JPH07205897A - Rotor with shroud - Google Patents

Rotor with shroud

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JPH07205897A
JPH07205897A JP6001996A JP199694A JPH07205897A JP H07205897 A JPH07205897 A JP H07205897A JP 6001996 A JP6001996 A JP 6001996A JP 199694 A JP199694 A JP 199694A JP H07205897 A JPH07205897 A JP H07205897A
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JP
Japan
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blade
rotor
shroud
tip
magnet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6001996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Sakura
潔 佐倉
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
三菱重工業株式会社
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40Weight reduction

Abstract

PURPOSE:To provide a shroud to a rotor which does not need to have a driving part and a pitch angle changing mechanism in its central part. CONSTITUTION:A rotor 2 has a shroud part 1 along the turning circle of blades 3 at their tips. Electromagnets 5 are placed in the shroud 1. Permanent magnets 4 are interposed at the tip parts of the blades 3. The blades 3 are rotated by a rotating magnetic field generated from the electromagnets 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は航空機等の推力装置或い
はヘリコプタの反トルク装置等のダクテッド・ファン形
式の回転翼に適用されるシュラウド付回転翼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotor with a shroud applied to a rotor of a ducted fan type such as a thrust device of an aircraft or an anti-torque device of a helicopter.
【0002】[0002]
【従来の技術】航空機の推力装置に用いられるいわゆる
ダクテッド・ファン形式のエンジンの場合は、従来、図
6に示すようにその回転翼22を駆動する為のエンジン
やギヤ・ボックス等の駆動部26を回転翼22の中心2
5に配置する必要があった。これらはかなり大きな重量
となる。加えて、これらを機体に取り付け支持するには
強固な支持構造27が必要で、従って上記駆動部(エン
ジン,ギヤボックス)26と合わせて全体で大きな重量
増となる。従来はこのようなダクテッド・ファンを胴体
部や翼部に取り付けて推力を得ていた。
2. Description of the Related Art In the case of a so-called ducted fan type engine used in a thrust device of an aircraft, conventionally, as shown in FIG. The center 2 of the rotor 22
It had to be placed at 5. These are quite heavy. In addition, a strong support structure 27 is required to attach and support these to the airframe, so that the weight of the drive unit (engine, gear box) 26 and the weight of the drive unit 26 are increased as a whole. Conventionally, such ducted fans have been attached to the body and wings to obtain thrust.
【0003】また、図7に示すようなヘリコプタの反ト
ルク装置、即ちテール・ロータ28の場合は前述の例の
ように回転翼中心にエンジンは配置されないが、メイン
・ギヤ・ボックスから離れたテール・ブーム30先端に
動力を伝達する為にドライブ・シャフトを用いる。その
伝達された動力を回転翼中心25のテール・ギヤ・ボッ
クスを介して回転の速さ・方向を変更した上でテール・
ロータ28に伝えてロータを回転させる。従ってこの場
合も回転翼の中心25にテール・ギヤ・ボックスを支持
する為の支持構造27が必要である。
Also, in the case of a helicopter anti-torque device as shown in FIG. 7, that is, in the case of the tail rotor 28, the engine is not arranged at the center of the rotor blade as in the above-mentioned example, but the tail away from the main gear box -Use a drive shaft to transmit power to the tip of the boom 30. After changing the speed and direction of rotation of the transmitted power via the tail gear box of the rotor blade center 25,
The rotor 28 is transmitted to rotate the rotor. Therefore, also in this case, the support structure 27 for supporting the tail gear box is required at the center 25 of the rotary blade.
【0004】また、図6,図7いずれの場合も、推力を
変化させるにはロータ・ブレードのピッチ角を変更す
る。その為に回転翼中心部にピッチ角変更機構を設ける
必要がある。直接駆動用のエンジンがつながるダクテッ
ド・ファン形式ではエンジン回転数変更によっても推力
を変えることが可能であるが、ヘリコプタのテール・ロ
ータの場合はメイン・ロータの回転数に連動するので回
転数変更によって推力を変えることは困難である。
Further, in any of FIGS. 6 and 7, the pitch angle of the rotor blades is changed to change the thrust. Therefore, it is necessary to provide a pitch angle changing mechanism at the center of the rotary blade. In the ducted fan type in which the engine for direct drive is connected, the thrust can be changed by changing the engine speed, but in the case of the helicopter tail rotor, it changes in accordance with the main rotor speed. Changing thrust is difficult.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記したように、一般
にシュラウド付回転翼の場合は、従来、回転翼中心部に
エンジン、ギヤボックス等の駆動部、更にそれらを支持
する為の構造が必要となり重量が増加していた。また、
回転翼を通過する空気の流れの中にそれらの構造物が置
かれることにより、回転翼の空力的な性能も劣化する。
As described above, generally, in the case of a shroud-equipped rotor blade, conventionally, a drive unit such as an engine and a gear box is required at the center of the rotor blade and a structure for supporting them. The weight was increasing. Also,
The placement of these structures in the air flow past the rotor also degrades the aerodynamic performance of the rotor.
