JP3794357B2 - 回転翼航空機のロータ面変動検出装置および抑制装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転翼航空機のロータ面変動検出装置および抑制装置に関し、たとえば中大型の回転翼航空機に好適に用いられるロータ面変動検出装置および抑制装置に関する。
本発明において、用語「略平行」は「平行」を含む。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、海、山岳地および渋滞路における人命救助を含む救急患者の搬送、ならびに物資輸送にヘリコプタなどの回転翼航空機が広く用いられている。回転翼航空機は、気流の不安定な対流圏で運用されるので、山および地表などの影響と、気流および雲などの気象条件の影響とを受けやすい。
【０００３】
回転翼航空機において、突風などによって急激な外力が作用したときにおきるロータブレードの非定常的変位を検出し、検出結果に基づいてロータブレードのロータ面の変動を抑制あるいは修正し、乗り心地を向上させる先行技術として、特開平１０−１６８９６号公報に示される技術がある。
【０００４】
図１２は、先行技術における回転翼航空機１の突風制御システムの概略斜視図である。このシステムにおいては、ロータブレード２の下面に金属箔または反射箔などが固定され、機体３には投光手段と受光手段とから構成される複数のセンサ４が設けられている。投光手段からの光が金属箔または反射箔によって反射され、受光手段によって受光されることによってロータブレード２の変位を光学的に検出するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記先行技術における回転翼航空機１の突風制御システムでは、複数のセンサ４が機体３外部に露出しているので、降雨、降雪、逆光時に作動不良を起こすおそれがある。また、突風制御では、ブレードのフラッピング運動に起因するロータ面の変動を制御するのに対し、センサ４で検出される信号は、ロータブレード２の３軸運動（すなわちフラッピング、ピッチング、リードラグ）が混成されたものであるため、演算処理が複雑化するとともに、精度の良い制御もできない。
【０００６】
したがって本発明の目的は、作動不良を解消することができるとともに、演算処理を簡単化し、精度の高いロータ面の制御が可能な回転翼航空機のロータ面変動検出装置および抑制装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、ロータハブ側構成体に設けられ、ロータブレードのリードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と、
ロータブレード側構成体のブレードピッチ軸線上に設けられ、被検出面までの距離を計測する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出可能とするブレードフラッピング運動検出手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動検出装置である。
【０００８】
本発明に従えば、ブレードフラッピング運動検出手段は、リードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面までの距離を、ブレードピッチ軸上に設けられる測距センサを用いて計測することによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出することができる。測距センサと被検出面とを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面との距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレードがフラッピング運動をしたとき変化する。したがって測距センサによる円筒面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、ロータハブ側構成体に設けられ、ロータブレードのリードラグ軸線を軸中心とする円錐面状の被検出面を有する検出面形成体と、
ロータブレード側構成体のブレードピッチ軸線上に設けられ、被検出面までの距離を計測する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出可能とするブレードフラッピング運動検出手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動検出装置である。
【００１０】
本発明に従えば、ブレードフラッピング運動検出手段は、リードラグ軸線を軸中心とする円錐面状の被検出面までの距離を、プレードピッチ軸上に設けられる測距センサを用いて計測することによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出することができる。測距センサと被検出面とを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面との距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレードがフラッピング運動をしたとき変化する。したがって測距センサによる円錐面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と比べて、単位角度あたりのフラッピング変位が大きくなるので、たとえばノイズなどの影響が小さくなる。また、円錐面の傾斜角を部分的に設定変更することで、フラップアップとフラップダウンの区別が可能となる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、前記ブレードフラッピング運動検出手段に加えて、ロータハブおよびロータブレードのいずれかに設けられた測距センサからなり、この測距センサによってロータブレードのリードラグ運動およびピッチ運動を検出可能とするリードラグ運動およびピッチ運動検出手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、ロータブレードのリードラグ運動に起因する機体異常振動を検出することが可能となるうえ、飛行試験などにおいて、操縦入力量を計測する際、ロータブレードのピッチ変化を直接計測可能となる。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、各測距センサとして非接触センサを用いることを特徴とする。
本発明に従えば、接触型のセンサと比べて耐久性を高くすることができる。
【００１４】
請求項５記載の本発明は、前記ブレードフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、ロータブレードのフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００１６】
請求項６記載の本発明は、リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００１８】
