JP2014076672A - 遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッド及び遠隔操縦ヘリコプタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のＲ／Ｃヘリとはジャイロプリセッションの現われる位置が異なるとの知見に基づき、Ｒ／Ｃヘリの飛行動作をより安定させて操作性を向上させる。
【解決手段】同軸反転式のＲ／Ｃヘリのロータヘッドを、上下のメインロータＭＲがスワッシュプレートからの操作入力ＳＩに対して出力となるそれぞれのメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れることに対応させて、上下のメインロータの取り付け位置を上下のスワッシュプレートによる上下のメインロータへのサイクリックコントロールのそれぞれの入力位置に対してメインマスト１３ａ、１３ｂ廻りで９０度よりも小さな角度に設けて、上下のメインロータと上下のスワッシュプレートをリンク機構により接続して構成する。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線による遠隔制御（Ｒａｄｉｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ）により飛行する遠隔操縦ヘリコプタ（以下、Ｒ／Ｃヘリと総称する）のロータヘッドの構造に関する。

Ｒ／Ｃヘリは、迎え角が付いたメインロータブレードを回転させて揚力を生じさせるとともに、メインマストの根元部分に取り付けられたスワッシュプレートの傾動動作を、リンク機構を介してメインロータブレードに伝達し、その迎え角が変化することによる揚力の変化を利用してロータの回転面を傾けることで、傾斜方向への推力を生じさせて飛行する。

スワッシュプレートの傾動動作によってメインロータの回転面がスワッシュプレートと同じ方向に傾くように制御されるのは、回転する物体に力を加えると９０度回転が進んだ方向にその力の効果が現れるジャイロプリセッションが働くためである。このジャイロプリセッション効果により、メインロータやスタビライザーを機体に加わる外的応力を制御するように機能させ、飛行動作を安定させるために、スワッシュプレートの操作入力に対する出力の位相差が９０度となる配置にメインロータを設けてある。

すなわち、一般に屋外用のシングルロータ式のＲ／Ｃヘリでは、ジャイロプリセッションは入力に対して９０度遅れて現れ、これを利用してメインロータの回転方向に対して９０度遅れたところで舵を入力、つまり９０度遅れた位置でスワッシュプレートを傾動させてメインロータのピッチ角を変化させるように構成してある。
また、互いに逆方向に回転する上下のメインロータを備えた同軸反転式のＲ／Ｃヘリにおいても、図８に示されるように、スワッシュプレート１００の出力部位１００ａ，１００ｂに対し、メインマスト１０１に取り付けられた上下のメインロータ１０２，１０２が、メインマスト１０１廻りで９０度の位相差の配置となるように設けて構成してある（例えば特許文献１参照）。

また、インドア用に小型化したシングルロータ式のＲ／Ｃヘリにおいて、メインロータのロータブレードを発泡スチロールなどのプラスチック材料を用いて軽量に形成した場合に、そのジャイロプリセッションが現れる位置がスワッシュプレートの操作入力に対して９０度よりも小さな範囲で現れることが判明し、これに対応させて、メインロータとスタビライザーを鋭角の位相差を保って回転するように取り付けて、操作性及び飛行の安定性を向上させたインドア用のＲ／Ｃヘリの構成が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開昭６３−２７２３８１号公報 特許第４２４９８０１号公報

Ｒ／Ｃヘリの飛行原理は実機のヘリコプタと同じヘリコプタ工学に基づくものであり、実機のヘリコプタと同様に、Ｒ／Ｃヘリでもジャイロプリセッション効果を利用して飛行動作を安定させるべく、スワッシュプレートの操作入力に対する出力の位相差が９０度となる配置にメインロータを設けている。

然し乍ら、前記インドア用のＲ／Ｃヘリにおける、ジャイロプリセッションが通常とは異なる位置に現われることが見出された後、本出願人において、インドア用以外のＲ／Ｃヘリの操作性や飛行安定性をより向上させるべく、屋内用か屋外用かを問わず様々なタイプのＲ／Ｃヘリについて、そのジャイロプリセッションが現われる正確な位置を検証したところ、メインロータブレードの重量に関わらず、すなわちメインロータブレードが木製やＦＲＰ製で高剛性且つ大重量であっても、また、スタビラーザー付きのシングルロータ式のＲ／ＣヘリやスタビレスのＲ／Ｃヘリ、上下にメインロータを配置した同軸反転式のＲ／Ｃヘリにおいても、ジャイロプリセッションは、スワッシュプレートからの操作入力に対して９０度よりも小さな範囲で現れることが判明した。

