JPH06510969A - ヘリコプタのヨー運動を自動的に静定する装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 ヘリコプタのヨー運動を自動的に静定する装置発明の分野 この発明は、模型サイズ及び実用サイズのヘリコプタにおけるヨー制御技術に関 するものである。特に、本発明は、ヘリコプタのテールロータ制御要素の外端部 に回動可能に取り付けられ、ヨー運動を静定するために、テールロータのスラス トを自動的に変化させる装置に関するものである。

背景技術 一般に、ホバリング中や低速飛行中に、安定したヨ一方向の向きを維持すること は、パイロットにとって困難な作業である。メインロータブレード及び横からの 突風等の大気の状態によりヘリコプタの胴体に負荷される定常的に変化するトル クに対してバランスを得るためには、ヘリコプタのパイロットは、連続的に航空 機のヨー制御機構を操作しなければならない。

従来、実用サイズのヘリコプタのパイロットは、コックピット内に配置されたフ ットペダルを操作してテールロータを制御する。ペダルは、ケーブル、ブツシュ ／プルロッド及びベルクランクによりテールロータブレードのコレクティブピッ チ制御機構に接続される。パイロットがペダル位置を調整すると、傾斜（ピッチ ）角及びこれに関連する回転中のテールロータのスラスト力の変化により、ヘリ コプタの重心を中心としたヨ一方向のモーメントが発生する。このモーメントは 、ヘリコプタの運動に用いられ、または、パイロットが関知する不安定なヨー運 動に抗するために用いられる。

無線操縦式の模型ヘリコプタも、実用サイズのヘリコプタと同様の要領で動作す る。パイロットは、携帯用の無線送信機を操作して、飛行中の模型内に配置され た電気機械式サーボアクチュエータに指令を送出する。ブツシュ／プルロッド及 びベルクランクは、サーボをテールロータブレードのコレクティブピッチ制御機 構に連結する。ヨ一方向の不安定さは、パイロットの制御を特に困難にする。

これは、パイロットが、模型ではなく無線送信機に取り付けられた制御部材を操 作しているため、ヨ一方向、ロール方向及び前後の際クリック方向の制御が、模 型のノーズがパイロットに向かっている場合には、操作方向が逆になるためであ る。

ヨ一方向の不安定さを制御するために、実用サイズ及び模型のヘリコプタには、 しばしばスタビライザが装備される。ジャイロスタビライザは、機械式及び電気 機械式のスタビライザとして広く分類される。機械的システムは、比較的大きな ジャイロアームまたはフライホイルのすりこぎ運動（角度）変位により、ヘリコ プタのいかなるヨ一方向変位にも抗する方向にテールロータブレードのピッチを 変化させる。電気機械式のシステムは、比較的小さなフライホイル機構の変位を 検出して、電子的な増幅作用及び電気機械式及び／または油圧式サーボアクチュ エータによりテールロータブレードを制御する。近代的なヘリコプタには、しば しばテールロータサーボ制御回路に電気的に結合された電気機械式ジャイロスタ ビライザ装置が用いられている。これらのジャイロシステムは、比較的高価で、 重く、航空機に搭載される無線受信機のバッテリの電力を消費させる。実用ヘリ コプタにおけるこうした電気機械式システムのデザインは、アメリカ特許第３゜ ５２８．６３３号に示されている。

いくつかのヨ一方向運動のスタビライザシステム、特に専用の電気機械式スタビ ライザシステムは、パイロットが航空機を操縦する場合には、常に解除される。

他のシステム、もっとも一般的には機械式のシステムは、パイロットが望むヨ一 方向の運動をも含めて、ヨ一方向の運動を抑制するように作用する。こうした機 械式システムにおいては、パイロットは、トリミング（ｌｒｉｍｉｉＢｌや平常 の航行におけるテールロータ制御のために強制的にジャイロ機構から制御を引き 継ぐ。ジャイロ機構は、変位に対して抵抗として作用する傾向があるため、パイ ロットは、制御入力に対する抵抗を受けることになる。この抵抗は、ヨーレート がゼロテない限り持続する。一般に、こうしたシステムは、制御性を犠牲にして 安定性を増強している。

こうした機械式の装置の一つが、アメリカ特許第３．００４，７３６号に示され ている。この機構は、ジンバル継ぎ手を介して回転スプライン軸より放射方向に 延びるとともにこれに固着された錘付きのアームとして形成されるジャイロマス を含み、スプライン軸は、他方においてテールロータのピッチ制御機構に連結さ れている。回転軸に対して垂直で、かつ回転軸からオフセットした軸を中心とす る回転アームのすりこぎ運動（傾動）により、スプライン軸が軸線方向に変位し てテールロータブレードのピッチを変化させる。テールロータ制御ケーブルには 、切り替えスプリングが設けられ、スプライン軸の軸線方向の移動を吸収する。

パイロットの制御入力により、制御が強制的にジャイロ機構から移され、航空機 が手動制御される。関連する機械式ジャイロスタビライザ機構は、１９７３年３ 月発行の雑誌「アメリカン・エアクラフト・モデラー」　（当初、コロンビア特 別区２０００５、ワシントン、１５番・ストリート、ノースウェスト、７３３に 所在）の第４１頁に詳細が記載されている。この機構において、ヨーモーメント は、ジャイロリングに負荷され、リングにオフセット軸を中心とする垂直位置か らのすりこぎ運動（傾動）を生起する。リングの変位により、テールロータシャ フトのスライダが移動して、ヨ一方向のモーメントに抗するようにテールロータ ブレードのピッチが変化する。この機構は、またパイロットも入力をも抑制し、 切り替えスプリング、ボールベアリング、ピポッドリンク、ジンバル機構及び特 別のデザインのテールのブーム構造を必要とする。