請求項７記載の本発明は、各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、前記各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いているので、前述のカバー部材を必要とせずに、接触型のセンサと比べて耐久性を高くすることができるうえ、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００２０】
請求項８記載の本発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置と、
検出されたロータブレードのフラッピング運動に基づいて突発的な外的要因によるロータ面の変動を抑制可能な制御手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動抑制装置である。
【００２１】
本発明に従えば、検出されたロータブレードのフラッピング運動に基づいて、突発的な外的要因によるロータ面の変動を、高精度にかつ容易に抑制することができる。乗り心地を向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る、ロータ面変動抑制装置１０を含む回転翼航空機１１の部分斜視図であり、図２はフェアリング１８を含む図１相当図であり、図３はロータハブ構造における検出面形成体１２の配設位置を示す要部斜視図であり、図４は第１センサＳ１および検出面形成体１２などの部分拡大斜視図である。このロータブレード１３のロータ面変動抑制装置１０は、たとえば中大型の回転翼航空機に好適に用いられものであり、主に、ロータハブ１４と、ロータブレード１３と、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３と、検出面形成体１２と、ロータ面の変動を抑制可能な制御手段としてのたとえば中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）とを備えている。第１センサＳ１は一個の測距センサを含み、この測距センサは、ロータブレード側構成体としてのヨーク１９のブレードピッチ軸線Ｌ３上に設けられ、被検出面１２ａまでの距離を計測する機能を有する。第２，第３センサＳ２，Ｓ３は、ヨーク１９内側面部１９Ｌ，１９Ｒにそれぞれ設けられた測距センサを含み、これら測距センサによってロータブレード１３のリードラグ運動およびピッチ運動を検出可能になっている。また、ロータハブ１４と、ロータブレード１３と、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３と、検出面形成体１２とが、ロータ面変動検出装置に相当する。なお、図示のＡ１方向を上方としＡ２方向を下方として説明する。
【００２３】
このロータハブ構造は、回転翼航空機１１の原動機（図示略）の出力を、伝導軸によってロータハブ１４を介してロータブレード１３に伝達し、このロータブレード１３をロータ回転軸Ｌ１回りに回転させる構造である。回転翼航空機１１の胴体の上端部には、円筒状のロータマスト１６がロータ回転軸Ｌ１回りに回転可能に連結され、ロータマスト１６の上端部には、４枚のロータブレード１３を支持するためのロータハブ側構成体としてのフレーム部材１７が一体形成され、ロータマスト１６の下半側外周部にはカバー部材としてのフェアリング１８が連結されている。フレーム部材１７の半径方向先端部つまり十文字の各先端部分には、ロータ回転軸線Ｌ１と平行な略上下方向に湾曲させて半径方向内方Ｒｉに連なるＵ字状部分１７ａが形成され、このＵ字状部分１７ａでもって、ロータブレード１３の回転によって半径方向外方Ｒｏ向きに作用する遠心力を支持するようになっている。
【００２４】
各Ｕ字状部分１７ａの曲面状凹部には、荷重伝達部材２０が部分的に当接した状態で設けられている。荷重伝達部材２０には、半径方向内方Ｒｉに開放する嵌合穴が形成され、嵌合穴に図示外の球面軸受などが内嵌されている。球面軸受に、ヨーク１９に連なる軸状部材の軸部が支持されている。ロータブレード１３の回転によって半径方向外方Ｒｏ向きに作用する遠心力は、ヨーク１９から、順次、エラストメリックベアリング２１、荷重伝達部材２０を介してフレーム部材１７に伝達するようになっている。フレーム部材１７とロータマスト１６間で回転軸心Ｌ１付近部には、センター支持部材２２がコントロールロッド２３を挿通するように配設されている。
【００２５】
図５は第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３と検出面形成体１２との関係を示す平面図であり、図６は第１センサＳ１と検出面形成体１２との関係を示す側面図であり、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。フレーム部材１７の半径方向先端部には正面視略矩形状の検出面形成体１２が設けられ、この検出面形体１２に臨むロータブレード１３の半径方向基端部には、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３が配設されている。検出面形成体１２には、半径方向外方Ｒｏに臨む被検出面１２ａであって、ロータ回転軸線Ｌ１と略平行なリードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする部分円筒面を含む被検出面１２ａつまり円筒面状の被検出面１２ａが形成される。
【００２６】
ロータブレード１３のブレードピッチ軸線Ｌ３上において、被検出面１２ａに対して半径方向外方Ｒｏに所定距離離隔したロータブレード１３の半径方向基端部には、ブレードフラッピング運動検出手段としての第１センサＳ１が配設されている。つまり、被検出面１２ａに対し、第１センサＳ１が配設される計測対象の計測軸はブレードピッチ軸線Ｌ３に一致する。第１センサＳ１は、たとえばレーザ光を発生するレーザ源と、被検出面１２ａからの反射光を受光する受光手段との組合わせによって構成され、この第１センサＳ１によってロータハブ１４に対し、ロータブレード１３のロータ回転軸線Ｌ１に沿う相対変位（フラッピング運動変位）を検出可能になっている。ロータブレード１３がフラッピング運動するとき、第１センサＳ１の半径方向基端部側であるセンサヘッドの軌跡２４ａは、図６に示すようにリードラグ軸線Ｌ２上のブレード取付部Ｐ１を中心に一定半径で描かれる。なお、ロータブレード１３がリードラグ運動するとき、第１センサＳ１のセンサヘッドの軌跡２４ｂは、図５に示すようにブレード取付部Ｐ１を中心に一定半径で描かれる。したがって、ロータブレード１３がフラッピング運動すると、ピッチ軸線Ｌ３上に存在する第１センサＳ１とその検出対象の被検出面１２ａとの距離ｄ１は、ロータブレード１３のフラッピング運動にともなって変化し、これによってフラッピング角βが変化したと検出される。制御手段としての中央処理装置ＣＰＵは、このような検出面形成体１２に対する第１センサＳ１からの検出信号に基づいて、ロータブレード１３のロータ面の変位を修正可能になっている。
【００２７】
