JP2011521153A - ファンブレードの保持および可変ピッチのためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンにおけるファンブレードのピッチを可変とするシステムを提供する。
【解決手段】航空機のエンジンのローターブレードにおける可変ピッチを提供するためのシステムは、回転可能なハブ、当該回転可能なハブに設置される少なくとも一つのブレード、当該回転可能なハブに作動可能な状態で繋がっているギアメカニズム、当該ギアメカニズムに回転可能かつ作動可能な状態で繋がっているタイミングリング、並びに当該タイミングリングと回転可能なハブの上に設置される少なくとも一つのブレードとを作動可能な状態で繋げているピッチアームを備えている。本システムの運転において、ギアメカニズムは、タイミングリングの回転をもたらし、回転可能なハブの上に設置される少なくとも一つのブレードのピッチを変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、広くは、ファンブレードを航空機のエンジンに取り付けるためのシステムに関し、より狭くは、航空機のエンジンのファンブレードを保持するとともに当該ブレードのピッチを使用中に可変とするシステムに関する。ファンブレードの入射角を変えることにより、従来は潜在的な安定性の問題（ファンブレードの揺れ）のために制限されていたターボファンエンジンにおける設計形状の拡張、すなわちより効率的な作動形態（より高いファンのバイパス比やより低いファンの圧縮比）が可能となる。本発明は、ファン後方のダクトの面積に変更を加えた新しいエンジンによって、入射角の不安定性を避けるための、現在の手法に対する優れた代替案を提供する。

プロペラ、ヘリコプターのローター、もしくは所定数のブレードを伴うある種のファンにおいて、ピッチを変化させるための一般的な方法においては、通常、ボールベアリングもしくはローラーベアリング、および／もしくは柔軟性部材等といった比較的低い摩擦を伴ってブレードの回転を可能とする構造を根元部分に取り付けることを伴う。そのような装置は、ブレードに生じる大きな遠心力を支持しなければならないため、重くなり得る。さらに複雑な問題として、ブレードの板状構造の上にかかる遠心力による負荷は、ピッチをコントロールするシステムが克服しなければならない大きな捩じり荷重を生みだすということがある。これらの力はブレードを危険な無角度のピッチ位置に向かうように回転させ、その結果、ピッチのコントロールにおける誤作動が生じ、ローターのオーバースピードおよび潜在的なブレードによる損失がもたらされる。

回転しているブレードのピッチ角を変化させるために必要とされる力は、かなり大きい。プロペラの技術において、可変ピッチは何年も前に導入されたのだが、この力は通常、全捩じりモーメント（TTM）と呼ばれる。それは、３つの基本的な力の正味の総合計である。１番目は、ピッチが変化する軸周りのブレードの翼の非対称な質量の分布（すなわち、円形ではなく楕円形の翼）から生じる遠心力による捩じりモーメント（CTM）である。２番目は、各々の翼の部分の上にかかる圧力の実効中心がピッチを変える軸の前方もしくは後方に位置し、その空力的な負荷がブレードのピッチを変える軸周りの捩じり負荷を引き起こす場合にもたらされる空力学的な捩じりモーメント（ATM）である。最後は、大きい遠心力の負荷のために、ブレードを支持する保持ベアリングの中において動きに抵抗するように生じる摩擦による捩じりモーメント（FTM）である。それらの中で、CTMが最も大きく、ATMおよびFTMはCTMと比べかなり小さい。CTMは、ブレードをピッチが低くなる方向に回転させるように働く。ブレードの翼の上に働く空力的な圧力の中心は、通常、そのピッチが変化する軸の前側にあるので、ATMは、通常ブレードのピッチを増加させるように、すなわちCTMと反対方向に働く。摩擦によって生じるFTMは、ブレードのピッチがいずれの方向へ変わることも抑制するように働く。

