JPH0672799U - 二重反転プロペラ推力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プロペラ航空機の二重反転プロペラにおける巡
航時，離着陸時の推力を効果的に向上させるようにす
る。 【構成】二重反転プロペラの可変ピッチ機構５を前列配
列のブレード２のみに対して設け、後列配列のブレード
３には設けず、二重反転時、及び、離着陸時には後列配
列のブレード３のピッチ角を固定し、前列配列のブレー
ド２のピッチ角を可変にし、併せて、その回転数を変化
させて推力をアップさせるようにする。 【効果】前列配列のブレードのみに可変ピッチ機構を設
け、後列配列のブレードには設けないようにすることに
より、重量軽減を図り、動力費を安くし、製造，組付，
メンテナンスがし易いようにし、しかも、制御に対する
信頼性が向上するようにすることが出来る。又、プロペ
ラ航空機のエンジンルームの重量軽減が図れ、航空機に
とって最も重要である重量軽量化にプラスすることが出
来、燃料消費を抑制出来、信頼性が向上するという優れ
た効果が奏される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

開示技術は、航空機の二重反転プロペラにあって、前列プロペラブレードのピ ッチ角のみの制御により飛行推力を制御する方式の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】

航空機のプロペラは従来大直径の単列ブレード型が用いられてきたが、航空機 の速度向上に伴い、プロペラブレードの先端速度増加による空力効率の低下を防 ぐために、二重反転プロペラ等の小直径の多重翼列ブレードの設計態様が開発さ れ、実用化されている。

【０００３】 航空機は離陸、上昇、巡航、及び、降下と、その飛行状態によって飛行速度が 大きく変化するため、飛行状態で必要とされる推力を効率良くプロペラで変換さ せるためには、エンジン出力とその飛行状況に対応してプロペラブレードのピッ チ角を変化させる必要がある。

【０００４】 二重反転プロペラにおいても、エンジン出力を効率良く推力に変換させるため に、前列、及び、後列プロペラブレードのピッチ角を同時に変化させることが行 われている。

【０００５】 例えば、図２に示す様な、前方配列のトラクタータイプのプロペラ１や図３に 示す様な後方配列のアンダクテッドタイプのプロペラ１' や図４に示す様なドー ム型（コントラファン型）のプロペラ 1''等があり、例えば、二重反転プロペラ の態様にあってはその前列ブレード２と後列ブレード３とが通常相互に逆回転ａ ，ｂするようにされると共に、各列の各ブレード２，３が可変ピッチ機構を有し 、各々ピッチ角度ｃを変えることが出来るようにされている。

【０００６】 これに関しては、例えば、特開昭６２−１９９５９２号公報発明に開示されて いる。

【０００７】 昨今の高速機用二重反転プロペラは、在来態様に比し使用材料の発達により、 プロペラブレードに後退角の付与が可能となり、その結果、ブレード回転速度が 大幅に増加し、小さい直径のブレードで大きな推力を発生させるようになってい るので、前列ブレードへの流入角とその流出角の差も大きくなっている。

【０００８】 このため、前列ブレードのピッチ角の変化がプロペラ全体の推力に大きな変化 をもたらすようになってきているが、この相互干渉による推力変化の様子は前列 ブレードと後列ブレードの場合では大きく異なっている。

【０００９】

【考案が解決しようとしている課題】

ところで、ブレードのピッチ角を変化させる制御方式は極めて複雑であり、可 変ピッチ機構５，６は精致なものが要求されている。

【００１０】 したがって、航空機にかかる可変ピッチブレードのプロペラを装備するには製 造、組み付けも著しく高度な精細作業を伴うものであり、且つ、相当重量の装置 を設けねばならないことになる。

【００１１】 而して、二重反転式等のプロペラにおいて前列、及び、後列の両ブレードのピ ッチを可変にすることは可変ピッチ機構が二重となり、重量増大からくる動力費 が嵩むという難点があり、又、単列プロペラの可変ピッチ機構に比し、信頼性低 下を招き易く、機構重量も大きく増加する。特に、航空機にとって重量増大は極 めて重要な問題である。

【００１２】 ところで、二重反転プロペラでは、前後列ブレードの間隔が狭いために、各翼 列でのピッチの変化は、それによる飛行気流の流入角、流出角の変化が前後列で 相互に干渉し合うため、個々の翼列単列のみで計算、或いは、実験した推力変化 、効率変化とは、大きく異なったものになる。

