JP2013501677A

JP2013501677A - チルトロータ航空機

Info

Publication number: JP2013501677A
Application number: JP2012524299A
Authority: JP
Inventors: サンティノ・パンコッティ
Original assignee: アレーニア・アエルマッキ・エッセ・ピ・ア
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2013-01-17
Also published as: EP2464567A1; RU2012108853A; EP2508422B1; ITTO20090632A1; CN102596718A; KR20120081586A; US20120211608A1; EP2464567B8; US8960591B2; EP2508422A1; WO2011018697A1; EP2464567B1; CA2771012A1

Abstract

転換式航空機は、第１軸（３）を備えた機体（２）と、個々にシャフト（４２）を備え且つ翼（４）に取り付けられた２つのロータ（１４）と、を具備し、翼（４）は機体（２）に接続された固定部（５）とロータ（１４）を支持した可動部（６）とを備え、可動部（６）は固定部（５）に接続され第１軸（３）およびロータ（１４）のシャフト（４２）に対して横方向の第２軸（７）の周りに回転し、可動部（６）は固定部（５）の対側に配置され且つ各々が個々のロータ（１４）を支持した２つの半翼（８）と、翼（４）の全体に沿って延び且つ２つの半翼（８）を接続した延長部材と、によって一体に形成され、ロータ（１４）はトランスミッション（１２）を介してモータ（１３）によって駆動され、トランスミッション（１２）はロータ（１４）のシャフト（４２）に接続され且つ第２軸（７）と同軸のトランスミッションシャフト（４１）を具備している。

Description

本発明は転換式航空機、すなわち調節可能なロータを備えたハイブリッド航空機に関する。この航空機は選択的に、ロータが航空機の長手軸に略平行な軸とともに配置された「エアロプレイン（aeroplane）」の態様、およびロータが航空機の長手軸に略直交し且つ横方向の軸とともに配置された「ヘリコプター」の態様を仮定することが可能であり、固定翼ターボプロペラエンジンとヘリコプターとの利点を結合している。

上述のロータを調節する機能は、転換式航空機がヘリコプターのように離着陸することを可能にしている。すなわち、滑走路および極めて急勾配の軌道を必要とせず、例えば市街地における離着陸の地上の騒音を最小化している。類似の航空機の飛行は、おおよそ５００ｋｍ／ｈの飛行速度に達し且つその速度を維持することが可能であるか、またはいずれにしてもヘリコプターの飛行速度の約３００ｋｍ／ｈよりも高くなり、標準的な飛行高度は７５００ｍとなる。この高度はヘリコプターの巡航高度の約２倍であり、最も雲が形成され大気かく乱のある高度の上を飛行することを可能にしている。

言い換えると、従来のヘリコプターに対して、転換式航空機はほぼ２倍の飛行速度、略２倍の飛行距離、ならびに与えられた最大積載量での飛行時間および燃料供給の利点を備えており、したがって、その稼働がより安価となる。２倍を越える飛行距離は、飛行の全体にわたって天候状態（雲、乱気流）に対して敏感となる。他方で、従来の転換式航空機に関して、転換式航空機は空中静止可能、および市街地でさえも限定された空間に離着陸可能である利点を備えている。

今のところ、概略２つの転換式航空機が知られている。翼が概略固定されたままであり、モータ−ロータアセンブリのみが成せるとともに回転する「チルトロータ」と、ロータの姿勢が全体として翼推進システムを回転することによって調節される「チルトウィング」と、である。

チルトウィング、すなわち本発明が参照する転換式航空機は特許文献１から知られており、そこには各々が個々の翼部に取り付けられた２つのモータ−ロータアセンブリを具備し、翼部は航空機の長手軸に対して横方向に回転するように組み付けられ、個々のモータ−ロータアセンブリをヘリコプター形式または航空機形式に選択的に設定する航空機が記載されている。