このようにジャイロプリセッションがヘリコプタ工学における理論と異なる位置に現われる理由は未だ明らかでないが、本発明者においてＲ／Ｃヘリのロータヘッドを、スワッシュプレートからの操作入力に対して９０度よりもよりも小さな範囲でメインロータのジャイロプリセッションが現れることに対応させて機体を構成し、すなわちメインロータに対するスワッシュプレートの操作入力の位置をメインマスト廻りで適宜に調節し、或いはメインロータのメインマスト廻りの取り付け位置を適宜に調節して機体を構成したところ、従来のものよりも、Ｒ／Ｃヘリの操作性及び飛行安定性が極めて良好になることが確認できた。従来のＲ／Ｃヘリでは、ジャイロプリセッションが現われる正確な位置にメインロータが配置されなくても、メインロータやスタビライザーのブレードの形状を変えたり、ロータヘッドのベルヒラー率その他の調整箇所や送信機から出力される制御信号の特性などを精密に調整したりすることにより機体の挙動を強制的に補正することで、飛行動作を安定させていたと考えられる。

本発明は、従来のＲ／Ｃヘリとはジャイロプリセッションの現われる位置が異なるとの知見に基づき、従来のものよりもＲ／Ｃヘリの飛行動作をより安定させて、操作性を向上させることを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、メインマストに取り付けられたメインロータのロータブレードの迎え角を、無線による遠隔制御によりスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行するＲ／Ｃヘリのロータヘッドにおいて、メインロータは、スワッシュプレートからの操作入力に対して出力となるメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れるように設けられ、メインロータの取り付け位置をスワッシュプレートによるメインロータへのサイクリックコントロールの入力位置に対してメインマスト廻りで９０度よりも小さな角度に設けて、メインロータとスワッシュプレートをリンク機構を介して接続した構成を有することを特徴とする。

また、本発明は、メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードの迎え角を、無線による遠隔制御によりスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式のＲ／Ｃヘリのロータヘッドにおいて、上下のメインロータはそれぞれ上下のスワッシュプレートからの操作入力に対して出力となるそれぞれのメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れるように設けられ、上下のメインロータの取り付け位置を上下のスワッシュプレートによる上下のメインロータへのサイクリックコントロールのそれぞれの入力位置に対してメインマスト廻りで９０度よりも小さな角度に設けて、上下のメインロータと上下のスワッシュプレートをそれぞれリンク機構を介して接続した構成を有することを特徴とする。

また、本発明のＲ／Ｃヘリは、前記構成のロータヘッドを備えていることを特徴とする。
前記構成のロータヘッドは、スタビライザー付きのシングルロータ式のＲ／ＣヘリやスタビレスのＲ／Ｃヘリ、前記同軸反転式のＲ／Ｃヘリに適用可能である。

本発明のロータヘッドを備えたスタビライザー付きのシングルロータ式のＲ／Ｃヘリ、スタビレスのＲ／Ｃヘリ、及び同軸反転式のＲ／Ｃヘリをそれぞれ構成し、各Ｒ／Ｃヘリを遠隔操縦により飛行させたところ、何れのＲ／Ｃへりも、機体が安定した飛行姿勢を保ち、飛行方向を変えても飛行姿勢が崩れることなく、機体の挙動も安定して所望の方向へスムーズに飛行させることができ、操作性が飛躍的に向上することが確認できた。
本発明によれば、Ｒ／Ｃヘリのロータヘッドを、スワッシュプレートからの操作入力に対するメインロータの位相角を９０度ではなく鋭角の範囲に調整してメインマストに取り付けて構成することで、機体や送信機の諸設定箇所を精密に調整しなくとも、Ｒ／Ｃヘリの飛行動作を安定させ、操作性を飛躍的に向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態のロータヘッドを装備したＲ／Ｃヘリの、ロータブレードを機体の左右に張り出した状態の正面図と、ロータブレードを機体の前後に張り出した状態の側面図である。 図１のＲ／Ｃヘリのカウルを取り外した状態の機体の前側斜視図と後側斜視図である拡大外観斜視図である。 図２の機体の下側メインロータ側を拡大して示したロータヘッドの外観図である。 図２の機体の上側メインロータ側を拡大して示したロータヘッドの外観図である。 図２の機体のロータブレードを取り外した状態の上側メインロータ部分の外観図である。 図２の機体の概略横断面図である（見やすくするため破断線は省略してある）。 メインマスト廻りにおけるスワッシュプレートのサイクリックコントロールの入力位置とメインロータの配置関係を示した図であり、（Ａ）は従来のロータヘッド、（Ｂ）は本発明のロータヘッドである。 従来の同軸反転式Ｒ／Ｃヘリのロータヘッドの構成を示す図である。

