JP2632667B2 - ロータ保護フレーム付ヘリコプタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転翼航空機に係り、
特にヘリコプタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヘリコプタは、機体軸にほぼ垂直に取り
付けられた軸により回る動力駆動の回転ブレードを持
ち、これによって揚力を発生させ、また、これを操縦し
て回転ブレードの推力の水平成分をつくり、この分力に
よって水平飛行を行うものである。

【０００３】ヘリコプタは、ロータの配置により、シン
グルロータ型式、タンデムロータ型式、二重反転ロータ
型式、サイドバイサイド型式、多ロータ型式に分類され
る。このうち、シングルロータ形成のヘリコプタは、最
も多く採用されているもので、作用、反作用の法則によ
り、機体を回転ロータの回転方向と逆に回転させるトル
クを打ち消すために、主回転ロータとは別個に、主回転
ロータと直角方向に回転する小さな回転ロータを有す
る。

【０００４】従来技術を図１６から図２４を参照しなが
ら説明する。図１６はヘリコプタの主ロータの部分斜視
図である。この主ロータ５は、複数枚のブレード５１を
ハブ５７に連結して構成される。ハブ５７にはロータ回
転軸５６（図１９参照）が結合され、トランスミッショ
ンを介して伝達されたエンジンの駆動力により、ブレー
ド５１を回転させる。該ブレード５１は、回転により揚
力及び推力を発生し、ヘリコプタの上昇、下降、前進、
後退等の動きに寄与する。ブレード５１の回転する空間
領域は、図１７に示すように、ロータ回転面５２を形成
する。

【０００５】図１８、図１９に示すロータは、全関節形
ロータと呼ばれるもので、ハブ５７とブレード５１との
連結はフェザーリング・ヒンジ５３、ドラッグ・ヒンジ
５４及びフラッピング・ヒンジ５５を介して行われる。
フェザーリング・ヒンジ５３はブレード５１をその長さ
方向を軸として回動させるものであり、その回動角が変
わると、ブレード５１のピッチ角７４（図２１参照）が
変わり、揚力が変化する。図２０において、６２は前進
方向を示している。図２１において、７１は基準面、７
２は翼基準面、７３は迎え角である。

【０００６】ピッチ角７４（図２１参照）を調整し、ブ
レード５１（図１６参照）が発生する揚力を変化させ
て、揚力がヘリコプタの重量と釣り合うと、ヘリコプタ
はホバリング状態となる。揚力が重量を上回るとヘリコ
プタは上昇し、下回ると下降する。ここで、ヘリコプタ
がホバリング状態から前進飛行に移った時、、なんら補
正をおこなわなければ、ヘリコプタは左へ傾けられよう
とする力を受けて、飛行姿勢を維持できなくなってしま
う。これは歳差運動と呼ばれるもので、回転している主
ロータはジャイロのように作用する。そして、この運動
は回転体を傾けようとする力が作用した点から約９０度
回転する方向へ傾こうとする性質がある。そこで、この
原理を利用して主ロータ回転面を水平状態から図２２に
示す状態へ傾けている。この動作は、フラッピングとサ
イクリック・フェザリングと呼ばれる動作によりおこな
われている。すなわち、機体の左右位置でサイクリック
・スティックを作用させると、機体は前方に傾く。この
際、ブレード５１は前進翼側の位置へ回転してくると、
増加した揚力のために図２２の７５−２で示す方向へフ
ラッピング・ヒンジ５５により押し上げられる。これは
フラップ・アップと呼ばれる現象で、迎え角が減り、増
加した揚力は減ってくる。一方、後退翼は反対にフラッ
プ・ダウンすることにより迎え角が増加し、減少した揚
力は増してくる。このように前進翼と後退翼との揚力の
バランスが、図２２の７５−２と７５−１で示す均一な
バランスで保たれる。ここで、上下にフラッピングした
ブレード５１は前方位置へきたとき最も高い位置とな
り、後方位置で最も低くなる。 このため前方に傾いて
いるロータ回転面は、後方へ起きてきて前進速度の低下
を招いてしまう。そこで、サイクリック・スティックを
更に作用させて、前進翼のピッチ角を減らし、逆に後退
翼のピッチ角を増すような周期的なフェザリングを与え
て前進飛行をおこなっている。以上のような原理で、ロ
ータは図２２の７５で示す推力を生み出し、推力７５ は
揚力７７と推進力７６に分けられ、推進力７６はヘリコ
プタを前方向７８へ進行させる。なお、後退の場合は、
上記同様の原理で図２３の７８’で示す後方ヘの推進力
を得て後退させている。

