JP2000219199A - High-speed cruising rotor machine - Google Patents

High-speed cruising rotor machine

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Publication number
JP2000219199A
JP2000219199A JP11024316A JP2431699A JP2000219199A JP 2000219199 A JP2000219199 A JP 2000219199A JP 11024316 A JP11024316 A JP 11024316A JP 2431699 A JP2431699 A JP 2431699A JP 2000219199 A JP2000219199 A JP 2000219199A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
rotor
air flow
tip
airflow
Prior art date
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Pending
Application number
JP11024316A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Ueda
邦彦 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP11024316A priority Critical patent/JP2000219199A/en
Publication of JP2000219199A publication Critical patent/JP2000219199A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-speed cruising rotor machine capable of cruising at high speed without oscillating rotor shafts of rotational blades. SOLUTION: This rotor machine is provided with horizontal rotor blades 14 attached on the upper part of a machine in the width direction at a distance and having a pair of rotor shafts 12 to be rotated in the opposite directions and in the advancing direction, and an air flow speed reduction device 16 for reducing the speed of the air flow flowing on the adjacent side tip 15 between the rotor blades 14. The air flow speed reducing device 16 is a fairing 17 for covering the adjacent side tip 15 (the maximum speed range) between the rotor blades 14 or a variable diffuser for guiding the air flow to the tip by reducing the speed. The tip peripheral speeds of the rotor blades 14 are controlled by the air flow speed reducing device 16 so as not to exceed sound speed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術範囲】本発明は、回転翼を有する高
速巡行ロータ機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed cruising rotor machine having rotating blades.

【0002】回転翼を有する航空機、すなわちいわゆる
ヘリコプターの最高巡行速度は、約400km/hであ
り、同じジェットエンジンを用いたターボプロップ機の
最高巡行速度の約880km/hと比較して半分以下に
留まっている。そのため、ヘリコプターは、垂直離着陸
やホバリング等ができる反面、高速巡行ができない欠点
があった。
The maximum cruising speed of an aircraft having a rotary wing, that is, a so-called helicopter, is about 400 km / h, which is less than half compared to the maximum cruising speed of a turboprop aircraft using the same jet engine of about 880 km / h. Stays. For this reason, the helicopter can take off and land vertically, hover, and the like, but has a disadvantage that it cannot perform high-speed cruising.

【0003】また、この欠点を解決し、高速巡行を可能
とするロータ機としてティルトロータ(Tilt Rotor)機
が実用化されている。このロータ機はヘリコプターと同
様に回転翼を水平に回転させて離着陸し、その後ロータ
軸を水平に旋回させて回転翼を垂直に回転させて高速巡
行するものである。
Further, a tilt rotor (Tilt Rotor) has been put to practical use as a rotor capable of solving the drawback and enabling high-speed cruising. This rotor machine is similar to a helicopter in that it takes off and land by rotating the rotor horizontally and then makes a high-speed cruise by rotating the rotor shaft horizontally and rotating the rotor vertically.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ティルトロー
タ機ではロータ軸の向きを垂直から水平まで揺動可能に
することにより高速飛行を可能としているため、ヘリコ
プターに比べて機構が複雑になり、その分同じペイロー
ドを得るために機体規模が大きくなり、製造コストがか
かる問題点があった。
However, in the tilt rotor machine, high-speed flight is enabled by allowing the direction of the rotor shaft to swing from vertical to horizontal, so that the mechanism becomes more complicated than that of a helicopter. In order to obtain the same payload, the size of the aircraft becomes large, and there is a problem that the manufacturing cost is increased.

【0005】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、回
転翼のロータ軸を揺動させることなく高速で巡行できる
高速巡行ロータ機を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a high-speed cruising rotor machine that can cruise at high speed without swinging a rotor shaft of a rotor.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】VTOLの一形態である
ヘリコプターでは、ロータの相対的な前進速度、すなわ
ち機速とロータブレードの先端周速の和が音速を超える
と、境界層の剥離が激しくなり、翼性能が大幅に低下し
振動等を引き起こす。そのため、ロータブレードの先端
周速を音速より低く設定するため、機速を固定翼機並み
に上げることができなかった。しかし、音速を超える部
分は、全体のごく一部であるため、この部分での相対的
な前進速度を低減すれば、従来以上に機速を高めること
ができる。本発明はかかる新規の知見に基づくものであ
る。
In a helicopter, which is a form of VTOL, when the relative forward speed of the rotor, that is, the sum of the machine speed and the peripheral speed of the tip of the rotor blade exceeds the sonic speed, the boundary layer is severely separated. The blade performance is greatly reduced, causing vibration and the like. Therefore, since the tip peripheral speed of the rotor blade is set lower than the sound speed, the machine speed cannot be increased to the level of the fixed wing machine. However, since the portion exceeding the sound speed is only a small part of the whole, if the relative forward speed at this portion is reduced, the machine speed can be increased more than before. The present invention is based on such a new finding.

