JP2008545574A - 反転同軸ロータのハブシャフトフェアリングの回転抑止システム - Google Patents

Abstract

ロータハブフェアリングシステムは、上側ハブフェアリング、下側ハブフェアリング、およびこれらの間のシャフトフェアリングを備える。ロータハブフェアリングシステムは、回転抑止システムによって、シャフトフェアリングの位置が、機体に対して主ロータ回転軸を中心とするある方位角に配置されるように、軸受機構を介して反転同軸ロータシステムに取り付けられている。回転抑止システムは、いくつかの飛行航程において、回転抑止システムが設けられない場合にシャフトフェアリングがいずれかのロータシャフトと一体になって自由に回転することを阻止するように、回転軸を中心とするシャフトフェアリングの位置を制御する。

Description

本発明は、反転同軸ロータシステムを有する回転翼航空機用のロータハブフェアリングシステムに関し、詳しくは、上側ハブフェアリングと下側ハブフェアリングとの間に取り付けられたシャフトフェアリングの回転を抑制する回転抑止システムに関する。

なお本発明は、２００５年６月２４に出願された米国仮特許出願第６０／６９３，５９２号、２００年５月２６日に出願された米国仮特許出願第６０／６８４，６９４号、および２００６年２月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／７７６，２７８号の優先権を主張する。

一般に、回転翼航空機のロータハブと関連する空力学的な抗力は、航空機の全抗力のかなりの部分を占め、従来の単一ロータヘリコプタの場合、一般に２５〜３０％を占める。反転同軸ロータシステムを有する回転翼航空機の場合、二重ロータハブおよびこれらの間に相互接続シャフトが存在することを主な理由として、ロータシステムの抗力が増大する。高速回転翼航空機の場合、反転同軸ロータシステムに起因する増大した抗力によって、比較的大きい動力の損失が生じることがある。

二重反転同軸ロータシステムの空力学的な抗力は、３つの主構成要素、すなわち、上側ロータハブアッセンブリ、下側ロータハブアッセンブリ、および相互接続主ロータシャフトアッセンブリによって生じる。抗力の分担比率は、各ハブの抗力がほぼ４０％で、相互接続主ロータシャフトアッセンブリの抗力が、ほぼ２０％である。一般に、回転翼航空機の全抗力を低減させるために、上側ロータハブおよび下側ロータハブの各々にロータハブフェアリング装置が取付けられている。しかし、上側ロータハブアッセンブリと下側ロータハブとを相互接続する主ロータシャフトは、通常、露出している。

抗力を低減するため、および目隠しするためなどの種々の理由により、露出した相互接続ロータシャフトを覆うように輪郭付けられたシャフトフェアリングが開発されている。

シャフトフェアリングは、上側ハブフェアリングと下側ハブフェアリングとの間の完全な回転環境内において、前進飛行中は胴体と一直線に並び、低速操縦中は相対風と一直線に並ぶように自在に配向するように、軸受機構を介して反転同軸ロータシステムに取り付けられている。

前進飛行中、気流が、軸受機構に取り付けられたシャフトフェアリングを、回転している相互接続主ロータシャフトに対して一定に保つ。しかし、ホバリングおよび低速操縦中には、軸受機構に作用する摩擦力がシャフトフェアリングを主ロータシステムと一体に回転させる傾向にある。これは、望ましくない。シャフトフェアリングが回転すると、抗力の増大と共に、輪郭付けられたシャフトフェアリングが相互接続ロータシャフトを目隠しする利点が低下することがある。

従って、反転同軸ロータハブのフェアリングシステムの上側ロータハブフェアリングと下側ロータハブフェアリングとの間の完全な回転環境内に、シャフトフェアリング用の回転抑止システムを設けることが望ましい。

本発明による二重反転同軸ロータシステム用のロータハブフェアリングは、概して、上側ハブフェアリング、下側ハブフェアリング、およびこれらの間に位置するシャフトフェアリングを備える。このロータハブフェアリングシステムは、シャフトフェアリングが、回転抑止システムによって、機体に対して主ロータ回転軸を中心とする方位角位置に回転可能に配置されるように、軸受機構を介して反転同軸ロータシステムに取り付けられる。回転抑止システムは、この回転抑止システムが設けられない場合にシャフトフェアリングがいずれかのロータシャフトと一体になって自由に回転することを阻止するように、回転軸を中心とするシャフトフェアリングの位置を制御する。

一実施例の回転抑止システムは、気流の力が回転抑止システムのベルトおよびプーリの間の摩擦力よりも大きい前進飛行速度に航空機が達した場合に、自己位置合わせするベルト駆動システムを備える。従って、回転抑止システムを低負荷作動用に設計することができ、これによって、軽量なシステムが得られる。

