JP2585293B2 - ヘリコプタのコレクティブ制御装置 - Google Patents

ヘリコプタのコレクティブ制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はヘリコプタの操縦装置に係り、特にサイドア
ーム多軸コントロールスティックを使用したヘリコプタ
操縦装置に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 従来のヘリコプタ操縦装置はピッチ及びロールの制御
に旋回操作されるコントロールスティックを使用し、ヨ
ーの制御にペダルを使用し、揚力の制御にコレクティブ
コントロールスティックを使用している。一方、本出願
人による米国特許第4,420,808号(ダイヤモンド他 198
3年)はヘリコプタ操縦装置のピッチ軸,ロール軸,ヨ
ー軸、及びコレクティブ/揚力軸の各々について制御信
号を出力する単一のサイドアームコントローラ(コント
ロールスティック)を開示している。このコントロール
スティックは本質的に「力感応形」コントロールスティ
ックであり各軸についてのコントロールスティックの移
動量は限られている。このため、コントロールスティッ
クからパイロットへの触覚的フィードバックはほとんど
なく操縦の困難性が緩和される。
一方、ナップオブジアースー(NOE)飛行時のような
大きな垂直荷重が加わる任務ではパイロットは操縦室の
計器(トルクあるいはコレクティブ位置指示器)を注視
するのでない限りコレクティブ入力の大きさを正しく認
識することができないことがわかった。ヨー及び旋回動
作では航空機の応答はほヾ瞬間的であり(エネルギーを
ほとんど要しない)固有受容性感覚が適している。これ
に対し、航空機の揚力方向(Z軸)に対する応答はエネ
ルギー状態の実質的な変化を要するため非常に長い時定
数を特徴とする。
従って、本発明の目的は多軸サイドアームコントロー
ルスティックを使用しているヘリコプタ用の改良された
コレクティブ制御装置を提供するにある。
問題点を解決するための手段 本発明ではヘリコプタのロール,ピッチ,ヨー及び揚
力の各軸に関する運動を4軸サイドアームコントロール
スティックを使用して制御する。本発明ではさらに前記
4軸サイドアームコントロールスティックとは別に変位
形コレクティブコントロールスティックが設けられる。
後者のコントロールスティックはパイロットに適当な固
有受容性感覚を与え、これによりNOE任務を遂行中のパ
イロットの判断を補助する。4軸サイドアームコントロ
ールスティックと変位形コントロールスティックからの
コレクティブコマンド信号はそれぞれフェードイン及び
フェードアウトされ、これによりコレクティブ操縦動作
が一方のコントロールステックから他方のコントロール
スティックへ円滑に切換えられる。両方のコントロール
スティックが同時に使用されることはない。また、4軸
サイドアームコントロールスティックが使われている場
合はこのサイドアームコントロールスティックはロータ
ブレードのコレクティブピッチを制御するばかりでなく
変位形コントロールスティックをパイロットがロータブ
レードのコレクティブピッチの状態を知ることができる
ような位置(コントロールスティックトリム位置)へ動
かすトリムアクチュエータ(トリム フォローアップ位
置設定手段)へも信号を供給する。換言すれば、パイロ
ットはヘリコプタを4軸サイドアームコントロールステ
ィックを使って飛行させる際変位形コレクティブコント
ロールスティックを軽く把持することでローラブレード
のコレクティブピッチを触覚的に知ることができる。パ
イロットが操縦に変位形コレクティブコントロールステ
ィックを選択・使用する場合は手元グリップ部のスイッ
チを操作するか単に変位形コレクティブコントロールス
ティックをトリム位置から動かすかすればよい。このい
ずれかの操作によりトリムアクチュエータは解除されパ
イロットは変位形コレクティブコントロールスティック
を自由に動かせるようになる。また、スイッチの解除及
び/又は手離し動作によりコレクティブ制御がサイドア
ームコントロールスティックに戻されトリムアクチュエ
ータが再係合する。
実施例 本発明の他の目的、特徴及び利点は以下の説明より明
らかとなろう。
図はヘリコプタのコレクティブ制御装置を示す。前記
ダイヤモンドの特許で開示された如き多軸サイドアーム
コントロールスティック10がライン12を介して信号整形
及び処理回路14へ信号を供給する。ライン12上の信号は
パイロットが多軸サイドアームコントロールスティック
10に加えた垂直方向の力に比例し、回路14は加えられた
力に比例するライン12上の信号をパイロットが指定した
ロータブレードのコレクティブピッチに比例する信号に
変換してライン16上に出力する(ここでは多軸サイドア
ームコントロールスティック10が発生するヘリコプタの
ロール,ピッチ及びヨーチャンネルの各信号について考
えない)。
ライン16上の信号は当面完全にフェードイン状態にあ
る(すなわち「透明」である)と仮定するフェードイン
/フェードアウト回路18を経て加算接続20に供給され
