JP3213752B2 - ティルト回転翼用フラッペロン・システム - Google Patents

ティルト回転翼用フラッペロン・システム

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JP3213752B2
JP3213752B2 JP51495490A JP51495490A JP3213752B2 JP 3213752 B2 JP3213752 B2 JP 3213752B2 JP 51495490 A JP51495490 A JP 51495490A JP 51495490 A JP51495490 A JP 51495490A JP 3213752 B2 JP3213752 B2 JP 3213752B2
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

【発明の詳細な説明】 技術的分野 本発明は航空機翼のフラツプ及び補助翼として作用す
るフラツペロン・システム（flaperon system）に関す
る。フラツペロン・システムは、航空機翼の後縁及びフ
ラツペロンの前縁の間のすきまを選択的に閉じて航空機
性能を向上するように制御する位置制御シールを協働さ
せる。
発明の背景 傾斜回転翼航空機は、航空機設計の進展における革新
的段階を示すものである。傾斜回転翼構造により航空機
にヘリコプタの垂直離着陸特性が得られるようになる。
飛行中は、回転翼は前進回転し航空機が固定翼航空機の
ように飛行することができる。機体の重量を最少にする
ように、一層短く一層剛性の高い翼が使われる。この場
合有効な制御面に対する余地がほとんど残されない。
航空機に対する典型的翼構造では、補助翼及びフラツ
プを協働させた主翼面を備えている。フラツプは翼揚力
を増すように構成してあるが、補助翼は横転軸線制御に
使う。各翼のフラツプは一緒に作動し翼の反りを増すこ
とにより翼揚力を増す。これに比べて補助翼は互いに反
対の向きに枢動し一方の翼の揚力を増すと共に反対側の
他方の翼の揚力を減らし横ゆれモーメントを生ずる。
テイルト回転翼航空機の翼面積に利用できる周辺空間
によつて、若干の構造ではフラツプ及び補助翼はフラツ
ペロンとして知られる単一の単位に組合せてある。多く
の構造では少なくとも１つのフラツペロン単位を航空機
の各翼に位置させてある。離陸時又は着陸時には、各フ
ラツペロンは協働して作用し付加的な翼揚力を生ずる。
航空機横ゆれを減らすように各フラツペロンは互いに反
対の方向に枢動しこのような操縦を行う。
テイルト回転翼の空気力学的揚力はとくに、フラツペ
ロンの片寄り翼の寸法と機体の飛行速度と翼表面に沿つ
て流れる空気の状態とによる。揚力を有効に生ずるに
は、空気は、流れの剥離と死空気の協働する大きい領域
とを生じない翼に沿い平滑に流れなければならない。流
れ剥離の大きい領域には翼の失速を伴い、流れ剥離の小
さい領域は抗力を増す。低速の飛行条件では、フラツペ
ロンの下降回転は流れ剥離を最少にし所要の揚力を生ず
るのに必要である。機体速度が増すに伴つて、揚力は増
大する動圧によつて増し、所要の揚力を生ずるのに一層
小さいフラツプ下向き回転が必要である。
これ等の高速の航空機巡航条件では、翼後縁及びフラ
ツペロン間のすきまが開いたままになつていれば流れの
剥離によつて揚力が増す。フラツペロンは又高速前進条
件では横ゆれ制御を行うのに前進回転しなければならな
いから、このすきまにわたる流れ特性は、すきまに橋架
し連続した流れ面を生ずる装置により改良することがで
きる。
異なる種類の飛行体の揚力能力を増大するのに複数種
類の装置が作られている。たとえばルイス（Lewis）等
を発明者とする米国特許第3,977,630号明細書には短距
離離着陸（STOL）航空機用の翼構造について記載してあ
る。この構造では、揚力を増すのにジエツト排気を使う
多重区分外部吹出しフラツプとなお著しくはスロツト閉
鎖装置を協働させる。各フラツプ片が相互から遠ざかる
向きに延びるときは、各フラツプの位置に無関係に制御
されるスロツト閉鎖装置は伸長したフラツプにより形成
されるスパン方向のスロツト又はくぼみに橋架する。
ドーニア（Dornier）を発明者とする米国特許第3,11
2,089号明細書には区分フラツプについて記載してあ
る。各区分はフラツプを下降させたときに各区分が回動
し実質的に連続した上面を生ずるような形状を持つ。こ
の構造では別個のすきま制御装置を生ずることができな
