JPH08216997A

JPH08216997A - ヘリコプタのロータブレード

Info

Publication number: JPH08216997A
Application number: JP7026770A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamaguchi; 仁志山口
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はスパン方向にわたって一律に、ある
いは局部的にピッチ角を自由に制御できるヘリコプタの
ロータブレードを提供することを目的とする。【構成】本発明はブレードの後縁近傍の外板が圧電素
子により少なくとも翼弦方向に伸縮可能に構成されてな
ることを特徴とするヘリコプタのロータブレード、を構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパン方向にわたって一
律にまたは局部的にピッチ制御可能なヘリコプタのロー
タブレードに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のヘリコプタの主なブレードピッチ
角制御方式を図３に示す。図３（ａ）はブレード０１ａ
の翼根部に取り付けられたアクチュエータ０２により、
ブレードピッチ角を一律に制御する方式である。図３
（ｂ）はブレード０１ｂの後縁部にフラップ０３を取り
付け、そのフラップ０３の角度を変化させることにより
ブレード０１ｂに作用する空気力分布を変化させ、ブレ
ードピッチ角を制御する方式である。図３（ｃ）はブレ
ード０１ｃの後縁部に空気吹き出し口０４を設置し、空
気吹き出し口０４より吹き出される空気の運動量を変化
することによりブレード０１ｃに作用する空気力分布を
変化させ、ブレードピッチ角を制御する方式である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のロータブレ
ードには解決すべき次の課題があった。

【０００４】即ち、図３（ａ）のようにブレード翼根部
のピッチ角をアクチュエータにより制御する方式では、
ブレードスパン方向のピッチ角は一律に制御され、ブレ
ードスパン方向の各位置でピッチ角を独立に制御するこ
とは不可能という問題があった。

【０００５】また、図３（ｂ），（ｃ）の方式共、複雑
なアクチュエーション機構がブレード上（回転系内）に
あること、ピッチ角制御方式の構成上、ブレード構造が
複雑になることにより、これらの方式は重量増加分が大
きくなること、装置の信頼性が低減すること等の問題が
あった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するた
め、スパン方向に亘ってピッチ角を一律に、あるいは局
部的に刻々の状態に適応して自由に制御できるヘリコプ
タのロータブレードを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、ブレードの後縁近傍の外板が圧電素子によ
り少なくとも翼弦方向に伸縮可能に構成されてなること
を特徴とするヘリコプタのロータブレード、を提供しよ
うとするものである。

【０００８】

【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。

【０００９】即ち、ヘリコプタのロータブレードの後縁
近傍が圧電素子により少なくとも翼弦方向に伸縮可能に
構成されるため，、たとえばブレードの上面側が伸び、
下面側が縮むよう制御（電圧制御）すれば、ブレード後
縁は下がり、ブレードはいわゆる上げピッチとなる。逆
に制御すれば下げピッチとなる。

【００１０】ブレードのスパン方向に亘って制御域を複
数分割しておけばそれらを一斉に制御することによって
一律に、個々に制御することによって局部的に、それぞ
れピッチ角を制御できる。従ってそれらを適切に組合わ
せることによって自由に所望のピッチ角制御ができる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図１、図２により説明す
る。

【００１２】図１は本実施例のブレード（ロータブレー
ド）の要部の斜視図、図２は本実施例の詳細図で、
（ａ）は図１のII−II矢視断面図、（ｂ）は（ａ）の囲
いＢの拡大斜視図である（ブレードの下面も同様に構成
される）。

【００１３】両図において、１はブレード、１ａはブレ
ード１の前縁側にあってその強度部材をなす中空のスパ
ー、２はブレード１の後縁近傍、即ち、剛なるスパー１
ａの後方の上下両面に連結され、スパー１ａと共に翼型
断面を形成すると共に後述の通り、弾性板３、圧電素子
４等よりなる撓性に富んだ外板、２ａは外板２内に充填
され、外板２の全体的翼型形状を高剛性とならないよう
維持する発泡ウレタン、３は外板２の主体をなす弾性
板、４はブレード１のスパン方向及び翼弦方向に列状を
なして、複数、弾性板３の上面（表面）及び下面（裏
面）に貼着された４角形状のセラミクスよりなる圧電素
子、５は陰極を弾性板３に、陽極を圧電素子４に連結さ
れ、かつ、パイロットによって、あるいは飛行緒元に最
適応動する演算器によって印加制御可能に設けられた模
式的図示の電圧印加器である。

