JP2015083447A - 回転翼航空機用の電動機内臓ハブ、並びにそれを用いた回転翼航空機の操縦系統とその飛行モード転換の統合制御及び無線操縦の回転翼航空機。 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機内臓ハブの特徴を生かした回転部分最小のコレクティブ・ピッチ制御装置を提供する。又、電動スクリュウジャッキに依るピッチ・ロール方向の操縦装置を提供する。【解決手段】非回転軸円筒６２ｘｘ内のピッチ制御軸６２ｚを非回転軸円筒内面ベアリング６ｙで支えてハブ６の動きとは無関係に回転運動出来るようにし、ピッチ制御用電動機６２ｍを以てラック・ピニオン機構で回転翼ピッチを可変にする。又、電動スクリュウジャッキを翼面後傾機能のみならず、後傾角調整及び縦方向制御装置１１ｘｘとし、同様に横方向制御装置１１ｙｙとし、両者あわせて縦・横方向操縦装置とする。【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は既取得特許（特許第４７４２３９０号）「回転翼航空機用の電動機内臓ハブ、並びにそれを用いた回転翼航空機」に関する追加特許出願である。
この既取得特許の概要は回転翼航空機の回転翼を支えるハブ内に電動機を内臓させヘリコプターとして上昇・降下すると同時に回転翼面を後傾させ、別途備えるエンジン、プロペラでオートジャイロの様に水平前進飛行をする飛行モード転換回転翼航空機に関するもの等である。従って本追加特許出願はこの発明を更に進化・発展、特に飛行モード転換時は下記する様に色々な操縦操作を未習熟パイロットが行う事が相当、困難であるので、下記の各種制御装置を出来るだけ電動化させ、飛行モード転換は自動制御させる事を目指すものである。

文献としては知る限りでは上記の既取得特許（特許第４７４２３９０号）とそれに挙げた幾つかの非特許文献のみである。

ヘリコプターはトランスミッションやスワッシュ・プレートなど回転翼動力系統機構が複雑で機体価格も高く、整備にも多額の費用を要する。一方オートジャイロは回転翼を前進対抗風によって自転させる物で回転翼機構は単純で機体価格も安く、整備にもそれ程費用は掛からない。ただし機能的には前者が垂直離着陸可能であるのに対して後者、オートジャイロは滑走して離着陸する必要があり滑走路が必須である。従って両者の機能と機構単純性を兼ね備える航空機が出来れば低価格・滑走路も不要で利点は大きい。前述の様に既取得特許はこの考え方によるものであるが、本追加特許出願はこれを更に使いやすく、軽量・安価に実施する為のものである。

課題１ コレクティブ・ピッチ制御装置
該当する回転翼機の回転翼断面形状にもよるが、ヘリコプターとして飛行・上昇・降下する為には一般に回転翼ピッチは正又は零で、オートジャイロとして飛行するためには回転翼ピッチが負である。固定ピッチの回転翼でもねじり上げ、又は、ねじり下げ等の複雑な回転翼工作でヘリコプターとオートジャイロの両飛行モード転換は不可能ではないが、より確実な、容易な方法としてはピッチ角度の正確な制御が必要である。これは対象回転翼のピッチ角が同時に同じ値になるもので一般にコレクティブ・ピッチ制御と言われている。このコレクティブ・ピッチ制御装置は既存のヘリコプターでは従来、スワッシュプレートと呼ばれる機械的機構を水平に上下する方法で行われていたが、機械機構の整備には手間が掛かり高価でもあった。これを本電動機内臓ハブの特徴を生かして電気的な方式にし、初期低価格、整備費用低減を目指す。

課題２ 電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置
翼ピッチが一定の飛行時はヘリコプター、オートジャイロ両航空機とも回転翼面を任意の方向に傾けて操縦する。これもヘリコプターでは前述のスワッシュ・プレートを斜めに上下するサクリック・ピッチと言う方法で間接的に回転翼面を任意の方向に傾ける事でおこなわれているが、上記同様な欠点がある。オートジャイロでは二本の長いプッシュプル・ロッドで機械的に直接回転翼面を任意の方向にする方法で行われるが、重量が大きい。そこで本出願では既修得特許の特色であるハブ電動機内臓の動力自転回転翼（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｆｒｅｅ Ｒｏｔｏｒ）の特徴を、又、回転部分は永久磁石を取り付けたアウタ―・ロ―タのみで、回転慣性モーメントは極めて小さいと言う特徴をいかし、回転翼面後傾機能、制限機能の機能を電動スクリュウジャッキにより拡大し、回転翼面後傾機能のみでなく回転翼面の直接の任意方向への傾きで縦・横方向操縦装置とし、初期コスト低減、整備の容易性を目指す。

課題３ 摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置
上記の電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置はハブ電動機内臓の動力自転回転翼の特徴を生かして優れた物ではあるが各スクリュージャッキに固有の電動機が必要で重たいと言う欠点がある。そこでハブ６の回転運動を利用しこの点を解決する。

課題４ パワーコントロールレバ
ヘリコプターはパイロットが一般にコレクティブピッチ・レバーを手前に引き挙げて離陸、上昇する。一方オートジャイロや固定翼機のパイロットはエンジンのスロットル・レバーを前に押して出力をあげ滑走・離陸する。この動作はパイロットに既に習熟されてしまっており本機の様な複数の動力源の飛行モード転換機ではパイロットがこの操作を間違い無く行える様に、操作方向も含め、電動機出力制御、エンジン出力制御を一本に纏めたレバーで出力制御出来る事を目指す。

課題５ 飛行モード転換の統合制御
この様な飛行モード転換にはコレクティブ・ピッチ制御のみならず、上昇中の機体姿勢の安定化、回転翼面の後傾、電動機出力制御、エンジン出力制御、等々の様々な制御を同時に統合的に行う必要があり、これを実現するために制御装置を出来る限り電動とし、これらの操作が出来るだけパイロットに頼らない様にし、未習熟のパイロットでも容易に空を飛べるように目指す。

課題６ 回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置
上昇・降下のヘリコプターとしての飛行中は主回転翼による反作用で機体が回転させられるのでこれを防ぐと同時に任意の機首方向を実現する為の所謂アンチ・トルク装置が必要である。この操作は普通ヘリコプターではパイロットがペダルで尾部の小さな回転翼、テールロータのピッチ、即ち横向き推力を変えて行う。本出願ではこの様な複雑、高価な方式では無く極めて簡単な回転翼降下風の反射によるトルクで実現すると共に、ペダルからラダ―に伸びた操縦索を兼用し更に極めて単純なアンチ・トルク装置の実現を目指す。

課題７ 無線操縦の回転翼航空機
未習熟パイロットがいきなり飛行するのでは無く、シミューレ―タの様な無線操縦の練習機で操縦技術を習得してから飛行出来る様な無人の無線操縦機が望まれるが、本機は殆どの制御装置が電動で、習熟パイロットが手動する方式の電動で無い操縦桿、ペダル操作にも図１０、図１１に示す様な電動制御装置を付け加える事のみで簡単に全制御装置を電動化でき、又、パワーコントロール・レバのシフト操作についても統合制御のプログラムで実行する事で、無線送受信機を搭載する事だけで無線操縦化を目指す。

課題を解決する為の手段

先ず、本題に入る前に述べる。本特許出願は既主特許の追加出願である事に鑑みて、既取得特許の内容には一切抵触するもので無いと考えているが追加出願中の配置と符号、符号名を多少変更する必要があり、また既取得特許の図番が［図１］、［図２］、［図３］、［図４］としてあり御審査に当たりどうしても既取得特許の図面と合わせ見て頂く必要があり、追加特許出願の図面と混乱する恐れも勘案して追加特許出願の図番はあえて［図５］から始め［図６］、［図７］、［図８］、［図９］、［図１０］、［図１１］とする事にした。以下［００１２］から［００１４］迄はこの様な変更、注記事項である。