い。
グラント（Grant）を発明者とする米国特許第2,772,0
58号明細書にはスロツト制御装置について記載してあ
る。このスロツト制御装置は、翼後縁及び主フラツプア
センブリの間のすきまを或るフラツプ方位だけで満たす
のに役立つ。各フラツプを上向きに回動すると、これ等
のフラツプはスポイラとして作用し、すきまはフラツプ
及び翼区分間で開かれる。
アルバレツズ−カルダロン（Alverez−Calderon）を
発明者とする米国特許第3,223,356号明細書には、回転
シリンダ及びカバー板を備え翼上面及び協働するフラツ
プの間に抵抗力面を生ずる垂直離着陸（VTOL）航空機用
の翼フラツプ・システムについて記載してある。このフ
ラツプ・システムは内側及び外側の領域を備えた可動部
分を持つ。これ等の領域は、巡航用の固定の負のフラツ
プ設定で片寄せられる。しかし各フラツプは巡航中は動
くことができない。
ドウウルフ（Dowolff）を発明者とする米国特許第2,9
08,454号明細書には、フラツプの下降運動を制御するよ
うに軌道リンク仕掛により駆動される多重フラツプを持
つ１つの航空機翼に係わる。このシステムでは、全部の
フラツペロン方位でフラツペロン及び翼間のすきまを制
御する構造とのフラツペロン組合せは得られない。
フラツプ及び補助翼として作用し適当なシールを橋架
させ適当なフラツペロン方位で主翼面及びフラツペロン
の間のすきまを選択的に密封する装置が必要になつてい
る。このようなシールは中断されない上部境界翼面を形
成し下面から上面に移動する流れにより抗力をなくすよ
うにしなければならない。さらにこのフラツペロン・シ
ールの角度方位を制御し翼区分に対する全部の調整角度
に対し容易かつ自動的に適正に位置させるようにするシ
ステムが必要である。
発明の概要 本発明は、テイルト回転翼航空機に向上した性能を与
える改良されたフラツペロン・システムに係わる。本発
明の１実施例ではフラツペロン・システムは、限定され
た後縁を持つ主翼部分を備えた航空機翼に協働させる。
枢動フラツペロンは、翼と協働し、主翼部分の後縁に対
して前縁を枢動自在に取付けてある。フラツペロン・シ
ールは、主翼部分及びフラツペロンの間に設けられ、主
翼部分及びフラツペロン間の相互連結構造により制御さ
れる。相互連結構造は、フラツペロンを枢動させる際に
上面上で翼の主部分の後縁と可動フラツペロンの前縁と
の間のすきまをフラツペロンに対する選定した位置角度
で可動フラツペロン・シールにより選択的に満たされる
ように構成する。
本発明の別の実施例では相互連結構造は、カム従動子
を取付けたフラツペロン・シールから延びるアームを備
えている。カム面はフラツペロンに設けられフラツペロ
ンを案内しフラツペロン・シールの所望の角度方位が得
られるようにする。本発明の１実施例ではカム面はカム
従動子を受入れる軌道である。
この構造によつてフラツペロン・システムは、フラツ
ペロンを主翼区分の後縁でフラツペロンをそのヒンジ線
のまわりに枢動させる際に所望の角度位置にフラツペロ
ン・シールを自動的に位置させる。フラツペロン・シー
ル及びフラツペロンの間に相互連結部を構成し、とくに
カム面を構成することにより、フラツペロン・シールの
位置をフラツペロン任意の位置に対し制御することがで
きる。風洞その他の試験によつて最適のフラツペロン及
びフラツペロン・シールの構造を定めてテイルト回転翼
の性能を最大にすることができる。このような構造は空
気力学的性能対重量比特性を最高にすることができる。
図面の簡単な説明 本発明をその好適な実施例について添付図面により詳
細に説明する。
第１図は本発明フラツペロン・システムを協働させた
航空機翼の横断面図である。
第２図は第１図の航空機翼をフラツペロン、フラツペ
ロン・シール及びアクチユエータと共に示す拡大横断面
図である。
第3a図はフラツペロンをニユートラル水平位置で示す
横断面図である。
第3b図はフラツペロンを部分的に下降した位置で示す
横断面図である。
第3c図は下方に最も片寄つた位置のフラツペロンの横
断面図である。
第４図は本発明フラツペロン・システムから得られる
抗力減少を示す線図である。
第５図はテイルト回転翼の変換通路の幅に対する最高
揚力係数の影響を示す線図である。
第６図はフラツペロン・シールにより生成する最大揚
力係数の向上を示す線図である。
実施例の説明 本発明は従来認められている欠点の多くを除いた航空
機翼フラツペロン・システムである。第１図について本