【００１４】次に上記構成の作用について説明する。

【００１５】よく知られているように、セラミック、水
晶、その他の圧電材質よりなる圧電素子は電圧を印加す
ると歪を生じ、電圧印加方向と垂直な方向にも相応した
変形（伸・縮）を生じる。従って、たとえばブレード１
の上面側の圧電素子４（弾性板３の表面、裏面共）のｙ
方向が伸び（従ってｔ方向は縮）、ブレード１の下面側
（図示省略）の圧電素子４のｙ方向が縮む（従ってｔ方
向は伸）向きに荷電圧印加器５を操作すれば上面の弾性
板３は伸び、下面の弾性板３は縮んで外板２は、その後
縁、即ち、図２（ａ）の左端が下がり、ブレード１とし
てはピッチ角大、即ち上げピッチ角を形成する。逆に電
圧を印加すれば下げピッチ角を形成する。ブレード１の
スパン方向、翼弦方向のすべての（或は一部の）圧電素
子４について、一斉制御、局部制御、組合わせ制御を行
なえば所望のピッチ角制御が果たされる。

【００１６】即ち、従来、図３の（ａ）〜（ｃ）で行な
っていたような制御すべてを一つのブレード１で行なえ
ることは勿論、ブレード１の翼弦方向の所望の部位、即
ち、前縁から何％部位の翼上面の膨らみ（曲率変化）、
スパン方向の所望の部位の捻り上げ、捻り下げ等、自由
にピッチ角制御を行なうことができる。

【００１７】なお、図２では理解を容易にするため、圧
電素子４は稍誇張して示されているが、各圧電素子４間
は空気抵抗を最小にするため、十分に近接されるか伸縮
を障害しない撓性のきわめて高い（たとえばゴム質）充
填材等で表面が滑めらかになるようコーティングされて
いる。

【００１８】圧電素子４は、翼弦方向に分割して貼るこ
とにより、各々は小さな変位および力しか発生しない
が、全体では大きな変位および力が得られるようにして
いる。また、スパン方向にも分割して貼ることにより、
スパン方向の各位置で独立にピッチ角を制御することが
できる。

【００１９】一般に、圧電素子の変形量ｘおよび発生力
Ｆは、圧電素子の個数Ｎ、圧電素子の幅ｂ、板厚ｔ、長
さｙ、縦弾性係数Ｅ_p、印加電圧Ｖ等から定まる。実際
には、必要変形量および必要発生力よりこれらのパラメ
ータを決定する。

【００２０】因みに変位ｘ及び発生力Ｆは次式によって
求まる。

【００２１】変位ｘ＝Ｎ・Ｖ・３・ｃ・ｙ²／（４ｔ²）発生力Ｆ＝Ｎ・Ｖ・３・ｃ・Ｅ_p・ｂ・ｔ／（２ｙ）但し、ｃは定数なお、実施例ではブレード１の上面及び下面に圧電素子
４を貼着する例で説明したが、必ずしも上面、下面の両
方に貼着する必要はなく、撓み能率は低いものの、たと
えば上面にのみ（即ち、図２（ｂ）のみのように）貼着
して目的が達成される場合は片面のみであってもよい。

【００２２】また、圧電素子４は弾性板３に全面貼着さ
れる必要はなく、ｙ方向は全長にわたって、ｂ方向は中
央部のみを貼着するようにすれば、ブレード１のスパン
方向に圧電素子４が多数貼着されてもスパン方向の撓み
には殆ど影響を与えることなく、大きな力によって能率
的にピッチ角制御ができる。勿論、材質的に伸縮方向に
異方性のある圧電素子が選択されればその必要はない。
また、逆に、ブレード１のスパン方向の撓み制御も行な
いたい場合はそれに応じてスパン方向の貼着長さを調整
すればよい。

