JP2000264296A - ヘリコプタ用飛行制御装置 - Google Patents

ヘリコプタ用飛行制御装置

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JP2000264296A JP11067527A JP6752799A JP2000264296A JP 2000264296 A JP2000264296 A JP 2000264296A JP 11067527 A JP11067527 A JP 11067527A JP 6752799 A JP6752799 A JP 6752799A JP 2000264296 A JP2000264296 A JP 2000264296A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現用機の機械式操縦伝達機構への適用が容易
で、操縦伝達機構の特性や性能を格段に向上できるヘリ
コプタ用飛行制御装置を提供する。 【解決手段】 ヘリコプタ用飛行制御装置は、パイロッ
トが操縦するための操縦部１０と、空力学的な操舵力を
発生するための操舵機構１４と、操縦部１０の操縦量Ｍ
ａを操舵機構１４へ機械的に伝達して、操舵機構１４を
駆動するためのリンク機構１２と、操縦部１０の操縦量
Ｍａを検出して操縦信号Ｓａを出力する操縦量センサ３
０と、操縦信号Ｓａに基づいてヘリコプタの飛行制御則
を演算して、操舵機構１４の駆動信号Ｓｂを出力する飛
行制御則演算部３２と、駆動信号Ｓｂから操縦信号Ｓａ
を引算して、差分信号Ｓｃを出力する差分演算部３３
と、リンク機構１２で伝達される操縦量Ｍａに、差分信
号Ｓｃに対応した差分量Ｍｃを加算するための精密サー
ボアクチュエータ部２０などで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パイロットの操縦
量に基づいて操舵機構を駆動するためのヘリコプタ用飛
行制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘリコプタが飛行する場合、メインロー
タの推力に相当するＣＰ（コレクティブピッチ）軸、機
体軸縦方向の傾きに相当するピッチ軸、機体軸横方向の
傾きに相当するロール軸、および機首方位（テールロー
タの推力）に相当するヨー軸の計４軸の飛行制御が必要
になる。パイロットは左右両手の操縦レバーおよび操縦
ペダル（両足）を駆使して４軸のバランスを保ちなが
ら、ヘリコプタの飛行方向や姿勢を制御しており、極め
て高度な操縦技術が必要になる。
【０００３】図８は、従来のヘリコプタの飛行制御装置
の一例を示す構成図である。これは現用機の大部分に採
用されている機械式操縦伝達機構であり、操縦レバーや
操縦ペダルなどの操縦部１とブレードピッチ角を制御す
る操舵機構４とを機械的なリンク機構２で連結してお
り、リンク機構２の途中には操縦力を増大させるための
アクチュエータ３が介在している。
【０００４】こうした機械式操縦伝達機構では、操縦部
１の操縦量がそのまま操舵機構４の駆動量に反映される
ため、僅かな操縦エラーであっても４軸バランスが大き
く崩れる場合があり、パイロットの負担がかなり重くな
る。こうした対策として、安定増大装置（ＳＡＳ：Stab
ility Augmentation System）や自動操縦装置（ＡＦＣ
Ｓ：Automatic Flight Control System）などをリンク
機構２に付加することによって、ヘリコプタの飛行安定
性や操縦応答性が改善されている。
【０００５】図９は、従来のヘリコプタの飛行制御装置
の他の例を示す構成図である。これは現在開発段階にあ
る電気式操縦伝達機構であり、ＦＢＷ（フライバイワイ
ヤ）方式と一般に称されており、操縦レバーや操縦ペダ
ルなどの操縦部１とブレードピッチ角を制御する操舵機
構４とを電気信号を伝送する電線で連結したものであ
り、途中には操縦量を検出する操縦量センサ５、各種セ
ンサ信号を演算して各軸毎に駆動信号を出力するコンピ
ュータ６、駆動信号に基づいて操舵機構４を駆動するア