発明を実施する航空機翼10を説明する。航空機翼10は、
主翼部分20、フラツペロン22及びフラツペロン・シール
40を備えている。
主翼部分20は前縁20a及び後縁20bを備えている。主翼
部分20は補強材28及びストリンガ30を備えた普通の内部
構造を持つ。後部けた32は又主翼部分20の一体部分を形
成する。アクチユエータ34は点36で後部けた32に枢動自
在に取付けてある。主翼部分20の後縁20bに向かい伸縮
自在に延びるようにしたアクチユエータは、連結点38で
フラツペロン22に枢動自在に連結してある。
フラツペロン22は、主翼部分20の下方に後方に延びる
取付具26によりヒンジ軸線24で枢動自在に連結してあ
る。フラツペロンは前縁22a及び後縁22bを持つ。アクチ
ユエータ34はヒンジ点24に対し軸線の離れた連結点38で
フラツペロン22に取付けてある。従つてアクチユエータ
がフラツペロンに向かい伸縮するときは、フラツペロン
は主翼部分20の後縁20bから遠ざかる向きに動きヒンジ
点24の軸線のまわりに回動する。
フラツペロン・シール40は、十分な寸法及び長さを持
ちヒンジ線42のまわりで前端部に枢動自在に取付けた輪
郭板を備えている。この取付けは、主翼部分20の後縁20
bから延びる取付具44に対して行われる。
第２図はフラツペロン・シール40をさらに詳しく示
す。フラツペロン・シール40は、フラツペロン・シール
40に固定したアーム46を備え、又末端側端部にカム従動
子50を取付けた延長部分すなわち取付具48を備えてい
る。カム従動子50は、フラツペロン22に取付けたカム軌
道すなわちカム面52内で動く。１実施例ではカム面52
は、本システムの作動中にローラが移動する直立の脚5
6,58を備えた基部54を持つみぞから成つている。
カム面52は、多数個のフアスナ60によりフラツペロン
22の端部に固定してある。フラツペロン22が回動する
と、カム面52も又回動し、カム従動子50はカム面52によ
り形成された固定通路に沿つて移動する。
第２図、第3a図、3b図及び3c図は種種の片寄り角にお
けるフラツペロンを示す。第２図に示すようにフラツペ
ロン後縁22bを25゜（その上昇行程の限度）に高めると
きは、フラツペロン凹入部はフラツペロン・シールによ
り完全に密封される。第3a図はニユートラル水平位置に
おけるフラツペロン22を示す。高速飛行に相当する位置
であるこの位置では、翼に対する動圧力は高くて、フラ
ツペロン・シールは、フラツペロン・シール及び主翼部
分の間のすきまを閉じるように位置させる。第3b図は、
後縁を５゜以上下げたフラツペロンを示しフラツプ位置
におけるフラツペロンを示す。図示のようにこの設定で
はフラツペロン22及びフラツペロン・シール40の間にわ
ずかなすきまが存在する。このようなすきまの開きは、
失速条件を避けて上部翼面への流れの付着を保つのに必
要であることが分つた。第3c図ではフラツペロン後縁22
bは67゜の最大下向き片寄りにある。カム面52の形状に
よつて、フラツペロン22及びフラツペロン・シール40の
間にはすきまが生じていない。
図示のように本発明システムにより翼設計者は軌道5
2、協働アーム46及びカム従動子50の設計によりフラツ
ペロンの任意の片寄りに対しフラツペロン・シールの任
意の位置を選択することができる。この構造の設計によ
りフラツペロン・シールは、空気力学的要求により指示
されるように閉じた又は部分的に閉じた位置へのフラツ
ペロンの運動に応答して自動的に位置決めすることがで
きる。
第４図はテイルト回転翼の抗力に対するフラツペロン
・シールの抗力低減効果を示す。フラツペロン・シール
を加えると、試料翼部分の抗力係数は、0.4の巡航揚力
係数でフラツペロン・シールを除いた場合より26.8％低
い。この場合海抜零面における10ノツトの最高速度の向
上と388lbのペイロード又は燃料の増大とが得られる。
５゜ないし45゜フラツペロン後縁下降位置ではフラツペ
ロン・シールは５゜の位置に留まる。この場合テイルト
回転翼に対し大きい変換通路内で運動性を生ずるのに必
要な高い最大揚力増分を生ずる必要がある。データはマ
ツハ＝0.13又レイノルズ数＝2,00×100万で記録され
た。
第５図は、テイルト回転翼機体に対する変換通路の幅
への最大揚力係数の効果を示す。前記したように機体の
最大揚力能力の増加によりヘリコプタ・モードから航空
機モードへの変換に対する許容速度範囲を増す。