【００２３】また、ブレード１のスパン方向に影響を与
えず、コード（翼弦）方向のみの撓みを（従ってピッチ
角を）制御する目的から、圧電素子４をスパン方向には
疎に、コード方向には密に貼着することは自由である。

【００２４】以上の通り本実施例によれば従来の諸ピッ
チ角制御のアクチュエータをブレード１の外板２に直接
設けたに相当する作用効果及び更なる作用効果を１個の
ブレードで奏することができるという利点がある。

【００２５】しかも、上の作用効果をきわめて軽量によ
って得られるという利点がある。

【００２６】また、従来例に比し、可動機能部が絶無に
近く、従って部品点数がきわめて少ないという利点があ
る。

【００２７】また、可動機能部が絶無に近いため、トラ
ブル発生も絶無に近いという利点がある。

【００２８】また、可動機能部が絶無に近いため、部品
管理、保守、点検がきわめて容易で、かつ、それに要す
る時間も著しく少ないという利点がある。

【００２９】また、可動機能部が絶無に近く、従って潤
滑部、発錆部、砂塵等による影響部がなく、機能が外囲
状況に殆ど影響を受けないという利点がある。

【００３０】また、ピッチ角制御の撓み機能が、回転、
摺動、巨視的往復動等のいわゆる機械的変化の綜合結果
として与えられるのではなく、電圧と圧電歪というきわ
めて根元的、物性的変化を一義的に用いて得られるので
あるから外乱の入る余地がなく、きわめて精確かつ恒久
的に機能が果たされるという利点がある。

【００３１】また、従って、高性能ブレードを低コスト
で得られるという利点がある。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。

【００３３】（１）ブレードスパン方向のピッチ角をブ
レードの各位置で独立に制御することが可能である。

【００３４】（２）従来のブレードピッチ角制御方式よ
りもシステムの信頼性を向上させることができる。

【００３５】（３）従来のブレードピッチ角制御方式よ
りもシステムの重量ペナルティーを軽減することができ
る。

【００３６】（４）従来、３種類の方式で果たしていた
各ブレードのピッチ制御方式及びそれ以上の制御方式を
１個のブレードで達成できる。

【００３７】（５）従来例に比し、可動機能部がないの
で部品点数がきわめて少ない。

【００３８】（６）可動機能部がないのでトラブル発生
が絶無に近い。

【００３９】（７）可動機能部がないので部品管理、保
守、点検がきわめて容易であり、かつ、それに要する時
間も著しく少ない。

【００４０】（８）可動機能部がないので、潤滑部、発
錆部、砂塵等による影響部がなく、機能が雰囲気等に影
響されない。

【００４１】（９）ピッチ角制御の撓み機能が機械的変
化の綜合結果としてではなく圧電歪というきわめて根元
的、物性的変化を一義的に用いて得られるので外乱の入
る余地がなく、精確かつ恒久的である。

【００４２】（１０）高性能ブレードを低コストで得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るヘリコプタのロータブ
レードの要部斜視図、

【図２】図１のロータブレードの要部詳細図で（ａ）は
図１のII−II矢視断面図、（ｂ）は（ａ）の囲いＢの拡
大斜視図、

【図３】従来のブレードの諸ピッチ角制御方式の斜視図
で、（ａ）は一律制御方式、（ｂ）はフラップ制御方
式、（ｃ）は後縁部空気吹出し制御方式の図である。

【符号の説明】

１ブレード１ａスパー２外板２ａ発泡ウレタン３弾性板４圧電素子５電圧印加器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブレードの後縁近傍の外板が圧電素子に
より少なくとも翼弦方向に伸縮可能に構成されてなるこ
とを特徴とするヘリコプタのロータブレード。