JP2006160167A - Rotor hub structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転翼航空機において、シャフトからトルクをブレードに伝達するロータハブ構造に関する。 The present invention relates to a rotor hub structure that transmits torque from a shaft to a blade in a rotary wing aircraft.
回転翼航空機のロータハブ構造において、全関節型ロータ、無関節型ロータ(ベアリングレスロータ又はヒンジレスロータ)等がある。 In a rotor hub structure of a rotary wing aircraft, there are an all-joint rotor, an unjoint rotor (bearingless rotor or hingeless rotor), and the like.
全関節型ロータとは、ブレードがフラッピング・ヒンジ(Flapping Hinge)、フェザリング・ヒンジ(Feathering Hinge)、リード・ラグ・ヒンジ(Lead−lag Hinge)、によってフラッピング運動、フェザリング運動、リード・ラグ運動、それぞれの運動ができるようになっている形式のロータをいい、無関節型ロータとは、フラッピング・ヒンジ及びリード・ラグ・ヒンジを持たないロータをいう。無関節型ロータは、ハブあるいはブレードの付け根部分に、曲げ剛性が小さく、たわみやすい部分を設けることによって、フラッピング運動及びリード・ラグ運動を許容している。 The all-joint rotor is a flapping motion, feathering motion, lead-lag hinge, blade flapping hinge, feathering hinge, lead-lag hinge. Lug motion refers to a type of rotor that can perform each motion, and an articulated rotor refers to a rotor that does not have a flapping hinge and a lead lug hinge. The articulated rotor allows flapping motion and lead lug motion by providing a flexible portion with low bending rigidity at the base of the hub or blade.
なお、ヒンジに対する呼び方は様々で、リード・ラグ・ヒンジはドラッグ・ヒンジ(Drag Hinge)、フェザリング・ヒンジはトーション・ヒンジ(Torsion Hinge)とも呼ばれている。 There are various ways of calling the hinge, and the lead lug hinge is also called a drag hinge, and the feathering hinge is also called a torsion hinge.
無関節型ロータハブシステムにおいては、フレックスビームにハブプレートが形成されており、ハブプレートと回転翼航空機の回転軸とを固定することによって、回転軸からトルクがハブプレートに伝わり揚力を得ることができる。フレックスビームとハブプレートを固定する手段としては、例えば、特許文献1や特許文献2に記載されたものがある。前記文献によれば、ハブプレートに複数の穴を穿設し、回転軸上端部に設けられた取付け金具にも同様に複数の穴を穿設し、ハブプレートと取付け金具とをボルトを介して接合している。これにより、ハブプレートと取付け金具とボルトによりブレードからの遠心力、揚力、トルク、曲げモーメントを支持している。
しかし、無関節型ロータはフラッピング・ヒンジ及びリード・ラグ・ヒンジがないことを特徴としており、フラッピング方向、リード・ラグ方向の荷重は、ハブプレート、取付け金具、ボルトで支持している。したがって、ブレードの付け根にあたるハブプレート、取付け金具、ボルトには大きな応力が生じる。特に、運動性を向上させるためにフラッピング・ヒンジ・オフセットをフレックスビームの回転軸から離れた位置に設けようとすると、ハブプレートに付加される曲げ荷重が増大する。さらにハブプレートは遠心力を受け持つ必要があった。そのためハブプレートは、その荷重に耐え得るよう肉厚にする必要があるので、回転翼型航空機の重量が増すことになる。このことは、運用効率の低下を招く結果となる。 However, the articulated rotor is characterized by the absence of a flapping hinge and a lead lug hinge, and the loads in the flapping direction and the lead lug direction are supported by a hub plate, mounting brackets, and bolts. Therefore, a large stress is generated on the hub plate, the mounting bracket, and the bolt that are the base of the blade. In particular, if a flapping hinge offset is provided at a position away from the rotation axis of the flex beam in order to improve mobility, the bending load applied to the hub plate increases. Furthermore, the hub plate had to be responsible for centrifugal force. Therefore, the hub plate needs to be thick enough to withstand the load, which increases the weight of the rotorcraft. This results in a decrease in operational efficiency.