最大揚力係数は第６図に例示したように新規なフラツ
ペロン・システムの使用により著しく向上する。第６図
に例示したデータは、制御された表面片寄りによる最大
揚力増分は単純形フラツプシステムより122％だけ増す
ことを示す。さらに高い翼揚力対抗力比は新規なフラツ
ペロン・システムを使うことによつて得られる。45゜よ
り大きいフラツペロン角度で後縁を下降させると、フラ
ツペロン・シール及びフラツペロンの間のすきまが小さ
くなり、行程の終り（67゜下降）にこのすきま又は凹入
部は零に近づきヘリコプタ・モードにおける下向き荷重
を減らす。
要するに本発明の構造により翼構造及びフラツペロン
システムが得られる。フラツペロン・システムは、フラ
ツペロンの上下運動中にフラツペロン、フラツペロン・
シール及び得られるすきまの運動を定めてテイルト回転
翼航空機の性能を最高にする。好適とする実施例ではカ
ム面はフラツペロンの各端部に取付けてある。フラツペ
ロンシールはブラケツト及びカム従動子によりこのカム
軌道に応答する。カム面内に乗るカム従動子は、フラツ
ペロンシールに取付けたブラケツトに回転自在に取付け
てある。フラツペロンが回動するときは、取付けられた
カム面も同様に回動し、カム従動子はカム面と共に動
く。この運動はブラケツトを介してフラツペロン・シー
ルに伝わる。フラツペロンは、主翼アセンブリのけたに
対して取付けたフラツペロン・アクチユエータにより動
かされる。フラツペロンは固定のヒンジ点のまわりに回
動する。このようなフラツペロンは４個のヒンジにより
主翼アセンブリに取付けてある。
本発明により、フラツペロンの位置に応答してフラツ
ペロン・シールを自動的に設定する信頼性が高くしかも
比較的簡単な構造が得られる。フラツペロンの任意の設
定に対するフラツペロン・シールの位置は、連結構造と
その一部であるカム面との設計とを単に変えるだけで、
翼性能を最高にし抗力を減らすように容易に設計するこ
とができる。
以上本発明をその好適とする実施例について詳細に説
明したが本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の変
化変型を行うことができるのはもちろんである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−47800（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4471927（ＵＳ，Ａ) 米国特許4361299（ＵＳ，Ａ) 米国特許3677504（ＵＳ，Ａ) 米国特許3145950（ＵＳ，Ａ) 米国特許2407401（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B64C 9/00 - 9/38

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）後縁を持つ主翼部分と、 （ｂ）この主翼部分に直接取付けた枢動フラッペロン
    と、 （ｃ）前記主翼部分に枢動自在に取付けたフラッペロン
    ・シールと、 （ｄ）前記のフラッペロン及びフラッペロン・シールを
    相互に連結し前記フラッペロンを前記主翼部分に対して
    枢動させる際に前記フラッペロン・シールを前記フラッ
    ペロンに対して角度方向の位置決めを行う制御手段とを
    備え、この制御手段を、 （Ｉ）前記フラッペロン・シールに取付けた剛性アーム
    と、 （II）この剛性アームに取付けたカム従動子と、 （III）前記フラッペロンに取付けられ前記カム従動子
    を受けるカム面とにより構成し、 （ｅ）前記フラッペロンを前記主翼部分に対して動かす
    作動手段を設けて成る航空機翼アセンブリ。
  2. 【請求項２】前記主翼部分を、 前縁及び後縁を持つ翼形により構成した請求項１の航空
    機翼アセンブリ。
  3. 【請求項３】前記枢動フラッペロンを、 前縁及び後縁を持ち前記前縁を前記主翼部分の後縁に対
    して枢動自在に取付けた翼形により構成した請求項１の
    航空機翼アセンブリ。
  4. 【請求項４】前記フラッペロン・シールを、 前記の主翼部分の後縁と前記のフラッペロンの前縁との
    間のすきまにまたがる寸法にした板により構成した請求
    項１の航空機翼アセンブリ。
  5. 【請求項５】前記フラッペロン・シールにさらに、 前記主翼部分の後縁に対し単一のピボット点のまわりに
