JP4115783B2 - 回転翼航空機の降着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転翼航空機の降着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、飛行中の回転翼航空機を地上に安全に降着せしめるための降着装置として、車輪式降着装置やスキッド式降着装置が実用化されている。車輪式降着装置にはオレオ（油圧）緩衝支柱が組み込まれており、通常着陸時における衝撃エネルギを吸収できるようになっている。また、かかる車輪式降着装置にダンパやその他のエネルギ吸収部材を組み込むことによって、非常着陸時における大きな衝撃エネルギを吸収することもできる。
【０００３】
一方、スキッド式降着装置は、図３に示すように、回転翼航空機１００の機体軸Ｘに平行に延在する左右１対のスキッドチューブ２００と、これらスキッドチューブ２００を回転翼航空機１００の胴体下部に固定するための支持部材である前後１対のクロスチューブ３００と、から構成されている（特許文献１参照）。
【０００４】
かかる従来のスキッド式降着装置のクロスチューブ３００は、図４（ａ）に示すようにその両端部３１０近傍が下方に曲折した形状を呈するとともに、適度に弾性変形する特性を有している。このため、着陸時にスキッドチューブ２００に加えられた衝撃エネルギは、クロスチューブ３００が図４（ｂ）に示したように撓んで弾性変形することによってひずみエネルギに変換されて吸収されることとなる。すなわち、従来のスキッド式降着装置においては、クロスチューブ３００が着陸時における衝撃エネルギを吸収する機能を果たしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−４９０９７号公報（第１頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記した従来のスキッド式降着装置によると、着陸時に加えられる衝撃エネルギをクロスチューブ３００の弾性変形のみによって吸収しているため、衝撃エネルギの吸収量に限界がある。
【０００７】
また、図４（ａ）に示したようなクロスチューブ３００の上下方向におけるストローク（垂直ストローク）Ｓ_vは、図４（ｂ）に示したような左右方向におけるストローク（水平ストローク）Ｓ_hと比較すると短い。このため、クロスチューブ３００が撓んで変形した際に中央部３２０が地面に接触し、着陸時の衝撃エネルギを十分に吸収することができない場合がある。この結果、通常着陸時における衝撃エネルギを吸収することができても、非常着陸時における大きな衝撃エネルギを吸収することができない場合があった。
【０００８】
ここで、非常着陸時における大きな衝撃エネルギを吸収することを目的として、クロスチューブ３００の剛性を高めるという手段も考えられる。しかし、かかる手段を採用すると、通常着陸時において回転翼航空機の胴体や搭乗者に作用する反力が大きくなるので好ましくない。
【０００９】
本発明の課題は、非常着陸時における大きな衝撃エネルギを効果的に吸収することができ、さらに、通常着陸時に胴体や搭乗者に与える衝撃の増大を抑制することができる回転翼航空機の降着装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、機体軸に略平行に延在する左右１対のスキッドチューブと、前記スキッドチューブを連結するとともに胴体に固定するクロスチューブと、を備える回転翼航空機の降着装置において、前記スキッドチューブの左右への変位速度に比例する抵抗力を前記スキッドチューブに作用させるダンパと、前記スキッドチューブの左右への変位をひずみエネルギに変換する弾性体とが、前記スキッドチューブ間に配置され、前記スキッドチューブの左右への変位により前記弾性体の弾性変形が所定量に達した後に前記スキッドチューブの左右への変位速度が前記ダンパに伝達されることを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、スキッドチューブの左右への変位を弾性体によってひずみエネルギに変換することにより、通常着陸時における比較的小さい衝撃エネルギを弾性体によって吸収することができ、スキッドチューブの左右への変位速度に比例する抵抗力を、ダンパによってスキッドチューブに作用させることにより、非常着陸時における比較的大きな衝撃エネルギを吸収することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転翼航空機の降着装置において、前記弾性体が前記ダンパに直列に配置されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、スキッドチューブの左右への変位を弾性体によってひずみエネルギに変換することにより、衝撃エネルギを吸収することができる。また、かかる弾性体をダンパに直列に配置し、弾性体の弾性係数及びダンパの減衰係数を調整することにより、ダンパに先立って弾性体を機能させることができ、比較的小さい衝撃エネルギを弾性体によって効率良く吸収することができる。この結果、通常着陸時における比較的小さい衝撃エネルギを弾性体によって吸収することができるとともに、非常着陸時における比較的大きい衝撃エネルギをダンパによって吸収することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