欧州特許第１０５７７２４号明細書

構造的および機能的の両方において確かに有効ではあるが、上述の転換式航空機は複雑なデザインによっていくつかの欠点を有しており、したがって、生産が比較的高価となる。これは主に個別に制御された２つの回転翼部と２つのモータ−ロータアセンブリとが存在することによるものであり、それらは互いに同期されなければならず、反対向きにロータを回転しなければならず、完全に同一とすることは不可能である。

本発明の目的は、チルトウィング転換式航空機を提供することであり、この航空機は生産が容易且つ比較的安価であり、より少ない部品を具備し、前術の欠点を排除している。

本発明によれば、請求項１にクレームされたチルトウィング転換式航空機が提供され、好適に、請求項１に直接的にまたは間接的に従属した続きの請求項のいずれか１つにクレームされたチルトウィング転換式航空機が提供される。

本発明の比限定的な実施形態が、添付図を参照するとともに例示によって記載される。

本発明によるチルトウィング転換式航空機の好適な実施形態の側面を示した図である。図１の転換式航空機の正面を示した図である。図１の転換式航空機の上面を示した図である。図１の詳細の拡大図を示している。図３の線Ｖ−Ｖに沿った断面の拡大図を示している。図５の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面の拡大図を示している。

図１〜４の符号１は転換式航空機全体を示しており、図３により明確に示されたように、この航空機は長手軸３を有する機体２と、上翼４と、を具備している。上翼は機体２の中心上部に配置され且つ一体的に接続された略水平な固定部５と、固定部５の前部に部分的に延びた可動部６と、を具備している。可動部は固定部５に対して且つ略水平な軸７の周りに長手軸３に対して横方向に回転するように組み付けられており、その範囲は、固定部５と略同一平面の下降位置（図１において実線で示されている。）と、固定部５に略直交した上昇位置（図１においては線で示されている。）と、の間である。

可動部６は２つの半翼８を具備し、半翼８は機体２から突出して固定部５の対側に配置されており、且つリブパネル９によって形成された延長部材によって一体的に接続されている。リブパネル９は翼４全体のリーディングエッジを形成し、固定部５に接続された中央部１０と、各々がそのトレイリングエッジに沿って個々の半翼８に一体的に取り付けられた２つの側部と、を具備している。

図５および６を参照すると、翼４の固定部５は、機体１２に収容されて中央モータ１３（図４）を２つのロータ１４に接続したトランスミッション１２の、管状トランスミッション筐体１１によって形成された支持構造を備えている。モータ１３は、以下に説明しているように、接続ロッドのシステム（図示略）によって機体２の後部且つトランスミッション筐体１１の前部に取り付けられている。

各ロータ１４は個々の半翼８に取り付けられた個々のナセル１５に取り付けられており、他方の軸１６に平行且つ軸７に直交した個々の軸１６に関して他方のロータ１４と反対向きに回転する。

トランスミッション筐体１１は軸７と同軸であり、中央管状ハウジング１７を具備している。中央管状ハウジング１７の対側の端部から２つの管状の円錐台形状の本体１８は軸７と同軸に伸びており、ハウジング１７内の個々の出力開口部を通じてハウジング１７の内部と連通し、出力開口部においてより広いハウジング１７の端部と一体的に接続されている。

トランスミッション筐体１１は複数の連結タイまたは接続ロッドによって機体２に取り付けられている。より具体的には、図５および６に示されたように、機体２は、機体２の垂直な縦長の対称面に関して対称に配置された２つの外側長手レール１９と、ハウジングの真下において機体２に固定されレールに隣接した２つの円周フォーク２０と、を備えている。各レール１９は長手軸３に略平行であり、管状本体１８の中間部の下に延びており、長手軸３に直交したラジアルフォーク２１の下に、２つの接続ロッド２２，２３に続いて取り付けられている。接続ロッド２２は略垂直であり、球面ジョイント２４によってフォーク２１に対して取り付けられ、球面ジョイント２５によってレール１９に対して取り付けられている。一方で、接続ロッド２３は長手軸３および貫通軸７に直交した平面内において延びており、長手軸３に平行なピン２６によってフォーク２１に対して取り付けられ、ピン２６に平行なピン２７によってフォーク２０に対して取り付けられている。

