JP2009051381A

JP2009051381A - サイクロイダル・ブレード

Info

Publication number: JP2009051381A
Application number: JP2007220829A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hirai; 誠平井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】前進飛行時に前進力を発生させることができて、前進速度を増加させることができるサイクロイダル・ブレードを提供すること。
【解決手段】ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて、一方向に推力Ｆを発生させるサイクロイダル・ブレード１０であって、前記ヘリコプタの垂直軸に沿って延びる回転軸１２と、前記ヘリコプタの垂直軸に沿って延び、かつ、前記回転軸１２とともに回転する複数枚のブレード１１と、前記一方向と反対の方向に移動させられることにより、前記一方向と反対の側を通過する前記ブレード１１のピッチ角を減少させ、前記一方向と同じ側を通過するブレード１１のピッチ角を増加させるピッチ角変更機構１３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて推力を発生するサイクロイダル・ブレードに関するものである。

ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて推力を発生するものとしては、メインロータのアンチトルクを発生させるテールロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１４５１９６号公報（図２）

しかしながら、上記特許文献１に開示されたようなテールロータは、メインロータのアンチトルクを発生させるだけのものであり、前進力に寄与する推力を発生させるものではなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、前進飛行時に前進力を発生させることができて、前進速度を増加させることができるサイクロイダル・ブレードを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るサイクロイダル・ブレードは、ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて、一方向に推力を発生させるサイクロイダル・ブレードであって、前記ヘリコプタの垂直軸に沿って延びる回転軸と、前記ヘリコプタの垂直軸に沿って延び、かつ、前記回転軸とともに回転する複数枚のブレードと、前記一方向と反対の方向に移動させられることにより、前記一方向と反対の側を通過する前記ブレードのピッチ角を減少させ、前記一方向と同じ側を通過するブレードのピッチ角を増加させるピッチ角変更機構とを備えている。

本発明に係るサイクロイダル・ブレードによれば、例えば、図２および図３に示すように、水平面（回転軸１２の回転軸線と直交する一平面（ヘリコプタ１のＸＹ平面））内において、ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９を備えたピッチ角変更機構１３を、発生させたい推力Ｆの方向と反対の方向に移動させることにより、移動させた側を通過するブレード１１のピッチ角が減少し、移動させた側と反対の側を通過するブレード１１のピッチ角が増加することとなり、これにより、移動させた側と反対の側に向かって推力Ｆが発生することとなる。
すなわち、本発明に係るサイクロイダル・ブレードによれば、例えば、水平面内の所望の方向に推力Ｆを発生させることができる。

本発明に係るヘリコプタは、例えば、水平面内の所望の方向に推力を発生させることができるサイクロイダル・ブレードを備えている。

本発明に係るヘリコプタによれば、サイクロイダル・ブレードにより発生した推力が、ホバリング時には、主としてメインロータのトルク作用を打ち消すのに利用され、前進飛行時には、主として前進力を得るのに利用されることとなる。
そして、サイクロイダル・ブレードにより発生した推力の前向き（飛行方向）分力を、前進飛行時における前進力に寄与させる（利用する）ことができるので、ヘリコプタの前進速度を増加させ、ヘリコプタの高速化を図ることができる。

本発明に係るサイクロイダル・ブレードによれば、前進飛行時に前進力を発生させることができて、前進速度を増加させることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係るサイクロイダル・ブレードの一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
なお、図１は、本実施形態に係るサイクロイダル・ブレード１０を具備したヘリコプタ（「回転翼航空機」ともいう。）１の概略全体斜視図である。

図１に示すように、ヘリコプタ１は、胴体２と、胴体２の上方に配置されたメインロータシステム３と、胴体２の下方に配置された降着装置（図示せず）と、胴体２の後方に配置されたテールブーム４と、このテールブーム４の後端部に配置されたサイクロイダル・ブレード（「テール・ロータ」ともいう。）１０とを主たる要素として構成されている。

つぎに、図１に示すサイクロイダル・ブレード１０を簡略化して描いた図２および図３を用いて、サイクロイダル・ブレード１０の構成および動作等について説明する。
サイクロイダル・ブレード１０は、複数枚（本実施形態では８枚）のブレード１１（図１参照）と、ヘリコプタ１のＺ軸（ヨー軸：垂直軸）に沿って延びる回転軸１２と、ピッチ角変更機構１３とを備えている。