【0007】すなわち、本発明によれば、機体上部に互
い幅方向に間隔を隔てて取り付けられ、互いに反対方向
かつその近接側が前進方向に回転する1対のロータ軸
(12)を有する水平ロータブレード(14)と、該ロ
ータブレードの近接側先端部(15)を流れる気流を減
速させる気流減速装置(16)とを備え、該気流減速装
置により、ロータブレードの先端周速が音速を超えない
ように制御する、ことを特徴とする高速巡行ロータ機が
提供される。
That is, according to the present invention, there is provided a horizontal rotor blade having a pair of rotor shafts (12) which are mounted on the upper part of the fuselage at intervals in the width direction, and which rotate in opposite directions and in the vicinity thereof in the forward direction. (14) and an airflow deceleration device (16) for decelerating the airflow flowing through the proximal end (15) of the rotor blade, so that the peripheral speed of the tip of the rotor blade does not exceed the sound speed by the airflow deceleration device. , A high speed cruising rotor machine is provided.

【0008】上記本発明の構成により、気流減速装置
(16)により、ロータブレードの先端周速が音速を超
えないように制御してロータブレードの近接側先端部
(15)を流れる気流を減速させるので、1対のロータ
軸(12)をほぼ固定したまま、高速飛行時のロータブ
レードの相対的な前進速度を抑えることが可能となり、
従来のヘリコプターの速度限界を超えた飛行速度を実現
することができる。
According to the configuration of the present invention, the airflow reduction device (16) controls the peripheral speed of the tip of the rotor blade so as not to exceed the sonic speed to reduce the airflow flowing through the tip portion (15) on the near side of the rotor blade. Therefore, it is possible to suppress the relative forward speed of the rotor blade during high-speed flight while keeping the pair of rotor shafts (12) substantially fixed,
A flight speed exceeding the speed limit of a conventional helicopter can be realized.

【0009】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
気流減速装置(16)は、ロータブレードの前記近接側
先端部(15)を覆うフェアリング(17)、或いは該
先端部に気流を減速させて導くインテーク(18)又は
可変ディフューザである。
According to a preferred embodiment of the present invention, the airflow reduction device (16) reduces the airflow to the fairing (17) that covers the proximal end portion (15) of the rotor blade, or to the distal end portion. (18) or a variable diffuser.

【0010】この構成により、フェアリング(17)に
よりロータブレードの近接側先端部(15)を覆って、
機体とフェアリングの間に流入する気流を低減し、或い
はインテーク(18)又は可変ディフューザにより流路
面積を変化させて先端部に気流を減速させて導くことに
より、近接側先端部(15)を流れる気流を減速させる
ことができる。
[0010] With this configuration, the fairing (17) covers the front end (15) of the rotor blade on the near side, and
By reducing the airflow flowing between the fuselage and the fairing, or by changing the flow path area by the intake (18) or the variable diffuser, decelerating the airflow to the distal end and guiding it to the proximal end (15). The flowing air current can be reduced.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。図1は、本発明の高速巡行ロータ機の第1実施形態
を示す模式的斜視図である。この図において、本発明の
高速巡行ロータ機10は、機体1の上部に互い幅方向に
間隔を隔てて取り付けられた1対の水平ロータブレード
14と、ロータブレード14の近接側先端部15を流れ
る気流を減速させる気流減速装置16とを備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the common parts in the respective drawings, and the duplicate description will be omitted. FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of a high-speed cruising rotor machine of the present invention. In this figure, a high-speed cruising rotor machine 10 of the present invention flows through a pair of horizontal rotor blades 14 attached to the upper part of the fuselage 1 at intervals in the width direction, and a proximal end portion 15 of the rotor blades 14. And an airflow reduction device 16 for reducing the airflow.

