JP2000043797A - Rotary blade type propelling force generator and helicopter - Google Patents
Rotary blade type propelling force generator and helicopterInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転翼の駆動によ
り推力を発生させる推力発生装置ならびに該推力発生装
置を採用したヘリコプタに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thrust generator for generating a thrust by driving a rotary wing and a helicopter employing the thrust generator.
【0002】[0002]
【従来の技術】回転翼の駆動により推力を発生させて飛
行する航空機においては、回転翼の駆動に伴い回転方向
とは逆方向に反作用トルクが発生するため、これを打ち
消す構造が付与されている。2. Description of the Related Art In an aircraft that flies by driving a rotor to generate thrust, a reaction torque is generated in a direction opposite to the rotation direction in accordance with the driving of the rotor, so that a structure for canceling the reaction torque is provided. .
【0003】ヘリコプタを例に挙げると、図4に示すよ
うに、メイン・ロータ1の駆動軸2とエンジン3との間
に設けられたギヤ機構4を介して駆動力が伝達され、メ
イン・ロータ1が回転することによって揚力が得られ
る。このとき、ヘリコプタの機体には、メイン・ロータ
1の回転方向とは逆方向(図中矢印A方向)に反作用ト
ルクが発生する。[0003] Taking a helicopter as an example, as shown in FIG. 4, a driving force is transmitted through a gear mechanism 4 provided between a drive shaft 2 of a main rotor 1 and an engine 3, and the main rotor Lifting force is obtained by rotation of 1. At this time, a reaction torque is generated in the body of the helicopter in a direction opposite to the rotation direction of the main rotor 1 (the direction of arrow A in the figure).
【0004】そこで、図に示す単揚力式ヘリコプタの場
合には、機体の後尾にテール・ロータ5が設けられてい
る。このテール・ロータ5はメイン・ロータ1と同じく
エンジン3によって駆動されており、このテール・ロー
タ5の回転によって反作用トルクを打ち消す方向に推力
を発生させることで機体の安定が図られている。Therefore, in the case of a single-lift helicopter shown in the figure, a tail rotor 5 is provided at the rear end of the fuselage. The tail rotor 5 is driven by the engine 3 similarly to the main rotor 1, and the rotation of the tail rotor 5 generates a thrust in a direction to cancel the reaction torque, thereby stabilizing the body.
【0005】また、2つのメイン・ロータを備える双揚
力式ヘリコプタの場合には、2つのメイン・ロータをそ
れぞれ正逆2方向に回転させ、双方の反作用トルクどう
しを相殺することで機体の安定が図られている。[0005] In the case of a dual lift helicopter having two main rotors, the two main rotors are rotated in two forward and reverse directions, respectively, and the reaction torques of the two are canceled out to stabilize the fuselage. It is planned.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、単揚力式ヘ
リコプタの場合、テール・ロータを備えるために機体の
構造が複雑である、反作用トルクの増減に伴うテール・
ロータの制御が非常に難しい、といった問題がある。し
かも、飛行中にテール・ロータがなんらかの原因で故障
を起こすと、機体はたちまち安定を失ってしまい、大き
な事故を引き起こす恐れもある。In the case of a single-lift helicopter, the structure of the fuselage is complicated due to the provision of the tail rotor.
There is a problem that it is very difficult to control the rotor. Furthermore, if the tail rotor fails for any reason during flight, the aircraft can quickly lose stability and cause a major accident.
【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、回転翼の回転によって推力(揚力)を得る推力
発生装置について、回転翼の回転に伴う反作用トルクの
発生を防止することで、当該推力発生装置により推力を
得るヘリコプタ等の機体について飛行姿勢の制御を行い
易くして安定した飛行を実現することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and a thrust generating device that obtains a thrust (lift) by the rotation of a rotary wing prevents the generation of a reaction torque due to the rotation of the rotary wing. An object of the present invention is to realize a stable flight by facilitating the control of the flight attitude of an airframe such as a helicopter that obtains a thrust by the thrust generating device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成を有する回転翼式推力
発生装置を採用する。この回転翼式推力発生装置は、回
転翼の駆動により推力を発生させるもので、回転翼の駆
動軸にタービン軸が直結される出力タービンと、この出
力タービンを作動させるガス流を発生するガス流発生装
置とを備えることを特徴としている。As means for solving the above-mentioned problems, a rotary wing type thrust generator having the following configuration is employed. This rotating blade type thrust generator generates thrust by driving a rotating blade, and includes an output turbine in which a turbine shaft is directly connected to a driving shaft of the rotating blade, and a gas flow for generating a gas flow for operating the output turbine. And a generator.