他の回転抑止システムは、上側板、下側板、駆動コーンアッセンブリ、および静止支持リングアッセンブリを備える。上側板は一方のロータシャフトと共に回転し、下側板は他方のロータシャフトと共に回転する。駆動コーンアッセンブリは、上側板と下側板との間に嵌合するシャフトに取付けられた複数のベベルコーンを備える。シャフトは各ベベルコーンから径方向外方に延在し、静止支持リングアッセンブリの静止支持リングに取り付けられている。静止支持リングアッセンブリは、シャフトフェアリングを支持し、保守点検のために分解し易いように、Ｃ断面の分割リングとして作製されているとよい。

他の回転抑止システムは、シャフトフェアリングの方位角位置を飛行航程の全体にわたって能動的に変化させられるように、制御システムの信号に応答して追加の操作を行う。この回転抑止システムは、概して、可変トルク生成システム、可変トルク生成システムと連通する制御装置、および制御装置と連通するシャフトフェアリング位置センサを備える。この回転抑止システムは、例えば、航空機の操縦性を高める目的で、機体に対するシャフトフェアリングの方位角位置を飛行航程の全体にわたって選択的に決めるために、飛行制御システムと連通しているとよい。

このように、本発明は、反転同軸ロータハブフェアリングシステムの上側ロータハブフェアリングと下側ロータハブフェアリングとの間の完全な回転環境内に設けられるシャフトフェアリングの回転抑止システムを提供する。

本発明の種々の特徴および利点は、好ましい実施例の以下の詳細な説明および添付の図面から、当業者に明らかとなる。

図１Ａ，１Ｂは、回転軸Ａを中心として回転する二重反転同軸ロータシステム１２を有する例示的な垂直離着陸（ＶＴＯＬ）高速回転翼航空機１０を示している。この航空機１０は、二重反転同軸ロータシステム１２と、航空機の長手方向軸Ｌとほぼ平行の並進推力をもたらす選択的な並進推力システム３０と、を支持する機体１４を備える。開示の実施例では特定の航空機構成が示されるが、他の反転同軸ロータシステムも本発明から恩恵を受ける。

二重反転同軸ロータシステム１２は、上側ロータシステム１６および下側ロータシステム１８を備える。各ロータシステム１６，１８は、ロータ回転軸Ａを中心として回転できるようにロータハブ２２，２４に取り付けられた複数のロータブレード２０を備える。複数の主ロータブレード２０は、（符号２１で概略的に示されるように）ハブアッセンブリ２２，２４から実質的に径方向外方に突出し、当業者に知られている任意の方法によって、ハブアッセンブリ２２，２４に接続されている。任意の数のブレード２０をロータシステム１２と共に用いてもよい。

主ギアボックス２６が航空機客室２８の上方などに配置され、ロータシステム１２を駆動する。並進推力システム３０は、ロータシステム１２を駆動するのと同じ主ギアボックス２６によって駆動され得る。主ギアボックス２６は、１つまたは複数のエンジン（符号Ｅで概略的に示す）によって駆動される。図示されるように、ギアボックス２６は、ガスタービンエンジンＥと、ロータシステム１２と、並進推力システム３０との間に配置され得る。

並進推力システム３０は、高速飛行用の推力をもたらすために、回転軸Ｔを実質的に水平に、かつ航空機の長手方向軸Ｌと平行に、機体１４の後部に取り付けられているとよい。並進推力システム３０は、空力学的カウリング３４内に取り付けられた推進式プロペラ３２を備えることが好ましい。

図１Ｂを参照すると、ロータシステム１２は、ロータハブフェアリングシステム３６（好ましくは一体型ロータハブフェアリングシステム）を備える。ロータハブフェアリングシステム３６は、ロータハブ２２，２４を少なくとも部分的に包み込むように、上側ロータシステム１６と下側ロータシステム１８との間およびその付近に、概ね配置されている。ロータハブフェアリングシステム３６は、広範囲にわたる流れ剥離が大幅に低減するように、抗力を著しく低減させることができる。

ロータハブフェアリング３６は、概して、上側ハブフェアリング３８、下側ハブフェアリング４０、およびこれらの間のシャフトフェアリング４２を備える。ロータハブフェアリングシステム３６は、個別のフェアリング３８，４０，４２間の干渉効果を低減させ、接合領域における過剰な流れ剥離を排除するために、一体化されていることが好ましい。ここで用いられる「一体化」という用語は、シャフトフェアリング４２が、上側ハブフェアリング３８と下側ハブフェアリング４０との間の回転界面において、上側ハブフェアリング３８および下側ハブフェアリング４０の各々の輪郭にほぼ追従することを意味する。さらに、下側ハブフェアリング４０は、回転翼航空機では一般にパイロン１４Ｄと称される領域において、機体１４と一体化されていることが好ましい。種々の構成のフェアリングシステムが、本発明と共に用いられ得ることを理解されたい。ロータハブフェアリングシステムの他の態様および関連する構成要素をさらに理解するには、２００５年５月３１日に出願され、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許出願第１１／１４１，２４６号を参照されたい。この内容の全体が本願の参考となる。

