JP2020185988A - 反トルクシステムを備えたヘリコプタ - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2017年12月22日に出願された欧州特許出願第17210094.3号からの優先権を請求し、その開示全体が引用により本明細書に組み込まれる。
1つ以上の内燃機関(例えば、タービンエンジン)と、
タービンとメインロータの間に挟まれた主トランスミッションユニットと、
主トランスミッションユニットによって駆動され、駆動力を反トルクロータのハブとブレードに伝達する第2のトランスミッションユニットとを備える。
メインギヤボックストランスミッションに接続された2つ以上の発電機と、
2つ以上の発電機に接続された第1及び第2の複数の可変速モータと、
第1及び第2の複数の可変速モータにそれぞれ独立に接続された少なくとも1つの第1及び1つの第2のヨー制御コンピュータとを備え、第1及び第2のヨー制御コンピュータはそれぞれ、第1及び第2の複数の可変速モータの両方の冗長制御を提供する主ヨー制御コンピュータとバックアップヨー制御コンピュータとして働く、反トルクシステムのための配電システムを開示する。
前方にある機首3を備えた胴体2と、
駆動ユニット12と、
胴体2の最上部に位置決めされ、駆動ユニット12によって駆動され、軸Aのまわりに回転可能な複数のブレード11を備えたメインロータ4と、
機首3に対して胴体2の反対端にあり、フィン6と、フィン6の両側に片持ち式に突出する水平尾翼7とを備えるテール部5と、
テール部5によって支持された反トルクシステム10とを備える。
電力供給ユニット15と、
電力供給ユニット15によって電力供給される電動機16(図5に概略的にのみ示された)と、
モータ16に動作的に接続され、モータ16によって駆動されるロータ17(図5に概略的にのみ示された)とを備える。
対応する軸Cのまわりに回転可能なハブ26と、
軸Cを横切るそれぞれの方向に沿ってハブ26から突出する複数のブレード27とを備える。
通常運転条件(図6に領域A1によって示された)、即ち、第1のトルクC1が、しきい値より低く、所望のヨー角を達成するために、やはりしきい値より低い第2のトルクC2で反トルクシステム10によって対抗されなければならない条件と、
運転境界条件(図6に領域A3によって示された)、即ち、第1のトルクC1が、しきい値より高く、所望のヨー角を達成するために、やはりしきい値より高い第2のトルクC2で反トルクシステム10によって対抗されなければならない条件と、
更なる条件(図6に領域A2によって示された)、即ち、所望のヨー角を達成するために、ヘリコプタ1を胴体2上の第1のトルクC1の印加方向にきわめて素早く回転させる必要がある条件とを識別できる。
ヘリコプタ1の前述の通常運転条件で、ロータ17及び25をそれぞれ互いに逆の第1及び第2の方向に回転させ、
ヘリコプタ1の前述の運転境界条件で、ロータ17をやはり第2の方向に回転させ、
ヘリコプタ1を胴体2上の第1のトルクC1の印加方向に極めて素早く回転させる必要がある前述の更なる条件で、ロータ17を第1の方向に加速させ、ロータ26を第2の方向に減速させるか更には停止させるようにプログラムされる。
ロータ17及び25を支持する複数の壁35と、
壁35によって区切られ、テール部5を横切り、ロータ17及び25のそれぞれの吸気領域38に配置された複数の開口37とを備える。
1対の動力装置100(概略的にのみ示された)と、
メインロータ4を回転駆動するメインギヤボックス101(概略的にのみ示された)と、
それぞれの動力装置100とメインギヤボックス101の間に挟まれた1対のフリーホイール152とを備える。
低電力電気負荷150(例えば、アビオニクス負荷)に電気供給するために提供された基本配電網102(概略的にのみ示された)と、
高電力電気負荷151(例えば、ロータ25のブレードの幾つかのアクチュエータ)に電気供給するために提供された補助配電網103(概略的にのみ示された)とを備える。
外部環境から吸い込まれた空気流の圧力を高める上流圧縮機95と、
空気と燃焼ガスの混合物の温度を高めるために、燃料タンク97に貯蔵された燃料が空気流に噴霧され点火される燃焼室96と、
混合物が膨張し、フリーホイール152の介入によってギヤボックス101に動作的に接続されたシャフト99を回転駆動する下流タービン98とを備える(図10)。