本発明の好適な一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のロータヘッドを装備したＲ／Ｃヘリの外観を示している。図示されるように、本形態は、同軸上で互いに逆回転する上下のメインロータを有する同軸反転式のＲ／Ｃヘリに本発明を適用したものである。同図において、符番１はＲ／Ｃヘリ、２はカウル、３は後述する電動モータを駆動するバッテリーである。

図２はカウル２を取り外した状態のＲ／Ｃヘリ１の機体の前側と後側の外観を示しており、同図に示されるように、機体４は、アルミニウム製のパイプを枠状に組み立て構成された機体フレーム５に、上下のメインロータが取り付けられたロータヘッド７に電動モータ８を組み付けてなるギヤボックスユニット６、電動モータ８の制御回路が収納されたモータコントロールボックス９、各サーボの制御回路が収納されたサーボコントロールボックス１０、スキッド１１、さらには図示されない操舵信号の受信装置などの、ユニット化された各部材を一体に取り付けて構成してある。符番１２は電動モータ８を冷却するモータファンを内部に収納したダクト付きモータカバーである。

ロータヘッド７は、図３〜図６に示されるように、メインマスト１３、上下のメインロータ１４，１５、スワッシュプレート１６，１７、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ、ピッチサーボＰＳ、ラダーサーボＲＳなどの部材と、これら各部材の作動部を相互に連結してリンク機構を構成するロッドを備えて構成されている。

詳しくは、メインマスト１３は、中空なロアメインマスト１３ａの内部に、同じく中空でロアメインマスト１３ａよりも長いアッパーメインマスト１３ｂを装填して同軸に配置し、図６に示されるように、両マストの下端部にそれぞれ固着されたベベルギヤ１８ａ，１８ｂをメインマスト１３の下部に設置された電動モータ８の出力軸に固着されたベベルギヤ１８ｃに噛み合わせて連結し、電動モータ８を駆動することにより、両マストが互いに逆方向に回転するように構成してある。
アッパーメインマスト１３ｂの内部には、ラダーミキシングロッド１３ｃを当該アッパーメインマスト１３ｂの内周面に沿って摺動自在に挿通してあり、このラダーミキシングロッド１３ｃの上端部をメインマスト１３の上方に突出させるとともに、後述するミキシングロッドヘッド２６を一体に固着し、その下端部には軸受けを介してラダープッシュプルアーム１９の端部を接続してある。
ミキシングロッドヘッド２６は、後述するラダーストッパープレート３１とアジャストロッド２８を介してアッパーメインロータ１５に取り付けられて、メインマスト１３内で、アッパーメインロータ１５と一体に回転する。
ラダープッシュプルアーム１９の他端部は、メインマスト１３の下方で中央を回転自在に軸支して取り付けられたラダーミキシングアーム２０の一端部に軸支され、ラダーミキシングアーム２０の他端部は、一端がラダーサーボＲＳのサーボホーンに接続した下向きの出力レバー３４に接続した、ラダープッシュプルアーム１９の他端部に接続してある（図６参照）。

ロアメインロータ１４は、図３に示されるように、ロアメインマスト１３ａの外周に一体に固着したロアヨーク１４ａと、ロアヨーク１４ａの左右両側に、メインマスト１３と直交する軸方向の周りに回転自在に取り付けられた一対のロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂと、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂの元端部を上下両面から挟み込みボルトを貫通させて所定のピッチ角でロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂに一体に取り付けられたロアロータブレード１４ｃ，１４ｃとにより構成してある。

ロアヨーク１４ａは、ロアメインマスト１３ａの外周面に一体に固着した周面部にロアラジアスブロック２１が一体に固着してあり、ロアラジアスブロック２１に連結したロアラジアスアーム２２を、後述するロアスワッシュプレート１６のロア回転スワッシュ１６ｂに一体に接続してある。
また、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂには、マスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在にロアヨーク１４ａに取り付けられたミキシングアームロア２３，２３の端部が、ロアピッチアーム２４を介してそれぞれ回転自在に連結してある。
ミキシングアームロア２３，２３の他端部は、マスト１３と平行に鉛直向きに配置されたアジャストロッド２５，２５の上端部がそれぞれ連結し、このアジャストロッド２５，２５の下端部はロアスワッシュプレート１６のロア回転スワッシュ１６ｂに連結してある。

ロアメインロータ１４は、ロアメインマスト１３ａと一体に回転しつつ、アジャストロッド２５、ミキシングアームロア２３及びロアピッチアーム２４を介して、後述するロアスワッシュプレート１６の傾動動作がロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂに伝達され、ロアブレードホルダ１４ｂ，１４ｂがメインマスト１３と直交する軸方向の周りに傾動するのに伴ってロアメインロータ１４全体が適宜に傾くことにより、ロアロータブレード１４ｃ，１４ｃのピッチ角を変化させるように構成してある。

