JP6478744B2 - Rotorcraft - Google Patents

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Description

本発明は、回転翼機、特に、ガス発生器と、電気モータ又は発電機として選択的に機能可能な電気機械と、を備える回転翼機に関する。   The present invention relates to a rotary wing machine, and more particularly, to a rotary wing machine including a gas generator and an electric machine that can selectively function as an electric motor or a generator.

ガス発生器と、電気モータ又は発電機として選択的に機能可能な電気機械と、を備える回転翼機が知られている。   2. Description of the Related Art A rotary wing machine including a gas generator and an electric machine that can selectively function as an electric motor or a generator is known.

関連する技術として、特許文献1には、ガス発生器およびフリータービンを備えるヘリコプタのタービンエンジンが記載されている。特許文献1に記載のタービンエンジンは、ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ/発電機と、フリータービンのシャフトに結合された発電機とを含む。ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ/発電機は、タービンエンジンの加速をアシストする。ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ/発電機は、タービンエンジンの減速時に、ガス発生器のシャフトから回転運動エネルギを取り出す。ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ/発電機は、回転運動エネルギを取り出すことによって、タービンエンジンの減速をアシストする。また、フリータービンのシャフトに結合された発電機は、蓄電ユニットを介して、電気モータ/発電機に電力を供給する。   As a related technique, Patent Document 1 describes a helicopter turbine engine including a gas generator and a free turbine. The turbine engine described in U.S. Pat. No. 6,053,836 includes an electric motor / generator mechanically coupled to the shaft of the gas generator and a generator coupled to the shaft of the free turbine. An electric motor / generator mechanically coupled to the gas generator shaft assists in accelerating the turbine engine. An electric motor / generator mechanically coupled to the gas generator shaft extracts rotational kinetic energy from the gas generator shaft during deceleration of the turbine engine. An electric motor / generator mechanically coupled to the gas generator shaft assists in the deceleration of the turbine engine by extracting rotational kinetic energy. A generator coupled to the shaft of the free turbine supplies power to the electric motor / generator via the power storage unit.

特許文献2には、可逆性電気機械を含むタービンエンジンが記載されている。特許文献2に記載のタービンエンジンは、ガス発生器と、ガス発生器のシャフトと、自由タービンと、自由タービンのシャフトと、可逆性電気機械(電気モータ/発電機)とを備える。ガス発生器のシャフトは、第一停止可能結合手段を介して、可逆性電気機械に接続される。可逆性電気機械は、タービンエンジンの始動時に、ガス発生器のシャフトを回転駆動させる。すなわち、可逆性電気機械は、ガス発生器のシャフトに回転トルクを伝達する。他方、ガス発生器のシャフトの回転トルクは、第一停止可能結合手段の存在により、可逆性電気機械に伝達されることはない。また、自由タービンのシャフトは、第二停止可能結合手段を介して、可逆性電気機械に接続される。可逆性電気機械は、自由タービンの回転によって、電力を発生する。発生した電力は、ヘリコプタに搭載された電気機器に供給される。他方、可逆性電気機械は、第二停止可能結合手段の存在により、自由タービンを駆動することはできない。   Patent Document 2 describes a turbine engine including a reversible electric machine. The turbine engine described in Patent Document 2 includes a gas generator, a shaft of the gas generator, a free turbine, a shaft of the free turbine, and a reversible electric machine (electric motor / generator). The shaft of the gas generator is connected to the reversible electric machine via the first stoppable coupling means. The reversible electric machine rotates the shaft of the gas generator when the turbine engine is started. That is, the reversible electric machine transmits rotational torque to the shaft of the gas generator. On the other hand, the rotational torque of the shaft of the gas generator is not transmitted to the reversible electric machine due to the presence of the first stoppable coupling means. The free turbine shaft is also connected to the reversible electric machine via the second stoppable coupling means. A reversible electric machine generates electric power by the rotation of a free turbine. The generated electric power is supplied to electric equipment mounted on the helicopter. On the other hand, the reversible electric machine cannot drive the free turbine due to the presence of the second stoppable coupling means.

特表2010−523879号公報Special table 2010-523879 特表2011−515619号公報Special table 2011-515619

本発明の目的は、フリータービンとメインロータとの間の主動力伝達機構に回転トルクを付与可能な回転翼機を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a rotorcraft capable of applying a rotational torque to a main power transmission mechanism between a free turbine and a main rotor.

この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。   These objects and other objects and benefits of the present invention can be easily confirmed by the following description and the accompanying drawings.

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。   Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments for carrying out the invention. These numbers and symbols are added with parentheses for reference in order to show an example of the correspondence between the description of the claims and the mode for carrying out the invention. Accordingly, the claims should not be construed as limiting due to the bracketed description.

いくつかの実施形態に係る回転翼機は、燃焼ガスを生成するガス発生器(10)と、前記ガス発生器(10)からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービン(20)と、メインロータ(30)と、前記フリータービン(20)と前記メインロータ(30)とを機械的に接続する主動力伝達機構(40)と、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械(50)と、前記主動力伝達機構(40)と前記第1電気機械(50)とを機械的に接続する第1動力伝達機構(53)と、前記第1電気機械(50)の動作を制御する制御装置(70)と、を具備する。前記制御装置(70)は、前記第1電気機械(50)が前記主動力伝達機構(40)に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能である。前記アシストモードにおいて、前記第1電気機械(50)は、前記電気モータとして機能する。   A rotorcraft according to some embodiments includes a gas generator (10) that generates combustion gas, a free turbine (20) that is driven by the combustion gas from the gas generator (10), and a main rotor (30), a main power transmission mechanism (40) that mechanically connects the free turbine (20) and the main rotor (30), and a first electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator ( 50), the first power transmission mechanism (53) for mechanically connecting the main power transmission mechanism (40) and the first electric machine (50), and the operation of the first electric machine (50). And a control device (70). The controller (70) can execute an assist mode in which the first electric machine (50) applies a rotational torque to the main power transmission mechanism (40). In the assist mode, the first electric machine (50) functions as the electric motor.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記回転翼機の状態を示す状態信号、または、前記ガス発生器(10)の状態を示す状態信号に応答して、前記アシストモードを自動的に実行してもよい。   In the rotorcraft, the control device (70) automatically activates the assist mode in response to a state signal indicating the state of the rotorcraft or a state signal indicating the state of the gas generator (10). May be executed automatically.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記ガス発生器(10)に供給される燃料流量の増加に応答して、前記アシストモードを実行してもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may execute the assist mode in response to an increase in a flow rate of fuel supplied to the gas generator (10).

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記メインロータ(30)のピッチ角の増加に応答して、前記アシストモードを実行してもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may execute the assist mode in response to an increase in pitch angle of the main rotor (30).

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記第1電気機械(50)が前記主動力伝達機構(40)に制動力を付与する制動モードを実行可能であってもよい。また、前記制動モードにおいて、前記第1電気機械(50)は、前記発電機として機能してもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may be capable of executing a braking mode in which the first electric machine (50) applies a braking force to the main power transmission mechanism (40). In the braking mode, the first electric machine (50) may function as the generator.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記メインロータのピッチ角の減少に応答して、前記制動モードを実行してもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may execute the braking mode in response to a decrease in the pitch angle of the main rotor.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記ガス発生器を始動する始動モードを実行可能であってもよい。また、前記始動モードにおいて、前記メインロータは、回転停止状態であってもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may be capable of executing a start mode for starting the gas generator. In the start mode, the main rotor may be in a rotation stopped state.

上記回転翼機において、前記始動モードにおいて、前記第1電気機械(50)は、前記電気モータとして機能してもよい。   In the rotorcraft, in the start mode, the first electric machine (50) may function as the electric motor.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記ガス発生器(10)の動作を制御してもよい。前記制御装置(70)は、空中待機モードを実行可能であってもよい。前記空中待機モードにおいて、前記制御装置(70)は、前記ガス発生器(10)の動作を停止するか、前記ガス発生器(10)をアイドリング状態に維持するように前記ガス発生器(10)を制御してもよい。前記空中待機モードにおいて、前記第1電気機械(50)は、前記電気モータとして機能してもよい。   In the rotorcraft, the control device (70) may control the operation of the gas generator (10). The control device (70) may be capable of executing an air standby mode. In the air standby mode, the control device (70) stops the operation of the gas generator (10) or maintains the gas generator (10) in an idling state. May be controlled. In the air standby mode, the first electric machine (50) may function as the electric motor.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記ガス発生器(10)の故障に応答して、前記空中待機モードを実行してもよい。   In the rotorcraft, the control device (70) may execute the air standby mode in response to a failure of the gas generator (10).

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記メインロータ(30)の回転数を維持する回転数維持モードを実行可能であってもよい。前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置(70)は、前記メインロータ(30)の回転数の増加に応答して、前記第1電気機械(50)が前記発電機として機能するように前記第1電気機械(50)を制御してもよい。前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置(70)は、前記メインロータ(30)の回転数の低下に応答して、前記第1電気機械(50)が前記電気モータとして機能するように前記第1電気機械(50)を制御してもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may be capable of executing a rotation speed maintaining mode for maintaining a rotation speed of the main rotor (30). In the rotation speed maintaining mode, the control device (70) responds to an increase in the rotation speed of the main rotor (30) so that the first electric machine (50) functions as the generator. One electric machine (50) may be controlled. In the rotation speed maintaining mode, the control device (70) responds to a decrease in the rotation speed of the main rotor (30) so that the first electric machine (50) functions as the electric motor. One electric machine (50) may be controlled.

上記回転翼機において、テール側電気モータ(180)と、前記テール側電気モータ(180)によって駆動されるテールロータ(170)とを更に備えてもよい。前記制御装置(70)は、前記テール側電気モータ(180)の動作を制御してもよい。前記制御装置(70)は、前記始動モードの実行中に、前記テールロータが回転停止状態を維持するように、前記テール側電気モータ(180)の動作を制御してもよい。   The rotorcraft may further include a tail side electric motor (180) and a tail rotor (170) driven by the tail side electric motor (180). The controller (70) may control the operation of the tail side electric motor (180). The controller (70) may control the operation of the tail-side electric motor (180) so that the tail rotor is maintained in a rotation stop state during execution of the start mode.

上記回転翼機において、前記制御装置(70)は、前記始動モードから前記アシストモードへの切り替え時に、前記テール側電気モータ(180)を始動させてもよい。   In the rotary wing machine, the control device (70) may start the tail-side electric motor (180) when switching from the start mode to the assist mode.

上記回転翼機において、前記テールロータ(170)のピッチ角変更機構を有さなくてもよい。   The rotary wing machine does not have to have a pitch angle changing mechanism of the tail rotor (170).

上記回転翼機において、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第2電気機械(55)と、前記主動力伝達機構(40)と前記第2電気機械(55)とを機械的に接続する第2動力伝達機構(58)とを更に備えてもよい。前記主動力伝達機構(40)は、クラッチ(120)と、前記クラッチ(120)と前記フリータービン(20)との間に配置される上流側動力伝達機構(44)と、前記クラッチ(120)と前記メインロータ(30)との間に配置される下流側動力伝達機構(46)とを備えてもよい。前記第1動力伝達機構(53)は、前記下流側動力伝達機構(46)に機械的に接続されてもよい。前記第2動力伝達機構(58)は、前記上流側動力伝達機構(44)に機械的に接続されてもよい。前記制御装置(70)は、前記第2電気機械(55)の動作を制御してもよい。   In the rotorcraft, the second electric machine (55) that selectively functions as an electric motor or a generator, the main power transmission mechanism (40), and the second electric machine (55) are mechanically connected. A second power transmission mechanism (58) may be further provided. The main power transmission mechanism (40) includes a clutch (120), an upstream power transmission mechanism (44) disposed between the clutch (120) and the free turbine (20), and the clutch (120). And a downstream power transmission mechanism (46) disposed between the main rotor (30) and the main rotor (30). The first power transmission mechanism (53) may be mechanically connected to the downstream power transmission mechanism (46). The second power transmission mechanism (58) may be mechanically connected to the upstream power transmission mechanism (44). The controller (70) may control the operation of the second electric machine (55).

いくつかの実施形態に係る回転翼機は、燃焼ガスを生成するガス発生器(10)と、前記ガス発生器(10)からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービン(20)と、メインロータ(30)と、前記フリータービン(20)と前記メインロータ(30)とを機械的に接続する主動力伝達機構(40)と、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械(50)と、前記主動力伝達機構(40)と前記第1電気機械(50)とを機械的に接続する第1動力伝達機構(53)と、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第2電気機械(55)と、前記主動力伝達機構(40)と前記第2電気機械(55)とを機械的に接続する第2動力伝達機構(58)とを具備する。前記主動力伝達機構(40)は、クラッチ(120)と、前記クラッチ(120)と前記フリータービン(20)との間に配置される上流側動力伝達機構(44)と、前記クラッチ(120)と前記メインロータ(30)との間に配置される下流側動力伝達機構(46)とを備える。前記第1動力伝達機構(53)は、前記下流側動力伝達機構(46)に機械的に接続され、前記第2動力伝達機構(58)は、前記上流側動力伝達機構(44)に機械的に接続される。   A rotorcraft according to some embodiments includes a gas generator (10) that generates combustion gas, a free turbine (20) that is driven by the combustion gas from the gas generator (10), and a main rotor (30), a main power transmission mechanism (40) that mechanically connects the free turbine (20) and the main rotor (30), and a first electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator ( 50), a first power transmission mechanism (53) mechanically connecting the main power transmission mechanism (40) and the first electric machine (50), and a first functioning selectively as an electric motor or a generator. And a second power transmission mechanism (58) for mechanically connecting the main power transmission mechanism (40) and the second electric machine (55). The main power transmission mechanism (40) includes a clutch (120), an upstream power transmission mechanism (44) disposed between the clutch (120) and the free turbine (20), and the clutch (120). And a downstream power transmission mechanism (46) disposed between the main rotor (30) and the main rotor (30). The first power transmission mechanism (53) is mechanically connected to the downstream power transmission mechanism (46), and the second power transmission mechanism (58) is mechanically connected to the upstream power transmission mechanism (44). Connected to.

本発明により、フリータービンとメインロータとの間の主動力伝達機構に回転トルクを付与可能な回転翼機が提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a rotary blade machine capable of applying a rotational torque to a main power transmission mechanism between a free turbine and a main rotor.

図1は、ガス発生器と、メインロータとの接続関係を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a connection relationship between a gas generator and a main rotor. 図2は、いくつかの実施形態におけるヘリコプタを模式的に示す概略側面図である。FIG. 2 is a schematic side view schematically illustrating a helicopter in some embodiments. 図3は、いくつかの実施形態におけるヘリコプタを模式的に示す概略側面図である。FIG. 3 is a schematic side view schematically illustrating a helicopter in some embodiments. 図4は、いくつかの実施形態によるヘリコプタの構成を模式的に示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram schematically illustrating the configuration of a helicopter according to some embodiments. 図5は、始動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 5 is a table showing an example of a state realized by the start mode. 図6は、燃料流量と、燃焼室内の圧力と、サージラインとの関係を模式的に示すグラフである。FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between the fuel flow rate, the pressure in the combustion chamber, and the surge line. 図7は、アシストモードまたは制動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 7 is a table showing an example of a state realized by the assist mode or the braking mode. 図8は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 8 is a table showing an example of a state realized by the air standby mode. 図9は、回転数維持モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 9 is a table showing an example of a state realized by the rotation speed maintenance mode. 図10は、いくつかの実施形態によるヘリコプタの構成を模式的に示す機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram schematically illustrating the configuration of a helicopter according to some embodiments. 図11は、始動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 11 is a table showing an example of a state realized by the start mode. 図12は、アシストモードまたは制動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 12 is a table showing an example of a state realized by the assist mode or the braking mode. 図13は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 13 is a table showing an example of a state realized by the air standby mode. 図14は、回転数維持モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。FIG. 14 is a table showing an example of a state realized by the rotation speed maintenance mode.

以下、実施形態における回転翼機に関して、添付図面を参照して説明する。以下の説明では、回転翼機がヘリコプタである場合の例について説明する。しかし、実施形態における回転翼機は、ヘリコプタに限定されない。回転翼機は、VTOL機(Vertical Take−Off and Landing aircraft)、コンパウンドヘリ(Compound helicopter)、マルチコプター(Multicopter)等であってもよい。また、実施形態における回転翼機は、有人機であってもよいし、無人機であってもよい。   Hereinafter, the rotorcraft in the embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, an example where the rotorcraft is a helicopter will be described. However, the rotary wing aircraft in the embodiment is not limited to a helicopter. The rotorcraft may be a VTOL aircraft (Vertical Take-Off and Landing Aircraft), a compound helicopter, a multicopter, or the like. In addition, the rotorcraft in the embodiment may be a manned aircraft or an unmanned aircraft.

(用語の定義)
まず、図1を参照して、「フリータービン」について説明する。図1は、ガス発生器10と、メインロータ30との接続関係を示す模式図である。ガス発生器10は、圧縮機12と、シャフト13と、燃焼器16と、高圧タービン18とを備える。圧縮機12は、燃焼器16に圧縮空気を送る。燃焼器16は、圧縮空気と燃料との混合ガスを燃焼させることにより、燃焼ガスを生成する。高圧タービン18は、燃焼ガスの運動エネルギにより回転駆動される。高圧タービン18の回転トルクは、シャフト13を介して、圧縮機12に伝達される。圧縮機12は、シャフト13からの回転力を用いて、空気を圧縮する。
(Definition of terms)
First, the “free turbine” will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a connection relationship between the gas generator 10 and the main rotor 30. The gas generator 10 includes a compressor 12, a shaft 13, a combustor 16, and a high pressure turbine 18. The compressor 12 sends compressed air to the combustor 16. The combustor 16 generates combustion gas by burning a mixed gas of compressed air and fuel. The high pressure turbine 18 is rotationally driven by the kinetic energy of the combustion gas. The rotational torque of the high pressure turbine 18 is transmitted to the compressor 12 through the shaft 13. The compressor 12 compresses air using the rotational force from the shaft 13.