他の機械式ジャイロスタビライザシステムは、アメリカ特許第４．　７５９．　 ５１４号に開示されている。この機構は、テールロータ装置全体のオフセット軸 を中心とするジャイロ的なすりこぎ運動により、テールロータブレードに連結さ れたスライダを変位させる。このシステムは、パイロットの制御入力に切り替え られるというよりは、むしろ機械的に混合されるスタビライザ制御入力を有する 点で、上記の機械的システムとは異なっている。このシステムの明らかな欠点は 、テールロータの取り付は構造が複雑で、テールロータ駆動軸に内蔵されたユニ バーサルジヨイントを必要とする点にある。

ヘリコプタのテールロータ制御及びスタビライザ装置の他の参考文献には、基本 的なロータ制御システムを示すアメリカ特許第３，２１１，２３５号、主制御リ ンクが故障した場合の帰還航行に十分なテールロータピッチの制御のためのスプ リングにより付勢されたアクチュエータを軍用ヘリコプタに用いることを開示す るアメリカ特許第３，５３２，３０２号、及びギアと、レバーと、ブツシュ／プ ルロッドの複雑なシステムによりトルク変化の検出及び修正を行う、模型ヘリコ プタにおける過渡状態におけるヨ一方向の不安定さを減少させるジャイロを用い ない技術を開示するアメリカ特許第４．２７２，０４１号が含まれる。

現在使用されているこれらの及びこれらに類するヨー静定システムは、一つまた はそれ以上の欠点を有している。機械的な構成は、高価なマルチプルボールベア リング、複雑な構成のジンバル機構、特別なデザインのスライディング軸、特別 のデザインのテールブーム構造及びピボット機構を必要とする。また、多くの機 械式の構成では、注意深く調整または「整調」しなければならないパイロット用 ヨー制御ケーブルの切り替えスプリングを必要とする。硬いスプリングは、ジャ イロの有効性を阻害し、また柔らかすぎるスプリングは、パイロットの制御を減 少させて危険を招く恐れがある。電気機械式システムは、模型に用いるには重く 、高価であり、実用サイズのものに用いる場合には、複雑で、高価なサーボアク チュエータを必要とする。

従って、構造が簡単で、計量で、安値で、低電力消費で動作し、かつ通常操作に おいてパイロットの制御を過剰に阻害しないスタビライザシステムが必要とされ ている。

発明の要旨 一般的にいって、本発明によれば、ヘリコプタのヨ一方向運動を自動的に静定す る装置が提供される。こうした装置は、テールロータのピッチ変化制御要素によ りサポートされ、パイロットのテールロータ制御に対するオフセットとして動作 する。

水平ロータ軸を中心に回転する中空ロータシャフトから放射状に延びる複数のロ ータブレードを持つテールロータを備え、中空シャフトを通って延び、ブレード のコレクティブピッチを手動変化させるためにブレードに動作可能に連結された ブツシュ／プルロッドを有するヘリコプタにおいて、ヘリコプタのヨ一方向運動 を自動的に静定する装置は、テールロータとともに回転し、ブツシュ／プルロッ ドの外側端部において、この外側端部により実質的前後方向の軸線を中心に回動 じてヨー運動に応じてブレードのコレクティブピッチを自動的に変化させるよう に取り付けられたジャイロを持つジャイロ装置を備えている。ジャイロ装置は、 ブツシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャイロロータに動作可能に連結さ れ、これらをブツシュ／プルロッドとともに一体的に移動させて、ロータシャフ トに対するブツシュ／プルロッドの手動変位によりロータブレードのコレクティ ブピッチを変化させるとともに、ジャイロロータのすりこぎ運動によりロータブ レードのコレクティブピッチを変化させるためにブツシュ／プルロッドに対して 自動的にスライドするピッチスライダを有している。

本発明の目的は、ヘリコプタのヨー運動を自動的に静定するための改良された装 置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、航空機に負荷されて航空機を不安定にするヨーモー メントに基づいて自動的テールロータのヨー制御を行う装置を提供することにあ る。

本発明の他の目的及び利点は、以下の好適実施例の説明より明らかになろう。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の好適実施例によるヘリコプタのヨー運動を自動的に静定する 装置の平面図であり、駆動バー６５、コイルスプリング７４及びジャイロアーム ６７．６８の一部を図示を明瞭にするために取り除いてしめす、第２図は、第１ 図の装置の背面図であり、ギアボックスの一部を図示を明瞭にするために切り欠 いて示す、 第３図は、第２図に示す装置のロータハブ２０と、ブツシュ／プルロッド３１、 ピッチスライダ３５、ジャイロ取付部材３６及びジャイロ回動アーム５０の斜視 図である。

好適実施例の説明 本発明の要旨の理解を助けるために、図面に示し、特定の名称を用いて示された 実施例を参照する。なお、以下の説明により本発明の範囲が制限されないことは 、ともかく理解されなければならない。以下に説明する装置は、他の実施態様又 は変形例及び以下に説明する本発明の原理の他の用途への使用は、本発明に関連 して当業者において通常化じるものであると予測される。

第１図及び第２図には、本発明の好適実施例によるヘリコプタのテールブーム１ ２の後端部に設けられたテールロータ１１に動作可能に連結されたヨー静定装置 が示されている。テールブーム１２は、ヘリコプタのキャビン部より後方に延び 、テールロータのギアボックス１４を支持している。ギアボックス１４は、テー ルブーム１２からロータシャフト１７に回転駆動力を伝達するギア装置１５を収 容している。ロータシャフト１７は、ギアボックス１４を通って左右方向に延び ており、左右方向のロータ軸１９を中心に回転する出方駆動ギア１８に回転可能 に固着されている。ロータシャフト１７は、中空で、その外端部はロータハブ２ ０内に位置している。一対のブレード把持部材２５．２６は、ハブ２ｏから放射 状に延び、対応する対の相互に反対側に位置するブレード２３．２４を保持して いる。ブレード把持部材２５．２６は、ハブ２ｏに取り付けられて、ロータ軸１ ９に対して直角に交差するピッチ軸２７を中心に回動する。ブレード把持部材２ ５．２６及びそれらに把持されたロータブレード２３．２４のピッチ軸２７を中 心とする相互回動により、以下に説明するように。ロータブレード２３．２４の コレクティブピッチが変化して、ロータブレードの回転によって発生される対応 するスラストを変化させて、ヘリコプタのメインロータ軸を中心とするヨーモー メントを発生する。

