JPH0427697A - ヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 従来の技術 本発明はヘリコプタ−に関し、更に詳細には、従来のテ
イルロータシステムに代わる反ヨーシステムの循環制御
スロットの性能の改良に関する。

テイルロータは、ヘリコプタ−のヨー制御を行う上で、
並びに主ロータがつくりだす押圧トルクを克服する上で
ほとんど唯一の手段であった。しかしながら、テイルロ
ータは、ヘリコプタ−の全ての事故の１５％以上に、多
くの場合テイルロータに衝撃が加わることによって、関
係している。

また、テイルロータはヘリコプタ−の音響信号を支配し
、操縦士の作業負荷に実質的に貢献している。

テイルロータの代わりに循環制御テイルブーム及び噴流
スラスタ（ｊｅｔ　ｔｈｒｕｓｔｅｒ）を使用する代替
の反トルク兼ヨー制御システムは、本願の譲受人と同じ
譲受人が所有するローガン（Ｌｏｇａｎ）等の米国特許
筒４．２００．２５２号に教示されている。このシステ
ムでは、ヘリコプタ−の胴体に設けた可変ピッチ軸流フ
ァンがつくりだす低圧空気をテイルブームの右側にある
薄い水平方向スロットから放出する。この空気流がつく
りだす噴流は、テイルブームの外形を辿り主ロータの伴
流（ｍａｉｎ　ｒｏｔｏｒ　ｗａｋｅ）を誘導して同様
のことを行う。この作用は任意の他の外装と同様に、主
ロータか発生するトルクに対する反作用を及ぼすのに必
要な方向にテイルブームに作用する揚力を生じる。循環
制御テイルブームが発生する力は、噴流スラスタが発生
する力によって補足され、噴流スラスタは全てのヨー機
動力（ｙａｗ　ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ　ｆｏｒｃｅｓ
）も発生させる。

本発明のこれらの二つの要素が発生する力の比率は、ヘ
リコプタ−の飛行モートに左右される。高速並進飛行中
には、主ロータの伴流かテイルブームを引いて行き、そ
の結果、テイルブームは本質的に何の力も生じず、全て
の力は噴流スラスタによって発生される。ヘリコプタ−
がホバリングモードにあるとき、テイルブームの循環制
御装置は必要な反トルク力の約６０％を生じ、噴流スラ
スタがバランスをとる。循環制御テイルブームは、噴流
スラスタと比べて比較的少ない動力消費で力を生じ、動
力は、主ロータを駆動するエンジンによって供給される
。従って、循環制御装置ができるだけ効率的な装置であ
るということが重要である。これは、特に、ヘリコプタ
−かホバリングモードで飛行しているとき、或いは航空
機が遷移揚力を通過するまで噴流スラスタが必要とする
動力の増大を回避するため、ヘリコプタ−が低い並進飛
行速度で移動しているときに特にいえることである。こ
の点について、必要な主ロータの動力は、スラスタを駆
動するのに必要なファンの動力か増大するに従って減少
し、「ノータ（ＮＯＴＡＲ）（登録商標）」は、航空機
の性能をペイロードに関して制限しない。

「ノータ」は、無テイルロータ（Ｎｏ　Ｔａ１ｌ　Ｒｏ
ｔｏｒ）の頭字語であり、上述の反トルク兼ヨー制御シ
ステムを記載したマグダネルダグラス（ＭｃＤｏｎｎｅ
　ｌ　］Ｄｏｕｇｌａｓ）の商標であり、これは従来の
テイルロー夕に代わるものである。

発　が解決しようとする　照点 本発明の目的は、ヘリコプタ−がホバリングモードにあ
るとき、又は低い並進速度で移動しているときの循環制
御テイルブームの性能を改善することである。

問題点を解決するための 概略にいうと、本発明は循環制御テイルブームと、噴流
スラスタと、流体源の組合せを使用するノータシステム
を提供する。噴流スラスタは、可変の側方力をブームに
与えるように、空気をテイルブームのいずれかの側に種
々の量で差し向けることができる。可変ピッチ軸流ファ
ンがヘリコプタ−の胴体に取付けられ、循環制御装置及
び噴流スラスタの両方の流体源をなす。更に、本発明は
、大きなエネルギを局部的に渦発生装置のところに発生
するように長さ方向スロット即ちノズル内に互いに関し
て及びノズルの端に関して間隔を隅でた関係で配置され
た渦発生装置を備えている。