クチュエータ３が介在している。
【０００６】こうした電気式操縦伝達機構では、コンピ
ュータ６がパイロットの操縦量を参照して自機ヘリコプ
タにとって最適な駆動信号を生成することができる、か
つ部品故障によって不安定な操縦信号が入力された場合
もコンピュータ６がこれを排除できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】機械式操縦伝達機構
は、電気式と比べて比較的簡素な構造で済み、システム
全体の故障発生率も（同じ冗長度（多重度）のシステム
で比較した場合）電気式のものより低く信頼性が高いと
いう特徴があるため、数多く実用化されている。しかし
ながら、パイロットの操縦量に対するヘリコプタの応答
形式が１種類（機体姿勢が変化する速度（レート）を制
御する形式）に固定されるため、安定増大装置や自動操
縦装置による安定化はレートにダンピングを付加した
り、単純に一定の姿勢を保持する機能を付加する手法に
限られている。
【０００８】一方、電気式操縦伝達機構は、コンピュー
タによって任意の入出力方式や演算モデルを実現できる
ため、パイロットの操縦量に対するヘリコプタの応答形
式も複数の飛行制御則の中から選択可能になり、操縦モ
ードの多様化が図られている。しかも、各操縦モードご
とに最適な制御を行なうことによって、ヘリコプタの飛
行安定性や操縦応答性を飛躍的に改善できる。しかしな
がら、電気式操縦伝達機構は機械式のものとは根本的に
相違するため、新規開発機への適用は可能であっても、
現用機の改造による実用化は困難である。
【０００９】本発明の目的は、多くの現用機に搭載され
ている機械式操縦伝達機構への適用が容易で、しかも電
気式操縦伝達機構が持つ上述の特性をそのまま活用する
ことができ、現用機の特性や性能を格段に向上できるヘ
リコプタ用飛行制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、パイロットが
操縦するための操縦部と、空力学的な操舵力を発生する
ための操舵機構と、操縦部の操縦量Ｍａを操舵機構へ機
械的に伝達して、操舵機構を駆動するための操縦伝達機
構と、操縦部の操縦量Ｍａを検出して操縦信号Ｓａを出
力する操縦量センサと、操縦信号Ｓａに基づいてヘリコ
プタの飛行制御則を演算して、操舵機構の駆動信号Ｓｂ
を出力する飛行制御則演算部と、駆動信号Ｓｂから操縦
信号Ｓａを引算して、差分信号Ｓｃを出力する差分演算
部と、操縦伝達機構で伝達される操縦量Ｍａに、差分信
号Ｓｃに対応した差分量Ｍｃを加算するためのサーボア
クチュエータ部とを備えることによって機械的操縦機構
に重畳してフルオーソリティ飛行制御を可能としたこと
を特徴とするヘリコプタ用飛行制御装置である。
【００１１】本発明に従えば、操縦部の操縦量Ｍａは操
縦伝達機構を経由して操舵機構に伝達されるため、従来
の機械式操縦伝達機構と同等な動作を行なうことにな
る。さらに、操縦量センサは操縦部の操縦量Ｍａを検出
して、操縦信号Ｓａをヘリコプタの飛行制御則を演算す
る飛行制御則演算部に出力している。
【００１２】飛行制御則演算部は、従来の電気式操縦伝
達機構と同様に、操縦信号Ｓａに基づいて操縦系統の全
作動範囲（フルオーソリティ）を使っての種々の飛行制
御則に対応したモデル演算を行なうことが可能であり、
演算結果は操舵機構の駆動信号Ｓｂとして出力する。こ
の駆動信号Ｓｂは自機ヘリコプタにとって最適な駆動信
号であるが、駆動信号Ｓｂをそのままサーボアクチュエ
ータ部へ出力してしてしまうと、操舵機構には操縦伝達
機構を経由した操縦量Ｍａが既に供給されているため、
操舵機構の駆動量Ｍｂは操縦量Ｍａが余分になる。そこ
で、差分演算部は駆動信号Ｓｂから操縦信号Ｓａを引算
して、差分信号Ｓｃをサーボアクチュエータ部へ出力す
ることによって、操舵機構の駆動量Ｍｂは操縦量Ｍａが
余分にならずに済む。
【００１３】したがって、操舵機構の駆動量Ｍｂの一部
は操縦部の操縦量Ｍａを反映したものとなり、駆動量Ｍ
ｂの残り部分は飛行制御則演算部の演算結果を反映した