パイロットによるヨー運動指令は、テールブーム１２に点３ｏにおいて回動可能 に取り付けられたベルクランク２９により伝達される。ブツシュ／プルロッド３ １は、端部３２においてベルクランク２９に取り付けられるとともに。ギアボッ クス１４の回りにＵ字状に延びており、中空ロータシャフト１７を通ってロータ ブレード２３．２４よりも外側に延びている。

第１．２．３図に示すように、ヨー静定装ｒ１１１ｏの残りの構成部材は、ピッ チスライダ３５を含むテールロータ１１と、ジャイロ取付部材３６と、ジャイロ ロータ３７、ジャイロ保持カラ３８、クロスリンク３９及びピッチリンク４ｏ１ ４１である。ジャイロ取付部材３６は、ブツシュ／プルロッド３１の外端部に取 り付けられ、セットネジ８４により固定されている。ジャイロ取付部材３６は、 はぼ円筒状であるが、外向きに延びる回動アーム延長部４５を有している。回動 ア−ム鍍長部４５の４端部は、ジャイロ回動を支える尾根部４４で衝合する一対 のピッチ規制面４２．４３を規定する。ピッチ規制面４２．４３は、尾根部４４ から内向きに傾斜し５゛Ｃおり、ロータ軸線１９に垂直な而（すなわちジャイロ 取付部材３６の平坦面４７）に対して約１，５度傾斜している。ジャイロ取付部 材３６は、ブツシュ／プルロッド３１に固定され、尾根部４４をヘリコプタのメ インロータ軸に対してほぼ垂直に保持する。回動アーム延長部４５は、さらに、 後向きの平坦面４６を規定し、この後向き平坦面は、外向きの平坦面４７ととも に、ジャイロアーム５０の軸部４９を収容する回動アーム収容溝４８を形成する 。回動アーム延長部４５は、前後方向のボア５２を有しており、このボアは左右 方向のロータ軸１９に（点５４で）直交する前後方向のジャイロ回動軸５３を規 定する。ジャイロ回動アーム５ｏは、ボア５２を通って延び、軸受点５４におい て折れ曲がり、回動アーム収容溝４８を通って外側に突出して、外側に突出した 軸部４９を形成する。ジャイロロータ３７は、軸部４９に回転可能に取り付けら れ、軸部によって規定されるジャイロ軸５６を中心に回転する。ジャイロ軸５６ は、矢印５１で示す角度を通り、前述のようにピッチ規制面４２．４３により機 械的に規定された上限及び下限５６ａ、５６ｂ間で回動する。ボア５２の前側端 部がら突出した回動アーム５０は、はぼ上向きに延び、次いで後ろ向きに延びて スライダ結合アーム５５を形成する。第３図に示すように、中立位置の回動アー ム５２においてジャイロ軸５６と左右方向ロータ軸１９は同軸状に配置される。

回動アーム５０が回動軸５３を中心に回動すると、軸部４９とジャイロ軸５６が ５６ａと５６ｂ間で回動して、結合アーム５５を矢印５７で示すように左右に回 動させる。

ピッチスライダ５５は、はぼ円筒状に形成され、ブツシュ／プルロッド３１が挿 通する中央通路６２を有しており、スライダ３５のジャイロ取付部材３６とハブ 間でロッド３１及び軸１９に沿った摺動を可能としている。ピッチスライダ５５ は、さらに、半可撓性スライダリンク５９を有しており、はぼ上向きに延び、次 いで外向きに延びて回動アーム５ｏのスライダ結合アーム５５に回動可能に連結 されている。スライダ３５のスライダリンク部５９は、ブツシュ／プルロッド３ １が軸１９に沿って直線運動するときにスライダ３５がブツシュ／プルロッド３ １とほぼ一体的に移動するのに十分な剛性を有し、かつ結合アーム５５が５７で 示す円弧にそって回動する時に僅かに垂直方向に曲がるのに十分な可撓性を備え たナイロン等の材料で形成される。実用サイズのヘリコプタへの適用においては 、半可撓性リンク５９は、好ましくは、一端をアーム５５に連結され、他端をス ライダ３５に連結された単一のリンクに変更する。スライダ３５は、クロスリン ク３９に係合する中央の、小径部５８を規定する。クロスリンク３９は、はぼ棒 状であり、小径部５８を包囲して、スライダ３５及び軸１９を中心に回転自在で あり、カリ矢印６３で示すようにスライダ３５と軸１９と一体的に左右に摺動す るように小径部５８と係合するサイズの中心孔（図示せず）を有している。クロ スリンク３９は、一対の外向きに延びる駆動バー６４．６５を有している。一対 の直径方向に対向するピッチリンク４０，４１は、外側ヨーク端部のおいてクロ スリンク３９に回動可能に連結されており、その内端部は対応するブレード把持 アーム６０．６１に結合されている。他方、ブレード把持アーム６０，６１はそ れぞれブレード把持部材２５．２６に固着されている。この結合により、クロス リンク３９及びこれに取り付けられたピッチリンク４０，４１の左右方向への移 動により、把持アーム６０．６１が回転し、対応するブレード把持部材２６．２ ６がピッチ軸２７を中心に回動して、ロータブレード２３．２４のコレクティブ ピッチを変化させる。