【００１３】 即ち、前列のブレード２のピッチ角ｃを変えると、該前列のブレード２の空気 の流出角が変化し、後列のブレード３への流入角も変化するため、当該前列のブ レード２の推力のみならず、後列のブレード３の推力も変化し、全体の推力は前 列単体のみの場合に比し大きな変化する。

【００１４】 後列ブレード３のピッチ角ｃを変えても、前列のブレード２の空気の流入角へ の影響はほとんどない（小さい）ために、全体の推力の変化への影響が少いこと が実験的に、又、計算でも確かめられている。

【００１５】

【考案の目的】

この考案の目的は二重反転プロペラに於て、前列、及び、後列ブレードに対し て常時可動状態にある可変ピッチ機構について、前列ブレードには可変ピッチ機 構を残し、後列ブレードには可変ピッチ機構を外してブレードピッチを固定式と することによって可変ピッチ機構を簡略化し、初期組付は勿論のこと、保守点検 整備等も容易に行えるようにし、又、信頼性の向上を図れるようにして航空機産 業における推力技術利用分野に益する優れた航空機の二重反転プロペラ推力変換 装置を提供せんとするものである。

【００１６】

【課題を解決するために手段・作用】

上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの考案の構成は、前述課題 を解決するために、二重反転プロペラ装備の航空機に於て、前列ブレードに対し ては従来通りの可変ピッチ機構を装備するが、後列ブレードに対してはこれを省 略し、飛行中を通じて固定式とすることによって航空機の離陸から着陸までの飛 行中の推力は前列ブレードの可変ピッチ機構のみによって制御され、飛行中のプ ロペラブレードの突然の回転停止の非常事態におけるブレードのウインドミル状 態を回避し、ブレード抗力を低減するため、ブレードのフェザ機構は前列ブレー ドのものを後列ブレードにも共用可能とするようにした技術的手段を講じたもの である。

【００１７】

【実施例】

次に、この考案の実施例を図１，図５に基づいて説明すれば以下の通りである 。

【００１８】 尚、図２〜図４と同一態様部分は同一符号を用いて説明するものとする。

【００１９】 図１に示す実施例において、１はプロペラ航空機の二重反転プロペラのトラク タータイプのものであり、その前列のブレード２に対してのみ可変ピッチ機構５ が設けられており、後列配列のブレード３に対しての可変ピッチ機構は設けられ ていないようにされている。

【００２０】 尚、当該可変ピッチ機構５はさまざまな周公知の設計が適宜採用可能であるも のである。

【００２１】 そして、この考案においては、当該可変ピッチ機構５により前列配列のブレー ド２のみがそのピッチをｃだけ変化させることが出来るようにされ、後列配列の ブレード３のピッチ角は可変ピッチ機構はなく固定式とされる。

【００２２】 又、エンジン出力の推力への変換は飛行状態に則して前列配列ブレードのピッ チ角変化による前列ブレードの推力変換と、更に、前列ブレードのピッチ角変化 によって飛行気流の流速と流入角を受ける後列ブレードによる推力変換とによっ て、二重反転プロペラ全体による推力変換が達成されるようにされている。

【００２３】 上述の如く、前列配列ブレードのピッチ角変化のみで二重反転ブレードプロペ ラの全体推力が大きく変化することを示す態様にされている。

【００２４】 而して、図５に示す様に、横軸にブレードピッチ角βを、縦軸にこのピッチ角 変化による推力増加部ΔＣ_T をとると、離陸時の前進率Ｊが０．７５の場合、ま ず、前列配列ブレード２のピッチ角β_F と後列配列ブレード３のピッチ角β_A を 共に３２°とし、二重反転プロペラを運転して推力を計測する。

【００２５】 更に、前列、及び、後列配列ブレードのピッチ角を共にΔβ_F ＝Δβ_A ＝２° 増加させ、β_F ＝β_A ＝３４°として、前述３２°の場合からの推力増加分を計 測し、これを１００％とし、次に、前列配列ブレード、及び、後列配列ブレード 各々のピッチ変化による全体の推力変化を調べた。

【００２６】 即ち、前列ブレードのピッチ角のみΔβ_F ＝２°増加させ、β_F ＝３４°、β _A ＝３２°とした場合の推力増加分は８４％に達するが、後列ブレードのピッチ 角のみΔβ_F ＝２°増加させ、β_F ＝３２°、β_A ＝３４°の場合の推力増加分 は僅かしか得られない。