図１Ｃを参照すると、シャフトフェアリング４２は、回転抑止システム４４によって機体１４に対して回転軸Ａを中心とする相対的な角度位置に配置され得るように、軸受機構４３Ｕ，４３Ｌ（概略的に示す）を介して反転同軸ロータシステム１２に取り付けられていることが好ましい。上側軸受４３Ｕおよび下側軸受４３Ｌは、それぞれシャフトフェアリング４２の上部および下部に隣接して配置され得る。軸受４３Ｕ，４３Ｌが反転して正味の軸受抗力が比較的小さくなるように、上側軸受４３Ｕは、一方のロータシャフト１２Ｕに取り付けられ、下側軸受４３Ｌは、他方のロータシャフト１２Ｌに取り付けられていることが好ましい。

回転抑止システムを設けていない場合の飛行航程中に生じ得る、シャフトフェアリング４２がシャフト１２Ｕ，１２Ｌの一方と一体的に自由に回転することを阻止するように、回転抑止システム４４は回転軸Ａを中心とするシャフトフェアリング４２の位置を制御する。本発明は特定のヘリコプタの実施例と関連して記述されるが、回転環境において静止取付けを必要とする他の領域も、本発明から恩恵を受けることが容易に理解されよう。

図２Ａを参照すると、回転抑止システム４４Ａは、ギア列４６を備え、このギア列４６は、この回転抑止システムが設けられない場合に軸受機構４３Ｕ，４３Ｌの寄生摩擦によって生じることがあるシャフトフェアリング４２の回転を少なくとも部分的に無効にする。このギア列４６は、回転軸の周りで互いに逆向きの方向に駆動される上側ベルト４８Ｕおよび下側ベルト４８Ｌと係合する。上側ベルト４８Ｕは、ロータシャフト１２Ｕに共に回転可能に固定された上側ベルト駆動部材５０Ｕと係合しているので、ロータシャフト１２Ｕと共に回転する。

図２Ｂを参照すると、下側ベルト４８Ｌは、共に回転可能にロータシャフト１２Ｌに固定された下側ベルト駆動部材５０Ｌと係合しているので、ロータシャフト１２Ｌと共に回転する。好ましくは、上側ベルト４８Ｕおよび下側ベルト４８Ｌは、Ｖベルト（Ｖ−ｓｈａｐｅｄ ｂｅｌｔｓ）つまり歯付きベルトであるが、他の部材も代替的に用いられ得る。さらに、「ベルト」という用語がここで用いられているが、他の部材も同様に用いられ得ることを理解されたい。

ギア列４６は、シャフトフェアリング４２内に配置されたハウジング５２内に取り付けられている。本質的に静止しているハウジング５０がシャフトフェアリング４２を機体１０に対して本質的に静止して保持するように、ハウジング５０は、シャフトフェアリング４２の内側に取り付けられていることが好ましい。ハウジング５２は、回転軸Ａの周りをシャフトフェアリング４２と共に回転するように、軸受機構４３Ｕ，４３Ｌを介して反転同軸ロータシステム１２に取り付けられていることが好ましい（図２Ｃ）。上側軸受４３Ｕおよび下側軸受４３Ｌは、それぞれ、ハウジング５２の上部および下部に隣接して配置されている。軸受４３Ｕ，４３Ｌが反転し、正味の軸受抗力が比較的低く抑えられるように、上側軸受４３Ｕは一方のロータシャフト１２Ｕに取り付けられ、下側軸受４３Ｌは他方のロータシャフト１２Ｌに取り付けられている。

ギア列４６は、好ましくは、回転軸Ｈの周りを回転する上側シャフト付きプーリ５６Ｕおよび下側シャフト付きプーリ５６Ｌを備える。上側シャフト付きプーリ５６Ｕおよび下側シャフト付きプーリ５６Ｌは、ハウジング支持体５８内に取り付けられている。上側シャフト付きプーリ５６Ｕおよび下側シャフト付きプーリ５６Ｌには、それぞれ、ベベルギア６０Ｕ，６０Ｌが取り付けられている。ベベルギア６０Ｕ，６０Ｌは、共通のアイドルギア６２と噛合している。共通のアイドルギア６２は、回転軸Ｈと直交する回転軸Ｃを中心として回転する。ベベルギア６０Ｕ，６０Ｌの両方が同数の歯を有するので、シャフトフェアリング４２が航空機１０に対する方位角位置を維持するように、共通のアイドルギア６２は回転軸Ｃを中心として回転しつつ回転軸Ａに対する方位角位置を維持する。