ジャイロロータ３７は、ジャイロハブ６６と一対の直径方向に延びる錘付きジャ イロアーム６７．６８を有している。ジャイロロータ３７は、セットネジ６９に より軸部４９の端部に固着されたジャイロ保持カラー３８によって軸部４９上に ジャイロ軸５６を中心に回転可能に保持されている。この構成において、ジャイ ロロータ２７及びそのほぼ平坦な内側部７２がジャイロ取付部材３６の外側端部 、特にジャイロ回動の尾根部４４に衝合した状態で回転する。

錘付きのジャイロアーム６７．６８は、はぼ平坦で、矩形断面（第１図に示すよ うに）を有し、ハブ６６からほぼ放射方向に延びている。各アーム６７．６８は 、対応する一方の駆動バー６４．６５が挿通する孔（図示せず）を有しており、 これによりジャイロロータ３７を、クロスリンク３９及びテールロータ１１に一 体的に回転させる。各アーム６７．６８の孔は、アーム６７．６８が回動アーム ５０とともに回動したときに、対応する駆動バー６４．６５に対して角度を持つ ことが出来る寸法に形成される。一対のコイルスプリング７４．７５は、クロス リンク３９と対応するジャイロアーム６７．６８間で、それぞれ対応する駆動バ ー６４．６５を包囲する。スプリング７４．７５は、望ましくない振動を緩衝し 、ジャイロロータ３７を、軸部４９及びそのジャイロ軸５６が第２図及び第３図 に示すように左右方向のロータ軸１９と一直線に整列するゼロ位置又は中立位置 に付勢する。

動作において、ヨー静定装置ｍ１ｆｌＯは、テールロータとともに以下の通り動 作する。

スライダ３５、ジャイロ取付装置３６、ジャイロ回動アーム５０及びジャイロ保 持カラ３８は、すべて接続され、ブツシュ／プルロッド３１とともにギアボック ス１４に対して軸にそって一体に移動する。これらの要素は、ギアボックス１４ に対して軸１９を中心には回転しない。中空ロータシャフト１７とロータブレー ド２３．２４、ピッチリンク４０．４１、クロスリンク３９、駆動バー６４．６ ５及びジャイロロータ３７は、すべて相互接続され、ジャイロ軸５６を中心に回 転するジャイロロータを除くすべてが左右方向のロータ軸１９を中心に一体的に 回転する。動作中に、回転するブレード２３．２４により軸１９と平行な方向に 発生されるスラストは、ブツシュ／プルロッド及びこれに相互接続された部材（ カラ３８、ジャイロロータ３７、ジャイロ取付部材３６、スライダ３６、クロス リンク３９及びピッチリンク４０．４１）を軸１９に沿って直線運動させるピボ ット接続部３０を中心とするベルクランク２９の手動回転により変化する。この 結果生じるピッチリンク４０．４１の左右方向の変位により、ブレード２３．２ ４をピッチ軸を中心として回動させ、従ってコレクティブピッチを変化させ、こ れに応じてロータのスラストを変化させる。このスラスト力は、ヘリコプタのメ インロータ軸を中心とするヨーモーメントを発生する。ジャイロロータ３７は、 ブツシュ／プルロッド３１の動作によって直線的に変位するので、ロータ３７に はすりこぎ運動（傾動）を生起しない。すなわち、ジャイロロータ３７は回転５ ６（ゼロ位置又は中立位置ではロータ軸１９と一致する）の軸以外の軸を中心と しては回転しない。

突風やヘリコプタの正常動作におけるメインロータ装置のトルクの変化にょって 、ヘリコプタには突然ヨー運動（メインロータ軸を中心とする回転）が生じる。

一般に、回転面を除くすべての面において、ジャイロ機構へのモーメント負荷ヲ 与えると、すりこぎ動作が生じる。ヘリコプタのヨー運動により、両軸５３及び １９に垂直な軸を中心とするジャイロロータ３７の有効なモーメントが生じ、軸 部４９が限界位ｆｆ１ｉ５６ａ及び５６ｂ間で変位する。パイロットにより、ベ ルクランク２９が固定されている限り、回動アーム５ｏの角度変位によりピッチ スライダ３５が半可撓性スライダリンク５９を介してクロスパー３９及びピッチ リンク４０．４１を通じてロータ１１のコレクティブピッチを変化させる。この 結果生じたスラストの変化が、誘起のもととなったヨー運動に抗する。

このヨー静定装置１０により補正されるヨー運動補正の限界は、面４２．４３の 角度によって規定される。すなわち、回動アーム５ｏは、回動軸５３を中心に回 転し、ジャイロロータ３７は、軸部４９を中心に回転し、ジャイロロータ３７の 面の内側部７２は、結果として面４２．４３のいずれかに衝合する。ジャイロロ ータ３７が、この機械的な限界に対してすりこぎ運動すると、さらにすりこぎ運 動をすることは出来ず、テールロータ装置に対するジャイロからの入力が不能と なる。

機能的にいえば、本発明は、パイロットによるテールロータの制御に対して、オ フセット又は制限調整された静定機能を構成する。新たな機首方向へのヘリコプ タを旋回させるために必要な連続的なパイロットにょるヨー制御入力は、ジャイ ロ装置に予め設定された限界へのすりこぎ運動を生起し、この限界点に到達する と、その後はヨ一方向の変化に対してこれに対向するカが作用しなくなる。瞬間 的な制御入力によりジャイロスコープ部分を、回転軸に実質的に平行に変位させ る。こうした直線変位は、ジャイロ装置部に対してすりこぎ運動を生起させず、 従って上記のジャイロ機構はこうした入力操作に対する抵抗を生じない。これは 、本発明がヘリコプタを静定するが、パイロットによる制御を過剰に阻害しない ことを意味するものである。