る。この加算接続20が、特許請求の範囲中の第1の手段
を構成する。加算接続2はライン22上にコレクティブ位
置コマンド信号を出力し、このコレクティブ位置コマン
ド信号はヘリコプタのロータブレード28のコレクティブ
ピッチを最終的に決定する斜板アクチュエータ26をコレ
クティブ位置コマンド信号に比例して油圧制御する斜板
アクチュエータ駆動器24へ供給される。従って、斜板ア
クチュエータ26が、ロータブレード28の位置を決定する
機構である間に、ライン22上のコマンド信号が斜板アク
チュエータ駆動器24に作用する。斜板アクチュエータ駆
動器24及び斜板アクチュエータ26が、特許請求の範囲中
のコレクティブピッチを設定する機構を構成する。以上
の説明はフェードイン/フェードアウト回路18乃び加算
接続20を除けば前記ダイヤモンド特許に記載のサイドア
ームコントローラの単なる例示的説明にすぎない。
ところで、本発明ではさらにコレクティブ制御装置に
変位形コレクティブコントロールスティック30が別に設
けられる。原理的にはこの変位形コレクティブコントロ
ールスティック30は多くのヘリコプタで使われている通
常のコレクティブコントロールスティックと何ら変わら
ないのである。実際にはこのコントロールスティック30
は小形化されたコントロールスティックであり多軸コン
トロールスティック10の反対側のひじ掛けに取付けられ
る。いずれにせよ変位形コントロールスティック30は航
空機の機体34に対し枢支点32の回りで枢回自在に取付け
られており、また加減抵抗器36などの角位置変換器がラ
イン38上に変位形コレクティブコントロールスティック
30の位置をあらわす変位形コントロールスティック位置
信号を出力する。ライン38上の信号はフェードイン/フ
ェードアウト回路40に供給される。このフェードイン/
フェードアウト回路40が、特許請求の範囲中の第2の手
段を構成する。この回路40は当面完全にフェードアウト
している(すなわち開成している)ものと仮定する。ラ
イン38上の信号はまた比較器42よりなるオーバーライド
動作検出回路にも供給される。このオーバーライド動作
検出回路42はライン22上のコレクティブ位置コマンド信
号に応答して論理値1の信号をライン44を介してオアゲ
ート46へ出力する。以下説明するように、オーバーライ
ト動作検出回路42はパイロットが変位形コレクティブコ
ントロールスティック30をトリム位置から動かすとこれ
に応じてライン44上に信号を出力する。これはパイロッ
トがコントロールスティックを多軸サイドアームコント
ロールスティック10から変位形コレクティブコントロー
ルスティック30へ切換えようとしていることを意味す
る。このコントロールスティックの切換えはまた変位形
コレクティブコントロールスティック30の手元グリップ
部50に取付けられたスイッチ48を開成してライン52を介
してオアゲート46へ信号を供給することにより行なって
もよい。従ってパイロットがコントロールスティックを
多軸サイドアームコントロールスティック10から変位形
コレクティブコトロールスティック30に切換えるには2
通りの方法があり、いずれの方法でもオアゲート46がラ
イン54上に信号を出力する。ライン54上の信号はフェー
ドイン/フェードアウト回路40をフェードインさせると
同時にインバータ56で反転されてフェードイン/フェー
ドアウト回路18をフェードアウトさせる。これにより多
軸サイドアームコントロールスティック10から変位形コ
ントロールスティック30への移行が滑らかに行なえる
(すなわちライン22上のコレクティブ位置コマンド信号
に過渡効果が生じない)。逆にパイロットが操縦を変位
形コレクティブコントロールスティック30から多軸サイ
ドアームコントロールスティック10へ戻す場合はオアゲ
ート46の出力がゼロにされその結果フェードイン/フェ
ードアウト回路40がフェードアウトすると同時にフェー
ドイン/フェードアウト回路18がフェードインする。こ
のオアゲート46が、特許請求の範囲中の第3の手段を構
成する。
ライン22上のコレクティブ位置コマンド信号とライン
38上の変位位置信号とは図示の極性を与えられて加算接
続60へ供給され加算接続60はライン62上に現時点の(す
なわち指示された)ロータブレードピッチ位置(これは
ライン22上のコレクティブ位置コマンド信号の大きさで
指示される)とライン38上に連続して供給される実際の
変位形コレクティブコントロールスティック位置信号と
の差をあらわすコレクティブ位置誤差信号を出力する。
ライン62上のコレクティブ位置誤差信号はコントロール
スティックトリムアクチュエータ(モータ)66等の直線
上位置設定装置を駆動する増幅器64に供給される。モー
タ66の出力端はリンク68を介してクラッチ70に結合さ
れ、さらにダンパ72及びばね74を介して変位形コレクテ
ィブコントロールスティック30に結合される。この種の
モータ/クラッチ/ダンパ/ばね構成はコントロールス
ティック30をコマンド信号に「追従」させる(すなわち
コントロールスティックをトリム位置に設定する)と同
時にパイロットがばねの力に抗してコントロールスティ