【0006】一方、ヘリコプタの反トルク装置の場合
は、メイン・ロータ直下のメイン・ギヤ・ボックスから
テール・ロータ付近のテール・ギヤ・ボックスを結ぶテ
ール・ドライブ・シャフトが必要で、重量が増加する。
更に、長いドライブ・シャフトの回転による不安定が起
こる可能性もある。また、ヘリコプタの場合はロータの
回転数は変えられないのでエンジン出力に応じて反トル
ク即ちテール・ロータ推力を調節するように、ロータ・
ブレードのピッチ角を変化させる機構が必要で、重量増
やシステムの複雑化を招いていた。
On the other hand, in the case of a helicopter anti-torque device, a tail drive shaft that connects the main gear box directly below the main rotor to the tail gear box near the tail rotor is required, which increases the weight. .
In addition, instability due to rotation of the long drive shaft may occur. Also, in the case of a helicopter, the number of rotations of the rotor cannot be changed, so that the counter torque, that is, the tail rotor thrust is adjusted according to the engine output.
A mechanism for changing the pitch angle of the blade is required, which causes an increase in weight and a complicated system.
【0007】本発明は、回転翼中心部に駆動部を設け
ず、或いはまたピッチ角変更の為の機構を設ける必要が
ないようにしたシュラウド付回転翼を提供することを課
題としている。
An object of the present invention is to provide a rotary blade with a shroud in which a drive unit is not provided in the central portion of the rotary blade or a mechanism for changing the pitch angle is not required.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、ブレードの先
端回転円に沿ってシュラウドを有する回転翼における前
記課題を解決するため、そのシュラウドに磁石を配設す
ると共にブレードの先端部に磁石を配設し、両磁石のい
づれか一方に回転磁界を発生させることによってブレー
ドを回転させるようにした構成を採用する。例えばシュ
ラウドに設ける磁石を電磁石、ブレードの先端部に設け
る磁石を永久磁石とし、その電磁石に回転磁界を発生さ
せる。また、本発明で採用する磁石としては超電導磁石
であってもよい。
In order to solve the above problems in a rotary blade having a shroud along the rotation circle of the blade tip, the present invention provides a magnet on the shroud and a magnet at the blade tip. The blade is rotated by generating a rotating magnetic field in one of the two magnets. For example, the magnet provided on the shroud is an electromagnet and the magnet provided on the tip of the blade is a permanent magnet, and a rotating magnetic field is generated in the electromagnet. Further, the magnet used in the present invention may be a superconducting magnet.
【0009】[0009]
【作用】本発明によるシュラウド付回転翼は前記した構
成を有しているので、ブレードの先端部とシュラウド部
にそれぞれ配設した磁石の相互作用によって、電動モー
ターと同様の原理でブレード(ロータ)を回転させる。
従って、従来の回転翼のように中心部に駆動部を設ける
必要がない。また、従来の回転翼のようにブレードピッ
チ角調節機構を中心に設ける必要がない。更に、ブレー
ド先端とシュラウドの間にガイドを設けて回転面内に回
転翼を拘束することによって、回転翼の中心に設けるシ
ャフトを除去するか或いは設けるにしても極めて小規模
のものでよくなる。
Since the rotary blade with shroud according to the present invention has the above-mentioned structure, the blade (rotor) operates on the same principle as that of the electric motor by the interaction of the magnets respectively arranged at the tip of the blade and the shroud. To rotate.