（既取得特許での符号名）
１１ｘ 迎え角調整アクチュエーター
１１ｙ 迎え角制限アクチュエーター
７ｘ フラッピングヒンジ
６２ｘ 非回転軸
（追加特許出願での符号名）
１１ｘｘ 後傾角調整及び縦方向操縦装置
１１ｙｙ 横方向操縦装置
７ｙ ティターボルト
６２ｘｘ 非回転軸円筒
ティターボルトは機能的にはフラッピングヒンジと全く同じ物であるがシーソー型二枚翼オート・ジャイロでは一般にティターボルトと呼ばれているので此の様に記す。
主回転翼支持円柱ボス７ｘを支えるシ―ソー部架台７ｂは［図５］、図６］、［図７］に示す様にハブ６上部に取り付けられている。
新しく必要になった符号、符号名は下記の［図面の簡単な説明］、［符号の説明］に記すが、変わっていない既取得特許で用いた符号、符号名は特に必要と考えられるもの以外はなるべく書かない様にした。既取得特許の符号名を参照されたい。

コレクティブ・ピッチ制御については、図面や説明の簡単な為にシーソー型の２枚翼の例で示すが、この翼数に限定されるものでは無い。二枚翼以上の複数翼の場合は一般にヘリコプターが採用している様なフラッピングとピッチング機能を有するグリップによる回転翼の取り付けとなる。

ヘリコプター飛行時にコレクティブ・ピッチ制御で何故パワーコントロール・レバーと言う言葉を使うかと言う疑問があるかも知れないが、ピッチ増加は負荷が増えるので当然原動機回転数が落ちる、これを回転数ガバナーが検出し原動機出力を上げ回転数を元に戻す。従ってピッチを増加すると負荷が増えガバナーがこれを補正する為原動機出力増す。だからパワーコンロール・レバと呼んでいる。御存じの様に、この様な回転数ガバナーは一般機械でも良く使用される。無論ピッチ制御値が上限に達するか、レバーグリップを回す動作で電圧、周波数を上げる等の出力増強に移る。

手段１ コレクティブ・ピッチ制御装置
非回転軸円筒６２ｘｘの中のピッチ制御軸６２ｚを内部ジンバル６２に取りっけたピッチ制御用電動機６２ｍでハブ６の動きとは無関係に回転させ、その上部に設けた翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８を上下動させ、これに取りっけたラック・ピニオン機構で回転翼ピッチを変化させる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のコレクティブ・ピッチ制御装置。

手段２ 電動スクリュウジャッキ型縦・横方向操縦装置
ベース６０に固定されて外部ジンバル６１を前後に傾けて後傾角をつくる既取得特許の迎え角調整アクチュエータ―１１ｘをプッシュプル電動スクリュウジャッキとして機能拡張し、後傾角調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘとし、同様に既取得特許の迎え角制限アクチュエータ―１１ｙもプッシュプル電動スクリュウジャッキとし回転翼面が横方向に傾く方位位置まで移動させ内部ジンバル６２を左右に傾ける様に機能拡張し、横方向操縦装置１１ｙｙとし、両操縦装置で回転翼面を任意の角度にする事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の電動スクリュウジャッキ型縦・横方向操縦装置。

手段３ 摩擦クラッチ型縦・横操縦装置
後傾角調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘ、横方向操縦装置１１ｙｙの電動スクリューウジャッキの電動機を取り除き、他動型とし摩擦クラッチでハブ６の回転運動を伝達しスクリュージャッキを以て、後傾角調整及び縦方向操縦装置とし、同様に横方向操縦装置とし、両操縦装置で回転翼面を任意の角度にする事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置。

手段４ パワーコントロール・レバー
パイロット席左側に在り操作されるシフト可能二重軸１２８で取り付けられたパワーコントロール・レバー１２５が機首方向の左半分にある時は前方から手前に引く方向でコクティブピッチ・レバーとして翼ピッチを増加させる様に働き、シフト域で右にシフト後は手前から押す方向でエンジンスロットルとして働きエンジン出力を増加させる様に働き、両原動機の制御を操作方向も含めて一本に纏めた事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３のパワーコントロール・レバー。

手段５ 飛行モード転換の統合制御
パイロット指令のパワーコントロール・レバー１２５の動きで、コレクティブ・ピッチ制御装置、縦・横方向操縦装置、更にはジャイロコンパス１５３の信号で機体姿勢安定を維持しつつヘリコプター飛行モードで自動的に離陸・上昇し、オートジャイロ飛行モードに転換し、パイロットが操縦・飛行後は逆にオートジャイロ飛行モードからヘリコプター飛行モードに自動的に飛行モードを転換する事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３の飛行モード転換の統合制御。

手段６ 回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置
垂直安定板の下半分をヒンジ１３ｘで支えロール方向に回転出来る回転翼降下風反射板１３とし反動トルクを打ち消すと共に任意の方位角を取れる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置。

手段７ 無線操縦の回転翼航空機
無線送受信機１６０を装備しコレクティブ・ピッチ制御装置、縦・横方向操縦装置、ジャイロコンパス１５３の信号を用いて遠隔より無線操縦できる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の無線操縦の回転翼航空機。

発明の効果

効果１ コレクティブ・ピッチ制御装置
電動機内臓ハブの特徴である動力機構が機体本体と無関係の事及び回転モーメントが小さい事を生かし、ピッチ制御軸６２ｚの回転でハブ６上部に備えた翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８を経てラック・ピニオン機構で以て回転翼ピッチを制御できる様にしたもので、ピッチ制御電動機６２ｍ自体も固定であり、機械的可動部が必要最小限である。又、電動である為、統合制御の自動制御に対応容易。

効果２ 電動スクリュジャッキ型縦・横操縦装置
既取得特許の電動機内臓ハブの特徴を生かし回転翼面後傾機能、制限機能に用いたのアクチュエータを電動スクリュウジャッキとし用途、配置を変更するのみでスワッシュプレイトによる機械的、高価な物で無く、又、プッシュロッドによる機械的な重たい物で無く縦・横操縦装置として利用でき、且つ電動であるので統合制御に好都合である。

効果３ 摩擦クラッチ型縦・横操縦装置
各スクリュージャッキの電動機を省く事で重量軽減になり、また操縦桿の操作を引っ張り索にする事で更に重量軽減に役立つ。

効果４ パワーコントロール・レバー
既にヘリコプターや固定翼航空機、オートジャイロの操縦に慣れているパイロットも複数原動機の操作手順・方向を間違える事無く操縦出来、同時にこの信号を統合コンピュータに電気信号として送り飛行モード転換時等の自動操作が可能である。

効果５ 飛行モード転換の統合制御
上記した各種、制御装置、センサーにより統合制御で高度、進空方向の判断以外は自動的に離陸し、上昇後はパイロットによる飛行し、再び着陸する時にも着陸地点、高度、降下率の判断以外は自動的に着地できる。

効果６ 回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置
反作用トルクを抑制すると共に任意の方位方向を指定でき、且つオートジャイロ飛行時も方位方向（ヨ―角）とロール（バンク角）状態を指令出来、これを操作するラダ―の操縦索を共用させているので極めて単純、軽量な操縦装置が実現できる。

効果７ 無線遠隔操縦の回転翼航空機
パイロットがいきなり飛行するのでは無く、シミミューレ―タの様な無線操縦練習機で操縦技術を習得してから飛行出来る。又、初心者の飛行訓練も無線操縦機を飛ばす事で安全に実施出来る。

