JP5357145B2 - 振動ダンパを備えるヘリコプタ回転翼 - Google Patents

Description

本発明は振動ダンパを備えるヘリコプタ回転翼及びそれを更新するための方法に関するものである。

胴体と、胴体の頂部でそれぞれの軸線回りに回転する主回転翼と、胴体の端部の尾部回転翼と、二面の水平尾翼面と、二面の垂直尾翼面とを実質的に具備するヘリコプタが知られている。

より詳しくは、回転翼は前記軸線回りに回転するハブと、駆動装置に接続可能な駆動軸とを実質的に具備しており、前記ハブは該ハブに固定され且つ該ハブから半径方向に突出する複数枚の羽根を有しており、前記駆動軸はハブを回転させるためにハブに機能的に接続されている。

回転翼の回転は高周波及び低周波の振動を生み出す。より詳しくは、低周波振動は、垂直及び水平尾部エーロフォイル及び尾部回転翼それ自身を打つ羽根からの並びにハブの中心からのウォッシュによって生み出される。

低周波振動を減少するために、回転翼は気流デフレクタを具備しており、前記気流デフレクタは回転翼の頂部中心に取り付けられていて、回転翼の回転軸線周りに環状に延在している。

より詳しくは、気流デフレクタは、ウォッシュ効果を減ずるように、及びウォッシュが尾部回転翼及びそれに関係する支持構造物を打つことを防ぐように、回転翼によって生み出された流れを導く。

羽根の高速回転も高周波振動を生み出し、前記高周波振動は駆動軸及び従ってヘリコプタに伝達される。

回転翼に取り付けられて前述の振動周波数の一つ以上のものに調節されたダンパ手段によって高周波振動の生成と回転翼の駆動軸への伝達を低減することの必要性が本業界内で感じられている。より具体的には、回転翼の他の構成部品に対する改変を必要としないコンパクトなダンパに対する必要性が本業界内で感じられている。

回転翼から取り外す際にハブ又は羽根を打たない、したがってそれらに修理不能の損傷を与えないダンパに対する必要性も本業界内で感じられている。

最後に、ヘリコプタ又は気流デフレクタの流線型の輪郭に干渉しない、及び従って主回転翼によって誘発された空気流が尾部回転翼及び尾部エーロフォイルに影響を与えないダンパに対する必要性が本業界内で感じられている。

本発明の目的は、前述の要求事項の少なくとも一つに対する直接的で費用のかからない解決法を提供するようにデザインされたヘリコプタの回転翼を提供することである。

本発明によると、請求項１に記載されたヘリコプタ回転翼が提供される。

本発明は、請求項１１に記載されたヘリコプタ回転翼を更新するための方法にも関係している。

本発明の好適であるが非限定的実施形態が、添付図面を参照しながら一例として説明される。

本発明による回転翼を具備するヘリコプタの側面図である。 図１の回転翼の断面図であって、分かり易くするために部分的にだけ示されたいくつかの部品を示す断面図である。

図１における参照符号１はヘリコプタを指し示しており、前記ヘリコプタ１は、胴体２と、胴体２の頂部に配置されて軸線Ａを中心にして回転する回転翼３と、胴体２の端にあって軸線Ａに交差する方向の軸線を中心に回転する尾部回転翼４と、二面の垂直尾翼面４ａと二面の水平尾翼面４ｂとを実質的に具備している。

より具体的には、回転翼３は、軸線Ａの中空ハブ５を具備しており、前記中空ハブ５は軸線Ａに対して半径方向に突出する複数の羽根９を支持している。

回転翼３は、軸線Ａを中心にして回転する中空駆動軸６も具備しており、前記中空駆動軸６はハブ５と角度的に一体であって、図示されないが、例えばヘリコプタ１のタービンのような駆動装置に接続されている。

より詳しくは（図２）、駆動軸６は部分的にハブ５の内側に収納されていて、スプライン輪郭、及び駆動軸６とハブ５との半径方向の間に配置された二つの楔によって、角度的に一体にハブ５に接続されている。より具体的には、スプライン輪郭は二つの楔の軸方向の間に置かれている。