なお、変形例によれば、ジャイロ回動軸５３を水平線に対して幾分傾斜させれば 、ヨー及びロールの双方に対してジャイロを反応させること力咄来る。

またさらに他の実施例によれば、スプリング７４．７５の機能は、ジャイロ取材 部材３６とピッチスライダ３５を連結するスプリング装置、ジャイロ取付部材３ ６とジャイロ回動アームを連結するスプリング装置、又は軸部４９とジャイロ取 付部材３６を回動軸５３の近傍で連結するナイロン等の材料で形成された可撓ヒ ンジに厘き換えることが出来る。

さらに、他の実施例によれば、錘付きのアーム６７．６８は、エアフォイル断面 として、二次的テールロータ装置として作用させることが出来る。

さらに他の実施例によれば、ジャイロによる自動的な静定動作の機械的限界は、 ピッチスライダ３５の移動又は回動アームの変位を制限することにより与えられ るようにしてもよい。

なお、本発明は、図面及び上記の説明により詳細に説明したが、これらは説明的 なものであり、限定的な性質のものではなく、単に好適実施例を示したのみであ り、本発明の要旨に含まれるすべての変更、変形が保護されるべきであることが 理解されなければならない。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）１．特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９２１０８４４７ ２、発明の名称 ヘリコプタのヨー運動を自動的に静定する装置３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国・インディアナ州　４７９０６・ウェストラフアイエツ ト・アンスロップ　ドライブ　１１３２氏　名　アールトン、ポール、イー。

国　籍　アメリカ合衆国 ４、代理人 住　所　〒１０５東京都港区新橋２丁目１２番７号住所同上 ６、添付書類の目録 請求の範囲 １、テールブームと、ロータブレードを有するテールロータと、該ロータブレー ドのピッチを変更するピッチ変更手段とを備えたヘリコプタのヨー運動を自動的 に静定する装置であって、 該装置は、該テールロータにより発生されるスラスト力の強度を変化させるよう に該ロータブレードのピッチを変更する該ピッチ変更手段への第一の入力をなす 操縦手段を有し、該操縦手段は、該ピッチ変更手段に連結された第一のリンク機 構と、該ピッチ変更手段を作動させるように該第−のリンク機構を動作する手段 とを有し、 該装置は更に、該第−の入力を変化させずにヘリコプタに飛行中に作用する外力 によるヘリコプタのヨー運動の断続的な変化に対抗するように、該操縦手段によ り与えられたロータブレードのピッチを継続的に調整する該ピッチ変更手段への 補足的な入力をするジャイロスコープ機構を有し、該ジャイロスコープ機構は、 ジャイロロータと、該ジャイロロータを飛行中のヘリコプタに作用する外力に反 応してテールロータに対して回動することを可能に支持するジャイロロータ受は 台手段と、該操縦手段により与えられたローラブレードのピッチを調整するよう に該ピッチ変更手段と回動可能な該ジャイロロータとを相互に連結して該第−の リンク機構とは独立に動作する第二のリンク機構とを備えていることを特徴とす るヘリコプタのヨー運動を自動的に静定する装置。

２、前記第一のリンク機構が往復運動可能なブツシュ／プルロッドを有し、前記 受は台手段は該ブツシュ／プルロッドに付着されていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の装置。

３、前記テールロータは中空のロータシャフトを有し、該中空シャフトは左右方 向のロータ軸線の周りを回転するように取り付けられており、前記ブツシュ／プ ルロッドは、該中空シャフトを通って延長し、一方ではヘリコプタのテールブー ムの近傍に位置する内側端部を有し、他方では該テールブームから離れて位置す る外側端部を有し、更に、前記受は台手段は、該外側端部に付着されて該中空シ ャフトを該テールブームと前記ジャイロロータとの間に位置させていることを特 徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。

４、前記第一のリンク機構が、前記それを動作する手段に連結されたベルクラン クを有し、前記ブツシュ／プルロッドは該ベルクランクと前記ピッチ変更手段と に連結されており、一方前記第二のリンク機構は、ブツシュ／プルロッドと離間 した状態を保ちながらブツシュ／プルロッドに対して運動可能に配置されている ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。

５、前記第二のリンク機構は、ブツシュ／プルロッド上で前後にスライド可能な スライド手段を有していることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。

６、前記テールロータは左右方向のロータ軸線の周りを回転するように取り付け られた中空のロータシャフトを有し、前記ロータブレードは該中空のロータシャ フトから放射方向にのびるように配置されており、前記第一のリンク機構は、該 中空シャフト中を延長するブツシュ／プルロッドを有し、該ブツシュ／プルロッ ドは手ｓ式に該ブレードのコレクティブピッチを変更するように動作可能に該ブ レードに連結されており、更に前記ジャイロロータは、該ブツシュ／プルロッド の外側端部においてピボット軸の周りを回動することを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の装置。

７、前記ピボット軸は前記左右方向のロータ軸線と垂直に交差することを特徴と する請求の範囲第６項に記載の装置。

８、前記ジャイロスコープ機構は、前記ロータシャフトに対して前記ブツシュ／ プルロッドが手動で動作されるに従い前記ロータブレードのコレクティブピッチ を変更するために、概して該ブツシュ／プルロッドと一体的に変位するようにブ ツシュ／プルロッド、テールロータ及びジャイロロータと動作可能に連結された ピッチスライダを更に有していることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装 置。

９、前記ピッチスライダは、該ジャイロロータの歳差運動に対し前記ロータブレ ードのコレクティブピッチを変更するように該プッシュプルロッドに対し自動的 にスライドするように、動作可能に前記プッシュプルロッド、テールロータ及び ジャイロロータに連結されていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の装 置。