ものとなる。本発明では従来の機械式操縦伝達機構の持
つ信頼性を常に維持しつつ、従来の電気式操縦伝達機構
による高度な飛行制御則を適用可能となり、操縦伝達機
構全体の特性・性能が格段に向上して、ヘリコプタの飛
行安定性や操縦応答性を飛躍的に改善できる。
【００１４】ここで、機械量Ｍと電気量Ｓとの対応関係
をＭ＝ｆ（Ｓ）という関数で表現すると、操縦部ではＭ
ａ＝ｆ（Ｓａ）、サーボアクチュエータ部ではＭｃ＝ｆ
（Ｓｃ）と表現でき、Ｓｃ＝Ｓｂ−Ｓａであることか
ら、操舵機構の駆動量Ｍｂを求めると、下記の式のよう
になる。
【００１５】 Ｍｂ＝Ｍａ＋Ｍｃ ＝Ｍａ＋ｆ（Ｓｃ） ＝Ｍａ＋ｆ（Ｓｂ−Ｓａ） ＝Ｍａ＋ｆ（Ｓｂ）−ｆ（Ｓａ） ＝ｆ（Ｓｂ） このように操舵機構の駆動量Ｍｂは、飛行制御則演算部
の駆動信号Ｓｂに一致することが判る。
【００１６】なお、ここでは１軸制御について説明した
が、本発明はピッチ軸、ロール軸、ヨー軸およびＣＰ軸
のうちの一部または全ての４軸に関する制御について適
用できる。
【００１７】また、多くの現用機に搭載されている機械
式操縦伝達機構において、本発明に係る操縦量センサ、
飛行制御則演算部、差分演算部およびサーボアクチュエ
ータ部を追加する改造を行なうだけで、ＦＢＷ方式と同
等な飛行制御機能を容易に実現できる。
【００１８】また本発明は、サーボアクチュエータ部
は、操縦伝達機構に対して機能的に直列に配置されるこ
とを特徴とする。
【００１９】本発明に従えば、操縦伝達機構で伝達され
る操縦量Ｍａとサーボアクチュエータ部が出力する差分
量Ｍｃとの加算処理を容易に実現できる。
【００２０】また本発明は、飛行制御則演算部が故障し
た場合、操縦量Ｍａと操舵機構の駆動量ＭｂとのずれＭ
ｃを固定したままで、サーボアクチュエータ部の作動部
を一旦ロックし、その状態でのパイロットによる故障対
応初動操縦を可能として安全性確保策を付与するととも
に、同修正操縦後のパイロット指令（スイッチング）に
よってロックを解除してずれＭｃを解消して再びサーボ
アクチュエータをロックすることを特徴とする。
【００２１】本発明に従えば、飛行制御則演算部が正常
である場合は、操舵機構には操縦部からの操縦量Ｍａお
よびサーボアクチュエータ部からの差分量Ｍｃの合計が
供給されて、駆動量Ｍｂを適正に維持している。飛行制
御則演算部に故障が発生した場合は、故障直後の差分量
Ｍｃの分だけ操縦量Ｍａと駆動量Ｍｂと間にずれが生ず
ることになり、パイロットは操縦部での操縦部（レバ
ー、ペダル）の位置感覚と自機ヘリコプタの操縦制御可
能範囲との間にずれを感じた状態で操縦を続行せざるを
得ず、大きな負担になる。そこで、飛行制御則演算部が
故障した場合、操縦量Ｍａと操舵機構の駆動量Ｍｂとの
ずれＭｃを固定したままでサーボアクチュエータの作動
部を一旦ロックし、その状態でのパイロットによる故障
対応初動操縦を可能として安全性確保策を付与するとと
もに、同修正操縦後のパイロットの指令（スイッチン
グ）によってロックを解除してずれＭｃを解消した後、
サーボアクチュエータ部の作動部を再びロックすること
によって、操縦部での操縦部位置感覚と自機ヘリコプタ
の制御可能範囲とが一致するようになり、パイロットは
従来の機械式操縦伝達機構を用いた場合と同等な操縦方
法で続行可能になり、パイロットの負担を大きく軽減で
きる。
【００２２】また本発明は、サーボアクチュエータ部と
操舵機構との間に、飛行制御則演算部が故障したときに
のみ有効に作用するＳＡＳ機能を持つパワーブースト部
が設けられることを特徴とする。
【００２３】本発明に従えば、故障などによって飛行制
御則演算部の使用を停止した場合においても、その代替
機能としての操縦伝達機構ＳＡＳ（Stability Augmenta
tionSystem)機能を組み込むことが可能となり、ヘリコ
プタの飛行安定性や操縦応答性を持続して確保できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態を
示す構成図である。ヘリコプタ用飛行制御装置は、機械