図２および図３に示すように、ブレード１１はそれぞれ、平面視略矩形状、断面視翼型形状を呈する板状の部材であり、各ブレード１１の前縁部には、回転軸１２の回転軸線に沿って延びる第１のヒンジ（回動軸）１４ａが設けられており、各ブレード１１の翼弦長における略中央部には、回転軸１２の回転軸線と直交するとともに、各ブレード１１の翼弦長に略沿って延びる第２のヒンジ１４ｂが設けられている。また、第１のヒンジ１４aと回転軸１２とは、リンク１５を介してそれぞれ連結（接続）されている。

回転軸１２は、図示しない原動機（例えば、ガスタービンエンジン等）の回転力が、メイン・ギアボックス（図示せず）、ドライブ・シャフト（駆動軸）１６（図４参照）、およびテール・ギアボックス１７（図４参照）を介して与えられることにより、回転軸１２の回転軸線回りに回転させられるようになっている。そして、回転軸１２が回転すると、ブレード１１およびリンク１５も一体的（一緒）に回転するようになっている。

図４に示すように、ピッチ角変更機構１３は、テール・ギアボックス１７の上方（略真上）に配置されたステーショナリー・ディスク１８と、ステーショナリー・ディスク１８の上方に配置されたローテーティング・ディスク１９とを備えている。
ステーショナリー・ディスク１８は、ローテーティング・ディスク１９を回転可能に支持するものであり、図示しない駆動機構を介してテールブーム４の後端部に取り付けられている。駆動機構は、ステーショナリー・ディスク１８（およびローテーティング・ディスク１９）を、回転軸１２の回転軸線と直交する一平面（ヘリコプタ１のＸＹ平面）内において移動させるものであり、この駆動機構には、胴体２内に収められた制御器から出力された制御信号（指令信号）を伝達する電気配線（あるいは制御器から出力された制御信号に基づいて制御（操作）されるリンク）２０が接続されている。

ローテーティング・ディスク１９は、ステーショナリー・ディスク１８に対して回転するとともに、ステーショナリー・ディスク１８とともに、回転軸１２の回転軸線と直交する一平面（ヘリコプタ１のＸＹ平面）内を移動するものである。また、ローテーティング・ディスク１９の外周面には、対応する第２のヒンジ１４ｂの軸線に沿って延びる第３のヒンジ２２が設けられており、第２のヒンジ１４ｂと第３のヒンジ２２とは、ピッチ・リンク２１を介してそれぞれ連結（接続）されている。そして、回転軸１２が回転すると、ローテーティング・ディスク１９およびピッチ・リンク２１も一体的（一緒）に回転するようになっている。

さて、ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９が、駆動機構によって、図３に示す中立位置（すべてのブレード１１のピッチ角が０度となる位置）から、例えば、図３において上方に移動させられると、図３において上方を通過するブレード１１は、第１のヒンジ１４ａ回りに回動してそのピッチ角が減少させられ（ピッチダウンさせられ）、図３において下方を通過するブレード１１は、第１のヒンジ１４ａ回りに回動してそのピッチ角が増加させられ（ピッチアップさせられ）て、図３において下向きに推力Ｆが発生することとなる。すなわち、ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９が移動した方向と反対の方向に推力Ｆが発生することとなる。ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９は、駆動機構によって、水平面（回転軸１２の回転軸線と直交する一平面（ヘリコプタ１のＸＹ平面））内のいずれの方向にも移動できるように構成されているので、推力Ｆは、水平面内のいずれの方向にも発生させることができるようになっている。

また、ブレード１１のピッチ角は、ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９の移動量、すなわち、第２のヒンジ１４ｂから回転軸１２までの距離に反比例する、言い換えれば、第２のヒンジ１４ｂから回転軸１２までの距離が大きいとピッチ角が小さくなり、第２のヒンジ１４ｂから回転軸１２までの距離が小さいとピッチ角が大きくなるので、ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９の移動量を調整することにより、推力Ｆの大きさを調整することができるようになっている。