TTMがCTMにより打ち消された状態で、ピッチコントロールシステムは、ピッチを増加させる方向に捩じり負荷をかけて、ブレードのピッチを一定になるように保持する。その際、当該システムは、FTMにさらに打ち勝つように、ブレードのピッチを増加させる方向により高い力を負荷する。もしピッチシステムに故障および／もしくは制御不能な状態が起きれば、ブレードは当然ながらピッチが低くなる方向に向かって回転する。ブレードのピッチが低くなると、エンジンに対する回転方向の抵抗が小さくなるため、運転中のエンジンにおいてローターおよびエンジンの危険なオーバースピードが生じ得る状況となる。エンジンの推力が落ちる場合、通常、ピッチコントロールの不能を伴う。さらに、TTMがブレードを低いピッチに向けて回転させる可能性がある一方、ローターの推力は突然、航空機のコントロールの不能をもたらす可能性のある高い後方牽引力に変わり、その結果、ローターのオーバースピードがもたらされる場合がある。ローターのオーバースピードは、ローターに動力を与えるエンジンが往復式エンジンである場合よりもタービンエンジンである場合の方が生じやすく、さらに、タービンエンジンがローターに動力を与える「フリー」タービンを有しているならばなおさらである。ターボファンエンジンはファンの中に多数のブレードを有しているため、ピッチコントロールの不能および低いピッチへのブレードの回転は、大きな後方牽引力およびオーバースピードの状態を引き起こし得る。それゆえ、バックアップ可変ピッチシステムやピッチの安全掛け止め機構、その他の複雑で高価で、また高重量の解決手段は、今日まであまり注目されて来なかった。

ピッチの動きにおける望ましくない変化を防ぐための従来の解決方法としては、ブレードの根元側の端部もしくはその近傍において、当該ブレードの側面に平衡重りを付加する方法がある。この重りは、全てのブレードの各々に対し、常に捩じる負荷に打ち勝って当該ブレードを高いピッチへと動かすために、もしくは少なくとも低いピッチへ向かう動きを妨げピッチの設定を保持するために要する正味のTTMを生み出すために十分な質量と配置でなければならない。各々のブレードに配置される平衡重りは通常非常に大きく、ローターのハブおよびブレードを保持するベアリングに対して付加される負荷のみならず、ローターに対して望ましくない荷重を加え得る。また、平衡重りを支持するアームの不具合によりその重りが航空機の機体にぶつかると、ローターの危険な不安定さと相俟って、衝撃損傷が生じる危険性も伴う。

ピッチの動きにおける望ましくない変化に対処するための他の方法として、油圧システムをバックアップする補助的な電気ポンプ等のようなバックアップ可変ピッチシステムを使用する方法がある。そのようなシステムは、ピッチの角度を「フェザー」位置等の高い位置に動かすことができる。また、ピッチ駆動システムにおけるリニアACMEネジといった高摩擦装置、ハーモニックドライブ装置、もしくはラッチング装置を利用する方法もあり、それらのいずれもピッチコントロールが不能となった場合、現在のピッチの位置を保持するように設計されている。後者の方法は、思いがけない運転条件において不具合が生じ、エンジンから継続的に動力が与えられている場合において、運転の継続を可能にするという利点がある。しかしながら、ピッチが滑空やツインエンジンの運転において最適ではない位置に維持されると、依然として増加する後方牽引力から生じる危険なフライトコント制御の状況が生じる可能性がある。

ターボファンエンジンは、前列の大きなファン（実質的には、ダクトが付いたプロペラ）からそれらの推力の９０パーセントを得ているが、今日において可変ピッチは採用されていない。ジェットエンジンにおいては、エンジンの回転スピードはほとんど一定なので、力の大きさは燃料の供給量によって調整されている。しかしながら、全ての今日のジェットエンジンは、固定ピッチのブレードを有しており、それらは、暑い日における最大負荷において離陸するために十分な推力を供給可能なように、より大きな妥協的形状の翼を採用している。その結果、これらのエンジンは最適ではないブレードの角度で配置された必要以上の数の翼を備え、非効率的な巡航をもたらす。航空機による航行が次世代においても生き残るためには、効率性および低燃費性を著しく増大させる必要があるだろう。