本実施の形態においては、回転翼航空機のスキッド式降着装置（以下、「スキッド式降着装置」という）１について説明する。図１（ａ）は、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１の構成を説明するための概念図であり、図１（ｂ）は、（ａ）に示したスキッド式降着装置１によって着陸時の衝撃エネルギを吸収している状態を示す概念図である。
【００１６】
本実施の形態に係るスキッド式降着装置１は、図１に示すように、スキッドチューブ１０と、クロスチューブ２０と、ダンパ３０と、コイルスプリング４０と、を備えている。なお、本発明の主要部であるダンパ３０及びコイルスプリング４０を、図１の斜線領域で示した。
【００１７】
スキッドチューブ１０は、図示していない回転翼航空機の機体軸に平行に延在するように左右１対設けられた橇状のすべり材であり、離着陸時に回転翼航空機を下方から支持するという機能を果たす。回転翼航空機の着陸時には、クロスチューブ２０の弾性変形によってこれらスキッドチューブ１０は左右に広げられる。
【００１８】
クロスチューブ２０は、スキッドチューブ１０を、図示していない回転翼航空機の胴体下部に固定するために前後１対設けられた支持部材である。クロスチューブ２０は、左右のスキッドチューブ１０間に架設されており、その一端部が一方のスキッドチューブ１０に、その他端部が他方のスキッドチューブ１０に、各々固定されている。クロスチューブ２０は適度な弾性を有しており、回転翼航空機の着陸時には、スキッドチューブ１０に固定されたクロスチューブ２０が弾性変形し、その両端部２１が図１（ｂ）に示すように左右に広がって、着陸時の衝撃エネルギを吸収することができる。
【００１９】
ダンパ３０は、本発明の主要部であって、図１（ａ）に示すように、クロスチューブ２０の両端部２１を繋ぐリンク３１の一部に設けられている。ダンパ３０は、着陸時の衝撃エネルギを受けてスキッドチューブ１０が左右に広がる際に、スキッドチューブ１０の左右への変位速度に比例する抵抗力をスキッドチューブ１０に作用させることにより、衝撃エネルギを吸収するという機能を果たす。なお、リンク３１の両端部３１ａは、クロスチューブ２０の両端部２１に回動自在に取り付けられている。
【００２０】
コイルスプリング４０は、図１（ａ）に示すように、クロスチューブ２０の両端部２１を繋ぐリンク３１の一部に設けられ、ダンパ３０に直列に配置されている。コイルスプリング４０は、着陸時の衝撃エネルギをひずみエネルギに変換して吸収するという機能を果たす。
【００２１】
なお、着陸時の衝撃エネルギは、かかる衝撃エネルギを受けたスキッドチューブ１０が左右に広がり、スキッドチューブ１０の左右への変位によってコイルスプリング４０が圧縮されることによって、ひずみエネルギに変換される（図１（ｂ）参照）。そして、本実施の形態においては、コイルスプリング４０の弾性係数及びダンパ３０の減衰係数を調整することによって、コイルスプリング４０が許容変形量まで圧縮された後に、スキッドチューブ１０の左右への変位速度がダンパ３０に伝達されるように構成されている。
【００２２】
なお、クロスチューブ２０の弾性変形によるスキッドチューブ１０の左右方向におけるストローク（水平ストローク）Ｓ_h（図１（ｂ）参照）は、クロスチューブ２０の弾性変形による上下方向におけるストローク（垂直ストローク）Ｓ_v（図１（ａ）参照）と比較すると長いことは前記したとおりである。本発明は、かかる水平ストロークの長さに着目して、着陸時におけるスキッドチューブ１０の左右への変位及び変位速度を、着陸時の衝撃エネルギの吸収に積極的に利用したものである。
【００２３】
次に、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１の動作を説明する。
【００２４】
＜通常着陸時における動作＞
最初に、回転翼航空機の通常着陸時におけるスキッド式降着装置１の動作について説明する。通常着陸時の衝撃エネルギは、スキッドチューブ１０を介してクロスチューブ２０に伝達される。かかる衝撃エネルギを受けたクロスチューブ２０は弾性変形し、これに伴ってスキッドチューブ１０が左右に広げられる。スキッドチューブ１０が左右に広げられると、かかるスキッドチューブ１０の左右への変位に伴ってコイルスプリング４０が圧縮され、衝撃エネルギがひずみエネルギに変換されて吸収される。
【００２５】