回転翼３は、回転翼３によって生み出された流れを、予め定められた経路にしてハブ５とは反対側の羽根９の端からの前記流れの剥離によって引き起こされる振動を低減するようにデザインされた経路に沿って案内するための気流デフレクタ１０も具備している。

より詳しくはデフレクタ１０は、環状であって軸線Ａを中心に延在し、ハブ５の、胴体２とは反対側に配置されている。

デフレクタ１０は、“キャップ形状”をしており、また軸方向で向き合う二つの壁１１及び１２によって境界を付けられている。より詳しくは、壁１１は、ハブ５と反対側でデフレクタ１０を軸方向で画定しており、壁１２はハブ５と同じ側でデフレクタ１０を軸方向で画定している。

壁１１は連続的であって、軸線Ａの半径方向外側で働いており、ハブ５との軸方向の間隔を減少するように延在している。

壁１２は、円形の第１周縁１３と、前記周縁１３の反対側で半径方向外側の第２周縁（図２では図示されず）とを有しており、前記第２周縁は壁１１の周縁１４（図１）に軸方向で面している。

壁１１及び１２は、それらの間の軸方向の間隔が減少するようにデザインされており、軸線Ａの半径方向外側で働く。

より詳しくは、周縁１３から第２周縁まで、壁１２は最初にハブ５から離れるように延び、次いでハブ５の方に延びている。

壁１１及び１２は円錐台形状の管状本体７によって互いに接続されており、前記管状本体７は軸線Ａに関して対称であって、壁１１と壁１２との間に延びる側表面８を有している。側表面８は壁１２の方に向かって先細になっている。

回転翼３は振動ダンパ１５を有利に具備しており、前記振動ダンパ１５は質量１７と弾性変形可能なロッド１６とを具備している。ロッド１６は駆動軸６に取り付けられていて、質量１７に結合されて、少なくとも部分的に駆動軸６の内側に延びており、また軸線Ａに平行に細長くされている。質量１７は、使用中にハブ５及び羽根９の回転によって生み出された振動の駆動軸６への伝達を妨げるような周波数で振動する。

より詳しくは、軸線Ａに垂直な平面におけるロッド１６の曲げ剛性及び質量１７のサイズは、質量１７が、回転翼３の回転によって生み出された振動の少なくとも一つの周波数値特性に関連付けられた予め定められた周波数値で使用中に振動するような曲げ剛性及びサイズである。

換言すると、ダンパ１５は、回転翼３によって生み出される振動の周波数に調整されており、駆動軸６及び従ってヘリコプタ１への前記振動の伝達を妨げるような力を駆動軸６に対して作用する。

ダンパ１５はキャビティ３０の内側に収納されており、前記キャビティ３０は駆動軸６及び表面８によって半径方向で境界を付けられており、壁８の間に延びる壁１１の部分によって胴体２と反対側の端で軸方向に境界を付けられている。

キャビティ３０は、ダンパ１５をハブ５及び羽根９から隔離するようにデザインされていて、従ってダンパ１５を駆動軸６から取り外す際に、ダンパ１５がハブ５及び／又は羽根９を打つことを防止する。

回転翼３は、駆動軸６及びロッド１６に角度的に一体のカップ型本体２０を軸線Ａに沿って具備しており、また駆動軸６とロッド１６とを互いに結合するために前記カップ型本体２０を具備している。

より詳しくは、カップ型本体２０は管状であって、軸線Ａに関して対称に延びていて、ロッド１６の半径方向外側に配置されている。

カップ型本体２０は、軸線Ａに平行に細長くされ駆動軸６によって取り囲まれている主要部分２２と、軸線Ａに垂直な平面内の環状端表面２１とを具備している。

主要部分２２は、端表面２１とは反対側の端で、ロッド１６の軸端１８に係合する座２３を形成している。より詳しくは、軸端１８は座２３の内側に熱圧入される。

端表面２１は、駆動軸６に取り付けられたねじ付きリングナット２９に複数のねじによって軸方向に取り付けられていて、ロッド１６とは関係なく取り付けられている。

端表面２１は、デフレクタ１０に面したカップ型本体２０の軸方向端を形成しており、座２３は、端表面２１とは反対側のカップ型本体２０の軸方向端に配置されている。

座２３及び軸端１８は、軸線Ａに垂直に延びるねじ付き繋ぎ材とは無関係に取り付けられている。

カップ型本体２０は、好適には軽合金から作られている。

ロッド１６は、軸端１８とは反対側に円錐台形端１９を具備しており、前記円錐台形端１９は、ロッド１６を質量１７に固定するために、質量１７によって形成された円錐形座２５の内側に挿入されている。

