JP2003232699A - 舵面駆動機構を有する動的風試模型 - Google Patents

舵面駆動機構を有する動的風試模型

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 舵面駆動機構を有する動的風試模型に関し、
小型、軽量の駆動機構で応答性を良くする。 【解決手段】 サーボモータ1にはボールネジ軸2が連
結し、ボールネジ軸2には移動体3が螺合する。移動体
3は移動体レバー11、軸12を介してアーム13の一
端が連結し、アーム13の他端は舵面側レバー15の軸
14により舵面20に連結する。ボールネジ軸2が回転
すると、移動体3が移動し、11,12,13,14,
15からなるリンク機構10が移動し舵面20を軸21
を中心に回動させ、20a,20bのように動かす。小
型、軽量で応答性の良い駆動機構が風試模型に組み込め
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は舵面駆動機構を有す
る動的風試模型に関し、模型内に小型サーボモータとリ
ンク機構を組み込んで舵面の駆動を制御し、応答性のよ
い試験を可能とするものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の風洞試験装置の一例を示す
側面図である。図において、風洞前部40と風洞後部4
2との間の計測部41には風試模型50が気流60によ
り揚力を受け、飛行している。風試模型50には計測用
のセンサ、ジャイロ、等に接続する電線や飛行姿勢を制
御する空気用のホース等からなるケーブル45の一端が
接続され、その他端は天井43のコネクタ44へたるみ
を持たせた状態で接続されている。
【0003】上記構成の風洞試験において、風試模型5
0の姿勢制御は空気力の吹き出しや、アクチュエータを
ケーブル45を介して信号を送ることにより駆動して舵
面を動かして制御しており、模型の大きさも1m〜1.
5mの長さで、幅も1m程度のもので小型であり、細か
な動きの制御には、おのずと限度がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
風洞試験に用いられる風試模型は、模型自体が小型であ
り、模型の姿勢の制御も空気力が主体であり、その駆動
装置自体も寸法的な制限や、細かな動きの制御という点
では応答性が悪く、小型で応答性の良い模型の姿勢制御
機構の開発が望まれていた。
【0005】そこで本発明は小型、軽量化が可能であり
模型に搭載されて、その姿勢を細かく制御でき、応答性
の良いサーボモータとリンク機構を組合せることにより
高精度な制御を可能とする舵面駆動機構を有する動的風
試模型を提供することを課題としてなされたものであ
る。
【0006】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の(1),(2)の手段を提供する。
【0008】(1)航空機の風試模型本体に舵面軸を中
心に回動可能に取付けられた舵面と、同舵面に一端が連
結され同舵面を回動させるリンク機構と、同リンク機構
の他端に連結された移動体と、同移動体に螺合し回転す
ることにより同移動体を直線移動させるネジ軸と、同ネ
ジ軸を回転させるサーボモータとを備えてなることを特
徴とする舵面駆動機構を有する動的風試模型。
【0009】(2)前記移動体には、風洞の固定側に取
付けられているマークを検出し、当該移動体の位置を検
出する位置センサが取付けられていることを特徴とする
(1)記載の舵面駆動機構を有する動的風試模型。
【0010】本発明は、風試模型には小型のサーボモー
タに連結し、回転駆動されるネジ軸によりリンク機構が
駆動される。リンク機構はネジ軸に螺合する移動体によ
り動かされ舵面を回動させる。このような小型の舵面駆
動機構を航空機の風試模型のラダー、水平尾翼、主翼の
舵面の駆動機構として組み込むことで航空機模型の姿勢
制御が容易となり応答性が良く精度の高い風洞試験が可
能となる。
【0011】本発明の(2)では、移動体に取付けられ
た位置センサが風洞固定側に取付けられたマークを検出
し、移動体の基準位置を検出しており、その移動量はネ
ジ軸の回転数から検出できる。従って、移動体の基準位
置とその回転数に対応する舵角はあらかじめ設定される
ので、サーボモータをこの設定された特性によって制御
することにより舵面を正確に駆動することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の一実
施の形態に係る舵面駆動機構を有する動的風試模型を適
用した全体構成図である。図において、風洞前部40と
風洞後部42との間の計測部41内には航空機の風試模
型50が気流60を受けて飛行しており、風試模型50
にはラダーの舵面駆動機構30、水平尾翼の舵面駆動機
構31、主翼のフラップの舵面駆動機構32が、それぞ
れ装備されており、それぞれの舵面を駆動する。これら
舵面駆動機構30,31,32は模型に接続されたケー
ブル45に接続され、ケーブル45から駆動信号が風洞
の天井43のコネクタ44を介して供給され、姿勢が制
御される。
【0013】図2は上記に説明した舵面駆動機構の構成
図である。図において、1は小型のサーボモータであ
り、ネジ軸としてのボールネジ軸2が連結し、これを回
転させる。3は移動体でありボールネジ軸2に螺合して
ボールネジ軸2の回転により左右方向に移動する。4は
位置センサとしての光センサであり、固定部の対向面に
設けられたマーク5の反射光を受け、そのマーク5から
の信号により舵角制御用の基準点を検出するものであ
る。
【0014】10はリンク機構であり、次の11,1
2,13,14,15から構成される。11は移動体3
に固定されている移動体レバー(ブラケット)であり、
軸12によりアーム13の一端が回転自在に連結されて
いる。15は舵面20に固定された舵面側レバーであ
り、軸14を介してアーム13の他端へ連結されてい
る。また、光センサ4の信号線、小型サーボモータ1の
動力線はケーブル45により外部へ取り出される。この