式操縦伝達機構と電気式操縦伝達機構とのハイブリッド
構成となっている。
【００２５】まず機械式操縦伝達機構について説明す
る。パイロットが操縦する操縦レバーや操縦ペダルなど
の操縦部１０は機械的なリンク機構１２に連結され、最
終的には操舵機構１４に連結されている。操舵機構１４
は、メインロータやテールロータのブレードピッチ角を
制御し、空力学的な操舵力を制御することによって、ヘ
リコプタの飛行方向や姿勢を制御する。
【００２６】リンク機構１２の途中には、後述する電気
式操縦伝達機構からの信号を機械式操縦伝達機構に重畳
するための精密サーボアクチュエータ部２０および操縦
力を増大させるためのパワーブースト部２１が直列的に
配置される。パワーブースト部２１には、機体姿勢の安
定性を増大させるためのＳＡＳ装置２２が一体的に組み
込まれている。ＳＡＳ装置２２は、飛行制御計算機３１
が正常である場合は機能を停止しており、飛行制御計算
機３１が故障して機械式操縦伝達機構だけによる操縦を
行なう場合に始めて機能する。
【００２７】次に電気式操縦伝達機構について説明す
る。操縦量センサ３０の検出部が操縦部１０に連結さ
れ、パイロットの操縦量Ｍａを検出して操縦信号Ｓａを
出力する。飛行制御計算機（Flight Control Computer)
３１は、操縦信号Ｓａや各種センサからの信号に基づい
て予め組込まれた理想的なヘリコプタ飛行制御モデル
（飛行制御則）に従ってモデル演算を実行し駆動信号Ｓ
ｂを出力する飛行制御則演算部３２と、駆動信号Ｓｂか
ら操縦信号Ｓａを引算して差分信号Ｓｃを出力する差分
演算部３３などを備える。
【００２８】ヘリコプタの飛行制御則は、たとえば１）
ノーマルモードと、２）バックアップモードとに大別で
きる。さらに１）ノーマルモードは、１ａ）操縦入力に
対しそれぞれの姿勢変化が対応するとともに、操縦入力
がないときは姿勢を保持する姿勢モードと、１ｂ）操縦
入力に対しそれぞれの姿勢変化速度が対応するととも
に、操縦入力がないときは姿勢を保持するレートモード
とに分類される。また、２）バックアップモードは、２
ａ）従来のメカニカル系統を単に電気信号方式に置換し
たダイレクトリンクモードと、２ｂ）ダイレクトリンク
モードに角速度信号フィードバックを付加して安定増強
を図ったダンパモードとに分類される。パイロットは複
数の飛行制御モードの中から１つを選択して、ヘリコプ
タ操縦を行なうことができる。
【００２９】精密サーボアクチュエータ部２０は、前段
のリンク機構１２に連結された入力部と後段のリンク機
構１２に連結された出力部との間の距離を任意に制御す
る機能を有し、ここでは差分信号Ｓｃに対応した差分量
Ｍｃをリンク機構１２で伝達される操縦量Ｍａに加算し
ている。
【００３０】次に動作を説明する。パイロットが操縦部
１０を操縦すると、操縦量Ｍａはリンク機構１２、精密
サーボアクチュエータ部２０およびパワーブースト部２
１を経由して操舵機構１４に伝達される。
【００３１】一方、操縦量センサ３０は操縦部１０の操
縦量Ｍａを検出して、操縦信号Ｓａを飛行制御計算機３
１に出力する。飛行制御則演算部３２は、所定の飛行制
御則に対応したモデル演算を行なって、操舵機構１４の
駆動信号Ｓｂを出力する。差分演算部３３は、駆動信号
Ｓｂから操縦信号Ｓａを引算した差分信号Ｓｃを精密サ
ーボアクチュエータ部２０に出力する。精密サーボアク
チュエータ部２０は、差分信号Ｓｃを差分量Ｍｃに変換
して、リンク機構１２で伝達される操縦量Ｍａに加算す
る。したがって、操舵機構１４の駆動量Ｍｂは、操縦量
Ｍａと差分量Ｍｃとの合計となる。差分量Ｍは、差分演
算部３３において操縦量Ｍａに相当する量が予め除去さ
れているため、結局、駆動量Ｍｂは飛行制御則演算部３
２が出力する駆動信号Ｓｂに一致することになる。
【００３２】こうして機械式操縦伝達機構を用いた操縦
方法を維持しつつ、電気式操縦伝達機構を用いた高度な
飛行制御則を重ねて適用することが可能となり、操縦伝
達機構全体の特性・性能が格段に向上して、ヘリコプタ
の飛行安定性や操縦応答性を飛躍的に改善できる。