ロッド１６は端１８と端１９との間に中間部分を具備しており、前記中間部分は、端１８から端１９に向かって先細にされていて、端表面２１を貫通して延びている。ロッド１６の端１８は駆動軸６の内側に収容されている。

ロッド１６は、デフレクタ１０の方へ向かう駆動軸６の延長部によって形成されたシリンダの完全に内側に収容されている。

質量１７はデフレクタ１０の内側に収容されている。より詳しくは、表面８によって半径方向に境界を付けられ、ハブ５に面している端で軸方向に開放していて、ハブ５の反対側の端において壁８の間に延びる壁１１の部分によって軸方向に閉じられているキャビティの内側に質量１７は収容されている。

質量１７は、座２５を形成する主本体２６と、複数のプレート２７とを具備しており、前記複数のプレート２７は、質量１７の振動周波数及び従ってダンパ１５のチューニング周波数を調整するために主本体２６に取り外し可能に結合されている。

プレート２７は、積み重ねられたリングによって形成されており、前記積み重ねられたリングは軸線Ａに同軸であって軸線Ａに垂直なそれぞれの平面内に横たわっている。

プレート２７は、複数のねじによって一体に束ねられて主本体２６に取り付けられている。

実際の使用状態では、駆動軸６は、軸線Ａを中心にして、ハブ５及び羽根９及びダンパ１５を回転させる。

ハブ５及び羽根９の回転は振動を生み出し、前記振動は駆動軸６に伝達されることによりヘリコプタ１に伝達される。

ダンパ１５の回転はロッド１６の弾性の効力によって質量１７を振動させる。より詳しくは、質量１７は軸線Ａを中心に回転して、軸線Ａに垂直な平面内で優勢に振動する。

ロッド１６と質量１７のデザインの効力により、質量１７の振動周波数は、回転翼３の回転により引き起こされた振動の周波数の一つに調節される。

従ってダンパ１５は、前記振動の駆動軸６への伝達及びこの駆動軸からヘリコプタ１への伝達を妨げるように駆動軸６に対して作用する。

ダンパ１５は、ハブ５、駆動軸６、及び羽根９を具備する既存の回転翼３に容易に取り付けることが可能であり、その結果前記回転翼３を最新のものにすることが可能である。

これは、カップ型本体２０を駆動軸６に単純に固定すること、及びロッド１６をカップ型本体２０に固定すること、及び質量１７をロッド１６に固定することによりなされる。

本発明による回転翼３及び更新方法の利点は上述の説明で明らかになったであろう。

特にダンパ１５は、軸線Ａを中心にして駆動軸６と一体に回転し、また軸線Ａに対して偏心して回転する質量、又は駆動軸６及び／若しくはハブ５に対するヒンジ点を有さない。

従って、ダンパ１５は、軸線Ａに対して完全に動的に平衡を保たれて、使用中に回転翼３のさらなる臨界速度を生み出さない。

ダンパ１５は、回転翼３及び／又はデフレクタ１０の流線型または作動に干渉することなく、駆動軸６への振動の伝達を単純且つ安価に低減する。

実際、ロッド１６は少なくとも部分的に駆動軸６の内側に収容されていて軸線Ａに平行に延びており、ダンパ１５は半径方向に非常にコンパクトであって、駆動軸６の半径サイズ内に収まる。

結果としてダンパ１５が、デフレクタ１０、ハブ５、又は羽根９の正しい作動を半径方向で妨げることは決してない。

より詳しくは、ダンパ１５が、回転翼３の回転によって尾部回転翼４に導かれる空気流を妨げることは決してない。

加えて、ダンパ１５は、駆動軸６とデフレクタ１０とによって形成されたキャビティ３０の内側に完全に収容される。

従って、ロッド１６をカップ型本体２０から取り外す場合、及び／又は質量１７をロッド１６から取り外す場合、ロッド１６及び／又は質量１７が羽根９を打つ危険性、従って回転翼３の性能をそこなう危険性はない。