【0009】ガス流により駆動される出力タービンを回
転翼の駆動手段として採用した場合、ガス流発生装置か
ら吹き出されたガス流により、周囲から均等な力が作用
してタービン軸が回転するので、ギヤ機構を用いた場合
のように所定の一方向に向けてタービン側から反作用ト
ルクを受けることがなく、タービン軸に直結された駆動
軸を回転させて回転翼を回転させても反作用トルクの発
生が抑制される。When an output turbine driven by a gas flow is employed as driving means for the rotor blades, the gas flow blown out from the gas flow generating device causes a uniform force to act on the surroundings to rotate the turbine shaft. The reaction torque is not received from the turbine side in one direction as in the case of using a gear mechanism, and the reaction torque is generated even if the rotor is rotated by rotating the drive shaft directly connected to the turbine shaft. Is suppressed.
【0010】前記出力タービンには、輻流タービン、も
しくは斜流タービンを採用することが望ましい。これら
各タービンによればガス流発生装置から得られるエネル
ギの回収効率をさらに向上させることが可能となる。[0010] It is desirable to employ a radiation turbine or a mixed flow turbine as the output turbine. According to each of these turbines, it is possible to further improve the efficiency of recovering the energy obtained from the gas flow generator.
【0011】また、当該回転翼式推力発生装置をヘリコ
プタのメイン・ロータの駆動機構に採用することによ
り、テール・ロータそのものが必要なくなる。また、機
体の飛行姿勢制御が行い易くなる。Further, by employing the rotary wing type thrust generator as a drive mechanism for the main rotor of the helicopter, the tail rotor itself is not required. Further, it becomes easier to control the flight attitude of the aircraft.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明に係る回転翼式推力発生装
置およびヘリコプタの一実施形態を図1ないし図3に示
して説明する。図1に単揚力式ヘリコプタを示す。この
ヘリコプタには、メイン・ロータ1の回転により推力を
発生させる推力発生装置として、メイン・ロータ1の駆
動軸2を回転させる出力タービン10と、この出力ター
ビン10を作動させるガス流を発生するガスジェネレー
タ(ガス流発生装置)20とが具備されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a rotary wing thrust generator and a helicopter according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a single-lift helicopter. The helicopter includes an output turbine 10 that rotates a drive shaft 2 of the main rotor 1 as a thrust generating device that generates a thrust by rotation of the main rotor 1, and a gas that generates a gas flow that operates the output turbine 10. A generator (gas flow generator) 20 is provided.
【0013】出力タービン10は、タービン軸11を駆
動軸2に直結させて設置され、隣接して配置されたガス
ジェネレータ20から吹き出される燃焼ガスによって作
動する。The output turbine 10 is installed with the turbine shaft 11 directly connected to the drive shaft 2 and is operated by combustion gas blown from a gas generator 20 arranged adjacently.
【0014】出力タービン10には輻流タービンが採用
されている(以下、輻流タービン10とする)。輻流タ
ービン10は、ラジアルタービン、もしくは半径流ター
ビンとも呼ばれており、図2に示すように、ガスジェネ
レータ20から吹き出された燃焼ガスが、タービン軸1
1の周囲に設けられたチャンバ12から半径方向に中心
に向かって流れ込む過程で、ガス流がタービン軸11に
設けられた動翼13に当たってタービン軸11を回転さ
せるようになっている。A radiation turbine is employed as the output turbine 10 (hereinafter referred to as the radiation turbine 10). The radiation turbine 10 is also called a radial turbine or a radial turbine, and as shown in FIG. 2, combustion gas blown from a gas generator 20 is supplied to a turbine shaft 1.
In the process of flowing toward the center in the radial direction from the chamber 12 provided around the periphery 1, the gas flow strikes the rotor blade 13 provided on the turbine shaft 11 to rotate the turbine shaft 11.
【0015】輻流タービン10の場合、タービン軸11
に設けられた動翼13に向けて周囲から燃焼ガスが流れ
込み、周囲から均等な力(ガス圧)が作用してタービン
軸11を回転させるので、ギヤ機構を用いた場合のよう
に所定の一方向に向けて機体がタービン側から反作用ト
ルクを受けることがなく、タービン軸11に直結された
駆動軸2を回転させてメイン・ロータ1を回転させて
も、機体には反作用トルクはほとんど発生しない。In the case of the radiation turbine 10, the turbine shaft 11
The combustion gas flows from the surroundings toward the rotor blades 13 provided in the turbine, and a uniform force (gas pressure) acts from the surroundings to rotate the turbine shaft 11. The body does not receive reaction torque from the turbine side in the direction, and even if the main rotor 1 is rotated by rotating the drive shaft 2 directly connected to the turbine shaft 11, little reaction torque is generated on the body. .