最良の形態１ コレクティブピッチ制御装置
図１図２の非回転軸６２ｘを図５、図６、図７の様に中空の非回転軸円筒６２ｘｘにし、この中にピッチ制御軸６２ｚをハブ６の動きとは無関係に非回転円筒軸内面ベアリング６ｙで支え回転運動出来るようにする。一方内側ジンバル６２の下側にはパルスモーター等のピッチ制御用電動機６２ｍを取付けてこれに継ぎ手６２ｃで前述のピッチ制御軸６２ｚと結合する。このピッチ制御軸６２ｚの上部にはネジが切られており翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８が噛み合わせられ、シ―ソ―部架台７ｂに付けられたベアリングで保持されていて上下動出来るスクリュウジャッキを形成する。したがって電動機６２ｍの回転で所望の上下動を実現できる。そしてこの翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８にはラック腕８ａが両側に伸び、ラック腕８ａには垂直腕８ｒｈが立ち上がっておりラック８ｒを保持する。この高さ位置は回転翼７がフラッピング動作をしていない状態での主回転翼支持円柱７ｈと同じ高さである。一方、主回転翼支持円柱７ｈにはピニオン８ｐが付いており、このラック８ｒと噛み合っている。ピニオン８ｐについては図５、図６、図７では右側の説明図のみで示すが、反対左側の機構も全く同一である。但し回転翼の前縁は左翼と右翼は逆であるのでラック８ｒ位置は回転翼回転中心から見て点対称となる。ピニオン８ｐは主回転翼７のフラッピング運動に応じて円弧状に運動するが、垂直腕８ｒｈとラック８ｒはラックピン８ｒｐで結合されているのでスムースに円弧状運動可能である。一方垂直腕８ｒｈの反対側にはラック押さえ用の垂直腕がピニオン８ｐの両側から同様に立ち上がっており、図７［１０２］の様にピニオン８ｐとラック８ｒが離れない様に適度の力のスプリング等８ｔｓで引っ張っている。一方主回転翼７は主回転翼支持円柱７ｈで支持されているが、この場所は翼断面上の空力中心であって、ここに主回転翼支持円柱鞘７ｈｓが固定されており、この鞘に主回転翼支持円柱７ｈは挿入されおり、回転翼のピッチは変化できる様になっている。また主回転翼７の内端にはピッチホーン７ｐｈｏが取りつけられて、前述のピニオン８ｐに取りつけられているピニオン側ピッチホーン８ｐｈｏとは結合ロッド８７ｃで両ホーンは結ばれている。従ってピッチ制御電動機６２ｍによる任意指令の主回転翼ピッチ角を実現できる。
但しこのままでは主回転翼７は回転による遠心力で主回転翼支持円柱鞘７ｈｓから飛び出してしまうので図５、図６、図７に示すような主回転翼７を上下から挟むスチール板などのフラッピング動作を妨げない材料で主回転翼支持円柱ボス７ｘと主回転翼７を引っ張りストラップ７ｓｔで固定し遠心力に対処する。ところで、ピニオン８ｐとラック８ｒの位置は取り付け工作上、フラッピング運動中心のティターボルト７ｙからどうしても少し外側にずれる。翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８はフラッピング運動の真下にあり、ラック・ピニオンはピッチ制御電動機６２ｍで指令した値と少しずれる事になる。しかしこのずれの値はフラッピング中心からラック・ピニオン位置までの距離をＬとするとＬの値にもよるが、今フラッピング角度を過大に取って＠＝１０度としても、（ずれ値）＝Ｌｔａｎ＠＝Ｌ＊０．１７６で極めて小さい。そしてピッチ制御電動機６２ｍによる任意指令値をＬ０とすると、フラッピング・アップの場合はＬ０−（ずれ値）、フラッピング・ダウンの場合はＬ０＋（ずれ値）で求める事が出来る。何れにしてもこの（ずれ値）は大きく無く、しかも予め任意指令値Ｌ０は設計補正できるもので問題にはなら無い。

最良の形態２ 電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置。
図１、図２の既取得特許で示した迎え角調整アクチュエータ１１ｘを電動プッシュプル型スクリュジャッキとし回転翼面後傾機能のみならず、つまり回転翼面後傾角を規準値として、その正負の傾角を実現する事により後傾角度調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘとする。
同様に既取得特許で示した迎え角制限アクチュエータ１１ｙも図５、図６の様に回転翼面後傾制限機能は止めて横方向の回転翼面傾斜を得られる位置に方位方向をずらせ、横方向操縦装置１１ｙｙとする。つまり両者あわせて任意の回転翼面角度の制御装置による電動スクリュジャッキ型縦・横操縦装置する。

最良の形態３ 摩擦クラッチ型縦・横操縦装置。
図１０に示す様にベース６０に取り付けられ、ステイ２００に保持されたクラッチ回転軸２０３は回転可能で上部にゴム等の弾力性を持つ材料で作られた逆円錐形の摩擦クラッチシュ―２０２を持ち、下部にスプラインの様な長い歯車２０７持っていて、引っ張りスプリング２０１で引っ張っぱられていて操縦桿に適度の反力を与えると共に、摩擦用スクリュージャッキ２０５の歯車と常時は噛み合っているけれども回転していないが、この回転軸２０３は、その下部にある引っ張り金具２０８で操縦桿１０からのワイヤーで繋がっており、ベルクランク２１１経由で引っ張る事で摩擦クラッチシュ―２０２がハブ６に接触し回転、摩擦用スクリュージャッキ２０５を動かせ縦方向の場合は外側ジンバル６１を前方下向きに傾ける。又このクラッチシュ―にはゼンマイ状のリターンスプリングが内臓されていてワイヤーに引っ張り力が無い時、スクリュージャッキのネジ部分を逆回転させネジ部分の中立位置を保つ。逆にベース６０の１８０度反対側にある全く同じ機構の摩擦クラッチシュ―ウは操縦桿１０の縦・横ユニバーサル軸受１５１の縦回転軸の下側からワイヤーで引っ張られておりジンバル６１を後方下向きに傾ける。これは１８０度反対側で無くともスクリュージャッキのネジを逆ネジとし前方のスクリュージャッキの横近くに並べても良い。同様に、図１０では同じ機構であるので描いていないが、横方向に回転翼面を傾ける場合は内側ジンバル６２を傾ける様なスクリュージャッキを縦方向の場合に準じて左右に２本取り付けて横方向の回転翼面の傾斜を実現し、両者で任意の回転翼面の操縦を出来る様にした摩擦クラッチ型縦・横操縦装置。

最良の形態４ パワーコントロールレバー
図８に示す様に仕切り部１２７を設けシフト可能二重軸１２８で取り付けられたパワーコントロールレバー１２５が機首方向左半分に在る時はコレクチブピッチ・レバーとして手前に引く方向で翼ピッチを増加させる様に働き、右半分に在る時はエンジンのスロットル・レバー１５０として前方に押す方向でエンジン出力増加する様に働き、レバー位置や、左側から右側、またはその逆のシフト指令はパイロットの手動で指示するが、これらのパイロット指令であるレバー位置、シフトタイミングはポテンショメータ１２９の角度検出器やマイクロスイッチ１３０，１３１，１３２，１３３の位置・シフト検出器で行い、電気信号として統合コンピュータ１６に送り、このシフト指令中及びその前後での飛行モード転換の統合制御を実行可能とし、電動機出力レバーとエンジン出力レバーを一本に纏める。

最良の形態５ 飛行モード転換の統合制御
パワーコントロール・レバー１２５の位置とタイミングを検出で、コレクティブ・ピッチ制御装置、エンジン回転数制御装置であるスロットル・アクチュエータ１５０、電動機回転数制御装置である電力制御装置１５のなどの各制御装置で、更にはジャイロ・コンパス１５３の信号により機体姿勢補正を縦方向制御装置、横方向制御装置で行いつつ、自動的に上昇、ヘリコプター飛行モードからシフト指令でオートジャイロ飛行モードへの飛行モード転換をし、パイロットによるオートジャイロ飛行モードの飛行後は、再び逆方向の飛行モード転換を自動的に統合コンピュータ１６で図９に示すフローチャートで処理する様にする。

最良の形態６ 回転翼降下風の反射によるアンチトルク装置
図１１に示す様に垂直尾翼下半分をヒンジ１３ｘでとめロール方向左右に回転出来る回転翼降下風反射板１３とし、これによって回転翼反動トルクを抑制すると共に任意の機首方向も指定できる。尚、この操作はヘリコプターではパイロットが行う場合、操縦席のペダルで行うが、このペダルは通常オートジャイロや固定翼機ではヨ―方向を指令する垂直安定板後部のラダ―を操作する操縦索に繋がれている。従って図１１に示す如くこの回転翼降下風反射板１３もこの索と兼用して動かす事が出来、一石二鳥である。反射板とラダ―は同時に動き夫々該当方向を取るが、当たる風の方向が全く違うので差し支えは無いし、機体進行方向、バンク方向も同じ動作方向で好都合。