長さ方向スロットから発生された層状の流れの薄い層が
ブームの表面に隣接して存在し、これを境界層のゆるや
かな流れ、低エネルギの粘性流体、及び最終的に自由流
れ流体流れ即ち主ロータのダウンウォッシュが追う。生
じた渦は、テイルブーム周りの循環制御を遅延分離（ｄ
ｅｌａｙ　５ｅｐａｒａｔｉｏｎ）し且つ高めるように
その高エネルギ流を低速で移動する境界層の空気流と混
合することにより境界層及び自白流れ流体流れと協働す
る。

夫胤貝 第１図は、本発明のノータシステムの図解におけるヘリ
コプタ−１及びこのシステムの各要素の機能を示す。ヘ
リコプタ−６の胴体部分には、可変ピッチ軸流ファン７
が配置され、これは空気を矢印８が示すように取入れる
。このファンは、矢印１０が示す軸線方向出力空気流を
作り出し、長さ方向ノズル１１を供給する。低圧空気が
テイルブーム１２の右側の非常に薄い水平なノズル即ち
スロット１１から放出される。ノズル１１は、噴流、即
ち矢印１４が示す薄いシート状の空気をつくりだし、こ
れはテイルブーム１２の外形を辿り、矢印１５が示す主
ロータの伴流を誘導し、これもまたテイルブームの外形
を辿る。主ロータ伴流１５のアタッチメントは、テイル
ブーム１３に作用する揚力を主ロータ１６のトルクに反
作用を加えるのに必要な方向につくりだす。循環制御シ
ステムは、ヘリコプタ−がホバリングモードにあるとき
に必要な反トルク力のほぼ６０％をつくりだす。

空気出口が矢印１８で示された噴流スラスタ１７は、ホ
バリング時に必要な反トルク力と全てのヨー機動力との
バランスをとる。このジェットスラスタ１７は、ここに
は詳細に図示してないが、二つの同心の截頭円錐体によ
って形成されたスリーブ弁組立体である。内側円錐体は
固定されていて空気を右又は左のいずれかに差し向ける
開口部を有する。外側円錐体は回転し、一定面積の切断
部を有する。外側円錐体の回転は噴流の出口面積を変化
させ、スラストの大きさ及び方向の両方についての要求
を満足させる。スラストの出口面積は、テイルブームに
一定圧力を維持するように、ファン７のブレードのピッ
チに関して調整される。

両方の機構は、従来のヘリコプタ−におけるのと同様に
挙動するように組立調整された操縦士のヨー制御ペダル
で制御される。ノータシステムの詳細は、本願に参考と
して組み込んだ米国特許第４゜２００、２５２号に図示
しである。

本発明は、渦発生装置２０を追加することによって、長
さ方向スロット即ちノズル１１の性能を改良することに
関する。各渦発生装置は、第２図に示すような反対方向
に回転する隣接した渦を持つ、断面がフィラメント状の
一対のトレーリング渦をつくりだす。これらの渦は、噴
流又は水平ノズル１１がつくりだすシート状の空気のす
ぐ外側に存在する境界層の粘性流体流れにエネルギを送
る。つくりだした渦は、主ロータによってつくりだされ
た自由流れを誘導して、テイルブームの表面から遅延分
離し、これによって、テイルブームに作用する揚力をつ
くりだすように、境界層と協働する。

本発明の渦発生装置の変形態様を第３Ａ図、３Ｂ図、及
び３０図に図示する。好ましい実施例を第３Ａ図に示し
、これは、ノズルの機内部分２４及び機外部分２５によ
って形成されたノズル２２の開口を橋渡しする薄いスト
ラップ２１から成る。長さ方向ノズルの機外部分及び機
内部分は、テイルブームの上外板２６及び下外板２７に
取付けた状態で図示しである。第３Ａ図の好ましい実施
例は、１５２．４ｍｍ　（６０インチ）ノズルにおいて
ほぼ３６１．９５ｍｍ　（１４，２５インチ）間隔を隔
てた、１．５９丁（０，０６２５インチ）厚で２５，４
ｒＭｎ（１インチ）幅の繊維強化テープである。

第３Ｂ図は、テイルブーム１２の全外形に合わせて機外
縁が流線型に成形されたスペーサ２８から成る渦発生装
置２０の変形態様を図示する。流線型に成形したスペー
サ２８は参照番号３０で示すファスナで所定位置に維持
される。