    枢動自在に取付けた板を設けた請求項１の航空機翼アセ
    ンブリ。
  6. 【請求項６】前記剛性アームが、 前記フラッペロン・シールを前記カム従動子に連結する
    取付具を備えた請求項１の航空機翼アセンブリ。
  7. 【請求項７】前記カム従動子を、 前記カム面により形成した軌道内にはまる寸法を持ち前
    記剛性アームに回転自在に連結したローラにより構成し
    た請求項１の航空機翼アセンブリ。
  8. 【請求項８】前記カム面を、 通路を形成するように長手に沿い直立の脚により仕切ら
    れ前記主翼部分のスパンに沿い互いに間隔を隔てた点で
    前記フラッペロンに固定したみぞにより構成した請求項
    １の航空機翼アセンブリ。
  9. 【請求項９】前記作動手段を、 前記のフラッペロンと主翼部分との間に連結した流体圧
    アクチュエータにより構成した請求項１の航空機翼アセ
    ンブリ。
  10. 【請求項１０】前記作動手段を、 前記主翼部分と前記フラッペロンとの間に固定された流
    体圧アクチュエータであって、その延長線が前記フラッ
    ペロンのヒンジ点の軸線から前記主翼部分の方に離れる
    ことにより、前記流体圧アクチュエータの延長部分によ
    って前記フラッペロンを前記ヒンジ点のまわりに回動さ
    せるようにした流体圧アクチュエータにより構成した請
    求項１の航空機翼アセンブリ。
  11. 【請求項１１】（ａ）後縁を持つ主翼部分と、 （ｂ）この主翼部分の後縁に直接前縁を枢動自在に取付
    けた枢動フラッペロンと、 （ｃ）前記主翼部分に枢動自在に取付けたフラッペロン
    ・シールと、 （ｄ）前記のフラッペロン及びフラッペロン・シールを
    このフラッペロン・シールを枢動するように相互に連結
    し前記の主翼部分の後縁と前記の可動フラッペロンの前
    縁との間の上面のすきまを前記フラッペロンに対する所
    定の位置角度で前記可動フラッペロン・シールにより選
    択的に閉じるようにした制御手段とを備え、この制御手
    段を、 （Ｉ）前記フラッペロン・シールから延びカム従動子を
    取付けたアームと、 （II）前記可動フラッペロン部分に設けられ前記カム従
    動子を案内し前記フラッペロン・シールの所望の角度方
    向を生ずるカム面とにより構成した航空機翼。
  12. 【請求項１２】前記カム面を前記カム従動子を受ける軌
    道とした請求項11の航空機翼。
  13. 【請求項１３】後縁を持つ主部分と前記後縁に枢動自在
    に取付けた可動フラッペロンとを持つ航空機翼に設ける
    シールにおいて、 （ａ）前記の翼の主部分の後縁に対して運動するように
    枢動自在に取付けた前縁を持つ可動なフラッペロン・シ
    ールと、 （ｂ）前記フラッペロン・シールから延びカム従動子を
    取付けたアームと前記可動フラッペロンに設けられ前記
    カム従動子を追従させ前記フラッペロン・シールの位置
    決めを行うようにしたカム面により構成した相互連結構
    造とにより構成され、この連結構造が前記フラッペロン
    を枢動するように作用し前記の主部分の後縁と前記フラ
    ッペロンの前縁との間の上面のすきまを前記可動フラッ
    プに対する所定の角度位置で前記可動フラップにより選
    択的に閉じるようにしたシール。
  14. 【請求項１４】前記カム面を前記カム従動子を受入れる
    みぞ形軌道とした請求項13のシール。
JP51495490A 1989-10-13 1990-09-25 ティルト回転翼用フラッペロン・システム Expired - Lifetime JP3213752B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US417,811 1989-10-13
US07/417,811 US5094412A (en) 1989-10-13 1989-10-13 Flaperon system for tilt rotor wings

Publications (2)

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JPH04503495A JPH04503495A (ja) 1992-06-25
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