各管状本体１８は、軸７に平行なピン２９によって後方下向きの傾斜ラジアルフォーク２８の底面にも取り付けられており（図６）、それに続いて接続ロッド３０の上端が取り付けられている。接続ロッド３０の下端は、ピン２９に平行なピン３２によって、レール１９に対して取り付けられた個々のフォーク３１に接続されている。

図６に明確に示されたように、接続ロッド２２と３０との軸は軸７に対して放射状であり、接続ロッド２２と３０とは軸７に関してトランスミッション筐体１１に負荷された任意のモーメントを緩和する能力を備えていないことを意味している。

パネル９の中央部１０は後部においてスパー３３によって閉じられており、機体２の縦長の対称面に関して対称に配置された２つの環状ブラケット３４がそこから突出し、スパー３３に一体に接続されている。各ブラケット３４は個々に管状本体１８に通されるように取り付けられている。ブラケット３４は軸７を中心として、ブラケット３４に支持された個々の球状ベアリング３５によって軸７と同軸の管状本体１８に接続されている。球状ベアリング３５の機能は、可動部６が使用中に変形するが、作動デバイス３６によって軸７の周りに且つ固定部５に対して回転することを可能にしている。作動デバイス３６は２つのジャック３７を具備し、各ジャックは個々のブラケットの面内に位置し、前方上向きの傾斜軸３８を備え、個々の底部フォーク３９と、パネル９の中央部１０に取り付けられた個々の上部外側フォーク４０と、の間に置かれている。図示のためにフォーク３１よりも高く示されているが、底部フォーク３９は長い個々の長手レール１９の位置において機体２に好適に固定されている。

図示されていない変形において、２つのジャックは１つの中央ジャックと置き換えられてもよい。

図２に示されたように、トランスミッションシャフト４１はトランスミッション１２の一部を形成し、軸７と同軸にトランスミッション筐体１１を通って延びており、ハウジング１７によって回転に関して支持され、回転可能な態様で管状本体１８と係合して、各ナセル１５の内部に延びている。トランスミッションシャフト４１はナセル１５の内部において個々の軸１６と同軸のシャフト４２に接続され、個々のベベルギア対４３を利用して個々のロータ１４を駆動している。

図５に示されたように、トランスミッション筐体１１は径方向の管状本体４４によって形成された入力部を備え、そこにおいて、入力シャフト４５が回転のために組み付けられ、モータ１３の駆動シャフト４６の出力部にある角度で接続されている。

入力シャフト４５は管状本体４４と同軸であり、軸７に直交した軸４７を備え、トランスミッション筐体１１の内部に収容されたベベルギア対４８によってシャフト４１の端部にその一端が接続されており、弾性ジョイント４９によって駆動シャフト４６の自由端にその他端が接続されている。

図６に示されたように、モータ１３に面した側において、管状本体４４はフォーク５０を備え、フォーク５０のアームは軸７に直交した面内に位置し（図５において、フォーク５０のアームは図示の目的のために単に軸７に平行な面内に示されている）、同軸ピン５１によってさらなるフォーク５２の個々のアームに接続されている。フォーク５２のアームはロータ１３の前端部と一体化された管状ねじり本体５３の自由端から延び、駆動シャフト４６と同軸である。

管状本体４４および５３は一体となって関節を有する管状本体５４を形成し、管状本体５４はトランスミッション筐体１１がモータ１３の前部を支持することを可能にしているだけでなく、モータ１３に関する回転防止装置として作用し、トランスミッション筐体１１をある角度で固定して、ジャック３７が作動されたときにトランスミッション筐体が翼４の可動部６とともに軸７の周りに回転することを防止している。フォーク５０および５２ならびにピン５１によって形成された関節を有するジョイントのために、翼４によって一側に発生した曲げモーメントとモータによって他側に発生した曲げモーメントとは、関節を有する管状本体５４によって伝達されない。