フレーム部材１７の半径方向先端側の左右側面部１７Ｌ，１７Ｒには、対向するヨーク１９の内側面にそれぞれ臨む一対の被検出面２５，２６が形成されている。各被検出面２５（２６）は、ロータ回転軸線Ｌ１と平行な軸線を含み、かつ、フレーム部材１７の十文字の長手方向と平行な仮想平面上に部分的に形成される。被検出面２５，２６に臨むヨーク１９の内側面部１９Ｌ，１９Ｒには、それぞれリードラグ運動およびピッチ運動検出手段としての第２，第３センサＳ２，Ｓ３が配設されている。これら第２，第３センサＳ２，Ｓ３は、たとえばレーザ光を発生するレーザ源と、被検出面２５，２６からの反射光をそれぞれ受光する受光手段との組合わせによって構成され、これら第２，第３センサＳ２，Ｓ３によってロータブレード１３のリードラグ軸線Ｌ２まわりの変位（リードラグ運動変位）と、フェザリング軸線Ｌ３まわりの変位（フェザリング運動変位）を検出可能になっている。
【００２８】
ロータブレード１３がリードラグ運動するとき、第２センサＳ２とその検出対象の被検出面２６との距離ｄ２と、第３センサＳ３とその検出対象の被検出面２５との距離ｄ３との差（ｄ２’−ｄ３’）が元の差（ｄ２−ｄ３）に対して変化し、これによってリードラグ角γが変化したと検出される。ロータブレード１３がフェザリング運動するとき、第２センサＳ２とその検出対象の被検出面２６との距離ｄ２と、第３センサＳ３とその検出対象の被検出面２５との距離ｄ３との和（ｄ２’＋ｄ３’）が元の和（ｄ２＋ｄ３）に対して変化し、これによってフェザリング角θが変化したと検出される。
【００２９】
図８は、リードラグ変位を計測するためのセンサＳ２，Ｓ３の配設位置などを示す平面図であり、図９は、広指向性のセンサを適用した場合の図８の縦断面図であり、図１０は、狭指向性のセンサを適用した場合の図８の縦断面図である。上述したように、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３の出力から、フラッピング角とフェザリング角とリードラグ角がそれぞれ算出される。各センサＳ１〜Ｓ３は、サイズ、応答速度、耐環境性の観点から渦電流式を適用してもよい。つまり、第２，第３センサＳ２，Ｓ３に指向性の低い渦電流式の変位計を適用すると被検出面２６，２５までの最短距離を測ることになる。その場合、第２センサＳ２と第３センサＳ３の出力変位ｄ２，ｄ３は、フェザリング発生時にはそれぞれ小さくなる。第２センサＳ２の出力変位ｄ２と第３センサＳ３の出力変位ｄ３との和（ｄ２＋ｄ３）は、フェザリング角に反比例し、フラッピングおよびリードラグに依存しないことになる。これに対して、第２センサＳ２の出力変位ｄ２から第３センサＳ３の出力変位ｄ３を減じた値（ｄ２−ｄ３）は、リードラグが発生する場合だけ０以外の値となる。リードラグ一定の場合には、フラッピングに依存しないことは当然であるが、フェザリングが変化した場合、第２，第３センサＳ２，Ｓ３の出力変位ｄ２，ｄ３はそれぞれ変化するが、第２センサＳ２の出力変位ｄ２から第３センサＳ３の出力変位ｄ３を減じた値に変化はない。
【００３０】
一方、第２，第３センサＳ２，Ｓ３に、指向性の強いレーザ変位計を適用すると被検出面２６までの最短距離を計測できない。この場合、第２，第３センサＳ２，Ｓ３の出力変位ｄ２，ｄ３は、フェザリング角θとリードラグ角φによっても影響を受け、指向性の低い変位計を適用した場合と同じ変位値を得るためには、第２センサＳ２とその被検出面２６間の最短距離から第３センサＳ３とその被検出面２５間の最短距離を減じた値｛すなわち（ｄ２−ｄ３）ｃｏｓθｃｏｓφ｝を求める必要がある。しかし、フェザリング角θとリードラグ角φがともに０のときの第２センサＳ２の出力変位ｄ２と第３センサＳ３の出力変位ｄ３との和（ｄ２＋ｄ３）を予め求めておけば、フェザリング角θのｃｏｓ値にリードラグ角φのｃｏｓ値を乗じた値ｃｏｓθｃｏｓφを得ることができる。それ故、第２，第３センサＳ２，Ｓ３に、指向性の強いレーザ変位計を適用した場合においても、前記指向性の低い変位計を適用した場合と同じ変位値を得ることができる。
【００３１】
以上説明したロータ面変動抑制装置１０によれば、第１センサＳ１は、リードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする円筒面状の被検出面１２ａまでの距離を、ブレードピッチ軸Ｌ３上に設けられる一個の測距センサを用いて計測することによって、ロータブレード１３のフラッピング運動のみを検出することができる。前記測距センサと被検出面１２ａとを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面１２ａとの距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレード１３がフラッピング運動をしたとき変化する。したがって一個の測距センサによる円筒面状の被検出面１２ａまでの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００３２】
ロータハブ１４側の円筒面状の被検出面１２ａまでの距離を検出する一個の第１センサＳ１によって、ロータブレード１３のフラッピング運動のみを検出し、制御手段は、検出されたロータブレード１３のフラッピング運動に基づいて突発的な外的要因たとえば突風などのようにロータブレード１３に作用する急激な外力に起因するロータ面の変動を抑制することができ、乗り心地を向上させることができる。
【００３３】
しかも、検出面形成体１２は、ロータ回転軸線Ｌ１と略平行なリードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする部分円筒面を含む被検出面１２ａが形成されているので、リードラグ運動を分離除去して検出できる。また、第１センサＳ１がブレードピッチ軸線Ｌ３上に配設されているため、フェザリング運動も分離除去して検出できる。演算処理を簡単化することができるとともに精度の高い制御が可能となる。また、リードラグ運動に起因する空中共振などの異常振動も抑制することができる。第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３は、非接触式のセンサであるので、ブレードの繰返し運動によるセンサの故障などの心配もない。第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３は、フェアリング１８によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００３４】