【0016】したがって、上記のように構成された推力
発生装置を備えるヘリコプタについては、従来のように
テール・ロータ5によって反作用トルクを打ち消す推力
を発生させる必要がない。つまり、反作用トルクを打ち
消すためにテールロータ5を制御する必要がなくなり、
単に機体の方向転換を行うためにのみテールロータを使
用することになるので、従来に比べて格段に機体の飛行
姿勢制御が行い易くなり、安定した飛行を実現すること
ができる。Therefore, for the helicopter provided with the thrust generator configured as described above, it is not necessary to generate the thrust for canceling the reaction torque by the tail rotor 5 as in the prior art. In other words, there is no need to control the tail rotor 5 to cancel the reaction torque,
Since the tail rotor is used only to change the direction of the airframe, the flight attitude control of the airframe becomes much easier than in the past, and a stable flight can be realized.
【0017】なお、輻流タービン10に代えて図3に示
すような斜流タービン30を採用しても同様の効果が得
られる。斜流タービン30は輻流タービン10と同様に
反作用トルクを発生することなくタービン軸31を回転
させることに加え、動翼33の形状が斜め方向のガス流
入方向となるように変更されていることから、チャンバ
32から流入するガス流が輻流タービン10よりもスム
ーズに導かれるようになるため、燃焼ガスのもつエネル
ギの回収効率を輻流タービン10に比べてさらに向上さ
せることができ、これによってヘリコプタの動力性能の
向上を図ることができる。The same effect can be obtained by using a mixed flow turbine 30 as shown in FIG. The diagonal flow turbine 30 is similar to the radiant flow turbine 10 in that the turbine shaft 31 is rotated without generating a reaction torque, and the shape of the moving blade 33 is changed so as to be an oblique gas inflow direction. Accordingly, the gas flow flowing from the chamber 32 is guided more smoothly than the radiation turbine 10, so that the energy recovery efficiency of the combustion gas can be further improved as compared with the radiation turbine 10. The power performance of the helicopter can be improved.
【0018】上記実施形態においては、方向制御のため
にテールロータ5を利用する機体を示したが、方向制御
を行うための機構はテールロータに限るものではなく、
例えば次に挙げる機構が考えられる。 (1)ターボシャフトエンジンから圧縮空気の一部を取り
出し、当該圧縮空気をロータ回転軸からある程度離れた
ところまで導き、これをロータの両回転方向に吹き出し
ておく。機体の方向を転換する場合は、両方向に吹き出
される圧縮空気の噴出量を双方の間で変化させ、噴出量
を異ならせることで推力を発生させて方向制御を行う。 (2)出力タービンの出口に可変ノズルを設け、当該ノズ
ルの吹き出し方向を変化させ、その反動により機体の方
向制御を行う。 (3)出力タービンの出口にロータの回転方向と逆向きの
スワール流をわざと残しておき、このスワール流により
ロータの回転方向とは逆方向の回転力を取り出し、当該
回転力とロータ回転軸に設けたクラッチ機構(ロータと
同じ回転方向の力を発生する)とを制御し双方のバラン
スをとることで方向制御を行う。In the above embodiment, the airframe using the tail rotor 5 for directional control has been described, but the mechanism for performing directional control is not limited to the tail rotor.
For example, the following mechanism can be considered. (1) A part of the compressed air is taken out from the turboshaft engine, and the compressed air is guided to a certain distance from the rotor rotation axis, and is blown out in both rotation directions of the rotor. When changing the direction of the airframe, the amount of compressed air blown in both directions is changed between the two sides, and the amount of blown air is made different to generate thrust and thereby control the direction. (2) A variable nozzle is provided at the outlet of the output turbine, the blowing direction of the nozzle is changed, and the direction of the airframe is controlled by the reaction. (3) A swirl flow in the direction opposite to the rotation direction of the rotor is intentionally left at the outlet of the output turbine, and the rotation force in the direction opposite to the rotation direction of the rotor is extracted by the swirl flow. Direction control is performed by controlling the provided clutch mechanism (which generates a force in the same rotational direction as the rotor) and balancing the both.
【0019】また、上記実施形態においては、本発明に
係る回転翼式推力発生装置をヘリコプタに適用した例を
示したが、これに限らず、例えばプロペラ式航空機にも
適用することも可能である。Further, in the above-described embodiment, an example is shown in which the rotary wing type thrust generator according to the present invention is applied to a helicopter. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a propeller type aircraft. .
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る回転
翼式推力発生装置によれば、ガス流発生装置から吹き出
されたガス流により、周囲から均等な力が作用してター
ビン軸を回転させるので、ギヤ機構を用いた場合のよう
に所定の一方向に向けてタービン側から反作用トルクを
受けることがなく、タービン軸に直結された駆動軸を回
転させて回転翼を回転させたときの反作用トルクの発生
を抑制することができる。さらに、当該回転翼式推力発
生装置を航空機に採用した場合には反作用トルクを打ち
消す構造を設ける必要がなくなる。As described above, according to the rotor-type thrust generator according to the present invention, the gas flow blown out from the gas flow generator exerts a uniform force from the surroundings to rotate the turbine shaft. Therefore, unlike the case where a gear mechanism is used, a reaction torque is not received from the turbine side in a predetermined direction, and the rotation blade is rotated by rotating a drive shaft directly connected to the turbine shaft. The generation of reaction torque can be suppressed. Further, when the rotary wing type thrust generator is employed in an aircraft, there is no need to provide a structure for canceling the reaction torque.