【００３３】以上の説明では１軸制御について例示した
が、本発明はピッチ軸、ロール軸、ヨー軸およびＣＰ軸
のうちの一部または全ての４軸に関する制御について適
用可能である。
【００３４】図２は、動作の具体例を示すフローチャー
トである。まず操縦部１０の操縦量Ｍａは、リンク機構
１２等の機械的リンクを介して精密サーボアクチュエー
タ部２０の精密サーボコントロールモジュールに伝達さ
れる。一方、操縦量センサ３０は操縦量Ｍａを検出して
飛行制御計算機３１に出力する。
【００３５】飛行制御計算機３１は、二重系の冗長安全
システムを構成しており、飛行制御則演算や操縦量Ｍａ
の引算処理を行なって、ピッチ軸、ロール軸、ヨー軸お
よびＣＰ軸に関する駆動信号Ｓｃを出力する。
【００３６】次の精密サーボアクチュエータ部２０に
は、入力信号処理モジュールと、精密サーボコントロー
ルモジュールと、サーボシステム故障管理モジュールと
が設けられる。まず入力信号処理モジュールにおいて、
二重系の飛行制御計算機３１から出力される２つの駆動
信号Ｓｃを比較して、両者の差が許容範囲か否かを判定
し、許容差以内であれば各飛行制御計算機３１が正常に
動作していると判定し、両者の駆動信号Ｓｃのいずれか
一方または両者の平均値を正常時制御入力値Ｃとして採
用し、精密サーボコントロールモジュールへ供給する。
【００３７】精密サーボコントロールモジュールでは、
操縦量Ｍａと駆動信号Ｓｃに相当する制御入力値Ｃを重
畳して、作動力を増幅するパワーブースト部２１を経由
して、ロータピッチ角制御などの操舵機構１４に伝達さ
れる。なお、サーボシステム故障管理モジュールは、精
密サーボコントロールモジュールを監視して、ハードオ
ーバー故障などを防止している。
【００３８】次に飛行制御計算機３１が故障した場合を
説明する。二重系の飛行制御計算機３１から出力される
２つの駆動信号Ｓｃの差が許容範囲を超えていれば、二
重系の飛行制御計算機３１のうちいずれかが故障してい
ると判定し、故障直前の正常時制御入力値Ｃを採用し
て、固定値Ｃfix を設定するとともに、以後固定値Ｃfi
x に切換えて精密サーボコントロールモジュールへ供給
する。これにより、故障による機体姿勢変化（トランジ
ェット）が発生することを防止した上で、故障を分離で
きる。飛行制御計算機３１の故障発生は、警報灯などに
よってパイロットに知らされ、パイロットは故障時に必
要な所定の操作を行なう。
【００３９】図３（ａ）は操縦量Ｍａ、駆動量Ｍｂおよ
び差分量Ｍｃの時間変化の一例を示すグラフであり、図
３（ｂ）（ｃ）は故障発生時の処理内容を示すグラフで
ある。まず図３（ａ）において、パイロットが入力する
操縦量Ｍａに対して、飛行制御計算機３１からの差分信
号Ｓｃに対応した差分量Ｍｃが重畳されて、操舵機構１
４には駆動量Ｍｂが入力されている。
【００４０】飛行制御計算機３１の故障発生が検知され
ると、差分量Ｍｃは故障直前の値に固定されるととも
に、操縦量Ｍａと駆動量Ｍｂとの間に故障直後の差分量
Ｍｃの分だけ位相差が生ずる。こうした位相差は、パイ
ロットにとって操縦部の位置感覚と自機ヘリコプタの操
縦可能範囲との間のずれとして感じられ、大きな違和感
となって操縦を阻害する。
【００４１】その対策として、図３（ｂ）に示すよう
に、故障発生時からパイロットの故障対応初動操縦の期
間経過後にパイロットからの指令（スイッチング）を起
点として操縦部１０にバックドライブを付与して操縦量
Ｍａを駆動量Ｍｂに徐々に近づけて、最終的に操縦量Ｍ
ａと駆動量Ｍｂとを一致させた後、精密サーボコントロ
ールモジュールの作動部をロックする。これによってパ
イロットの違和感を解消でき、従来の機械式操縦伝達機
構を用いた場合と同等な操縦方法で操縦続行可能にな
り、パイロットの負担を大きく軽減できる。
【００４２】別の対策として、図３（ｃ）に示すよう
に、故障発生時からパイロットの故障対応初動操縦の期
間経過後に、精密サーボコントロールモジュールへのア
クチュエータコマンドを補正して、駆動量Ｍｂを操縦量
Ｍａに徐々に近づけて、最終的に操縦量Ｍａと駆動量Ｍ