第３Ｃ図は、更に別の変形態様であり、この態様では矩
形のスペーサ３１がノズル表面に垂直に終端１．ている
。

第４図は、長さ方向スロット即ちノズルの幾つかの変形
態様の形体の性能を示す。点及び円から成るポイン（−
で表示される曲線は、渦発生装置か設けられていない完
全に開放したスロットを表し、右方に側進飛行するのに
最大ファン動力を必要とする。点及び六角形から成るポ
イントで表示される曲線は、第３Ａ図に示す渦発生装置
を二つ備えたスロットを表す。塗り潰した矩形は、同じ
渦発生装置を１５２４ｍｍ（６０インチ）のスロットに
三つ備え、右方に側進飛行するのに最小ファン動力を必
要とする。最後に、斜線を付した菱形は、胴体から干渉
流れが流れないようにするため、スロットの何れかの端
にカラーのような空気力学的フェンスを備えた全開スロ
ットを図示する。、この形体、即ちフェンスは、胴体か
らの干渉なしにブームがどれほど良好に飛行するかを表
し、多かれ少なかれノズルの潜在性能の案内である。こ
れは、フェンスが大きな抵抗を生ずるため、実際的な解
決策ではない。動力曲線は、テイルブームが右側方に３
７．０４ｋｍ／ｈ　（２０ノツト）で効率的に飛行して
いることを示す。これは、テイルブームがもはや側方に
揚力をつくりださないとき、ヘリコプタ−が遷移揚力を
通過した後まで動力の増大が生じず、従って、必要な主
ロータの動力が必要なファン動力の増大に従って減少す
るということを意味する。従って、本発明のノータは、
ペイロードに関して航空機の性能を制限しない。

本発明の渦発生装置は、第４図の曲線に図示しであるよ
うに、長さ方向スロット即ちノズルの性能を高めるとい
うことが合理的に明らかである。

渦発生要素の空気力学的設計及び構造について、本発明
の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更を行
うことができるということは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のノータシステムの部品を機能的に図
示するように胴体及びテイルブーム外板の一部を取り外
した、ヘリコプタ−の斜視図であり、 第２図は、システムの循環制御部分を構成する二つの長
さ方向ノズル即ちスロット及びノズルでの渦発生装置の
効果を図示する、テイルブームの一部の拡大図であり、 第３Ａ図、３Ｂ図、及び３０図は、長さ方向ノズルと関
連した、本発明の渦発生装置の変形態様の断面図であり
、 第４区は、渦発生装置、及び端にフェンスを備えた開放
スロワ）・の間隔が異なる、スロワ）・を全開にした状
態で側方への飛行を行う上でヘリコプタ−の速度に対し
て必要なファンの馬力を示すグラフである。 ６・・・ヘリコプタ−７・・・可変ピッチ軸流ファン１
１・・・長さ方向ノズル 出願人代理人　　佐　　藤　　−錐 図面の浄書（内容に変更なし） 一一一一一一一一 ｒ ＩＧ シ５　　（ＫＮＴＳ） 平成 年 月 ／２ 日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホバリング時のヘリコプターの主ロータのダウン
   ウォッシュに全体に垂直に配向されたテイルブームを持
   つヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システムにおい
   て、 前記テイルブームを長さ方向に延びる開口を有し、流体
   噴流を前記テイルブームの表面に接線方向に噴出するよ
   うに配置された少なくとも一つの真っ直ぐなノズルと、 前記少なくとも一つの真っ直ぐなノズルからの前記噴流
   噴出の端の中間に少なくとも一つの渦を発生する手段と
   、 前記テイルブームに可変の側方力を発生するように前記
   テイルブームの遠位端に配置され、流体を前記テイルブ
   ームの両側に差し向けることができる噴流スラスタと、 前記少なくとも一つの真っ直ぐなノズル及び前記噴流ス
   ラスタの両方に流体を供給する手段と、 を有することを特徴とする反トルク兼ヨー制御システム
   。
2. （２）前記少なくとも一つの渦を発生する手段が、前記
   真っ直ぐなノズルの前記端から間隔を隔てられた、前記
   真っ直ぐなノズルの前記開口を橋渡しする薄く幅狭のス
   トラップである、ことを特徴とする請求項（１）に記載
   の反トルク兼ヨー制御システム。
3. （３）前記少なくとも一つの渦を発生する前記手段が、
   前記開口内に配置され、前記開口に関して本質的に面一
   且つ流線型に終端するスペーサであることを特徴とする
   請求項（１）に記載の反トルク兼ヨー制御システム。
4. （４）前記少なくとも一つの渦を発生する前記手段が、
   前記開口内に配置され、前記ノズルの開口に関して本質
   的に垂直且つ面一の出口端のところで終端するスペーサ
   であることを特徴とする請求項（１）に記載の反トルク
   兼ヨー制御システム。
5. （５）前記少なくとも一つの渦を発生する前記手段が、
   ２５．４ｃｍ乃至４５．７２センチ（１０インチ乃至１
   ８インチ）間隔を隔てられた一連のストラップであるこ
   とを特徴とする請求項（２）に記載の反トルク兼ヨー制
   御システム。