図１１は本発明の他の実施形態に係る円錐面状の被検出面１２ｂを示す概略側面図である。ただし、前記実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本発明の実施の他の形態として、半径方向外方Ｒｏに臨む被検出面１２ｂであって、リードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする部分円錐面を含む被検出面１２ｂが形成された検出面形成体１２Ａを適用することも可能である。この場合には、部分円筒面を含む被検出面１２ａが形成された検出面形成体１２と比べて、単位角度あたりのフラッピング変位が大きくなるので、センサ信号のノイズなどの影響が小さくなる。また、円錐面の傾斜角を部分的に設定変更することで、フラップアップとフラップダウンの区別が可能となる。センサをロータハブ側に配設し、検出面形成体をロータブレード側に配設することも可能である。この場合には、前記第１センサＳ１に対向する被検出面は凹状部分曲面となる。被検出面１２ａ，１２ｂをロータハブ自体の表面に形成することも可能である。ロータマストを中空円筒状に形成したうえで、このロータマスト内にセンサおよび検出面形成体を配設することも可能である。またレーザ式のセンサの代りに渦電流式のセンサを適用してもよい。その場合、フェアリングが無くても降雨、降雪などの影響を受けない。その他、前記実施形態に、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において種々の部分的変更を行う場合もある。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、ブレードフラッピング運動検出手段は、リードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面までの距離を、ブレードピッチ軸上に設けられる測距センサを用いて計測することによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを高精度にかつ容易に分離検出することができる。測距センサと被検出面とを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面との距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレードがフラッピング運動をしたときにのみ変化する。したがって測距センサによる円筒面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００３６】
請求項２記載の本発明によれば、ブレードフラッピング検出手段は、ロータハブ側の円錐面状の被検出面までの距離を検出する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを高精度にかつ容易に分離検出することができる。したがって測距センサによる円錐面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と比べて、単位角度あたりのフラッピング変位が大きくなるので、たとえばノイズなどの影響が小さくなる。また、円錐面の傾斜角を部分的に設定変更することで、フラップアップとフラップダウンの区別が可能となる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００３７】
請求項３記載の本発明によれば、ロータブレードのリードラグ運動に起因する機体異常振動を検出することが可能となるうえ、飛行試験などにおいて、操縦入力量を計測する際、ロータブレードのピッチ変化を直接計測可能となる。その他請求項１または２と同様の効果を奏する。
【００３８】
請求項４記載の本発明によれば、各測距センサとして非接触センサを用いているので、ロータブレードの繰返し運動によるセンサの故障などの心配がなくなる。それ故、各測距センサの耐久性を格段に高くすることができる。その他請求項１〜３のいずれかと同様の効果を奏する。
【００３９】
請求項５記載の本発明によれば、ブレードフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。その他請求項１〜４と同様の効果を奏する。
【００４０】
請求項６記載の本発明によれば、リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。その他請求項１〜４と同様の効果を奏する。
【００４１】
請求項７記載の本発明によれば、前記各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いているので、前述のカバー部材なしで降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。その他請求項１〜５と同様の効果を奏する。
【００４２】
請求項８記載の本発明によれば、突発的な外的要因によるロータ面の変動を、高精度にかつ容易に抑制することができる。したがって乗り心地を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転翼航空機の部分斜視図である。
【図２】フェアリングを設けた図１相当図である。
【図３】センサおよび検出面形成体の配設位置を示す要部斜視図である。
【図４】センサおよび検出面形成体などの部分拡大斜視図である。
【図５】センサと検出面形成体との関係を示す平面図である。
【図６】センサと検出面形成体との関係を示す側面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】リードラグ変位を計測するためのセンサの配設位置などを示す平面図である。
【図９】広指向性のセンサを適用した場合の図９の縦断面図である。
【図１０】狭指向性のセンサを適用した場合の図９の縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る円錐面状の被検出面を示す概略側面図である。
【図１２】従来の回転翼航空機の突風制御システムの概略斜視図である。
【符号の説明】
１０ ロータ面変動抑制装置
１１ 回転翼航空機
１２，１２Ａ 検出面形成体
１２ａ，１２ｂ 被検出面
１３ ロータブレード
１４ ロータハブ
１６ ロータマスト
１８ フェアリング
Ｓ１〜Ｓ３ 第１〜第３センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転翼航空機のロータ面変動検出装置および抑制装置に関し、たとえば中大型の回転翼航空機に好適に用いられるロータ面変動検出装置および抑制装置に関する。
本発明において、用語「略平行」は「平行」を含む。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、海、山岳地および渋滞路における人命救助を含む救急患者の搬送、ならびに物資輸送にヘリコプタなどの回転翼航空機が広く用いられている。回転翼航空機は、気流の不安定な対流圏で運用されるので、山および地表などの影響と、気流および雲などの気象条件の影響とを受けやすい。
【０００３】
回転翼航空機において、突風などによって急激な外力が作用したときにおきるロータブレードの非定常的変位を検出し、検出結果に基づいてロータブレードのロータ面の変動を抑制あるいは修正し、乗り心地を向上させる先行技術として、特開平１０−１６８９６号公報に示される技術がある。
【０００４】