Therefore, it is not necessary to provide a drive unit in the central portion unlike the conventional rotary blade. Further, unlike the conventional rotary blade, it is not necessary to provide the blade pitch angle adjusting mechanism at the center. Further, by providing a guide between the blade tip and the shroud to constrain the rotary blade within the rotating surface, the shaft provided at the center of the rotary blade can be removed or provided in a very small scale.
【0010】[0010]
【実施例】以下、本発明によるシュラウド付回転翼を図
示した実施例に基づいて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A rotary blade with a shroud according to the present invention will be specifically described below based on the illustrated embodiments.
【0011】(第1実施例)本発明の第1実施例を図1
に基づいて説明する。図1に示すように、シュラウド1
付回転翼2において、ブレード3の先端にブレード先端
磁石4とシュラウド1内部にシュラウド部磁石5を設置
して、回転翼2を回転させる。即ち、シュラウド部磁石
5を電磁石とし、これに回転磁界を発生させるように通
電してブレード先端磁石4(永久磁石)との相互作用に
よって回転翼2に対する回転力を発生する。
(First Embodiment) A first embodiment of the present invention is shown in FIG.
It will be described based on. As shown in FIG. 1, shroud 1
In the attached rotary blade 2, a blade tip magnet 4 is installed at the tip of the blade 3 and a shroud magnet 5 is installed inside the shroud 1 to rotate the rotary blade 2. That is, the shroud portion magnet 5 is an electromagnet, which is energized to generate a rotating magnetic field and interacts with the blade tip magnet 4 (permanent magnet) to generate a rotating force on the rotor blade 2.
【0012】このように、本実施例においては回転翼2
の中心6に大きな駆動装置(エンジン、ギヤ・ボックス
等)は必要なくなり、磁石の構成部品にも軽量のものを
使用すれば大幅な重量軽減が図れる。また、シュラウド
部磁石5としては上記の方式だけでなく、最新の超電導
磁石等種々の方式が適用できる。
Thus, in this embodiment, the rotary blade 2
A large drive unit (engine, gear box, etc.) is not required in the center 6 of the magnet, and a lightweight magnet component can be used to significantly reduce the weight. Further, as the shroud portion magnet 5, not only the above method but also various methods such as the latest superconducting magnet can be applied.
【0013】なお、本実施例によるシュラウド付回転翼
におけるブレード3の先端部には、図2に示すようにブ
レード3の先端を磁石4内蔵のブロック状にしてブレー
ド先端ガイド7を形成している。このブレード先端ガイ
ド7は、シュラウド1に形成したシュラウド側ガイドラ
イン8内に入り込ませている。このようにブレード3の
回転に対するガイド機能をシュラウド側に持たせること
によって回転翼2の中心6にシャフトを設ける必要が無
くなる。
As shown in FIG. 2, a blade tip guide 7 is formed at the tip of the blade 3 of the rotary blade with shroud according to the present embodiment by making the tip of the blade 3 into a block shape containing a magnet 4. . The blade tip guide 7 is inserted into the shroud-side guide line 8 formed on the shroud 1. Thus, by providing the shroud side with a guide function for the rotation of the blade 3, it is not necessary to provide a shaft at the center 6 of the rotary blade 2.
【0014】一方、図3に示すように、ブレード3の先
端に磁石4を設置するがその先端形状をほゞ通常のブレ
ード先端形状にし、シュラウド1内に嵌入されない構造
としてもよい。このようにした図3に示す構造の場合に
は、ブレード曲げ変位を逃がすことができ、かつ、ブレ
ード先端にブロック状のガイドも不要で軽量となるが、
回転翼の中心のシャフトが必要となる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the magnet 4 is installed at the tip of the blade 3, but the tip shape may be made almost a normal blade tip shape so as not to be fitted into the shroud 1. In the case of the structure shown in FIG. 3 configured as described above, the blade bending displacement can be released, and a block-shaped guide is not required at the blade tip, which is lightweight.
A central shaft of the rotor is required.
【0015】(第2実施例)図4に航空機の推力装置等
に用いられるダクテッド・ファンに本発明を適用した例
を示している。この図4に示す回転翼12において、ブ
レード13の先端に永久磁石、シュラウド11に電磁石
(いづれの磁石も図示していない)を第1実施例の場合
と同様に取り付けてある。ブレード13の先端部の構造
は図3に示したものと同様である。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows an example in which the present invention is applied to a ducted fan used in a thrust device of an aircraft. In the rotary blade 12 shown in FIG. 4, a permanent magnet is attached to the tip of the blade 13 and an electromagnet (neither magnet is shown) is attached to the shroud 11 as in the case of the first embodiment. The structure of the tip of the blade 13 is similar to that shown in FIG.
