JP2005186881A - Helicopter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速飛行に好適なテールロータ機能を有するヘリコプタに関する。 The present invention relates to a helicopter having a tail rotor function suitable for high-speed flight.
ヘリコプタには、揚力を得るためのメインロータの他に、該メインロータの発生するトルクを打ち消すためのテールロータが搭載されているものがある。このテールロータは、機体の側方に向けられて回転駆動され、特にホバリング時などでアンチトルク用の推力を発生させている。
このようなヘリコプタで高速前進飛行を行う場合、垂直尾翼自体である程度のアンチトルクが得られるため、テールロータによるアンチトルクの発生は不要となるが、側方を向いたテールロータが抵抗体となり、高速化の妨げになってしまう。このため、従来、例えば、特許文献1に示すように、テールロータをダクトファン構造にしてテールロータの推力の向きを変える推力偏向機構を設けたヘリコプタが提案されている。すなわち、テールロータからの空気の流れ方向をホバリング時や高速前進飛行時で適宜変えることで、高速前進飛行時にはテールロータの推力を前進推力に利用することができる。
また、例えば、「ロッキード社製AH−56シャイアン」では、アンチトルク用のテールロータと前進推力用のテールロータとの2つのテールロータを備え、これらを切り替え駆動することができる。
Some helicopters are equipped with a tail rotor for canceling the torque generated by the main rotor in addition to the main rotor for obtaining lift. The tail rotor is driven to rotate toward the side of the fuselage and generates an anti-torque thrust particularly during hovering.
When performing high-speed forward flight with such a helicopter, a certain amount of anti-torque is obtained with the vertical tail itself, so generation of anti-torque by the tail rotor is unnecessary, but the tail rotor facing sideways becomes a resistor, This will hinder speeding up. For this reason, conventionally, as shown in
Further, for example, “Lockheed AH-56 Cheyenne” includes two tail rotors, an anti-torque tail rotor and a forward thrust tail rotor, which can be switched and driven.
しかしながら、上記従来のヘリコプタには、以下の課題が残されている。すなわち、上記テールロータにダクトファン構造を有するヘリコプタの場合、テールロータの推力方向を変えるために推力偏向機構によりテールロータからの流れの向きだけを変えるため、大きく流れ方向を変えるほど効率的に推力を得ることができない不都合があった。また、ダクトファン構造の大掛かりな推力偏向機構を設ける必要があり、機体の重心が後方に移動するため、重心位置に対して自由度が少なくなるという不都合があった。
また、2つのテールロータを切り替え駆動するヘリコプタでは、2つのテールロータを有するために、やはり機体重心が後方に移動してしまうと共に、高速前進飛行時にはアンチトルク用のテールロータがやはり抵抗体となってしまう不都合があった。
However, the following problems remain in the conventional helicopter. That is, in the case of a helicopter having a duct fan structure in the tail rotor, the thrust deflecting mechanism changes only the direction of the flow from the tail rotor in order to change the thrust direction of the tail rotor. There was an inconvenience that could not be obtained. In addition, it is necessary to provide a large thrust deflection mechanism with a duct fan structure, and the center of gravity of the fuselage moves rearward.
In addition, since the helicopter that switches between the two tail rotors has two tail rotors, the center of gravity of the fuselage also moves backward, and the anti-torque tail rotor also becomes a resistor during high-speed forward flight. There was an inconvenience.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ホバリング時のアンチトルク用推力及び高速前進飛行時の前進推力を効率的に発生させることができ、さらに重心調整も可能なテールロータ機能を有するヘリコプタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a tail rotor function that can efficiently generate anti-torque thrust during hovering and forward thrust during high-speed forward flight, and can also adjust the center of gravity. It aims at providing the helicopter which has.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のヘリコプタは、機体の尾翼上に回転可能に支持されたテールロータと、テールロータを回転駆動する駆動機構と、尾翼上でテールロータを回動させテールロータの向きを少なくとも機体側方及び前方の2方向に変更可能な方向可変機構とを備えていることを特徴とする。
このヘリコプタでは、方向可変機構によりテールロータの向きを少なくとも側方及び前方の2方向に変更可能であるので、テールロータ自体をホバリング時にはメインロータのアンチトルクを発生させる側方向きに設定することができると共に、高速前進飛行時には前進推力が得られる前方向きに設定することができる。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, the helicopter of the present invention includes a tail rotor that is rotatably supported on the tail wing of the fuselage, a drive mechanism that rotationally drives the tail rotor, and the tail rotor is rotated on the tail wing so that the direction of the tail rotor is at least on the aircraft side. And a direction variable mechanism that can be changed in two directions, i.e., the front side and the front side.