【０００７】ヘリコプタが前進飛行している場合のロー
タの様子を図２０に示す。ロータブレード５１の回転方
向６１を、上から見て反時計方向とすると、前進方向に
見て、右側にあるブレードの受ける相対風速度６４は、
左側にあるブレードの受ける相対風速度６３より大きく
なる。風速が大きくなれば、揚力は大きくなり、右側ブ
レードは揚力増加のため、上方に持ち上がり、左側ブレ
ードは下方に動くことになる。揚力増加分ブレードは上
向きの羽ばたきを行ない、その結果、迎え角が減少し、
揚力を減少させる。下向きの羽ばたきは、これと全く反
対の動作を起こす。このように、ブレードは、前進中の
揚力を均一にするために、羽ばたきすることが必要であ
り、このためにフラッピング・ヒンジ５５が設けられ
る。フラッピング・ヒンジ５５はブレード５１をブレー
ドの弦方向にほぼ平行に回動するよう回転軸に結合を行
うヒンジである。

【０００８】ドラッグ・ヒンジ５４（図１８参照）は、
ブレードを回転軸に連結するときに、ブレードの弦方向
にほぼ垂直なヒンジである。飛行方向にみて、左側と右
側のブレードが受ける空気の相対速度の相異は、揚力の
みならず抵抗の周期的変化を生じさせる。この抵抗の周
期的変化をできるだけ均一化して、回転軸に伝えるため
に設けられる。

【０００９】図２４はヘリコプタを上方より見た概略図
である。ヘリコプタの前部胴体６５には、ロータ回転軸
上にロータブレードが取り付けられて、ロータ回転方向
８３の方向に回転し、ロータ回転面５２を形成する。前
部胴体６５からは、後方に向けてテールブーム６７が伸
び、尾部にテールーロータ６６が設けられる。ロータブ
レードがロータ回転方向８３の方向に回転すると、ロー
タトルクが矢印８１の方向に発生し、反作用により機体
を矢印８４の方向に回転させようとするトルクが生じ
る。テールロータ６６は、テールロータトルクを発生さ
せ、反作用トルクを補償して、機体の回転を防止する。
このとき、テールロータスラスト８２があると、ヘリコ
プタはスラストを受け、矢印８０の方向に横流れをおこ
す。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のヘリコプタのロータは、複雑な構造のヒンジによ
りブレードが連結されているため、ロータは高価で複雑
な構造となり、重量も重くなり、複雑な操作が要求され
ていた。また、ロータブレード５１は図１６、図１８、
図１９に示すように、ハブ５７に対し、ヒンジ部を介し
て、一点支持で結合されているため各種の応力を吸収
し、十分な強度を維持しつつ、かつ、軽量化が求められ
るという様々な要求もあり、ヒンジ部は複雑な構造とな
っていた。このため、飛行前の点検において、操縦者が
簡単にチェックを行うというわけにはいかなかった。

【００１１】ヘリコプタは、その用途として、高層ビル
等の火災時に上層階の人員の救助や、気流状況の悪い山
岳地域において、避難者の救助や、物資の運搬の際に、
超低空飛行やホバリングによって、ビルや岸壁に近接し
て飛行する機会が多いが、従来のヘリコプタは、機体外
にロータが裸の状態で設けられているため、障害物との
接触の危険性が高かった。ロータが障害物と接触する
と、ロータブレードは、多大な損傷を受け、ロータの回
転数の急激な低下が生じ、ロータトルクの反作用で機体
自身が回転して、操縦困難に陥ったり、墜落事故につな
がることともなる。しかも、従来のヘリコプタは、図２
２に示すように、その操縦席１５の位置がロータ回転軸
３６の近傍で、ロータ回転面５２の内側下方に位置して
いるため、ヘリコプタを障害物から回避するためには、
操縦席１５より前方にあるロータ回転面５２を考慮しな
がら障害物との距離をはかりつつ、操縦を行う必要があ
り、また、操縦席１５の左右方向の障害物との接触を回
避するためにロータ回転面５２を考慮する必要があっ
た。