【0012】1対の水平ロータブレード14は、それそ
れのロータ軸12を中心に互いに反対方向に回転し、そ
れぞれによるモーメントを打ち消し合うようになってい
る。また、各ロータブレード14は、互いに近接する近
接側、すなわち図で機体1の真上を通過する箇所(近接
側先端部15)が飛行時の前進方向(図で左方)に回転
するようになっている。従って、この近接側先端部15
が飛行時のロータブレードの相対的な最高速度領域とな
る。なお、ロータ軸12は、機体1にほぼ垂直に取り付
けられ、好ましくは離着陸時、ホバリング時、高速巡行
時に、飛行性能を高めるようにわずかに揺動できるよう
になっている。
A pair of horizontal rotor blades 14 rotate in opposite directions about their respective rotor shafts 12 so as to negate each other's moments. Further, the rotor blades 14 are arranged so that the near sides which are close to each other, that is, the portions (proximity-side tip portions 15) passing right above the body 1 in the figure rotate in the forward direction (left side in the figure) during flight. Has become. Therefore, the proximity side tip 15
Is the relative maximum speed region of the rotor blade during flight. The rotor shaft 12 is mounted almost vertically to the fuselage 1, and preferably can be slightly swung during takeoff and landing, hovering, and high-speed cruising so as to enhance flight performance.

【0013】図1において、気流減速装置16は、ロー
タブレード14の近接側先端部15(最高速度領域)を
覆うフェアリング17である。このフェアリング17
は、少なくとも近接側先端部15を通過する気流を反ら
せて機体1とフェアリング17の間に流入する気流を低
減し、最高速度領域の気流との相対速度を低減するよう
になっている。
In FIG. 1, an airflow reduction device 16 is a fairing 17 that covers a proximal end portion 15 (a maximum speed region) of a rotor blade 14. This fairing 17
Is configured to reduce the airflow flowing between the body 1 and the fairing 17 by at least deflecting the airflow passing through the near-side distal end portion 15 and reduce the relative speed with the airflow in the maximum speed region.

【0014】図2は、本発明の第2実施形態を示す模式
的斜視図である。この図において、気流減速装置16
は、上記ロータブレード14の近接側先端部15(最高
速度領域)に気流を減速させて導くインテーク18であ
る。このインテーク18は、機体1とは独立して設置さ
れ、入口から流入した高速気流を下流に向かって拡散さ
せて減速し、制御された流れ場をブレード先端部(近接
側先端部15)に導くようになっている。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the present invention. In this figure, the air flow reduction device 16
Is an intake 18 for decelerating and guiding the airflow to the front end portion 15 (the maximum speed region) of the rotor blade 14. The intake 18 is installed independently of the airframe 1, and diffuses the high-speed airflow flowing from the inlet toward the downstream to reduce the speed, and guides the controlled flow field to the blade tip portion (proximal tip portion 15). It has become.

【0015】また、このインテーク18の代わりに流路
面積を可変とする可変ディフューザを設け、飛行速度に
合わせて最適な流れ場を実現してもよい。これらのイン
テーク18又は可変ディフューザにより、最高速度領域
を通過する気流速度を低減し、ロータブレードの先端周
速が音速を超えないように制御する。
Further, a variable diffuser for changing the flow path area may be provided in place of the intake 18 to realize an optimum flow field in accordance with the flight speed. With these intakes 18 or variable diffusers, the airflow speed passing through the maximum speed region is reduced, and the peripheral speed of the tip of the rotor blade is controlled so as not to exceed the sound speed.

【0016】図3は、インテークにおける速度変化を示
す図である。この図は、ターボファン・エンジンのイン
テークを示しているが、同様のインテーク18を用いる
ことにより、入口部でマッハ数0.9前後の高速気流を
を下流に向かって拡散させて減速し近接側先端部15で
マッハ数約0.45まで減速して、ブレード先端部(近
接側先端部15)に導くことができることがわかる。
FIG. 3 is a diagram showing a change in speed at the time of intake. This figure shows the intake of a turbofan engine. By using the same intake 18, a high-speed airflow having a Mach number of about 0.9 is diffused downstream at the entrance to decelerate to a near side. It can be seen that the tip 15 can be decelerated to a Mach number of about 0.45 and guided to the blade tip (proximal tip 15).