アッパーメインロータ１５は、図４に示されように、アッパーメインマスト１３ｂの外周に一体に固着したアッパーヨーク１５ａと、アッパーヨーク１５ａの左右両側に、メインマスト１３と直交する軸方向の周りに回転自在に取り付けられた一対のアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂと、アッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂの元端部を上下両面から挟み込みボルトを貫通させて所定のピッチ角でアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに一体に取り付けられたアッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃとにより、ロアメインロータ１４と同様に構成してある。

アッパーメインロータ１５の上方には、前記メインマスト１３の上端から突出したラダーミキシングロッド１３ｃの端部にミキシングロッドヘッド２６が取り付けてある。アッパーヨーク１５ａの上方に位置するミキシングロッドヘッド２６の左右両側部には、マスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在にアッパーミキシングアーム２７，２７を取り付けてある。また、ミキシングロッドヘッド２６の前後両側部には、同じくマスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在であってアッパーメインロータ１５の軸方向に沿って配置されたアジャストロッド２８，２８を取り付けてある。
アッパーブレードホルダ１５ｂ、１５ｂの一側には、アッパーピッチアーム２９，が取り付けられ、このアッパーピッチアーム２９の端部はアジャストロッド３０を介して前記アッパーミキシングアーム２７の中間部に設けられた軸部に連結してある。また、図５に示されるように、アッパーヨーク１５ａ，１５ａには、ラダーストッパープレート３１が取り付けられ、このラダーストッパープレート３１の端部には一端が前記ミキシングロッドヘッド２６に連結したアジャストロッド２８の他端部を連結してある。ラダーストッパープレート３１とアジャストロッド２８は、メインマスト１３に沿って上下動するミキシングロッドヘッド２６が飛行中にメインマスト１３の回転に伴い加わる力で捻れることがないようにミキシングロッドヘッド２６を支持する機能も奏する。
また、アッパーミキシングアーム２７，２７の端部は、アッパーヨーク１５ａの外周面に軸支されたミキシングアームアッパー３２とアジャストロッド４０を介して連結しており、ミキシングアームアッパー３２は、その端部に軸支されたアジャストロッド３３を介して、後述するアッパースワッシュプレート１７のアッパー上側回転スワッシュ１７ｂに連結してある。

アッパーメインロータ１５は、アッパーメインマスト１３ｂと一体に回転しつつ、アジャストロッド３３、ミキシングアームアッパー３２、アッパーミキシングアーム２７及びアッパーピッチアーム２９を介して、後述するアッパースワッシュプレート１７の傾動動作がアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに伝達され、アッパーブレードホルダ１５ｂ、１５ｂがメインマスト１３と直交する軸方向の周りに傾動するのに伴ってアッパーメインロータ１５全体が適宜に傾くことにより、アッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃのピッチ角を変化させるように構成してある。
また、アッパーメインロータ１５は、ラダーサーボＲＳを作動させてラダーミキシングロッド１３ｃをマスト１３に沿って上下動させると、ラダーミキシングロッド１３ｃとともにその上端に固着されたミキシングロッドヘッド２６が上下に変位し、この変位に対応してアッパーミキシングアーム２７，２７がミキシングロッドヘッド２６に取り付けられた部分を支点として上下に回転する。そして、回転するアッパーミキシングアーム２７，２７の変位と、後述するアッパー上側回転スワッシュ１７ｂからの入力とがミキシングされ、アッパーピッチアーム２９，２９を介してアッパーブレードホルダ１５ｂ，１５ｂに伝達されてアッパーロータブレード１５ｃ，１５ｃのピッチ角を変化させ、これによりロアメインロータ１４のピッチ角との差を設けて、Ｒ／Ｃヘリ１のヨー軸制御がなされるように構成してある。

ロアスワッシュプレート１６は、図３に示されるように、ロア固定スワッシュ１６ａの上側に、軸受け（図示せず）を介して、ロア回転スワッシュ１６ｂを回転自在に支持して構成され、その中央に形成された開口にメインマスト１３を通し、当該マストを中心としてマストと直交する方向の軸廻りで傾動自在に取り付けてある。
ロアスワッシュプレート１６の下側には、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ及びピッチサーボＰＳの各サーボが設置されており、各サーボホーンに接続した上向きの出力レバー３４を、ロア固定スワッシュ１６ａの外周三方に各々連結してある。
ロア回転スワッシュ１６ｂは、ロアラジアスアーム２２及びロアラジアスブロック２１を介してロアヨーク１４ａに取り付けられ、ロアメインマスト１３ａと一体に回転するように取り付けてある。また、ロア回転スワッシュ１６ｂの外周面の対向位置には、上端部がミキシングアームロア２３に接続したアジャストロッド２５の下端部をそれぞれ連結してあるとともに、外周四方に４本のアジャストロッド３５の下端部を接続し、これらアジャストロッド３５の上端部を後述するアッパースワッシュプレート１７のアッパー下側回転スワッシュ１７ａの外周四方に連結してある。