１０、前記ジャイロスコープ機構は、前記プッシュプルロッドの外側端部に固定 されたジャイロ受は台を有し、該ジャイロ受は台はピボット軸の周りで回動可能 なジャイロ回動アームを支持するように形成され、該ジャイロ回動アームは、ジ ャイロ軸を規定し自らこれと同軸である軸部を有し、該軸部は、前記ジャイロロ ータを回転可能に軸支するように、該ピボット軸とロータ軸の交差点から延長す るように形成されていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の装置。

１１、前記第二のリンク機構は、前記軸部が前記ピボット軸の周りを回動する時 に前記ピッチスライダを前記プッシュプルロッドに対し変位させるように、該回 動アームの細部と該ピッチスライダを動作可能に連結していることを特徴とする 請求の範囲第１０項に記載の装置。

１２、前記ジャイロスコープ機構は、前記テールロータに沿って前記ジャイロロ ータを駆動する駆動手段と、該ジャイロロータを中立位置に付勢するセンタリン グ手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。

１３、前記駆動手段はピッチスライダの周りを回転するように取り付けられた駆 動バーとクロスリンクとを有し、また前記センタリング手段は、前記ジャイロロ ータを前記ロータ軸線を中心に回転するように付勢するスプリング手段を有して いることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の装置。

１４、前記ジャイロスコープ機構は更に、前記ジャイロロータが前記ロータブレ ードのコレクティブピッチを変化させる度合いの限界を規定する制限手段を設け られていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。

１５、前記制限手段はプッシュプルロッドの外側端部に固定されたジャイロ受は 台を有し、該ジャイロ受は台は一対の回動制限面を画成しており、前記ジャイロ ロータは、略前後方向の前記ピボット軸の周りで最大回動角まで回動した時、該 回動制限面に対して寄りかかった状態で当接することを特徴とする請求の範囲第 １４項に記載の装置。

１６、前記ジャイロロータは、ジャイロハブから放射方向にのびる複数のジャイ ロアームを有していることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。

１７、前記ジャイロロータは、一対の錘付きアームを有しており、該錘付きアー ムは、独自のスラスト力を発生して二次的テールロータ装置として働くように、 断面形状をエーロフオイル状にされることを特徴とする請求の範囲第１６項に記 載の装置。

１８゜前記テールロータは、前記テールブーツ・の片側に取り付けられ、前記ヘ リコプタ上のメインロータの回転軸の後方、該テールブームを横切る方向にスラ スト力を発生するように、該ヘリコプタ機上に搭載された動力源により左右方向 のロータ軸線の周りを回転され、一方、前記ジャイロスコープ機構は、ヨー動作 に対抗するように自動的に該テールロータのスラスト力を変化させるように、該 テールロータ及び該テールブームの両方の外側の片側で、該テールロータに対し て動作可能に取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装 置。

１９、前記テールロータは左右方向のロータ軸線の周りを回転可能に支持されて おり、該テールロータは、前記ヘリコプタ搭載の動力源により駆動される動作可 能に連結可能な中空のロータシャフトと、各対応するピッチ軸に沿って該ロータ シャフトから放射状にのびる複数のロータブレードとを有し、該ロータブレード はコレクティブピッチを可変式に構成されており、前記ピッチ変更手段は、前記 ヘリコプタの操縦者が手動で該ロータブレードのコレクティブピッチの度合いを 変更可能なように、ロータシャフト中を通り延長されており、該ピッチ変更手段 は該ロータブレードに連結されたプッシュプルロッドを有しており、前記ジャイ ロスコープ機構は、ヨー動作に反応しこれに対抗するように該ロータブレードの コレクティブピッチを自動的に変更し、前記ジャイロロータは、該ピッチ変更手 段の同時的動作により発生されたピッチ変動を補足するように該ロータブレード のコレクティブピッチを変更するように、該ジャイロロータがプッシュプルロッ ドに対して回動するように回動可能にプッシュプルロッドに設置されていること を特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。

２０、角変位に反応する装置であって、該装置は、中空の回転可能なシャフトか らのびる複数のブレードと、該複数のブレードのピッチを集合的に制御するよう に該ブレードに動作可能に連結され且つ該中空のシャフトを通って延長するブツ シュ／プルロッドと、ジャイロスコープ機構とを有し、 該ジャイロスコープ機構は、該中空のシャフトとともに回転するように設置され たジャイロロータを有し、これは該ブツシュ／プルロッドの端部又はその近傍に 位置されるピボット軸を廻って回動するように設けられ、且つ、該装置の角変位 に反応して該複数のブレードのコレクティブピッチを自動的に変更するように設 けられていることを特徴とする角変位に反応する装置。

２１、前記中空のシャフトに沿って前記ジャイロロータを駆動するように設けら れた駆動手段と、該ジャイロロータを中立位置へ付勢するように設けられたセン タリング手段とを有することを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の装置。