ような構成の舵面駆動機構は長さが約10cm程度の小
型に構成され、図1に示すように舵面駆動機構30,3
1,32として風試模型50に組み込まれている。
【0015】図3は図2におけるA−A矢視図であり、
ボールネジ軸2には移動体3が螺合しており、移動体3
の上面には光センサ4が取付けられている。移動体3の
底面には移動体レバー11が固定されている。移動体レ
バー11には軸12が取付けられ、アーム13が回転自
在に連結されている。ボールネジ軸2が回転すると、前
述のように移動体3、移動体3に連結したアーム13が
一体となって前後方向へ移動する構成である。
【0016】図4は図2におけるB−B矢視図であり、
舵面20には舵面軸21が固定されており、舵面20は
軸21を介して模型の固定側に回転自在に取付けられて
いる。舵面20には舵面側レバー15が固定されてお
り、レバー15には軸14が設けられ、この軸14を介
してアーム13が回転自在に連結されている。
【0017】上記構成の舵面駆動機構において、舵面2
0を動かす際には、風洞外部からの制御信号がケーブル
45を介して小型サーボモータ1へ出力される。モータ
1はこの制御信号によりボールネジ軸2を回転させる
と、これに螺合する移動体3が左右に移動する。舵面2
0を図2の20aの状態から20bのように回転させる
場合について説明すると、移動体2が図中左側へ移動
し、アーム13を左側に引っ張る。これによりアーム1
3の他端に連結している舵面側レバー15が軸14を介
して引っ張られ舵面側レバー15が固定されている舵面
20を舵面軸21を中心として図中R方向に回転させ、
舵面は20bの位置へ回転することになる。逆に、舵面
20を20bの状態から20aのように回転させる場合
は、移動体2が図中右側へ移動し、アーム13を右側に
押す。これによりアーム13の他端に連結している舵面
側レバー15が軸14を介して押され舵面側レバー15
が固定されている舵面20を舵面軸21を中心として図
中R’方向に回転させ、舵面は20aの位置へ回転する
ことになる。
【0018】上記の舵面20の回転角は移動体3の移動
量と対応しており、移動体3の移動量はサーボモータの
回転数と対応している。サーボモータの回転数はサーボ
モータ内蔵のエンコーダにより検出可能である。マーク
5を光センサ4が感知した時の舵角の角度がわかると、
舵角の制御は光センサ4が信号を感知した時からのサー
ボモータ回転数の変化により制御可能である。
【0019】以上説明の実施の形態によれば、小型サー
ボモータ1、ボールネジ軸2、リンク機構10により舵
面駆動機構を構成し、舵面駆動機構の舵面の回転角の制
御は光センサ4からの位置信号を検出することにより移
動体3の移動位置をボールネジ軸2の回転で行う構成と
し、モータ1への電力線、センサの信号線はケーブル4
5により模型背面から外部に取り出し、模型運動の邪魔
にならないように、たなびかせてゆるみを持たせて風洞
計測部41の外へ導くようにしたので、小型の舵面駆動
機構を模型に搭載可能とし、応答性が良く、高精度な風
洞試験ができるものである。
【0020】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。
【0021】
【発明の効果】本発明の舵面駆動機構を有する動的風試
模型は、(1)航空機の風試模型本体に舵面軸を中心に
回動可能に取付けられた舵面と、同舵面に一端が連結さ
れ同舵面を回動させるリンク機構と、同リンク機構の他
端に連結された移動体と、同移動体に螺合し回転するこ
とにより同移動体を直線移動させるネジ軸と、同ネジ軸
を回転させるサーボモータとを備えてなることを特徴と
している。
【0022】上記構成の小型の舵面駆動機構を航空機の
風試模型のラダー、水平尾翼、主翼の舵面の駆動機構と
して組み込んで航空機模型の姿勢制御が容易となり応答
性が良く精度の高い風洞試験が可能となる。
【0023】本発明の(2)では、移動体に取付けられ
た位置センサが風洞固定側に取り付けられたマークを検
出し、移動体の位置を検出しているので、その移動量が
検知できる。従って、移動体の移動量とそのネジ軸の回
転数に対応する舵角はあらかじめ設定されるので、サー
ボモータをこの設定された特性によって制御することに
より舵面を正確に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る舵面駆動機構を有
する動的風試模型を適用した風洞試験設備の全体構成図
である。
【図2】本発明の舵面駆動機構の詳細な構成図である。
【図3】図2におけるA−A矢視図である。
【図4】図2におけるB−B矢視図である。
【図5】従来の航空機模型による風洞試験設備の構成図
である。
【符号の説明】
1 小型サーボモータ 2 ボールネジ軸 3 移動体 4 光センサ 5 マーク 10 リンク機構 11 移動体レバー 12,14,21 軸 13 アーム 15 舵面側レバー 20 舵面 30,31,32 舵面駆動機構 40 風洞前部 41 計測部 42 風洞後部 43 天井壁 44 コネクタ 45 ケーブル 50 風試模型 60 気流

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 航空機の風試模型本体に舵面軸を中心に
    回動可能に取付けられた舵面と、同舵面に一端が連結さ
    れ同舵面を回動させるリンク機構と、同リンク機構の他
    端に連結された移動体と、同移動体に螺合し回転するこ
    とにより同移動体を直線移動させるネジ軸と、同ネジ軸
    を回転させるサーボモータとを備えてなることを特徴と
    する舵面駆動機構を有する動的風試模型。
  2. 【請求項2】 前記移動体には、風洞の固定側に取付け
    られているマークを検出し、当該移動体の位置を検出す
    る位置センサが取付けられていることを特徴とする請求
    項1記載の舵面駆動機構を有する動的風試模型。
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