気流によって加えられる力がベルト４８Ｕとプーリ５６Ｕ，５６Ｌとの間の摩擦力よりも大きくなる前進飛行速度に航空機が達した場合、回転抑止システム４４Ａがベルト駆動されるように、回転抑止システム４４Ａが自己修正を行う。すなわち、シャフトフェアリング４２が位置ずれを起こした場合、気流によって加えられる力がベルト４８Ｕとプーリ５６Ｕ，５６Ｌとの間の摩擦力よりも大きくなる前方飛行速度によって、シャフトフェアリング４２が航空機１０の長手方向軸に再び位置合わせされる。このベルト駆動機構によれば、回転抑止システム４４を低負荷作動用に設計することができ、これにより軽量システムが得られる。

さらに、所定速度を超える横滑り操縦のような低速操縦であっても、シャフトフェアリング４２を相対風方向に対して位置合わせすることが可能となるように、摩擦力を比較的低く設定してもよいことを理解されたい。

図３Ａを参照すると、他の回転抑止システム４４Ｂが示されている。この回転抑止システム４４Ｂは、この回転抑止システムが設けられない場合に軸受機構４３Ｕ，４３Ｌの寄生摩擦によって生じることがあるシャフトフェアリング４２の回転を少なくとも部分的に無効にすることができる。回転抑止システム４４Ｂは、概して、上側板６４Ｕ、下側板６４Ｌ、駆動コーンアッセンブリ６６、および静止支持リングアッセンブリ６８を備える。

上側板６４Ｕは、ロータシャフト１２Ｕと共に回転可能に固定されるので、ロータシャフト１２Ｕと共に回転する。下側板６４Ｌは、ロータシャフト１２Ｌと共に回転可能に固定されるので、ロータシャフト１２Ｌと共に回転する。上側板６４Ｕおよび下側板６４Ｌは、回転軸Ａと同心に配置され、かつそれぞれ互いに向き合った斜面７０Ｕ，７０Ｌを有する（図３Ｂにも示す）。

駆動コーンアッセンブリ６６は、シャフトに取り付けられた複数のベベルコーン７２を備える（図３Ｃ，３Ｄ）。すなわち、シャフトに取り付けられた各ベベルコーン７２は、斜面７０Ｕ，７０Ｌの間に嵌着する切頭円錐部材７４を備える。ベベルコーン７２は、高摩擦係数を有するエラストマー外面（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ）を有するように構成されていることが好ましく、斜面７０Ｕ，７０Ｌは、高摩擦係数を助長する粗い接触面を有する。

エラストマーを有する摩擦駆動材料がベベルコーン７２に施され、斜面７０Ｕ，７０Ｌが粗い嵌合面をもたらすが、エラストマーコーティングが代替的に斜面７０Ｕ，７０Ｌに施され、ベベルコーン７２が粗い面を有し得ることを理解されたい。さらに、種々の摩擦駆動材料およびこれらの材料間の界面が、代替的または付加的に、本発明と共に用いられ得ることを理解されたい。さらに、本発明は、軽量、製造の簡便性、および低荷重要件を満たす摩擦駆動方法を用いて記述されているが、代替的に、ベベルギアまたはフェースギア噛合部のようなギア噛合部を、高荷重に耐えることを必要とする用途向きの摩擦駆動部と置き換えてもよいことを理解されたい。

各ベベルコーン７２から径方向外方へ延在するシャフト７６は、回転軸Ｄを中心として回転できるように、静止支持リングアッセンブリ６８の静止支持リング７８に取り付けられている。

静止支持リングアッセンブリ７８は、保守点検のために分解し易いように、Ｃ断面の分割リングとして作製されていることが好ましい（図３Ｃ）。静止支持リングアッセンブリ７８は、各回転軸Ｄの周りのシャフトに取り付けられた各ベベルコーン７２の回転および位置合わせを容易にするために、各シャフト７６を支持する駆動コーン軸受７７（図３Ｃ）を備えることが好ましい。ベベルコーン７２を駆動板６４Ｕ，６４Ｌに向かって付勢するために、駆動コーン軸受７７の回転輪とベベルコーン７２より外周側の垂直平面との間に、コイルバネのようなコーン付勢部材７９が配置されていることが好ましい（図３Ｄ）。