そして、本実施形態に係るサイクロイダル・ブレード１０を具備したヘリコプタ１では、サイクロイダル・ブレード１０により発生した推力Ｆが、ホバリング時には、主としてメインロータのトルク作用を打ち消すのに利用され、前進飛行時には、主として前進力を得るのに利用される。

本実施形態に係るサイクロイダル・ブレード１０によれば、水平面（回転軸１２の回転軸線と直交する一平面（ヘリコプタ１のＸＹ平面））内において、ステーショナリー・ディスク１８およびローテーティング・ディスク１９を、発生させたい推力Ｆの方向と反対の方向に移動させることにより、移動させた側を通過するブレード１１のピッチ角が減少し、移動させた側と反対の側を通過するブレード１１のピッチ角が増加することとなり、これにより、移動させた側と反対の側に向かって推力Ｆが発生することとなる。
すなわち、本実施形態に係るサイクロイダル・ブレード１０によれば、水平面内の所望の方向に推力Ｆを発生させることができる。

また、サイクロイダル・ブレード１０は、テールブーム４の後端部に取り付けられ、かつ、従来のテールロータと同様、図示しない原動機（例えば、ガスタービンエンジン等）の回転力が、メイン・ギアボックス（図示せず）、ドライブ・シャフト（駆動軸）１６（図４参照）、およびテール・ギアボックス１７（図４参照）を介して与えられるように構成（設計）されているので、既存のヘリコプタに搭載されているテールロータを取り外して、その代わりに適用することも可能である。

本実施形態に係るサイクロイダル・ブレード１０を具備したヘリコプタ１によれば、サイクロイダル・ブレード１０により発生した推力Ｆの前向き（飛行方向）分力を、前進飛行時における前進力に寄与させる（利用する）ことができるので、ヘリコプタ１の前進速度を増加させ、ヘリコプタ１の高速化を図ることができる。

また、サイクロイダル・ブレード１０の回転軸１２は、図示しない原動機（例えば、ガスタービンエンジン等）の回転力が、メイン・ギアボックス（図示せず）、ドライブ・シャフト（駆動軸）１６（図４参照）、およびテール・ギアボックス１７（図４参照）を介して与えられることにより、回転軸１２の回転軸線回りに回転させられるようになっており、サイクロイダル・ブレード１０の回転軸１２を駆動するための駆動装置を別途用意する（設ける）必要がないので、製造コストの高騰化およびヘリコプタ１の重量増加を抑制（回避）することができる。

なお、上述した実施形態においてサイクロイダル・ブレード１０の前方側または後方側に垂直尾翼が設けられているとさらに好適である。
これにより、前進飛行時におけるアンチトルクが垂直尾翼が発生する力によって相殺され、サイクロイダル・ブレード１０が発生する推力Ｆのすべてを前進力に寄与させることができて、ヘリコプタ１の前進速度をさらに増加させ、ヘリコプタ１のさらなる高速化を図ることができる。

また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更実施可能である。

本発明の一実施形態に係るサイクロイダル・ブレードを具備したヘリコプタの概略全体斜視図である。図１に示すサイクロイダル・ブレードを簡略化して描いた図であって、中立位置を示す平面図である。図１に示すサイクロイダル・ブレードを簡略化して描いた図であって、推力発生位置を示す平面図である。図１に示すサイクロイダル・ブレードの左側断面図である。

符号の説明

１ヘリコプタ
４テールブーム
１０サイクロイダル・ブレード
１１ブレード
１２回転軸
１３ピッチ角変更機構
１８ステーショナリー・ディスク（ピッチ角変更機構）
１９ローテーティング・ディスク（ピッチ角変更機構）
Ｆ推力

Claims

ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて、一方向に推力を発生させるサイクロイダル・ブレードであって、
前記ヘリコプタの垂直軸に沿って延びる回転軸と、
前記ヘリコプタの垂直軸に沿って延び、かつ、前記回転軸とともに回転する複数枚のブレードと、
前記一方向と反対の方向に移動させられることにより、前記一方向と反対の側を通過する前記ブレードのピッチ角を減少させ、前記一方向と同じ側を通過するブレードのピッチ角を増加させるピッチ角変更機構とを備えていることを特徴とするサイクロイダル・ブレード。
請求項１に記載のサイクロイダル・ブレードを具備してなることを特徴とするヘリコプタ。