フリータービン20は、高圧タービン18を通過した燃焼ガスdの運動エネルギにより、回転駆動される。フリータービン20の回転は、主動力伝達機構40を介して、メインロータ30に伝達される。なお、主動力伝達機構40は、トランスミッション90を備えていてもよい。   The free turbine 20 is rotationally driven by the kinetic energy of the combustion gas d that has passed through the high-pressure turbine 18. The rotation of the free turbine 20 is transmitted to the main rotor 30 via the main power transmission mechanism 40. The main power transmission mechanism 40 may include a transmission 90.

なお、図1において、図番19は、高圧タービン18、または、フリータービン20に向かう燃焼ガスの流路を模式的に示す。   In FIG. 1, reference numeral 19 schematically shows a combustion gas flow path toward the high-pressure turbine 18 or the free turbine 20.

本明細書において、「フリータービン」とは、燃焼ガスの運動エネルギによって回転駆動されるタービンであって、圧縮機12に機械的に接続されていないタービンを意味する。なお、フリータービンの形式は、図1に記載の例に限定されない。例えば、シャフト13と、フリータービン20のシャフトとは、同軸であってもよいし、同軸でなくてもよい。   In the present specification, the “free turbine” means a turbine that is rotationally driven by the kinetic energy of the combustion gas and is not mechanically connected to the compressor 12. The form of the free turbine is not limited to the example shown in FIG. For example, the shaft 13 and the shaft of the free turbine 20 may be coaxial or may not be coaxial.

本明細書において、「タービン」は、燃焼ガスの運動エネルギから回転動力を取り出すための構造物を意味する。「タービン」には、例えば、タービン翼、タービンディスク等が含まれる。   In this specification, the “turbine” means a structure for extracting rotational power from the kinetic energy of combustion gas. “Turbine” includes, for example, turbine blades, turbine disks, and the like.

本明細書において、「ロータ」は、ロータブレード(回転翼)を含む回転体を意味する。また、「ロータのピッチ角」は、ロータブレード(回転翼)のピッチ角を意味する。例えば、メインロータのピッチ角が上昇すれば、メインロータによる揚力は、増加する。   In this specification, the “rotor” means a rotating body including a rotor blade (rotary blade). The “rotor pitch angle” means the pitch angle of the rotor blade (rotary blade). For example, if the pitch angle of the main rotor increases, the lift force by the main rotor increases.

本明細書において、「メインロータ」は、回転翼機に設置される少なくとも1つのロータのうち、最も大きな揚力、推力、または、揚力と推力との合力を発生可能なロータを意味する。典型的には、回転翼機の重力を支えるロータがメインロータである。   In the present specification, the “main rotor” means a rotor capable of generating the largest lift, thrust, or resultant force of lift and thrust among at least one rotor installed in the rotorcraft. Typically, the rotor that supports the gravity of the rotorcraft is the main rotor.

(発明者によって認識された事項)
図2および図3を参照して、発明者によって認識された事項について説明する。図2および図3は、実施形態におけるヘリコプタ1を模式的に示す概略側面図である。
(Matters recognized by the inventor)
The matters recognized by the inventor will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are schematic side views schematically showing the helicopter 1 in the embodiment.

ヘリコプタ1は、胴体300と、メインロータ30と、車輪等の降着装置400を備える。ヘリコプタ1は、テールロータ170を備えていてもよい。胴体300は、ガス発生器10等を含むガスタービン部100と、主動力伝達機構40等を含む動力伝達部200とを備える。なお、動力伝達部200は、テールロータ170に動力を伝達する伝達機構を含んでいてもよい。   The helicopter 1 includes a fuselage 300, a main rotor 30, and landing gears 400 such as wheels. The helicopter 1 may include a tail rotor 170. The body 300 includes a gas turbine unit 100 including the gas generator 10 and the like, and a power transmission unit 200 including the main power transmission mechanism 40 and the like. The power transmission unit 200 may include a transmission mechanism that transmits power to the tail rotor 170.

ヘリコプタ1が、上昇または加速(前進加速)する場合を想定する。ヘリコプタ1が上昇または加速する時、メインロータ30のピッチ角は相対的に大きい。図2は、メインロータ30のピッチ角が相対的に大きな値(ピッチ角=α1)である状態を示す。図2に示される状態において、ヘリコプタ1が、上昇を停止または加速を停止する場合を想定する。ヘリコプタ1の上昇または加速を停止させる時、メインロータ30のピッチ角は、相対的に小さい。図3は、メインロータ30のピッチ角が相対的に小さな値(ピッチ角=α2<α1)である状態を示す。   Assume that the helicopter 1 moves up or accelerates (forward acceleration). When the helicopter 1 rises or accelerates, the pitch angle of the main rotor 30 is relatively large. FIG. 2 shows a state in which the pitch angle of the main rotor 30 is a relatively large value (pitch angle = α1). In the state shown in FIG. 2, it is assumed that the helicopter 1 stops rising or stops acceleration. When stopping the helicopter 1 from rising or accelerating, the pitch angle of the main rotor 30 is relatively small. FIG. 3 shows a state in which the pitch angle of the main rotor 30 is a relatively small value (pitch angle = α2 <α1).

図2に記載の状態(ピッチ角が大きな状態)から、図3に記載の状態(ピッチ角が小さな状態)に移行する時、メインロータ30に作用する空気抵抗は急激に減少する。このため、メインロータ30の回転数は、上昇する。そして、メインロータ30の回転数が、所定の値を超えると、メインロータ30が破損する可能性がある。よって、図2に記載の状態(ピッチ角が大きな状態)から、図3に記載の状態(ピッチ角が小さな状態)に移行する時、ロータのピッチ角を急激に減少させることはできない。ロータのピッチ角を急激に減少させることができないことにより、ヘリコプタ1の性能(操縦性等)が制限される。   When shifting from the state shown in FIG. 2 (a state where the pitch angle is large) to the state shown in FIG. 3 (a state where the pitch angle is small), the air resistance acting on the main rotor 30 is rapidly reduced. For this reason, the rotation speed of the main rotor 30 increases. And when the rotation speed of the main rotor 30 exceeds a predetermined value, the main rotor 30 may be damaged. Therefore, when the state shown in FIG. 2 (the state where the pitch angle is large) is shifted to the state shown in FIG. 3 (a state where the pitch angle is small), the pitch angle of the rotor cannot be reduced rapidly. Since the pitch angle of the rotor cannot be reduced rapidly, the performance (maneuverability, etc.) of the helicopter 1 is limited.

ヘリコプタが有人機である場合を想定する。パイロットは、ヘリコプタ1の上昇または加速を停止させるために、ロータのピッチ角を減少させるように操縦する。ロータのピッチ角を減少させることによって、メインロータ30の回転数が、危険領域(レッドゾーン)に入った場合には、パイロットは、ロータのピッチ角を増加させるように操縦する。当該操作は、パイロットの意図(ヘリコプタ1の上昇を停止させる意図または前進を停止させる意図)に反する操作であるため、パイロットに、大きな注意負担を与える。   Assume that the helicopter is a manned aircraft. The pilot operates to reduce the pitch angle of the rotor in order to stop the helicopter 1 from rising or accelerating. When the number of rotations of the main rotor 30 enters the danger zone (red zone) by decreasing the pitch angle of the rotor, the pilot operates to increase the pitch angle of the rotor. Since this operation is an operation that is contrary to the pilot's intention (intention to stop the ascent of the helicopter 1 or to stop the forward movement), it imposes a heavy burden on the pilot.

ヘリコプタ1が、定常状態から、上昇または加速(前進加速)する場合を想定する。この場合、ヘリコプタ1は、図3に記載の状態(ピッチ角が小さな状態)から、図2に記載の状態(ピッチ角が大きな状態)に移行する。図3に記載の状態(ピッチ角が小さな状態)から、図2に記載の状態(ピッチ角が大きな状態)に移行する時、メインロータ30に作用する空気抵抗は急激に増加する。このため、メインロータ30の回転数は、減少する。そして、メインロータ30の回転数が、所定の値より小さくなると、ヘリコプタ1の揚力等が不足する可能性がある。よって、図3に記載の状態(ピッチ角が小さな状態)から、図2に記載の状態(ピッチ角が大きな状態)に移行する時、ロータのピッチ角を急激に増加させることができない。ロータのピッチ角を急激に増加させることができないことにより、ヘリコプタ1の性能(操縦性等)が制限される。   Assume that the helicopter 1 rises or accelerates (forward acceleration) from a steady state. In this case, the helicopter 1 shifts from the state shown in FIG. 3 (the state where the pitch angle is small) to the state shown in FIG. 2 (a state where the pitch angle is large). When shifting from the state shown in FIG. 3 (the state where the pitch angle is small) to the state shown in FIG. 2 (a state where the pitch angle is large), the air resistance acting on the main rotor 30 increases abruptly. For this reason, the rotation speed of the main rotor 30 decreases. And if the rotation speed of the main rotor 30 becomes smaller than a predetermined value, the lift of the helicopter 1 may be insufficient. Therefore, when the state shown in FIG. 3 (the state where the pitch angle is small) is shifted to the state shown in FIG. 2 (a state where the pitch angle is large), the pitch angle of the rotor cannot be increased rapidly. Since the pitch angle of the rotor cannot be increased rapidly, the performance (maneuverability, etc.) of the helicopter 1 is limited.

ヘリコプタが有人機である場合を想定する。パイロットは、ヘリコプタ1を上昇または加速させるために、ロータのピッチ角を増加させるように操縦する。ロータのピッチ角を増加させることによって、メインロータ30の回転数が、回転数不足領域に入った場合には、パイロットは、ロータのピッチ角を減少させるように操縦する。この操作は、パイロットの意図(ヘリコプタ1を上昇または加速させる意図)に反する操作であるため、パイロットに、大きな注意負担を与える。   Assume that the helicopter is a manned aircraft. The pilot maneuvers to increase the pitch angle of the rotor in order to raise or accelerate the helicopter 1. When the rotational speed of the main rotor 30 enters an insufficient rotational speed region by increasing the rotor pitch angle, the pilot operates to decrease the rotor pitch angle. Since this operation is an operation contrary to the pilot's intention (intention to raise or accelerate the helicopter 1), a large burden of attention is given to the pilot.

特許文献1(特表2010−523879号公報)に記載のタービンエンジンでは、ガス発生器のシャフトの回転(加速)をアシストするモータ/発電機が設けられている。しかし、当該モータ/発電機は、フリータービンのシャフトの回転(すなわち、メインロータの回転)を直接アシストする機械ではないため、上述のピッチ角の急激な減少または増加に対応する機構としては、応答性が遅い。また、特許文献1に記載のタービンエンジンでは、フリータービンのシャフトに発電機が設けられている。しかし、当該発電機は、モータとしての機能を有していないため、フリータービンのシャフトの回転をアシストすることができない。このため、当該発電機は、上述のピッチ角の急激な増加に対応する機構ではない。   In the turbine engine described in Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 2010-523879), a motor / generator that assists rotation (acceleration) of the shaft of the gas generator is provided. However, since the motor / generator is not a machine that directly assists the rotation of the shaft of the free turbine (that is, the rotation of the main rotor), the mechanism corresponding to the sudden decrease or increase of the pitch angle is a response. Sex is slow. Moreover, in the turbine engine described in Patent Document 1, a generator is provided on the shaft of the free turbine. However, since the generator does not have a function as a motor, it cannot assist the rotation of the shaft of the free turbine. For this reason, the said generator is not a mechanism corresponding to the above-mentioned rapid increase of the pitch angle.

特許文献2(特表2011−515619号公報)に記載のタービンエンジンでは、フリータービンのシャフトに、第二停止可能結合手段を介して、可逆性電気機械(モータ/発電機)が接続されている。しかし、当該タービンエンジンでは、第二停止可能結合手段が存在するために、フリータービンのシャフトの回転をアシストすることはできない。このため、当該可逆性電気機械は、上述のピッチ角の急激な増加に対応する機構ではない。   In the turbine engine described in Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 2011-515619), a reversible electric machine (motor / generator) is connected to the shaft of the free turbine via a second stoppable coupling means. . However, the turbine engine cannot assist the rotation of the free turbine shaft because of the presence of the second stoppable coupling means. For this reason, the reversible electric machine is not a mechanism corresponding to the above-described rapid increase in the pitch angle.

(ヘリコプタの概要)
図4を参照して、いくつかの実施形態におけるヘリコプタの概要について説明する。図4は、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1の構成を模式的に示す機能ブロック図である。
(Outline of helicopter)
With reference to FIG. 4, the outline | summary of the helicopter in some embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the helicopter 1 in some embodiments.

ヘリコプタ1は、ガス発生器10と、フリータービン20と、メインロータ30と、主動力伝達機構40と、第1電気機械50と、第1動力伝達機構53と、制御装置70とを備える。   The helicopter 1 includes a gas generator 10, a free turbine 20, a main rotor 30, a main power transmission mechanism 40, a first electric machine 50, a first power transmission mechanism 53, and a control device 70.

ヘリコプタ1は、バッテリ80、主動力伝達機構の一部を構成するトランスミッション90等を備えていてもよい。なお、主動力伝達機構40には、クラッチ(図4には図示されず。必要であれば、図10を参照。)が設けられてもよい。主動力伝達機構40にクラッチが設けられる場合には、当該クラッチは、トランスミッション90(主動力伝達機構40と第1動力伝達機構53との間の機械的接続部)とフリータービン20との間に配置されることが好ましい。   The helicopter 1 may include a battery 80, a transmission 90 that constitutes a part of the main power transmission mechanism, and the like. The main power transmission mechanism 40 may be provided with a clutch (not shown in FIG. 4; see FIG. 10 if necessary). When the main power transmission mechanism 40 is provided with a clutch, the clutch is provided between the transmission 90 (the mechanical connection between the main power transmission mechanism 40 and the first power transmission mechanism 53) and the free turbine 20. Preferably they are arranged.

(ガス発生器10)
ガス発生器10は、圧縮機12と、シャフト13と、燃料タンク14と、燃焼器16と、高圧タービン18を備える。圧縮機12は、供給された空気aを圧縮する機械である。圧縮機12の空気流出口は、燃焼器16の空気流入口に流体接続されている。圧縮機12は、燃焼器16に圧縮空気bを送る。燃料タンク14の燃料流出口は、燃料制御弁15を介して、燃焼器16の燃料流入口に流体接続されている。燃料タンク14は、燃焼器16に燃料(FUEL)を送る。なお、図4において、燃料タンク14は、ガス発生器10に囲まれるように記載されている。しかし、図4は、燃料タンク14と、例えば、燃焼器16とが、1つのチャンバー内に設けられていることを、必ずしも意味しない。燃料タンク14と、燃焼器16とが、それぞれ、異なるチャンバー内に配置され、燃料タンク14と燃焼器16とが、配管によって接続されていてもよい。
(Gas generator 10)
The gas generator 10 includes a compressor 12, a shaft 13, a fuel tank 14, a combustor 16, and a high pressure turbine 18. The compressor 12 is a machine that compresses the supplied air a. The air outlet of the compressor 12 is fluidly connected to the air inlet of the combustor 16. The compressor 12 sends the compressed air b to the combustor 16. A fuel outlet of the fuel tank 14 is fluidly connected to a fuel inlet of the combustor 16 via a fuel control valve 15. The fuel tank 14 sends fuel (FUEL) to the combustor 16. In FIG. 4, the fuel tank 14 is described so as to be surrounded by the gas generator 10. However, FIG. 4 does not necessarily mean that the fuel tank 14 and, for example, the combustor 16 are provided in one chamber. The fuel tank 14 and the combustor 16 may be disposed in different chambers, respectively, and the fuel tank 14 and the combustor 16 may be connected by piping.

燃焼器16は、供給された燃料(FUEL)と、供給された圧縮空気とを混合する。燃焼器16は、混合された混合ガスを燃焼させることにより、燃焼ガスを生成する。燃焼器16の燃焼ガス流出口は、高圧タービン18(一次タービン)の燃焼ガス流入口に流体接続されている。燃焼器16は、高圧タービン18に燃焼ガスcを送る。   The combustor 16 mixes the supplied fuel (FUEL) and the supplied compressed air. The combustor 16 generates combustion gas by burning the mixed gas. A combustion gas outlet of the combustor 16 is fluidly connected to a combustion gas inlet of a high-pressure turbine 18 (primary turbine). The combustor 16 sends the combustion gas c to the high-pressure turbine 18.

高圧タービン18は、燃焼ガスcの運動エネルギにより回転駆動される。高圧タービン18の出力軸は、圧縮機の入力軸に、シャフト13を介して機械的に接続されている。高圧タービン18の回転トルクは、シャフト13を介して、圧縮機12に伝達される。圧縮機12は、シャフト13から受け取る回転トルクを用いて、空気aを圧縮する。高圧タービン18を通過した燃焼ガスdは、フリータービン20に向けて移動する。   The high-pressure turbine 18 is rotationally driven by the kinetic energy of the combustion gas c. The output shaft of the high pressure turbine 18 is mechanically connected to the input shaft of the compressor via the shaft 13. The rotational torque of the high pressure turbine 18 is transmitted to the compressor 12 through the shaft 13. The compressor 12 compresses the air a using the rotational torque received from the shaft 13. The combustion gas d that has passed through the high-pressure turbine 18 moves toward the free turbine 20.