また、フラッピング方向及びリード・ラグ方向の荷重を許容するためにフレックスビームの強度を上げようとすると、肉厚なフレックスビームとなってしまう。すると、フレックスビームの重量増加及び捩り剛性の増加につながってしまい、運用効率の低下を招く結果となる。そこで、この荷重を許容するためにフレックスビームの形状を複雑にし、フレックスビームをよりたわみ易くしあたかもヒンジがあるかのような構造にすることが考えられた。このような構成については、例えば特許文献3に示されている。しかし、このような構成を採用すると製造コストの増加を招く結果となる。 Further, if the strength of the flex beam is increased in order to allow loads in the flapping direction and the lead / lag direction, a thick flex beam is obtained. This leads to an increase in the weight of the flex beam and an increase in torsional rigidity, resulting in a decrease in operational efficiency. Therefore, in order to allow this load, it has been considered to make the shape of the flex beam complicated and to make the flex beam more flexible and as if it had a hinge. Such a configuration is disclosed in Patent Document 3, for example. However, adopting such a configuration results in an increase in manufacturing cost.
その他にも、ハブプレートの強度を上げるために複合材料を用いることも考えられるが、多くの複合材は難削材であり、正確な穴をあけることが困難であるために、多くの穴をハブプレート及び、取付け金具に穿設してこれらをボルトで接合しても精度が悪い。したがって、実際には数個のボルトで接合しているのと同じ状態になるので、強度的に不利である。
以上のことを鑑み、本発明は、製造コストを抑えつつ、回転翼型航空機の運用時にも十分な強度を持ち、信頼性向上を目指し、且つ重量的にも有利な構造をもつ回転翼型航空機用ロータハブシステムの提供を目的とする。 In view of the above, the present invention provides a rotary wing aircraft that has a sufficient strength during operation of a rotary wing aircraft, a structure that is advantageous in terms of weight, while maintaining manufacturing costs. The purpose is to provide a rotor hub system.
本発明にかかるロータハブ構造は、シャフトに軸支され、両端部に回転翼航空機の回転翼が結合され、回転翼の回転により作用する遠心力及び捩り荷重を受け持つ棒状部材と、
シャフトに軸支されて、前記棒状部材の略両端部を軸受けを介して支持する支持部材とを有することを特徴とする。
A rotor hub structure according to the present invention is a rod-shaped member that is pivotally supported by a shaft, is connected to a rotor blade of a rotorcraft at both ends, and receives a centrifugal force and a torsional load acting by rotation of the rotor,
And a support member that is supported by a shaft and supports substantially both ends of the rod-shaped member via a bearing.
この構成により、回転翼航空機の運用時に、ブレードにより発生するフラッピング方向及びリード・ラグ方向の曲げ荷重は、棒状部材から支持部を経て支持部材に伝わる。 With this configuration, the bending load in the flapping direction and the lead / lag direction generated by the blade during operation of the rotorcraft is transmitted from the rod-shaped member to the support member via the support portion.
また、軸受けは棒状部材のフェザリング方向の捩り荷重及び遠心力に対して拘束しないので、運用時にブレードにより発生するフェザリング方向の捩り荷重及び遠心力は、支持部材に伝わらないで棒状部材に伝わる。 Further, since the bearing does not restrain the twisting load and centrifugal force in the feathering direction of the rod-shaped member, the torsional load and centrifugal force in the feathering direction generated by the blade during operation is transmitted to the rod-shaped member without being transmitted to the support member. .
このことにより、支持部材は回転翼航空機の運用時にフラッピング方向及びリード・ラグ方向の荷重のみを許容すればよく、棒状部材はフェザリング方向の荷重及び遠心力のみを許容すればよいことになる。 Thus, the support member only needs to allow the load in the flapping direction and the lead / lag direction during operation of the rotary wing aircraft, and the rod-like member only needs to allow the load in the feathering direction and the centrifugal force. .
このように、運用時にブレードにより発生する荷重を支持部材と棒状部材に分散させることにより、支持部材の薄肉化及び軽量化を図ることができ、回転翼航空機の運用効率の向上につながる。また、棒状部材の形状を簡略化することができるので、製造コストを大幅に削減することができる。 Thus, by distributing the load generated by the blade during operation to the support member and the rod-like member, the support member can be made thinner and lighter, leading to improved operational efficiency of the rotary wing aircraft. Moreover, since the shape of the rod-shaped member can be simplified, the manufacturing cost can be greatly reduced.
本発明にかかるロータハブ構造では、さらに、棒状部材における略両端部よりも回転中心側の部位を支持していることを特徴としている。 The rotor hub structure according to the present invention is further characterized in that a portion closer to the rotation center than substantially both ends of the rod-like member is supported.