アッパースワッシュプレート１７は、図４に示されるように、アッパー下側回転スワッシュ１７ａの上側に、軸受け（図示せず）を介して、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂを回転自在に支持して構成され、その中央に形成された開口にメインマスト１３を通し、当該マストを中心としてマストと直交する方向の軸廻りで傾動自在に取り付けてある。
アッパー下側回転スワッシュ１７ａは、その外周四方が前記アジャストロッド３５を介してロア回転スワッシュ１６ｂの外周四方に連結してあるとともに、アッパーラジアスブロック３６及びアッパーラジアスアーム３７を介してロアヨーク１４ａに固定され、ロアメインロータ１４と一体に回転するように取り付けてある。
また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂは、アッパーラジアスアーム３８を介してアッパーメインマスト１３ｂの外周面に固着したアッパーラジアスブロック３９に固定され、アッパーメインロータ１５とともにアッパーメインマスト１３ｂと一体に回転するように取り付けてある。
また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの外周面の対向位置には、上端部がミキシングアームアッパー３２に接続したアジャストロッド３３の下端部をそれぞれ連結してある。

ロアスワッシュプレート１６とアッパースワッシュプレート１７は、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ又はピッチサーボＰＳを駆動して各サーボホーンと接続した上向きの出力レバー３４を昇降作動させると、ロアスワッシュプレート１６のロア固定スワッシュ１６ａとロア回転スワッシュ１６ｂが、昇降する出力レバー３４の位置に対応してメインマスト１３の廻りで傾動し、ロア回転スワッシュ１６ｂの傾動に伴って、アッパースワッシュプレート１７の上下の回転スワッシュ１７ａ，１７ｂが、ロアスワッシュプレート１６と平行にメインマスト１３の廻りで傾動するように取り付けてある。

また、従来のＲ／Ｃヘリでは、図７（Ａ）に示されるように、ジャイロプリセッションが入力に対して９０度遅れて現れるとの知見に基づき、これを利用してメインロータＭＲの回転方向Ｒに対して９０度遅れたところで舵を入力、つまりメインロータＭＲの回転方向に対して９０度遅れた位置でスワッシュプレートを傾動させて、その操作入力ＳＩを、アジャストロッドを介してメインロータＭＲに入力してメインロータＭＲのピッチ角を変化させるようになっていた。
これに対し、本形態におけるロアメインマスト１３ａ廻りにおけるロアメインロータ１４とロアスワッシュプレート１６の配置は、ジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現われるとの知見に基づき、これに対応させて、同図（Ｂ）に示されるように、ロアメインロータ１４の取り付け位置をロアスワッシュプレート１６によるロアメインロータ１４へのサイクリックコントロールの入力位置に対してロアメインマスト１３ａ廻りで９０度よりも小さな角度となるように設けて、つまりロアメインロータ１４の長軸方向の線分と、アジャストロッド２５を介してロアメインロータ１４に入力されるロア回転スワッシュ１６ｂの操作入力の位置との交差角度が鋭角な位相角αとなる位置に設けている。
そして、ロアメインロータ１４とロア回転スワッシュ１６ｂをアジャストロッド２５で連結し、ロア回転スワッシュ１６ｂの操作入力が、前記鋭角な位相角αのだけ進んだ位置でロアメインロータ１４に入力されて、そのピッチ角を変化させるようになっている。
また、アッパーメインマスト１３ｂ廻りにおけるアッパーメインロータ１５とアッパースワッシュプレート１７の配置も前記と同様に、アッパメインロータ１５の取り付け位置をアッパースワッシュプレート１７によるサイクリックコントロールの入力位置に対してアッパメインマスト１３ｂ廻りで９０度よりも小さな角度となるように設け、アッパーアメインロータ１５の長軸方向の線分と、アジャストロッド３３を介してアッパーメインロータ１５に入力されるアッパー上側回転スワッシュ１７ｂの操作入力の位置との交差角度が鋭角な位相角αとなる位置に設けている。
そして、アッパーメインロータ１５とアッパー上側回転スワッシュ１７ｂをアジャストロッド３３で連結し、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの操作入力が、前記鋭角な位相角αだけ進んだ位置でアッパーメインロータ１５に入力されて、そのピッチ角を変化させるようになっている。
なお、上下のスワッシュプレート１６，１７のそれぞれの操作入力位置と上下のメインロータ１３，１４の取り付け位置は、前記鋭角な位相角αとなるように上下のメインマスト１６ａ，１６ｂの廻りで、それぞれの位置を、相対的に適宜な鋭角な角度だけ進めて、或いは遅らせて設定してもよい。