【００１２】従来のヘリコプタは、上記のように、複雑
で重量を要し、高価なヒンジ構造と、その駆動に複雑な
制御が必要であり、また、ロータ回転面は障害物と接触
する危険性を有し、障害物との接触を回避するために高
度な操縦技術が要求されるという問題点があった。本発
明は、上記問題点を除去し、複雑で重く、かつ、高価な
ヒンジを用いることなくロータを駆動し、制御を容易に
することができるヘリコプタを提供することを目的とす
る。

【００１３】更に、本発明は、障害物と機体との間隔を
把握し易くして、ロータと障害物との接触の危険性を減
少させるとともに、障害物との接触によるヘリコプタの
飛行への障害を減少させることができるヘリコプタを提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、一つの揚力を発生する主ロータと機体尾
部に主ロータにほぼ直交する方向に配されたテールロー
タを具備するヘリコプタにおいて、前記主ロータのロー
タブレードの外周端にリング状部材を設け、前記ロータ
ブレードが前記リング状部材と主ロータの回転軸に連結
される主ロータ中心部のハブとの二点で支持される、二
点支持の固定ロータブレード構造を備え、前記主ロータ
の円周方向側部に側部への通気が通気自在に構成された
少なくとも一つの主ロータを保護するロータフレーム
と、前記主ロータの下方部へ設けられた空気流の方向を
制御する方向舵とを有し、前記方向舵が前後進の推進力
に寄与する前進方向舵と、前進方向の近傍に設けらられ
機体の姿勢や舵取りに寄与する推力微動方向舵とを具備
し、操縦席部を前記主ロータのロータ回転面の円周方向
の少なくとも外側を含む位置に設けたものであることを
を特徴とするロータ保護フレーム付ヘリコプタ。また、
ロータフレームを通気自在な内側ロータフレームと外側
ロータフレームの二重構造とし、前記内側ロータフレー
ムの強度を前記外側ロータフレームの強度と同等、もし
くはそれ以上とすることが好適である。さらに、内側ロ
ータフレームの範囲内で前記ロータブレードの回転面
が、ロータフレームに対して傾斜可能であることが、高
速飛行時における障害物との接触からロータブレードを
保護するものとなる。

【００１５】

【作用】本発明によれば、上記のように構成するのて、
ヘリコプタにおいて、機構及び操作が複雑で高価なヒン
ジを用いることなくロータを駆動し、飛行の制御を容易
にするために、ロータ回転軸が連結されたハブにロータ
ブレードを固定し、機体底面のロータブレードの下方部
に空気流の方向を制御する方向舵を複数設け、前後進の
推進力に寄与する前進方向舵と、機体の姿勢や舵取りに
寄与する推力微動方向舵とを備えて、それらの方向舵を
制御する。この前進方向舵は高速飛行に寄与し、推力微
動方向舵は機体の操作を容易なものにすることができ
る。すなわち、狭い場所における低速度飛行も、広い場
所における高速度飛行も極めて操縦者にとって容易な操
作で飛行をおこなうことができる。

【００１６】また、ロータと障害物の接触をさけ、低空
飛行における操縦性を向上させるために、操縦や作業な
どを行う操縦席部の設置位置をロータ回転面の円周方向
の少なくとも外側を含む位置とすることで、ロータ回転
面の外側に設けられた操縦席の部分は、回転するロータ
に邪魔されるこどなく、容易に目標点に接近することが
できる。そこで、仮にロータが目標点近傍の障害物と接
触した際に、ロータブレードに障害が生じないために、
フレーム構造がロータブレードの円周方向側部に配して
保護される構造であることから、ロータフレームで衝撃
を吸収することができる。また、この時衝撃でロータ保
護フレームが歪んでも、側部への通気が可能な構成を有
する部材で保護フレームが構成されることから、空気流
を乱すことなく飛行を継続させることができる。また、
この側部への通気は、急激な方向舵の変化で発生する空
気流による風圧力からロータの回転力が妨げられぬよう
緩和する作用も営んでいる。さらに、二重のフレーム構
造をロータブレードの円周方向側部に配して保護される
構造とすれば、外側のロータフレームで衝撃を吸収する
と共に内側の通気可能なロータフレームで外側のロータ
フレームの歪みをガードして、ロータブレード自身への
衝撃を防止することができる。また、ロータの外周端に
リング状部材が設けられるものであれば、たとえ方向舵
の急激な操作に伴う風圧変化や、高速飛行でロータブレ
ードに強力な風圧が印可しても、ロータブレードが放射
状に形成されて回転する構造のものとは異なり、強度ア
ップやそれに伴う大型化や重量化をおこなうことなく、
単純な形状で安価に制作できて、風圧に耐えるものとな
る。 さらに、内側ロータフレームの範囲内で前記ロータ
ブレードの回転面が、ロータフレームに対して傾斜可能
であれば、高速飛行時における障害物との接触におい
て、外側のロータフレームが強度を越えた強力な衝撃を
受けて、内側のロータフレームに達する歪があっても、
ロータブレードの回転面が強度ある内側ロータフレーム
内に位置すれば、衝撃からロータを保護することができ
る。このため、従来の僅かな衝撃で破損する構造のもの
とは異なり、ロータフレームの歪で支え られてロータブ
レードの致命的な破壊を防止する作用を営むことができ
る。 すなわち、内側または外側に設けられたロータ保護
フレームにより、極めて安全な飛行を実現することがで
きる。