ロータ17を第1の回転方向に第1の回転速度で回転させ、
ロータ25を第2の回転方向にそれぞれの第2の回転速度で回転させる。
発電機120’が、相対シャフト99によって提供された機械動力の一部を、補助配電網103と、したがってモータ16,24に供給される電力に変換する点と、
エネルギー蓄積装置112’が、発電機111’の通常動作中に補助配電網103によって常に充電され、発電機120’が故障した場合は、補助配電網102と、したがってロータ16,24に電力を供給する点と、
始動装置115’が、一方向電気機械であり、補助配電網102が受け取った電気エネルギーをそれぞれの動力装置100’の圧縮機99に利用可能にされる機械動力に変換できる点において推進システム110の動作と異なる。
電動発電機111”が、動力装置100の通常動作中に、メインギヤボックス101によって提供された機械動力の一部を、補助配電網103と、したがってロータ16,24とに利用可能にされる電力に変換する点と、
一方又は両方の動力装置100が故障した場合、又は動作温度及び動作高度の点で特に厳しい条件によりブースト電力が必要とされる場合に、電動発電機111”が、補助配電網103によって提供される電力を、メインギヤボックス102に利用可能にされる機械動力に変換する点と、
電動発電機111”の通常動作中に、エネルギー蓄積装置112”が補助配電網103によって充電される点と、
電動発電機111”が故障した場合に、エネルギー蓄積装置112”が、補助配電網102と、したがってロータ16,24に電力供給する点において推進システム110の動作と異なる。
動力装置100の通常動作中に、各電動発電機120”’が、相対シャフト99によって提供された機械動力の一部を、補助配電網103と、したがってモータ16,24とに利用可能にされる電力に変換し、
一方又は両方の動力装置100が故障した場合、又は動作温度及び動作高度の点で特に厳しい条件によりブースト電力が必要とされる場合に、各電動発電機120”’が、補助配電網103によって提供された電力を、シャフト99と、したがってメインギヤボックス102とに利用可能にされる機械動力に変換する点において推進システム110’の動作と異なる。
2 胴体
3 機首
4 メインロータ
5 テール部
6 フィン
7 水平尾翼
10 反トルクシステム
11 ブレード
12 駆動ユニット
15 電力供給ユニット
16,24 電動機
17,25 ロータ
18 ハブ
30 制御ユニット
38 吸込領域
50 テールブーム
90 ダクト
91 ダクト
100 動力装置
101 ギヤボックス
103 配電網
110 電気推進システム
111 第1の発電機
120 第2の発電機
Claims (27)
- 胴体(2)と、
使用中に、前記ヘリコプタ(1)の飛行に必要な揚力を生成し、前記ヘリコプタ(1)の前方/後方、上方/下方及び横方向運動を可能にし、使用中に、前記胴体(2)上に第1のトルク(C1)を生成するように適応された第1のメインロータ(4)と、
使用中に、前記ヘリコプタ(1)のヨー角を制御するために、前記第1のトルク(C1)に対して同じ又は反対方向の主成分を有する第2のトルク(C2)を生成するように適応された反トルクシステム(10)と、
前記胴体(2)に接続されたテール部(5)とを備え、
前記テール部(5)が、
前記胴体(2)に接続されたテールブーム(50)と、
前記胴体(2)の反対側の前記テールブーム(50)の後部から前記テールブーム(50)に対して横方向に突出するフィン(6)と、
前記フィン(6)の両側で片持ち式に突出する水平尾翼(7)とを備え、
前記テールブーム(50)が、使用中に前記フィン(6)と前記水平尾翼(7)の重量によって生成された曲げモーメントと剪断応力を保持するように適応されたヘリコプタ(1)であって、
前記反トルクシステム(10)が、前記テールブーム(50)により定義され、
電力供給ユニット(15)と、
前記電力供給ユニット(15)に動作的に接続され、第1の可変角速度で回転するように前記電力供給ユニット(15)によって動作可能な少なくとも1つの第2のロータ(17)と、
前記電力供給ユニット(15)に動作的に接続され、第2の可変角速度で回転するように前記電力供給ユニット(15)によって動作可能な少なくとも1つの第3のロータ(25)とを備えた、ヘリコプタ(1)。 - 互い違いになったそれぞれの軸(C)のまわりに回転する複数の前記第2のロータ(25)を備えた、請求項1に記載のヘリコプタ。