なお、ガス発生器の構成は、図4に記載のガス発生器10の構成に限定されない。   The configuration of the gas generator is not limited to the configuration of the gas generator 10 shown in FIG.

(フリータービン20)
フリータービン20は、高圧タービン18を通過した燃焼ガスdの運動エネルギにより、回転駆動される。フリータービン20を通過した燃焼ガスeは、ヘリコプタ1の外部に排出される。フリータービン20の回転トルクは、主動力伝達機構40を介して、メインロータ30に伝達される。
(Free turbine 20)
The free turbine 20 is rotationally driven by the kinetic energy of the combustion gas d that has passed through the high-pressure turbine 18. The combustion gas e that has passed through the free turbine 20 is discharged to the outside of the helicopter 1. The rotational torque of the free turbine 20 is transmitted to the main rotor 30 via the main power transmission mechanism 40.

(主動力伝達機構40)
図4に記載の例では、フリータービン20の出力軸22は、トランスミッション90を含む主動力伝達機構40を介して、メインロータ30の入力軸31に機械的に接続されている。なお、トランスミッション90は、第1入力軸91の回転数、回転方向等を、変換して、出力軸92に伝達する。
(Main power transmission mechanism 40)
In the example illustrated in FIG. 4, the output shaft 22 of the free turbine 20 is mechanically connected to the input shaft 31 of the main rotor 30 via the main power transmission mechanism 40 including the transmission 90. The transmission 90 converts the rotation speed, rotation direction, and the like of the first input shaft 91 and transmits the converted signal to the output shaft 92.

トランスミッション90は、第1入力軸91と、出力軸92と、後述の第1動力伝達機構53との間の機械的接続関係を変更することが可能であってもよい。例えば、トランスミッション90は、第1入力軸91と出力軸92との間の機械的接続状態を、機械的非接続状態に切り替えることが可能であってもよい。   The transmission 90 may be capable of changing a mechanical connection relationship between the first input shaft 91, the output shaft 92, and a first power transmission mechanism 53 described later. For example, the transmission 90 may be capable of switching the mechanical connection state between the first input shaft 91 and the output shaft 92 to a mechanical non-connection state.

代替的に、あるいは、付加的に、トランスミッション90は、第1入力軸91と第1動力伝達機構53との間の機械的接続状態を、機械的非接続状態に切り替えることが可能であってもよい。代替的に、あるいは、付加的に、トランスミッション90は、第1動力伝達機構53と出力軸92との間の機械的接続状態を、機械的非接続状態に切り替えることが可能であってもよい。   Alternatively or additionally, the transmission 90 can switch the mechanical connection state between the first input shaft 91 and the first power transmission mechanism 53 to a mechanical non-connection state. Good. Alternatively or additionally, the transmission 90 may be capable of switching the mechanical connection state between the first power transmission mechanism 53 and the output shaft 92 to a mechanical non-connection state.

代替的に、あるいは、付加的に、トランスミッション90は、常に、第1入力軸91と出力軸92とを機械的接続状態にし、かつ、常に、第1動力伝達機構53と出力軸92とを機械的接続状態に維持してもよい。   Alternatively or additionally, the transmission 90 always places the first input shaft 91 and the output shaft 92 in a mechanically connected state, and always connects the first power transmission mechanism 53 and the output shaft 92 to the machine. May be maintained in a connected state.

トランスミッション90の動作(例えば、第1入力軸91と、出力軸92と、第1動力伝達機構53との間の機械的接続関係の変更動作)は、制御装置70によって制御されてもよい(一点鎖線gで示される信号線を介して制御されてもよい)。   The operation of the transmission 90 (for example, the operation of changing the mechanical connection relationship between the first input shaft 91, the output shaft 92, and the first power transmission mechanism 53) may be controlled by the control device 70 (one point). It may be controlled via a signal line indicated by a chain line g).

フリータービン20とトランスミッション90とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。トランスミッション90とメインロータ30とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。   The free turbine 20 and the transmission 90 may be connected via a power transmission mechanism including a shaft, gears, and the like. The transmission 90 and the main rotor 30 may be connected via a power transmission mechanism including a shaft, gears, and the like.

(メインロータ30)
メインロータ30は、主動力伝達機構40を介して伝達される回転トルク(駆動力)によって、回転駆動される。メインロータ30の動作(例えば、メインロータのピッチ角)は、制御装置70によって制御されてもよい(一点鎖線hで示される信号線を介して制御されてもよい)。
(Main rotor 30)
The main rotor 30 is rotationally driven by rotational torque (driving force) transmitted through the main power transmission mechanism 40. The operation of the main rotor 30 (for example, the pitch angle of the main rotor) may be controlled by the control device 70 (may be controlled via a signal line indicated by a one-dot chain line h).

(第1電気機械50、第1動力伝達機構53)
第1電気機械50は、電気モータの機能を有するとともに、発電機の機能を有する。換言すれば、第1電気機械50は、発電機の機能を有する電気モータ(あるいは、電気モータの機能を有する発電機)である。第1電気機械50は、制御装置70からの信号(一点鎖線iで示される信号線を参照)に基づいて、電気モータまたは発電機として選択的に機能する。
(First electric machine 50, first power transmission mechanism 53)
The first electric machine 50 has a function of an electric motor and a function of a generator. In other words, the first electric machine 50 is an electric motor having a function of a generator (or a generator having a function of an electric motor). The first electric machine 50 selectively functions as an electric motor or a generator based on a signal from the control device 70 (see a signal line indicated by a one-dot chain line i).

第1電気機械50を電気モータとして用いる場合には、制御装置70は、例えば、第1電気機械50へ電力が供給されるように、第1電気機械50の動作を制御する。第1電気機械50を発電機として用いる場合には、制御装置70は、例えば、第1電気機械50への電力の供給が遮断されるように、第1電気機械50の動作を制御する。   When using the 1st electric machine 50 as an electric motor, the control apparatus 70 controls operation | movement of the 1st electric machine 50 so that electric power is supplied to the 1st electric machine 50, for example. When using the 1st electric machine 50 as a generator, the control apparatus 70 controls operation | movement of the 1st electric machine 50 so that supply of the electric power to the 1st electric machine 50 is interrupted | blocked, for example.

第1電気機械50は、主動力伝達機構40に、機械的に接続されている。図4に記載の例では、第1電気機械50の出力軸51(電気モータの出力軸、または、発電機の入力軸)は、トランスミッション90の第2入力軸52に、機械的に接続されている。第1電気機械50と主動力伝達機構40とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。   The first electric machine 50 is mechanically connected to the main power transmission mechanism 40. In the example shown in FIG. 4, the output shaft 51 (the output shaft of the electric motor or the input shaft of the generator) of the first electric machine 50 is mechanically connected to the second input shaft 52 of the transmission 90. Yes. The first electric machine 50 and the main power transmission mechanism 40 may be connected via a power transmission mechanism including a shaft, gears, and the like.

第1電気機械50が、電気モータとして機能する時、第1電気機械50は、第1動力伝達機構53を介して、主動力伝達機構40に回転トルク(動力)を伝達する。換言すれば、第1電気機械50が、電気モータとして機能する時、第1電気機械50は、主動力伝達機構40の回転をアシストする。その結果、第1電気機械50は、メインロータ30の回転(加速)をアシストする。なお、第1電気機械50が、メインロータ30の回転をアシストする時、第1動力伝達機構53と主動力伝達機構40とは、機械的接続状態であることが必要である。   When the first electric machine 50 functions as an electric motor, the first electric machine 50 transmits rotational torque (power) to the main power transmission mechanism 40 via the first power transmission mechanism 53. In other words, when the first electric machine 50 functions as an electric motor, the first electric machine 50 assists the rotation of the main power transmission mechanism 40. As a result, the first electric machine 50 assists the rotation (acceleration) of the main rotor 30. When the first electric machine 50 assists the rotation of the main rotor 30, the first power transmission mechanism 53 and the main power transmission mechanism 40 need to be in a mechanically connected state.

第1電気機械50が、発電機として機能する時、第1電気機械50は、第1動力伝達機構53を介して、主動力伝達機構40から回転トルクを受け取ることによって、発電する。換言すれば、第1電気機械50が、発電機として機能する時、第1電気機械50は、主動力伝達機構40(メインロータ30)に制動力を付与する。その結果、第1電気機械50は、主動力伝達機構40(メインロータ30)の減速をアシストする。なお、第1電気機械50が、メインロータ30の減速をアシストする時、第1動力伝達機構53と主動力伝達機構40とは、機械的接続状態であることが必要である。   When the first electric machine 50 functions as a generator, the first electric machine 50 generates electric power by receiving rotational torque from the main power transmission mechanism 40 via the first power transmission mechanism 53. In other words, when the first electric machine 50 functions as a generator, the first electric machine 50 applies a braking force to the main power transmission mechanism 40 (main rotor 30). As a result, the first electric machine 50 assists the deceleration of the main power transmission mechanism 40 (main rotor 30). When the first electric machine 50 assists the deceleration of the main rotor 30, the first power transmission mechanism 53 and the main power transmission mechanism 40 need to be in a mechanically connected state.

(バッテリ80)
バッテリ80は、第1電気機械50と、電力伝達可能に接続されている(破線jで示される電力線を参照。)。第1電気機械50が、電気モータとして機能する時、バッテリ80は、第1電気機械50に対して電力(駆動電力)を供給する。第1電気機械50が、発電機として機能する時、バッテリ80は、第1電気機械50から電力(発電電力)を受け取る。バッテリ80は、受け取った電力を蓄電する。バッテリ80は、電力線kを介して、制御装置70に電力伝達可能に接続されてもよい。バッテリ80が、制御装置70に接続される場合には、バッテリ80は、制御装置70あるいは、制御装置70によって制御される電気機器に電力を供給することが可能である。
(Battery 80)
The battery 80 is connected to the first electric machine 50 so as to be able to transmit power (see a power line indicated by a broken line j). When the first electric machine 50 functions as an electric motor, the battery 80 supplies electric power (drive power) to the first electric machine 50. When the first electric machine 50 functions as a generator, the battery 80 receives electric power (generated electric power) from the first electric machine 50. The battery 80 stores the received power. The battery 80 may be connected to the control device 70 through the power line k so as to be able to transmit power. When the battery 80 is connected to the control device 70, the battery 80 can supply power to the control device 70 or an electric device controlled by the control device 70.

(制御装置70)
制御装置70は、例えば、ハードウェアプロセッサを含む演算装置と、記憶装置と、通信インターフェースとを備える。制御装置70は、1つのコンピュータおよび付属機器によって構成されてもよいし、複数のコンピュータおよび付属機器によって構成されてもよい。
(Control device 70)
The control device 70 includes, for example, an arithmetic device including a hardware processor, a storage device, and a communication interface. The control device 70 may be configured by a single computer and accessory devices, or may be configured by a plurality of computers and accessory devices.

制御装置70(ハードウェアプロセッサ)は、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、第1電気機械50の動作を制御し、メインロータ30の動作を制御する。制御装置70は、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、トランスミッション90の動作、燃料供給機構(燃料タンク14、燃料制御弁15等)の動作を制御してもよい。図4に記載の例では、制御装置70は、信号線hを介してメインロータの動作を制御し、信号線gを介してトランスミッション90の動作を制御し、信号線iを介して第1電気機械50の動作を制御し、信号線mを介して燃料供給機構の動作(例えば、燃料の供給流量)を制御する。   The control device 70 (hardware processor) controls the operation of the main rotor 30 by controlling the operation of the first electric machine 50 by executing a program stored in the storage device. The control device 70 may control the operation of the transmission 90 and the operation of the fuel supply mechanism (the fuel tank 14, the fuel control valve 15, etc.) by executing a program stored in the storage device. In the example illustrated in FIG. 4, the control device 70 controls the operation of the main rotor via the signal line h, controls the operation of the transmission 90 via the signal line g, and performs first electrical operation via the signal line i. The operation of the machine 50 is controlled, and the operation of the fuel supply mechanism (for example, the fuel supply flow rate) is controlled via the signal line m.

制御装置70は、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、後述の複数の動作モード(始動モード、アシストモード、移行モード、制動モード、空中待機モード、回転数維持モード等)のうちの少なくとも1つを実行可能であってもよい。   The control device 70 executes a program stored in the storage device, so that a plurality of operation modes (a start mode, an assist mode, a transition mode, a braking mode, an air standby mode, a rotation speed maintaining mode, etc.) described later can be obtained. At least one may be executable.

(始動モード)
始動モードは、ヘリコプタ1の離陸前に、制御装置70によって、実行されるモードである。
(Start mode)
The start mode is a mode executed by the control device 70 before the helicopter 1 takes off.

ヘリコプタ1の離陸前に、ガスタービン部100(特に、ガス発生器10)は、暖気運転されることが好ましい。一般的なヘリコプタでは、ガスタービン部100が暖気運転される時、ガスタービン部100によって生成される動力は、メインロータ30に伝達される。その結果、メインロータ30は回転する。   Before the helicopter 1 takes off, the gas turbine unit 100 (particularly, the gas generator 10) is preferably warmed up. In a general helicopter, when the gas turbine unit 100 is warmed up, power generated by the gas turbine unit 100 is transmitted to the main rotor 30. As a result, the main rotor 30 rotates.

いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、始動モードにおいて、メインロータ30は、回転停止状態である。回転停止状態は、例えば、フリータービン20とメインロータ30とを、機械的非接続状態にすることによって実現される。機械的非接続状態は、例えば、トランスミッション90の第1入力軸91と、出力軸92とを非接続状態にすることによって実現される。   In the helicopter 1 in some embodiments, the main rotor 30 is in a rotation stopped state in the start mode. A rotation stop state is implement | achieved by making the free turbine 20 and the main rotor 30 into a mechanical non-connection state, for example. The mechanical disconnected state is realized, for example, by bringing the first input shaft 91 and the output shaft 92 of the transmission 90 into a disconnected state.

また、始動モードにおいて、フリータービン20と、第1電気機械50とは、機械的接続状態にされる。その結果、フリータービン20からの回転トルク(動力)は、発電機として機能する第1電気機械50に伝達される。第1電気機械50は、伝達された回転トルクによって、発電する。発電された電力は、バッテリ80に蓄電される。   In the start mode, the free turbine 20 and the first electric machine 50 are brought into a mechanical connection state. As a result, the rotational torque (power) from the free turbine 20 is transmitted to the first electric machine 50 that functions as a generator. The first electric machine 50 generates power with the transmitted rotational torque. The generated power is stored in the battery 80.

図5は、始動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。始動モードにおいて、メインロータ30は、回転停止状態である。なお、回転停止状態とは、厳密な回転停止状態であることに限定されない。例えば、風あるいは振動によって、メインロータが動いている状態も、回転停止状態に含まれる。   FIG. 5 is a table showing an example of a state realized by the start mode. In the start mode, the main rotor 30 is in a rotation stopped state. The rotation stop state is not limited to a strict rotation stop state. For example, a state where the main rotor is moving due to wind or vibration is also included in the rotation stopped state.

始動モードにおいて、制御装置70は、第1電気機械50が発電機として機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、発電機として機能する。始動モードにおいて、メインロータ30の停止を確実に実現するために、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係は、非接続状態であることが好ましい。このため、制御装置70は、フリータービン20とメインロータ30とが機械的非接続状態となるように、主動力伝達機構40(主動力伝達機構のトランスミッション90)に、制御信号を送る。   In the start mode, the control device 70 sends a control signal to the first electric machine 50 so that the first electric machine 50 functions as a generator. As a result, the first electric machine 50 functions as a generator. In the start mode, in order to reliably realize the stop of the main rotor 30, the mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30 is preferably in a non-connected state. For this reason, the control device 70 sends a control signal to the main power transmission mechanism 40 (the transmission 90 of the main power transmission mechanism) so that the free turbine 20 and the main rotor 30 are not mechanically connected.

始動モードにおいて、フリータービン20と第1電気機械50との間の機械的接続関係は、接続状態であることが好ましい。フリータービン20と第1電気機械50とを接続状態にすることで、フリータービン20が空回りせず、また、フリータービンの運動エネルギを電気エネルギとして回収することが可能となる。このため、制御装置70は、フリータービン20と第1電気機械50とが機械的接続状態となるように、主動力伝達機構40(主動力伝達機構のトランスミッション90)に、制御信号を送る。   In the start mode, the mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the first electric machine 50 is preferably in a connected state. By setting the free turbine 20 and the first electric machine 50 in a connected state, the free turbine 20 does not run idle, and the kinetic energy of the free turbine can be recovered as electric energy. Therefore, the control device 70 sends a control signal to the main power transmission mechanism 40 (the transmission 90 of the main power transmission mechanism) so that the free turbine 20 and the first electric machine 50 are in a mechanical connection state.

始動モードにおいて、メインロータ30の停止を確実に実現するために、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係は、非接続状態であることが好ましい。このため、制御装置70は、第1電気機械50とメインロータ30とが機械的非接続状態となるように、主動力伝達機構40(主動力伝達機構のトランスミッション90)に、制御信号を送る。   In the start mode, in order to reliably realize the stop of the main rotor 30, the mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30 is preferably in a non-connected state. Therefore, the control device 70 sends a control signal to the main power transmission mechanism 40 (the transmission 90 of the main power transmission mechanism) so that the first electric machine 50 and the main rotor 30 are not mechanically connected.