【００１７】また、ロータブレードの支持を二点支えと
することにより、ブレードに働く応力を分散して、ハブ
への応力の集中をさける。これにより、ハブの構造を簡
単化して軽量化することができる。具体的には、図８に
示すように、ロータ３１は、内側ロータフレーム１２及
び外側ロータフレーム１１により障害物から保護され
る。外側ロータフレームの強度を内側フレームの強度と
同等、あるいは弱くすることより、ロータブレード３１
の障害物との直接の接触を回避し、障害物が機体と接触
した場合においても、ロータブレード３１への損傷の防
止及びヘリコプタの飛行への影響を減少させる。また、
テールロータを尾部１６（図１参照）のフレーム内に収
納することにより、障害物との接触を回避する。

【００１８】ロータの外周部をカバーで囲み、ロータの
回転により吸い込んだ空気流を下方に流出させ、地面効
果を用いて機体を浮上させるタイプのエアクッション乗
り物が従来知られているが、このタイプの乗り物が、ロ
ータの下方で乗り物の底の周辺部及び中央部等にスカー
ト部を設け、スカート部内を気圧の高められた空気で満
たし、スカート部から放出された空気により、スカート
部と地表部との間に空気の層を形成し、この空気層を一
種のクッションとして機体を支持させるもので、スカー
ト部が必須であり、地表から離れて上空に上昇すること
はできない。

【００１９】本発明のロータフレームは、上記の地面効
果を用いたものとは原理が異なり、ロータからの空気流
は、そのまま底面から方向舵、あるいは絞りを通して流
出されるもので、スカート部は不要である。ロータフレ
ームは、単にフレーム材のみで所望の目的は十分に達せ
られる。小さな障害物からロータを保護するために、金
網状の外皮材を施した場合でも、この外皮材はロータか
らの空気流をとどめて、地表面との間の空気圧を上げる
ものではない。

【００２０】ロータ回転軸３６（図４参照）は、機体に
対し軸支され、傾斜可能であり、ロータ回転面の傾斜角
を調節することができ、ロータが形成する空気流の制御
に寄与することができる。図３の機体底面で、ロータの
回転面の下方には、気流が放出される開口部があけら
れ、開口部の中央部に設けられた前進舵２３により、ロ
ータブレードからの気流を機体の前方あるいは後方の横
分力にわけ、前進あるいは後進の推力を得る。また、開
口部の前後、左右に設けた推力微動方向舵２１，２２，
２４，２５により、気流を機体の前後方向あるいは左右
方向の横分力に分け、機体のピッチ、ロールの微動コン
トロールを行う。

【００２１】ロータブレードの一端（図５参照）はハブ
３５に固定され、他端はブレード支えパイプ３３に固定
される。これにより、ブレードはハブ３５とブレード支
えパイプ３３の二点において支持され、ハブ３５のみの
一点支持する場合に比較して、ハブ３５の許容強度を小
さいものとすることができ、ハブの軽量化を計ることが
できる。ブレード支えパイプ３３（図５参照）は、内側
ロータフレーム１２（図６参照）の内側に位置し、内側
ロータフレーム１２及び外側ロータフレーム１１（図７
参照）により保護される。

