JPH09504492A - 空力学的及びマイクロ波吸収性フェアリングを有するワイヤカッタシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 航空機用ワイヤ切断システムであってワイヤ又はケーブルを切断するワイヤカッタ120と、当該ワイヤカッタを被覆するフェアリング122とから成る。フェアリング122は、誘電性スキン層160、161、165、166で覆われたマイクロ波吸収性のコア150から成り、ワイヤカッタのレーダ映りを減少させ、しかも、カッタがワイヤ又はケーブルを捉えて切断し得る様に、ワイヤ等との衝突に対応して崩壊する。フェアリング上を滑る弛んだワイヤ又はケーブルを捉えるため、少なくとも一つの突起部135がフェアリング122上に形成されており、当該突起部は、フェアリングが崩壊する張力になる迄ワイヤ又はケーブルを保持し、そして、ワイヤカッタへと導かれたワイヤ又はケーブルをカッタによって切断する。フエアリング122は、空気抵抗を最小限に抑えると共に、空気流をワイヤカッタと隣接する装置の周囲に導くことにより、航空機の空力学特性を改良する。

Description

【発明の詳細な説明】 空力学的及びマイクロ波吸収性フェアリングを有するワイヤカッタシステム 技術分野 本発明は、航空機用のワイヤカッタシステムに関し、詳しくは、特定構造のフ ェアリングを備えた航空機用ワイヤカッターシステムであって、上記のフェアリ ングが、ワイヤカッタを被覆すると共にマイクロ波吸収性を有し、また、ワイヤ 又はケーブルとの衝突に対応して崩壊することにより、ワイヤ又はケーブルをカ ッタに導いて切断する構成を備えた航空機用ワイヤカッターシステムに関する。 背景 航空機の飛行は超低空飛行パターンを含む場合がある。典型的には、ヘリコプ ターの飛行においては長時間の超低空飛行が含まれる。斯かる実情は、一層高度 な航空電子機器や装置を備え、通常の飛行戦術としてナップオブザアース飛行を 行う軍用ヘリコプターにおいて特に顕著になっている。 ヘリコプターによる超低空飛行は、地上からの火炎（アクティブ）、および、 ワイヤ又はケーブルとの衝突（パッシブ）と言う地上からの二つの重大な危険を 伴う。斯かる危険は、ナップオブザアースヘリコプター飛行作戦の重要性の増加 と共に非常に重大な問題となっている。 ベトナム戦争において、多くのヘリコプターは、木々の間に張り巡らされたス チールケーブルに衝突し、その機能が損なわれると共に破壊された。この様なケ ーブルは、意図的に張られたものであり、ヘリコプターのロータヘッドに絡みつ いてヘリコプターの機能を損なうか、または、ヘリコプターのスピードが充分速 い場合はヘリコプターの胴体を切り裂いて完全に破壊する。 上記の様な低空飛行におけるヘリコプターの弱点を軽減するため、ワイヤカッ タシステムが開発され、ヘリコプターの基本的な装置として組み込まれている。 ワイヤカッタシステムは、夜間の低空飛行時に接触するワイヤ又はケーブルを逸 らしてワイヤカッタのスロート部へ導く様になされている。鋭利な刃を有するカ ッタを使用するならば、ワイヤ又はケーブルがヘリコプターにダメージを与える 前にヘリコプターの勢いでワイヤ又はケーブルを十分に切断することが出来る。 現在、ワイヤカッタシステムは、ワイヤ又はケーブルに高い確率で接触するヘリ コプターの低空飛行戦において使用されており、例えば、殆どの軍用ヘリコプタ ーに搭載されている。更に、非合法的な海外作戦に利用される連邦政府や州のヘ リコプターは、ワイヤカッタシステムを搭載した典型的な例である。ナップオブ ザアース飛行の際、ヘリコプターが多くの電話線や電線を引っかけるのは珍しく ない。最大の懸念は、電話線や電線自体ではなく、寧ろその様な線を支持するた めに配置された（最高直径３/８インチの）スチールケーブルである。斯かるス チールケーブルは、ベトナム戦争中に使用されたタイプのスチールケーブルと同 種のものである。 