したがって、棒状部材の略両端部、及び、棒状部材における略両端部よりも回転中心側の部位の少なくとも4点を軸受けを介して支持部材が支持している。このことにより、従来の回転翼航空機の運用時より棒状部材を安定して支持することができるとともに、略両端部より中心軸側にせん断荷重が加わらないので支持部材及び棒状部材は強度的に有利になる。 Accordingly, the support member supports at least four points of the both ends of the rod-shaped member and at least four points on the rotation center side of the rod-shaped member from the both ends. As a result, the rod-shaped member can be stably supported from the time of operation of the conventional rotary wing aircraft, and since the shear load is not applied to the central axis side from substantially both ends, the support member and the rod-shaped member are advantageous in strength. become.
本発明にかかるロータハブ構造では、
その両端部に回転翼航空機の回転翼が結合され、これを支持するように設けられた棒状部材であって、シャフトに軸支され、回転翼の回転により作用する遠心力を受け持つフレックスビーム及び捩り荷重を受け持つトルクチューブとを備える棒状部材と、
シャフトに軸支されて、棒状部材の略両端部を軸受けを介して支持する支持部材とを有しており、
フレックスビームの一部又は全部は、トルクチューブの内部に配置されていることを特徴としている。
In the rotor hub structure according to the present invention,
A rod-shaped member provided to support and support the rotor blades of a rotorcraft at both ends thereof. A rod-shaped member comprising a torque tube that handles the load;
A support member that is pivotally supported by the shaft and supports both ends of the rod-like member via bearings;
A part or all of the flex beam is arranged inside the torque tube.
回転翼航空機の運用時において、ブレードからの曲げによるせん断荷重はトルクチューブが軸受けを介して支持部材へ伝えるので、フレックスビームは遠心力のみを受け持てばよい。これにより、フレックスビームの形状を単純化することができ、製造コストを大幅に削減でき、且つシンプルな構造なので高い信頼性を得ることができる。 During operation of a rotary wing aircraft, the shear load due to bending from the blade is transmitted to the support member by the torque tube via the bearing, so that the flex beam only needs to bear the centrifugal force. Thereby, the shape of the flex beam can be simplified, the manufacturing cost can be greatly reduced, and high reliability can be obtained because of the simple structure.
支持部材は棒状部材の略両端部を軸受けを介して支持しているので、ブレードからの曲げによるせん断荷重のみを受け持つことになる。これにより支持部材の薄肉化が可能になり、重量的及び強度的に有利になる。 Since the support member supports substantially both ends of the rod-shaped member via bearings, only the shear load due to bending from the blade is handled. As a result, the thickness of the support member can be reduced, which is advantageous in terms of weight and strength.
本発明にかかるロータハブ構造体は、棒状部材のピッチ角を変化させるピッチ角制御手段が、棒状部材の略両端部とシャフトに隣接する部位との間にある捩り荷重を受け持つトルクチューブに設けられていることを特徴としている。 In the rotor hub structure according to the present invention, the pitch angle control means for changing the pitch angle of the rod-shaped member is provided on a torque tube that bears a torsional load between substantially both ends of the rod-shaped member and a portion adjacent to the shaft. It is characterized by being.
棒状部材が、遠心力を受け持つフレックスビームと捩り荷重を受け持つトルクチューブとを備えている。トルクチューブは捩り荷重を受け持つようになっているので、ピッチ角制御手段をトルクチューブに設けることができる。このことにより、ピッチ角制御手段を、支持部材によって支持されている棒状部材の略両端部より内部に配置することができるので、空気抵抗の低減を図ることができる。 The rod-shaped member includes a flex beam that handles centrifugal force and a torque tube that handles torsional load. Since the torque tube is designed to handle torsional loads, pitch angle control means can be provided on the torque tube. Thereby, since the pitch angle control means can be disposed inside substantially the both ends of the rod-like member supported by the support member, the air resistance can be reduced.
本発明にかかるロータハブ構造によれば、
運用時にブレードから発生する荷重を支持部材と棒状部材に分散させることにより、支持部材は薄肉化及び軽量化を図ることができ、回転翼航空機の運用効率の向上につながる。また、棒状部材の形状は簡略化することができるので、製造コストが大幅に削減できる。
According to the rotor hub structure according to the present invention,
By distributing the load generated from the blade during operation to the support member and the rod-like member, the support member can be made thinner and lighter, leading to improved operational efficiency of the rotorcraft. Further, since the shape of the rod-shaped member can be simplified, the manufacturing cost can be greatly reduced.
また、支持部材が支持している棒状部材の略両端部と略シャフト隣接部との間にあるトルクチューブにピッチ角制御手段が設けられているので、空気抵抗の低減を図ることができる。 Moreover, since the pitch angle control means is provided in the torque tube between the substantially both ends of the rod-shaped member supported by the support member and the shaft adjacent portion, the air resistance can be reduced.