最良の形態７ 無線操縦の回転翼航空機
以上述べた様に本機は殆どの制御装置が電動で、電動で無い操縦桿、ペダル操作にも図１０に概要を示す様な電動操縦装置を付け加える事で簡単に全操縦装置を電動化でき、又、パイロットがシフト操作をするパワーコントロール・レバのシフト動作についても全てソフトウエアーで処理する事で図１１に示す様に無線送受信機１６０を搭載する事のみで無線操縦の回転翼航空機とする事が出来る。

［図５］、［図６］、［図７］
これらは何れも同一物の側面図、上面図および各部ブロック図であり、従って符号は重複するので図５、図６ではほぼ主たる符号を記したが、その上で敢えて［図７］の各ブロック図は区別して書いた。又、摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置の図は操縦桿、ペダル操作系との関係から図１０として描いた。これにはスペースがあったので無線操縦の時に必要な操縦桿、ペダルの各電動制御装置の概要図も示した。

コレクティブ・ピッチ制御装置および電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置の側面図。 同上の上面図。 ［１０１］同上のシ―ソー部ブロック図（ハブ断面図） ［１０２］同上のラック・ピニオン部分ブロック図（断面図） ［１０３］同上の翼内端部のブロック図（断面図） パワーコントロール・レバー（上：上面図、下：側面図）。 飛行モード転換プログラムのフローチャート。図１１のジャイロ・コンパス１５３の信号により後傾角度調整及び縦方向操縦装置、および横方向操縦装置を用いて、機体姿勢補正は割り込み信号で、各プログラムのブロック終了後直ぐに常時行う。 摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置と操縦桿および、ペダル操作用電動制御装置の概略図。図では複雑になるので縦方向の制御装置しか書いていないが横方向の制御装置も繋る摩擦用スクリュウジャッキが内側ジンバル６２で、取り付け場所が違う事以外は機構は全く同じである。尚、図では縦方向後方の符号名は書いていないが、前方の物と同じである。又、操縦桿及びペダル操作用の電動制御装置の概略図も示してある。 飛行モード転換回転翼機（含む、無線操縦機）の統合制御の概念図と回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置。

図５、図６、図７、
１１ｘｘ 後傾角度調整及び縦方向操縦装置
１１ｙｙ 横方向操縦装置
６０ ベース
６１ 外側ジンバル
６１ｂ 縦方向プッシュプル・ピン ボス
６２ 内側ジンバル
６２ｍ 翼ピッチ角制御用電動機
６２ｃ 継手
６２ｂ 横方向プッシュプル・ピン ボス
６２ｘｘ 非回転円筒軸
６２ｚ 翼ピッチ制御軸
６ ハブ
６ｙ 非回転円筒軸内面ベアリング
７ｂ シーソー部架台
７ｘ 主回転翼支持円柱ボス
７ｙ ティターボルト
７ｈｐｏ 主回転翼側ピッチホーン
７ｓｔ 引っ張りストラップ
７ 主回転翼
７ｈ 主回転翼支持円柱
７ｈｓ 主回転翼支持円柱鞘
８ 翼ピッチ制御用スクリュージャッキ
８ａ ラック腕
８ｒｈ ラック保持棒
８ｒｐ ラックピン
８ｐ ピニオン
８ｒ ラック
８ｐｈｏ ピニオン側ピッチホーン
８７ｃ 両ホーン結合ロッド

図８
１２５ パワーコントロール・レバー
１２６ ケース
１２７ 仕切り部
１２８ シフト可能二重軸
１２９ 角度検出器
１３０ マイクロスイッチ１
１３１ マイクロスイッチ２
１３２ マイクロスイッチ３
１３３ マイクロスイッチ４
１４０ スロットル・レバー挙動（上面図で右半分）
１４１ コレクティブピッチ・レバー挙動（上面図で左半分）

以下は図９の○印付き記号の説明文である。
▲１▼ＳＷ１３０（０〜１）オン、スタート、飛行モード転換プログラム準備。
▲２▼ヘリコプター翼下限ピッチ値入力、オートジャイロ翼ピッチ値入力、翼面後傾値入力、各制御装置・センサー電源オン、操縦桿信号入力禁止。
▲３▼ＳＷ１３１（０〜１）オン待ち、飛行モード転換プログラム開始。（ヘリモード）。
▲４▼ヘリコプター飛行モード・翼ピッチ値セット、主回転翼電動機アイドル回転。
▲５▼主回転翼電動機回転数微増、翼ピッチ微増。
▲６▼主回転翼電動機回転数一定のまま、パイロットが上昇、進空方位を取る。
▲７▼ＳＷ１３２（０〜１）オン？高度、進空方位ＯＫ？ シフト準備ＯＫ？
▲８▼翼ピッチ微減。エンジン回転数微増、微速前進。
▲９▼主回転翼電動機回転数微減
▲１０▼ロータ回転数一定？
▲１１▼ＳＷ１３３（０〜１）オン？高度、進空方位、速度ＯＫ？シフト実行。
▲１２▼操縦桿信号入力禁止解除、（飛行モード転換プログラム終了）。
▲１３▼パイロットによる飛行開始、（オートジャイロ飛行モード）。
▲１４▼ＳＷ１３３（１〜０）オン？パイロットによる飛行終了。
終了後、着陸地点、降下始め高度ＯＫ？（飛行モード転換開始）。
▲１５▼操縦桿信号入力禁止、 （ヘリコプター飛行モード）。
▲１６▼翼面微前傾、翼ピッチ微増、エンジン回転数微減、主電動機回転数微増。
▲１７▼ヘリコプター翼ピッチ規定値？
▲１８▼電動機回転数一定のまま、翼ピッチ微減。
▲１９▼ＳＷ１３１（１〜０）オン？高度・降下率ＯＫ？
▲２０▼着地。
▲２１▼終り

図１０摩擦クラッチ型縦・横制御装置。
６ ハブ
２００ ステイ
２０１ 引っ張りスプリング
２０２ 摩擦クラッチ・シュ―
２０３ クラッチ回転軸
２０４ ベアリング
２０５ 摩擦用スクリュージャッキ
６２ 内側ジンバル
６１ 外側ジンバル
６０ ベース
２０７ スプライン状長手歯車
２０８ 引っ張り金具
２０９ 引っ張り索
２１１ ベルクランク
１０ 操縦桿
１５０ｘ 縦方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５０ｙ 横方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５１ 縦・横ユニバーサル軸受
４ ペダル
２１５ ペダル・横方向歯車、モータ、ポテンショメータ

図１１
６ ハブ
６２ 内部ジンバル
６１ 外部ジンバル
１１ｘｘ 後傾角調整及び縦方向操縦装置
１１ｙｙ 横方向操縦装置
６０ ベース
１２５ パワーコントロールレバー
１０ 操縦桿
４ ペダル
１５０ｘ 縦方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５０ｙ 横方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５１ 縦・横ユニバーサル軸受
１６ 統合コンピュータ
１５ 電力制御装置
１５３ ジャイロ・コンパス。
１６０ 無線送受信機
１５７ 索分岐点
１５４ アンチ・トルク索
１３ 回転翼降下風反射板
１３ｘ ヒンジ
１５５ 反射板ベル・クランク
１５６ アンチ・トルクステー
１４ ラダ―
１５０ スロットルアクチュエータ

発明の詳細な説明

本発明は既取得特許（特許第４７４２３９０号）「回転翼航空機用の電動機内臓ハブ、並びにそれを用いた回転翼航空機」に関する追加特許出願である。
この既取得特許の概要は回転翼航空機の回転翼を支えるハブ内に電動機を内臓させヘリコプターとして上昇・降下すると同時に回転翼面を後傾させ、別途備えるエンジン、プロペラでオートジャイロの様に水平前進飛行をする飛行モード転換回転翼航空機に関するもの等である。従って本追加特許出願はこの発明を更に進化・発展、特に飛行モード転換時は下記する様に色々な操縦操作を未習熟パイロットが行う事が相当、困難であるので、下記の各種制御装置を出来るだけ電動化させ、飛行モード転換は自動制御させる事を目指すものである。