【0021】さらに、前記出力タービンとして輻流ター
ビン、もしくは斜流タービンを採用することにより、ガ
ス流発生装置から得られるエネルギの回収効率をさらに
向上させることができ、当該回転翼式推力発生装置が採
用される航空機の動力性能を向上させることができる。Further, by employing a radiant flow turbine or a mixed flow turbine as the output turbine, the efficiency of recovering the energy obtained from the gas flow generator can be further improved. The power performance of the employed aircraft can be improved.
【0022】本発明に係る回転翼式推力発生装置をヘリ
コプタのメイン・ロータの駆動機構に採用することによ
り、従来のようにテール・ロータによって反作用トルク
を打ち消す推力を発生させる必要がない。つまり、反作
用トルクを打ち消すためにテールロータを制御する必要
がなくなり、単に機体の方向転換を行うためにのみテー
ルロータを使用することになるので、従来に比べて格段
に機体の飛行姿勢制御が行い易くなり、安定した飛行を
実現することができる。By employing the rotary blade type thrust generator according to the present invention as a drive mechanism for a main rotor of a helicopter, it is not necessary to generate a thrust for canceling a reaction torque by a tail rotor as in the prior art. In other words, there is no need to control the tail rotor to counteract the reaction torque, and the tail rotor is used only to change the direction of the fuselage. It becomes easy and a stable flight can be realized.
【図1】 本発明に係る回転翼式推力発生装置の一実施
形態を示す図であって、当該推力発生装置を単揚力式ヘ
リコプタに採用した場合の概略構成図である。FIG. 1 is a view showing one embodiment of a rotary wing type thrust generator according to the present invention, and is a schematic configuration diagram when the thrust generator is adopted in a single-lift helicopter.
【図2】 輻流タービンの構成を示す側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration of a radiation turbine.
【図3】 斜流タービンの構成を示す側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a configuration of a mixed flow turbine.
【図4】 従来の推力発生装置の一例を示す概略構成図
である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional thrust generating device.
1 メイン・ロータ(回転翼) 2 駆動軸 5 テール・ロータ 10 輻流タービン 11 タービン軸 12 動翼 20 ガスジェネレータ(ガス流発生装置) 30 斜流タービン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main rotor (rotary blade) 2 Drive shaft 5 Tail rotor 10 Radiation turbine 11 Turbine shaft 12 Moving blade 20 Gas generator (gas flow generator) 30 Mixed flow turbine
Claims (4)
力発生装置であって、前記回転翼の駆動軸にタービン軸
が直結される出力タービンと、該出力タービンを作動さ
せるガス流を発生するガス流発生装置とを備えることを
特徴とする回転翼式推力発生装置。1. A thrust generator for generating thrust by driving a rotor, comprising: an output turbine having a turbine shaft directly connected to a drive shaft of the rotor; and a gas generating a gas flow for operating the output turbine. A rotor-type thrust generator comprising a flow generator.
されることを特徴とする請求項1記載の回転翼式推力発
生装置。2. The rotary blade type thrust generator according to claim 1, wherein a radiation turbine is adopted as the output turbine.
されることを特徴とする請求項1記載の回転翼式推力発
生装置。3. The rotating blade type thrust generator according to claim 1, wherein a mixed flow turbine is adopted as the output turbine.
力発生装置を備えることを特徴とするヘリコプタ。4. A helicopter comprising the rotary wing type thrust generator according to claim 1, 2 or 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10213273A JP2000043797A (en) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Rotary blade type propelling force generator and helicopter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10213273A JP2000043797A (en) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Rotary blade type propelling force generator and helicopter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000043797A true JP2000043797A (en) | 2000-02-15 |
Family
ID=16636382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10213273A Pending JP2000043797A (en) | 1998-07-28 | 1998-07-28 | Rotary blade type propelling force generator and helicopter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000043797A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116700318A (en) * | 2023-08-03 | 2023-09-05 | 中国民用航空飞行学院 | Flight attitude measurement and control system and method based on FPGA collaboration |
-
1998
- 1998-07-28 JP JP10213273A patent/JP2000043797A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116700318A (en) * | 2023-08-03 | 2023-09-05 | 中国民用航空飞行学院 | Flight attitude measurement and control system and method based on FPGA collaboration |
CN116700318B (en) * | 2023-08-03 | 2023-10-20 | 中国民用航空飞行学院 | Flight attitude measurement and control system and method based on FPGA collaboration |
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