前記第1のプロペラセット及び前記第2のプロペラセットの選択後、
    第1の時間に、前記航空機のフレームに取り付けられ且つ前記第1のプロペラセットの1つに連結された第1のモータセットのそれぞれの第1の動作を開始することと、
    第2の時間に、記航空機の前記フレームに取り付けられ且つ前記第2のプロペラセットの1つに連結された第2のモータセットのそれぞれの第2の動作を開始することと、
    を含む航空機を運転する方法。
  2. 第3の時間に前記第1のモータセットのそれぞれの前記第1の動作を停止することであって、
    前記第3の時間は前記第2の時間より前ではないものである、前記停止することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 請求項1または請求項2のいずれかに記載の方法であって、
    前記第1の時間における前記第1のモータセットのそれぞれの前記第1の動作は、第1の出力レベルで開始されるものであり、
    前記第2の時間における前記第2のモータセットのそれぞれの前記第2の動作は、第2の出力レベルで開始されるものであり、
    前記第2の時間に、前記第1の出力レベルと異なる第3の出力レベルで前記第1のモータセットのそれぞれの第3の動作を開始することをさらに含む、前記方法。
  4. 前記航空機の前記任務の前記第1の属性が、
    前記任務の起点の場所、
    前記任務の目的地の場所、
    前記任務のペイロードの寸法または質量、
    前記任務中の前記航空機のコース、
    前記任務中の前記航空機の速度、
    前記任務中に前記航空機が遭遇する見込まれる環境条件、
    前記任務中の前記航空機の見込まれる動作特性、または、
    前記任務中前記航空機によって発せられる見込まれる音の少なくとも1つを備える、請求項1に記載の方法。
  5. 少なくとも1つのセンサを使用して、前記第1の時間の後でありかつ前記第2の時間の前である第3の時間に前記航空機の位置を決定することと、
    前記第3の時間に前記航空機の前記位置を決定したことに応えて、
    前記第3の時間における前記航空機の前記位置に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の時間に前記第2のモータセットのそれぞれの前記第2の動作を開始することとをさらに含む、請求項1、3または4のいずれかに記載の方法。
  6. 少なくとも1つのセンサを使用して、前記第1の時間の後でありかつ前記第2の時間の前である第3の時間に前記航空機の近傍の環境条件を決定することと、
    前記第3の時間に前記航空機の前記近傍の前記環境条件を決定したことに応えて、
    前記第3の時間の前記航空機の前記近傍の前記環境条件に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の時間に前記第2のモータセットのそれぞれの前記第2の動作を開始することであって、前記第3の時間の前記航空機の前記近傍の前記環境条件が、
    温度、
    圧力、
    湿度、
    風速
    風向、
    天気事象、
    雲量レベル、
    日照レベル、または
    地表状態の少なくとも1つを備えるものである、前記開始することとをさらに含む、請求項1、3または4のいずれかに記載の方法。
  7. 少なくとも1つのセンサを使用して、前記第1の時間の後でありかつ前記第2の時間の前である第3の時間に前記航空機の動作特性を決定することと、
    前記第3の時間に前記航空機の前記動作特性を決定したことに応えて、
    前記第3の時間における前記航空機の前記動作特性に少なくとも部分的に基づいて、前記第2の時間に前記第2のモータセットのそれぞれの前記第2の動作を開始することとであって、
    前記第3の時間における前記航空機の前記動作特性は、
    高度、
    コース、
    速度、
    上昇率、
    降下率、
    旋回速度、または、
    加速度の少なくとも1つを備えるものである、前記開始することとをさらに含む、請求項1、3、3または4のいずれかに記載の方法。
  8. 少なくとも1つのセンサを使用して第3の時間に前記航空機によって発せられた少なくとも1つの音に関する情報を決定することであって、前記少なくとも1つの音に関する前記情報は、前記少なくとも1つの音の音圧レベルまたは前記少なくとも1つの音の周波数スペクトルの少なくとも1つを備えるものである、前記決定することと、
    前記第3の時間に前記航空機によって発せられた前記少なくとも1つの音に関する情報を決定したことに応えて、
    前記第2の時間に前記第2のモータセットのそれぞれの前記第2の動作を開始することとをさらに含む、請求項1、2、3、4、5、6または7いずれかに記載の方法。
  9. 前記第1のタイプの前記第1のプロペラセットのそれぞれがパラメータの第1の値を有するものであり、
    前記第2のタイプの前記第2のプロペラセットのそれぞれが前記パラメータの第2の値を有するものであり、
    前記パラメータは、
    直径、
    質量、
    羽根の数、
    臨界速度、
    前記臨界速度で発せられた音の音圧レベル、
    前記臨界速度で発せられた前記音の周波数スペクトル、
    すくい角、
    ピッチ角、
    推力レーティング、
    揚力レーティング、
    速度レーティング、
    操縦性レーティング、または、
    音響レーティングの少なくとも1つを備えものである、請求項1、2、3、4、5、6、7または8のいずれかに記載の方法。
  10. 起点と目的地または少なくとも1つの中間通過点の少なくとも1つの間に延在する少なくとも1つの区間を有する、前記航空機のための輸送計画を特定することと、
    前記少なくとも1つの区間に少なくとも部分的に基づいて、前記第1のタイプまたは前記第2のタイプの1つを選択することと、
    前記第1の時間より前に、前記航空機に前記第1のプロペラセットを装備させることと、
    前記第2の時間より前に、前記航空機に前記第2のプロペラセットを装備させることとをさらに含む、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記航空機が、前記第1のタイプの2つのプロペラに連結された2つのモータ及び前記第2のタイプの2つのプロペラに連結された2つのモータを有するクアッドコプターである、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記第1のプロペラセットの少なくとも1つが静的にバランスが取れておらず、または、動的にバランスが取れていない、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11のいずれかに記載の方法。
  13. 飛行中前記航空機によって発せられる好ましい音を特定することと、
    少なくとも1つのコンピュータプロセッサを使用して、前記好ましい音の音圧レベルまたは周波数スペクトルの少なくとも1つを決定することと、
    前記好ましい音の前記音圧レベルまたは前記周波数スペクトルに少なくとも部分的に基づいてプロペラを選択することと、
    前記第1の時間より前に、前記第1のモータセットの1つに前記選択されたプロペラを装備することであって、前記選択されたプロペラは前記第1のプロペラセットの前記少なくとも1つである、前記装備することとをさらに含む、請求項12に記載の方法。

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