JP2001080588A - ヘリコプタブレードのフラップ制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機体の軽量化が可能なヘリコプタブレードの
フラップ制御機構を提供する。 【解決手段】 主ロータ８１のブレード１の翼端近傍の
後縁には、フラップ２が弾性体３を介して取付けられて
いる。ブレード１の付け根部１１の後縁には、アーム４
が結合されている。このアーム４には、滑車５１が設け
られている。ブレード１のスパー１２内には、滑車５
２、５３が設けられている。ワイヤー６は、一端部がフ
ラップ２に固定され、他端部がロータハブ７に固定され
ている。ワイヤー６は、スパー１２内を通り、滑車５
１、５２、５３に掛け回されている。ブレード１がピッ
チ角を大きくすると、フラップ２はワイヤー６に引張ら
れてフラップ角度を大きくする。ワイヤー６の引張り力
が解除されると、弾性体３の作用により、フラップ２は
元に戻り、フラップ２はフラットになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリコプタの高速
前進飛行を可能にするためにブレードに取付けたフラッ
プを駆動制御するヘリコプタブレードのフラップ制御機
構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来ヘリコプタでは、図６に示すよう
に、ブレード翼端１０１付近に比較的小さいフラップ１
０２を取付け、このフラップ１０２の角度を制御するこ
とで失速域８３（図１参照）での失速を抑え、高速前進
を可能にしている。フラップ１０２の可変装置として
は、種々の構造が提案されている。例えば、ブレード１
０３内にアクチュエータ１０４を内蔵してスリップリン
グ１０５とを配線１０６でつなげたもの、油圧により可
動としたもの、ピエゾ圧電素子（図示省略）を利用した
もの等である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アクチュエー
タ１０４を用いると、ブレード１０３内部にその関連機
構を内蔵するための空間が必要になる。内蔵によってブ
レード１０３の重量が増大し、また、アクチュエータ駆
動用の配線１０６を回転部分から外に出すためのスリッ
プリング１０５が必要になり、機体全体の重量が増加し
てしまう。また、油圧とすると、油圧源が必要になり、
機体全体の重量が更に増えてしまう。ピエゾ圧電素子で
は、実機に適用する場合に、フラップ１０２のアクチュ
エータとしては馬力不足であり、駆動用の配線を回転部
分から外に出すためのスリップリング１０５が必要にな
り、機体全体の重量が増加してしまう。本発明は、かか
る状況に鑑みてなされたものであり、機体の軽量化が可
能なヘリコプタブレードのフラップ制御機構を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するためになされたものであり、主ロータに設けた
ピッチ角が変化するブレードと、該ブレードの後縁にピ
ッチ角可変に取付けたフラップと、該フラップと上記主
ロータのロータハブとの間に張架したワイヤーとを備
え、該ワイヤーにより上記ブレードのピッチ角の増減に
追従して上記フラップのピッチ角を変化させた。すなわ
ち、ブレードのピッチ角が増加したときには、フラップ
のピッチ角も同じく増加し、ブレードのピッチ角が減少
したときには、フラップのピッチ角も同じく減少する。
ワイヤーは、ロータハブ側ではアームを介して主ロータ
に対するブレードの取付位置（ブレードの軸）からずれ
た位置に取付けられる。ワイヤーは、ブレードの軸より
もブレード後縁側にずれた位置に設けるのが好ましい。
アームが空力学的により安定な位置にあるからである。
上記フラップは、弾性体を介してブレードに取付けるよ
うにするのが好適である。この弾性体は、例えばバネや
金属板等であり、万が一ワイヤーが切れた状態でもフラ
ップをブレードに対して一定の位置に組付けできるよう
なものが望ましい。ヘリコプタにおいては、一般に主ロ
ータのブレードは、ピッチ角可変に設けられており、失
速域ではブレードのピッチ角が自動的に大きくなるよう
に構成されているが、本発明は、このようなヘリコプタ
全般に適用できる。ここにいう張架とは、張力がかかっ
た状態でワイヤーを掛け渡すことをいう。

【０００５】上記ワイヤーは、上記ブレードのスパー内
を通すように構成しても良い。

【０００６】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るヘリコプタブ
レードのフラップ制御機構の実施の形態について図面に
基づいて説明する。本実施形態に係るヘリコプタ８０で
は、図１に示すように、主ロータ８１のブレード１が２
枚である。ブレード１は、フェザリングヒンジ８２で機
体側に取付けられており（図３参照）、平面視で反時計
方向ｃに回転する。この方向ｃにブレード１が回転し、
ヘリコプタ８０が矢印方向ｆに進行する場合には、図１
に示すような場所に、失速域８３が発生する。これは、
ヘリコプタ８０の本体速度が上がると、その本体速度が
ブレード翼端の移動速度に近くなってしまうことによ
る。これを防ぐために、主ロータ８１回転時においてブ
レード１は、失速域８３では自動的にピッチ角が大きく
なるように、制御手段により制御されている。なお、主
ロータ８１のブレード１本体、駆動手段（図示省略）及
び制御手段（図示省略）は従来と同様である。また、図
１に示すように、機体後方には尾部ロータ８４が設けら
れている。図１の一点鎖線は、ブレード１の回転状態を
示している。