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. １．左右方向のロータ軸線を中心に回転するように取り付けられた中空ロータシ ャフトから放射方向に延びる複数のロータブレードを有するテールロータと、か っ中空ロータシャフトを通って延び、ブレードのコレクティブピッチを手動によ り変化させるようにブレードに動作可能に連結されたプッシュ／プルロッドを備 えたヘリコプタ用装置であって、 テールロータとともに回転するとともに、プッシュ／プルロッドの外端部におい て実質的に前後方向の回動軸線を中心に回動し、ヨー運動に応じてブレードのコ レクティプピッチを自動的に制御するように取り付けられたジャイロロータを有 するジャイロ装置を設けたことを特徴とするヘリコプタのヨー運動を自動的に静 定する装置。
2. ２．回動軸線は、左右方向のロータ軸線に直角に交差する請求の範囲第１項に記 載の装置。
3. ３．プッシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャイロロータに動作可能に連 結され、プッシュ／プルロッドとともに一体的に移動して、ロータシャフトに対 してプッシュ／プルロッドが手動で移動された時にブレードのコレクティブピッ チを変化させるピッチスライダを設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記 載の装置。
4. ４．プッシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャイロロータに動作可能に連 結され、ブッシュ／プルロッドに対して自動的にスライドして、ジャイロロータ がすりこぎ運動した時にブレードのコレクティプピッチを変化させるピッチスラ イダを設けたことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の装置。
5. ５．プッシュ／プルロッドの外端部に固定され、回動軸線を中心に回動するよう にジャイロ回動アームを支持するジャイロ取付部材を設け、前記回動アームが、 ジャイロ軸線とともに存在してこれを規定するとともに、ジャイロロータを回転 可能に支持するために回動軸線とロータ軸線の交点から延びる軸部を有している ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の装置。
6. ６．回動アームの軸部をピッチスライダに連結して、軸部が回動軸線を中心に回 動したときに、スライダをプッシュ／プルロッドに対して移動させるリンク手段 を設けたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。
7. ７．ジャイロロータをテールロータとともに駆動する駆動手段と、ジャイロロー タを中立位置に付勢するセンタリング手段を設けたことを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の装置。
8. ８．駆動手段は、クロスリンクとピッチスライダを中心に回転するように取り付 けられた駆動パーを有し、センタリング手段は、ジャイロロータをロータ軸線を 中心に回動するように付勢するスプリング手段を有している請求の範囲第７項に 記載の装置。
9. ９．ジャイロ装置によるロータブレードのコレクティプピッチの変化の程度を制 限する制限手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
10. １０．前記制限手段は、プッシュ／プルロッドの外端部に固定されたジャイロ取 付部材を有し、該ジャイロ取付部材は、実質的に前後方向の回動軸線を中心とす る最大回動角まで回動したときにジャイロロータが当接する一対の回動制限面を 画成する請求の範囲第９項に記載の装置。
11. １１．ジャイロロータは、ジャイロハブから放射方向にのびる複数のジャイロア ームを有している請求の範囲第１項に記載の装置。
12. １２．ジャイロロータは、スラスト力を発生するように構成され、テールロータ として作用する請求の範囲第１１項に記載の装置。
13. １３．駆動源を備えた本体と、 本体により実質的に垂直な軸線を中心に回転するように支持され、前記駆動源に より駆動されるメインロータ装置と、前記本体から後方にのびるテールブームと 、左右方向のロータ軸線を中心に回転するように取り付けられた中空ロータシャ フトから放射方向に延びる複数のロータブレードを有するテールロータと、かつ 中空ロータシャフトを通って延び、ブレードのコレクティブピッチを手動により 変化させるためにブレードに動作可能に連結されたプッシュ／プルロッドを備え たテールロータ装置と、 テールロータとともに回転するとともに、プッシュ／プルロッドの外端部におい て実質的に前後方向の回動軸線を中心に回動し、ヨー運動に応じてブレードのコ レクティブピッチを自動的に制御するように取り付けられたジャイロロータを有 するヨー運動を自動的に静定するヨー静定手段とによって構成したことを特徴と するヘリコプタ。
14. １４．回動軸線は、左右方向のロータ軸線に直角に交差する請求の範囲第１３項 に記載のヘリコプタ。
15. １５．前記ヨー静定手段は、プッシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャイ ロロータに動作可能に連結され、プッシュ／プルロッドとともに一体的に移動し て、ロータシャフトに対してプッシュ／プルロッドが手動で移動された時にブレ ードのコレクティブピッチを変化させるピッチスライダを有している特徴とする 請求の範囲第１３項に記載のへリコプタ。
16. １６．プッシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャイロロータに動作可能に 連結され、プッシュ／ブルロッドとともに一体的に移動して、ジャイロロータが すりこぎ運動した時にブレードのコレクティプピッチを変化させるピッチスライ ダを設けたことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載のヘリコプタ。
17. １７．前記ヨー静定手段は、プッシュ／プルロッドの外端部に固定され、同動軸 線を中心に回動するようにジャイロ回動アームを支持するジャイロ取付部材を有 し、前記回動アームが、ジャイロ軸線とともに存在してこれを規定するとともに 、ジャイロロータを回転可能に支持するために回動軸線とロータ軸線の交点から 延びる軸部を有していることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のヘリコプ タ。
18. １８．前記ヨー静定手段は、回動アームの軸部をピッチスライダに連結して、軸 部が回動軸線を中心に回動したときに、スライダをプッシュ／プルロッドに対し て移動させるリンク手段を有していることを特徴とする請求の範囲第１７項に記 載のヘリコプタ。