図１２は、先行技術における回転翼航空機１の突風制御システムの概略斜視図である。このシステムにおいては、ロータブレード２の下面に金属箔または反射箔などが固定され、機体３には投光手段と受光手段とから構成される複数のセンサ４が設けられている。投光手段からの光が金属箔または反射箔によって反射され、受光手段によって受光されることによってロータブレード２の変位を光学的に検出するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記先行技術における回転翼航空機１の突風制御システムでは、複数のセンサ４が機体３外部に露出しているので、降雨、降雪、逆光時に作動不良を起こすおそれがある。また、突風制御では、ブレードのフラッピング運動に起因するロータ面の変動を制御するのに対し、センサ４で検出される信号は、ロータブレード２の３軸運動（すなわちフラッピング、ピッチング、リードラグ）が混成されたものであるため、演算処理が複雑化するとともに、精度の良い制御もできない。
【０００６】
したがって本発明の目的は、作動不良を解消することができるとともに、演算処理を簡単化し、精度の高いロータ面の制御が可能な回転翼航空機のロータ面変動検出装置および抑制装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、ロータハブ側構成体に設けられ、ロータブレードのリードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と、
ロータブレード側構成体のブレードピッチ軸線上に設けられ、被検出面までの距離を計測する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出可能とするブレードフラッピング運動検出手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動検出装置である。
【０００８】
本発明に従えば、ブレードフラッピング運動検出手段は、リードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面までの距離を、ブレードピッチ軸上に設けられる測距センサを用いて計測することによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出することができる。測距センサと被検出面とを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面との距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレードがフラッピング運動をしたとき変化する。したがって測距センサによる円筒面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、ロータハブ側構成体に設けられ、ロータブレードのリードラグ軸線を軸中心とする円錐面状の被検出面を有する検出面形成体と、
ロータブレード側構成体のブレードピッチ軸線上に設けられ、被検出面までの距離を計測する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出可能とするブレードフラッピング運動検出手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動検出装置である。
【００１０】
本発明に従えば、ブレードフラッピング運動検出手段は、リードラグ軸線を軸中心とする円錐面状の被検出面までの距離を、プレードピッチ軸上に設けられる測距センサを用いて計測することによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出することができる。測距センサと被検出面とを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面との距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレードがフラッピング運動をしたとき変化する。したがって測距センサによる円錐面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と比べて、単位角度あたりのフラッピング変位が大きくなるので、たとえばノイズなどの影響が小さくなる。また、円錐面の傾斜角を部分的に設定変更することで、フラップアップとフラップダウンの区別が可能となる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、前記ブレードフラッピング運動検出手段に加えて、ロータハブおよびロータブレードのいずれかに設けられた測距センサからなり、この測距センサによってロータブレードのリードラグ運動およびピッチ運動を検出可能とするリードラグ運動およびピッチ運動検出手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、ロータブレードのリードラグ運動に起因する機体異常振動を検出することが可能となるうえ、飛行試験などにおいて、操縦入力量を計測する際、ロータブレードのピッチ変化を直接計測可能となる。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、各測距センサとして非接触センサを用いることを特徴とする。
本発明に従えば、接触型のセンサと比べて耐久性を高くすることができる。
【００１４】
請求項５記載の本発明は、前記ブレードフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、ロータブレードのフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００１６】
請求項６記載の本発明は、リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００１８】
請求項７記載の本発明は、各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、前記各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いているので、前述のカバー部材を必要とせずに、接触型のセンサと比べて耐久性を高くすることができるうえ、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００２０】
請求項８記載の本発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置と、
検出されたロータブレードのフラッピング運動に基づいて突発的な外的要因によるロータ面の変動を抑制可能な制御手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動抑制装置である。
【００２１】