文献としては知る限りでは上記の既取得特許（特許第４７４２３９０号）とそれに挙げた幾つかの非特許文献のみである。

ヘリコプターはトランスミッションやスワッシュ・プレートなど回転翼動力系統機構が複雑で機体価格も高く、整備にも多額の費用を要する。一方オートジャイロは回転翼を前進対抗風によって自転させる物で回転翼機構は単純で機体価格も安く、整備にもそれ程費用は掛からない。ただし機能的には前者が垂直離着陸可能であるのに対して後者、オートジャイロは滑走して離着陸する必要があり滑走路が必須である。従って両者の機能と機構単純性を兼ね備える航空機が出来れば低価格・滑走路も不要で利点は大きい。前述の様に既取得特許はこの考え方によるものであるが、本追加特許出願はこれを更に使いやすく、軽量・安価に実施する為のものである。

課題１ コレクティブ・ピッチ制御装置
該当する回転翼機の回転翼断面形状にもよるが、ヘリコプターとして飛行・上昇・降下する為には一般に回転翼ピッチは正又は零で、オートジャイロとして飛行するためには回転翼ピッチが負である。固定ピッチの回転翼でもねじり上げ、又は、ねじり下げ等の複雑な回転翼工作でヘリコプターとオートジャイロの両飛行モード転換は不可能ではないが、より確実な、容易な方法としてはピッチ角度の正確な制御が必要である。これは対象回転翼のピッチ角が同時に同じ値になるもので一般にコレクティブ・ピッチ制御と言われている。このコレクティブ・ピッチ制御装置は既存のヘリコプターでは従来、スワッシュプレートと呼ばれる機械的機構を水平に上下する方法で行われていたが、機械機構の整備には手間が掛かり高価でもあった。これを本電動機内臓ハブの特徴を生かして電気的な方式にし、初期低価格、整備費用低減を目指す。

課題２ 電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置
翼ピッチが一定の飛行時はヘリコプター、オートジャイロ両航空機とも回転翼面を任意の方向に傾けて操縦する。これもヘリコプターでは前述のスワッシュ・プレートを斜めに上下するサクリック・ピッチと言う方法で間接的に回転翼面を任意の方向に傾ける事でおこなわれているが、上記同様な欠点がある。オートジャイロでは二本の長いプッシュプル・ロッドで機械的に直接回転翼面を任意の方向にする方法で行われるが、重量が大きい。そこで本出願では既修得特許の特色であるハブ電動機内臓の動力自転回転翼（Ｐｏｗｅｒｅｄ Ｆｒｅｅ Ｒｏｔｏｒ）の特徴を、又、回転部分は永久磁石を取り付けたアウタ―・ロ―タのみで、回転慣性モーメントは極めて小さいと言う特徴をいかし、回転翼面後傾機能、制限機能の機能を電動スクリュウジャッキにより拡大し、回転翼面後傾機能のみでなく回転翼面の直接の任意方向への傾きで縦・横方向操縦装置とし、初期コスト低減、整備の容易性を目指す。

課題３ 摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置
上記の電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置はハブ電動機内臓の動力自転回転翼の特徴を生かして優れた物ではあるが各スクリュージャッキに固有の電動機が必要で重たいと言う欠点がある。そこでハブ６の回転運動を利用しこの点を解決する。

課題４ パワーコントロールレバ
ヘリコプターはパイロットが一般にコレクティブピッチ・レバーを手前に引き挙げて離陸、上昇する。一方オートジャイロや固定翼機のパイロットはエンジンのスロットル・レバーを前に押して出力をあげ滑走・離陸する。この動作はパイロットに既に習熟されてしまっており本機の様な複数の動力源の飛行モード転換機ではパイロットがこの操作を間違い無く行える様に、操作方向も含め、電動機出力制御、エンジン出力制御を一本に纏めたレバーで出力制御出来る事を目指す。

課題５ 飛行モード転換の統合制御
この様な飛行モード転換にはコレクティブ・ピッチ制御のみならず、上昇中の機体姿勢の安定化、回転翼面の後傾、電動機出力制御、エンジン出力制御、等々の様々な制御を同時に統合的に行う必要があり、これを実現するために制御装置を出来る限り電動とし、これらの操作が出来るだけパイロットに頼らない様にし、未習熟のパイロットでも容易に空を飛べるように目指す。

課題６ 回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置
上昇・降下のヘリコプターとしての飛行中は主回転翼による反作用で機体が回転させられるのでこれを防ぐと同時に任意の機首方向を実現する為の所謂アンチ・トルク装置が必要である。この操作は普通ヘリコプターではパイロットがペダルで尾部の小さな回転翼、テールロータのピッチ、即ち横向き推力を変えて行う。本出願ではこの様な複雑、高価な方式では無く極めて簡単な回転翼降下風の反射によるトルクで実現すると共に、ペダルからラダ―に伸びた操縦索を兼用し更に極めて単純なアンチ・トルク装置の実現を目指す。

課題７ 無線操縦の回転翼航空機
未習熟パイロットがいきなり飛行するのでは無く、シミューレ―タの様な無線操縦の練習機で操縦技術を習得してから飛行出来る様な無人の無線操縦機が望まれるが、本機は殆どの制御装置が電動で、習熟パイロットが手動する方式の電動で無い操縦桿、ペダル操作にも図６、図７に示す様な電動制御装置を付け加える事のみで簡単に全制御装置を電動化でき、又、パワーコントロール・レバのシフト操作についても統合制御のプログラムで実行する事で、無線送受信機を搭載する事だけで無線操縦化を目指す。

課題を解決する為の手段

先ず、本題に入る前に述べる。以下［００１２］から［００１４］迄はこの様な変更、注記事項である。

（既取得特許での符号名）
１１ｘ 迎え角調整アクチュエーター
１１ｙ 迎え角制限アクチュエーター
７ｘ フラッピングヒンジ
６２ｘ 非回転軸
（追加特許出願での符号名）
１１ｘｘ 後傾角調整及び縦方向操縦装置
１１ｙｙ 横方向操縦装置
７ｙ ティターボルト
６２ｘｘ 非回転軸円筒
ティターボルトは機能的にはフラッピングヒンジと全く同じ物であるがシーソー型二枚翼オート・ジャイロでは一般にティターボルトと呼ばれているので此の様に記す。
主回転翼支持円柱ボス７ｘを支えるシ―ソー部架台７ｂは［図１］、［図２］、［図３］に示す様にハブ６上部に取り付けられている。
新しく必要になった符号、符号名は下記の［図面の簡単な説明］、［符号の説明］に記すが、変わっていない既取得特許で用いた符号、符号名は特に必要と考えられるもの以外はなるべく書かない様にした。既取得特許の符号名を参照されたい。

コレクティブ・ピッチ制御については、図面や説明の簡単な為にシーソー型の２枚翼の例で示すが、この翼数に限定されるものでは無い。二枚翼以上の複数翼の場合は一般にヘリコプターが採用している様なフラッピングとピッチング機能を有するグリップによる回転翼の取り付けとなる。

ヘリコプター飛行時にコレクティブ・ピッチ制御で何故パワーコントロール・レバーと言う言葉を使うかと言う疑問があるかも知れないが、ピッチ増加は負荷が増えるので当然原動機回転数が落ちる、これを回転数ガバナーが検出し原動機出力を上げ回転数を元に戻す。従ってピッチを増加すると負荷が増えガバナーがこれを補正する為原動機出力増す。だからパワーコンロール・レバと呼んでいる。御存じの様に、この様な回転数ガバナーは一般機械でも良く使用される。無論ピッチ制御値が上限に達するか、レバーグリップを回す動作で電圧、周波数を上げる等の出力増強に移る。

手段１ コレクティブ・ピッチ制御装置
非回転軸円筒６２ｘｘの中のピッチ制御軸６２ｚを内部ジンバル６２に取りっけたピッチ制御用電動機６２ｍでハブ６の動きとは無関係に回転させ、その上部に設けた翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８を上下動させ、これに取りっけたラック・ピニオン機構で回転翼ピッチを変化させる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のコレクティブ・ピッチ制御装置。