【0016】本実施例における推力装置では図6に示す
従来方式に比べ、中心16に設置されるべき装置が極め
て簡易になる。即ち、従来は中心部に大きな駆動部が必
要でそれを支持する構造も含めて中心部で多くの重量を
占めていた。本発明を適用した図4のものにおいては駆
動源がシュラウド11内となる為、中心16は簡易なシ
ャフトで済みその支持も従来方式に比べ非常に小規模
(重量とサイズ)で良い。
In the thrust device according to this embodiment, the device to be installed at the center 16 becomes extremely simple as compared with the conventional system shown in FIG. That is, conventionally, a large drive unit is required in the central portion, and the central portion occupies a large amount of weight including the structure for supporting it. In FIG. 4 to which the present invention is applied, since the drive source is inside the shroud 11, the center 16 can be a simple shaft and its support can be very small (weight and size) as compared with the conventional system.
【0017】更に、シュラウド11とブレード13の先
端の間に図2に示したもののようにガイドを設け回転翼
12を回転面内に拘束するようにすれば、回転翼12の
中心16を支持しなくても良い。このように回転翼12
の中心16付近の機構が簡易に(或いは小さく)なるこ
とにより、重量軽減の他に回転翼2を通過する空気の流
れの乱れが少なくなり、回転翼12の空力性能も従来方
式に比べて向上する。
Further, if a guide is provided between the shroud 11 and the tip of the blade 13 as shown in FIG. You don't have to. Thus, the rotor blade 12
By simplifying (or reducing) the mechanism near the center 16 of the rotor, in addition to reducing the weight, the turbulence of the flow of air passing through the rotor blade 2 is reduced, and the aerodynamic performance of the rotor blade 12 is also improved compared to the conventional method. To do.
【0018】(第3実施例)図5にヘリコプタの反トル
ク装置即ちテール・ロータ18に本発明を適用した例を
示している。このテール・ロータ18もその回転翼のブ
レード先端部とそのシュラウドとに図1及び図2に示し
た場合と同様にそれぞれ磁石が取り付けられており、そ
の磁石により発生される回転磁界でブレードが回転され
るようになっている。この場合も第2実施例同様、テー
ル・ロータ18の中心付近の機構が簡易になることによ
る重量軽減、空力性能向上が得られる。
(Third Embodiment) FIG. 5 shows an example in which the present invention is applied to a helicopter anti-torque device, that is, a tail rotor 18. In this tail rotor 18 as well, magnets are attached to the blade tip portion of the rotary blade and the shroud in the same manner as shown in FIGS. 1 and 2, and the blade is rotated by the rotating magnetic field generated by the magnet. It is supposed to be done. Also in this case, as in the second embodiment, the weight reduction and aerodynamic performance improvement can be obtained by simplifying the mechanism near the center of the tail rotor 18.
【0019】特に従来はロータの駆動がメイン・ロータ
のギヤ・ボックスから長いドライブ・シャフト(テール
・ブーム内)を介してなされていたのに対し本実施例に
よるヘリコプタの場合はそれを除去できるメリットは大
きい。また、エンジン出力に応じてテール・ロータ18
の反トルク(推力)を調節する場合も本実施例の場合回
転数を変更で対応できるので、ロータ18の中心に従来
設けていたブレードピッチ角調節機構が不要となる。従
来は図7に示したように大規模な支持構造を必要として
いたが、本実施例では小規模又は不要となる。
In particular, conventionally, the rotor was driven from the gear box of the main rotor via a long drive shaft (in the tail boom), whereas in the case of the helicopter according to this embodiment, it can be removed. Is big. In addition, the tail rotor 18 depending on the engine output
Even in the case of adjusting the reaction torque (thrust) of No. 2, it is possible to cope with the change in the number of rotations in the case of the present embodiment, so that the blade pitch angle adjusting mechanism conventionally provided at the center of the rotor 18 is not necessary. Conventionally, a large-scale support structure was required as shown in FIG. 7, but in the present embodiment, it is small-scale or unnecessary.