ワイヤカッタシステムは、ワイヤ又はケーブルとの衝突におけるヘリコプター の安全率を向上させることが出来るが、ヘリコプターの設計において要求される 被探知性の低さを満足することが難しい。ワイヤカッタシステムのカッター顎部 （カッター刃）は、マイクロ波を反射する鋼で主に構成されているため、航空機 のレーダ映り（レーダによる被捕捉性）を増大させる。更に、ワイヤカッタは、 典型的には、基本的な空力特性を持つヘリコプターのフェアリングの上部または 前部に配置される。その結果、航空機の空力学的形状の変形をもたらし、航空機 のレーダ映りを一層増大させる。レーダの反射エネルギーを減らすため、複合材 料によってカッター刃を構成した場合、斯かるカッター刃は、要求される強度の 点から、鋼製のカッター刃の代替物とはなり得ないことも知られている。 現在のワイヤカッタシステムにおいて考慮すべきもう一つの問題は、ミサイル 、すなわちトウミサイルの発射後の弛んだワイヤやケーブルを切断し得る能力で ある。弛んだワイヤ又はケーブルは、メインロータプッシュロッドやメインロー タ自体に絡んでヘリコプターに重大なダメージを与える怖れがある。 発明の要約 本発明の目的は、ワイヤ又はケーブルとの衝突から航空機を守り、レーダ映り が一層低減されたワイヤカッタシステムを提供することである。 本発明の他の目的は、弛んだワイヤ又はケーブルを切断し得るワイヤカッタシ ステムを提供することである。 本発明の更に他の目的は、空力特性に優れたワイヤカッタシステムを提供する ことである。 本発明において、フェアリングは、ワイヤカッタを被覆するために装備され、 かつ、ワイヤカッターのレーダ映りを減らすためのマイクロ波吸収材料から形成 され、しかも、カッタによってワイヤ又はケーブルを捉えて切断し得る様に、ワ イヤ等との衝突時に崩壊する様に構成されている。 更に、本発明において、フェアリングは、弛んだワイヤ又はケーブルがフェア リングを滑り上がって行く際、当該ワイヤ又はケーブルを捉えるための少なくと も一つの突起部を有する。斯かる突起部は、フェアリングを破壊するに足る張力 が発現される迄ワイヤ又はケーブルを保持し、そして、ワイヤ又はケーブルを切 断するためにワイヤカッタへと導く。 また、本発明において、フェアリングは、空気抵抗を最小にし、ワイヤカッタ とワイヤカッタに隣接した装置の周囲に流れる様に空気流を導くため、航空機の 空力特性を改良することが出来る。 本発明は先行技術に比べて大きな改良点を有している。すなわち、本発明のワ イヤカッタシステムは、通常の飛行において低い被探知性を有し、そして、航空 機がワイヤやケーブルに接触した際、確実にワイヤ又はケーブルを切断すること が可能である。カッタを覆うフェアリングは、優れたマイクロ波エネルギ吸収特 性を備え、レーダ反射を最小化し得る既知の複合材料を用いて形成することが出 来る。フェアリングは、ワイヤ又はケーブルから加えられる力に応じて簡単に崩 壊する様に設計されており、その結果、ワイヤ又はケーブルは、カッタの顎部で 受け止められて切断される。また、フェアリングは、ワイヤカッタと隣接した装 置の周囲の空気流を制御して空気抵抗を低減し、空力特性を向上させる。 本発明の上記の目的および他の目的、特徴、長所は、添付図面に示された実施 態様の詳細な説明よって更に明らかにされている。 図の簡単な説明 図１は、本発明のワイヤカッタシステムを搭載したヘリコプターの斜視図であ る。 図２は、図１におけるワイヤカッタシステムの一部破断の拡大図であり、ダイ バータフェアリングの後部に位置するワイヤカッタを示す。 図３は、図２におけるダイバータフェアリングの上面図である。 図４は、図３における４−４線に沿って一部を破断した断面図であり、型内に 配置された硬化前の突起部と外側スキン層を示す。 