また、棒状部材の略両端部及びシャフト略隣接部位を支持部材が支持していることにより、従来の回転翼航空機の運用時より棒状部材を安定して支持することができる。また、このような構成により、荷重が分散され、支持部材及び棒状部材は強度的に有利になる。 Further, since the support member supports the substantially both ends of the rod-shaped member and the substantially adjacent portion of the shaft, the rod-shaped member can be stably supported during the operation of the conventional rotary wing aircraft. Further, with such a configuration, the load is dispersed, and the support member and the rod-shaped member are advantageous in strength.
つぎに、本発明の実施形態の一例について図を用いて示す。図1は、本発明の実施例のロータハブ構造の断面図である。 Next, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor hub structure according to an embodiment of the present invention.
まず断面図について説明する。 First, a sectional view will be described.
シャフト1はプレッシャプレート4に結合されており、前記プレッシャプレート4はハブ5(支持部材)にボルト13などを介して結合されている。
The shaft 1 is coupled to a pressure plate 4, and the pressure plate 4 is coupled to a hub 5 (support member) via
フレックスビーム6を含む棒状部材は、フレックスビーム取付け部11によってシャフトに取り付けられており、フレックスビーム6のシャフト1に略隣接する部位と略両端部との間にフェザリングエレメント6aと呼ばれるフェザリング運動を許容するためのエレメントが形成されている。また、フレックスビーム6は、抗張力で低捩り剛性が実現できる複合材料が好ましい。そして、フレックスビーム6の一部又は全部が捩り荷重を伝達する中空棒状のトルクチューブ7の内部に配置されている。また、ハブ5は、インナーベアリング8a及びアウターベアリング8bを介してトルクチューブ7を支持している。
The rod-shaped member including the flex beam 6 is attached to the shaft by a flex
スワッシュプレート2はピッチコントロールロッド3(ピッチ角制御手段の一部)と結合されており、ピッチコントロールロッド3はトルクチューブ7と結合されている。ピッチコントロールロッド3とトルクチューブ7との結合部はインナーベアリング8aとアウターベアリング8bとの間に設けられている。
The swash plate 2 is coupled to a pitch control rod 3 (part of pitch angle control means), and the pitch control rod 3 is coupled to a torque tube 7. A joint between the pitch control rod 3 and the torque tube 7 is provided between the
トルクチューブ7のアウターベアリング8bによって支持された部位に隣接する外側位置にはブレード9が結合されている。また、ブレード9のトルクチューブ7との結合部の近接部に、回転翼航空機の運用時に発生する揚力をブレード材料の弾性変形により許容するフラッピングエレメント9aと、ブレードの運動に必要なリード・ラグ方向のヒンジの役割をし、ロータ始動時及び停止時に発生する慣性力を許容するリード・ラグ・エレメント9bとが形成されている。
A blade 9 is coupled to an outer position adjacent to a portion of the torque tube 7 supported by the
また、ハブ5と略同直径のフェアリング10と呼ばれる構造部材がフェアリング支持部材12によってシャフト1に結合されている。
Further, a structural member called a
つぎに、それぞれの部位の機能について説明する。 Next, the function of each part will be described.
ロータシャフト1からプレッシャプレート4を介してハブ5にトルクが伝達される。ハブ5に伝達されたトルクはインナーベアリング8a及びアウターベアリング8bを介してトルクチューブ7に伝達され、トルクチューブ7からブレード9にトルクが伝達される。
Torque is transmitted from the rotor shaft 1 to the hub 5 via the pressure plate 4. The torque transmitted to the hub 5 is transmitted to the torque tube 7 via the
また、スワッシュプレート2の動きをピッチコントロールロッド3がトルクチューブ7に伝え、ブレード9を必要なピッチ角に変化させる。
ここで、ピッチコントロールロッド3から、トルクチューブ7にピッチコントロールロッドの長手方向へのせん断荷重を伝えることで、ブレード9のピッチ角方向への捩り荷重が伝達される。
Also, the pitch control rod 3 transmits the movement of the swash plate 2 to the torque tube 7 to change the blade 9 to a necessary pitch angle.
Here, the torsional load in the pitch angle direction of the blade 9 is transmitted from the pitch control rod 3 to the torque tube 7 by transmitting a shear load in the longitudinal direction of the pitch control rod.