始動モードにおいて、メインロータ30が停止状態に維持されることによって、ガスタービンの暖気運転時において、地上作業者の安全性が向上する。また、暖気運転時における騒音が低減される。   By maintaining the main rotor 30 in the stopped state in the start mode, the safety of the ground worker is improved during the warm-up operation of the gas turbine. In addition, noise during warm-up operation is reduced.

なお、始動モードの開始は、ガスタービンエンジン(ガス発生器10)の始動に応答して実行されるようにしてもよい(始動に連動して実行されるようにしてもよい)。例えば、制御装置70は、ガスタービンエンジンの始動を検出すると、制御装置70は、自動的に、始動モードを実行してもよい。代替的に、ガスタービンエンジンの始動後、パイロットの操作により、始動モードが実行されるようにしてもよい。   The start mode may be started in response to the start of the gas turbine engine (gas generator 10) (may be executed in conjunction with the start). For example, when the control device 70 detects the start of the gas turbine engine, the control device 70 may automatically execute the start mode. Alternatively, the start mode may be executed by a pilot operation after the gas turbine engine is started.

(アシストモード)
アシストモードは、ヘリコプタ1の離陸前、あるいは、ヘリコプタ1の飛行中に、制御装置70によって、実行されるモードである。
(Assist mode)
The assist mode is a mode that is executed by the control device 70 before the helicopter 1 takes off or during the flight of the helicopter 1.

まず、サージ現象について説明する。サージ現象は、燃焼器16の燃焼室内の圧力が、圧縮機12から供給される圧縮空気の圧力より高くなることにより、圧縮空気等が圧縮機に向かって逆流する現象である。図6は、圧縮機内の空気流量Qと、燃焼室内の圧力Pと、サージラインとの関係を模式的に示すグラフである。   First, the surge phenomenon will be described. The surge phenomenon is a phenomenon in which compressed air or the like flows backward toward the compressor when the pressure in the combustion chamber of the combustor 16 becomes higher than the pressure of the compressed air supplied from the compressor 12. FIG. 6 is a graph schematically showing the relationship between the air flow rate Q in the compressor, the pressure P in the combustion chamber, and the surge line.

図6には、ガスタービンエンジンの停止状態(STOP(T1))における空気流量Qと圧力Pとの関係、および、ガスタービンエンジンのアイドリング状態(IDLE(T2))における空気流量Qと圧力Pとの関係が記載されている。アイドリング状態(IDLE(T2))から、メインロータを加速させるために、燃料流量を増加させることを想定する。燃料流量を急激に増加させると(メインロータを急加速させると)、燃焼室内の圧力Pが、サージライン(サージ現象が発生するライン)を超える場合がある。このため、一般的なヘリコプタでは、メインロータを大きな加速度で加速することが困難である。   FIG. 6 shows the relationship between the air flow rate Q and the pressure P when the gas turbine engine is stopped (STOP (T1)), and the air flow rate Q and the pressure P when the gas turbine engine is idling (IDLE (T2)). The relationship is described. From the idling state (IDLE (T2)), it is assumed that the fuel flow rate is increased in order to accelerate the main rotor. When the fuel flow rate is suddenly increased (when the main rotor is accelerated rapidly), the pressure P in the combustion chamber may exceed a surge line (a line where a surge phenomenon occurs). For this reason, it is difficult for a general helicopter to accelerate the main rotor with a large acceleration.

特許文献1(特表2010−523879号公報)に記載のタービンエンジン、および、 特許文献2(特表2011−515619号公報)に記載のタービンエンジンでは、ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ/発電機が、タービンエンジンの加速をアシストする。しかし、特許文献1に記載のタービンエンジン、および、特許文献2に記載のタービンエンジンは、電気モータによって、ガス発生器のシャフトの回転を直接アシストしており、フリータービン(換言すれば、メインロータ)の回転を直接アシストしていない。このため、電気モータのアシストによる、メインロータの加速応答性が遅い。   In the turbine engine described in Patent Literature 1 (Japanese Patent Publication No. 2010-523879) and the turbine engine described in Patent Literature 2 (Japanese Patent Publication No. 2011-515619), the turbine engine is mechanically coupled to the shaft of the gas generator. The electric motor / generator assists in the acceleration of the turbine engine. However, the turbine engine described in Patent Document 1 and the turbine engine described in Patent Document 2 directly assist the rotation of the shaft of the gas generator by an electric motor, and are free turbines (in other words, main rotors). ) Is not directly assisting rotation. For this reason, the acceleration response of the main rotor by the assist of the electric motor is slow.

いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、アシストモードにおいて、第1電気機械50は、フリータービン20とメインロータ30との間の主動力伝達機構40(換言すれば、メインロータ)の回転を直接アシストする。このため、第1電気機械50(電気モータ)による、メインロータ30の加速応答性が速い。   In the helicopter 1 in some embodiments, in the assist mode, the first electric machine 50 directly assists the rotation of the main power transmission mechanism 40 (in other words, the main rotor) between the free turbine 20 and the main rotor 30. To do. For this reason, the acceleration response of the main rotor 30 by the first electric machine 50 (electric motor) is fast.

アシストモードは、フリータービン20とメインロータ30とを機械的接続状態とし、第1電気機械50とメインロータ30とを機械的接続状態とし、かつ、第1電気機械50を電気モータとして機能させることにより実現される。   In the assist mode, the free turbine 20 and the main rotor 30 are mechanically connected, the first electric machine 50 and the main rotor 30 are mechanically connected, and the first electric machine 50 functions as an electric motor. It is realized by.

アシストモードにおけるフリータービン20とメインロータ30との機械的接続状態は、例えば、トランスミッション90の第1入力軸91と、出力軸92とを接続状態にすることによって実現される。アシストモードにおける第1電気機械50とメインロータ30との機械的接続状態は、例えば、第1動力伝達機構53と、主動力伝達機構40とを機械的接続状態にすることによって実現される(より具体的には、トランスミッション90の第2入力軸52と、出力軸92とを接続状態にすることによって実現される)。   The mechanical connection state between the free turbine 20 and the main rotor 30 in the assist mode is realized by, for example, connecting the first input shaft 91 and the output shaft 92 of the transmission 90 to each other. The mechanical connection state between the first electric machine 50 and the main rotor 30 in the assist mode is realized by, for example, bringing the first power transmission mechanism 53 and the main power transmission mechanism 40 into a mechanical connection state (more Specifically, it is realized by connecting the second input shaft 52 and the output shaft 92 of the transmission 90).

図7は、アシストモードによって実現される状態の一例を示す。アシストモードにおいて、メインロータ30は、フリータービン20からの回転トルク(動力)および第1電気機械50からの回転トルク(動力)によって、回転する。   FIG. 7 shows an example of a state realized by the assist mode. In the assist mode, the main rotor 30 is rotated by the rotational torque (power) from the free turbine 20 and the rotational torque (power) from the first electric machine 50.

アシストモードにおいて、制御装置70は、第1電気機械50が電気モータとして機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、電気モータとして機能する。   In the assist mode, the control device 70 sends a control signal to the first electric machine 50 so that the first electric machine 50 functions as an electric motor. As a result, the first electric machine 50 functions as an electric motor.

いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、アシストモードにおいて、第1電気機械50は、フリータービン20とメインロータ30との間の主動力伝達機構40の回転を直接アシストする。このため、第1電気機械50(電気モータ)による、メインロータ30への回転トルク付与の応答性が速い。例えば、図3に記載の状態(メインロータのピッチ角=α2)から、図2に記載の状態(メインロータのピッチ角=α1>α2)に移行する際に、アシストモードを実行することを想定する。一般的なヘリコプタでは、メインロータ30のピッチ角の急激な増加に伴い、メインロータ30の回転数は低下する。これに対し、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、アシストモードを実行することにより、メインロータ30の回転数の低下が、速やかに抑制される。このため、メインロータの回転数が不足するリスクが低減される。   In the helicopter 1 in some embodiments, in the assist mode, the first electric machine 50 directly assists the rotation of the main power transmission mechanism 40 between the free turbine 20 and the main rotor 30. For this reason, the responsiveness of applying the rotational torque to the main rotor 30 by the first electric machine 50 (electric motor) is fast. For example, it is assumed that the assist mode is executed when the state shown in FIG. 3 (main rotor pitch angle = α2) is shifted to the state shown in FIG. 2 (main rotor pitch angle = α1> α2). To do. In a general helicopter, the rotational speed of the main rotor 30 decreases as the pitch angle of the main rotor 30 increases rapidly. On the other hand, in the helicopter 1 in some embodiments, a decrease in the rotational speed of the main rotor 30 is quickly suppressed by executing the assist mode. For this reason, the risk that the rotation speed of the main rotor is insufficient is reduced.

ヘリコプタ1が、有人機である場合を想定する。いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、アシストモードを実行することにより、メインロータ30の回転数の低下が、速やかに抑制される。このため、パイロットによる操作負担が軽減される。   Assume that the helicopter 1 is a manned aircraft. In the helicopter 1 in some embodiments, a decrease in the rotational speed of the main rotor 30 is quickly suppressed by executing the assist mode. For this reason, the operation burden on the pilot is reduced.

なお、アシストモードは、メインロータ30のピッチ角(例えば、ピッチ角の増加)、または、メインロータ30に作用するトルクを示すトルク信号等の状態信号(ヘリコプタの状態を示す信号)に応答して、自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、アシストモードは、メインロータ30のピッチ角の増加に応答して(連動して)、実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置70は、メインロータのピッチ角の増加速度が所定の第1閾値を超えたことを検出すると、制御装置70は、自動的に、アシストモードを実行してもよい。一例として、アシストモードは、メインロータ30のピッチ角(例えば、ピッチ角の増加)、および、メインロータ30に作用するトルクを示すトルク信号に応じて、自動的に実行されるようにしてもよい。   The assist mode is in response to a state signal (a signal indicating the state of the helicopter) such as a torque signal indicating a torque acting on the main rotor 30 or a torque angle acting on the main rotor 30 (for example, an increase in the pitch angle). It may be automatically executed. For example, the assist mode may be executed in response to (in conjunction with) an increase in the pitch angle of the main rotor 30. For example, when the control device 70 detects that the increase speed of the pitch angle of the main rotor exceeds a predetermined first threshold value, the control device 70 may automatically execute the assist mode. As an example, the assist mode may be automatically executed in accordance with a pitch angle of the main rotor 30 (for example, an increase in pitch angle) and a torque signal indicating torque acting on the main rotor 30. .

代替的にあるいは付加的に、アシストモードは、燃焼器16の状態を示す信号に応答して自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、アシストモードは、燃焼器16に供給される燃料流量、高圧タービン18の回転数、フリータービン20の回転トルク、燃焼器16における燃焼ガスの温度等に応答して、自動的に実行されるようにしてもよい。なお、アシストモードを自動的に実行するための回転トルクの取得は、フリータービン20の回転トルクを計測することより行うのに代えて、高圧タービン18の回転トルクを計測することにより行ってもよい。また、アシストモードは、燃焼器16に供給される燃料流量の増加に応答して(連動して)実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置70は、スロットルの開度の増加速度(あるいは、燃料流量指令値の増加速度)が、所定の第2閾値を超えたことを検出すると、制御装置70は、自動的に、アシストモードを実行してもよい。   Alternatively or additionally, the assist mode may be automatically executed in response to a signal indicating the state of the combustor 16. For example, the assist mode is automatically executed in response to the flow rate of fuel supplied to the combustor 16, the rotational speed of the high-pressure turbine 18, the rotational torque of the free turbine 20, the temperature of the combustion gas in the combustor 16, and the like. You may do it. It should be noted that the acquisition of the rotational torque for automatically executing the assist mode may be performed by measuring the rotational torque of the high-pressure turbine 18 instead of measuring the rotational torque of the free turbine 20. . Further, the assist mode may be executed in response to (in conjunction with) an increase in the fuel flow rate supplied to the combustor 16. For example, when the control device 70 detects that the increase rate of the throttle opening (or the increase rate of the fuel flow rate command value) exceeds a predetermined second threshold, the control device 70 automatically assists. A mode may be executed.

代替的にあるいは付加的に、アシストモードは、ヘリコプタ1の離陸動作に応答して(連動して)実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置70は、暖気運転(始動モード)を実行している状態において、スロットルレバーの操作等による離陸操作が行われたことを検出すると、制御装置70は、自動的に、アシストモードを実行してもよい。   Alternatively or additionally, the assist mode may be executed in response to (in conjunction with) the take-off operation of the helicopter 1. For example, when the control device 70 detects that a take-off operation by a throttle lever operation or the like has been performed in a state where the warm-up operation (start mode) is being executed, the control device 70 automatically enters the assist mode. May be executed.

(始動モードからアシストモードへの移行)
始動モードにおいては、メインロータ30は、停止状態である。停止状態のメインロータ30に、急激に回転トルクを付与した場合、メインロータ30等が損傷する可能性がある。このため、始動モードからアシストモードへの移行に際し、制御装置70は、始動モードとアシストモードとの間において、移行モードを実行するようにしてもよい。移行モードにおいては、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続が、徐々に行われるように(あるいはスムーズに行われるように)、制御装置70は、主動力伝達機構40(より具体的には、主動力伝達機構のトランスミッション90)に、制御信号を送る。すなわち、移行モードにおいては、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係が、半接続状態を経由して、完全接続状態となるように、制御装置70は、主動力伝達機構40に、制御信号を送る。
(Transition from start mode to assist mode)
In the start mode, the main rotor 30 is in a stopped state. When the rotational torque is suddenly applied to the stopped main rotor 30, the main rotor 30 and the like may be damaged. For this reason, when shifting from the start mode to the assist mode, the control device 70 may execute the shift mode between the start mode and the assist mode. In the transition mode, the control device 70 controls the main power transmission mechanism 40 (more specifically, so that the mechanical connection between the free turbine 20 and the main rotor 30 is gradually performed (or smoothly performed). Specifically, a control signal is sent to the transmission 90) of the main power transmission mechanism. In other words, in the transition mode, the control device 70 causes the main power transmission mechanism 40 so that the mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30 becomes a complete connection state via the semi-connection state. To send a control signal.

(制動モード)
制動モードは、ヘリコプタ1の飛行中に、制御装置70によって、実行されるモードである。
(Braking mode)
The braking mode is a mode that is executed by the control device 70 during the flight of the helicopter 1.

いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、制動モードにおいて、第1電気機械50は、フリータービン20とメインロータ30との間の主動力伝達機構40(換言すれば、メインロータ)に、直接制動力を付与する。このため、第1電気機械50(発電機)による、メインロータ30の減速応答性が速い。   In the helicopter 1 according to some embodiments, in the braking mode, the first electric machine 50 directly applies a braking force to the main power transmission mechanism 40 (in other words, the main rotor) between the free turbine 20 and the main rotor 30. Is granted. For this reason, the deceleration response of the main rotor 30 by the first electric machine 50 (generator) is fast.

制動モードは、第1電気機械50とメインロータ30とを機械的接続状態とし、かつ、第1電気機械50を発電機として機能させることにより実現される。制動モードにおいて、フリータービン20とメインロータ30とは、機械的接続状態であってもよいし、機械的非接続状態であってもよい。   The braking mode is realized by bringing the first electric machine 50 and the main rotor 30 into a mechanical connection state and causing the first electric machine 50 to function as a generator. In the braking mode, the free turbine 20 and the main rotor 30 may be in a mechanically connected state or in a mechanically disconnected state.

制動モードにおける第1電気機械50とメインロータ30との機械的接続状態は、例えば、第1動力伝達機構53と、主動力伝達機構40とを機械的接続状態にすることによって実現される(より具体的には、トランスミッション90の第2入力軸52と、出力軸92とを接続状態にすることによって実現される)。   The mechanical connection state between the first electric machine 50 and the main rotor 30 in the braking mode is realized by, for example, bringing the first power transmission mechanism 53 and the main power transmission mechanism 40 into a mechanical connection state (more Specifically, it is realized by connecting the second input shaft 52 and the output shaft 92 of the transmission 90).

図7は、制動モードによって実現される状態の一例を示す。制動モードにおいて、メインロータ30の回転運動エネルギが、第1電気機械50(発電機)を駆動させる仕事を行うことにより、メインロータ30の回転は減速される。メインロータ30の回転運動エネルギは、第1電気機械50(発電機)によって、電気エネルギに変換され、変換された電気エネルギは、バッテリ80に蓄電される。バッテリ80に蓄電された電気エネルギは、例えば、ヘリコプタ1の飛行中に再利用される。   FIG. 7 shows an example of a state realized by the braking mode. In the braking mode, the rotation kinetic energy of the main rotor 30 performs work for driving the first electric machine 50 (generator), whereby the rotation of the main rotor 30 is decelerated. The rotational kinetic energy of the main rotor 30 is converted into electric energy by the first electric machine 50 (generator), and the converted electric energy is stored in the battery 80. The electrical energy stored in the battery 80 is reused during the flight of the helicopter 1, for example.

制動モードにおいて、制御装置70は、第1電気機械50が発電機として機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、発電機として機能する。   In the braking mode, the control device 70 sends a control signal to the first electric machine 50 so that the first electric machine 50 functions as a generator. As a result, the first electric machine 50 functions as a generator.

いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、制動モードにおいて、第1電気機械50は、メインロータ30の減速(フリータービン20とメインロータ30との間の主動力伝達機構40の減速)を直接アシストする。このため、第1電気機械50(発電機)による、メインロータ30の制動の応答性が速い。例えば、図2に記載の状態(メインロータのピッチ角=α1)から、図3に記載の状態(メインロータのピッチ角=α2<α1)に移行する際に、制動モードを実行することを想定する。一般的なヘリコプタでは、メインロータ30のピッチ角の急激な減少に伴い、メインロータ30の回転数は増加する。これに対し、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、制動モードを実行することにより、メインロータ30の回転数の増加が、速やかに抑制される。このため、メインロータが設計限界以上の速度で回転するリスクが低減される。   In the helicopter 1 in some embodiments, in the braking mode, the first electric machine 50 directly assists the deceleration of the main rotor 30 (deceleration of the main power transmission mechanism 40 between the free turbine 20 and the main rotor 30). . For this reason, the response of braking of the main rotor 30 by the first electric machine 50 (generator) is fast. For example, it is assumed that the braking mode is executed when the state shown in FIG. 2 (the pitch angle of the main rotor = α1) shifts to the state shown in FIG. 3 (the pitch angle of the main rotor = α2 <α1). To do. In a general helicopter, the rotational speed of the main rotor 30 increases as the pitch angle of the main rotor 30 decreases rapidly. In contrast, in the helicopter 1 in some embodiments, an increase in the rotational speed of the main rotor 30 is quickly suppressed by executing the braking mode. For this reason, the risk that the main rotor rotates at a speed exceeding the design limit is reduced.

ヘリコプタ1が、有人機である場合を想定する。いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、制動モードを実行することにより、メインロータ30の回転数の増加が、速やかに抑制される。このため、パイロットによる操作負担が軽減される。   Assume that the helicopter 1 is a manned aircraft. In the helicopter 1 in some embodiments, an increase in the rotational speed of the main rotor 30 is quickly suppressed by executing the braking mode. For this reason, the operation burden on the pilot is reduced.

ヘリコプタ1が、無人機である場合を想定する。いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、制動モードを実行することにより、メインロータ30の回転数の増加が、速やかに抑制される。このため、ヘリコプタ1の自動制御がより容易となる。   Assume that the helicopter 1 is a drone. In the helicopter 1 in some embodiments, an increase in the rotational speed of the main rotor 30 is quickly suppressed by executing the braking mode. For this reason, automatic control of the helicopter 1 becomes easier.

なお、制動モードは、メインロータ30のピッチ角の減少に応答して(連動して)、実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置70は、メインロータのピッチ角の減少速度の絶対値が所定の第3閾値より大きくなったことを検出すると、制御装置70は、自動的に、制動モードを実行してもよい。   The braking mode may be executed in response to (in conjunction with) a decrease in the pitch angle of the main rotor 30. For example, when the control device 70 detects that the absolute value of the decrease speed of the pitch angle of the main rotor is larger than a predetermined third threshold value, the control device 70 may automatically execute the braking mode. .

(空中待機モード)
空中待機モードは、ヘリコプタ1の飛行中に、制御装置70によって、実行されるモードである。
(Air standby mode)
The air standby mode is a mode executed by the control device 70 during the flight of the helicopter 1.

ガス発生器10によって生成された燃焼ガスは、高温の燃焼ガスである。高温の燃焼ガスをヘリコプタの外部に排出する場合、相手側の赤外線探知装置によって、ヘリコプタ1が検出されるリスクが増大する。   The combustion gas generated by the gas generator 10 is a high-temperature combustion gas. When exhausting high-temperature combustion gas to the outside of the helicopter, the risk that the helicopter 1 is detected by the counterpart infrared detector increases.

いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、空中待機モードにおいて、燃焼ガスの排出が停止あるいは削減される。その結果、相手側の赤外線探知装置によって、ヘリコプタ1が検出されるリスクが低減される。   In the helicopter 1 in some embodiments, the emission of combustion gas is stopped or reduced in the air standby mode. As a result, the risk of the helicopter 1 being detected by the counterpart infrared detector is reduced.

(空中待機モードの第1例)
空中待機モードの第1例では、制御装置70は、ガスタービンエンジン(ガス発生器10)の動作が停止するように、ガス発生器10の動作を制御する。例えば、制御装置70が、燃焼器16に送られる燃料の燃料流量をゼロにする指令(例えば、燃料制御弁15に対する閉鎖指令)を、ガス発生器10に伝達することにより、ガス発生器10の動作を停止させることが可能である。
(First example of air standby mode)
In the first example of the air standby mode, the control device 70 controls the operation of the gas generator 10 so that the operation of the gas turbine engine (gas generator 10) is stopped. For example, the control device 70 transmits a command (for example, a closing command for the fuel control valve 15) for reducing the fuel flow rate of the fuel sent to the combustor 16 to the gas generator 10, whereby the gas generator 10 It is possible to stop the operation.

第1例における空中待機モードは、ガス発生器10の動作を停止させるとともに、第1電気機械50とメインロータ30とを機械的接続状態とし、かつ、第1電気機械50を電気モータとして機能させることにより実現される。空中待機モードにおいて、フリータービン20とメインロータ30とは、機械的接続状態とされてもよいし、機械的非接続状態とされてもよい。   In the air standby mode in the first example, the operation of the gas generator 10 is stopped, the first electric machine 50 and the main rotor 30 are mechanically connected, and the first electric machine 50 functions as an electric motor. Is realized. In the air standby mode, the free turbine 20 and the main rotor 30 may be in a mechanically connected state or may be in a mechanically disconnected state.

空中待機モードにおける第1電気機械50とメインロータ30との機械的接続状態は、例えば、第1動力伝達機構53と、主動力伝達機構40とを機械的接続状態にすることによって実現される(より具体的には、トランスミッション90の第2入力軸52と、出力軸92とを接続状態にすることによって実現される)。   The mechanical connection state between the first electric machine 50 and the main rotor 30 in the air standby mode is realized, for example, by bringing the first power transmission mechanism 53 and the main power transmission mechanism 40 into a mechanical connection state ( More specifically, this is realized by connecting the second input shaft 52 and the output shaft 92 of the transmission 90).

図8(第1例)は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示す。第1例における空中待機モードにおいて、メインロータ30の回転は、第1電気機械50(電気モータ)からの回転トルク(動力)によって行われる。   FIG. 8 (first example) shows an example of a state realized by the air standby mode. In the air standby mode in the first example, the main rotor 30 is rotated by rotational torque (power) from the first electric machine 50 (electric motor).

第1例における空中待機モードにおいて、制御装置70は、第1電気機械50が電気モータとして機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、電気モータとして機能する。   In the air standby mode in the first example, the control device 70 sends a control signal to the first electric machine 50 so that the first electric machine 50 functions as an electric motor. As a result, the first electric machine 50 functions as an electric motor.

第1例における空中待機モードでは、燃焼ガスの排出が停止される。このため、ヘリコプタ1が、相手側の赤外線探知装置により検出されるリスクが大幅に低減される。   In the air standby mode in the first example, the discharge of the combustion gas is stopped. For this reason, the risk that the helicopter 1 is detected by the counterpart infrared detection device is greatly reduced.

なお、第1例における空中待機モードは、ガス発生器10(ガスタービンエンジン)が非作動状態においても実行可能である。このため、例えば、ガス発生器10(ガスタービンエンジン)の故障に応答して、換言すれば、ガス発生器10の故障が制御装置70等によって検出されることに応答して、空中待機モードが自動的に実行されるようにしてもよい。この場合、空中待機モードを利用して、パイロットあるいはヘリコプタの自動操縦装置は、ヘリコプタ1を緊急着陸させることが可能である。   Note that the air standby mode in the first example can be executed even when the gas generator 10 (gas turbine engine) is not in operation. Therefore, for example, in response to a failure of the gas generator 10 (gas turbine engine), in other words, in response to the failure of the gas generator 10 being detected by the control device 70 or the like, the air standby mode is set. It may be automatically executed. In this case, the pilot or helicopter automatic pilot device can make the helicopter 1 make an emergency landing using the air standby mode.

(空中待機モードの第2例)
空中待機モードの第2例では、制御装置70は、ガスタービンエンジン(ガス発生器10)がアイドリング状態を維持するように、ガス発生器10の動作を制御する。例えば、制御装置70は、アイドリング状態に対応する燃料流量の燃料が、燃焼器16に送られるように、ガス発生器10(ガス発生器の燃料供給機構)を制御する。なお、アイドリング状態においては、燃焼器16の燃焼室内の炎が消えないように維持される。
(Second example of air standby mode)
In the second example of the air standby mode, the control device 70 controls the operation of the gas generator 10 so that the gas turbine engine (gas generator 10) maintains the idling state. For example, the control device 70 controls the gas generator 10 (the fuel supply mechanism of the gas generator) so that the fuel having the fuel flow rate corresponding to the idling state is sent to the combustor 16. In the idling state, the flame in the combustion chamber of the combustor 16 is maintained so as not to disappear.

第2例における空中待機モードは、ガス発生器10の動作をアイドリング状態に維持するとともに、第1電気機械50とメインロータ30とを機械的接続状態とし、かつ、第1電気機械50を電気モータとして機能させることにより実現される。空中待機モードにおいて、フリータービン20とメインロータ30とは、機械的接続状態であることが好ましい。   In the air standby mode in the second example, the operation of the gas generator 10 is maintained in the idling state, the first electric machine 50 and the main rotor 30 are mechanically connected, and the first electric machine 50 is set to the electric motor. It is realized by functioning as In the air standby mode, the free turbine 20 and the main rotor 30 are preferably in a mechanically connected state.

図8(第2例)は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示す。第2例における空中待機モードにおいて、メインロータ30の回転は、主として、第1電気機械50(電気モータ)からの回転トルク(動力)によって行われる。フリータービン20とメインロータ30とが、機械的接続状態である場合には、メインロータ30の回転は、フリータービン20からの動力によってアシストされる。   FIG. 8 (second example) shows an example of a state realized by the air standby mode. In the air standby mode in the second example, the main rotor 30 is mainly rotated by rotational torque (power) from the first electric machine 50 (electric motor). When the free turbine 20 and the main rotor 30 are in a mechanical connection state, the rotation of the main rotor 30 is assisted by the power from the free turbine 20.

空中待機モードにおいて、制御装置70は、第1電気機械50が電気モータとして機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、電気モータとして機能する。   In the air standby mode, the control device 70 sends a control signal to the first electric machine 50 so that the first electric machine 50 functions as an electric motor. As a result, the first electric machine 50 functions as an electric motor.

第2例における空中待機モードでは、燃焼ガスの排出が抑制される。このため、ヘリコプタ1が、相手側の赤外線探知装置により検出されるリスクが低減される。また、第2例における空中待機モードでは、ガス発生器10がアイドリング状態に維持される。このため、ガスタービンエンジンの動力を速やかに増加させることが可能である。   In the air standby mode in the second example, emission of combustion gas is suppressed. For this reason, the risk that the helicopter 1 is detected by the counterpart infrared detection device is reduced. Further, in the air standby mode in the second example, the gas generator 10 is maintained in an idling state. For this reason, it is possible to quickly increase the power of the gas turbine engine.

なお、空中待機モードは、ヘリコプタがホバリング状態(hovering state)にある時に、自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置70は、ヘリコプタ1の所在位置の位置変化率が所定の第4閾値より小さくなったことを検出すると、制御装置70は、自動的に、空中待機モードを実行してもよい。   Note that the air standby mode may be automatically executed when the helicopter is in a hovering state. For example, when the control device 70 detects that the position change rate of the location of the helicopter 1 is smaller than a predetermined fourth threshold, the control device 70 may automatically execute the air standby mode.

代替的に、あるいは、付加的に、空中待機モードは、パイロットによる操作、あるいは、ヘリコプタの外部からの遠隔操作に応答して、実行されるようにしてもよい。   Alternatively or additionally, the air standby mode may be executed in response to an operation by a pilot or a remote operation from outside the helicopter.

(回転数維持モード)
回転数維持モードは、ヘリコプタ1の飛行中に、制御装置70によって、実行されるモードである。
(Rotation speed maintenance mode)
The rotation speed maintaining mode is a mode executed by the control device 70 during the flight of the helicopter 1.

メインロータ30の回転数が減少すると、揚力等が不足する可能性がある。また、メインロータ30の回転数が増加すると、メインロータが破損する可能性がある。このため、パイロットは、揚力等が不足せず、かつ、メインロータが破損しない回転数の範囲を意識して、ヘリコプタを操縦する。   When the rotation speed of the main rotor 30 is reduced, lift and the like may be insufficient. Moreover, when the rotation speed of the main rotor 30 increases, the main rotor may be damaged. For this reason, the pilot operates the helicopter in consideration of the rotational speed range in which the lift and the like are not insufficient and the main rotor is not damaged.

実施形態におけるヘリコプタ1では、制御装置70が、回転数維持モードを実行することにより、パイロットが、メインロータの回転数の範囲を意識することなく、ヘリコプタ1を操縦することが可能となる。このため、パイロットの操作負担が軽減される。   In the helicopter 1 in the embodiment, the control device 70 executes the rotation speed maintenance mode, so that the pilot can maneuver the helicopter 1 without being aware of the range of the rotation speed of the main rotor. For this reason, the operation burden on the pilot is reduced.

回転数維持モードは、現時点の回転数を維持するモードであってもよい。代替的に、回転数維持モードは、所定の第5閾値以上、かつ、所定の第6閾値以下の回転数を維持するモードであってもよい。なお、第5閾値あるいは第6閾値は、メインロータのピッチ角の値等によって変動する変数であってもよい。   The rotation speed maintenance mode may be a mode for maintaining the current rotation speed. Alternatively, the rotation speed maintenance mode may be a mode that maintains a rotation speed that is equal to or higher than a predetermined fifth threshold value and equal to or lower than a predetermined sixth threshold value. The fifth threshold value or the sixth threshold value may be a variable that varies depending on the value of the pitch angle of the main rotor.

回転数維持モードは、フリータービン20とメインロータ30とを機械的接続状態とし、第1電気機械50とメインロータ30とを機械的接続状態とし、かつ、第1電気機械50を電気モータまたは発電機として選択的に機能させることにより実現される。   In the rotation speed maintaining mode, the free turbine 20 and the main rotor 30 are in a mechanical connection state, the first electric machine 50 and the main rotor 30 are in a mechanical connection state, and the first electric machine 50 is in an electric motor or power generation. This is realized by selectively functioning as a machine.

図9は、回転数維持モードによって実現される状態の一例を示す。回転数維持モードにおいて、メインロータ30は、フリータービン20からの回転トルク(動力)によって、回転する。また、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が増加すると、第1電気機械50は、メインロータ30の回転(換言すれば、主動力伝達機構40の回転)を減速させるように機能する。換言すれば、第1電気機械50は、発電機として機能する。他方、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が低下すると、第1電気機械50は、メインロータ30の回転(換言すれば、主動力伝達機構40の回転)をアシストするように機能する。換言すれば、第1電気機械50は、電気モータとして機能する。   FIG. 9 shows an example of a state realized by the rotation speed maintenance mode. In the rotation speed maintenance mode, the main rotor 30 is rotated by the rotation torque (power) from the free turbine 20. Further, in the rotation speed maintenance mode, when the rotation speed of the main rotor increases, the first electric machine 50 functions to decelerate the rotation of the main rotor 30 (in other words, rotation of the main power transmission mechanism 40). In other words, the first electric machine 50 functions as a generator. On the other hand, when the rotational speed of the main rotor decreases in the rotational speed maintenance mode, the first electric machine 50 functions to assist the rotation of the main rotor 30 (in other words, the rotation of the main power transmission mechanism 40). In other words, the first electric machine 50 functions as an electric motor.

回転数維持モードにおいて、制御装置70は、メインロータの回転数の増加に応答して(回転数の増加の検出に応答して)、第1電気機械50が発電機として機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、発電機として機能する。回転数維持モードにおいて、制御装置70は、メインロータの回転数の低下に応答して(回転数の低下の検出に応答して)、第1電気機械50が電気モータとして機能するように、第1電気機械50に制御信号を送る。その結果、第1電気機械50は、電気モータとして機能する。   In the rotation speed maintenance mode, the control device 70 responds to the increase in the rotation speed of the main rotor (in response to detection of the increase in the rotation speed) so that the first electric machine 50 functions as a generator. 1 Send a control signal to the electric machine 50. As a result, the first electric machine 50 functions as a generator. In the rotation speed maintaining mode, the control device 70 responds to the decrease in the rotation speed of the main rotor (in response to detection of the decrease in the rotation speed) so that the first electric machine 50 functions as an electric motor. 1 Send a control signal to the electric machine 50. As a result, the first electric machine 50 functions as an electric motor.

なお、回転数維持モードは、パイロットによる操作、あるいは、ヘリコプタの外部からの遠隔操作に応答して、実行されるようにしてもよい。代替的に、回転数維持モードは、回転翼機の飛行中に、デフォルトモードとして実行されるようにしてもよい。   The rotation speed maintenance mode may be executed in response to an operation by a pilot or a remote operation from the outside of the helicopter. Alternatively, the rotation speed maintenance mode may be executed as a default mode during the flight of the rotorcraft.

一般的なヘリコプタでは、メインロータのピッチ角操作等によって、メインロータの回転数が大きく変動する。このため、メインロータの回転数を維持するために行う操作に関し、パイロットの操作負担が大きい。これに対し、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ1では、回転数維持モードを実行可能である。このため、パイロットの操作負担が軽減される。   In a general helicopter, the number of rotations of the main rotor varies greatly due to the operation of the pitch angle of the main rotor. For this reason, the operation burden on the pilot is large with respect to the operation performed to maintain the rotation speed of the main rotor. On the other hand, in the helicopter 1 in some embodiments, the rotation speed maintenance mode can be executed. For this reason, the operation burden on the pilot is reduced.