手段２ 電動スクリュウジャッキ型縦・横方向操縦装置
ベース６０に固定されて外部ジンバル６１を前後に傾けて後傾角をつくる既取得特許の迎え角調整アクチュエータ―１１ｘをプッシュプル電動スクリュウジャッキとして機能拡張し、後傾角調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘとし、同様に既取得特許の迎え角制限アクチュエータ―１１ｙもプッシュプル電動スクリュウジャッキとし回転翼面が横方向に傾く方位位置まで移動させ内部ジンバル６２を左右に傾ける様に機能拡張し、横方向操縦装置１１ｙｙとし、両操縦装置で回転翼面を任意の角度にする事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の電動スクリュウジャッキ型縦・横方向操縦装置。

手段３ 摩擦クラッチ型縦・横操縦装置
後傾角調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘ、横方向操縦装置１１ｙｙの電動スクリューウジャッキの電動機を取り除き、他動型とし摩擦クラッチでハブ６の回転運動を伝達しスクリュージャッキを以て、後傾角調整及び縦方向操縦装置とし、同様に横方向操縦装置とし、両操縦装置で回転翼面を任意の角度にする事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置。

手段４ パワーコントロール・レバー
パイロット席左側に在り操作されるシフト可能二重軸１２８で取り付けられたパワーコントロール・レバー１２５が機首方向の左半分にある時は前方から手前に引く方向でコクティブピッチ・レバーとして翼ピッチを増加させる様に働き、シフト域で右にシフト後は手前から押す方向でエンジンスロットルとして働きエンジン出力を増加させる様に働き、両原動機の制御を操作方向も含めて一本に纏めた事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３のパワーコントロール・レバー。

手段５ 飛行モード転換の統合制御
パイロット指令のパワーコントロール・レバー１２５の動きで、コレクティブ・ピッチ制御装置、縦・横方向操縦装置、更にはジャイロコンパス１５３の信号で機体姿勢安定を維持しつつヘリコプター飛行モードで自動的に離陸・上昇し、オートジャイロ飛行モードに転換し、パイロットが操縦・飛行後は逆にオートジャイロ飛行モードからヘリコプター飛行モードに自動的に飛行モードを転換する事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３の飛行モード転換の統合制御。

手段６ 回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置
垂直安定板の下半分をヒンジ１３ｘで支えロール方向に回転出来る回転翼降下風反射板１３とし反動トルクを打ち消すと共に任意の方位角を取れる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置。

手段７ 無線操縦の回転翼航空機
無線送受信機１６０を装備しコレクティブ・ピッチ制御装置、縦・横方向操縦装置、ジャイロコンパス１５３の信号を用いて遠隔より無線操縦できる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の無線操縦の回転翼航空機。

発明の効果

効果１ コレクティブ・ピッチ制御装置
電動機内臓ハブの特徴である動力機構が機体本体と無関係の事及び回転モーメントが小さい事を生かし、ピッチ制御軸６２ｚの回転でハブ６上部に備えた翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８を経てラック・ピニオン機構で以て回転翼ピッチを制御できる様にしたもので、ピッチ制御電動機６２ｍ自体も固定であり、機械的可動部が必要最小限である。又、電動である為、統合制御の自動制御に対応容易。

効果２ 電動スクリュジャッキ型縦・横操縦装置
既取得特許の電動機内臓ハブの特徴を生かし回転翼面後傾機能、制限機能に用いたのアクチュエータを電動スクリュウジャッキとし用途、配置を変更するのみでスワッシュプレイトによる機械的、高価な物で無く、又、プッシュロッドによる機械的な重たい物で無く縦・横操縦装置として利用でき、且つ電動であるので統合制御に好都合である。

効果３ 摩擦クラッチ型縦・横操縦装置
各スクリュージャッキの電動機を省く事で重量軽減になり、また操縦桿の操作を引っ張り索にする事で更に重量軽減に役立つ。

効果４ パワーコントロール・レバー
既にヘリコプターや固定翼航空機、オートジャイロの操縦に慣れているパイロットも複数原動機の操作手順・方向を間違える事無く操縦出来、同時にこの信号を統合コンピュータに電気信号として送り飛行モード転換時等の自動操作が可能である。

効果５ 飛行モード転換の統合制御
上記した各種、制御装置、センサーにより統合制御で高度、進空方向の判断以外は自動的に離陸し、上昇後はパイロットによる飛行し、再び着陸する時にも着陸地点、高度、降下率の判断以外は自動的に着地できる。

効果６ 回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置
反作用トルクを抑制すると共に任意の方位方向を指定でき、且つオートジャイロ飛行時も方位方向（ヨ―角）とロール（バンク角）状態を指令出来、これを操作するラダ―の操縦索を共用させているので極めて単純、軽量な操縦装置が実現できる。

効果７ 無線遠隔操縦の回転翼航空機
パイロットがいきなり飛行するのでは無く、シミミューレ―タの様な無線操縦練習機で操縦技術を習得してから飛行出来る。又、初心者の飛行訓練も無線操縦機を飛ばす事で安全に実施出来る。

最良の形態１ コレクティブピッチ制御装置
既取得特許記載の図１図２の非回転軸６２ｘを図１、図２、図３の様に中空の非回転軸円筒６２ｘｘにし、この中にピッチ制御軸６２ｚをハブ６の動きとは無関係に非回転円筒軸内面ベアリング６ｙで支え回転運動出来るようにする。一方内側ジンバル６２の下側にはパルスモーター等のピッチ制御用電動機６２ｍを取付けてこれに継ぎ手６２ｃで前述のピッチ制御軸６２ｚと結合する。このピッチ制御軸６２ｚの上部にはネジが切られており翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８が噛み合わせられ、シ―ソ―部架台７ｂに付けられたベアリングで保持されていて上下動出来るスクリュウジャッキを形成する。したがって電動機６２ｍの回転で所望の上下動を実現できる。そしてこの翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８にはラック腕８ａが両側に伸び、ラック腕８ａには垂直腕８ｒｈが立ち上がっておりラック８ｒを保持する。この高さ位置は回転翼７がフラッピング動作をしていない状態での主回転翼支持円柱７ｈと同じ高さである。一方、主回転翼支持円柱７ｈにはピニオン８ｐが付いており、このラック８ｒと噛み合っている。ピニオン８ｐについては図１、図２、図３では右側の説明図のみで示すが、反対左側の機構も全く同一である。但し回転翼の前縁は左翼と右翼は逆であるのでラック８ｒ位置は回転翼回転中心から見て点対称となる。ピニオン８ｐは主回転翼７のフラッピング運動に応じて円弧状に運動するが、垂直腕８ｒｈとラック８ｒはラックピン８ｒｐで結合されているのでスムースに円弧状運動可能である。一方垂直腕８ｒｈの反対側にはラック押さえ用の垂直腕がピニオン８ｐの両側から同様に立ち上がっており、図３［１０２］の様にピニオン８ｐとラック８ｒが離れない様に適度の力のスプリング等８ｔｓで引っ張っている。一方主回転翼７は主回転翼支持円柱７ｈで支持されているが、この場所は翼断面上の空力中心であって、ここに主回転翼支持円柱鞘７ｈｓが固定されており、この鞘に主回転翼支持円柱７ｈは挿入されおり、回転翼のピッチは変化できる様になっている。また主回転翼７の内端にはピッチホーン７ｐｈｏが取りつけられて、前述のピニオン８ｐに取りつけられているピニオン側ピッチホーン８ｐｈｏとは結合ロッド８７ｃで両ホーンは結ばれている。従ってピッチ制御電動機６２ｍによる任意指令の主回転翼ピッチ角を実現できる。但しこのままでは主回転翼７は回転による遠心力で主回転翼支持円柱鞘７ｈｓから飛び出してしまうので図１、図２、図３に示すような主回転翼７を上下から挟むスチール板などのフラッピング動作を妨げない材料で主回転翼支持円柱ボス７ｘと主回転翼７を引っ張りストラップ７ｓｔで固定し遠心力に対処する。ところで、ピニオン８ｐとラック８ｒの位置は取り付け工作上、フラッピング運動中心のティターボルト７ｙからどうしても少し外側にずれる。翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８はフラッピング運動の真下にあり、ラック・ピニオンはピッチ制御電動機６２ｍで指令した値と少しずれる事になる。しかしこのずれの値はフラッピング中心からラック・ピニオン位置までの距離をＬとするとＬの値にもよるが、今フラッピング角度を過大に取って＠＝１０度としても、（ずれ値）＝Ｌｔａｎ＠＝Ｌ＊０．１７６で極めて小さい。そしてピッチ制御電動機６２ｍによる任意指令値をＬ０とすると、フラッピング・アップの場合はＬ０−（ずれ値）、フラッピング・ダウンの場合はＬ０＋（ずれ値）で求める事が出来る。何れにしてもこの（ずれ値）は大きく無く、しかも予め任意指令値Ｌ０は設計補正できるもので問題にはなら無い。