ロータシャフト１２Ｌの回転が駆動コーンアッセンブリ６６を各回転軸Ｄを中心として回転させるように、駆動コーンアッセンブリ６６および駆動板６４Ｕ，６４Ｌは、寸法決めされ、かつ構成されているが（図３Ｃ）、ロータシャフト１２Ｕはロータシャフト１２Ｌと実質的に同一の速度で逆方向に回転しているので、シャフトに取り付けられた各ベベルコーン７２の方位角の位置は、機体１０に対して実質的に静止したままとなる。すなわち、シャフトに取り付けられた各ベベルコーン７２は、各コーン軸Ｄを中心に所定の位置で自由に回転するが、本質的にロータシャフト回転軸Ａを中心とする方位角運動が妨げられるので、ベベルコーン７２に取り付けられた支持リングアッセンブリ６８は、機体１０に対して本質的に回転方向に静止している（図３Ａ）。

シャフトフェアリング４２は、機体１０に対して本質的に静止したままとなるように、シャフトフェアリング４２は、静止支持リングアッセンブリ６８に取り付けられている。すなわち、シャフトフェアリング４２を静止支持リングアッセンブリ６８に固定することにより、シャフトフェアリング４２はロータシャフトと一体に回転することができない。

シャフトフェアリングは、付勢アッセンブリ８０によって、静止支持リングアッセンブリ６８に取り付けられていることが好ましい（図３Ｅ）。シャフトフェアリング４２が、静止支持リング７８とシャフトフェアリング４２との間に配置された復心バネ（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ ｓｐｒｉｎｇｓ）８６によって制限されつつ、静止支持リング７８の周りを回転することができるように、付勢アッセンブリ８０は、シャフトフェアリング４２に固定されると共に、静止支持リング７８の環状溝８４内に配置されている位置合わせ部材８２であることが好ましい。位置合わせ部材８２は、静止支持リング７８に対して本質的に外輪を画定する種々の形態を取ることができることを理解されたい。付勢アッセンブリ８０は、ホバリング中に、シャフトフェアリング４２を中心位置に維持することができる一方で、並進飛行において、シャフトフェアリング４２を少なくとも部分的に相対気流に対して整列させ、回転抑止システム４４Ｂに加わる荷重を低減させる。

図４Ａを参照すると、他の回転抑止システム４４Ｃが示されている。この回転抑止システム４４Ｃは、この回転抑止システムが設けられない場合に軸受機構４３Ｕ，４３Ｌの寄生摩擦によって生じることがあるシャフトフェアリング４２の回転を少なくとも部分的になくすことができる。この回転抑止システム４４Ｃは、前述のようなシャフトフェアリングの回転抑止に加え、制御システムに応じて作動されるので、このシステムを介して、全飛行航程にわたってシャフトフェアリング４２の方位角位置を能動的に変化させることができる。

回転抑止システム４４Ｃは、概して、可変トルク生成システム９０、可変トルク生成システム９０と連通する制御装置９２、および制御装置９２と連通するシャフトフェアリング位置センサ９４を備える。回転抑止システム４４Ｃは、全飛行航程にわたって機体１４に対するシャフトフェアリング４２の方位角位置を選択的に決めるために、飛行制御システム９６と連通していることが好ましい。

図４Ｂを参照すると、可変トルク生成システム９０は、ロータシャフト１２Ｕに取り付けられた上側電磁トルク生成器９８Ｕ、およびロータシャフト１２Ｌに取り付けられた下側電磁トルク生成器９８Ｌを備えることが好ましい。各電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌは、「くびれ」つまり「砂時計」状のシャフトフェアリングの形状に適合させるために、所定の円錐勾配を有して組み込まれ得る（図４Ｃ）。各電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌは、それぞれの軸受機構４３Ｕ，４３Ｌに取り付けられている。軸受機構４３Ｕ，４３Ｌは、軸受構造に特有の強度および正確な加工精度を有することから、支持体として好ましい。

各電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌは、各ロータシャフト１２Ｕ，１２Ｌと共に回転する内側支持構造体１００と、内側支持構造体１００が外側支持構造体１０２に対して相対回転するようにシャフトフェアリング４２に取り付けられた外側支持構造体１０２と、を備える。各内側支持構造体１００は、方位角分布パターンを形成するように配置された複数の永久磁石１０４を支持する（図４Ｄ）。外側支持構造体１０２は、１つまたは複数のコイルを備える電磁ステータ構造体１０６を支持する。これらのコイルは、永久磁石１０４と電磁ステータ構造体１０６との相対回転から磁束が励起する刺激を受ける。永久磁石１０４と電磁ステータ構造体１０６との間に発達した磁気せん断力は、シャフトフェアリング４２にトルクを選択的にもたらすように作用する。この磁気せん断力は、電磁ステータ構造体１０６内を流れる電流に比例するので、電流を制御することにより、迅速かつ正確に制御される。