【００２２】また、ロータフレームの範囲内で傾斜可能
とした主ロータ回転面の制御で前後進の推進力に寄与さ
せれば、内側の保護フレーム側面は通気可能な構成であ
ることから、空気流の乱れを生じることなく、より一層
高速性を向上させることができる。なお、上記ローダ保
護フレームと方向舵を備えることにより、積極的に高層
ビルなどの側壁へ機体を接して、更に方向舵の推力で機
体を壁面へ押し付けて停止させることで、乱気流などで
通常困難を極める高所作業（救助、消火、工事などの作
業）を、ロータ回転面の円周方向の外側面の操縦席部か
ら極めて容易におこなうことができる。さらに、ロータ
保護フレームによって電線等が密集する住宅街の道路な
どへも、方向舵で微妙な操作をおこないながら安全に着
陸することができて、緊急を要する救急患者などを素早
く救助することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１から図８は、本発明の第１
の実施例を示すものである。本発明のヘリコプタは、主
ロータ３とテールロータ１７とを具備するシングルロー
タ型のヘリコプタである。主ロータ３は複数枚のロータ
ブレード３１を有し、エンジン３７により、トランスミ
ッション等を介して駆動されるロータ回転軸３６上に設
置される。主ロータ３の弦方向の外側には、ロータフレ
ーム１が設けられ、主ロータ３が障害物と接近すること
を防止している。図２において、１９−１は足、１９−
２は脚である。ロータフレーム１は図８に示すように、
内側ロータフレーム１２と外側ロータフレーム１１の二
重構造となっており、ベース１８に固定され、ロータ回
転面に近い内側に内側ロータフレーム１２が設置され、
ロータ回転面から遠い外側に外側ロータフレーム１１が
設置される。

【００２４】図６は内側ロータフレーム１２の構造を示
すものである。内側ロータフレーム１２は上下の、ほぼ
環状のフレーム構造体１２′とこれらのフレーム構造体
１２′間を結合する支え部材１３とからなり、主ロータ
３を内側に収納する。該主ロータ３の外周端と内側ロー
タフレーム１２との間には間隔があけられている。支え
部材１３の高さは、ロータの可動範囲を考慮して定めら
れる。

【００２５】図７は外側ロータフレーム１１の構造を示
すものである。該外側ロータフレーム１１は、上、中、
下の、ほぼ環状のフレーム構造体１１′と、隣接するフ
レーム構造体１１′間を結合する支え部材１４とからな
り、内側ロータフレーム１２の外側に配設される。外側
ロータフレーム１１の強度は、内側ロータフレーム１２
の強度と同様、あるいは弱く設定される。障害物がヘリ
コプタの機体と接触した場合に、障害物はまず外側ロー
タフレーム１１と接触する。外側ロータフレーム１１は
障害物から受ける衝撃力を吸収する。衝撃力が外側ロー
タフレーム１１で吸収しきれない場合には、障害物は、
更に、内側ロータフレーム１２と接触するが、内側ロー
タフレーム１２は内側にある主ロータ３と接触しないよ
う十分な強度とされる。外側ロータフレーム１１と内側
ロータフレーム１２の間に衝撃を吸収する緩衝材を配設
してもよい。これにより、障害物と回転ロータの接触の
回避の効果がより向上する。

【００２６】各ロータフレーム１１，１２の上下の面
は、開口しており、主ロータ３への空気流の流入、流出
が行われる。また ロータフレーム１１，１２よ その
側面部には空気流の流れを乱さないよう、適当な位置へ
支え部材や補強板または金網などで、側部への通気を自
在とする部材が設けられ、ロータを保護するフレームを
構成している。さらに、外側ロータフレーム１１の上面
開口部には金網を施こすことにより、空気抵抗とならず
に、木の枝等の異物の吸収を防止することができる。特
に、外側ロータフレーム１１の側面は解放したまま、あ
るいは全面に異物防止用に金網等が施されている。

【００２７】各ロータフレーム１１，１２を構成するフ
レーム構造体１１′，１２′の個数は任意に定めること
ができる。また、外側ロータフレーム１１及び内側ロー
タフレーム１２の形状は環状の他、任意の形状をとるこ
とができる。テールロータ１７（図１参照）も尾部１６
を構成するフレーム、或いは別個の保護用フレーム内に
収納され、障害物との直接の接触をさけることができ
る。

【００２８】図５は、主ロータ３の構造を示す斜視図で
ある。この図に示すように、主ロータ３のロータブレー
ド３１はブレード中点３１ａにおいて、ハブ３５に固定
されるとともに、ブレード端部３１ｂは環状のブレード
支えパイプ３３に固定される。該ブレード支えパイプ３
３は、ロータブレード３１をハブ３５との間で、二点支
持構造を形成する。二点支持構造にすることにより、ハ
ブ３５の強度は、一点支持の場合ほど必要はなく、軽量
で強いロータを構成することができる。