【０００７】図２又は図３に示すように、フラップ２
は、各ブレード１の翼端１３近傍の後縁１４に取付けら
れている。フラップ２の取付位置は、失速域８３（図１
参照）付近となるようにしている。そして、このフラッ
プ２は、弾性体３でブレード１の本体につながってい
る。このため、フラップ２のブレード１に対する相対ピ
ッチ角は外力により適宜変えることができるようになっ
ている。また、フラップ２は、取付状態（外力が作用し
ないとき）におけるブレードに対する相対ピッチ角が、
ブレード１のピッチ角と略同一となるようにブレード１
の本体に取付けられている。すなわち、取付状態ではフ
ラップ２はブレード１による揚力の増減に影響を与えな
いようにするのが好ましい。

【０００８】図２又は図３に示すように、ブレード１の
付け根部１１（図３参照）には、アーム４がある。この
アーム４は、ブレード１の後縁１４（フラップ２取付側
と同じ後側）にブレード１と一体に結合されており、ブ
レード１のピッチ角の変化（図２の矢印ｄ参照）に追従
する。図４又は図５に示すように、ブレード１の内部に
は、スパー１２がある。このスパー１２は、ブレード１
の長手方向に沿って予め設けられた中空部である（図３
参照）。一般的にブレードにはスパー１２が予め設けら
れている。

【０００９】図２又は図３に示すように、アーム４の先
端部には、滑車５１が回動自在に設けられている。ま
た、ブレード１のスパー１２内に、２つの滑車５２、５
３が回動自在に設けられている。滑車５２は、アーム４
の根元近傍に位置する。滑車５３は、フラップ２取付近
傍に位置する。

【００１０】図２又は図３に示すように、ワイヤー６
は、フラップ２とロータハブ７とをつないでいる。すな
わち、ワイヤー６の一端６１（図３参照）は、フラップ
２下面部２１側で固定されている。また、ワイヤー６
は、滑車５３に掛け回され、スパー１２内を通って、次
に滑車５２に掛け回されている。そして、アーム４の長
手方向に沿って延び、滑車５１に掛け回されている。ワ
イヤー６の他端６２（図３参照）は、ロータハブに固定
されている。このように、予め設けてあるスパー１２を
用いてワイヤー６の配設をしているので、従来のブレー
ドをそのまま使用することができ、コスト増加を抑える
ことができる。なお、ワイヤー６の配設空間をスパー１
２以外に別途設けても良い。ワイヤー６は、配設距離を
考慮した長さ寸法となっており、フラップ２とロータハ
ブ７とに取付けたとき（図２又は図３参照）には、所定
の張力を有する。

【００１１】上述したように、主ロータ８１回転時にお
けるブレード１は、失速域８３（図１参照）では自動的
にピッチ角が大きくなり、失速を防ぐ体勢となる。ここ
で、図４及び図５に示すように、ブレード１がその姿勢
を変えるときの回動中心（ブレード１の軸）は、ブレー
ド横断面において、ブレード１の軸の位置よりも前縁１
５寄りである。ブレード１のピッチ角が大きくなると、
ブレード１の後縁１４はブレード１の前縁１５に比べて
下方に移動する。すなわち、フラップ２は、ブレード１
の後縁１４とともにより低い位置に来る。一方、主ロー
タ８１のロータハブ７は、主ロータ８１が回転しても機
体に対する上下方向の位置を変えない。このように、機
体に対する位置が変わるフラップ２と変わらないロータ
ハブ７とをワイヤー６で張力をもってつないでいる。す
なわち、図５に示すように、ピッチ角が大きくなるよう
にブレード１が姿勢を変えると、これに伴ってフラップ
２がワイヤー６によって引張られ、フラップ２のブレー
ド１に対する相対ピッチ角も大きくなる。逆に、図４に
示すように、ブレード１の姿勢が元に戻ると、これに伴
ってワイヤー６による引張りが解除され、フラップ２
は、弾性体の作用により元の位置（フラット位置）に戻
る。こうしてフラップ２のブレード１に対する相対ピッ
チ角は、ブレード１のピッチ角変化に追従して変化す
る。したがって、ブレード１のピッチ角が大きくなる
と、フラップ２が下がる。すなわち、失速域８３（図１
参照）ではブレード１のピッチ角が自動的に大きくなる
が、それに伴ってフラップ２が下がることで、翼型のキ
ャンバを大きくし、失速を抑えることができる。従来、
ヘリ翼型としては、失速と高速特性との妥協点を求めて
設計していたが、失速側はフラップ２の駆動でまかなえ
るため、高速特性に優れた翼型を設計し、全体として性
能を向上させることができる。