通常着陸時においてクロスチューブ２０に伝達される衝撃エネルギは比較的小さく、スキッドチューブ１０の左右への変位は比較的短いため、コイルスプリング４０のみによって衝撃エネルギを吸収することができる。この場合、コイルスプリング４０は許容変形量まで圧縮されることはなく、スキッドチューブ１０の左右への変位速度がダンパ３０に伝達されることはない。
【００２６】
＜非常着陸時における動作＞
次いで、回転翼航空機の非常着陸時におけるスキッド式降着装置１の動作について説明する。非常着陸時の衝撃エネルギは、スキッドチューブ１０を介してクロスチューブ２０に伝達される。かかる衝撃エネルギを受けたクロスチューブ２０は弾性変形し、これに伴ってスキッドチューブ１０が左右に広げられる。スキッドチューブ１０が左右に広げられると、かかるスキッドチューブ１０の左右への変位に伴ってコイルスプリング４０が圧縮され、衝撃エネルギがひずみエネルギに変換されて吸収される。
【００２７】
非常着陸時における機体の降下速度は一般的に大きいため、クロスチューブ２０に伝達される衝撃エネルギは比較的大きく、スキッドチューブ１０の左右への変位は比較的長くなる。コイルスプリング４０のみによっては着陸時の衝撃エネルギを吸収することができない場合には、コイルスプリング４０は許容変形量まで圧縮され、スキッドチューブ１０の左右への変位速度がダンパ３０に伝達される（図１（ｂ）参照）。ダンパ３０は、伝達されたスキッドチューブ１０の左右への変位速度に比例する抵抗力をスキッドチューブ１０に作用させて、大きい衝撃エネルギを吸収する。
【００２８】
続いて、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１による非常着陸時の衝撃エネルギ吸収効果について、図２を用いて説明する。
【００２９】
図２（ａ）は、クロスチューブ３００の弾性変形のみによって着陸時の衝撃エネルギを吸収する従来のスキッド式降着装置（図３及び図４参照）による非常着陸時の衝撃エネルギ吸収効果を示すグラフである。また、図２（ｂ）は、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１（図１参照）による非常着陸時の衝撃エネルギ吸収効果を示すグラフである。なお、図２（ａ）、（ｂ）においては、回転翼航空機の降下速度（Ｖ）を縦軸にとり、時間（ｔ）を横軸にとっている。
【００３０】
従来のスキッド式降着装置によると、非常着陸時の衝撃エネルギは、クロスチューブ３００の弾性変形によってひずみエネルギに変換される。しかし、かかるエネルギ変換による胴体の降下速度の減少分ΔＶ₁は、図２（ａ）に示したように小さいことがわかる。このため、胴体の降下速度の残存分ΔＶ₂に起因する残存衝撃エネルギは依然として大きく、かかる残存衝撃エネルギは胴体構造のつぶれ・破損等によって吸収されることとなる。
【００３１】
これに対し、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１によると、非常着陸時の衝撃エネルギは、クロスチューブ２０の弾性変形によってひずみエネルギに変換されるとともに、コイルスプリング４０及びダンパ３０によって効果的に吸収される。図２（ｂ）のαは、コイルスプリング４０及びダンパ３０によって衝撃エネルギが吸収されたことに起因する胴体の降下速度の減少分を示しており、このαの分だけ、胴体の降下速度の減少分ΔＶ₃は大きくなる（図２（ｂ）参照）。この結果、胴体の降下速度の残存分ΔＶ₄に起因する残存衝撃エネルギは小さくなるため、胴体構造のつぶれ・破損等を緩和することができる。
【００３２】
本実施の形態に係るスキッド式降着装置１においては、非常着陸時の衝撃エネルギを受けたスキッドチューブ１０が左右に広がる際に、かかるスキッドチューブ１０の左右への変位速度に比例する抵抗力を、ダンパ３０によってスキッドチューブ１０に作用させることにより、比較的大きな衝撃エネルギを吸収することができる。この結果、回転翼航空機の胴体構造のつぶれ・破損等を緩和することができる。
【００３３】
また、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１においては、着陸時の衝撃エネルギを受けたスキッドチューブ１０が左右に広がる際に、かかるスキッドチューブ１０の左右への変位をコイルスプリング４０によってひずみエネルギに変換することにより、衝撃エネルギを吸収することができる。
【００３４】
また、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１においては、コイルスプリング４０をダンパ３０に直列に配置し、コイルスプリング４０の弾性係数及びダンパ３０の減衰係数を調整することにより、ダンパ３０に先立ってコイルスプリング４０を機能させて、比較的小さい衝撃エネルギをコイルスプリング４０によって効率良く吸収することができる。この結果、通常着陸時における比較的小さい衝撃エネルギをコイルスプリング４０によって吸収することができるとともに、非常着陸時における比較的大きい衝撃エネルギをダンパ３０によって吸収することができる。
【００３５】