In this helicopter, the direction of the tail rotor can be changed to at least two directions, the side and the front, by the direction variable mechanism. Therefore, the tail rotor itself can be set to the side direction that generates the anti-torque of the main rotor when hovering. In addition, it can be set forward so that forward thrust can be obtained during high-speed forward flight.
また、本発明のヘリコプタは、方向可変機構が、テールロータの向きを上方に傾斜可能であることが好ましい。
すなわち、このヘリコプタでは、方向可変機構によりテールロータをさらに上方に向けてチルトさせることにより、揚力となる推力も得ることができると共に重心の調整が可能になる。
In the helicopter of the present invention, it is preferable that the direction variable mechanism can tilt the direction of the tail rotor upward.
That is, in this helicopter, by tilting the tail rotor further upward by the direction variable mechanism, it is possible to obtain thrust as lift and adjust the center of gravity.
また、本発明のヘリコプタは、駆動機構が、機体に設けられた回転駆動源と、回転駆動源の回転軸に連結され垂直方向の回転軸を有する第1の傘歯車と、水平方向の回転軸を有して第1の傘歯車と噛み合う第2の傘歯車と、第2の傘歯車に噛み合いテールロータの回転軸に固定された第3の傘歯車とを備え、方向可変機構が、第2の傘歯車を第1の傘歯車の回転軸周りに旋回可能に支持すると共に、第3の傘歯車を第2の傘歯車の回転軸周りに旋回可能に支持していることを特徴とする。
このヘリコプタでは、方向可変機構が、第2の傘歯車を第1の傘歯車の回転軸周りに旋回可能に支持すると共に、第3の傘歯車を第2の傘歯車の回転軸周りに旋回可能に支持しているので、テールロータを回転駆動させながらその向きを垂直軸及び水平軸の2軸を中心に回動させることができる。
In the helicopter of the present invention, the drive mechanism includes a rotation drive source provided in the airframe, a first bevel gear connected to the rotation shaft of the rotation drive source and having a vertical rotation shaft, and a horizontal rotation shaft. A second bevel gear that meshes with the first bevel gear, and a third bevel gear that meshes with the second bevel gear and is fixed to the rotation shaft of the tail rotor. The bevel gear is supported so as to be able to turn around the rotation axis of the first bevel gear, and the third bevel gear is supported so as to be able to turn around the rotation axis of the second bevel gear.
In this helicopter, the direction variable mechanism supports the second bevel gear so as to be able to turn around the rotation axis of the first bevel gear, and can turn the third bevel gear around the rotation axis of the second bevel gear. Therefore, the direction of the tail rotor can be rotated around the two axes of the vertical axis and the horizontal axis while rotating the tail rotor.
また、本発明のヘリコプタは、方向可変機構が、尾翼に回転可能に支持され第1及び第2の傘歯車を回転可能に支持して収納する第1のハウジングと、第1のハウジングに回転可能に支持され第3の傘歯車を回転可能に支持して収納する第2のハウジングと、第1のハウジングを第1の傘歯車の回転軸周りに回動させる水平チルト機構と、第2のハウジングを第2の傘歯車の回転軸周りに回動させる上下チルト機構とを備えていることを特徴とする。
このヘリコプタでは、水平チルト機構により第1のハウジングを第1の傘歯車の回転軸周りに回動させることにより、第1及び第2のハウジングごとテールロータを水平方向に回動させることができると共に、上下チルト機構により第2のハウジングを第2の傘歯車の回転軸周りに回動させることにより第2のハウジングごとテールロータを上下に回動させてチルトさせることができる。
In the helicopter according to the present invention, the direction variable mechanism is rotatably supported by the tail wing and rotatably supported by the first and second bevel gears and accommodated therein, and the first housing is rotatable. , A second housing for rotatably supporting and storing the third bevel gear, a horizontal tilt mechanism for rotating the first housing around the rotation axis of the first bevel gear, and the second housing And a vertical tilt mechanism for rotating the second bevel gear around the rotation axis of the second bevel gear.
In this helicopter, the tail rotor can be rotated in the horizontal direction together with the first and second housings by rotating the first housing around the rotation axis of the first bevel gear by the horizontal tilt mechanism. By rotating the second housing around the rotation axis of the second bevel gear by the vertical tilt mechanism, the tail rotor can be rotated up and down together with the second housing to be tilted.