- 前記第2のロータ(25)の少なくとも1つが、相対ダクト(90)によってダクト形成された、請求項2に記載のヘリコプタ。
- 少なくとも2つの第2のロータ(25)をダクト形成する単一ダクト(91)を備えた、請求項2に記載のヘリコプタ。
- 前記反トルクシステム(10)が、前記テール部(5)に固定式に一体的に接続された、請求項1〜4のいずれか一項に記載のヘリコプタ。
- 前記水平尾翼(7)が、前記テールブーム(50)の前記後部と反対の前記フィン(6)の自由端に配置された、請求項1〜5のいずれか一項に記載のヘリコプタ。
- 少なくとも1の動力装置(100)と、
前記動力装置(100)によって駆動可能で、前記第1のロータ(4)を駆動する働きをするギヤボックス(101)とを備え、
前記電源ユニット(15)が、前記動力装置(100)並びに前記第2及び第3のロータ(17,25)と動作的に接続されて前記第2及び第3のロータ(17,25)に電力を供給する電気推進システム(110,110’、110”、110”’)を備えた、請求項1〜6のいずれか一項に記載のヘリコプタ。 - 前記第2及び第3のロータ(17,25)と電気的に接続されて前記第2及び第3のロータ(17,25)に電力を供給する配電網(103)と、
前記電気推進システム(110,110’,110”,110”’)が、前記配電網(103)に前記電力を供給する、請求項7に記載のヘリコプタ。 - 前記電気推進システム(110,110”)が、前記ギヤボックス(101)と前記第2及び第3のロータ(17,25)との間に機能的に挟まれた第1の発電機(111,111”)を備えた、請求項7又は8に記載のヘリコプタ。
- 前記第1の発電機(111)が、使用中に、前記ギヤボックス(101)によって提供された機械動力を、使用中に前記第2及び第3のロータ(17,25)に供給される電力に変換できる一方向電気機械である、請求項9に記載のヘリコプタ。
- 前記第1の発電機(111”)が、
使用中に、前記ギヤボックス(101)によって提供された前記機械動力を、使用中に前記第2及び第3のロータ(17,25)に供給される電力に変換するか、又は
使用中に、前記電力配電網(103)の前記電力を、前記ギヤボックス(101)と、したがって前記第1のロータ(4)とに変換できる双方向電気機械である、請求項9に記載のヘリコプタ。 - 前記電気推進システム(110,110”)が、前記電力配電網(103)に電気的に接続されたエネルギー蓄積装置(112”)を備え、
前記エネルギー蓄積装置(112”)が、使用中に、前記第1の発電機(111”)の通常動作中に前記電力配電網(103)によって充電され、
前記第1の発電機(111”)が故障した場合に、前記エネルギー蓄積装置(112”)が、使用中に、前記電力配電網(103)を供給する、請求項11に記載のヘリコプタ。 - 前記電気推進システム(110’,110”’)が、前記動力装置(100)と前記電力配電網(103)の間に機能的に挟まれた少なくとも1つの第2の発電機(120’,120”’)を備える、請求項7又は8に記載のヘリコプタ。
- 前記動力装置(100)と前記ギヤボックス(102)の間に挟まれたフリーホイール(152)を備え、
前記電気推進システム(110’,110”’)が、前記フリーホイール(152)も前記ギヤボックス(102)と前記電気推進システム(110’,110”’)の間に挟まれるように前記動力装置(100)に接続された、請求項13に記載のヘリコプタ。 - 前記第2の発電機(120’)が、使用中に、前記動力装置(100)によって提供された前記機械動力を、使用中に前記第2及び第3のロータ(17,25)に供給される電力に変換できる一方向電気機械である、請求項14に記載のヘリコプタ。
- 前記第2の発電機(120”)が、
使用中に、前記動力装置(100)によって提供される前記機械動力を、使用中に前記第2及び第3のロータ(17,25)に供給される電力に変換するか、又は
使用中に、前記電力配電網(103)の前記電力を、前記動力装置(100)と、したがって前記第1のロータ(4)とに変換できる双方向電気機械である、請求項14に記載のヘリコプタ。 - 前記第2の発電機(120”’)が、前記動力装置(100)に一体化された、請求項16に記載のヘリコプタ。
- 前記第2の発電機(120’,120”’)が、2電圧発生機である、請求項13〜17のいずれか一項に記載のヘリコプタ。