本発明に従えば、検出されたロータブレードのフラッピング運動に基づいて、突発的な外的要因によるロータ面の変動を、高精度にかつ容易に抑制することができる。乗り心地を向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態に係る、ロータ面変動抑制装置１０を含む回転翼航空機１１の部分斜視図であり、図２はフェアリング１８を含む図１相当図であり、図３はロータハブ構造における検出面形成体１２の配設位置を示す要部斜視図であり、図４は第１センサＳ１および検出面形成体１２などの部分拡大斜視図である。このロータブレード１３のロータ面変動抑制装置１０は、たとえば中大型の回転翼航空機に好適に用いられものであり、主に、ロータハブ１４と、ロータブレード１３と、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３と、検出面形成体１２と、ロータ面の変動を抑制可能な制御手段としてのたとえば中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）とを備えている。第１センサＳ１は一個の測距センサを含み、この測距センサは、ロータブレード側構成体としてのヨーク１９のブレードピッチ軸線Ｌ３上に設けられ、被検出面１２ａまでの距離を計測する機能を有する。第２，第３センサＳ２，Ｓ３は、ヨーク１９内側面部１９Ｌ，１９Ｒにそれぞれ設けられた測距センサを含み、これら測距センサによってロータブレード１３のリードラグ運動およびピッチ運動を検出可能になっている。また、ロータハブ１４と、ロータブレード１３と、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３と、検出面形成体１２とが、ロータ面変動検出装置に相当する。なお、図示のＡ１方向を上方としＡ２方向を下方として説明する。
【００２３】
このロータハブ構造は、回転翼航空機１１の原動機（図示略）の出力を、伝導軸によってロータハブ１４を介してロータブレード１３に伝達し、このロータブレード１３をロータ回転軸Ｌ１回りに回転させる構造である。回転翼航空機１１の胴体の上端部には、円筒状のロータマスト１６がロータ回転軸Ｌ１回りに回転可能に連結され、ロータマスト１６の上端部には、４枚のロータブレード１３を支持するためのロータハブ側構成体としてのフレーム部材１７が一体形成され、ロータマスト１６の下半側外周部にはカバー部材としてのフェアリング１８が連結されている。フレーム部材１７の半径方向先端部つまり十文字の各先端部分には、ロータ回転軸線Ｌ１と平行な略上下方向に湾曲させて半径方向内方Ｒｉに連なるＵ字状部分１７ａが形成され、このＵ字状部分１７ａでもって、ロータブレード１３の回転によって半径方向外方Ｒｏ向きに作用する遠心力を支持するようになっている。
【００２４】
各Ｕ字状部分１７ａの曲面状凹部には、荷重伝達部材２０が部分的に当接した状態で設けられている。荷重伝達部材２０には、半径方向内方Ｒｉに開放する嵌合穴が形成され、嵌合穴に図示外の球面軸受などが内嵌されている。球面軸受に、ヨーク１９に連なる軸状部材の軸部が支持されている。ロータブレード１３の回転によって半径方向外方Ｒｏ向きに作用する遠心力は、ヨーク１９から、順次、エラストメリックベアリング２１、荷重伝達部材２０を介してフレーム部材１７に伝達するようになっている。フレーム部材１７とロータマスト１６間で回転軸心Ｌ１付近部には、センター支持部材２２がコントロールロッド２３を挿通するように配設されている。
【００２５】
図５は第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３と検出面形成体１２との関係を示す平面図であり、図６は第１センサＳ１と検出面形成体１２との関係を示す側面図であり、図７は図６のＡ−Ａ線断面図である。フレーム部材１７の半径方向先端部には正面視略矩形状の検出面形成体１２が設けられ、この検出面形体１２に臨むロータブレード１３の半径方向基端部には、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３が配設されている。検出面形成体１２には、半径方向外方Ｒｏに臨む被検出面１２ａであって、ロータ回転軸線Ｌ１と略平行なリードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする部分円筒面を含む被検出面１２ａつまり円筒面状の被検出面１２ａが形成される。
【００２６】
ロータブレード１３のブレードピッチ軸線Ｌ３上において、被検出面１２ａに対して半径方向外方Ｒｏに所定距離離隔したロータブレード１３の半径方向基端部には、ブレードフラッピング運動検出手段としての第１センサＳ１が配設されている。つまり、被検出面１２ａに対し、第１センサＳ１が配設される計測対象の計測軸はブレードピッチ軸線Ｌ３に一致する。第１センサＳ１は、たとえばレーザ光を発生するレーザ源と、被検出面１２ａからの反射光を受光する受光手段との組合わせによって構成され、この第１センサＳ１によってロータハブ１４に対し、ロータブレード１３のロータ回転軸線Ｌ１に沿う相対変位（フラッピング運動変位）を検出可能になっている。ロータブレード１３がフラッピング運動するとき、第１センサＳ１の半径方向基端部側であるセンサヘッドの軌跡２４ａは、図６に示すようにリードラグ軸線Ｌ２上のブレード取付部Ｐ１を中心に一定半径で描かれる。なお、ロータブレード１３がリードラグ運動するとき、第１センサＳ１のセンサヘッドの軌跡２４ｂは、図５に示すようにブレード取付部Ｐ１を中心に一定半径で描かれる。したがって、ロータブレード１３がフラッピング運動すると、ピッチ軸線Ｌ３上に存在する第１センサＳ１とその検出対象の被検出面１２ａとの距離ｄ１は、ロータブレード１３のフラッピング運動にともなって変化し、これによってフラッピング角βが変化したと検出される。制御手段としての中央処理装置ＣＰＵは、このような検出面形成体１２に対する第１センサＳ１からの検出信号に基づいて、ロータブレード１３のロータ面の変位を修正可能になっている。
【００２７】
フレーム部材１７の半径方向先端側の左右側面部１７Ｌ，１７Ｒには、対向するヨーク１９の内側面にそれぞれ臨む一対の被検出面２５，２６が形成されている。各被検出面２５（２６）は、ロータ回転軸線Ｌ１と平行な軸線を含み、かつ、フレーム部材１７の十文字の長手方向と平行な仮想平面上に部分的に形成される。被検出面２５，２６に臨むヨーク１９の内側面部１９Ｌ，１９Ｒには、それぞれリードラグ運動およびピッチ運動検出手段としての第２，第３センサＳ２，Ｓ３が配設されている。これら第２，第３センサＳ２，Ｓ３は、たとえばレーザ光を発生するレーザ源と、被検出面２５，２６からの反射光をそれぞれ受光する受光手段との組合わせによって構成され、これら第２，第３センサＳ２，Ｓ３によってロータブレード１３のリードラグ軸線Ｌ２まわりの変位（リードラグ運動変位）と、フェザリング軸線Ｌ３まわりの変位（フェザリング運動変位）を検出可能になっている。
【００２８】
ロータブレード１３がリードラグ運動するとき、第２センサＳ２とその検出対象の被検出面２６との距離ｄ２と、第３センサＳ３とその検出対象の被検出面２５との距離ｄ３との差（ｄ２’−ｄ３’）が元の差（ｄ２−ｄ３）に対して変化し、これによってリードラグ角γが変化したと検出される。ロータブレード１３がフェザリング運動するとき、第２センサＳ２とその検出対象の被検出面２６との距離ｄ２と、第３センサＳ３とその検出対象の被検出面２５との距離ｄ３との和（ｄ２’＋ｄ３’）が元の和（ｄ２＋ｄ３）に対して変化し、これによってフェザリング角θが変化したと検出される。
