JP2006069535A - 長手のロータブレード、航空機、およびロータ駆動の航空機を作動させる方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一実施例においては、長手のロータブレードは、根元部分と根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体、本体に連結された装置、および、本体内に配置され根元部分と装置との間に延在する導管アセンブリを含む。導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも1つを有する本体アセンブリを含む。導管アセンブリは根元部分から装置まで延在する。代替的な実施例においては、装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサを含み得る。
【選択図】図1
Description
この発明は、航空宇宙局によって与えられた米国政府契約NAS2−01064の下で政府支援を受けて作成された。米国政府はこの発明の一定の権利を有する。
この開示はロータ/翼航空機に関し、より特定的には、ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法に関する。
ロータから生じるノイズおよび振動を減らす目的でロータブレードを能動的に制御することは、ヘリコプタやロータ駆動の航空機業界において進行中の研究分野である。多くの研究論文およびスケールモデルテストにおいて、いくつかの利用可能な方法による機体の振動レベルおよびノイズの低減の成功が予測され証明されてきた。1つのこのような方法は、ロータブレードのブレード先端付近にあるヒンジ式の後縁フラップを能動的に制御することである。ブレード先端に対するフラップの位置および数は、固有の不安定な空気力学的条件によるブレード振動レベルと、選択された構成に応じたブレード渦干渉によるブレード先端に生じるノイズとの両方に影響を及ぼす可能性がある。
するかもしれないことが明らかになった。したがって、これらの不所望な特性を少なくとも部分的に軽減する新規の装置および方法が有用となるだろう。
この発明は、ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法に関する。この発明に従った装置および方法は、有利には、導電素子に対する高サイクル疲労歪みレベルの影響を軽減し、かつ、構造的に一体化された導電素子アセンブリの質量および剛性を、所望のブレード空力弾性を達成するよう調整することを可能にする態様で、ロータブレードに沿って、電力およびデータ信号を、組込まれたアクチュエータまたは他の装置に伝送する能力を提供し得る。
この発明は、ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法に関する。この発明のある実施例についての多くの特定の詳細が、このような実施例を完全に理解させるために以下の説明および図1〜図7に述べられている。しかしながら、当業者は、この発明が付加的な実施例を有し得、この発明が以下の説明に記載される詳細のうちのいくつかがなくても実施され得ることを理解するだろう。
従った導電性導管は、たとえばスマートアクチュエータを含み、磁気歪み材料および形状記憶合金に基づいた他のスマート材料作動技術に関連して動作するよう適合され得る。これは概して、ケネディ(Kennedy)他に発行された米国特許第6,322,324号と、Kennedy他に発行された米国特許第6,453,669号とに開示されるとおりであり、その特許が引用によりこの明細書中に援用される。さらに別の実施例は、展開可能な前縁装置を含むロータブレード上の空気力学的な力に影響を及ぼすブレード上の制御と、たとえばDomzalski他に発行された米国特許第5,938,404号に概して開示される種類のローレンツ力(ボイスコイル)アクチュエータを用いた能動流量制御とについての他の方法で動作するよう適合され得る。加えて、この発明の実施例は、電磁装置、電気機械装置および液圧装置などの従来のさまざまな装置で動作するよう適合され得る。たとえば、導電性導管120の電力リード122のうちの1つ以上は、従来の液圧または空圧アクチュエータを作動させる液圧または空圧供給ラインと置換えられてもよい。
31のうちの1つ以上は、図1〜図5に関して上述されるように、アクチュエータまたは他の駆動機構であってもよい。
World's Aircraft)」、および、エンツォ・アンジェルッチ(Enzo Angelucchi)によって執筆され、ブック・セールズ・パブリッシャーズ・インコーポレイテッド(Book Sales
Publishers, Inc.)から出版された「軍用機図解百科事典(The Illustrated Encyclopedia of Military Aircraft)」に図示および記載される有人および無人の回転翼航空機を
含む他のいかなる種類の回転翼航空機においても用いられ得る。
Claims (30)
- 長手のロータブレードであって、
根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体と、
前記本体に連結された装置と、
前記本体内に配置され、前記根元部分と前記装置との間に延在する導管アセンブリとを含み、前記導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置される導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも1つを有する本体アセンブリを含み、前記導管アセンブリは前記根元部分から前記装置に延在する、長手のロータブレード。 - 前記装置はアクチュエータを含み、前記ロータブレードはさらに、前記末端部分に近接して前記本体に移動可能に連結されたフラップを含み、前記アクチュエータは前記フラップに作動的に連結され、前記フラップを動かすよう適合される、請求項1に記載の長手のロータブレード。
- 前記装置は前記末端部分に近接して前記本体に連結される、請求項1に記載の長手のロータブレード。
- 前記装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも1つを含む、請求項1に記載の長手のロータブレード。
- 少なくとも1つの導電性リードは複数の導電性リードを含む、請求項1に記載の長手のロータブレード。
- 前記複数の導電性リードは、少なくとも1つの高電圧電力リードと、少なくとも1つの低電圧信号リードとを含む、請求項5に記載の長手のロータブレード。
- 前記本体は、その中に配置され前記根元部分と前記末端部分との間に延在する長手の翼桁を含み、前記導電性導管は前記翼桁の近傍に配置される、請求項1に記載の長手のロータブレード。
- 前記本体は前縁および後縁を含み、前記導電性導管は前記翼桁と前記前縁との間に配置される、請求項7に記載の長手のロータブレード。