【００２９】ハブ３５は、ロータ回転軸３６（図２参
照）上に固定され、ロータ回転軸３６はトランスミッシ
ョン等を介してエンジン３７に連結される。ロータ回転
軸３６は、ベース１８に対し、軸部３８（図４参照）に
より軸支され、ロータ回転面を傾斜させることができ
る。ロータ回転面の下側の外側ロータフレーム１１の下
部開口部には、方向舵２（図２参照）が設置される。

【００３０】図３はヘリコプタの上側から見た概略図で
あり、この図において、方向舵を説明する。方向舵は、
左部推力微動方向舵２１、後部推力微動方向舵２２、前
進方向舵２３、右部推力微動方向舵２４及び前部推力微
動方向舵２５から構成される。左部推力微動方向舵２１
及び右部推力微動方向舵２４は、底面の左側辺部付近及
び右側辺部付近に設けられ、前部推力微動方向舵２５及
び後部推力微動方向舵２２は、底面の前部辺部付近及び
後部辺部付近に設けられる。前進方向舵２３は、底部の
中央部に設けられる。

【００３１】ロータの回転で発生した空気流の流れの一
部は、方向舵によりロータ面に対し外側または内側に向
けられ、機体の任意の位置における揚力を一部増減させ
ることができる。ロータ面中心近傍に機体重心位置がく
るように設計すると、ロータ面の外側の推力の増減は、
重心に対して回転モーメントを生じ、ピッチ及びロール
の微動コントロールが可能となる。例えば、右上がりの
ローリングモーメントの変化をジャイロ計器などの傾斜
計、または加速度センサで検出する。そこで、右部推力
微動方向舵を内側へ傾けることで、空気の流れの一部を
ロータ中心の揚力に合成させて、機体重心位置での揚力
増加に寄与させることで、右側のモーメントとして作用
する揚力を減少させている。このように、左右の姿勢の
バランスが得られるように推力微動方向舵を制御する一
方、左右推力微動方向舵の推力変化に伴う歳差運動によ
る影響は、前記同様ピッチングモーメントを検出して前
後方向に設けられた推力微動方向舵でバランスが得られ
るように制御している。なお、上記姿勢制御にあって
は、各推力微動方向舵の制御量を検出信号の大きさに応
じて、各々を単独または連動させて制御している。ま
た、制御量に指令値を入力することで、傾斜センサ等の
出力が指令値と等しくなるように任意の姿勢を維持させ
ることも容易である。

【００３２】ピッチも前後の推力微動方向舵で、上記と
同様にコントロールを行うことができる。更に、上記の
推力微動方向舵により、前後左右の微動も可能で、小回
りの効く動作が得られる。このことにより、ロータフレ
ームとともに、狭い場所への侵入が容易となる。左サイ
ドへの微動を行わせるには、左右両方の推力微動方向舵
を右方向へ向け、右部推力微動方向舵を方向専用とし、
左部推力微動方向舵をロール制御として使用することに
より可能となる。即ち、推力の多くを方向用として外側
に向けられる右側は、揚力が減少するため、そのモーメ
ントをキャンセルするため左側の揚力を減少させる必要
がある。そこで、左部推力微動方向舵を内側へ向けて空
気の流れの一部をロータ中心の揚力に合成させて、機体
重心位置での揚力増加に寄与させるとともに、左側のモ
ーメントとして使用する揚力も減少させて、両サイドの
バランスをとる。

【００３３】同様に右方向、前後方向への微動移動も、
一方を方向、もう一方をバランスさせることで可能とな
る。前後左右への微動及び前後左右傾斜が容易に可能で
あることから、加速度計や傾斜計の信号により、推力微
動方向舵をサーボ制御することで、気流の乱れ、横風、
突風への対応が敏速に行なえる。前進、後退飛行には、
前記推力微動方向舵とは別に、ロータ面直下に設けた前
進方向舵２３でロータ推力の多くを後向き、あるいは前
向きに流すことにより行われる。また、前進中に後退側
に舵を取ることで、減速ブレーキ動作を行わせることが
できる。

【００３４】操縦席１５（図２参照）は、ロータ回転面
の円周方向の前方外側面に配置され、障害物に対して、
ロータ回転面より接近した位置関係を取ることができ、
ロータ回転面の位置を考慮に入れることなく目標点近傍
の障害物に接近することができる。