(ヘリコプタのより詳細な説明)
図10を参照して、いくつかの実施形態によるヘリコプタ1について説明する。図10は、いくつかの実施形態によるヘリコプタ1の構成を模式的に示す機能ブロック図である。図10において、図1乃至図9に記載した部材または装置と同じ機能を有する部材または装置については、同一の図番または記号が付されている。同一の図番または記号が付された部材または装置について、繰り返しとなる説明は、省略する。
(More detailed explanation of helicopter)
With reference to FIG. 10, helicopters 1 according to some embodiments will be described. FIG. 10 is a functional block diagram schematically showing the configuration of the helicopter 1 according to some embodiments. In FIG. 10, members or devices having the same functions as the members or devices described in FIGS. 1 to 9 are given the same drawing numbers or symbols. A repeated description of members or devices having the same drawing number or symbol is omitted.

(減速機110)
ヘリコプタ1は、減速機110を備えていてもよい。減速機110は、例えば、トランスミッション90と、フリータービン20との間に位置する主動力伝達機構40の部分に配置される。減速機110は、減速機出力軸の回転数が、減速機入力軸の回転数よりも小さくなるように、減速機入力軸からの回転トルク(動力)を、減速機出力軸に伝達する。
(Reduction gear 110)
The helicopter 1 may include a speed reducer 110. The reduction gear 110 is arrange | positioned at the part of the main power transmission mechanism 40 located between the transmission 90 and the free turbine 20, for example. The reduction gear 110 transmits the rotational torque (power) from the reduction gear input shaft to the reduction gear output shaft so that the rotation speed of the reduction gear output shaft is smaller than the rotation speed of the reduction gear input shaft.

(クラッチ120)
ヘリコプタ1は、クラッチ120を備えていてもよい。クラッチ120とフリータービン20との間の動力伝達機構は、上流側動力伝達機構44であり、クラッチ120とメインロータ30との間の動力伝達機構は、下流側動力伝達機構46である。クラッチ120は、上流側動力伝達機構44からの回転トルクを、下流側動力伝達機構46に伝達可能である。他方、クラッチ120は、下流側動力伝達機構46からの回転トルクを、上流側動力伝達機構44に伝達することができない。このため、メインロータ30あるいは下流側動力伝達機構46は、クラッチ120よりも上流側に位置する機械要素によって、制動作用を受けることはない。
(Clutch 120)
The helicopter 1 may include a clutch 120. The power transmission mechanism between the clutch 120 and the free turbine 20 is an upstream power transmission mechanism 44, and the power transmission mechanism between the clutch 120 and the main rotor 30 is a downstream power transmission mechanism 46. The clutch 120 can transmit the rotational torque from the upstream power transmission mechanism 44 to the downstream power transmission mechanism 46. On the other hand, the clutch 120 cannot transmit the rotational torque from the downstream power transmission mechanism 46 to the upstream power transmission mechanism 44. For this reason, the main rotor 30 or the downstream power transmission mechanism 46 is not subjected to a braking action by a mechanical element located on the upstream side of the clutch 120.

(第2電気機械55、第2動力伝達機構58)
ヘリコプタ1は、第2電気機械55を備えていてもよい。第2電気機械55は、電気モータの機能を有するとともに、発電機の機能を有する。換言すれば、第2電気機械55は、発電機の機能を有する電気モータ(あるいは、電気モータの機能を有する発電機)である。第2電気機械55は、制御装置70からの信号(一点鎖線nで示される信号線を参照)に基づいて、電気モータまたは発電機として選択的に機能する。
(Second electric machine 55, second power transmission mechanism 58)
The helicopter 1 may include a second electric machine 55. The second electric machine 55 has a function of an electric motor and a function of a generator. In other words, the second electric machine 55 is an electric motor having a function of a generator (or a generator having a function of an electric motor). The second electric machine 55 selectively functions as an electric motor or a generator based on a signal from the control device 70 (see a signal line indicated by a one-dot chain line n).

第2電気機械55を電気モータとして用いる場合には、制御装置70は、例えば、第2電気機械55へ電力が供給されるように、第2電気機械55の動作を制御する。第2電気機械55を発電機として用いる場合には、制御装置70は、例えば、第2電気機械55への電力の供給が遮断されるように、第2電気機械55の動作を制御する。   When the second electric machine 55 is used as an electric motor, the control device 70 controls the operation of the second electric machine 55 so that electric power is supplied to the second electric machine 55, for example. When using the 2nd electric machine 55 as a generator, the control apparatus 70 controls operation | movement of the 2nd electric machine 55 so that supply of the electric power to the 2nd electric machine 55 is interrupted | blocked, for example.

第2電気機械55と、上流側動力伝達機構44とは、機械的に接続されている。図10に記載の例では、第2電気機械55の出力軸56(電気モータの出力軸、かつ、発電機の入力軸)は、減速機110の第2入力軸57に、機械的に接続されている。第2電気機械55と上流側動力伝達機構44とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。なお、第2電気機械55と上流側動力伝達機構44とは、減速機110を介さずに、機械的に接続されてもよい。   The second electric machine 55 and the upstream power transmission mechanism 44 are mechanically connected. In the example shown in FIG. 10, the output shaft 56 (the output shaft of the electric motor and the input shaft of the generator) of the second electric machine 55 is mechanically connected to the second input shaft 57 of the speed reducer 110. ing. The second electric machine 55 and the upstream power transmission mechanism 44 may be connected via a power transmission mechanism including a shaft, gears, and the like. Note that the second electric machine 55 and the upstream power transmission mechanism 44 may be mechanically connected without using the speed reducer 110.

第2電気機械55が、電気モータとして機能する時、第2電気機械55は、第2動力伝達機構58を介して、上流側動力伝達機構44に回転トルク(動力)を伝達する。換言すれば、第2電気機械55が、電気モータとして機能する時、第2電気機械55は、上流側動力伝達機構44の回転をアシストする。その結果、第2電気機械55は、メインロータ30の回転(加速)をアシストする。   When the second electric machine 55 functions as an electric motor, the second electric machine 55 transmits rotational torque (power) to the upstream power transmission mechanism 44 via the second power transmission mechanism 58. In other words, when the second electric machine 55 functions as an electric motor, the second electric machine 55 assists the rotation of the upstream power transmission mechanism 44. As a result, the second electric machine 55 assists the rotation (acceleration) of the main rotor 30.

第2電気機械55が、発電機として機能する時、第2電気機械55は、第2動力伝達機構58を介して、上流側動力伝達機構44から回転トルクを受け取ることによって、発電する。換言すれば、第2電気機械55が、発電機として機能する時、第2電気機械55は、上流側動力伝達機構44に制動力を付与する。その結果、第2電気機械55は、上流側動力伝達機構44(フリータービン20)の減速をアシストする。なお、第2電気機械55が、フリータービン20の減速をアシストする時、第2動力伝達機構58と上流側動力伝達機構44とは、機械的接続状態であることが必要である。   When the second electric machine 55 functions as a generator, the second electric machine 55 generates power by receiving rotational torque from the upstream power transmission mechanism 44 via the second power transmission mechanism 58. In other words, when the second electric machine 55 functions as a generator, the second electric machine 55 applies a braking force to the upstream power transmission mechanism 44. As a result, the second electric machine 55 assists the deceleration of the upstream power transmission mechanism 44 (free turbine 20). Note that when the second electric machine 55 assists the deceleration of the free turbine 20, the second power transmission mechanism 58 and the upstream power transmission mechanism 44 need to be in a mechanical connection state.

なお、第2動力伝達機構58と、上流側動力伝達機構44との間の機械的接続は、制御装置70からの信号により、切り離し可能であってもよい。   The mechanical connection between the second power transmission mechanism 58 and the upstream power transmission mechanism 44 may be detachable by a signal from the control device 70.

(バッテリ80)
バッテリ80は、第2電気機械55と、電力伝達可能に接続されている(破線pで示される電力線を参照。)。第2電気機械55が、電気モータとして機能する時、バッテリ80は、第2電気機械55に対して電力(駆動電力)を供給する。第2電気機械55が、発電機として機能する時、バッテリ80は、第2電気機械55から電力(発電電力)を受け取る。バッテリ80は、受け取った電力を蓄電する。なお、第2電気機械55と、電力伝達可能に接続されるバッテリは、第1電気機械50と電力伝達可能に接続されるバッテリと同一のバッテリであってもよいし、異なるバッテリであってもよい。
(Battery 80)
The battery 80 is connected to the second electric machine 55 so as to be able to transmit power (see a power line indicated by a broken line p). When the second electric machine 55 functions as an electric motor, the battery 80 supplies power (drive power) to the second electric machine 55. When the second electric machine 55 functions as a generator, the battery 80 receives electric power (generated electric power) from the second electric machine 55. The battery 80 stores the received power. The second electric machine 55 and the battery connected so as to be able to transmit power may be the same battery as the battery connected to be able to transmit power to the first electric machine 50, or may be a different battery. Good.

(第1電気機械50)
第1電気機械50と、下流側動力伝達機構46(例えば、下流側動力伝達機構46の一部を構成するトランスミッション90)とは、機械的に接続されている。第1電気機械50のその他の技術的事項については、図4乃至図9を参照して説明した技術的事項と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
(First electric machine 50)
The first electric machine 50 and the downstream power transmission mechanism 46 (for example, the transmission 90 that constitutes a part of the downstream power transmission mechanism 46) are mechanically connected. The other technical items of the first electric machine 50 are the same as the technical items described with reference to FIGS. 4 to 9, and thus the repeated description is omitted.

(スタータ/ジェネレータ130)
ヘリコプタ1は、スタータまたはジェネレータ(発電機)を備えていてもよい。図10に記載の例では、スタータおよびジェネレータは、1つの電気機械によって実現されている。スタータ130は、制御装置70からの信号(一点鎖線qで示される信号線を参照)に応答して、圧縮機12(例えば、圧縮機12のブレード)に回転トルク(動力)を付与する。その結果、圧縮機12から燃焼器16への圧縮空気の供給が開始される。図10に記載の例では、スタータ130は、ギアボックス140を介して、圧縮機12に回転トルク(動力)を付与する。
(Starter / Generator 130)
The helicopter 1 may include a starter or a generator (generator). In the example described in FIG. 10, the starter and the generator are realized by one electric machine. The starter 130 applies rotational torque (power) to the compressor 12 (for example, a blade of the compressor 12) in response to a signal from the control device 70 (see a signal line indicated by a one-dot chain line q). As a result, supply of compressed air from the compressor 12 to the combustor 16 is started. In the example illustrated in FIG. 10, the starter 130 applies rotational torque (power) to the compressor 12 via the gear box 140.

ガス発生器10が始動された後、ジェネレータ130は、シャフト13あるいは圧縮機12から受け取る回転トルク(動力)を用いて電力を生成する。シャフト13あるいは圧縮機12からの動力は、ギアボックス140を介して、ジェネレータ130に伝達される。ジェネレータ130により生成された電力は、例えば、ヘリコプタ内の空調のため、あるいは、アビオニクス(Avionics)の動作のために使用される。   After the gas generator 10 is started, the generator 130 generates electric power using the rotational torque (power) received from the shaft 13 or the compressor 12. Power from the shaft 13 or the compressor 12 is transmitted to the generator 130 via the gear box 140. The electric power generated by the generator 130 is used, for example, for air conditioning in a helicopter or for avionics operation.

(ギアボックス140)
ギアボックス140は、スタータ/ジェネレータ130と、圧縮機12との間に配置される。ギアボックス140は、スタータ/ジェネレータ130に機械的に接続され、圧縮機のシャフト(換言すれば、シャフト13)に機械的に接続される。ギアボックス140は、スタータ/ジェネレータ130から供給される回転トルク(動力)、あるいは、圧縮機のシャフトから供給される回転トルク(動力)を用いて(回転トルクを用いて発電される電力を用いる場合を含む)、ガスタービン部100の補機を駆動する。補機は、例えば、燃料タンク14から燃焼器16に燃料を供給する燃料供給ポンプ、潤滑油供給ポンプ、タービン制御装置150等である。
(Gearbox 140)
The gear box 140 is disposed between the starter / generator 130 and the compressor 12. The gearbox 140 is mechanically connected to the starter / generator 130 and mechanically connected to the compressor shaft (in other words, the shaft 13). The gear box 140 uses the rotational torque (power) supplied from the starter / generator 130 or the rotational torque (power) supplied from the compressor shaft (in the case of using electric power generated using the rotational torque). The auxiliary machine of the gas turbine unit 100 is driven. The auxiliary machines are, for example, a fuel supply pump that supplies fuel from the fuel tank 14 to the combustor 16, a lubricating oil supply pump, a turbine control device 150, and the like.

(タービン制御装置150)
タービン制御装置150(エンジン制御装置)は、制御装置70(上位の制御装置)からの信号(一点鎖線rで示される信号線を参照)に基づいて、ガスタービン部100内の各装置または各要素を制御する。例えば、タービン制御装置150は、ギアボックス140の動作を制御する。また、タービン制御装置150は、燃料制御弁15(または、燃料供給ポンプ)を制御して、燃料タンク14から燃焼器16に供給される燃料の流量を調整する。
(Turbine control device 150)
The turbine control device 150 (engine control device) is configured based on a signal (refer to a signal line indicated by a one-dot chain line r) from the control device 70 (high-order control device). To control. For example, the turbine controller 150 controls the operation of the gear box 140. Further, the turbine control device 150 controls the fuel control valve 15 (or fuel supply pump) to adjust the flow rate of fuel supplied from the fuel tank 14 to the combustor 16.

(排気温度低減装置160)
排気温度低減装置160は、燃焼ガスの流れ方向に対し、フリータービン20よりも下流側に配置される。排気温度低減装置160は、フリータービン20を通過した燃焼ガスeの温度を低減する。排気ガスの温度の低減により、ヘリコプタ1が、相手側の赤外線探知装置によって検出されるリスクが低減される。排気温度低減装置160による燃焼ガスの温度の低減は、燃焼ガスに、空気を混合することにより実行されてもよい。なお、いくつかの実施形態におけるヘリコプタは、上述の空中待機モードを実行可能であるため、排気温度低減装置160の構成は、省略されてもよい。あるいは、空中待機モードを実行している時には、排気温度低減装置160を非作動状態に制御してもよい。排気温度低減装置160を省略することにより、または、排気温度低減装置160を非作動状態にすることにより、燃焼ガスの圧力損失が低減される。その結果、ヘリコプタ1の推進効率が向上する。
(Exhaust temperature reduction device 160)
The exhaust temperature reduction device 160 is disposed downstream of the free turbine 20 with respect to the flow direction of the combustion gas. The exhaust gas temperature reducing device 160 reduces the temperature of the combustion gas e that has passed through the free turbine 20. By reducing the temperature of the exhaust gas, the risk that the helicopter 1 is detected by the counterpart infrared detector is reduced. Reduction of the temperature of the combustion gas by the exhaust temperature reduction device 160 may be performed by mixing air with the combustion gas. In addition, since the helicopter in some embodiments can execute the above-described air standby mode, the configuration of the exhaust temperature reduction device 160 may be omitted. Alternatively, when the air standby mode is being executed, the exhaust temperature reduction device 160 may be controlled to a non-operating state. By omitting the exhaust temperature reducing device 160 or by disabling the exhaust temperature reducing device 160, the pressure loss of the combustion gas is reduced. As a result, the propulsion efficiency of the helicopter 1 is improved.

(テールロータ170、第3電気機械180)
ヘリコプタ1は、テールロータ170を備えていてもよい。図10に記載の例では、テールロータ170は、第3電気機械180(テール側電気モータ)から供給される回転トルク(動力)によって、駆動される。第3電気機械180は、例えば、バッテリによって駆動される電気モータである。第3電気機械180を駆動するバッテリは、バッテリ80と同一のバッテリであってもよいし、バッテリ80とは異なるバッテリであってもよい。
(Tail rotor 170, third electric machine 180)
The helicopter 1 may include a tail rotor 170. In the example illustrated in FIG. 10, the tail rotor 170 is driven by rotational torque (power) supplied from the third electric machine 180 (tail-side electric motor). The third electric machine 180 is an electric motor driven by a battery, for example. The battery that drives the third electric machine 180 may be the same battery as the battery 80, or may be a battery different from the battery 80.

第3電気機械180は、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械であってもよい。第3電気機械180が発電機として機能する時、第3電気機械180は、テールロータ170から受け取る回転トルクにより、電力を生成する。生成された電力は、バッテリに蓄電されてもよい。   The third electric machine 180 may be an electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator. When the third electric machine 180 functions as a generator, the third electric machine 180 generates electric power by the rotational torque received from the tail rotor 170. The generated electric power may be stored in a battery.

図10に記載の例では、テールロータ170と第3電気機械180とは、第3動力伝達機構182を介して、機械的に接続されている。また、第3電気機械180の動作は、制御装置70からの信号(一点鎖線sで示される信号線を参照)に基づいて、制御される。   In the example illustrated in FIG. 10, the tail rotor 170 and the third electric machine 180 are mechanically connected via a third power transmission mechanism 182. The operation of the third electric machine 180 is controlled based on a signal from the control device 70 (see a signal line indicated by a one-dot chain line s).