上記の事情に鑑み、本発明は、入射角の不安定性を避けるための、現在の手法に対する優れた代替案を提供することを目的とする。

ファンブレードのピッチを可変とすることは、推進装置において推力を生み、および／もしくは力を吸収する能力をコントロールする便利な手段である。このことは、ファンのプロペラを非常に効率的にし、例えばファンに入ってくる空気の速度における変化やファンに加えられる力の大きさにおける変化といった、ローターの作動状態における変化に対応することを可能にする。例えば、様々なデザインの航空機に推力を与えるために用いられるターボファンエンジンは、静止推力時、離陸時、上昇時、巡航時、下降時、および着陸時のそれぞれの状態間で生じる速度および負荷の著しい変化に直面し、それらに対応することが必要とされる。

以下に、ローターのブレードの取り付け、保持、およびピッチコントロールに関する新しいシステムを開示する。それは、可変ピッチ推進システムの多くの側面を単純化すると同時に、ローターの作動における安全性および大きく向上されたローターの効率性を維持しながら、システムの費用および重量を著しく減少させる。この設計は、固定ピッチのファンを、保守性を維持しながら、安全で、軽く、非常に効率的な可変ピッチシステムへと移行させる潜在的な可能性を有している。また、この設計は、ターボファンジェットエンジンにおける大きく、ダクトが設けられた、高いバイパス比のファンによく適合する。その場合、現在の設計に比して１５パーセント乃至２０パーセントの消費燃料の節約が可能と思われる。今日まで、このような高効率性を得るために可変ピッチの特徴をターボファンエンジンに導入し、安全で、実際的で、軽量で、費用対効果に優れた手段を実現するような成功した設計は存在しなかった。高い燃料価格が市場を動かし、本発明によって提供されるこの特徴がかつて無い程に望ましいものとなるだろう。

一側面において、本発明は、航空機のエンジンのローターブレードに対する可変ピッチを供給するためのシステムを提供する。当該システムは、回転可能なハブ、当該回転可能なハブの上に設置される少なくとも１つのブレード、当該回転可能なハブに作動可能な状態で繋がっているギアメカニズム、当該ギアメカニズムに回転可能および作動可能な状態で繋がっているタイミングリング、および当該タイミングリングおよび当該回転可能なハブの上に設置される少なくとも１つのブレードに作動可能な状態で繋がっているピッチアームを備える。当該システムの作動において、ギアメカニズムは、タイミングリングの回転が当該回転可能なハブの上に設置される少なくとも１つのブレードのピッチを変えることを可能にする。

別の側面において、本発明は、航空機のファンブレードを保持し当該ファンブレードに対して可変ピッチを提供するためのシステムを提供する。そのようなシステムは、回転可能なハブ、当該回転可能なハブの上に設置される少なくとも１つのファンブレード、当該回転可能なハブに作動可能な状態で繋がっているギアメカニズム、当該ギアメカニズムに繋がっており連携動作するドライブモータ、当該ギアメカニズムに回転可能および作動可能な状態で繋がっているタイミングリング、および当該タイミングリングおよび当該回転可能なハブの上に設置される少なくとも１つのブレードに作動可能な状態で繋がっているピッチアームを有する。当該システムの作動において、ドライブモータは、ギアメカニズムを通じてタイミングリングを回転させて、回転可能なハブの上に設置されている少なくとも１つのファンブレードのピッチを変える。