図４Ｅを参照すると、電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌは、それぞれ、上側電流制御装置１０８Ｕおよび下側電流制御装置１０８Ｌと電気的に連通し、上側電流制御装置１０８Ｕおよび下側電流制御装置１０８Ｌは、いずれも、制御装置９２と連通している。制御システム９２は、シャフトフェアリング４２を制御する論理回路を含む。制御システム９２は、上側電流制御装置１０８Ｕおよび下側電流制御装置１０８Ｌに命令を送るために、（概略的に示される）飛行制御システム９６と連通していることが好ましい。

制御システム９２は、シャフトフェアリング４２内に配置された方位角位置センサ１１４と電気的に連通している。方位角位置センサ１１４は、機体１４内に配置された基準送信機１１６と無線によって連通していることが好ましい。センサ１１４および送信機１１６は、これらの間隔と比例する信号を送ることが好ましい。この信号は、第１の方向における所定の基準位置からの変位が正で、反対方向における所定の基準位置からの変位が負であるように、シャフトフェアリング４２の角変位に対して本質的に単調関係にある信号であることが好ましい。送信機１１６から送られる信号は、センサ１１４が単調信号を発生させるために必要とする空間変化をもたらすために、例えば、高周波電磁波であり、空間的な振幅の変化（好ましくは、振幅および周波数の空間変化）をする信号であればよい。「電磁波」は、光波を含む様々な場を含み得る用語であり、従って、光センサ（例えば、胴体に直接塗布された予め選択されたパターンを観察する光センサ）が本発明と共に用いられ得ることを理解されたい。電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌによって生じた電流の一部が、制御システム１０８への給電に利用されることが最も好ましい。

作動時において、制御システム９２は、電磁トルク生成器９８Ｕ，９８の間に示差磁気せん断力（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ）を生じさせるために、電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌによって生じた電力を、それぞれ、抵抗要素Ｒ１，Ｒ２を介して選択的に放散させるとよい。すなわち、抵抗要素Ｒ１，Ｒ２は、電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌによって生じる磁気せん断力の一部を選択的に吸収する。

この示差磁気せん断力によって、シャフトフェアリング４２が、比較的大きな力をもたらす方の電磁トルク生成器９８Ｕ，９８Ｌと共に回転する。すなわち、上側電磁トルク生成器９８Ｕおよび下側電磁トルク生成器９８Ｌによって生じたトルクの差が、シャフトフェアリング４２を回転軸Ａの周りに回転させるように作用する正味のトルクとなる。制御システム９２は、シャフトフェアリング４２を制御する論理回路を含み、センサ１１４によって生じた信号に応答して、上側電流制御装置１０８Ｕおよび下側電流制御装置１０８Ｌに制御信号を供給する。

図５を参照すると、他の回転抑止システム４４Ｄが示されている。この回転抑止システム４４Ｄは、上側電磁ロータ円板１２４Ｕと下側電磁ロータ円板１２４Ｌとの間に共通中心ステータ１２２を有する単一の電磁トルク生成器１２０を備える。共通中心ステータ１２２の上層１２６Ｕおよび下層１２６Ｌを通流する電流は互いに逆方向であるので、上側電磁ロータ円板１２４Ｕおよび下側電気ロータ円板１２４Ｌに作用する電磁トルクも逆方向になる。単一の電流制御装置のみを必要とするので、比較的複雑でないシステムが得られる。

「前方」、「後方」、「下側」、「上方」、「下方」などの相対的な位置を表す用語は、構造体の例示された姿勢に基づくもので、それ以外に制限するものではないことを理解されたい。

例示的実施例において、特定の部品配列を開示したが、他の部品配列であっても、本発明から恩恵を受けることを理解されたい。

特定のステップ順序が示され、記述され、特許請求されているが、これらのステップは、特に示されない限り、分割されまたは組み合わされたどのような順序でなされてもよく、なおも本発明から恩恵を受けることを理解されたい。

以上の説明は、ここで述べた制限事項によって限定されるものではなく、例示にすぎない。本発明の多くの修正および変更が、上記の示唆に照らして可能である。本発明の好ましい実施例について開示したが、当業者であれば、いくつかの修正が本発明の範囲を逸脱することなくなされ得ることを認めるであろう。従って、特許請求項の範囲内において、本発明は、ここで具体的に述べたのと別の態様で実施され得ることを理解されたい。この理由から、本発明の特許請求の範囲および内容を決定するために、請求項を検討されたい。