【００１２】本実施形態では、フラップ２の駆動は、ワ
イヤー６を介してブレード駆動手段（図示省略）により
行われるので、別途アクチュエータや油圧装置、電気的
接続機構は不要であり、機体重量の増加を抑えることが
できる。フラップ２の駆動タイミングは、ワイヤー６を
用いることで行っているので、アクチュエータのような
応答遅れがなく、安定性を向上させることができる。ま
た、電気的接続に必要なスリップリング等は不要であ
り、軽量で故障の少ない機械的構成のみで良く、効果的
な性能向上が見込まれる。また、ブレード１とロータハ
ブ７（図３参照）とで系が閉じているので、回転体（主
ロータ８１）から外側へ配線等を出す必要がなく、組立
も比較的容易である。さらに、ワイヤー６がスパー１２
内を通っているため（図４又は図５参照）、ブレードが
弾性変形しても、それがフラップ２のブレード１に対す
る相対ピッチ角に与える影響は小さく抑えることができ
る。たとえワイヤー６が切れることがあっても、フラッ
プ２とブレード１とをつなぐ弾性体３の働きによりフラ
ップ２の位置は通常のフラット位置（ニュートラル位
置）にほぼ固定されるため、安全性に大きな支障がな
い。フラップ角度の変化量は、ワイヤー６の長さやその
固定位置、アーム４の長さ（滑車５１の位置）等を適宜
変更することにより、調整可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、主ロータに設けたピッチ角が
変化するブレードと、該ブレードの後縁にピッチ角可変
に取付けたフラップと、該フラップと上記主ロータのロ
ータハブとの間に張架したワイヤーとを備え、該ワイヤ
ーにより上記ブレードのピッチ角の増減に追従して上記
フラップのピッチ角を変化させるので、高速特性が向上
する。しかも、このような性能の向上は、フラップを駆
動するアクチュエータ等がないことから、機体重量の増
加を最小限にしつつ達成できる。

【００１４】また、上記ワイヤーを上記ブレードのスパ
ー内を通すようにすると、ブレード内にワイヤー用の空
間を設ける必要がなくなり、ブレードの強度を確保する
ことができ、コストアップを抑えることができる。そし
て、ブレードの弾性変化のフラップの相対ピッチ角に対
する影響も抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なヘリコプタの平面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るヘリコプタブレード
のフラップ制御機構を用いた主ロータのブレード付近を
概略的に表した斜視図である。

【図３】図２の平面図である。

【図４】ピッチ角が小さい場合を表した図であり、
（ａ）は、図３の線Ａ−Ａによる断面図、（ｂ）は、図
３の線Ｂ−Ｂによる断面図である。

【図５】ピッチ角が大きい場合を表した図であり、
（ａ）は、図３の線Ａ−Ａによる断面図、（ｂ）は、図
３の線Ｂ−Ｂによる断面図である。

【図６】従来のヘリコプタブレードのフラップ制御機構
を用いた主ロータのブレード付近を概略的に表した斜視
図である。

【符号の説明】 １ ブレード １１ 付け根部 １２ スパー １３ 翼端 １４ 後縁 １５ 前縁 ２ フラップ ２１ 下面部 ３ 弾性体 ４ アーム ５１、５２、５３ 滑車 ６ ワイヤー ６１ 一端 ６２ 他端 ７ ロータハブ ８０ ヘリコプタ ８１ 主ロータ ８２ フェザリングヒンジ ８３ 失速域 ８４ 尾部ロータ ｃ 反時計方向（ブレード１の回転方向） ｄ 矢印 ｆ 矢印方向（ヘリコプタ８０の進行方向）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ロータに設けたピッチ角が変化するブ
   レードと、該ブレードの後縁にピッチ角可変に取付けた
   フラップと、該フラップと上記主ロータのロータハブと
   の間に張架したワイヤーとを備え、該ワイヤーにより上
   記ブレードのピッチ角の増減に追従して上記フラップの
   ピッチ角を変化させることを特徴とするヘリコプタブレ
   ードのフラップ制御機構。
2. 【請求項２】 上記ワイヤーは、上記ブレードのスパー
   内を通したことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプ
   タブレードのフラップ制御機構。