図１は、航空機のローターブレードを保持し当該ブレードに可変ピッチをもたらすシステムを表す斜視図である。 図２は、図１にかかるシステムの中央のハブの斜視図である。 図３は、ギアフレーム４８からピッチ調整メカニズムまでの部分を表す図１にかかるシステム側面図である。 図４は、中央にドライブモータが取り付けられた図１にかかるシステムのギアフレームを表す斜視図である。 図５は、見やすいようにギアフレームの支持要素を取り払った分割されたギアおよびウォームギアのドライブシステムを後方から見た斜視図である。 図６は、ローターブレードのピンの根元部分における蝶番によるピッチアームとブレードピンとの結合を表す図１にかかるシステムを前方から見た斜視図である。 図７は、タイミングリングのポストが受け台上の１点においてローターブレードのピンの根元部分に結合され得る航空機のローターブレードを保持するためのシステムを前方から見た斜視図である。 図８は、ローターブレードのピンの根元部分を取り付けるための中央のハブ上の回転可能なU字型金具の上側の部分的な断面を表す側面図である。 図９は、ブレードのピンの根元部分においてほぞに挿入されたブレードピンの斜視図である。 図１０は、ブレード間に位置し中央部分の空気が流れる流路の表面を画定するプラットフォームを表す前面図である。

図１および図２に示されるように、ファンのローターブレードを保持し当該ローターブレードに可変ピッチをもたらすシステムは、一般的に参照番号１０によって示され、以下「システム１０」として言及される。システム１０は、ピン（ピンのデザインは、円柱形状であってもよいし円とは異なる断面を有していてもよい）の根元部分に対する取り付け手段を有するローターブレードを保持している。ピンの根元部分１２は、中央本体の空気が流れる流路１４の内側部分である。ピンの根元部分１２は、ピン１８の周りの覆いから延伸する３つのブレードほぞ（図３および図６において２１という参照番号によって示されている）を有するブレード１６を有している。ピン１８は、図９においてブレードに挿入された状態が示されている。３つのブレードほぞ２１は、中央のハブ３４から延伸している少なくとも２つの柔軟性のサポートほぞ２０を収納するための空間を画定している。本発明において、このハブはローターの中央線２４の上に位置し、少なくとも２つの柔軟性のサポートほぞ２０は３つのブレードほぞ２１の間の空間においてピン１８に取り付けられている。これらのサポートほぞ２０は、さらに内側に延伸して中央のハブ３４に取り付けられている。各々のサポートほぞ２０は、ブレードのCTMおよびATMの力をバランスさせるように旋回もしくは湾曲可能となっている。

柔軟性のサポートほぞ２０は、ブレード１６を支持する共通のピン１８の受容可能な量の角度方向の回転を許容するような、十分な長さおよび生来の柔軟性を有している。ブレード１６の根元は、中央のポストもしくは中央のハブ３４における他の同様な構成部分の上に設置されるU字型金具３０を組み込む揺りかごのような形状の要素（受け台２８）の中にしっかりと取り付けられる。そして、当該ブレード１６の根元は、その周りにブレードのピッチの回転を生ずる軸３６を確立する。このシステム１０は、また、ブレード１６の根元にかかる空力的な力およびトルク要素を支持する。しかしながら、この目的のために用いられるベアリングもしくは軸受筒のスリーブは、従来のローターブレードによって要求されるものよりも著しく小さくすることができる。なぜなら、空力的な負荷よりも最大で１５０倍も大きい本発明にかかるブレードにおける遠心力は、本発明にかかる２本のサポートほぞ２０によって別々に支持されるからである。これらのサポートほぞ２０は、ブレード１６を支持する主要な手段を提供し、いくらかのねじれ抵抗をもたらすが、摩擦抵抗は非常に小さい。それに加えて、U字型金具３０およびハブのポストは、主要な支持ストラップに加えてブレード１６および受け台２８を保持する２次的な手段（例えば、ボルト、留め具、安全保持具、もしくは同様のものであり、それらにはネジ山が設けられていてもよい）を提供する。ピンの根元のブレードのデザインは、U字型金具３０に設けられたほぞ８６の追加的な支持性能と組み合わされることによって、外部からの破片（大きな鳥もしくは滑走路の破片）を伴う衝撃等のような偶発的なアクシデントの発生において、安全性を確保する手段を提供する。なお、そのような衝撃からもたらされるブレードを曲げる方向の負荷は、通常の作動による力よりも何倍も大きくなり得る。