このように構成された本形態のＲ／Ｃヘリのロータヘッド７によれば、エレベータサーボＥＳ、エルロンサーボＡＳ又はピッチサーボＰＳを駆動して各サーボホーンと接続した出力レバー３４を昇降作動させると、昇降する出力レバー３４の位置に対応して、ロアスワッシュプレート１６とアッパースワッシュプレート１７がメインマスト１３の廻りで適宜に傾動し、これに応じてロア回転スワッシュ１６ｂの傾動がアジャストロッド２５を介しロアメインロータ１４に伝達されてロアメインロータ１４を傾動させ、ロアロータブレード１４ｃ，１４ｃのピッチ角を変化させ、また、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの傾動がアジャストロッド３３を介しアッパーメインロータ１５に伝達されてアッパーメインロータ１５を傾動させ、アッパーロータブレード１５ｃ、１５ｃのピッチ角を変化させる。

上下のメインロータ１４，１５が傾動し、ロータブレード１４ｃ，１５ｃのピッチ角が変化するのに伴い、上下のメインロータ１４，１５にはそれぞれジャイロプリセッションが働くが、このジャイロプリセッションは上下のメインロータ１４，１５のそれぞれの回転方向に対して９０度よりもよりも小さな範囲で遅れて現れる。
本形態では、前記図７（Ｂ）に示されるように、ジャイロプリセッションが９０度よりもよりも小さな範囲で現れることに対応させて、上下のメインロータ１４，１５の取り付け位置を上下のスワッシュプレート１６，１７による上下のメインロータ１４，１５へのサイクリックコントロールの入力位置に対してメインマスト１３廻りで９０度よりも小さな位相角αをなすように設定し、上下のスワッシュプレート１６，１７のそれぞれの入力位置でリンク機構を介して上下のメインロータ１４，１５に連結し、上下のスワッシュプレート１６，１７の操作入力が、前記鋭角な位相角αの位置で上下のメインロータ１４，１５にそれぞれ入力されて、それぞれのロータブレード１４ｃ，１５ｃのピッチ角を変化させるように構成してある。
従って、上下のメインロータ１４，１５のそれぞれのロータブレード１４ｃ，１５ｃのピッチ角が変化するのに伴って、機体に作用するジャイロプリセッションの力の方向と、機体を制御すべき方向とが一致したものとなり、Ｒ／Ｃヘリの飛行動作を安定させることが可能となる。

〔実施例〕
本形態のロータヘッドを装備した、産業用の同軸反転式Ｒ／Ｃヘリを構成した。ロータブレードはＦＲＰ製のものを用い、一枚の重量が２ｋｇであった。モータや受信装置、バッテリーなどの電装品も含めて機体の総重量は９２ｋｇであった。
前記図７（Ｂ）に示された、上下のメインロータに対する上下のスワッシュプレートの操作入力位置の、上下のメインロータとの位相角α（操作入力に対する配置の位相差）は略３５度に設定した。
〔比較例〕
前記実施例と同じ機体及びロータブレードを用い、上下のメインロータを、前記図７（Ａ）に示された従来のＲ／Ｃヘリと同様の配置、つまりスワッシュプレートの操作入力に対する上下のメインロータの取り付け位置が９０度の位相角となるように配置して同軸反転式Ｒ／Ｃヘリを構成した。

比較例のＲ／Ｃヘリを遠隔操作で飛行させたところ、機体を直進させる操作が難しく、左右どちらかの方向に曲がる挙動が生じた。これを補正するべく、送信機の操作スティックを操作すると飛行姿勢が崩れ、機体の飛行方向の制御をスムーズに行うことが難しかった。
これに対し、実施例のＲ／Ｃヘリは、前後左右何れの方向に飛行させるように操作しても、滑らかに操作方向に飛行し、飛行姿勢を崩すことなく安定的に飛行方向を制御することができた。