また、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１においては、クロスチューブ２０の両端部２１がリンク３１によって繋がれており、リンク３１にはダンパ３０及びコイルスプリング４０が設けられている。このため、クロスチューブ２０が弾性変形してその両端部２１が左右に広がった場合においても、水平ストロークＳ_h及び垂直ストロークＳ_vが所定の長さ以下にはならない。従って、クロスチューブ２０の中央部２２が地面に接触して破損することがない。
【００３６】
また、本実施の形態に係るスキッド式降着装置１は、従来から用いられているスキッドチューブ及びクロスチューブを備えるスキッド式降着装置に、所定の部品を介してダンパ３０及びコイルスプリング４０を組み込んで改修することにより、容易に製造することができる。
【００３７】
なお、以上の実施の形態においては、弾性体としてコイルスプリング４０を採用しているが、スキッドチューブ１０の左右への変位をひずみエネルギに変換して着陸時の衝撃エネルギを吸収することができるものであればこれに限られるものではない。
【００３８】
また、以上の実施の形態に係るスキッド式降着装置１には、ダンパ３０及びコイルスプリング４０の双方を備えているが、ダンパ３０のみを備えるようにしてもよい。この場合にも、ダンパ３０の減衰係数を調整することにより、通常着陸時における衝撃の増大を抑制するとともに、非常着陸時における胴体の損傷を防止することができる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、スキッドチューブの左右への変位を弾性体によってひずみエネルギに変換することにより、通常着陸時における比較的小さい衝撃エネルギを弾性体によって吸収することができ、スキッドチューブの左右への変位速度に比例する抵抗力をダンパによってスキッドチューブに作用させることにより、非常着陸時における比較的大きい衝撃エネルギを吸収することができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明によれば、スキッドチューブの左右への変位を弾性体によってひずみエネルギに変換することにより、着陸時における衝撃エネルギを吸収することができる。また、弾性体をダンパに直列に配置し、弾性体の弾性係数とダンパの減衰係数を調整することにより、通常着陸時における比較的小さい衝撃エネルギを弾性体によって吸収することができるとともに、非常着陸時における比較的大きい衝撃エネルギをダンパによって吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本実施の形態に係るスキッド式降着装置の構成を説明するための概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したスキッド式降着装置によって着陸時の衝撃エネルギを吸収している状態を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、従来のスキッド式降着装置による非常着陸時の衝撃エネルギ吸収効果を示すグラフであり、（ｂ）は、本実施の形態に係るスキッド式降着装置による非常着陸時の衝撃エネルギ吸収効果を示すグラフである。
【図３】従来のスキッド式降着装置の構成を説明するための概略図である。
【図４】（ａ）は、図３に示した従来のスキッド式降着装置のクロスチューブの弾性変形前の状態を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したクロスチューブの弾性変形後の状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１ スキッド式降着装置
１０ スキッドチューブ
２０ クロスチューブ
２１ 両端部
２２ 中央部
３０ ダンパ
３１ リンク
３１ａ 両端部
４０ コイルスプリング
１００ 回転翼航空機
２００ スキッドチューブ
３００ クロスチューブ
３１０ 両端部
３２０ 中央部

Claims (2)

1. 機体軸に略平行に延在する左右１対のスキッドチューブと、前記スキッドチューブを連結するとともに胴体に固定するクロスチューブと、を備える回転翼航空機の降着装置において、
   前記スキッドチューブの左右への変位速度に比例する抵抗力を前記スキッドチューブに作用させるダンパと、前記スキッドチューブの左右への変位をひずみエネルギに変換する弾性体とが、前記スキッドチューブ間に配置され、
   前記スキッドチューブの左右への変位により前記弾性体の弾性変形が所定量に達した後に前記スキッドチューブの左右への変位速度が前記ダンパに伝達されることを特徴とする回転翼航空機の降着装置。
2. 前記弾性体が前記ダンパに直列に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転翼航空機の降着装置。

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