【００３５】本発明の第２の実施例を図９から図１２を
参照しながら説明する。本実施例のヘリコプタは、操縦
席１５、主ロータ３、テールロータ１７を含めて一体的
フレーム１０内に収納される。操縦席１５、主ロータ
３、テールロータ１７等の位置関係は、第１の実施例と
ほぼ同様の位置関係にある。フレーム１０内には外側ロ
ータフレーム１１と内側ロータフレーム１２からなるロ
ータフレーム１が設置され、更に、該ロータフレーム１
内に主ロータ３が設けられて、第１の実施例と同様な構
成をとることができる。

【００３６】図１０は底面から見た略図であり、第一の
実施例と同様に推力微動方向舵２１，２２，２４，２５
及び前進方向舵が設けられて、同様に方向，姿勢のコン
トロールを行うことができる。外側ロータフレーム１１
の形状は、図１１、図１２に示すように中央のフレーム
構造体の径を小さくし、上下のフレーム構造体の径を大
きくとり、気流の流れをコントロールすることができ
る。エンジン３７は横置きとし、トランスミッションを
介してロータ回転軸に伝達し、スペースをコンパクトに
することができる。

【００３７】操縦席１５は、外側ロータフレーム１１の
外側に設ける他に、外側ロータフレームの内側に設ける
ことも可能である。この場合には、外側フレームはロー
タの障害物への直接的な接触を防止するほかに、操縦席
１５に加えられる損傷を減少させることができる。方向
舵の制御は第１の実施例と同様に行うことができる。本
発明の第３の実施例を図１３、図１４を参照しながら説
明する。操縦席１５の下部面に前部推力舵２６を設け、
揚力をコントロールする翼の役目をさせることができ
る。機体に推進用ジェットエンジン２９や推進用プロペ
ラ等の推進用駆動力を備え、ＶＳＴＯＬ形の超高速飛行
を行うことができる。推進用駆動力により高速飛行を行
う場合には、ロータに流れ込む空気流により空気抵抗が
生じないように、ロータ回転面をカバーで覆うことがで
きる。

【００３８】図１５は本発明の一適用例を示すものであ
り、ビル４２と４２′との間に挟まれた狭い空間におい
て、ヘリコプタ４１を操縦して、消火活動を行う場合を
示している。ヘリコプタ４１には、消火用ホース４３が
取り付けられ、地上より給水され、ヘリコプタ４１に設
けられた消火設備より放水が行われる。ホースの水の重
量をキャンセルするために、ホースをビルに掛けたり、
ビルの支持部４４で中継させることができる。従って、
梯子車が届かない場合にも、容易に到達することがで
き、梯子車が届く場合においても、梯子のセットの変更
が容易でない梯子車に比較して、移動が容易である。更
に、ビル側面に機体を押し付け停止させて操縦席部より
直接救助作業を行うことができる。

【００３９】なお、本実施例において、図８及び図１１
に示す内側に位置する保護フレーム１２は、軽金属など
補強に寄与する材質のものであれば、材質や形状または
太さを限定するものでなく、例えば金鋼材や樹脂孔材、
繊維鋼材などの通気性材で覆う構成のものであってもか
まわない。さらに、第２実施例に示す一体フレーム１０
は、図１２の１１で示す形状に限定するものではなく、
内側ロータフレーム１２の通気性を損なう事なく十分に
間隔を保つもの、または外側ロータフレームも金鋼材や
樹脂孔材、繊維網材などの通気性材で覆われる構成のも
のであってもかまわない。すなわち、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて
種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排
除するものではない。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ヘリコプタの主ロータ
回転面を内側ロータフレーム及び外側ロータフレームの
二重のフレームにより保護することにより、障害物とロ
ータとの直接の接触を防止するとともに、たとえ機体が
障害物と接触しても、衝撃力を吸収してロータに損傷を
加えることがない。

【００４１】また、機体のピッチロールの衝動コントロ
ール及び前進、後退のコントロールを機体底面に設けた
方向舵、ロータ回転軸の傾斜等により行うことにより、
複雑な構造を要するヒンジを不要とし、ロータの軽量化
を行うことができる。更に、ロータの軽量化は、ブレー
ドをロータ支持パイプで支えることにより、二点支持と
することによっても計られる。