さらに、ダンパ１５は、キャビティ３０の内側に収容されているので、回転翼３の回転によって生み出された振動の前記特徴的な周波数値にダンパを調整することを妨げるかもしれない動的空気力を受けることがない。

最後に、ダンパ１５は、キャビティ３０の内側に収容されることによって回転翼３に容易に一体化されることが可能であり、従って主回転翼３の他の構成部品に対してじゃまをするものではない。

本発明による更新方法は、ダンパ１５を収容するために既存の回転翼３に対する変更を必要としないことにより特に有利である。

これは実際に、カップ型本体２０を駆動軸６に単純に固定すること、ロッド１６をカップ型本体２０に固定すること、及び質量１７をロッド１６に固定することによって為される。

明瞭に、添付された特許請求の範囲に規定された保護範囲から外れることなく、本明細書に記載されて説明された回転翼３及び更新方法に対する変更が為されてよい。

Claims (10)

1. ヘリコプタ（１）用の回転翼（３）であって、
   複数枚の羽根（９）を具備し軸線（Ａ）を中心に回転するハブ（５）と、
   前記ヘリコプタ（１）の駆動装置に接続可能な、少なくとも部分的に中空の駆動軸（６）にして、前記ハブ（５）を前記軸線（Ａ）回りに回転させるために前記ハブ（５）に機能的に接続されている駆動軸（６）と、
   質量（１７）と、前記質量（１７）に結合され且つ前記駆動軸（６）によって支持されている弾性変形可能な部材（１６）とを具備する振動減衰手段（１５）と、を具備しており、
   前記質量（１７）は、前記ハブ（５）及び前記羽根（９）の回転によって生み出された振動の前記駆動軸（６）への伝達を妨げるような周波数で使用中に振動し、
   前記弾性変形可能な部材（１６）が、前記駆動軸（６）の内側に少なくとも部分的に延びて、前記軸線（Ａ）に平行に細長くされていることを特徴とする、回転翼（３）。
2. 前記駆動軸（６）と前記部材（１６）との間に置かれた支持本体（２０）にして、前記駆動軸（６）及び前記部材（１６）と角度的に一体の支持本体（２０）を具備することを特徴とする、請求項１に記載の回転翼。
3. 前記支持本体（２０）が、該支持本体の軸方向で対向する両端に、前記部材（１６）が係合する座（２３）、及び前記駆動軸（６）に固定された端表面（２１）を具備することを特徴とする、請求項２に記載の回転翼。
4. 前記部材（１６）は、前記軸線（Ａ）に平行に延びるロッド（１６）であって、前記座（２３）に係合する第１軸端（１８）と、前記第１軸端（１８）の反対側の第２軸端（１９）にして前記質量（１７）に固定された第２軸端（１９）とを有しており、前記ロッド（１６）が、前記第１軸端（１８）と前記第２軸端（１９）との間で延び且つ前記端表面（２１）を貫く中間部分も具備することを特徴とする、請求項３に記載の回転翼。
5. 前記質量（１７）が、主本体（２６）と、前記質量（１７）の振動周波数を調節するために前記主本体（２６）に取り外し可能に結合される少なくとも一つのプレート（２７）とを具備することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転翼。
6. 前記羽根（９）の回転によって使用中に生み出される空気流を予め定められた経路に沿って導くために前記ハブ（５）に結合された気流デフレクタ（１０）を具備することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転翼。
7. 前記部材（１６）及び前記質量（１７）が、前記気流デフレクタ（１０）と前記駆動軸（６）とによって形成されたキャビティ（３０）内に収容されていることを特徴とする、請求項６に記載の回転翼であって、前記キャビティ（３０）は前記振動減衰手段（１５）を前記ハブ（５）から隔離している、請求項６に記載の回転翼。
8. 前記質量（１７）が前記気流デフレクタ（１０）内に収容されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の回転翼。
9. 前記部材（１６）と前記支持本体（２０）と前記質量（１７）とが、前記軸線（Ａ）に関して対称に延在していることを特徴とする、請求項２〜８のいずれか一項に記載の回転翼。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転翼を具備することを特徴とする、ヘリコプタ（１）。

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