転換式航空機は上述の構造的な記載から明確になり、さらなる説明を必要としないだろう。しかしながら、転換式航空機１の構造および性能に関して、以下の事項が重要である。
半翼８はパネル９によって一体に接続されており、軸７の周りにともに回転し、翼４の構成部品の数を最小化している。これは直接的に低コストの態様を保証し、同期デバイスを必要としない。回転軸１６は長手軸３に関して常にほぼ同一に傾けられ、１つの中央モータ１３の使用を容易に可能としており、中央トランスミッション筐体１１を備えたトランスミッション１２および貫通トランスミッションシャフト４１は軸７と同軸である。
１つの中央モータ１３およびトランスミッション筐体１１を備えたトランスミッション１２ならびに軸７と同軸の１つの貫通シャフト４１の使用は、ロータ１４が個々の独立したモータによって駆動される場合に必要とされる全ての同期デバイスを排除するだけでなく、両方のロータ１４が同一のトランスミッションデバイスによって駆動されることも可能にしている。すなわち、反対向きに回転されなければならない両方のロータ１４が同一の向きに回転する２つの同一のモータによって駆動される場合、一方のロータは明確にトランスミッションシャフトに対して直接ベベルギア対によって接続されることが可能であるが、他方のロータ１４はトランスミッションシャフトに対してベベルギア対および出力逆転装置によって接続されなければならない。他方では、貫通トランスミッションシャフト４１の使用は、個々のベベルギア対４３によってシャフト４１に接続された場合、他の機械装置および／または制御装置を必要とすることなく、自動的に同期され且つ反対向きに回転する。したがって、顕著に簡素な制御となり、必要とされる構成部品の数および複雑さを劇的に減少することが可能である。
必要とされる構成部品の数および複雑さの減少は、関節を有する管状本体５４によっても補助されており、すでに述べたように、管状本体５４はモータ１３の前部のための支持として作用するだけでなく、モータ１３のための回転防止装置としても作用し、トランスミッション筐体１１が軸７の周りに回転することを防止している。

１・・・転換式航空機、２・・・機体、４・・・上翼、５・・・固定部、６・・・可動部、８・・・半翼、９・・・リブパネル、１１・・・管状トランスミッション筐体、１２・・・トランスミッション、１３・・・中央モータ、１４・・・ロータ、１５・・・ナセル、１７・・・中央管状ハウジング、１８・・・管状本体、１９・・・外側長手レール、２０・・・円周フォーク、２１・・・ラジアルフォーク、２２，２３・・・接続ロッド、２４，２５・・・球面ジョイント、２６，２７，２９，３２・・・ピン、２８・・・傾斜ラジアルフォーク、３０・・・接続ロッド、３１・・・フォーク、３３・・・スパー、３４・・・環状ブラケット、３５・・・球状ベアリング、３６・・・作動デバイス、３７・・・ジャック、３９・・・底部フォーク、４０・・・上部外側フォーク、４１・・・トランスミッションシャフト、４３，４８・・・ベベルギア対、４５・・・入力シャフト、４６・・・駆動シャフト、４９・・・弾性ジョイント