また、本発明のヘリコプタは、第1、第2及び第3の傘歯車が、テールロータの回転数を回転駆動源の回転数より下げるギヤ比にそれぞれ設定された減速機構であることを特徴とする。
このヘリコプタでは、第1、第2及び第3の傘歯車がテールロータの回転数を下げる減速機構とされているので、別途減速機構を設ける必要がなく、部品の兼用により部品点数を削減することができる。
The helicopter according to the present invention is characterized in that the first, second, and third bevel gears are speed reduction mechanisms each set to a gear ratio that lowers the rotational speed of the tail rotor below the rotational speed of the rotational drive source. To do.
In this helicopter, the first, second and third bevel gears are used as a speed reduction mechanism for reducing the rotational speed of the tail rotor, so there is no need to provide a separate speed reduction mechanism, and the number of parts can be reduced by sharing parts. Can do.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るヘリコプタによれば、テールロータの向きを少なくとも側方及び前方の2方向に変更可能な方向可変機構を備えているので、テールロータ自身の向きの変更により、ホバリング時のアンチトルク用推力及び高速前進飛行時の前進推力を効率的に発生させることができる。
The present invention has the following effects.
That is, according to the helicopter according to the present invention, the direction variable mechanism that can change the direction of the tail rotor in at least two directions, ie, the side and the front, is provided. Torque thrust and forward thrust during high-speed forward flight can be generated efficiently.
以下、本発明に係るヘリコプタの一実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a helicopter according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
本実施形態のヘリコプタは、図1及び図2に示すように、機体1と、機体1内のエンジン(回転駆動源)2により回転駆動され揚力及び水平方向推力を発生させるメインロータ3と、機体1の垂直尾翼4上に回転可能に支持されたテールロータ5とを備えている。なお、前記メインロータ3は、その回転軸3aに複数のロータブレード3bが固定されている。また、前記テールロータ5は、その回転軸5aに複数のロータブレード5bが固定されている。
また、このヘリコプタは、図3及び図4に示すように、テールロータ5を回転駆動する駆動機構6と、垂直尾翼4上でテールロータ5を回動させテールロータ5の向きを側方及び前方の2方向に変更可能で、かつ上方に傾斜可能な方向可変機構7とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the helicopter of the present embodiment includes a
As shown in FIGS. 3 and 4, the helicopter has a
前記垂直尾翼4は、方向安定等のために機体1のテールコーン8に固定されており、高速前進飛行時には、メインロータ3のアンチトルクを得ることができる。
前記駆動機構6は、エンジン2のドライブシャフト(回転軸)に図示しない連結部材を介して連結され垂直方向の回転軸9aを有する第1の傘歯車9と、水平方向の回転軸10aを有して第1の歯傘車9と噛み合う第2の傘歯車10と、第2の傘歯車10に噛み合いテールロータ5の回転軸5aに固定された第3の傘歯車11とを備えている。これにより、エンジン2のドライブシャフトの回転は、第1の傘歯車9、第2の傘歯車10、さらに第3の傘歯車11を介してテールロータ5に伝達される。
The
The
前記方向可変機構7は、中間ハウジング(第1のハウジング)12と、テールロータハウジング(第2のハウジング)13と、水平チルト機構14と、上下チルト機構15とを備えている。
中間ハウジング12は、垂直尾翼4の上部孔4aに、第1の傘歯車9の回転軸9aに一致した軸線x回りに回転可能に支持されている。この中間ハウジング12には、その内部に、第1の傘歯車9及び第2の傘歯車10が、中間ハウジング12に形成された第1貫通孔12a及び第2貫通孔12bに回転可能に支持されて収納されている。
テールロータハウジング13は、中間ハウジング12を両側から挟み込むような形状を有しており、この中間ハウジング12に、中間ハウジング12が回転する軸線xに直交し、第2の傘歯車10の回転軸10aに一致した軸線y回りに回転可能に支持されている。テールロータハウジング13には、テールロータ5に連結された第3の傘歯車11が第3貫通孔(図示略)に回転可能に支持されて収納されている。
The
The
The
水平チルト機構14は、この中間ハウジング12を軸線x周りに回動させるものである。これによって、中間ハウジング12に支持されたテールロータハウジング13も一体に回動し、テールロータハウジング13に保持されたテールロータ5が、軸線x周りに旋回させられるようになっている。
上下チルト機構15は、テールロータハウジング13を軸線y周りに回動させるものである。これによってテールロータハウジング13に保持されたテールロータ5が、軸線y周りに旋回させられるようになっている。