ｂとを一致させた後、精密サーボコントロールモジュー
ルの作動部をロックする。これによってパイロットの違
和感を解消でき、従来の機械式操縦伝達機構を用いた場
合と同等な操縦方法で操縦続行可能になり、パイロット
の負担を大きく軽減できる。
【００４３】さらに、機械式操縦伝達機構だけによる操
縦を行なう場合、ＳＡＳ装置２２が動作を開始すること
によって、ヘリコプタの飛行安定性や操縦応答性を継続
して確保できる。
【００４４】図４は、本発明の実施の他の形態を示す構
成図である。操縦部１０、リンク機構１２、精密サーボ
アクチュエータ部２０、パワーブースト部２１および操
舵機構１４がピッチ軸、ロール軸、ヨー軸およびＣＰ軸
の４軸の操縦系統毎に独立に配置され、飛行制御計算機
（ＦＣＣ）３１や精密サーボアクチュエータ部２０のサ
ーボ制御系などの電気回路部は１つのケースに収納して
ユニット化を図っている。これによって電気式操縦伝達
機構の部品点数を最少化して、現用機に本発明を適用す
る際の改修規模を最小化し、かつ修理に伴う交換が容易
になり、メンテナンス性が向上する。
【００４５】図５は、本発明の実施の他の形態を示す構
成図である。操縦部１０、リンク機構１２、精密サーボ
アクチュエータ部２０、パワーブースト部２１および操
舵機構１４がピッチ軸、ロール軸、ヨー軸およびＣＰ軸
の４軸の操縦系統毎に独立に配置され、精密サーボアク
チュエータ部２０においてパワーブースト部と精密サー
ボ制御系を一体化してユニット化を図っている。これに
よって修理に伴う交換が容易になり、メンテナンス性が
向上する。
【００４６】図６は、本発明の実施の他の形態を示す構
成図である。図１と同様に、操縦部１０、リンク機構１
２、精密サーボアクチュエータ部２０、パワーブースト
部２１および操舵機構１４から成る機械式操縦伝達機構
と、操縦量センサ３０、飛行制御計算機３１および精密
サーボアクチュエータ部２０から成る電気式操縦伝達機
構とが設けられる。精密サーボアクチュエータ部２０
は、リンク機構１２に対して並列に配置され、リンク機
構１２で伝達される操縦量Ｍａと精密サーボアクチュエ
ータ部２０が出力する差分量Ｍｃとを合成するための合
成リンク機構１５が設けられる。
【００４７】合成リンク機構１５は、操縦部１０に連結
された支軸１５ａと、後段のリンク機構１６に連結され
た支軸１５ｂと、精密サーボアクチュエータ部２０に連
結された支軸１５ｃとを有する。アーム長Ｌａが支軸１
５ａと支軸１５ｂとの間の距離で定義され、アーム長Ｌ
ｃが支軸１５ｃと支軸１５ｂとの間の距離で定義され
る。操縦量ＭａはＬｃ／（Ｌａ＋Ｌｃ）の比率に変換さ
れ、差分量ＭｃはＬａ／（Ｌａ＋Ｌｃ）の比率に変換さ
れ、両者が合成される。ここで、Ｍｃには予め（Ｌａ＋
Ｌｃ）／Ｌａ×Ｌｃ／（Ｌａ＋Ｌｃ）を乗じておく。
【００４８】一方、後段のリンク機構１６は、合成リン
ク機構１５の支軸１５ｂに連結された支軸１６ａと、固
定された支軸１６ｂと、パワーブースト部２１に連結さ
れた支軸１６ｃとを有する。アーム長Ｈａが支軸１６ａ
と支軸１６ｂとの間の距離で定義され、アーム長Ｈｃが
支軸１６ｃと支軸１６ｂとの間の距離で定義され、アー
ム長の比Ｈｃ／Ｈａが（Ｌａ＋Ｌｃ）／Ｌｃと一致する
ように設定される。
【００４９】こうしたリンク機構１６を設けることによ
って、合成リンク機構１５によって減少した操縦量Ｍａ
とＭｃが元の量に戻るため、操縦部１０での操縦量Ｍａ
を等倍で操舵機構１４へ伝達できる。
【００５０】このように精密サーボアクチュエータ部２
０をリンク機構１２に対して機械的には並列に、機能的
には（ＭａとＭｃが合算されるように）直列に配置する
ことによって、多くの現用機に搭載されている機械式操
縦伝達機構への組み込みが容易になる。
【００５１】また、合成リンク機構１５のアーム長Ｌ
ａ、Ｌｃを調整することによって、機械式操縦伝達機構
が関与する割合と電気式操縦伝達機構が関与する割合と
を任意に設定可能となり、飛行制御内容の自由度が増加
する。
【００５２】図７は、本発明の実施の他の形態を示す構