【００４２】また、操縦席はロータ回転面の円周方向の
外側を含む位置に配することにより、ロータ回転面の位
置を考慮に入れることなく、目標点との距離をはかりや
すくして、側方面からの作業を容易とすることができ
る。以上のように、ロータ保護フレームにより極めて安
全な飛行が得られると共に、方向舵を備えることで操作
性にも優れたラータ保護フレーム付ヘリコプタを実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタの透視
斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタの透視
側面図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタの方向
舵概略図である。

【図４】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタのエン
ジン部の構成図である。

【図５】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタの主ロ
ータの斜視図である。

【図６】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタの内側
ロータフレームの斜視図である。

【図７】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタの外側
ロータフレームの斜視図である。

【図８】本発明の第１の実施例を示すヘリコプタのロー
タフレームの斜視図である。

【図９】本発明の第２の実施例を示すヘリコプタの平面
図である。

【図１０】本発明の第２の実施例を示すヘリコプタの方
向舵概略図である。

【図１１】本発明の第２の実施例を示すヘリコプタの透
視側面図である。

【図１２】本発明の第２の実施例を示すヘリコプタのロ
ータフレームの斜視図である。

【図１３】本発明の第３の実施例を示すヘリコプタの透
視側面図である。

【図１４】本発明の第３の実施例を示すヘリコプタの平
面図である。

【図１５】本発明のヘリコプタの適用例を示す図であ
る。

【図１６】従来のヘリコプタのロータの部分斜視図であ
る。

【図１７】従来のヘリコプタのロータ面を示す図であ
る。

【図１８】従来のヘリコプタの全関節形ロータの斜視図
である。

【図１９】従来のヘリコプタのロータの側面図である。

【図２０】従来のヘリコプタの相対風速度概念図であ
る。

【図２１】従来のヘリコプタのブレードの概念図であ
る。

【図２２】従来のヘリコプタに働く力を示す側面図であ
る。

【図２３】従来のヘリコプタに働く力を示す側面図であ
る。

【図２４】従来のヘリコプタに働く力を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ ロータフレーム １０ フレーム １１ 外側ロータフレーム １１′，１２′ フレーム構造体 １２ 内側ロータフレーム １３，１４ 支え部材 １５ 操縦席 １６ 尾部 １７ テールロータ １８ ベース １９−１ 足 １９−２ 脚 ２ 方向舵 ２１ 左部推力微動方向舵 ２２ 後部推力微動方向舵 ２３ 前進方向舵 ２４ 右部推力微動方向舵 ２５ 前部推力微動方向舵 ２６ 前部推力舵 ２７ 上部推力微動方向舵 ２８ ジェット方向舵 ２９ ジェットエンジン ３ 主ロータ ３１ ロータブレード ３１ａ ブレード中点 ３１ｂ ブレード端部 ３２ ロータ回転面 ３３ ブレード支えパイプ ３５ ハブ ３６ ロータ回転軸 ３７ エンジン ３８ 軸部 ４１ ヘリコプタ ４２，４２′ ビル ４３ ホース ４４ 支持部 ５ ハブ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つの揚力を発生する主ロータと機体尾
   部に主ロータにほぼ直交する方向に配されたテールロー
   タを具備するヘリコプタにおいて、 前記主ロータのロータブレードの外周端にリング状部材
   を設け、前記ロータブレードが前記リング状部材と主ロ
   ータの回転軸に連結される主ロータ中心部のハブとの二
   点で支持される、二点支持の固定ロータブレード構造を
   備え、 前 記主ロータの円周方向側部に側部への通気が通気自在
   に構成された少なくとも一つの主ロータを保護するロー
   タフレームと、 前記主ロータの下方部へ設けられた空気流の方向を制御
   する方向舵とを有し、 前記方向舵が前後進の推進力に寄与する前進方向舵と、
   前進方向舵の近傍に設けられ機体の姿勢や舵取りに寄与
   する推力微動方向舵とを具備し、 操縦席部を前記主ロータのロータ回転面の円周方向の少
   なくとも外側を含む位置に設けたものであることを特徴
   とするロータ保護フレーム付ヘリコプタ。
2. 【請求項２】 ロータフレームを通気自在な内側ロータ
   フレームと外側ロータフレームの二重構造とし、前記内
   側ロータフレームの強度を前記外側ロータフレームの強
   度と同等、もしくはそれ以上とする請求項１記載のロー
   タ保護フレーム付ヘリコプタ。
3. 【請求項３】 内側ロータフレームの範囲内で前記ロー
   タブレードの回転面 が、ロータフレームに対して傾斜可
   能である請求項２記載のロータ保護フレーム付ヘリコプ
   タ。