図５は、図３における４−４線に沿って一部を破断した断面図であり、硬化前 にハニカムコアと内側スキン層が突起部と外側スキン層に取り付けられた状態を 示す。 図６は、図３における４−４線に沿って一部を破断した断面図であり、硬化後 のフェアリングを示す。 図７は、フェアリングの内側スキン層上に予め刻まれた破壊開始部を示す上部 平面図である。 本発明の詳細な説明 図１において、ヘリコプター110に搭載された本発明のワイヤカッタシステム1 00を示す。本発明のワイヤカッタシステムは、図示する様に、メインロータパイ ロン112のフェアリングの前方先端部に配置される。しかしながら、本発明のワ イヤカッタシステムは、ワイヤ又はケーブルとの衝突によるダメージを防止する ことが出来かつワイヤ又はケーブルを切断する能力を提供し得る限り、ヘリコプ ターの機体の種々の位置に配置することが出来る。 図２及び図３において、強固に固定されたワイヤカッタ120とダイバータフェ アリング122から成る本発明のワイヤカッタシステムを示す。ワイヤカッタ120は 、航空機の前方飛行の際、ワイヤ又はケーブルが航空機のロータヘッド112（図 １）にダメージを与える前に当該ワイヤ又はケーブルを切断する。ワイヤカッタ 120の具体な例としては、例えば、宇宙航空用に作製されたブリストル エアロ スペース社製の通常のワイヤカッタが挙げられる。 ワイヤカッタ120は、アルミニウム等の軽量かつ強固な材料から形成されたハ ウジング123を備えている。ハウジング123には、上部および下部カッター顎124 、126が取り付けられる。上部および下部カッター顎124、126は、飛行中に接触 するワイヤ又はケーブルを切断するための長さと角度を有し、斯かる長さと角度 は、当業者にとって公知である。カッター顎124、126は、ステンレス等の高強度 材料によって形成される。カッター顎124、126は、ワイヤ又はケーブルの最初の 衝撃からそれらを保護するため、ゴムで被覆してもよい。上部および下部カッタ ー顎124、126は、これらの組み合わせにより、最高3/8インチの直径のワイヤ又 はケーブルに適用し得るワイヤカッタの切断口128を形成する。 ワイヤカッタ120は、強固に取り付けられており、ワイヤ又はケーブルの衝撃 に耐えることが出来る。ワイヤ又はケーブルは、ロータヘッド112（図１）との 衝突前にワイヤカッタ120の切断口128へと導入され、上部および下部カッター顎 124、126により切断される。ワイヤカッタ120は、堅固な取付構造とするため、 更に、ストラット129で支持してもよい。ワイヤカッタ120のワイヤ又はケーブル に対する耐衝撃性を向上するため、ハウジング123の上部導入端130と下部導入端 132は、ワイヤカッタ120のスロート部128にワイヤ又はケーブルの向きを変更し て切断し得る形態、すなわち、開き角（入射角）が小さくなる様に形成されてい る。図示された具体例では、航空機の機体に沿ってスライディングするワイヤ又 はケーブルに対し、上記の開き角が略３０度に設定されている。 ダイバータフェアリング122は、図１に示す様に、メインロータパイロン112の 先端フェアリングを構成している。フェアリング122は、非構造用複合材料から 成り、メインロータパイロン112の周りの空気流をスムーズにすることにより、 空力特性を改善すると共に、上部ワイヤカッタ120とフェアリングの後部に位置 する装置を隠蔽することにより、レーダ映りを減少させる効果を有する。図３に 示す様に、ワイヤカッタとカッタ近辺の他の装置の整備のため、フェリングを着 脱自在に固定する固定手段133が設けられていてもよい。 ワイヤカッタシステムにおいては、ワイヤ又はケーブルがワイヤカッタ120へ と導かれる様に、ワイヤ又はケーブルの衝撃を受けた際にフェアリングが破壊さ れなければならない。更に、小径の弛んだワイヤ又はケーブルがフェアリングを 破 壊し、次いで、ワイヤカッタ120によって切断し得る十分な張力が生じるまで保 持されなけらばならない。 