各々のブレード１６上に設けられた角度の付けられたストラップおよび中央の旋回するポストの使用から生ずるターボファンエンジンの付加的な利点として、ブレードのピッチ変化に伴い、内側および外側へわずかな移動が生じる。離陸時および／または着陸時において、すなわち低い前進スピードのためにブレードの角度が最も低くなる２度の状態において、ブレード１６はわずかに内側に引き込まれる。高速巡航の状態においては、ブレードの角度はその最も高い位置まで増加され、ブレードがわずかにより外側位置へと移動される。後者は、特に、航空機が長いフライトのほとんどの時間を費やす巡航時において、ブレードとダクトの先端間の隙間を最小限にするという利点を有する。前者の状態においては、ブレード１６は引き込まれて、航空機が地面に接する際のブレードの先端の擦れを防ぎ、円盤の慣性がシャフトのセンターラインを中央からずれさせ、特にハードランディングや滑らかでない滑走路上においてメリットをもたらす。上述されたように、本発明から生ずるブレードの動きによって、巡航速度における効率性が最大化され得る。

互いにずらし、もしくは角度を付けて配置される少なくとも２つの支持部材４０が使用されることにより、ブレード１６が低いピッチへ向かって回転しようとする自然なTTMの傾向に対して逆に働く。この設計は、ブレードの機構を可変ピッチのシステムから分離する手段を提供する。その最も単純な形態において、これらの２つのサポートほぞ２０の内側の端部もしくは根元部分は、２つの個別の支持部材４０を伴う中央のハブ３４に対して効率的に固定される（これらの支持部材は、構造を最適化するために円柱形状であってもよいし、非円柱形状であってもよい）。さらに、サポートほぞ２０におけるねじれ応力を減少させるために、これらの２つのほぞの各々は、本発明のあり得る改良形において、２つもしくはそれ以上の数の個別のサポートほぞによって代替されてもよい。また、支持部材４０のうちの一つもしくは両方は、１以上のサポートほぞ２０の独立した回転を可能にするベアリングメカニズムを有していてもよい。ピッチコントロールの不能および／もしくはエンジンの力の損失が生じた場合に備え、中央のハブ３４においてサポートほぞ２０の連結点を注意深く空間を開けて配置することによって、望ましいピッチの設定が得られる。その配置は、ブレードのTTMが、１つではなく２つの支持経路上にかかる大きな遠心力による引っ張り負荷に影響されて、いかなるローターのスピードや巡航等のいかなる航行状態においてもバンランスした状態を維持し、もしくは望ましい設定へ向かって移動するように、バイアスがかけられている。連結点およびその結果として生ずる角度の設定は、まず分析によって決定され、その後の試験により検証される。

サポートほぞ２０は、カーボンファイバーの材料から製造されてもよいし、樹脂および／もしくはゴムを基材とするマトリックスシステムに属するその他の適切な高強度繊維性材料から製造されてもよい。そのようなカーボンファイバーの材料は、航空機のエンジンの運転において発生する応力および力に耐えることができる。本発明は、これに限られるものではなく、サポートほぞ２０は例えば金属（例えば、鋼線）およびそれをゴム素材によって被覆したもの、線維性のポリアミド、もしくは繊維性のガラスであってもよい。

システム１０において、ブレードの角度のピッチの変更は、ピッチアーム７４に設けられたスロットに嵌め込まれたポスト７６と連動して動くタイミングメカニズムもしくはタイミングリング４６の使用によって達成され得る。ピッチアーム７４は、各々のブレードピン１８から延伸した部分であり、ブレードの前側もしくは後側に配置される。そのような延伸構造は、可変ピッチシステムに対して構造上の利点を提供する。本発明は、ブレードピン１８の延伸した部分であるピッチアーム７４に設けられたスロットと連結されたタイミングリング上のポスト７６が動く構成に限られるものではなく、図７に示されるように、受け台の一部分に設けられたスロットに直接連結されるポスト７６を有する構成によって、タイミングリングがブレードの角度のピッチの変更に用いられてもよい。また、タイミングメカニズムおよび中央のブレードの旋回機構は全体として、ブレード毎のピッチの角度の設定における一貫性を確実なものとする。タイミングリングは、以下に説明するようなギアの配置等のメカニズムによって容易に実現することができる。それに代えて、タイミングリング４６がハーモニックドライブ（Harmonic Drive）として知られるメカニズムによって作動されてもよい。ハーモニックドライブは、小型の電気式もしくは水圧式のモータによって運転することが可能であり、特に本発明によって提供されるピッチのコントロール時の負荷が小さいタイミングリングに適している。