- 前記電気推進システム(110’,110”’)が、前記配電網(103)に電気的に接続されたエネルギー蓄積装置(112”’)を備え、
前記エネルギー蓄積装置(112”’)が、使用中に、前記第2の発電機(120’,120”’)の通常動作中に前記配電網(103)によって充電され、
前記エネルギー蓄積装置(112”)が、使用中に、前記第2の発電機(120’、120”’)が故障した場合に前記配電網(103)に給電する、請求項13〜18のいずれか一項に記載のヘリコプタ。 - 胴体(2)と、
使用中に、前記ヘリコプタ(1)の飛行に必要な揚力を生成し、前記ヘリコプタ(1)の前方/後方、上方/下方及び横方向運動を可能にし、使用中に前記胴体(2)上に第1のトルク(C1)を生成するように適応された第1のメインロータ(4)と、
前記ヘリコプタ(1)のヨー角を制御するために、使用中に、前記第1のトルク(C1)に対して同じか又は反対方向の主成分を有する第2のトルク(C2)を生成するように適応された反トルクシステム(10)とを備え、
前記反トルクシステム(10)が、
電力供給ユニット(15)と、
前記電力供給ユニット(15)に動作的に接続され、第1の可変角速度で回転するように前記電力供給ユニット(15)によって動作可能な少なくとも1つの第2のロータ(17)と、
前記電力供給ユニット(15)に動作的に接続され、第2の可変角速度で回転するように前記電力供給ユニット(15)によって動作可能な少なくとも1つの第3のロータ(25)とを備えたヘリコプタ(1)であって、
前記胴体(2)に接続され、前記第2及び第3のロータ(17,25)を支持するテール部(5)を備え、
前記テール部(5)が、
それぞれの前記第2及び第3のロータ(17,25)を支持する複数の壁(35)と、
前記壁(35)によって区切られ、前記テール部(5)を横切り、使用中に、前記第2及び第3のロータ(17,25)への空気の適正供給を可能にする十分な幅を有する複数の開口(37)とを備えた、ヘリコプタ(1)。 - 複数の前記第3のロータ(25)を備えた、請求項20に記載のヘリコプタ。
- 前記第3のロータ(25)の少なくとも1つがダクト形成された、請求項21に記載のヘリコプタ。
- 前記電力供給ユニット(15)が、
前記第2のロータ(17)に動作的に接続され、使用中に、前記第2のロータ(17)を駆動するように適応された少なくとも1の第1の電動機(16)と、
それぞれの前記第3のロータ(25)に動作的に接続され、使用中に、それぞれの前記第3のロータ(25)を駆動するように適応された複数の第2の電動機(24)とを備えた、請求項1〜22のいずれか一項に記載のヘリコプタ。 - 前記第1の電動機(16)が、前記第2のロータ(17)に直接接続され、及び/又は、
前記第2の電動機(24)の少なくとも1つが、それぞれの前記第3のロータ(25)に直接接続された、請求項23に記載のヘリコプタ。 - 前記第2及び第3のロータ(17,25)がそれぞれ、
それぞれの回転軸(B,C)のまわりに回転可能なハブ(18,26)と、
前記ハブ(18,26)によって支持され、前記それぞれの回転軸(B,C)に対して固定ピッチ角をそれぞれ有する複数のブレード(19,27)とを備えた、請求項1〜24のいずれか一項に記載のヘリコプタ。 - 前記電力供給ユニット(15)に機能的に接続された制御ユニット(30)を含み、前記制御ユニット(30)が、
前記第1のトルク(C1)がしきい値より低い前記ヘリコプタ(1)の飛行条件で、前記第1のロータ(16)を第1の回転方向に回転させ、前記第3のロータ(25)を前記第1の方向と反対の第2の回転方向に回転させ、かつ/又は、
前記第1のトルク(C1)が前記しきい値より高いときに、前記第2のロータ(17)も前記第2の方向に回転させ、かつ/又は、
前記ヘリコプタ(1)を前記第1のトルク(C1)の同じ方向に回転させなければならない場合に、前記第2のロータ(17)の前記第1の方向の前記回転速度を増大させ、前記少なくとも1つの第2のロータ(25)の前記第2の方向の前記回転速度を低減するようにプログラムされた、請求項25に記載のヘリコプタ。 - 前記第2又は第3のロータ(17,25)の前記第2の回転方向が、使用中に、前記第1のトルク(C1)に対して反対方向の主成分を有する第3のトルクを前記胴体(2)上に生成する、請求項26に記載のヘリコプタ。
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