代替的に、テールロータ170を、ガスタービン部100から受け取る回転トルクにより駆動してもよい。テールロータ170を、ガスタービンエンジンにより駆動する場合には、ガスタービン部100とテールロータとの間に、動力伝達機構を配置する必要がある。これに対し、テールロータ170を第3電気機械180(電気モータ)によって駆動する場合には、バッテリと第3電気機械180との間を電気ケーブルで接続すればよい。電気ケーブルを配置する際の設計の自由度は、動力伝達機構を配置する際の設計の自由度よりも大きい。また、電気ケーブルを用いる場合、動力伝達機構を用いる場合と比較して、重量、コスト、整備負担等を低減することが可能である。   Alternatively, the tail rotor 170 may be driven by rotational torque received from the gas turbine unit 100. When the tail rotor 170 is driven by a gas turbine engine, it is necessary to dispose a power transmission mechanism between the gas turbine unit 100 and the tail rotor. On the other hand, when the tail rotor 170 is driven by the third electric machine 180 (electric motor), the battery and the third electric machine 180 may be connected by an electric cable. The degree of freedom of design when arranging the electric cable is larger than the degree of freedom of design when arranging the power transmission mechanism. Further, when using an electric cable, it is possible to reduce weight, cost, maintenance burden, and the like as compared with the case where a power transmission mechanism is used.

また、テールロータ170が、第3電気機械180(電気モータ)によって駆動される場合には、制御装置70によって、テールロータ170の回転数を、自由に変更することができる。さらに、第3電気機械180(電気モータ)を用いる場合、テールロータ170の回転数を変更する時の、応答性が速い。換言すれば、第3電気機械180(電気モータ)を用いる場合、テールロータ170の回転によって生成される空気力を、自由に、かつ、応答性早く、変更することができる。このため、一般的なテールロータが有するテールロータのピッチ角変更機構を省略することが可能となる。その結果、ヘリコプタの重量あるいはコストが低減される。   Further, when the tail rotor 170 is driven by the third electric machine 180 (electric motor), the rotational speed of the tail rotor 170 can be freely changed by the control device 70. Furthermore, when the third electric machine 180 (electric motor) is used, the responsiveness when changing the rotational speed of the tail rotor 170 is fast. In other words, when the third electric machine 180 (electric motor) is used, the aerodynamic force generated by the rotation of the tail rotor 170 can be changed freely and quickly. For this reason, it becomes possible to omit the pitch angle changing mechanism of the tail rotor of a general tail rotor. As a result, the weight or cost of the helicopter is reduced.

(各動作モード)
図11乃至図14を参照して、図10に記載の例におけるヘリコプタ1の始動モード、アシストモード、制動モード、空中待機モード、および、回転数維持モードの例について説明する。
(Each operation mode)
With reference to FIGS. 11 to 14, examples of the start mode, the assist mode, the braking mode, the air standby mode, and the rotation speed maintaining mode of the helicopter 1 in the example illustrated in FIG. 10 will be described.

(始動モード)
図11に記載の例における始動モードは、図5に記載の例における始動モードに対して、テールロータ170の動作、および、第2電気機械55の動作が付加されている。メインロータ30の動作、第1電気機械50の動作、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係、フリータービン20と第1電気機械50との間の機械的接続関係、第1電気機械50とメインロータ30との間の機械的接続関係については、図5に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
(Start mode)
In the start mode in the example shown in FIG. 11, the operation of the tail rotor 170 and the operation of the second electric machine 55 are added to the start mode in the example shown in FIG. Operation of the main rotor 30, operation of the first electric machine 50, mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30, mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the first electric machine 50, first Since the mechanical connection relationship between the electric machine 50 and the main rotor 30 is the same as the example shown in FIG. 5, repeated description is omitted.

始動モードにおいて、テールロータ170は、回転停止状態に維持される。なお、回転停止状態とは、厳密な回転停止状態であることに限定されない。例えば、風あるいは振動によって、テールロータ170が動いている状態も、回転停止状態に含まれる。   In the start mode, the tail rotor 170 is maintained in a rotation stopped state. The rotation stop state is not limited to a strict rotation stop state. For example, a state where the tail rotor 170 is moving due to wind or vibration is also included in the rotation stopped state.

テールロータ170の回転停止状態は、第3電気機械180(テール側電気モータ)に電力を供給しないことによって、実現することが可能である。また、第3電気機械180が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置70が、第3電気機械180を発電機として機能させる信号を、第3電気機械180に送ることにより、テールロータ170の回転停止状態を実現することが可能である。   The rotation stop state of the tail rotor 170 can be realized by not supplying power to the third electric machine 180 (tail side electric motor). When the third electric machine 180 is an electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator, the control device 70 sends a signal that causes the third electric machine 180 to function as a generator. By sending it to the machine 180, it is possible to realize the rotation stop state of the tail rotor 170.

始動モードにおいて、第2電気機械55は、発電機として機能してもよい。すなわち、始動モードにおいて、制御装置70は、第2電気機械55を発電機として機能させる信号を、第2電気機械55に送ってもよい。代替的に、始動モードにおいて、第2電気機械55と上流側動力伝達機構44との間の機械的接続が切り離されてもよい。   In the start mode, the second electric machine 55 may function as a generator. That is, in the start mode, the control device 70 may send a signal for causing the second electric machine 55 to function as a generator to the second electric machine 55. Alternatively, in the start mode, the mechanical connection between the second electric machine 55 and the upstream power transmission mechanism 44 may be disconnected.

始動モードにおいて、メインロータ30およびテールロータ170が回転停止状態に維持される。その結果、ガスタービンの暖気運転時において、地上作業者の安全性が向上する。また、暖気運転時における騒音が低減される。   In the start mode, the main rotor 30 and the tail rotor 170 are maintained in the rotation stopped state. As a result, the safety of the ground worker is improved during the warm-up operation of the gas turbine. In addition, noise during warm-up operation is reduced.

なお、第3電気機械180(テール側電気モータ)の始動は、始動モードから上述のアシストモードへの切り替え時(換言すれば、上述の移行モード実行時)に行われてもよい。制御装置70が、始動モードからアシストモードへの切り替え時に、第3電気機械180を自動的に始動させることにより、テールロータ170を始動させるための追加的な操作が不要となる。   The third electric machine 180 (tail-side electric motor) may be started when the start mode is switched to the assist mode (in other words, when the transition mode is executed). When the control device 70 automatically starts the third electric machine 180 when switching from the start mode to the assist mode, an additional operation for starting the tail rotor 170 becomes unnecessary.

(アシストモード、制動モード)
図12に記載の例におけるアシストモード、制動モードは、図7に記載の例におけるアシストモード、制動モードに対して、テールロータ170の動作、および、第2電気機械55の動作が付加されている。メインロータ30の動作、第1電気機械50の動作、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係、第1電気機械50とメインロータ30との間の機械的接続関係については、図7に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
(Assist mode, braking mode)
In the assist mode and the braking mode in the example shown in FIG. 12, the operation of the tail rotor 170 and the operation of the second electric machine 55 are added to the assist mode and the braking mode in the example shown in FIG. . Regarding the operation of the main rotor 30, the operation of the first electric machine 50, the mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30, and the mechanical connection relationship between the first electric machine 50 and the main rotor 30, Since this is the same as the example described in FIG. 7, repeated description is omitted.

アシストモード、および、制動モードにおいて、テールロータ170は、回転状態である。なお、テールロータ170の回転状態は、第3電気機械180(テール側電気モータ)に電力を供給することによって、実現することが可能である。また、第3電気機械180が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置70が、第3電気機械180を電気モータとして機能させる信号を、第3電気機械180に送ることにより、テールロータ170の回転状態を実現することが可能である。   In the assist mode and the braking mode, the tail rotor 170 is in a rotating state. The rotational state of the tail rotor 170 can be realized by supplying electric power to the third electric machine 180 (tail electric motor). When the third electric machine 180 is an electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator, the control device 70 sends a signal that causes the third electric machine 180 to function as an electric motor. By sending it to the machine 180, the rotational state of the tail rotor 170 can be realized.

アシストモードにおいて、制御装置70は、第2電気機械55が電気モータとして機能するように、第2電気機械55に制御信号を送る。その結果、第2電気機械55は、電気モータとして機能する。アシストモードにおいて、第2電気機械55は、第2動力伝達機構58を介して、上流側動力伝達機構44に回転トルクを付与する。アシストモードにおいて、メインロータ30は、フリータービン20、第1電気機械50、および、第2電気機械55からの回転トルク(動力)によって、回転する。   In the assist mode, the control device 70 sends a control signal to the second electric machine 55 so that the second electric machine 55 functions as an electric motor. As a result, the second electric machine 55 functions as an electric motor. In the assist mode, the second electric machine 55 applies rotational torque to the upstream power transmission mechanism 44 via the second power transmission mechanism 58. In the assist mode, the main rotor 30 is rotated by rotational torque (power) from the free turbine 20, the first electric machine 50, and the second electric machine 55.

図10、および、図12に記載の例では、メインロータ30の回転が、第1電気機械50、および、第2電気機械55からの動力によってアシストされる。その結果、アシスト力が増強される。   In the example described in FIGS. 10 and 12, the rotation of the main rotor 30 is assisted by the power from the first electric machine 50 and the second electric machine 55. As a result, the assist force is enhanced.

制動モードにおいて、制御装置70は、第2電気機械55が発電機として機能するように、第2電気機械55に制御信号を送る。その結果、第2電気機械55は、発電機として機能する。制動モードにおいて、第2電気機械55は、第2動力伝達機構58を介して、上流側動力伝達機構44に制動力を付与する。その結果、フリータービン20が減速される。その結果、ガスタービンエンジン全体の減速応答性が速くなる。   In the braking mode, the control device 70 sends a control signal to the second electric machine 55 so that the second electric machine 55 functions as a generator. As a result, the second electric machine 55 functions as a generator. In the braking mode, the second electric machine 55 applies a braking force to the upstream power transmission mechanism 44 via the second power transmission mechanism 58. As a result, the free turbine 20 is decelerated. As a result, the deceleration response of the entire gas turbine engine becomes faster.

なお、制動モードにおいて、メインロータ30の制動は、第1電気機械50(発電機)によって実現される。メインロータ30が制動されるメカニズムについては、上述の説明(図4、および、図7に関する説明)と同様である。よって、繰り返しとなる説明は省略する。   In the braking mode, braking of the main rotor 30 is realized by the first electric machine 50 (generator). The mechanism by which the main rotor 30 is braked is the same as that described above (the description related to FIGS. 4 and 7). Therefore, repeated description is omitted.

(空中待機モード)
図13に記載の例における空中待機モードは、図8に記載の例における空中待機モードに対して、テールロータ170の動作、および、第2電気機械55の動作が付加されている。メインロータ30の動作、第1電気機械50の動作、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係、第1電気機械50とメインロータ30との間の機械的接続関係、ガス発生器10の動作については、図8に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
(Air standby mode)
In the air standby mode in the example shown in FIG. 13, the operation of the tail rotor 170 and the operation of the second electric machine 55 are added to the air standby mode in the example shown in FIG. 8. Operation of the main rotor 30, operation of the first electric machine 50, mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30, mechanical connection relationship between the first electric machine 50 and the main rotor 30, gas generation Since the operation of the device 10 is the same as that of the example shown in FIG. 8, repeated description is omitted.

空中待機モードにおいて、テールロータ170は、回転状態である。なお、テールロータ170の回転状態は、第3電気機械180(テール側電気モータ)に電力を供給することによって、実現することが可能である。また、第3電気機械180が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置70が、第3電気機械180を電気モータとして機能させる信号を、第3電気機械180に送ることにより、テールロータ170の回転状態を実現することが可能である。   In the air standby mode, the tail rotor 170 is in a rotating state. The rotational state of the tail rotor 170 can be realized by supplying electric power to the third electric machine 180 (tail electric motor). When the third electric machine 180 is an electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator, the control device 70 sends a signal that causes the third electric machine 180 to function as an electric motor. By sending it to the machine 180, the rotational state of the tail rotor 170 can be realized.

空中待機モードにおいて、制御装置70は、第2電気機械55が電気モータとして機能するように、第2電気機械55に制御信号を送る。その結果、第2電気機械55は、電気モータとして機能する。空中待機モードにおいて、第2電気機械55は、第2動力伝達機構58を介して、上流側動力伝達機構44に回転トルクを付与する。空中待機モードにおいて、メインロータ30は、主として、第1電気機械50、および、第2電気機械55からの回転トルク(動力)によって、回転する。   In the air standby mode, the control device 70 sends a control signal to the second electric machine 55 so that the second electric machine 55 functions as an electric motor. As a result, the second electric machine 55 functions as an electric motor. In the air standby mode, the second electric machine 55 applies rotational torque to the upstream power transmission mechanism 44 via the second power transmission mechanism 58. In the air standby mode, the main rotor 30 rotates mainly by the rotational torque (power) from the first electric machine 50 and the second electric machine 55.

図10、および、図13に記載の例では、メインロータ30の回転が、主として、第1電気機械50、および、第2電気機械55からの回転トルク(動力)によって実現される。2つの電気機械を備えることにより、メインロータ30を回転するための動力が増強される。また、2つの電気機械を備えることにより、一方の電気機械が故障した場合であっても、空中待機モードが実行可能となる。   In the example described in FIGS. 10 and 13, the rotation of the main rotor 30 is realized mainly by the rotational torque (power) from the first electric machine 50 and the second electric machine 55. By providing two electric machines, the power for rotating the main rotor 30 is enhanced. Also, by providing two electric machines, the air standby mode can be executed even when one of the electric machines fails.

(回転数維持モード)
図14に記載の例における回転数維持モードは、図9に記載の例における回転数維持モードに対して、テールロータ170の動作、および、第2電気機械55の動作が付加されている。メインロータ30の動作、第1電気機械50の動作、フリータービン20とメインロータ30との間の機械的接続関係、第1電気機械50とメインロータ30との間の機械的接続関係については、図9に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
(Rotation speed maintenance mode)
In the rotation speed maintenance mode in the example shown in FIG. 14, the operation of the tail rotor 170 and the operation of the second electric machine 55 are added to the rotation speed maintenance mode in the example shown in FIG. Regarding the operation of the main rotor 30, the operation of the first electric machine 50, the mechanical connection relationship between the free turbine 20 and the main rotor 30, and the mechanical connection relationship between the first electric machine 50 and the main rotor 30, Since it is the same as the example described in FIG. 9, repeated description is omitted.

回転数維持モードにおいて、テールロータ170は、回転状態である。なお、テールロータ170の回転状態は、第3電気機械180(テール側電気モータ)に電力を供給することによって、実現することが可能である。また、第3電気機械180が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置70が、第3電気機械180を電気モータとして機能させる信号を、第3電気機械180に送ることにより、テールロータ170の回転状態を実現することが可能である。   In the rotation speed maintaining mode, the tail rotor 170 is in a rotating state. The rotational state of the tail rotor 170 can be realized by supplying electric power to the third electric machine 180 (tail electric motor). When the third electric machine 180 is an electric machine that selectively functions as an electric motor or a generator, the control device 70 sends a signal that causes the third electric machine 180 to function as an electric motor. By sending it to the machine 180, the rotational state of the tail rotor 170 can be realized.

回転数維持モードでは、制御装置70は、第2電気機械55を電気モータまたは発電機として選択的に機能させるように、第2電気機械55を制御する。   In the rotation speed maintaining mode, the control device 70 controls the second electric machine 55 so that the second electric machine 55 selectively functions as an electric motor or a generator.

回転数維持モードにおいて、メインロータ30は、フリータービン20からの回転トルク(動力)によって、回転する。また、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が増加すると、第2電気機械55は、上流側動力伝達機構44に制動力を付与するように機能する。換言すれば、第2電気機械55は、発電機として機能する。他方、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が低下すると、第2電気機械55は、上流側動力伝達機構44に回転トルクを付与するように(回転をアシストするように)機能する。換言すれば、第2電気機械55は、電気モータとして機能する。   In the rotation speed maintenance mode, the main rotor 30 is rotated by the rotation torque (power) from the free turbine 20. Further, in the rotation speed maintaining mode, when the rotation speed of the main rotor increases, the second electric machine 55 functions to apply a braking force to the upstream power transmission mechanism 44. In other words, the second electric machine 55 functions as a generator. On the other hand, when the rotational speed of the main rotor decreases in the rotational speed maintenance mode, the second electric machine 55 functions to apply rotational torque to the upstream power transmission mechanism 44 (to assist the rotation). In other words, the second electric machine 55 functions as an electric motor.

回転数維持モードにおいて、制御装置70は、メインロータの回転数の増加に応答して(回転数の増加の検出に応答して)、第2電気機械55が発電機として機能するように、第2電気機械55に制御信号を送る。その結果、第2電気機械55は、発電機として機能する。回転数維持モードにおいて、制御装置70は、メインロータの回転数の低下に応答して(回転数の低下の検出に応答して)、第2電気機械55が電気モータとして機能するように、第2電気機械55に制御信号を送る。その結果、第2電気機械55は、電気モータとして機能する。   In the rotation speed maintaining mode, the control device 70 responds to the increase in the rotation speed of the main rotor (in response to detection of the increase in the rotation speed) so that the second electric machine 55 functions as a generator. 2 Send a control signal to the electric machine 55. As a result, the second electric machine 55 functions as a generator. In the rotation speed maintaining mode, the control device 70 responds to the decrease in the rotation speed of the main rotor (in response to the detection of the decrease in the rotation speed) so that the second electric machine 55 functions as an electric motor. 2 Send a control signal to the electric machine 55. As a result, the second electric machine 55 functions as an electric motor.