図３に示されるように、中央のハブ３４の前方面にはギアフレーム４８が取り付けられている。また、図４に示されるように、ギアフレーム４８は、ボルトもしくは他の任意の適切な固着機構によって中央のハブ３４の前方面に取り付けられるリング構造を有している。また、分割されたギア５０が、ボルトにより、もしくは直接、タイミングリング４６の背面に取り付けられており、ギアフレーム４８の前方面に設けられたハウジング内のスロットを作動可能な状態で貫通している。

図５に示されるように、分割されたギア５０は、ローターの中央線２４の周りをギアフレーム４８に対して相対的に回転するリング部材５２を有している。分割されたギア５０の前方面上のリング部材５２の回転は、ギアフレーム４８に対して相対的にギア（リング部材５２）および取り付けられたタイミングリング４６の両方の回転を可能にするベアリング（図３において、参照番号５６によって示されている）によってもたらされる。

ドライブモータ６０等のようなドライブメカニズムは、ローターの中央線２４の上の分割されたギア５０の中央位置に配置される。ドライブモータ６０からのトルクは、ウォーム６１を通して複数のウォームギア６３および複数のオフセットドライブシャフト６２に伝えられる。オフセットドライブシャフト６２は、各々、リング部材５２の上に配置されている対応する数のウォーム６４に作動可能な状態で繋がれており結合されている。各々のウォーム６４は対応するウォームギア６６を動かし、それに従ってウォームギア６６はドライブギア６８を動かす。ドライブギア６８は、順番に作動可能な状態でドライブギアの歯７０と噛み合っており、分割されたギア５０をギアフレーム４８に対して相対的に回転させる。３つのドライブシャフト６２は、ドライブモータ６０からのトルクを対応するウォームおよびウォームギアに伝達する手段として示されている。本発明はこれに限られるものではなく、いかなる数のドライブシャフトが用いられてウォームおよびウォームギアが駆動され、ギアフレーム４８の上の分割されたギア５０の回転がもたらされてもよい。

複数のドライブシャフトを通じてトルクをドライブギアの歯７０に伝達するドライブモータ６０を採用することにより、ローターの中央線２４の周りのリング部材５２の回転における微細な変化が許容され、ドライブモータの高速（単位分当たりの高い回転数）な作動が可能となる。ドライブモータ６０は、電気式、水圧式、それらの組み合わせ、もしくはその他の適切な手段のいずれによって運転されてもよい。

さらに、本発明は、分割されたギア５０およびギアフレーム４８を採用するものに限られるものではなく、これらの要素はハーモニックドライブもしくはそれと同様なもの等の他の適切な装置によって代替されてもよい。

図３および図６に示されるように、タイミングリング４６がピッチアーム７４を通じてピン１８に繋がれている。ピッチアーム７４の前側の端部はタイミングリング４６の上のポスト７６に繋がれており、その結果として、タイミングリング４６の回転に応じてピッチアーム７４の前側の端部がタイミングリングに対して相対的に回転、湾曲、もしくは移動することが可能となっている。ピッチアーム７４の後方側の端部は、ピン１８の端部の上のピン／U字型金具の配列７８に繋がっている。ピン／U字型金具の配列７８は、ピッチアーム７４がピン１８に対して相対的に移動することを許容する。