なお、図示した形態は一例であり、本発明は他の適宜な形態のＲ／Ｃヘリに適用することが可能である。
実施の形態では本発明を同軸反転式のＲ／Ｃヘリに適用したが、スタビライザー付き、或いはスタビレスのシングルロータ式のＲ／Ｃヘリのロータヘッドにも適用可能である。本発明は比較的大型の産業用のＲ／Ｃヘリや屋外で飛行させるホビー用のＲ／Ｃヘリ、さらにはインドア用の小型且つ軽量なＲ／Ｃヘリにも適用可能である。

１ Ｒ／Ｃヘリ、４ 機体、７ ロータヘッド、８ 電動モータ、１３ メインマスト、１３ａ ロアメインマスト、１３ｂ アッパーメインマスト、１３ｃ ラダーミキシングロッド、１４ ロアメインロータ、１４ａ ロアヨーク、１４ｂ ロアブレードホルダ、１４ｃ ロアロータブレード、１５ アッパーメインロータ、１５ａ アッパーヨーク、１５ｂ アッパーブレードホルダ、１５ｃ アッパーロータブレード、１６ ロアスワッシュプレート、１６ａ ロア固定スワッシュ、１６ｂ ロア回転スワッシュ、１７ アッパースワッシュプレート、１７ａ アッパー下側回転スワッシュ、１７ｂ アッパー上側回転スワッシュ、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ ベベルギヤ、ＥＳ エレベータサーボ，ＡＳ エルロンサーボ、ＰＳ ピッチサーボ、ＲＳ ラダーサーボ

前記課題を解決するため本発明は、メインマストに取り付けられたメインロータのロータブレードの迎え角を、無線による遠隔制御によりスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッドにおいて、メインロータはスワッシュプレートからの操作入力に対して出力となるメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れるように設けられ、メインロータの長軸方向の線分と当該メインロータに接続したアジャストロッドを介して入力されるスワッシュプレートの操作入力の位置との平面視の交差角度が鋭角な位相角αとなるように、メインロータの取り付け位置をスワッシュプレートによるメインロータへのサイクリックコントロールの入力位置に対してメインマスト廻りで９０度よりも小さな角度に設けてメインロータとスワッシュプレートをリンク機構を介して接続した構成を有することを特徴とする。

また、本発明は、メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードの迎え角を、無線による遠隔制御により上下のスワッシュプレートをそれぞれ傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式の遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッドにおいて、上下のメインロータはそれぞれ上下のスワッシュプレートからの操作入力に対して出力となるそれぞれのメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れるように設けられ、上下のメインロータのそれぞれの長軸方向の線分と当該上下のメインロータにそれぞれ接続したアジャストロッドを介して入力される上下のスワッシュプレートの操作入力の位置との平面視の交差角度がそれぞれ鋭角な位相角αとなるように、上下のメインロータの取り付け位置を上下のスワッシュプレートによる上下のメインロータへのサイクリックコントロールのそれぞれの入力位置に対してメインマスト廻りで９０度よりも小さな角度に設けて、上下のメインロータと上下のスワッシュプレートをそれぞれリンク機構を介して接続した構成を有することを特徴とする。

アッパーメインロータ１５の上方には、前記メインマスト１３の上端から突出したラダーミキシングロッド１３ｃの端部にミキシングロッドヘッド２６が取り付けてある。アッパーヨーク１５ａの上方に位置するミキシングロッドヘッド２６の左右両側部には、マスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在にアッパーミキシングアーム２７，２７を取り付けてある。また、ミキシングロッドヘッド２６の前後両側部には、同じくマスト１３と直交する軸方向を支点として回転自在であってアッパーメインロータ１５の軸方向に沿って配置されたアジャストロッド２８，２８を取り付けてある。
アッパーブレードホルダ１５ｂ、１５ｂの一側には、アッパーピッチアーム２９，２９が取り付けられ、このアッパーピッチアーム２９の端部はアジャストロッド３０を介して前記アッパーミキシングアーム２７の中間部に設けられた軸部に連結してある。また、図５に示されるように、アッパーヨーク１５ａ，１５ａには、ラダーストッパープレート３１が取り付けられ、このラダーストッパープレート３１の端部には一端が前記ミキシングロッドヘッド２６に連結したアジャストロッド２８の他端部を連結してある。ラダーストッパープレート３１とアジャストロッド２８は、メインマスト１３に沿って上下動するミキシングロッドヘッド２６が飛行中にメインマスト１３の回転に伴い加わる力で捻れることがないようにミキシングロッドヘッド２６を支持する機能も奏する。
また、アッパーミキシングアーム２７，２７の端部は、アッパーヨーク１５ａの外周面に軸支されたミキシングアームアッパー３２とアジャストロッド４０を介して連結しており、ミキシングアームアッパー３２は、その端部に軸支されたアジャストロッド３３を介して、後述するアッパースワッシュプレート１７のアッパー上側回転スワッシュ１７ｂに連結してある。