【００２９】
図８は、リードラグ変位を計測するためのセンサＳ２，Ｓ３の配設位置などを示す平面図であり、図９は、広指向性のセンサを適用した場合の図８の縦断面図であり、図１０は、狭指向性のセンサを適用した場合の図８の縦断面図である。上述したように、第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３の出力から、フラッピング角とフェザリング角とリードラグ角がそれぞれ算出される。各センサＳ１〜Ｓ３は、サイズ、応答速度、耐環境性の観点から渦電流式を適用してもよい。つまり、第２，第３センサＳ２，Ｓ３に指向性の低い渦電流式の変位計を適用すると被検出面２６，２５までの最短距離を測ることになる。その場合、第２センサＳ２と第３センサＳ３の出力変位ｄ２，ｄ３は、フェザリング発生時にはそれぞれ小さくなる。第２センサＳ２の出力変位ｄ２と第３センサＳ３の出力変位ｄ３との和（ｄ２＋ｄ３）は、フェザリング角に反比例し、フラッピングおよびリードラグに依存しないことになる。これに対して、第２センサＳ２の出力変位ｄ２から第３センサＳ３の出力変位ｄ３を減じた値（ｄ２−ｄ３）は、リードラグが発生する場合だけ０以外の値となる。リードラグ一定の場合には、フラッピングに依存しないことは当然であるが、フェザリングが変化した場合、第２，第３センサＳ２，Ｓ３の出力変位ｄ２，ｄ３はそれぞれ変化するが、第２センサＳ２の出力変位ｄ２から第３センサＳ３の出力変位ｄ３を減じた値に変化はない。
【００３０】
一方、第２，第３センサＳ２，Ｓ３に、指向性の強いレーザ変位計を適用すると被検出面２６までの最短距離を計測できない。この場合、第２，第３センサＳ２，Ｓ３の出力変位ｄ２，ｄ３は、フェザリング角θとリードラグ角φによっても影響を受け、指向性の低い変位計を適用した場合と同じ変位値を得るためには、第２センサＳ２とその被検出面２６間の最短距離から第３センサＳ３とその被検出面２５間の最短距離を減じた値｛すなわち（ｄ２−ｄ３）ｃｏｓθｃｏｓφ｝を求める必要がある。しかし、フェザリング角θとリードラグ角φがともに０のときの第２センサＳ２の出力変位ｄ２と第３センサＳ３の出力変位ｄ３との和（ｄ２＋ｄ３）を予め求めておけば、フェザリング角θのｃｏｓ値にリードラグ角φのｃｏｓ値を乗じた値ｃｏｓθｃｏｓφを得ることができる。それ故、第２，第３センサＳ２，Ｓ３に、指向性の強いレーザ変位計を適用した場合においても、前記指向性の低い変位計を適用した場合と同じ変位値を得ることができる。
【００３１】
以上説明したロータ面変動抑制装置１０によれば、第１センサＳ１は、リードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする円筒面状の被検出面１２ａまでの距離を、ブレードピッチ軸Ｌ３上に設けられる一個の測距センサを用いて計測することによって、ロータブレード１３のフラッピング運動のみを検出することができる。前記測距センサと被検出面１２ａとを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面１２ａとの距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレード１３がフラッピング運動をしたとき変化する。したがって一個の測距センサによる円筒面状の被検出面１２ａまでの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００３２】
ロータハブ１４側の円筒面状の被検出面１２ａまでの距離を検出する一個の第１センサＳ１によって、ロータブレード１３のフラッピング運動のみを検出し、制御手段は、検出されたロータブレード１３のフラッピング運動に基づいて突発的な外的要因たとえば突風などのようにロータブレード１３に作用する急激な外力に起因するロータ面の変動を抑制することができ、乗り心地を向上させることができる。
【００３３】
しかも、検出面形成体１２は、ロータ回転軸線Ｌ１と略平行なリードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする部分円筒面を含む被検出面１２ａが形成されているので、リードラグ運動を分離除去して検出できる。また、第１センサＳ１がブレードピッチ軸線Ｌ３上に配設されているため、フェザリング運動も分離除去して検出できる。演算処理を簡単化することができるとともに精度の高い制御が可能となる。また、リードラグ運動に起因する空中共振などの異常振動も抑制することができる。第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３は、非接触式のセンサであるので、ブレードの繰返し運動によるセンサの故障などの心配もない。第１〜第３センサＳ１〜Ｓ３は、フェアリング１８によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。
【００３４】
図１１は本発明の他の実施形態に係る円錐面状の被検出面１２ｂを示す概略側面図である。ただし、前記実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。本発明の実施の他の形態として、半径方向外方Ｒｏに臨む被検出面１２ｂであって、リードラグ軸線Ｌ２を軸中心とする部分円錐面を含む被検出面１２ｂが形成された検出面形成体１２Ａを適用することも可能である。この場合には、部分円筒面を含む被検出面１２ａが形成された検出面形成体１２と比べて、単位角度あたりのフラッピング変位が大きくなるので、センサ信号のノイズなどの影響が小さくなる。また、円錐面の傾斜角を部分的に設定変更することで、フラップアップとフラップダウンの区別が可能となる。センサをロータハブ側に配設し、検出面形成体をロータブレード側に配設することも可能である。この場合には、前記第１センサＳ１に対向する被検出面は凹状部分曲面となる。被検出面１２ａ，１２ｂをロータハブ自体の表面に形成することも可能である。ロータマストを中空円筒状に形成したうえで、このロータマスト内にセンサおよび検出面形成体を配設することも可能である。またレーザ式のセンサの代りに渦電流式のセンサを適用してもよい。その場合、フェアリングが無くても降雨、降雪などの影響を受けない。その他、前記実施形態に、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において種々の部分的変更を行う場合もある。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、ブレードフラッピング運動検出手段は、リードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面までの距離を、ブレードピッチ軸上に設けられる測距センサを用いて計測することによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを高精度にかつ容易に分離検出することができる。測距センサと被検出面とを上述の配置構成にすれば、測距センサと被検出面との距離は、ロータブレードがリードラグ運動およびピッチ運動の一方の運動をしても変化せず、ロータブレードがフラッピング運動をしたときにのみ変化する。したがって測距センサによる円筒面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００３６】