本発明は、タイミングリング４６の上のポスト７６が、ピッチアーム７４に設けられたスロットに連結され、その後にピン１８に連結されている構成に限られない。図７に示されるように、ポスト７６は、ブレードのピッチの変更をもたらすために、受け台２８の中のスロットに直接繋がれているか、もしくは接合されていてもよい。

図８に示されるように、参照番号８０によって示される中央のポストが、それを介してU字型金具３０を中央のハブ３４に設置するために設けられている。中央のポスト８０は、U字型金具３０を受容し、ボルト８４もしくは他の適切な留め具によりそれをそこに固定している。軸受筒８８は、中央のポスト８０の外側表面とU字型金具３０の内側表面との間に配置されている。U字型金具３０は、ピン１８を収容するための開口部を有する２つのウイング（ほぞ８６）を有している。また、図８に示されるように、必要に応じて、ハブの前側および後側のリング上に２個のカーボンファイバーの巻き線８５（黒で示される部分）が設けられている。この巻き線８５はファンの回転スピードにおいて生ずるブレードにかかる大きな遠心力に抵抗する助けとなり、輪に対する負荷の許容量を増加させる。

図１０に示されるように、中央本体の空気の流路１４は、ピンの根元部分１２の上方かつブレード１６の間の空間として画定される。ブレード１６が配置される受け台２８は、プラットフォーム９０および９１によって隣接する受け台に繋がっている。プラットフォーム９０は、一方の端部９２を受け台の対応する端部の上に配置されているJ字型のスロット９４の中に嵌め込むことにより、受け台２８に繋がっている。プラットフォーム９０の他方の端部９５は、隣接するプラットフォーム９１に設けられたスロットに嵌め込まれる。プラットフォーム９１は、ブレードを受け台に繋ぐメカニズムによって、同時に受け台に繋がれている。（図示されぬ）円錐形先端部もしくはそれに類するものが、その端部がプラットフォーム９０および９１の前側の端部に位置するように、中央のハブを覆うように配置されている。

本発明から多くの利点がもたらされる。第１に、ハブにおける支持部材の連結点の間に設けられる間隔を慎重に選択することにより、ローターブレードのTTMをバランスさせることが可能となり、ピッチコントロールが失われた場合において、与えられた作動条件に応じた望ましいピッチの角度を実現することができる。第２に、この設計によれば、ブレードのピッチコントロールが失われた場合に備え、ローターブレードの平衡重りもしくは他のより複雑なピッチコントロールのバックアップシステムを導入する必要性がなくなる。第３に、この設計は、ターボファンエンジンに用いられるような単一のローターにおける多くのファンブレード（１８個から２２個までの間、もしくはそれ以上）を効率的にコンパクトに保持する構造的な手段を提供する。それと同時に、全てのブレードのピッチの角度を同時に変化させる手段を提供する。第４に、この設計は、ローター全体を取り外すことなく、単一のブレード、ブレードのピン、および／もしくは受け台の装置を比較的簡単に取り外し、もしくは交換することを可能にするので、保守点検上の利便性をもたらす。第５に、ブレードのピッチの角度が減少もしくは増加される場合に、ブレードは各々より内側もしくは外側にわずかに移動する。そのことによって、地上の運転において好都合な隙間がもたらされるとともに、巡航時における効率の最大化がもたらされる。

さらに、本発明は、様々な空気の流れに応じてブレードのピッチの角度を調整することを可能とし、あらゆる運転条件において効率を大きく改善する。可変ピッチの機構を有していないことは、自動車を全ての状況においてセカンドギアのみで運転するようなものである。可変ピッチの機構が無い場合、エンジンの失速を避けるためにエンジンの始動をゆっくりとしたものにしなければならない。そして、高スピードの場合、エンジンが本来必要とされるよりも速く回転するため浪費的となり、多くの燃料が無駄になる。すなわち、巡航速度に達した後はブレードの角度を減少させることによって燃料消費を減らすことができる。