19. １９．前記ヨー静定手段は、ジャイロロータをテールロータとともに駆動する駆 動手段と、ジャイロロータを中立位置に付勢するセンタリング手段を有している ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のヘリコプタ。
20. ２０．駆動手段は、クロスリンクとピッチスライダを中心に回転するように取り 付けられた駆動バーを有し、センタリング手段は、ジャイロロータをロータ軸線 を中心に回動ずるように付勢するスプリング手段を有している請求の範囲第１９ 項に記載のヘリコプタ。
21. ２１．ジャイロ装置によるロータブレードのコレクティブピッチの変化の程度を 制限する制限手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のヘリコ プタ。
22. ２２．前記制限手段は、プッシュ／プルロッドの外端部に固定されたジャイロ取 付部材を有し、該ジャイロ取付部材は、実質的に前後方向の回動軸線を中心とす る最大回動角まで回動したときにジャイロロータが当接する一対の回動制限面を 規定する請求の範囲第２１項に記載のヘリコプタ。
23. ２３．ジャイロロータは、ジヤイロハブから放射方向にのびる複数のジャイロア ームを有している請求の範囲第１３項に記載のヘリコプタ。
24. ２４．ジャイロロータは、スラスト力を発生するように構成され、テールロータ として作用する請求の範囲第２３項に記載のヘリコプタ。
25. ２５．メインロータと、テールロータを駆動する駆動源と、前後方向軸線に沿っ たテールブームとを有するヘリコプタのヨー運動を静定する装置であって、テー ルブームの一側に取り付けられ、テールブームの横断方向に、メインロータ軸線 より後方でスラスト力を発生するために駆動源により左右方向のロータ軸線を中 心に回転可能なテールロータと、パイロットによる遠隔操作により、スラスト力 の大きさを変化させることを可能とするスラスト変化手段と、 前記テールロータとともに、該テールロータの外側でかつテールロータとテール ブームの一方に取り付けられ、ヨー運動に抗するテールロータのスラスト力を自 動的に変化させるジャイロ手段とにより構成したことを特徴とするヘリコプタの ヨー運動を静定する装置。
26. ２６．前記テールロータは、ロータシャフトから放射状に延びるロータブレード を有し、前記スラスト変化手段は、ロータブレードに接続された連結部材を有し て、手動操作によるロータブレードのコレクティブピッチ変化を可能にし、前記 ジャイロ手段は、前後方向の軸線を中心として回動可能にテールロータの外側に 取り付けられたジャイロロータを有している請求の範囲第２５項に記載の装置。
27. ２７．回動軸線は、左右方向のロータ軸線に対して直角に交差する請求の範囲第 ２６項に記載の装置。
28. ２８．ロータシャフトは中空に形成され、リンクは中空シャフトを挿通して延び るプッシュ／プルロッドを有し、ジャイロロータは、テールロータとともに回転 するようにプッシュ／プルロッドの外端部に取り付けられている請求の範囲第２ ７項に記載の装置。
29. ２９．スラスト変化手段は、プッシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャイ ロロータに動作可能に連結され、プッシュ／プルロッドとともに一体的に移動し て、ロータシャフトに対してプッシュ／プルロッドが手動で移動された時にブレ ードのコレクティブピッチを変化させるピッチスライダを有している請求の範囲 第２８項に記載の装置。
30. ３０．前記ピッチスライダは、プッシュ／プルロッドと、テールロータ及びジャ イロロータに動作可能に連結され、プッシュ／プルロッドとともに一体的に移動 して、ジャイロロータがすりこぎ運動した時にブレードのコレクティブピッチを 変化させるピッチスライダを設けたことを特徴とする請求の範囲第２９項に記載 の装置。
31. ３１．プッシュ／プルロッドの外端部に固定され、回動軸線を中心に回動するよ うにジャイロ回動アームを支持するジャイロ取付部材を有し、前記回動アームが 、ジャイロ軸線とともに存在してこれを規定するとともに、ジャイロロータを回 転可能に支持するために回動軸線とロータ軸線の交点から延びる軸部を有してい ることを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の装置。
32. ３２．回動アームの軸部をピッチスライダに連結して、軸部が回動軸線を中心に 回動したときに、スライダをプッシュ／プルロッドに対して移動させるリンク手 段を有している請求の範囲第３１項に記載の装置。
33. ３３．ジャイロロータをテールロータとともに駆動する駆動手段と、ジャイロロ ータを中立位置に付勢するセンタリング手段を設けたことを特徴とする請求の範 囲第３１項に記載の装置。
34. ３４．駆動手段は、クロスリンクとピッチスライダを中心に回転するように取り 付けられた駆動バーを有し、センタリング手段は、ジャイロロータをロータ軸線 を中心に回動するように付勢するスプリング手段を有している請求の範囲第３３ 項に記載の装置。
35. ３５．ジャイロ装置によるロータブレードのコレクティブピッチの変化の程度を 制限する制限手段を設けたことを特徴とする請求の範囲第２６項に記載の装置。
36. ３６．ジャイロロータは、スラスト力を発生するように構成され、テールロータ として作用する請求の範囲第２６項に記載の装置。
37. ３７．メインロータと、テールロータを駆動する駆動源と、前後方向軸線に沿っ たテールブームとを有するヘリコプタのヨー運動を静定する装置であって、ヘリ コプタもテールブームに取り付け可能であり、テールブームの横断方向に、メイ ンロータ軸線よりオフセットしてスラスト力を発生するために駆動源により左右 方向のロータ軸線を中心に回転可能なテールロータと、パイロットによる遠隔操 作により、スラスト力の大きさを変化させることを可能とするスラスト変化手段 と、 前記テールロータに接続され、ヨー運動に抗するテールロータのスラスト力を自 動的に変化させるとともに、ジャイロ手段とスラスト変化手段が相互に独立に動 作するように接続されているジャイロ手段とにより構成されていることを特徴と するヘリコプタのヨー運動を静定する装置。
38. ３８．メインロータと、テールロータを駆動する駆動源と、前後方向軸線に沿っ たテールブームとを有するヘリコプタのヨー運動を静定する装置であって、テー ルブームの横断方向に、メインロータ軸線よりオフセットしてスラスト力を発生 するために駆動源により左右方向のロータ軸線を中心に回転可能に支持されたテ ールロータと、 シャフトに挿通して延び、ヘリコプタのパイロットによるコレクティプピッチの 大きさの手動変化を可能とするピッチ変更手段と、ヨー運動に応じ、これに抗す るようにロータブレードのコレクティブピッチを次号的に変化させるために、ピ ッチ変更手段によって回転されるように支持されたジャイロロータを有するジャ イロ手段とによって構成したことをを特徴とするヘリコプタのヨー運動を静定す る装置。