【００２７】 この結果、二重反転プロペラにあっては、前列ブレードに可変ピッチ機構を装 備するのみで離陸状態で設定した全推力の大部分が前列ブレードのピッチ角変化 のみで得られることを示している。

【００２８】 又、図５には巡航時の前進率Ｊ＝１．７５の場合も示されている。

【００２９】 この場合にはβ_F ＝β_A ＝４４°から各Δβ_F ＝Δβ_A ＝２°増加させ、β_F ＝β_A ＝４６°とした時の全体の推力増加分を１００％とすると、前列ブレード のみのピッチ角を増加させた場合、β_F ＝４６°、β_A ＝４４°の推力増加分は ６７％に達するが、後列ブレードのみのピッチ角を増加させた場合にはβ_F ＝４ ４°、β_A ＝４６°の推力増加分は４１％に過ぎない。

【００３０】 この結果は巡航状態においても全推力の大部分が前列ブレードのピッチ角変化 のみで得られていることを示している。

【００３１】 そして、数値データこそ得られはしないが、パイロットのアンケートによれば 、前列配列のブレード２と後列配列のブレード３の両者に対する制御の信頼性は 、当然のことながら、機構の複雑さから充分でないのに対し、前列配列のブレー ド２に対するピッチ角ｃのコントロールによる推力制御は確実に信頼性が高くな る結果が得られている。

【００３２】 上述実施例は前列配列のブレード２の動翼である態様であるが、後列配列のブ レード３が静翼である態様も採用可能である等種々の態様が採用可能である。

【００３３】

【考案の効果】

以上、この考案によれば、二重反転プロペラシステムにおいて、プロペラ可変 ピッチ機構を前列ブレードのみに装着し、後列ブレードには、これを省略して、 固定式とすることによって二重反転プロペラシステムの推進効率の低下を局限し ながら、メカニズムの単純化を図り、システムの信頼性の向上、並びに、経済性 の安定を達成することが出来る優れた効果が奏される。

【００３４】 而して、可変ピッチプロペラでは、飛行中にエンジン回転数と飛行速度に対応 して可変ピッチ機構が作動し、ブレードピッチ角を変化させ、エンジン出力を効 率良く推力に変換する効果がある。

【００３５】 又、二重反転プロペラにおいて、後列ブレードへの気流の流入角は前列ブレー ドを通過した気流の流出角に対応させることが出来るので前列ブレードを効率良 いピッチ角に変化させることによって、その流出角の変化を小さく、且つ、安定 させることが出来る効果がある。

【００３６】 そこで、後列ブレードでは、そのピッチ角をある適切な角度に固定することに よって機構的に可変としなくても、前列ブレードのピッチ角変化のみで、充分な 範囲内で、エンジン出力を効率の低下を局限しながら推力に変換することが出来 る効果もある。

【００３７】 設計的にプロペラ航空機におけるエンジン回りスペースを有効に利用出来る効 果があり、更に、初期製造や組み付けもし易く、重量軽減が図れ、燃料消費を抑 制し、保守点検整備も簡易であり、コスト的にも安くつく等種々のメリットがあ り、加えて制御における信頼性も高く出来るという利点等の優れた効果が奏され る。

【図面の簡単な説明】

【図１】二重反転プロペラの実施例の模式側面図であ
る。

【図２】二重反転プロペラの一般態様の模式側面図であ
る。

【図３】同、他の態様の模式側面図である。

【図４】別の態様の模式側面図である。

【図５】この考案の実施例の推力増加のデータグラフ図
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 外立 政隆 東京都武蔵村山市中央４丁目78番地３ (72)考案者 近藤 洋史 東京都昭島市宮沢町202番地９ (72)考案者 萱場 重雄 東京都三鷹市新川６丁目38番地６号 新川 住宅２−21号 (72)考案者 星野 秀雄 東京都武蔵村山市学園２丁目36番地１号 むさしの住宅３号棟303号 (72)考案者 室田 勝一 東京都国立市東４丁目４番地45号 (72)考案者 野中 修 神奈川県相模原市宮下２丁目６番地14− 304号 (72)考案者 天野 完一 東京都港区虎ノ門１丁目２番３号 財団法 人日本航空機開発協会内 (72)考案者 金子 敦 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)考案者 木本 雅幸 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)考案者 斎藤 勝也 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)考案者 金子 進一 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)考案者 中村 慎悟 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】前列及び後列プロペラブレードを有する二
   重反転プロペラ機構において、前列プロペラブレードの
   みに可変ピッチ機構を備えたことを特徴とする二重反転
   プロペラ推力変換装置。