上記の目的を達成するため、フェアリング122は、マイクロ波エネルギーを吸 収するハニカムコアを誘電性の内側スキン層と外側スキン層の間に挟んだ形態の 典型的なレーダ吸収体で構成される。この種の構造は、マイクロ波吸収構造とし て好ましい構造であり、レーダ像を減少させることが出来る。更に、弛んだワイ ヤ又はケーブルを捉え、そして、ワイヤ又はケーブルがフェアリングを破壊する のに充分な張力を保持し得る様に、突起部135がフェアリング122上に形成される 。 以下において更に詳述する様に、フェアリング122においては、当該フェアリ ングの誘電性スキン層に切り込みが設けられ、ワイヤ又はケーブルの衝突に際し てフェアリングが容易に崩壊し、そして、ワイヤ又はケーブルがワイヤカッタで 切断される様に構成される。 フェアリングの製作においては、図４に示す様に、突起部135と外側スキン層1 65、166を一緒に硬化するため、レイアップ型172が用いられる。突起部135とス キン層165、166は、誘電性材料、すなわち含浸ケブラ積層材から構成される。誘 電性のスキン層材料は、マイクロ波を通過させ、マイクロ波エネルギーをコア材 料に吸収させる。 フェアリングの製作工程においては、先ず、外側スキン層材料と突起部を型17 2の中に各一層づつ同時に配置する。そして、既知の圧縮方法（デバルキング法 ）を用い、外側スキン層と突起部を圧縮（デバルク）する。例えば、プラスチッ クシートで型172を一面に覆い、型172に対して前記シートの端部をテープで固定 するか又は接着固定する。プラスチックシートには吸入口を設け、シートと外側 スキン層および突起部の間を真空吸引する。真空吸引すると、大気圧がプラスチ ックシートに作用し、その圧力が外側スキン層と突起部とを型172に押しつける 。真空吸引時、外側スキン層と突起部は、公知の様に、所謂アンダーコンパクシ ョン状態となる。減圧圧縮（真空吸着）の目的は、スキン層の中に取り込まれて いる気泡を取り除くことである。一層良好な結果を得るためには、各層を型172 の中に配置した後、フェアリング体を減圧圧縮する。 次いで、外側スキン層および突起部をオートクレーブ等の中に装入し、共硬化 するために高温・高圧下で処理する。典型的には、エポキシにて型172を構成し 、フェアリングの最終形状に極めて近似したその型面により、フェアリングの外 表面を形成する。スキン層と突起部との共硬化により、誘電性の良好な薄い外側 スキン層を形成することが出来る。斯かる工程において、外表面のくぼみや小孔 を最小限に抑えることも出来る。 図５に示す様に、コア150は、外側スキン層と突起部とに固着される。コア150 は、ノメックスハニカムコアの様なハニカム構造とすることが出来る。ノメック スハニカムコアは好適なマイクロ波吸収特性を有している。ハニカム構造は、フ ェアリングを軽量化すると共に強度と剛性を付与する。また、例えば、繊維強化 発泡体等の他のタイプの適当なコア材料を用いることも出来る。 フェアリング製作工程において、先ず、フェアリングの大まかな形状にコア15 0を成形する。次に、共硬化した突起部135と外側スキン層165、166をコア150上 に配置する。コアと外側スキン層との間を確実に固着し且つ空孔を埋めるため、 フィルム状接着材、例えば、フィルム状エポキシ接着材を外側スキン層とコアの 間に配置する。そして、フィルム状接着材によりコア150に内側スキン層160、16 1の層を固着する。各々の層を型に設置した後、型を減圧圧縮する。例えば、フ ェアリングをオートクレーブ法などの高温・高圧硬化工程によって硬化処理する と、突起部135とスキン層160、161、165、166が完全にコアに固着される。 コアの上に全てのスキン層が固着した後、カウルプレート170を用い、突起部 と反対側の内側スキン層部分152にオートクレーブの圧力を全体的に分散させる 。