本発明と共に用いられる例示的な回転翼航空機の実施例の一般的概略図。 本発明と共に用いられる例示的な回転翼航空機の実施例の一般的概略図。 本発明によるロータハブフェアリングシステムを取付ける反転同軸ロータシステムの一部想像拡大図。 シャフトフェアリング内に含まれる回転抑止システムを示す反転同軸ロータシステムの一部想像透視図。 図２Ａに示される回転抑止システムの拡大断面図。 ロータシステム回転軸に沿った図２Ａの回転抑止システムの断面図。 他の回転抑止システムの部分側断面図。 図３Ａの回転抑止システムの拡大部分側断面図。 図３Ａの回転抑止システムの側透視図。 図３Ａの回転抑止システムの一部想像側透視図。 図３Ａの回転抑止システムの上断面図。 能動的な回転抑止システムを示すロータシステム回転軸に沿った概略断面図。 可変トルク生成システムを示す能動的な回転抑止システムの断面図。 砂時計状のシャフトフェアリング内に収容された切頭円錐電磁トルク生成器を示す能動的な回転抑止システムの前断面図。 １つの電磁トルク生成器の部分透視図。 能動的な回転抑止システム用の制御システムの概略図。 共通中心ステータを有する他の能動的な回転抑止システムの概略図。

Claims (23)