請求項２記載の本発明によれば、ブレードフラッピング検出手段は、ロータハブ側の円錐面状の被検出面までの距離を検出する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを高精度にかつ容易に分離検出することができる。したがって測距センサによる円錐面状の被検出面までの距離計測に基づいて、複雑な演算処理などを要することなく、簡単な演算処理によって、容易にフラッピング運動を検出することができる。円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と比べて、単位角度あたりのフラッピング変位が大きくなるので、たとえばノイズなどの影響が小さくなる。また、円錐面の傾斜角を部分的に設定変更することで、フラップアップとフラップダウンの区別が可能となる。しかも複雑な演算処理に伴なう誤差の発生がなく、高精度にフラッピング運動を検出することができる。
【００３７】
請求項３記載の本発明によれば、ロータブレードのリードラグ運動に起因する機体異常振動を検出することが可能となるうえ、飛行試験などにおいて、操縦入力量を計測する際、ロータブレードのピッチ変化を直接計測可能となる。その他請求項１または２と同様の効果を奏する。
【００３８】
請求項４記載の本発明によれば、各測距センサとして非接触センサを用いているので、ロータブレードの繰返し運動によるセンサの故障などの心配がなくなる。それ故、各測距センサの耐久性を格段に高くすることができる。その他請求項１〜３のいずれかと同様の効果を奏する。
【００３９】
請求項５記載の本発明によれば、ブレードフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。その他請求項１〜４と同様の効果を奏する。
【００４０】
請求項６記載の本発明によれば、リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われているので、降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。その他請求項１〜４と同様の効果を奏する。
【００４１】
請求項７記載の本発明によれば、前記各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いているので、前述のカバー部材なしで降雨、降雪、逆光などの影響を受けず、検出対象の運動を確実に検出することができる。その他請求項１〜５と同様の効果を奏する。
【００４２】
請求項８記載の本発明によれば、突発的な外的要因によるロータ面の変動を、高精度にかつ容易に抑制することができる。したがって乗り心地を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転翼航空機の部分斜視図である。
【図２】フェアリングを設けた図１相当図である。
【図３】センサおよび検出面形成体の配設位置を示す要部斜視図である。
【図４】センサおよび検出面形成体などの部分拡大斜視図である。
【図５】センサと検出面形成体との関係を示す平面図である。
【図６】センサと検出面形成体との関係を示す側面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】リードラグ変位を計測するためのセンサの配設位置などを示す平面図である。
【図９】広指向性のセンサを適用した場合の図９の縦断面図である。
【図１０】狭指向性のセンサを適用した場合の図９の縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る円錐面状の被検出面を示す概略側面図である。
【図１２】従来の回転翼航空機の突風制御システムの概略斜視図である。
【符号の説明】
１０ ロータ面変動抑制装置
１１ 回転翼航空機
１２，１２Ａ 検出面形成体
１２ａ，１２ｂ 被検出面
１３ ロータブレード
１４ ロータハブ
１６ ロータマスト
１８ フェアリング
Ｓ１〜Ｓ３ 第１〜第３センサ
Claims (8)
- ロータハブ側構成体に設けられ、ロータブレードのリードラグ軸線を軸中心とする円筒面状の被検出面を有する検出面形成体と、
ロータブレード側構成体のブレードピッチ軸線上に設けられ、被検出面までの距離を計測する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出可能とするブレードフラッピング運動検出手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動検出装置。 - ロータハブ側構成体に設けられ、ロータブレードのリードラグ軸線を軸中心とする円錐面状の被検出面を有する検出面形成体と、
ロータブレード側構成体のブレードピッチ軸線上に設けられ、被検出面までの距離を計測する測距センサによって、ロータブレードのピッチ運動に対しては計測点が変化せず、リードラグ運動に対しては一定半径の計測軌跡を描くことにより、ロータブレードのフラッピング運動のみを検出可能とするブレードフラッピング運動検出手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動検出装置。 - 前記ブレードフラッピング運動検出手段に加えて、ロータハブおよびロータブレードのいずれかに設けられた測距センサからなり、この測距センサによってロータブレードのリードラグ運動およびピッチ運動を検出可能とするリードラグ運動およびピッチ運動検出手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置。
- 各測距センサとして非接触センサを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置。
- 前記ブレードフラッピング運動検出手段がカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置。
- リードラグ運動およびピッチ運動検出手段がカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項３記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置。
- 各測距センサとして磁気方式の非接触センサを用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置。
- 請求項１〜７のいずれかに記載の回転翼航空機のロータ面変動検出装置と、
検出されたロータブレードのフラッピング運動に基づいて突発的な外的要因によるロータ面の変動を抑制可能な制御手段とを備えることを特徴とする回転翼航空機のロータ面変動抑制装置。
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