前記水平チルト機構14及び前記上下チルト機構15は、例えばそれぞれ垂直尾翼4及びテールロータハウジング13にモータ等の駆動源を設けたものであり、駆動系としてリング式超音波モータや電動モータとウォームギアとの組み合わせ等を用いたものを採用しており、中間ハウジング12、テールロータハウジング13を、軸線x周り、軸線y周りに旋回させるとともに、任意の位置(角度)で固定できる機構を有している。なお、第2の傘歯車10の回転軸10aは、テールロータハウジング13の駆動源には連結されていない。
このように方向可変機構7は、テールロータ5の向きを、軸線x周り、軸線y周りに可変とするものである。
The
The
The
Thus, the direction
また、第1、第2及び第3の傘歯車9、10、11は、テールロータ5の回転数をエンジン2の回転数より下げるギヤ比にそれぞれ設定された減速機構とされている。なお、本実施形態では、第1の傘歯車9、第2の傘歯車10、第3の傘歯車11の順に歯車の径を大きくして減速機構としている。
なお、このような駆動機構6及び方向可変機構7の技術は、メインロータ3の向きを必要に応じて変更する技術に採用することも可能である。
The first, second, and
Such a technique of the
次に、本実施形態のヘリコプタにおける飛行方法を、ホバリング時と高速前進飛行時との2つの場合について、図1、図2、図5及び図6を参照して以下に説明する。 Next, the flight method in the helicopter of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 1, 2, 5, and 6 for two cases of hovering and high-speed forward flight.
〔ホバリング時〕
まず、ホバリング時では、メインロータ3及びテールロータ5を共に回転駆動させると共に、図1、図5(a)及び図6(a)に示すように、方向可変機構7によりテールロータ5の向きをメインロータ3のアンチトルクが発生する機体1の側方(垂直尾翼4の側面に対して垂直方向)に配する。すなわち、水平チルト機構14により中間ハウジング12を回動させてテールロータハウジング13と共にテールロータ5を側方に向ける。なお、このとき、上下チルト機構15は動作させずテールロータ5は水平方向に向いた状態としておく。この状態では、テールロータ5により効果的にメインロータ3のアンチトルクを発生させることができる。
なお、ホバリング時だけでなく、低速での前進飛行時でもテールロータ5を同様の向きに設定してメインロータ3のアンチトルクを発生させる。
[When hovering]
First, at the time of hovering, both the
Note that the anti-torque of the
〔高速前進飛行時〕
次に、高速前進飛行時では、メインロータ3及びテールロータ5を共に回転駆動した状態で、図2、図5(b)及び図6(b)に示すように、方向可変機構7によりテールロータ5の向きを前方(機体1の前方)に配する。すなわち、水平チルト機構14により中間ハウジング12をテールロータハウジング13と共に回動させてテールロータ5を前方に向ける。これにより、テールロータ5の推力を、前進推力に寄与させることができる。また、テールロータ5が側方に向いたままで高速前進飛行時の抵抗体となることを防ぐことができる。
[High speed forward flight]
Next, during high-speed forward flight, the
なお、このとき、上下チルト機構15は操作せずテールロータ5は水平方向に向いた状態としておいてもよいが、重心調整を行うため、上下チルト機構15により上方にテールロータ5を傾けてもよい。すなわち、上下チルト機構15により中間ハウジング12に対してテールロータハウジング13を回動させ、テールロータ5を飛行状態に対応した適切な傾斜角度で上方に傾ける。これにより、テールロータ5の推力の一部は、機体1後部の揚力となり、機体1のピッチング方向の重心調整を行うことができる。つまり、飛行状態に応じて機体のピッチ姿勢を適切に変更することが可能となる。なお、図6(c)に示すように、テールロータ5を完全に垂直上方に向けて推力を全て揚力とすることも可能である。
At this time, the
このように本実施形態のヘリコプタでは、方向可変機構7によりテールロータ5の向きを側方及び前方に変更可能であるので、テールロータ5自体をホバリング時にはメインロータ3のアンチトルクを発生させる側方向きに設定することができると共に、高速前進飛行時には前進推力が得られる前方向きに設定することができる。これによって、高速前進飛行時にテールロータ5が抵抗体とならずに前進推力に寄与し、効率的なエンジンパワーの活用が可能となる。
また、方向可変機構7によりテールロータ5をさらに上方に向けてチルトさせることにより、揚力となる推力も得ることができると共に重心の調整が可能になる。
Thus, in the helicopter of the present embodiment, the direction of the
Further, by tilting the
さらに、方向可変機構7が、第2の傘歯車10を第1の傘歯車9の回転軸9a周りに旋回可能に支持すると共に、第3の傘歯車11を第2の傘歯車10の回転軸10a周りに旋回可能に支持しているので、テールロータ5を回転駆動させながらその向きを垂直軸及び水平軸の2軸を中心に回動させることができる。
また、水平チルト機構14により中間ハウジング12を軸線x周りに回動させることにより、中間ハウジング12及びテールロータハウジング13ごとテールロータ5を水平方向に回動させることができると共に、上下チルト機構15によりテールロータハウジング13を第2の傘歯車10の回転軸周りに回動させることによりテールロータハウジング13ごとテールロータ5を上下に回動させてチルトさせることができる。
Further, the direction
Further, by rotating the
このように、3つの歯車を組み合わせることでテールロータ5を回転させながらその方向を左右、上下に偏向させることができ、飛行状態に適切な方向にテールロータ5を向けることで、前進速度の増大や重心移動に応じたバランス調整を行うことができる。