成図である。図１と同様に、操縦部１０、リンク機構１
２、精密サーボアクチュエータ部２０、パワーブースト
部２１および操舵機構１４から成る機械式操縦伝達機構
と、操縦量センサ３０、飛行制御計算機３１および精密
サーボアクチュエータ部２０から成る電気式操縦伝達機
構とが設けられる。精密サーボアクチュエータ部２０
は、リンク機構１２に対して並列に配置され、リンク機
構１２で伝達される操縦量Ｍａおよび精密サーボアクチ
ュエータ部２０が出力する差分量Ｍｃの両方またはいず
れか一方を選択的に操舵機構１４へ伝達するための伝達
切換機構１７が設けられる。
【００５３】伝達切換機構１７は、後段のリンク機構１
６に連結された出力ロッド１７ｂと、操縦部１０と出力
ロッド１７ｂとの接続または分離を行なうクラッチ１７
ａと、精密サーボアクチュエータ部２０と出力ロッド１
７ｂとの接続または分離を行なうクラッチ１７ｃとを有
する。リンク機構１６は、伝達方向の変更を等倍で行な
う。
【００５４】次に伝達切換機構１７の動作を説明する。
電気式操縦伝達機構を優先的に使用する正常時には、ク
ラッチ１７ａをオフ、クラッチ１７ｃをオンにして、リ
ンク機構１２で伝達される操縦量Ｍａを無視して、精密
サーボアクチュエータ部２０からの出力量Ｍｂを操舵機
構１４へ伝達する。一方、電気式操縦伝達機構が故障し
た場合は、機械式操縦伝達機構を使用することになり、
クラッチ１７ａをオン、クラッチ１７ｃをオフにして、
精密サーボアクチュエータ部２０からの出力量Ｍｂを無
視して、リンク機構１２で伝達される操縦量Ｍａを操舵
機構１４へ伝達する。
【００５５】このように精密サーボアクチュエータ部２
０をリンク機構１２に対して並列に配置することによっ
て、多くの現用機に搭載されている機械式操縦伝達機構
への組み込みが容易になる。
【００５６】なお、本構成の場合は請求項３の働きをす
るバックドライブユニット４０を別途設ける。
【００５７】また、伝達切換機構１７を設けることによ
って、機械式操縦伝達機構と電気式操縦伝達機構とを任
意に選択可能となり、飛行制御内容の自由度が増加す
る。
【００５８】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、操
舵機構の駆動量Ｍｂの一部は操縦部の操縦量Ｍａを反映
したものとなり、駆動量Ｍｂの残り部分は飛行制御則演
算部の演算結果を反映したものとなるため、従来の機械
式操縦伝達機構と同等な信頼性・特性・性能を維持しつ
つ、従来の電気式操縦伝達機構による高度な飛行制御則
をそのまま適用可能となり、操縦伝達機構全体の特性・
性能が格段に向上して、ヘリコプタの飛行安定性や操縦
応答性を飛躍的に改善できる。
【００５９】また、多くの現用機に搭載されている機械
式操縦伝達機構において、本発明に係る操縦量センサ、
飛行制御則演算部、差分演算部およびサーボアクチュエ
ータ部を追加する改造を行なうだけで、ＦＢＷ方式と同
等な飛行制御機能を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す構成図である。
【図２】動作の具体例を示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は操縦量Ｍａ、駆動量Ｍｂおよび差
分量Ｍｃの時間変化の一例を示すグラフであり、図３
（ｂ）（ｃ）は故障発生時の処理内容を示すグラフであ
る。
【図４】本発明の実施の他の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の他の形態を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の他の形態を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の他の形態を示す構成図である。
【図８】従来のヘリコプタの飛行制御装置の一例を示す
構成図である。
【図９】従来のヘリコプタの飛行制御装置の他の例を示
す構成図である。
【符号の説明】