1. 回転軸を中心として回転できるように取り付けられたシャフトフェアリングと、
   前記回転軸を中心とする前記シャフトフェアリングの回転を制御するために、前記シャフトフェアリングに取り付けられた回転抑止システムと、
   を備えることを特徴とするフェアリングシステム。
2. 前記回転軸を中心として画定された上側ハブフェアリングと、
   前記回転軸を中心として画定された下側ハブフェアリングと、
   をさらに備え、
   前記シャフトフェアリングが、前記上側ハブフェアリングと前記下側ハブフェアリングとの間で相対運動できるように取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のフェアリングシステム。
3. 前記回転抑止システムが、
   前記シャフトフェアリングに取り付けられたハウジングと、
   前記ハウジングによって支持されたギア列と、
   前記ギア列と係合し、かつ前記回転軸の周りを回転する上側駆動部材と係合する上側ベルトと、
   前記ギア列と係合し、かつ前記回転軸の周りを前記上側駆動部材と逆方向に回転する下側駆動部材と係合する下側ベルトと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のフェアリングシステム。
4. 前記ギア列が、
   前記上側ベルトと係合する上側プーリと、
   前記上側プーリと共に回転できるように取り付けられた上側ギアと、
   前記下側ベルトと係合する下側プーリと、
   前記下側プーリと共に回転できるように取り付けられた下側ギアと、
   前記上側ギアおよび前記下側ギアの両方と噛合するアイドルギアと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のフェアリングシステム。
5. 前記上側プーリおよび前記下側プーリが前記回転軸とほぼ平行な第１のギア列回転軸の周りで回転可能であり、前記アイドルギアが前記第１のギア列回転軸とほぼ直交する第２のギア列回転軸を中心として画定されることを特徴とする請求項４に記載のフェアリングシステム。
6. 所定の対気速度を超えた場合に、前記シャフトフェアリングを自己位置合わせさせる摩擦力によって前記上側ベルトが前記上側プーリおよび前記上側駆動部材の両方と係合し、前記下側ベルトが前記下側プーリおよび前記下側駆動部材の両方と係合することを特徴とする請求項４に記載のフェアリングシステム。
7. 前記回転抑止システムが、
   前記回転軸を中心として回転する上側板と、
   前記回転軸を中心として前記上側駆動部材と逆方向に回転する下側板と、
   前記上側板および前記下側板の両方と係合する駆動コーンアッセンブリと、
   前記駆動コーンアッセンブリに取り付けられ、かつ前記シャフトフェアリングが取り付けられている静止支持リングアッセンブリと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のフェアリングシステム。
8. 前記上側駆動板が斜面を有し、前記下側駆動板が前記上側駆動板の前記斜面と向き合う斜面を有することを特徴とする請求項７に記載のフェアリングシステム。
9. 前記斜面の各々が粗い面を有することを特徴とする請求項８に記載のフェアリングシステム。
10. 前記上側駆動コーンアッセンブリがシャフトに取り付けられた複数のベベルコーンを含み、前記シャフトに取り付けられた複数のベベルコーンの各々が前記斜面の間で係合することを特徴とする請求項８に記載のフェアリングシステム。
11. 前記ベベルコーンの各々がエラストマー面を有することを特徴とする請求項１０に記載のフェアリングシステム。
12. 前記シャフトに取り付けられたベベルコーンの各シャフトが、前記回転軸とほぼ直交する軸に沿って、前記静止支持リングアッセンブリに収容されることを特徴とする請求項１０に記載のフェアリングシステム。
13. 前記シャフトに取り付けられたベベルコーンの各シャフトが、前記静止支持リングアッセンブリに取り付けられた軸受に収容されることを特徴とする請求項１０に記載のフェアリングシステム。
14. 前記回転抑止システムが、
    前記回転軸を中心として回転する内側支持構造体と、前記シャフトフェアリングに取り付けられた外側支持構造体と、を有する可変トルク生成システムと、
    前記シャフトフェアリングの位置を検知するセンサシステムと、
    前記可変トルク生成システムおよび前記センサシステムの両方と連通する制御装置であって、前記回転軸を中心として前記シャフトフェアリングを位置決めするために、前記センサシステムに応答して前記可変トルク生成システムを制御するように作動可能である制御装置と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のフェアリングシステム。
15. 前記可変トルク生成システムが、前記回転軸を中心として回転する電磁トルク生成器を備えることを特徴とする請求項１４に記載のフェアリングシステム。
16. 前記可変トルク生成システムが、
    前記回転を中心として回転する上側電磁トルク生成器と、
    前記上側電磁トルク生成器と逆方向に、前記回転軸を中心として回転する下側電磁トルク生成器と、
    を備えることを特徴とする請求項１４に記載のフェアリングシステム。
17. 前記可変トルク生成システムが、軸受に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載のフェアリングシステム。
18. ロータ回転軸を中心として画定された上側ハブフェアリングと、
    前記回転軸を中心として画定された下側ハブフェアリングと、
    前記回転軸の周りで回転可能に、前記上側ハブフェアリングと前記下側ハブフェアリングとの間に取り付けられたシャフトフェアリングと、
    前記回転軸の周りで前記シャフトフェアリングの制御されない回転を最小限に抑えるために前記シャフトフェアリングに取り付けられた受動的な回転抑止システムと、
    を備えることを特徴とする反転同軸ロータシステムのロータハブフェアリングシステム。
19. 前記回転抑止システムが、
    前記シャフトフェアリングに取り付けられたハウジングと、
    前記ギア列と係合し、かつ前記回転軸を中心として回転する上側駆動部材と係合する上側ベルトと、
    前記ギア列と係合し、かつ前記上側駆動部材と逆方向に前記回転軸を中心として回転する下側駆動部材と係合する下側ベルトと、
    前記ハウジングに対して回転できるように取り付けられ、かつ前記上側ベルトと係合する上側プーリと、
    前記上側プーリと共に回転できるように取付けられた上側ギアと、
    前記ハウジングに対して回転できるように取り付けられ、かつ前記下側ベルトと係合する下側プーリと、
    前記下側プーリと共に回転できるように取り付けられた下側ギアと、
    前記ハウジングに対して回転できるように取付けられ、かつ前記上側ギアおよび前記下側ギアの両方と噛合するアイドルギアと、
    を備えることを特徴とする請求項１８に記載のロータハブフェアリングシステム。
20. 前記回転抑止システムが、
    前記回転軸を中心として回転する上側板と、
    前記上側駆動部材と逆方向に前記回転軸を中心として回転する下側板と、
    前記上側板および前記下側板の両方と係合する駆動コーンアッセンブリと、
    前記駆動コーンアッセンブリに取り付けられ、かつ前記シャフトフェアリングが取り付けられている静止支持リングアッセンブリと、
    を備えることを特徴とする請求項１８に記載のロータハブフェアリングシステム。
21. 回転軸を中心として画定された上側ハブフェアリングと、
    前記回転軸を中心として画定された下側ハブフェアリングと、
    前記回転軸の周りで回転可能に、前記上側ハブフェアリングと前記下側ハブフェアリングとの間に取り付けられたシャフトフェアリングと、
    前記回転軸を中心とする前記シャフトフェアリングの方位角位置を定めるために前記シャフトフェアリングに取り付けられた能動的な回転抑止システムと、
    を備えることを特徴とする反転同軸ロータシステムのロータハブフェアリングシステム。
22. 前記回転抑止システムが、
    前記ロータシステムを支持する軸受の内輪に取り付けられ前記ロータシステムを使って前記主ロータ回転軸を中心として回転するように作動可能な内側支持構造体と、前記軸受の外輪および前記シャフトフェアリングの両方に取り付けられた外側支持構造体と、を有する可変トルク生成システムと、
    前記シャフトフェアリングの位置を検知するセンサシステムと、
    前記可変トルク生成システムおよび前記センサシステムの両方と連通する制御装置であって、前記主ロータ回転軸を中心として前記シャフトフェアリングを位置決めするために、前記センサシステムに応答して前記可変トルク生成システムを制御するように作動可能である制御装置と、
    を備えることを特徴とする請求項２１に記載のロータハブフェアリングシステム。
23. 前記制御装置が飛行制御システムと連通していることを特徴とする請求項２２に記載のロータハブフェアリングシステム。

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