【0017】上述した本発明の構成により、気流減速装
置16、すなわちフェアリング17、インテーク18又
は可変ディフューザにより、ロータブレード14の先端
周速が音速を超えないように制御してロータブレードの
近接側先端部15を流れる気流を減速させるので、1対
のロータ軸12をほぼ固定したまま、高速飛行時のロー
タブレードの相対的な前進速度を抑えることが可能とな
り、従来のヘリコプターの速度限界を超えた飛行速度を
実現することができる。
According to the above-described structure of the present invention, the peripheral speed of the tip end of the rotor blade 14 is controlled by the airflow reduction device 16, that is, the fairing 17, the intake 18 or the variable diffuser, so that the peripheral speed of the rotor blade 14 does not exceed the sound speed. Since the airflow flowing through the tip portion 15 is decelerated, it is possible to suppress the relative forward speed of the rotor blades during high-speed flight while keeping the pair of rotor shafts 12 substantially fixed, which exceeds the speed limit of a conventional helicopter. Flight speed can be realized.

【0018】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

【0019】[0019]

【発明の効果】上述したように、本発明では機体の上部
でロータブレードの前進速度が最大となるように1対の
ロータ軸を配置し、機体の上部に設置した気流減速装置
16により、ロータブレード先端周速が音速を超えない
ように制御することにより、従来のヘリコプターより高
速で飛行することが可能となる。
As described above, according to the present invention, a pair of rotor shafts are arranged so that the forward speed of the rotor blades is maximized at the upper part of the fuselage, and the rotor is controlled by the air flow reduction device 16 installed at the upper part of the fuselage. By controlling the peripheral speed of the blade tip not to exceed the speed of sound, it is possible to fly at a higher speed than a conventional helicopter.

【0020】すなわち、本発明の高速巡行ロータ機は、
回転翼のロータ軸を揺動させることなく高速で巡行でき
る、等の優れた効果を有する。
That is, the high-speed cruising rotor machine of the present invention comprises:
It has excellent effects such as being able to cruise at high speed without swinging the rotor shaft of the rotor blade.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高速巡行ロータ機の第1実施形態を示
す模式的斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of a high-speed cruising rotor machine of the present invention.

【図2】本発明の第2実施形態を示す模式的斜視図であ
る。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図3】インテークにおける速度変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a speed change in an intake.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 機体 10 高速巡行ロータ機 12 ロータ軸 14 ロータブレード 15 近接側先端部 16 気流減速装置 17 フェアリング 18 インテーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airframe 10 High-speed cruising rotor machine 12 Rotor shaft 14 Rotor blade 15 Proximity side tip part 16 Air flow reduction device 17 Fairing 18 Intake

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機体上部に互い幅方向に間隔を隔てて取
り付けられ、互いに反対方向かつその近接側が前進方向
に回転する1対のロータ軸(12)を有する水平ロータ
ブレード(14)と、該ロータブレードの近接側先端部
(15)を流れる気流を減速させる気流減速装置(1
6)とを備え、該気流減速装置により、ロータブレード
の先端周速が音速を超えないように制御する、ことを特
徴とする高速巡行ロータ機。
1. A horizontal rotor blade (14) having a pair of rotor shafts (12) mounted on the upper part of the fuselage at a widthwise distance from each other and rotating in opposite directions and on the proximal side thereof in a forward direction. An airflow reduction device (1) for reducing the airflow flowing through the front end portion (15) of the rotor blade on the near side.
6), wherein the airflow reduction device controls the peripheral speed of the tip of the rotor blade not to exceed the sound speed.
【請求項2】 前記気流減速装置(16)は、ロータブ
レードの前記近接側先端部(15)を覆うフェアリング
(17)、或いは該先端部に気流を減速させて導くイン
テーク(18)又は可変ディフューザである、ことを特
徴とする請求項1に記載の高速巡行ロータ機。
2. The air flow reduction device (16) includes a fairing (17) covering the proximal end portion (15) of the rotor blade, or an intake (18) or a variable intake that guides the air flow to the distal end portion by reducing the air flow. The high speed cruising rotor machine according to claim 1, wherein the high speed cruising rotor machine is a diffuser.
JP11024316A 1999-02-01 1999-02-01 High-speed cruising rotor machine Pending JP2000219199A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023095630A1 (en) * 2021-11-24 2023-06-01 川崎重工業株式会社 Flight vehicle

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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