JPH07115676B2 - ヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システム - Google Patents
ヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システムInfo
- Publication number
- JPH07115676B2 JPH07115676B2 JP13369790A JP13369790A JPH07115676B2 JP H07115676 B2 JPH07115676 B2 JP H07115676B2 JP 13369790 A JP13369790 A JP 13369790A JP 13369790 A JP13369790 A JP 13369790A JP H07115676 B2 JPH07115676 B2 JP H07115676B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tail boom
- torque
- control system
- yaw control
- vortex
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はヘリコプターに関し、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。
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。
従来の技術 テイルロータは、ヘリコプター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、ヘリコプターの全ての事故の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、ヘリコプターにおいて発生する音の大
部分はテイルロータからのものであり、このテイルロー
タからの音は操縦士に対して相当の負担を与えている。
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、ヘリコプターの全ての事故の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、ヘリコプターにおいて発生する音の大
部分はテイルロータからのものであり、このテイルロー
タからの音は操縦士に対して相当の負担を与えている。
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）等の米国特許第4,200,252号に教
示されている。このシステムでは、ヘリコプターの胴体
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。これによって、他のエーロフ
ォイルと同様に、主ロータによって生じるトルクに対抗
するための力がテイルブームに作用する。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（ya
w 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、ヘリコプターの飛
行モードに左右される。高速並進飛行中には、主ロータ
の伴流がテイルブームに沿って流れ、このためテイルブ
ームにはほとんど力が作用せず、全ての力は噴流スラス
タによって発生される。ヘリコプターがホバリングモー
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、ヘリコプターがホバリングモー
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、ヘリコプター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
ァンの動力が増大するに従って減少し、「ノータ（NOTA
R）（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。
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）等の米国特許第4,200,252号に教
示されている。このシステムでは、ヘリコプターの胴体
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。これによって、他のエーロフ
ォイルと同様に、主ロータによって生じるトルクに対抗
するための力がテイルブームに作用する。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（ya
w 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、ヘリコプターの飛
行モードに左右される。高速並進飛行中には、主ロータ
の伴流がテイルブームに沿って流れ、このためテイルブ
ームにはほとんど力が作用せず、全ての力は噴流スラス
タによって発生される。ヘリコプターがホバリングモー
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、ヘリコプターがホバリングモー
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、ヘリコプター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
ァンの動力が増大するに従って減少し、「ノータ（NOTA
R）（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 Tail Rotor）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（McDonnellDouglas）の商標で
あり、これは従来のテイルロータに代わるものである。
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（McDonnellDouglas）の商標で
あり、これは従来のテイルロータに代わるものである。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ヘリコプター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。
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手段 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、テイルブームのいずれか
の側に向けて様々な量で空気を供給することが可能であ
り、このため、テイルブームに対して様々な側方への力
を作用させることができる。可変ピッチ軸流ファンがヘ
リコプター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隔てた関係で配置された渦発
生装置を備えている。
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、テイルブームのいずれか
の側に向けて様々な量で空気を供給することが可能であ
り、このため、テイルブームに対して様々な側方への力
を作用させることができる。可変ピッチ軸流ファンがヘ
リコプター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隔て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（de
lay separation）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
境界層及び自由流れ流体流れと協働する。
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（de
lay separation）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
境界層及び自由流れ流体流れと協働する。
実施例 第１図は、本発明のノータシステムの図解におけるヘリ
コプター、及びこのシステムの各要素の機能を示す。ヘ
リコプター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
ー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。
コプター、及びこのシステムの各要素の機能を示す。ヘ
リコプター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
ー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、従来のヘリコプターに
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
号に図示してある。
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、従来のヘリコプターに
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
号に図示してある。
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、水平ノ
ズル11によって生成される噴流又は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の流れに対してエネ
ルギーを付与する。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。
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、水平ノ
ズル11によって生成される噴流又は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の流れに対してエネ
ルギーを付与する。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3C
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
してある。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、1.59mm（0.0625インチ）厚で25.4mm（１イ
ンチ）幅の繊維強化テープである。
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
してある。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、1.59mm（0.0625インチ）厚で25.4mm（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。
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している。
のスペーサ31がノズル表面に垂直に終端している。
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トで
表示される曲線は、渦発生装置が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37.04km/h（20ノ
ット）で能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、
ヘリコプター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。
態様の形体の性能を示す。点及び円から成るポイントで
表示される曲線は、渦発生装置が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37.04km/h（20ノ
ット）で能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、
ヘリコプター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図の曲線に図示してあるよ
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。
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。
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、ヘリコプターの斜視図であり、 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3C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図は、渦発生装置、及び端にフェンスを備えた開放
スロットの間隔が異なる、スロット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ーの速度に対して必
要なファンの馬力を示すグラフである。 ６……ヘリコプター、７……可変ピッチ軸流ファン 11……長さ方向ノズル
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、ヘリコプターの斜視図であり、 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3C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図は、渦発生装置、及び端にフェンスを備えた開放
スロットの間隔が異なる、スロット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ーの速度に対して必
要なファンの馬力を示すグラフである。 ６……ヘリコプター、７……可変ピッチ軸流ファン 11……長さ方向ノズル
Claims (5)
- 【請求項１】ホバリング時にヘリコプターの主ロータか
ら生じるダウンウォッシュに対して略垂直に配向された
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、 前記テイルブームに設けられ前記テイルブームの長手方
向に延びる開口を有し、流体噴流を前記テイルブームの
表面に対する接線の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
テイルブームの後端部に配置され、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。 - 【請求項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。 - 【請求項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、前記開口に対して略面を
そろえて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。 - 【請求項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、その出口端において前記
ノズルの開口に対して略垂直に且つ略端部をそろえて終
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。 - 【請求項５】前記少なくとも一つの渦を発生する前記手
段が、25.4センチメートル乃至45.72センチメートル（1
0インチ乃至18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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13369790A JPH07115676B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | ヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13369790A JPH07115676B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | ヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0427697A JPH0427697A (ja) | 1992-01-30 |
| JPH07115676B2 true JPH07115676B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=15110771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13369790A Expired - Lifetime JPH07115676B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | ヘリコプター用の反トルク兼ヨー制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115676B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3051357B2 (ja) * | 1997-03-26 | 2000-06-12 | 株式会社コミュータヘリコプタ先進技術研究所 | 主ロータトルク補正装置 |
| CN210027878U (zh) * | 2018-11-06 | 2020-02-07 | 珠海隆华直升机科技有限公司 | 直升机垂平尾结构及直升机 |
| CN110356546B (zh) * | 2019-07-02 | 2022-10-14 | 淮阴工学院 | 电控变距单旋翼无尾桨电动无人直升机 |
-
1990
- 1990-05-23 JP JP13369790A patent/JPH07115676B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0427697A (ja) | 1992-01-30 |
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