最良の形態２ 電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置。
図１、図２の既取得特許で示した迎え角調整アクチュエータ１１ｘを電動プッシュプル型スクリュジャッキとし回転翼面後傾機能のみならず、つまり回転翼面後傾角を規準値として、その正負の傾角を実現する事により後傾角度調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘとする。同様に既取得特許で示した迎え角制限アクチュエータ１１ｙも図１、図２の様に回転翼面後傾制限機能は止めて横方向の回転翼面傾斜を得られる位置に方位方向をずらせ、横方向操縦装置１１ｙｙとする。つまり両者あわせて任意の回転翼面角度の制御装置による電動スクリュジャッキ型縦・横操縦装置する。

最良の形態３ 摩擦クラッチ型縦・横操縦装置。
図６に示す様にベース６０に取り付けられ、ステイ２００に保持されたクラッチ回転軸２０３は回転可能で上部にゴム等の弾力性を持つ材料で作られた逆円錐形の摩擦クラッチシュ―２０２を持ち、下部にスプラインの様な長い歯車２０７持っていて、引っ張りスプリング２０１で引っ張っぱられていて操縦桿に適度の反力を与えると共に、摩擦用スクリュージャッキ２０５の歯車と常時は噛み合っているけれども回転していないが、この回転軸２０３は、その下部にある引っ張り金具２０８で操縦桿１０からのワイヤーで繋がっており、ベルクランク２１１経由で引っ張る事で摩擦クラッチシュ―２０２がハブ６に接触し回転、摩擦用スクリュージャッキ２０５を動かせ縦方向の場合は外側ジンバル６１を前方下向きに傾ける。又このクラッチシュ―にはゼンマイ状のリターンスプリングが内臓されていてワイヤーに引っ張り力が無い時、スクリュージャッキのネジ部分を逆回転させネジ部分の中立位置を保つ。逆にベース６０の１８０度反対側にある全く同じ機構の摩擦クラッチシュ―ウは操縦桿１０の縦・横ユニバーサル軸受１５１の縦回転軸の下側からワイヤーで引っ張られておりジンバル６１を後方下向きに傾ける。これは１８０度反対側で無くともスクリュージャッキのネジを逆ネジとし前方のスクリュージャッキの横近くに並べても良い。同様に、図６では同じ機構であるので描いていないが、横方向に回転翼面を傾ける場合は内側ジンバル６２を傾ける様なスクリュージャッキを縦方向の場合に準じて左右に２本取り付けて横方向の回転翼面の傾斜を実現し、両者で任意の回転翼面の操縦を出来る様にした摩擦クラッチ型縦・横操縦装置。

最良の形態４ パワーコントロールレバー
図４に示す様に仕切り部１２７を設けシフト可能二重軸１２８で取り付けられたパワーコントロールレバー１２５が機首方向左半分に在る時はコレクチブピッチ・レバーとして手前に引く方向で翼ピッチを増加させる様に働き、右半分に在る時はエンジンのスロットル・レバー１５０として前方に押す方向でエンジン出力増加する様に働き、レバー位置や、左側から右側、またはその逆のシフト指令はパイロットの手動で指示するが、これらのパイロット指令であるレバー位置、シフトタイミングはポテンショメータ１２９の角度検出器やマイクロスイッチ１３０，１３１，１３２，１３３の位置・シフト検出器で行い、電気信号として統合コンピュータ１６に送り、このシフト指令中及びその前後での飛行モード転換の統合制御を実行可能とし、電動機出力レバーとエンジン出力レバーを一本に纏める。

最良の形態５ 飛行モード転換の統合制御
パワーコントロール・レバー１２５の位置とタイミングを検出で、コレクティブ・ピッチ制御装置、エンジン回転数制御装置であるスロットル・アクチュエータ１５０、電動機回転数制御装置である電力制御装置１５のなどの各制御装置で、更にはジャイロ・コンパス１５３の信号により機体姿勢補正を縦方向制御装置、横方向制御装置で行いつつ、自動的に上昇、ヘリコプター飛行モードからシフト指令でオートジャイロ飛行モードへの飛行モード転換をし、パイロットによるオートジャイロ飛行モードの飛行後は、再び逆方向の飛行モード転換を自動的に統合コンピュータ１６で図５に示すフローチャートで処理する様にする。

最良の形態６ 回転翼降下風の反射によるアンチトルク装置
図７に示す様に垂直尾翼下半分をヒンジ１３ｘでとめロール方向左右に回転出来る回転翼降下風反射板１３とし、これによって回転翼反動トルクを抑制すると共に任意の機首方向も指定できる。尚、この操作はヘリコプターではパイロットが行う場合、操縦席のペダルで行うが、このペダルは通常オートジャイロや固定翼機ではヨ―方向を指令する垂直安定板後部のラダ―を操作する操縦索に繋がれている。従って図７に示す如くこの回転翼降下風反射板１３もこの索と兼用して動かす事が出来、一石二鳥である。反射板とラダ―は同時に動き夫々該当方向を取るが、当たる風の方向が全く違うので差し支えは無いし、機体進行方向、バンク方向も同じ動作方向で好都合。

最良の形態７ 無線操縦の回転翼航空機
以上述べた様に本機は殆どの制御装置が電動で、電動で無い操縦桿、ペダル操作にも図７に概要を示す様な電動操縦装置を付け加える事で簡単に全操縦装置を電動化でき、又、パイロットがシフト操作をするパワーコントロール・レバのシフト動作についても全てソフトウエアーで処理する事で図７に示す様に無線送受信機１６０を搭載する事のみで無線操縦の回転翼航空機とする事が出来る。

［図１］、［図２］、［図３］
これらは何れも同一物の側面図、上面図および各部ブロック図であり、従って符号は重複するので図１、図２ではほぼ主たる符号を記したが、その上で敢えて［図３］の各ブロック図は区別して書いた。又、摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置の図は操縦桿、ペダル操作系との関係から図６として描いた。これにはスペースがあったので無線操縦の時に必要な操縦桿、ペダルの各電動制御装置の概要図も示した。

コレクティブ・ピッチ制御装置および 電動スクリュジャッキ型縦・横方向操縦装置の側面図。 同上の上面図。 ［１０１］同上のシ―ソー部ブロック図（ハブ断面図） ［１０２］同上のラック・ピニオン部分ブロック図（断面図） ［１０３］同上の翼内端部のブロック図（断面図） パワーコントロール・レバー（上 ：上面図、下：側面図）。 飛行モード転換プログラムのフローチャート。図１１のジャイロ・コンパス１５３の信号により後傾角度調整及び縦方向操縦装置、および横方向操縦装置を用いて、機体姿勢補正は割り込み信号で、各プログラムのブロック終了後直ぐに常時行う。 摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置と操縦桿 および、ペダル操作用電動制御装置の概略図。図では複雑になるので縦方向の制御装置しか書いていないが横方向の制御装置も繋る摩擦用スクリュウジャッキが内側ジンバル６２で、取り付け場所が違う事以外は機構は全く同じである。尚、図では縦方向後方の符号名は書いていないが、前方の物と同じである。又、操縦桿及びペダル操作用の電動制御装置の概略図も示してある。 飛行モード転換回転翼機（含む、無線操縦機）の統合制御の概念図と回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置。