１０ 操縦部 １２ リンク機構 １４ 操舵機構 ２０ 精密サーボアクチュエータ部 ２１ パワーブースト部 ２２ ＳＡＳ装置 ３１ 飛行制御計算機 ３２ 飛行制御則演算部 ３３ 差分演算部 ４０ バックドライブユニット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月１５日（１９９９．１２．
１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、パイロットが
操縦するための操縦部と、空力学的な操舵力を発生する
ための操舵機構と、操縦部の操縦量Ｍａを操舵機構へ機
械的に伝達して、操舵機構を駆動するための操縦伝達機
構と、操縦部の操縦量Ｍａを検出して操縦信号Ｓａを出
力する操縦量センサと、操縦信号Ｓａに基づいてヘリコ
プタの飛行制御則を演算して、操舵機構の駆動信号Ｓｂ
を出力する飛行制御則演算部と、駆動信号Ｓｂから操縦
信号Ｓａを引算して、差分信号Ｓｃを出力する差分演算
部と、操縦伝達機構で伝達される操縦量Ｍａに、差分信
号Ｓｃに対応した差分量Ｍｃを加算するためのサーボア
クチュエータ部とを備えることを特徴とするヘリコプタ
用飛行制御装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】また本発明は、飛行制御則演算部が故障し
た場合、操縦量Ｍａと操舵機構の駆動量Ｍｂとのずれを
解消した後、サーボアクチュエータ部の作動部をロック
することを特徴とする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸張 秀 岐阜県各務原市川崎町２番地 株式会社コ ミュータヘリコプタ先進技術研究所内 (72)発明者 須藤 郁夫 岐阜県各務原市川崎町２番地 株式会社コ ミュータヘリコプタ先進技術研究所内 (72)発明者 久芳 義治 岐阜県各務原市川崎町２番地 株式会社コ ミュータヘリコプタ先進技術研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パイロットが操縦するための操縦部と、 空力学的な操舵力を発生するための操舵機構と、 操縦部の操縦量Ｍａを操舵機構へ機械的に伝達して、操
    舵機構を駆動するための操縦伝達機構と、 操縦部の操縦量Ｍａを検出して操縦信号Ｓａを出力する
    操縦量センサと、 操縦信号Ｓａに基づいてヘリコプタの飛行制御則を演算
    して、操舵機構の駆動信号Ｓｂを出力する飛行制御則演
    算部と、 駆動信号Ｓｂから操縦信号Ｓａを引算して、差分信号Ｓ
    ｃを出力する差分演算部と、 操縦伝達機構で伝達される操縦量Ｍａに、差分信号Ｓｃ
    に対応した差分量Ｍｃを加算するためのサーボアクチュ
    エータ部とを備えることによって機械的操縦機構に重畳
    してフルオーソリティ飛行制御を可能としたことを特徴
    とするヘリコプタ用飛行制御装置。
  2. 【請求項２】 サーボアクチュエータ部は、操縦伝達機
    構に対して機能的に直列に配置されることを特徴とする
    請求項１記載のヘリコプタ用飛行制御装置。
  3. 【請求項３】 飛行制御則演算部が故障した場合、操縦
    量Ｍａと操舵機構の駆動量ＭｂとのずれＭｃを固定した
    ままで、サーボアクチュエータ部の作動部を一旦ロック
    し、その状態でのパイロットによる故障対応初動操縦を
    可能として安全性確保策を付与するとともに、同修正操
    縦後のパイロット指令（スイッチング）によってロック
    を解除してずれＭｃを解消して再びサーボアクチュエー
    タをロックすることを特徴とする請求項２記載のヘリコ
    プタ用飛行制御装置。
  4. 【請求項４】 サーボアクチュエータ部と操舵機構との
    間に、飛行制御則演算部が故障したときのみ有効となる
    ＳＡＳ機能を持つパワーブースト部が設けられることを
    特徴とする請求項３記載のヘリコプタ用飛行制御装置。
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