なお、図11、および、図14に記載の例では、クラッチ120を備える。このため、クラッチ120に接続された下流側動力伝達機構46(例えば、下流側シャフト)の回転数が、クラッチ120に接続された上流側動力伝達機構44(例えば、上流側シャフト)の回転数よりも大きい場合には、下流側動力伝達機構46と上流側動力伝達機構44との間の機械的接続状態は、非接続状態となる。   In addition, the example described in FIGS. 11 and 14 includes the clutch 120. Therefore, the rotational speed of the downstream power transmission mechanism 46 (for example, the downstream shaft) connected to the clutch 120 is higher than the rotational speed of the upstream power transmission mechanism 44 (for example, the upstream shaft) connected to the clutch 120. Is larger, the mechanical connection state between the downstream side power transmission mechanism 46 and the upstream side power transmission mechanism 44 is a non-connection state.

図11、および、図14に記載の例では、メインロータ30の回転数の維持が、主として、第1電気機械50、および、第2電気機械55の動作によって実現される。なお、上述のとおり、回転数維持モードにおいては、典型的には、メインロータ30は、フリータービン20からの回転トルクによって回転している。他方、第1電気機械50、および、第2電気機械55は、主として、メインロータ30の回転数維持のために使用される。2つの電気機械を備えることにより、メインロータ30の回転数を維持するための調整能力が増強される。また、2つの電気機械を備えることにより、一方の電気機械が故障した場合であっても、回転数維持モードが実行可能となる。   In the examples described in FIGS. 11 and 14, the maintenance of the rotation speed of the main rotor 30 is realized mainly by the operations of the first electric machine 50 and the second electric machine 55. As described above, in the rotation speed maintenance mode, typically, the main rotor 30 is rotated by the rotational torque from the free turbine 20. On the other hand, the first electric machine 50 and the second electric machine 55 are mainly used for maintaining the rotational speed of the main rotor 30. By providing two electric machines, the adjustment capability for maintaining the rotational speed of the main rotor 30 is enhanced. Further, by providing two electric machines, the rotation speed maintaining mode can be executed even when one of the electric machines breaks down.

いくつかの実施形態では、回転翼機は、VTOL機(Vertical Take−Off and Landing aircraft)、コンパウンドヘリ(Compound helicopter)、マルチコプター(Multicopter)である。メインロータ以外のすべてのロータを、電気モータ(あるいは、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械)によって、駆動してもよい。メインロータ以外のすべてのロータを、電気モータ(あるいは、電気機械)によって駆動する構成を採用することにより、回転翼機の重量、コスト、整備負担が軽減される。また、設計の自由度が向上する。   In some embodiments, the rotorcraft is a VTOL aircraft (Vertical Take-Off and Landing Aircraft), a compound helicopter, a multicopter. All rotors other than the main rotor may be driven by an electric motor (or an electric machine having a function of an electric motor and a function of a generator). By adopting a configuration in which all the rotors other than the main rotor are driven by an electric motor (or an electric machine), the weight, cost, and maintenance burden of the rotorcraft are reduced. In addition, the degree of freedom in design is improved.

代替的に、あるいは、付加的に、ガスタービン部からの距離が相対的に近い場所に配置されるロータは、ガスタービンエンジン(および、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械)により駆動され、ガスタービン部からの距離が相対的に遠い場所に配置されるロータは、電気モータ(あるいは、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械)によって駆動されるようにしてもよい。換言すれば、ガスタービン部からの距離が、所定の第7閾値以上の場所に配置されるロータは、ガスタービンエンジン(および、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械)により駆動され、ガスタービン部からの距離が、所定の第7閾値未満の場所に配置されるロータは、電気モータ(あるいは、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械)によって駆動されるようにしてもよい。ガスタービン部からの距離が相対的に遠い場所に配置されるロータを、電気モータ(あるいは、電気機械)によって駆動する構成を採用することにより、回転翼機の重量、コスト、整備負担が軽減される。また、設計の自由度が向上する。   Alternatively or additionally, the rotor arranged at a relatively close distance from the gas turbine section is a gas turbine engine (and an electric machine having an electric motor function and a generator function). The rotor that is driven by the electric turbine and disposed at a relatively far distance from the gas turbine section is driven by an electric motor (or an electric machine having the functions of an electric motor and a generator). Also good. In other words, the rotor disposed at a location where the distance from the gas turbine section is equal to or greater than the predetermined seventh threshold is driven by a gas turbine engine (and an electric machine having the functions of an electric motor and a generator). The rotor disposed at a location where the distance from the gas turbine portion is less than the predetermined seventh threshold is driven by an electric motor (or an electric machine having the functions of an electric motor and a generator). It may be. By adopting a configuration in which a rotor arranged at a relatively far distance from the gas turbine section is driven by an electric motor (or electric machine), the weight, cost, and maintenance burden of the rotorcraft are reduced. The In addition, the degree of freedom in design is improved.

なお、いくつかの実施形態における回転翼機は、上述の動作モード(アシストモード等)以外の動作モードを実行可能であってもよい。   Note that the rotorcraft in some embodiments may be able to execute an operation mode other than the above-described operation modes (assist mode or the like).

本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and it is obvious that the embodiments can be appropriately modified or changed within the scope of the technical idea of the present invention. Various techniques used in each embodiment or modification can be applied to other embodiments or modifications as long as no technical contradiction arises.

1 :ヘリコプタ
10 :ガス発生器
12 :圧縮機
13 :シャフト
14 :燃料タンク
15 :燃料制御弁
16 :燃焼器
18 :高圧タービン
20 :フリータービン
22 :出力軸
30 :メインロータ
31 :入力軸
40 :主動力伝達機構
44 :上流側動力伝達機構
46 :下流側動力伝達機構
50 :第1電気機械
51 :出力軸
52 :第2入力軸
53 :第1動力伝達機構
55 :第2電気機械
56 :出力軸
57 :第2入力軸
58 :第2動力伝達機構
70 :制御装置
80 :バッテリ
90 :トランスミッション
91 :第1入力軸
92 :出力軸
100 :ガスタービン部
110 :減速機
120 :クラッチ
130 :スタータ/ジェネレータ
140 :ギアボックス
150 :タービン制御装置
160 :排気温度低減装置
170 :テールロータ
180 :第3電気機械
182 :第3動力伝達機構
200 :動力伝達部
300 :胴体
400 :降着装置
1: Helicopter 10: Gas generator 12: Compressor 13: Shaft 14: Fuel tank 15: Fuel control valve 16: Combustor 18: High pressure turbine 20: Free turbine 22: Output shaft 30: Main rotor 31: Input shaft 40: Main power transmission mechanism 44: upstream power transmission mechanism 46: downstream power transmission mechanism 50: first electric machine 51: output shaft 52: second input shaft 53: first power transmission mechanism 55: second electric machine 56: output Shaft 57: Second input shaft 58: Second power transmission mechanism 70: Control device 80: Battery 90: Transmission 91: First input shaft 92: Output shaft 100: Gas turbine section 110: Reducer 120: Clutch 130: Starter / Generator 140: Gearbox 150: Turbine controller 160: Exhaust temperature reduction device 170: Tail rotor 180: Third electric machine 182: third power transmission mechanism 200: power transmission unit 300: fuselage 400: landing gear

Claims (15)

燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第1電気機械とを機械的に接続する第1動力伝達機構と、
前記第1電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第1電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記ガス発生器に供給される燃料流量の増加に応答して、前記アシストモードを実行する
転翼機。
A gas generator for generating combustion gas;
A free turbine driven by the combustion gas from the gas generator;
The main rotor,
A main power transmission mechanism that mechanically connects the free turbine and the main rotor;
A first electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A first power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the first electric machine;
A control device for controlling the operation of the first electric machine;
Comprising
The control device is capable of executing an assist mode in which the first electric machine applies rotational torque to the main power transmission mechanism,
In the assist mode, the first electric machine functions as the electric motor,
The control device executes the assist mode in response to an increase in the flow rate of fuel supplied to the gas generator.
Times Utatetsubasa machine.
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第1電気機械とを機械的に接続する第1動力伝達機構と、
前記第1電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第1電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記メインロータのピッチ角の増加に応答して、前記アシストモードを実行する
転翼機。
A gas generator for generating combustion gas;
A free turbine driven by the combustion gas from the gas generator;
The main rotor,
A main power transmission mechanism that mechanically connects the free turbine and the main rotor;
A first electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A first power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the first electric machine;
A control device for controlling the operation of the first electric machine;
Comprising
The control device is capable of executing an assist mode in which the first electric machine applies rotational torque to the main power transmission mechanism,
In the assist mode, the first electric machine functions as the electric motor,
The control device executes the assist mode in response to an increase in the pitch angle of the main rotor.
Times Utatetsubasa machine.
前記制御装置は、前記回転翼機の状態を示す状態信号、または、前記ガス発生器の状態を示す状態信号に応答して、前記アシストモードを自動的に実行する
請求項1又は2に記載の回転翼機。
Wherein the control device, the state signal indicating the state of the rotary wing aircraft, or in response to a state signal indicating the state of the gas generator, according to claim 1 or 2 automatically executes the assist mode Rotorcraft.
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第1電気機械とを機械的に接続する第1動力伝達機構と、
前記第1電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第1電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記第1電気機械が前記主動力伝達機構に制動力を付与する制動モードを実行可能であり、
前記制動モードにおいて、前記第1電気機械は、前記発電機として機能し、
前記制御装置は、前記メインロータのピッチ角の減少に応答して、前記制動モードを実行する
転翼機。
A gas generator for generating combustion gas;
A free turbine driven by the combustion gas from the gas generator;
The main rotor,
A main power transmission mechanism that mechanically connects the free turbine and the main rotor;
A first electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A first power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the first electric machine;
A control device for controlling the operation of the first electric machine;
Comprising
The control device is capable of executing an assist mode in which the first electric machine applies rotational torque to the main power transmission mechanism,
In the assist mode, the first electric machine functions as the electric motor,
The control device is capable of executing a braking mode in which the first electric machine applies a braking force to the main power transmission mechanism,
In the braking mode, the first electric machine functions as the generator,
The control device executes the braking mode in response to a decrease in the pitch angle of the main rotor.
Times Utatetsubasa machine.
前記制御装置は、前記ガス発生器を始動する始動モードを実行可能であり、
前記始動モードにおいて、前記メインロータは、回転停止状態である
請求項1乃至のいずれか一項に記載の回転翼機。
The controller is capable of executing a start mode for starting the gas generator;
The rotary wing machine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the main rotor is in a rotation stopped state in the start mode.
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第1電気機械とを機械的に接続する第1動力伝達機構と、
前記第1電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第1電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記ガス発生器を始動する始動モードを実行可能であり、
前記始動モードにおいて、前記メインロータは、回転停止状態であり、
前記始動モードにおいて、前記第1電気機械は、前記発電機として機能する
転翼機。
A gas generator for generating combustion gas;
A free turbine driven by the combustion gas from the gas generator;
The main rotor,
A main power transmission mechanism that mechanically connects the free turbine and the main rotor;
A first electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A first power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the first electric machine;
A control device for controlling the operation of the first electric machine;
Comprising
The control device is capable of executing an assist mode in which the first electric machine applies rotational torque to the main power transmission mechanism,
In the assist mode, the first electric machine functions as the electric motor,
The controller is capable of executing a start mode for starting the gas generator;
In the start mode, the main rotor is in a rotation stop state,
In the start mode, the first electric machine functions as the generator.
Times Utatetsubasa machine.
前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を制御し、
前記制御装置は、空中待機モードを実行可能であり、
前記空中待機モードにおいて、前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を停止するか、前記ガス発生器をアイドリング状態に維持するように前記ガス発生器を制御し、
前記空中待機モードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能する
請求項1乃至のいずれか一項に記載の回転翼機。
The control device controls the operation of the gas generator;
The control device can execute an air standby mode,
In the air standby mode, the control device controls the gas generator to stop the operation of the gas generator or to maintain the gas generator in an idling state;
The rotary wing machine according to any one of claims 1 to 6 , wherein the first electric machine functions as the electric motor in the air standby mode.
燃焼ガスを生成するガス発生器と、A gas generator for generating combustion gas;
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、A free turbine driven by the combustion gas from the gas generator;
メインロータと、The main rotor,
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、A main power transmission mechanism that mechanically connects the free turbine and the main rotor;
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械と、A first electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
前記主動力伝達機構と前記第1電気機械とを機械的に接続する第1動力伝達機構と、A first power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the first electric machine;
前記第1電気機械の動作を制御する制御装置とA control device for controlling the operation of the first electric machine;
を具備し、Comprising
前記制御装置は、前記第1電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、The control device is capable of executing an assist mode in which the first electric machine applies rotational torque to the main power transmission mechanism,
前記アシストモードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能し、In the assist mode, the first electric machine functions as the electric motor,
前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を制御し、The control device controls the operation of the gas generator;
前記制御装置は、空中待機モードを実行可能であり、The control device can execute an air standby mode,
前記空中待機モードにおいて、前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を停止するか、前記ガス発生器をアイドリング状態に維持するように前記ガス発生器を制御し、In the air standby mode, the control device controls the gas generator to stop the operation of the gas generator or to maintain the gas generator in an idling state;
前記空中待機モードにおいて、前記第1電気機械は、前記電気モータとして機能するIn the air standby mode, the first electric machine functions as the electric motor.
回転翼機。Rotorcraft.
前記制御装置は、前記ガス発生器の故障に応答して、前記空中待機モードを実行する
請求項7又は8に記載の回転翼機。
The rotorcraft according to claim 7 or 8 , wherein the control device executes the aerial standby mode in response to a failure of the gas generator.
前記制御装置は、前記メインロータの回転数を維持する回転数維持モードを実行可能であり、
前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置は、前記メインロータの回転数の増加に応答して、前記第1電気機械が前記発電機として機能するように前記第1電気機械を制御し、
前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置は、前記メインロータの回転数の低下に応答して、前記第1電気機械が前記電気モータとして機能するように前記第1電気機械を制御する
請求項1乃至のいずれか一項に記載の回転翼機。
The control device can execute a rotation speed maintenance mode for maintaining the rotation speed of the main rotor,
In the rotation speed maintenance mode, the control device controls the first electric machine so that the first electric machine functions as the generator in response to an increase in the rotation speed of the main rotor,
The control device controls the first electric machine so that the first electric machine functions as the electric motor in response to a decrease in the rotation speed of the main rotor in the rotation speed maintaining mode. The rotary wing machine as described in any one of thru | or 9 .
テール側電気モータと、
前記テール側電気モータによって駆動されるテールロータと
を更に備え、
前記制御装置は、前記テール側電気モータの動作を制御し、
前記制御装置は、前記始動モードの実行中に、前記テールロータが回転停止状態を維持するように、前記テール側電気モータの動作を制御する
請求項に記載の回転翼機。
A tail-side electric motor;
A tail rotor driven by the tail-side electric motor,
The control device controls the operation of the tail side electric motor,
The rotary wing machine according to claim 5 , wherein the control device controls the operation of the tail-side electric motor so that the tail rotor is maintained in a rotation stop state during execution of the start mode.
前記制御装置は、前記始動モードから前記アシストモードへの切り替え時に、前記テール側電気モータを始動させる
請求項11に記載の回転翼機。
The rotorcraft according to claim 11 , wherein the control device starts the tail-side electric motor when switching from the start mode to the assist mode.
前記テールロータのピッチ角変更機構を有さない
請求項11又は12に記載の回転翼機。
The rotorcraft according to claim 11 or 12 , wherein the tail rotor does not have a pitch angle changing mechanism.
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第2電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第2電気機械とを機械的に接続する第2動力伝達機構と
を更に備え、
前記主動力伝達機構は、
クラッチと、
前記クラッチと前記フリータービンとの間に配置される上流側動力伝達機構と、
前記クラッチと前記メインロータとの間に配置される下流側動力伝達機構と
を備え、
前記第1動力伝達機構は、前記下流側動力伝達機構に機械的に接続され、
前記第2動力伝達機構は、前記上流側動力伝達機構に機械的に接続され、
前記制御装置は、前記第2電気機械の動作を制御する
請求項1乃至13のいずれか一項に記載の回転翼機。
A second electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A second power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the second electric machine;
The main power transmission mechanism is
Clutch,
An upstream power transmission mechanism disposed between the clutch and the free turbine;
A downstream side power transmission mechanism disposed between the clutch and the main rotor,
The first power transmission mechanism is mechanically connected to the downstream power transmission mechanism;
The second power transmission mechanism is mechanically connected to the upstream power transmission mechanism;
The rotary wing machine according to any one of claims 1 to 13 , wherein the control device controls an operation of the second electric machine.
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第1電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第1電気機械とを機械的に接続する第1動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第2電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第2電気機械とを機械的に接続する第2動力伝達機構と
を具備し、
前記主動力伝達機構は、
クラッチと、
前記クラッチと前記フリータービンとの間に配置される上流側動力伝達機構と、
前記クラッチと前記メインロータとの間に配置される下流側動力伝達機構と
を備え、
前記第1動力伝達機構は、前記下流側動力伝達機構に機械的に接続され、
前記第2動力伝達機構は、前記上流側動力伝達機構に機械的に接続される
回転翼機。
A gas generator for generating combustion gas;
A free turbine driven by the combustion gas from the gas generator;
The main rotor,
A main power transmission mechanism that mechanically connects the free turbine and the main rotor;
A first electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A first power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the first electric machine;
A second electric machine that selectively functions as an electric motor or generator;
A second power transmission mechanism that mechanically connects the main power transmission mechanism and the second electric machine;
The main power transmission mechanism is
Clutch,
An upstream power transmission mechanism disposed between the clutch and the free turbine;
A downstream side power transmission mechanism disposed between the clutch and the main rotor,
The first power transmission mechanism is mechanically connected to the downstream power transmission mechanism;
The second power transmission mechanism is mechanically connected to the upstream power transmission mechanism.
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