Claims

第１軸（３）を備えた機体（２）と、個々にシャフト（４２）を備えた２つのロータ（１４）と、該ロータ（１４）を駆動するための駆動手段（１２）と、
前記機体（２）に接続された固定部（５）と、前記ロータ（１４）を支持し且つ前記固定部（５）に接続されて前記第１軸（３）および前記ロータ（１４）のシャフト（４２）に対して横方向の第２軸（７）の周りに回転する可動部（６）と、を備えた翼（４）と、
前記可動部材（６）を前記第２軸（７）の周りに、下降位置と前記ロータ（１４）のシャフト（４２）が個々に前記第１軸（３）に対して略平行かつ概略横方向になる上昇位置との間で回転するための作動手段（３７）と、
を具備した転換式航空機であって、
前記可動部（６）が前記固定部（５）の対側に配置され且つ各々が個々の前記ロータ（１４）を支持した２つの半翼（８）と、前記翼（４）の全体に沿って延び且つ前記半翼（８）を互いに接続した延長部材（９）と、モータ手段（１３）とトランスミッション（１２）とを具備しそれに続いて前記ロータ（１４）のシャフト（４２）を接続し且つ前記第２軸（７）と同軸のトランスミッションシャフト（４１）を具備した駆動手段（１２，１３）と、を具備していることを特徴とする転換式航空機（１）。
前記延長部材（９）は前記翼（４）全体のリーディングエッジを形成し、前記固定部（５）の前部において延びた中央部（１０）を具備していることを特徴とする請求項１に記載の転換式航空機。
前記可動部（６）は、前記第２軸（７）を中心とした２つの球状ベアリング（３５）によって、前記第１軸（３）の両側において前記固定部（５）に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の転換式航空機。
前記駆動手段（１３）は前記機体（２）に取り付けられた１つの中央モータ（１３）を具備し、前記トランスミッションシャフト（４１）に関して径方向に延びた駆動シャフト（４６）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の転換式航空機。
前記トランスミッションシャフト（４１）は、個々のベベルギア対（４３）によって前記ロータ（１４）のシャフト（４２）に直接接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の転換式航空機。
前記トランスミッション（１２）は、前記翼（４）の可動部（６）に回転可能なように接続されたトランスミッション筐体（１１）を具備していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の転換式航空機。
前記トランスミッション筐体（１１）は前記翼（４）の可動部（６）のための支持部材を形成しており、且つ前記機体（２）によって直接支持されていることを特徴とする請求項６に記載の転換式航空機。
前記トランスミッションシャフト（４１）は前記トランスミッション筐体（１１）を通じて前記第２軸（７）に沿って延びており、前記第２軸（７）に中心を有する２つの球状ベアリング（３５）は前記可動部（６）に取り付けられ、且つ前記トランスミッション筐体（１１）に取り付けられて、前記可動部（６）を前記トランスミッション筐体（１１）に接続していることを特徴とする請求項６または７に記載の転換式航空機。
前記トランスミッション筐体（１１）と機体（２）との間に介入され、且つ前記可動部（６）を機体（２）に接続した、関節を有する支持手段（２２，２３，３０）を具備していることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の転換式航空機。
前記トランスミッション筐体（１１）は入力シャフト（４５）を具備し、該入力シャフトは前記第２軸（７）に直交した第３軸（４７）の周りに回転し、且つ前記駆動シャフト（４６）に角度を成して接続されていることを特徴とする請求項４に従属した請求項６〜９のいずれか一項に記載の転換式航空機。
回転防止手段（５４）が設けられ、前記トランスミッション筐体（１１）が前記第２軸（７）の周りに前記翼（４）の可動部（６）とともに回転することを防止していることを特徴とする請求項４に従属した請求項６〜１９のいずれか一項に記載の転換式航空機。
前記回転防止手段（５４）は前記モータ手段（１３）の管状ねじり本体（５３）を具備し、該管状ねじり本体（５３）は前記第３軸（４７）と同軸であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の転換式航空機。
前記回転防止手段（５４）は前記トランスミッション筐体（１１）の管状入力本体（４４）も具備し、該管状入力本体（４４）は前記第３軸（４７）と同軸であり、前記管状ねじり本体（５３）にヒンジ結合されて、該管状ねじり本体（５３）とともに前記回転防止手段（５４）を形成した関節を有する管状本体（５４）を形成していることを特徴とする請求項１２に記載の転換式航空機。