ブレードからのせん断荷重は、トルクチューブ7を支持しているインナーベアリング8a及びアウターベアリング8bを介してハブ5に伝達され、ハブにより許容される。
また、捩り荷重は、トルクチューブ7を支持しているインナーベアリング8a及びアウターベアリング8bで拘束されず、トルクチューブ7と結合しているフレックスビーム6により許容される。
The shear load from the blade is transmitted to the hub 5 through the
Further, the torsional load is not restricted by the
ブレード9に発生する遠心力は、ブレード9から一部トルクチューブ7を介して、フレックスビーム6に伝達され、フレックスビーム取付け部11でお互いに遠心力がキャンセルされる。このため、インナーベアリング8aとアウターベアリング8bは、フレックスビーム6の遠心力方向の変位を拘束しないベアリング構造となっている。
Centrifugal force generated in the blade 9 is transmitted from the blade 9 to the flex beam 6 through a part of the torque tube 7, and the centrifugal force is canceled by the flex
また、ハブ5の内部にトルクチューブ7を配置することができるため、ピッチコントロールロッド3をハブ5の内部に設けることができ、ハブ5の内部にピッチ角制御機構及びその他の制御機構の一部若しくは全部を配置することができるので、運用時の空気抵抗を低減することができる。 Further, since the torque tube 7 can be arranged inside the hub 5, the pitch control rod 3 can be provided inside the hub 5, and a part of the pitch angle control mechanism and other control mechanisms can be provided inside the hub 5. Or since all can be arrange | positioned, the air resistance at the time of operation | movement can be reduced.
さらに、ハブ5と略同直径のフェアリング10と呼ばれる構造部材10がフェアリング支持部材12によってハブ5上部に結合されている。フェアリング10とハブ5によって囲まれた空間に回転翼航空機のロータ制御機構の一部又は全部を収めることにより空気抵抗の低減を図ることができる。
Further, a
さらに、フェアリング及びハブは、ロータ制御機構及びトルクチューブ7及びフレックスビーム6等を外部からの飛翔物などの衝突による損傷から防ぐ効果もある。 Further, the fairing and the hub also have an effect of preventing the rotor control mechanism, the torque tube 7, the flex beam 6, and the like from being damaged due to collision of flying objects from the outside.
図2は、トルクチューブ6を支えるベアリング8付近の拡大図である。ベアリング8は遠心力方向及び捩り方向の変位を拘束せず、フラッピング方向及びリード・ラグ方向を剛で支持する構造となっている。このため、ベアリング8は曲げ荷重に耐え得る軸受けベアリングあるいはテフロン(登録商標)ベアリングで形成される。
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the
言うまでもないが、ベアリングの種類は上記に挙げたベアリングに限定されるものではない。 Needless to say, the type of bearing is not limited to the bearings listed above.
また、本実施例は一実施例に過ぎず、本発明は本実施例に限定されるものではない。 In addition, this embodiment is only one embodiment, and the present invention is not limited to this embodiment.
以上のように本発明に従えば、棒状部材及び支持部材の薄肉化が可能であり、大幅な重量軽減が可能になる。また、ロータハブ構造の製作コストの低減及び運用時の空気抵抗の低減、及び、ハブ5内部の制御機構を保護することによる運用時の信頼性の向上を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the rod-like member and the support member can be thinned, and the weight can be significantly reduced. Further, it is possible to reduce the manufacturing cost of the rotor hub structure, reduce the air resistance during operation, and improve the reliability during operation by protecting the control mechanism inside the hub 5.
1 ロータシャフト
2 スワッシュプレート
3 ピッチコントロールロッド
4 プレッシャプレート
5 ハブ
6 フレックスビーム
6a フェザリングエレメント
7 トルクチューブ
8 ベアリング
8a インナーベアリング
8b アウターベアリング
9 ブレード
9a フラッピングエレメント
9b リード・ラグ・エレメント
10 フェアリング
11 フレックスビーム取付け部
12 フェアリング支持部材
13 ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor shaft 2 Swash plate 3 Pitch control rod 4 Pressure plate 5 Hub 6 Flex beam 6a Feathering element 7
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004357630A JP2006160167A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Rotor hub structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004357630A JP2006160167A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Rotor hub structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006160167A true JP2006160167A (en) | 2006-06-22 |
Family
ID=36662641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004357630A Withdrawn JP2006160167A (en) | 2004-12-10 | 2004-12-10 | Rotor hub structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006160167A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101659263B1 (en) * | 2015-05-11 | 2016-09-30 | 한국항공우주산업 주식회사 | Apparatus for Folding the blade of rotercraft |
-
2004
- 2004-12-10 JP JP2004357630A patent/JP2006160167A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101659263B1 (en) * | 2015-05-11 | 2016-09-30 | 한국항공우주산업 주식회사 | Apparatus for Folding the blade of rotercraft |
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Legal Events
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