【0020】回転数の調節は、電気的な制御で実施で
き、従来に比べて容易となる。図5にそのブロック図の
一例を示す。図5に示すように、エンジン出力を検知1
7して反トルク(テール・ロータ推力)計算19及び必
要なテール・ロータ回転数計算20を行い、テール・ロ
ータ18に対して指令を出す。
The adjustment of the rotation speed can be performed by electric control, which is easier than in the past. FIG. 5 shows an example of the block diagram. As shown in FIG. 5, the engine output is detected 1
Then, the counter torque (tail rotor thrust) calculation 19 and the necessary tail rotor rotation speed calculation 20 are performed, and a command is issued to the tail rotor 18.
【0021】以上、本発明を図示した実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に限定さ
れず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、その形
状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。
The present invention has been specifically described above based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and its shape and structure are within the scope of the present invention shown in the claims. It goes without saying that various changes may be added to the.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上具体的に説明したように本発明によ
る回転翼によれば次のように種々の効果を奏することが
できる。 (1)回転翼中心部にエンジン、ギヤ・ボックス等の駆
動部を配する必要がなくなり、重量軽減、空力性能向上
が図れる。 (2)推力を変更する際にはブレードピッチ角でなく電
磁石の回転磁界を抑制することによってロータ回転数を
変更すれば良く、ピッチ角変更の為の機構が不要となり
重量軽減、システムの簡素化が図れる。 (3)回転翼中心のシャフトをなくすことも可能であ
る。
As described above in detail, the rotary blade according to the present invention can exert various effects as follows. (1) It is not necessary to dispose a drive unit such as an engine and a gear box in the central portion of the rotary blades, which reduces weight and improves aerodynamic performance. (2) When changing the thrust, it suffices to change the rotor rotation speed by suppressing the rotating magnetic field of the electromagnet instead of the blade pitch angle, and a mechanism for changing the pitch angle is unnecessary, reducing weight and simplifying the system. Can be achieved. (3) It is also possible to eliminate the shaft at the center of the rotary blade.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の第1実施例によるシュラウド付回転翼
を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing a rotary blade with a shroud according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示されたシュラウド付回転翼のブレード
先端部分の拡大斜視図。
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a blade tip portion of the rotary blade with shroud shown in FIG.
【図3】図2に示したブレード先端部分の変形例を示
し、(a)はその部分的平面図、(b)は部分的側面
図。
3 shows a modified example of the blade tip portion shown in FIG. 2, (a) is a partial plan view thereof, and (b) is a partial side view thereof.
【図4】本発明の第2実施例による推力装置の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a thrust device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3実施例によるテール・ロータを備
えたヘリコプタを示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory view showing a helicopter equipped with a tail rotor according to a third embodiment of the present invention.
【図6】従来の推力装置を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a conventional thrust device.
【図7】従来のヘリコプタのテール・ロータ部分を示す
側面図。
FIG. 7 is a side view showing a tail rotor portion of a conventional helicopter.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1,11 シュラウド 2,12 回転翼(ロータ) 3,13 ブレード 4 ブレード先端磁石 5 シュラウド部磁石 6,16 中心 7 ブレード先端ガイド 8 シュラウド側ガイドライン 17 エンジン出力検知 18 テール・ロータ 19 反トルク(テール・ロータ推力)計算 20 テール・ロータ回転数計算 1,11 Shroud 2,12 Rotor (rotor) 3,13 Blade 4 Blade tip magnet 5 Shroud magnet 6,16 Center 7 Blade tip guide 8 Shroud side guideline 17 Engine output detection 18 Tail rotor 19 Anti-torque (Tail Rotor thrust) calculation 20 Tail rotor speed calculation

Claims (1)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 ブレードの先端回転円に沿ってシュラウ
    ドを有する回転翼において、前記シュラウドに配設した
    磁石と、前記ブレードの先端部に配設した磁石とを有
    し、前記両磁石のいづれか一方に回転磁界を発生させて
    前記ブレードを回転させるよう構成したことを特徴とす
    るシュラウド付回転翼。
    1. A rotary blade having a shroud along a tip rotation circle of a blade, comprising a magnet disposed on the shroud and a magnet disposed on a tip portion of the blade, and one of the two magnets is provided. A rotating blade with a shroud, characterized in that a rotating magnetic field is generated in the blade to rotate the blade.
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