また、第1、第2及び第3の傘歯車9、10、11は、そのギア比を適切に選択することで、テールロータ5の回転数を下げる減速機構と併用可能となり、別途減速機構を設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
In this way, by combining the three gears, the direction of the
In addition, the first, second and
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…機体、2…エンジン(回転駆動源)、4…垂直尾翼、5…テールロータ、6…駆動機構、7…方向可変機構、9…第1の傘歯車、10…第2の傘歯車、11…第3の傘歯車、12…中間ハウジング(第1のハウジング)、13…テールロータハウジング(第2のハウジング)、14…水平チルト機構、15…上下チルト機構
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該テールロータを回転駆動する駆動機構と、
前記尾翼上で前記テールロータを回動させ前記テールロータの向きを少なくとも機体側方及び前方の2方向に変更可能な方向可変機構とを備えていることを特徴とするヘリコプタ。 A tail rotor rotatably supported on the tail of the aircraft,
A drive mechanism for rotationally driving the tail rotor;
A helicopter comprising: a direction variable mechanism capable of rotating the tail rotor on the tail wing and changing the direction of the tail rotor in at least two directions, ie, the side of the fuselage and the front.
該回転駆動源の回転軸に連結され垂直方向の回転軸を有する第1の傘歯車と、
水平方向の回転軸を有して前記第1の傘歯車と噛み合う第2の傘歯車と、
該第2の傘歯車に噛み合い前記テールロータの回転軸に固定された第3の傘歯車とを備え、
前記方向可変機構が、前記第2の傘歯車を前記第1の傘歯車の回転軸周りに旋回可能に支持すると共に、前記第3の傘歯車を前記第2の傘歯車の回転軸周りに旋回可能に支持していることを特徴とする請求項2に記載のヘリコプタ。 The drive mechanism is a rotational drive source provided in the airframe;
A first bevel gear coupled to the rotational shaft of the rotational drive source and having a vertical rotational shaft;
A second bevel gear having a horizontal axis of rotation and meshing with the first bevel gear;
A third bevel gear meshing with the second bevel gear and fixed to the rotating shaft of the tail rotor;
The variable direction mechanism supports the second bevel gear so as to be pivotable about the rotation axis of the first bevel gear, and pivots the third bevel gear about the rotation axis of the second bevel gear. The helicopter according to claim 2, wherein the helicopter is supported.
該第1のハウジングに回転可能に支持され前記第3の傘歯車を回転可能に支持して収納する第2のハウジングと、
前記第1のハウジングを前記第1の傘歯車の回転軸周りに回動させる水平チルト機構と、
前記第2のハウジングを前記第2の傘歯車の回転軸周りに回動させる上下チルト機構とを備えていることを特徴とする請求項3に記載のヘリコプタ。 A first housing in which the direction variable mechanism is rotatably supported by the tail wing and rotatably supports the first and second bevel gears;
A second housing rotatably supported by the first housing and rotatably supporting the third bevel gear;
A horizontal tilt mechanism for rotating the first housing around a rotation axis of the first bevel gear;
The helicopter according to claim 3, further comprising a vertical tilt mechanism for rotating the second housing around a rotation axis of the second bevel gear.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005239147A (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Agusta Spa | Helicopter |
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- 2003-12-26 JP JP2003433874A patent/JP2005186881A/en active Pending
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