また、従来のＲ／Ｃヘリでは、図７（Ａ）に示されるように、ジャイロプリセッションが入力に対して９０度遅れて現れるとの知見に基づき、これを利用してメインロータＭＲの回転方向Ｒに対して９０度遅れたところで舵を入力、つまりメインロータＭＲの回転方向に対して９０度遅れた位置でスワッシュプレートを傾動させて、その操作入力ＳＩを、アジャストロッドを介してメインロータＭＲに入力してメインロータＭＲのピッチ角を変化させるようになっていた。
これに対し、本形態におけるロアメインマスト１３ａ廻りにおけるロアメインロータ１４とロアスワッシュプレート１６の配置は、ジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現われるとの知見に基づき、これに対応させて、同図（Ｂ）に示されるように、ロアメインロータ１４の取り付け位置をロアスワッシュプレート１６によるロアメインロータ１４へのサイクリックコントロールの入力位置に対してロアメインマスト１３ａ廻りで９０度よりも小さな角度となるように設けて、つまりロアメインロータ１４の長軸方向の線分と、アジャストロッド２５を介してロアメインロータ１４に入力されるロア回転スワッシュ１６ｂの操作入力の位置との平面視の交差角度が鋭角な位相角αとなる位置に設けている。
そして、ロアメインロータ１４とロア回転スワッシュ１６ｂをアジャストロッド２５で連結し、ロア回転スワッシュ１６ｂの操作入力が、前記鋭角な位相角αのだけ進んだ位置でロアメインロータ１４に入力されて、そのピッチ角を変化させるようになっている。
また、アッパーメインマスト１３ｂ廻りにおけるアッパーメインロータ１５とアッパースワッシュプレート１７の配置も前記と同様に、アッパーメインロータ１５の取り付け位置をアッパースワッシュプレート１７によるサイクリックコントロールの入力位置に対してアッパーメインマスト１３ｂ廻りで９０度よりも小さな角度となるように設け、アッパーアメインロータ１５の長軸方向の線分と、アジャストロッド３３を介してアッパーメインロータ１５に入力されるアッパー上側回転スワッシュ１７ｂの操作入力の位置との平面視の交差角度が鋭角な位相角αとなる位置に設けている。
そして、アッパーメインロータ１５とアッパー上側回転スワッシュ１７ｂをアジャストロッド３３で連結し、アッパー上側回転スワッシュ１７ｂの操作入力が、前記鋭角な位相角αだけ進んだ位置でアッパーメインロータ１５に入力されて、そのピッチ角を変化させるようになっている。
なお、上下のスワッシュプレート１６，１７のそれぞれの操作入力位置と上下のメインロータ１３，１４の取り付け位置は、前記鋭角な位相角αとなるように上下のメインマスト１６ａ，１６ｂの廻りで、それぞれの位置を、相対的に適宜な鋭角な角度だけ進めて、或いは遅らせて設定してもよい。

Claims (3)

1. メインマストに取り付けられたメインロータのロータブレードの迎え角を、無線による遠隔制御によりスワッシュプレートを傾動動作させることにより変化させて飛行する遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッドにおいて、
   メインロータはスワッシュプレートからの操作入力に対して出力となるメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れるように設けられ、
   メインロータの取り付け位置をスワッシュプレートによるメインロータへのサイクリックコントロールの入力位置に対してメインマスト廻りで９０度よりも小さな角度に設けて、メインロータとスワッシュプレートをリンク機構を介して接続した構成を有することを特徴とする遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッド。
2. メインマストに設けられた同軸上で互いに逆回転する回転軸に上下のメインロータがそれぞれ取り付けられ、上下のメインロータのロータブレードの迎え角を、無線による遠隔制御により上下のスワッシュプレートをそれぞれ傾動動作させることにより変化させて飛行する同軸反転式の遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッドにおいて、
   上下のメインロータはそれぞれ上下のスワッシュプレートからの操作入力に対して出力となるそれぞれのメインロータのジャイロプリセッションが９０度よりも小さな範囲で現れるように設けられ、
   上下のメインロータの取り付け位置を上下のスワッシュプレートによる上下のメインロータへのサイクリックコントロールのそれぞれの入力位置に対してメインマスト廻りで９０度よりも小さな角度に設けて、上下のメインロータと上下のスワッシュプレートをそれぞれリンク機構を介して接続した構成を有することを特徴とする遠隔操縦ヘリコプタのロータヘッド。
3. 請求項１又は２に記載のロータヘッドを備えた遠隔操縦ヘリコプタ。
   
   
   

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