- 前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、1つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、補強マトリックス繊維のないマトリックス樹脂のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の長手のロータブレード。
- 長手のロータブレードであって、
根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体と、
前記本体に連結された装置と、
前記本体内に配置され、前記根元部分と前記装置との間に延在する導電性導管とを含み、前記導電性導管は、マトリックス材料内に形成される少なくとも1つの導電性リードを有し、前記導電性リードは、前記根元部分と前記装置との間で電力およびデータ信号のうち少なくとも1つを伝送するよう適合される、長手のロータブレード。 - 前記装置はアクチュエータを含み、前記ロータブレードはさらに、前記末端部分に近接して前記本体に移動可能に連結されるフラップを含み、前記アクチュエータは前記フラップに作動的に連結され、前記フラップを動かすよう適合される、請求項10に記載の長手
のロータブレード。 - 前記導管アセンブリは前記装置に連結された末端連結アセンブリを含む、請求項10に記載の長手のロータブレード。
- 前記装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも1つを含む、請求項10に記載の長手のロータブレード。
- 少なくとも1つの導電性リードは複数の導電性リードを含む、請求項10に記載の長手のロータブレード。
- 前記本体は、その中に配置され前記根元部分と前記末端部分との間に延在する長手の翼桁を含み、前記導電性導管は前記翼桁の近傍に配置される、請求項10に記載の長手のロータブレード。
- 前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、1つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、補強マトリックス繊維のないマトリックス樹脂のうち少なくとも1つを含む、請求項10に記載の長手のロータブレード。
- 航空機であって、
胴体と、
前記胴体に作動的に連結され、空気力学的揚力を生成するための少なくとも1つの長手のブレードを有するロータを含む推進システムとを含み、前記長手のブレードは、
根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体と、
前記本体に連結された装置と、
前記本体内に配置され、前記根元部分と前記装置との間に延在する導管アセンブリとを含み、前記導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも1つを有する本体アセンブリを含み、前記導管アセンブリは前記根元部分から前記装置に延在する、航空機。 - 前記装置はアクチュエータを含み、ロータブレードはさらに、前記末端部分に近接して前記本体に移動可能に連結されたフラップを含み、前記アクチュエータは前記フラップに作動的に連結され、前記フラップを動かすよう適合される、請求項17に記載の航空機。
- 前記導管アセンブリは前記装置に連結された末端連結アセンブリを含む、請求項17に記載の航空機。
- 前記装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも1つを含む、請求項17に記載の航空機。
- 少なくとも1つの導電性リードは複数の導電性リードを含む、請求項17に記載の航空機。
- 前記本体は、その中に配置され前記根元部分と前記末端部分との間に延在する長手の翼桁を含み、前記導電性導管は前記翼桁の近傍に配置される、請求項17に記載の航空機。
- 前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、1つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、および補強マトリックス繊維のないマトリック
ス樹脂のうち少なくとも1つを含む、請求項17に記載の航空機。 - ロータ駆動の航空機を作動させる方法であって、
胴体に作動的に連結された長手のブレードを設けるステップを含み、前記長手のブレードは、根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体を含み、前記方法はさらに、
前記本体内に配置され、前記根元部分と、前記長手のブレードに連結され前記根元部分から間隔をあけて配置される装置との間に延在する導管アセンブリを設けるステップを含み、前記導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも1つを有する本体アセンブリを含み、前記導管アセンブリは前記根元部分から前記装置に延在し、前記方法はさらに、
空気力学的揚力を生じさせるよう前記長手のブレードを回転させるステップと、
前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを前記装置に供給するステップとを含む、方法。 - 前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを前記装置に供給するステップは、前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを、フラップに作動的に連結され前記フラップを動かすよう適合されたアクチュエータに供給するステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを前記装置に供給するステップは、前記装置に連結された末端連結アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを供給するステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを前記装置に供給するステップは、前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも1つを、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも1つに供給するステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 導管アセンブリを設けるステップは、複数の導電性リードがマトリックス材料内に配置されている導管アセンブリを設けるステップを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、1つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、および補強マトリックス繊維のないマトリックス樹脂のうち少なくとも1つを含む、請求項24に記載の方法。
- 導管アセンブリを設けるステップは、翼桁の近傍に配置された導管アセンブリを設けるステップを含む、請求項24に記載の方法。
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