図１、図２、図３、
１１ｘｘ 後傾角度調整及び縦方向操縦装置
１１ｙｙ 横方向操縦装置
６０ ベース
６１ 外側ジンバル
６１ｂ 縦方向プッシュプル・ピン ボス
６２ 内側ジンバル
６２ｍ 翼ピッチ角制御用電動機
６２ｃ 継手
６２ｂ 横方向プッシュプル・ピン ボス
６２ｘｘ 非回転円筒軸
６２ｚ 翼ピッチ制御軸
６ ハブ
６ｙ 非回転円筒軸内面ベアリング
７ｂ シーソー部架台
７ｘ 主回転翼支持円柱ボス
７ｙ ティターボルト
７ｈｐｏ 主回転翼側ピッチホーン
７ｓｔ 引っ張りストラップ
７ 主回転翼
７ｈ 主回転翼支持円柱
７ｈｓ 主回転翼支持円柱鞘
８ 翼ピッチ制御用スクリュージャッキ
８ａ ラック腕
８ｒｈ ラック保持棒
８ｒｐ ラックピン
８ｐ ピ二オン
８ｒ ラック
８ｐｈｏ ピ二オン側ピッチホーン
８７ｃ 両ホーン結合ロッド

図４
１２５ パワーコントロール・レバー
１２６ ケース
１２７ 仕切り部
１２８ シフト可能二重軸
１２９ 角度検出器
１３０ マイクロスイッチ１
１３１ マイクロスイッチ２
１３２ マイクロスイッチ３
１３３ マイクロスイッチ４
１４０ スロットル・レバー挙動（上面図で右半分）
１４１ コレクティブピッチ・レバー挙動（上面図で左半分）

以下は図５の（ ）印付き記号の説明文である。
（１）ＳＷ１３０（０〜１）オン、スタート、飛行モード転換プログラム準備。
（２）ヘリコプター翼下限ピッチ値入力、オートジャイロ翼ピッチ値入力、翼面後傾値入力、各制御装置・センサー電源オン、操縦桿信号入力禁止。
（３）ＳＷ１３１（０〜１）オン待ち、飛行モード転換プログラム開始。（ヘリモード）。
（４）ヘリコプター飛行モード・翼ピッチ値セット、主回転翼電動機アイドル回転。
（５）主回転翼電動機回転数微増、翼ピッチ微増。
（６）主回転翼電動機回転数一定のまま、パイロットが上昇、進空方位を取る。
（７）ＳＷ１３２（０〜１）オン？高度、進空方位ＯＫ？ シフト準備ＯＫ？
（８）翼ピッチ微減。エンジン回転数微増、微速前進。
（９）主回転翼電動機回転数微減
（１０）ロータ回転数一定？
（１１）ＳＷ１３３（０〜１）オン？高度、進空方位、速度ＯＫ？シフト実行。
（１２）操縦桿信号入力禁止解除、（飛行モード転換プログラム終了）。
（１３）パイロットによる飛行開始、（オートジャイロ飛行モード）。
（１４）ＳＷ１３３（１〜０）オン？パイロットによる飛行終了。
終了後、着陸地点、降下始め高度ＯＫ？（飛行モード転換開始）。
（１５）操縦桿信号入力禁止、 （ヘリコプター飛行モード）。
（！６）翼面微前傾、翼ピッチ微増、エンジン回転数微減、主電動機回転数微増。
（１７）ヘリコプター翼ピッチ規定値？
（１８）電動機回転数一定のまま、翼ピッチ微減。
（１９）ＳＷ１３１（１〜０）オン？高度・降下率ＯＫ？
（２０）着地。
（２１）終り

図６摩擦クラッチ型縦・横制御装置。
６ ハブ
２００ ステイ
２０１ 引っ張りスプリング
２０２ 摩擦クラッチ・シュ―
２０３ クラッチ回転軸
２０４ ベアリング
２０５ 摩擦用スクリュージャッキ
６２ 内側ジンバル
６１ 外側ジンバル
６０ ベース
２０７ スプライン状長手歯車
２０８ 引っ張り金具
２０９ 引っ張り索
２１１ ベルクランク
１０ 操縦桿
１５０ｘ 縦方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５０ｙ 横方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５１ 縦・横ユニバーサル軸受
４ ペダル
２１５ ペダル・横方向歯車、モータ、ポテンショメータ

図７
６ ハブ
６２ 内部ジンバル
６１ 外部ジンバル
１１ｘｘ 後傾角調整及び縦方向操縦装置
１１ｙｙ 横方向操縦装置
６０ ベース
１２５ パワーコントロールレバー
１０ 操縦桿
４ ペダル
１５０ｘ 縦方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５０ｙ 横方向歯車・モータ・ポテンショメター
１５１ 縦・横ユニバーサル軸受
１６ 統合コンピュータ
１５ 電力制御装置
１５３ ジャイロ・コンパス。
１６０ 無線送受信機
１５７ 索分岐点
１５４ アンチ・トルク索
１３ 回転翼降下風反射板
１３ｘ ヒンジ
１５５ 反射板ベル・クランク
１５６ アンチ・トルクステー
１４ ラダ―
１５０ スロットルアクチュエータ

Claims (7)

1. 非回転軸円筒６２ｘｘの中のピッチ制御軸６２ｚを内部ジンバル６２に取りっけたピッチ制御用電動機６２ｍでハブ６の動きとは無関係に回転させ、その上部に設けた翼ピッチ制御用スクリュージャッキ８を上下動させ、これに取りっけたラック・ピニオン機構で回転翼ピッチを変化させる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のコレクティブ・ピッチ制御装置。
2. ベース６０に固定されて外部ジンバル６１を前後に傾けて後傾角をつくる既取得特許の迎え角調整アクチュエータ―１１ｘをプッシュプル電動スクリュウジャッキとして機能拡張し、後傾角調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘとし、同様に既取得特許の迎え角制限アクチュエータ―１１ｙもプッシュプル電動スクリュウジャッキとし回転翼面が横方向に傾く方位位置まで移動させ内部ジンバル６２を左右に傾ける様に機能拡張し、横方向操縦装置１１ｙｙとし、両操縦装置で回転翼面を任意の角度にする事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の電動スクリュウジャッキ型縦・横方向操縦装置。
3. 後傾角調整及び縦方向操縦装置１１ｘｘ、横方向操縦装置１１ｙｙの電動スクリューウジャッキの電動機を取り除き、他動型とし摩擦クラッチでハブ６の回転運動を伝達しスクリュージャッキを以て、後傾角調整及び縦方向操縦装置とし、同様に横方向操縦装置とし、両操縦装置で回転翼面を任意の角度にする事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の摩擦クラッチ型縦・横方向操縦装置。
4. パイロット席左側に在り操作されるシフト可能二重軸１２８で取り付けられたパワーコントロール・レバー１２５が機首方向の左半分にある時は前方から手前に引く方向でコクティブピッチ・レバーとして翼ピッチを増加させる様に働き、シフト域で右にシフト後は手前から押す方向でエンジンスロットルとして働きエンジン出力を増加させる様に働き、両原動機の制御を操作方向も含めて一本に纏めた事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３のパワーコントロール・レバー。
5. パイロット指令のパワーコントロール・レバー１２５の動きで、コレクティブ・ピッチ制御装置、縦・横方向操縦装置、更にはジャイロコンパス１５３の信号で機体姿勢安定を維持しつつヘリコプター飛行モードで自動的に離陸・上昇し、オートジャイロ飛行モードに転換し、パイロットが操縦・飛行後は逆にオートジャイロ飛行モードからヘリコプター飛行モードに自動的に飛行モードを転換する事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３の飛行モード転換の統合制御。
6. 垂直安定板の下半分をヒンジ１３ｘで支えロール方向に回転出来る回転翼降下風反射板１３とし反動トルクを打ち消すと共に任意の方位角を取れる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の回転翼降下風の反射によるアンチ・トルク装置。
7. 無線送受信機１６０を装備しコレクティブ・ピッチ制御装置、縦・横方向操縦装置、ジャイロコンパス１５３の信号を用いて遠隔より無線操縦できる様にした事を特徴とする既取得特許第４７４２３９０号請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の無線操縦の回転翼航空機。

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