ックを「トリム位置」から動かすことも可能にする自動
操縦装置に典型的な構成である。本発明装置ではパイロ
ットは既に説明したようにコレクティブ制御動作を変位
形コレクティブコントロールスティック30を動かすこと
によって開始する。その結果オアゲート46からライン54
に出力信号が出力されてクラッチ70に送られこれにより
パイロットはトリム機構66,70,72,74による抵抗なしに
変位形コントロールスティックを操作することが可能に
なる。同時にライン54上の信号がモータパワースイッチ
76に供給されて増幅器64の出力が停止される。
要約すると、本発明は力感応形多軸サイドアームコン
トロールスティックを使用するヘリコプタにロータブレ
ードをコレクティブピッチ制御する変位形コントロール
スティックを別設することによりパイロットの負担を軽
減する。パイロットはいずれのスティックをも使用する
ことができる。力感応形スティックを使用する場合はト
リム装置が変位形スティックをロータブレードアクチュ
エータに供給されるコレクティブ位置コマンド信号に追
従させて動かす。変位形コントロールスティックへの操
縦切換えはスイッチを使うかあるいはコレクティブコン
トロールスティックを動かすことによりなされる。各コ
ントロールスティックが生成する信号は交互にフェード
イン/フェードアウトされて一のコントロールスティッ
クから他のコントロールスティックへの操縦の切換えが
滑らかに行なわれる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明によるヘリコプタのコレクティブ制御装置の
概略図である。 10……多軸サイドアームコントロールスティック、12,1
6,22,38,44,52,54,62……ライン、14……信号整形及び
処理回路、18,40……フェードイン/フェードアウト回
路、20,60……加算接続、24……斜板アクチュエータ駆
動器、26……斜板アクチュエータ、28……ロータブレー
ド、30……変位形コレクティブコントロールスティッ
ク、32……枢支点、34……機体、36……加減抵抗器、42
……比較器、46……オアゲート、48……スイッチ、50…
…手元グリップ部、56……インバータ、64……増幅器、
66……トリムアクチュエータ、68……リンク、70……ク
ラッチ、72,74……トリム機構、76……モータパワース
イッチ。
フロントページの続き (72)発明者 ローレン スティルズ ジュニア アメリカ合衆国 コネティカット 06798 ウッドベリー サミット コー ト 9番地 (72)発明者 ドン ルイス アダムス アメリカ合衆国 コネティカット 06430 フェアフィールド ノース ベ ンソン ロード 478番

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コレクティブ位置コマンド信号をヘリコプ
    タの主ロータブレードのコレクティブピッチを設定する
    機構(24,26)に供給する加算接続(20)と; ロータブレードの所望のコレクティブピッチをあらわす
    第1の信号を出力する多軸力感応形コントロールスティ
    ック(10)と; ロータブレードの所望のコレクティブピッチをあらわす
    第2の信号を出力する変位形コントロールスティック
    (30)及び協働する位置変換器と; 該加算接続(20)へ供給される該第1の信号を交互にフ
    ェードイン又はフェードアウトさせる第1の手段(18)
    と; 該加算接続(20)へ供給される該第2の信号を交互にフ
    ェードイン又はフェードアウトさせる第2の手段(40)
    と; 該第1の手段(18)のフェードインと該第2の手段(4
    0)のフェドアウトを同時に生じさせまた該第1の手段
    (18)のフェードアウトと該第2の手段(40)のフェー
    ドインを同時に生じさせる第3の手段(46)とよりなる
    ヘリコプタのコレクティブ制御装置。
  2. 【請求項2】該第3の手段は該第2の信号及びコレクテ
    ィブピッチコマンド信号に応答する比較手段(42)であ
    る特許請求の範囲第1項記載のヘリコプタのコレクティ
    ブ制御装置。
  3. 【請求項3】該第3の手段はスイッチである特許請求の
    範囲第1項記載のヘリコプタのコレクティブ制御装置。
  4. 【請求項4】変位形コントロールスティック(30)に機
    械的に結合されて、第1の手段(18)がフェードインさ
    れ第2の手段(40)がフェードアウトされる場合に該変
    位形コントロールスティック(30)をコレクティブピッ
    チコマンド信号に応じた位置に設定するトリム手段(6
    6,70,72)をさらに含む特許請求の範囲第1項記載のヘ
    リコプタのコレクティブ制御装置。
JP62231970A 1986-09-18 1987-09-16 ヘリコプタのコレクティブ制御装置 Expired - Fee Related JP2585293B2 (ja)

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