本発明はその詳細な具体例に関して示され説明されてきたが、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形もしくは代替が行われ得ることが、当業者によって理解されるだろう。それに加えて、本発明の技術的思想の範囲内において、本発明の教示に対して特定の状況もしくは部材に適合させるための修正が行われ得る。それゆえ、本発明は上述した詳細な説明において開示された特定の具体例に限られるものではなく、本発明は以下の特許請求の範囲に含まれる全ての具体例を含むことが意図されている。

１０…システム、１２…ピンの根元部分、１４…流路、１６…ブレード、１８…ピン、２０…サポートほぞ、２１…ブレードほぞ、２４…ローターの中央線、２８…受け台、３０…U字型金具、３４…中央のハブ、３６…軸、４６…タイミングリング、４８…ギアフレーム、５０…分割されたギア、５２…リング部材、５６…ベアリング、６０…ドライブモータ、６１…ウォーム、６２…ドライブシャフト、６３…ウォームギア、６４…ウォーム、６６…ウォームギア、６８…ドライブギア、７０…歯、７４…ピッチアーム、７６…ポスト、７８…ピン／U字型金具の配列、８０…中央のポスト、８４…ボルト、８５…巻き線、８６…ほぞ、８８…軸受筒、９０…プラットフォーム、９１…プラットフォーム、９４…スロット、９５…端部

Claims (12)

1. 回転可能なハブと、
   前記回転可能なハブの上に設置される少なくとも一つのブレードと、
   前記回転可能なハブに対して作動可能な状態で繋がっているギアメカニズムと、
   前記ギアメカニズムに対して回転可能な状態および作動可能な状態で繋がっているタイミングリングと、
   前記タイミングリングと、前記回転可能なハブの上に設置される少なくとも一つのブレードとを作動可能な状態で繋げているピッチアームと
   を備え、
   前記ギアメカニズムは、前記回転可能なハブに設置されるギアフレームと、前記ギアフレームに作動可能な状態で設置される分割されたギアとを有し、
   前記ギアメカニズムの作動により前記タイミングリングが回転し、前記回転可能なハブの上に設置される少なくとも一つのブレードのピッチが変化する
   航空機のエンジンのローターブレードにおける可変ピッチを提供するシステム。
2. 前記少なくとも一つのブレードを前記回転可能なハブに繋げる柔軟性のあるほぞを備える
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記柔軟性のあるほぞは、カーボンファイバーの材料から作られている
   請求項２に記載のシステム。
4. ピンを備え、
   前記回転可能なハブの上に設置される少なくとも一つのブレードは前記ピンに繋がっており、前記ピンは前記回転可能なハブに繋がっている
   請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも一つのブレードはブレードほぞを有し、前記ブレードほぞは前記回転可能なハブから延伸しているサポートほぞに繋がっており、前記ブレードほぞおよび前記サポートほぞはピンに繋がっている
   請求項１に記載のシステム。
6. 前記少なくとも一つのブレードは、前記回転可能なハブから延伸するポストの上に回転可能な状態で設置されている
   請求項１に記載のシステム。
7. 前記分割されたギアに対して作動可能な状態で繋がっているドライブメカニズムを備える
   請求項１に記載のシステム。
8. 前記分割されたギアに対するドライブメカニズムの作動可能な連結はウォームおよびウォームギアの配列を伴い、前記ウォームおよびウォームギアの配列の作動は前記分割されたギアおよび前記タイミングリングの回転をもたらす
   請求項７に記載のシステム。
9. 前記ピッチアームは、前記少なくとも一つのブレードが取り付けられる受け台に対して作動可能な状態で繋がっている
   請求項１に記載のシステム。
10. 前記柔軟性のあるほぞは、線維性のポリアミドから作られている
    請求項２に記載のシステム。
11. 前記柔軟性のあるほぞは、線維性のガラスから作られている
    請求項２に記載のシステム。
12. 前記柔軟性のあるほぞは、樹脂マトリックスシステムに属する繊維性の材料から作られている
    請求項２に記載のシステム。

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