カウルプレートは、内側スキン層とコア材料がオートクレーブ内の圧力によっ て突起部とコアの間の空隙171に押し込まれて変形するのを防止する。フェアリ ング全体をオートクレーブで硬化する際、突起部は、外側スキン層165、166と共 にコアに共接合される。突起部135を外側スキン層165、166と共にコア150に共接 合することにより、突起部135の周囲の全ての外表面が空力特性を満足する平滑 性を備えると共に、フェアリングの全外表面が誘電性のスキン層材料で覆われ、 レーダ映り特性とワイヤ等への耐衝撃基準を満足する様になる。更に、突起部と スキン層を共接合することにより、突起部が確実にコアに固着される。 図６と図７からも明らかな様に、突起部135の反対側の領域152の内側スキン層 160、161の両層には、破壊開始点を付与するため、コア150への固着前に予め切 込み175が設けられる。切込み175は、内側スキン層がある程度の剪断荷重に耐え 且つワイヤカッターの顎部へワイヤ又はケーブルを適切に導入するため、ワイヤ 等との衝突に応じてフェアリングの破断を助長する様に内側スキン層に設けられ る。または、内側スキン層160、161をコアに固着した後、突起部135の領域に上 記の切込みを設けることも出来る。 本発明の上記の実施態様では、ソリッド状の突起部135を有するもの、または フェアリングと接触するワイヤ等がフェアリングを破壊するのに充分な張力を持 つまでそのワイヤ等を保持するものについて述べてきた。しかしながら、フェア リングの近くにある装置を冷却するため、突起部とコアに開口部を設け、突起部 がルーバの様に作用して空気を取り込み、フェアリングの後方で空気流を循環す る様に構成してもよい。但し、突起部とコアに開口部を設けた場合、開口部の空 気抵抗により空力特性が低下するという欠点が生じる。更に、フェアリングに一 つの突起部だけを設ける場合について例示したが、本発明においては、ワイヤ等 の保持力を高めるために複数の突起部を設けてもよい。 上記の実施態様においては、ケブラのスキン層が入射するマイクロ波エネルギ を透過し、コア材料によってマイクロ波エネルギを吸収する構成について記述し た。しかしながら、スキン層には、誘電性グラスファイバや石英ファイバ等の低 誘電性で且つ高強度の適当な材料を用いることが出来る。 本発明は、種々記述され、具体例によって説明されてきたが、その精神及び主 旨に反しない限りにおいて、前述の又は種々の変更、省略や追加が可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．航空機に取り付けられ且つワイヤ又はケーブルの衝突に対して保護するため のワイヤ又はケーブルを切断するワイヤ切断手段と、前記ワイヤカッタ手段を被 覆するフェアリングとから成り、前記フェアリングは、誘電性スキン層で被覆さ れたマイクロ波エネルギ吸収コアを備え、前記ワイヤカッタ手段によりワイヤ又 はケーブルを切断すべくワイヤ又はケーブルとの衝突によって崩壊する様に構成 されていることを特徴とする航空機用ワイヤ切断システム。 ２．ワイヤ又はケーブルを捕捉保持し、フェアリングを破壊するためにワイヤ又 はケーブルに張力を生じさせ、ワイヤ又はケーブルを前記ワイヤ切断手段へ導く 少なくとも一つ突起部が前記フェアリング上に形成されている請求の範囲１に記 載の航空機用ワイヤ切断システム。 ３．前記フェアリングが、空気抵抗を最小にし、前記ワイヤカッタ手段と隣接す る装置の周囲に空気流を導く空力学的形状を有する請求の範囲１に記載の航空機 用ワイヤ切断システム。 ４．ワイヤ又はケーブルが前記フェアリングに衝突する際に、フェアリングの破 壊開始部としての切り込みが前記誘電性スキン層に設けられている請求の範囲１ に記載の航空機用ワイヤ切断システム。 ５．前記フェアリングの後方へ空気が循環する様に前記突起部と前記コアのそれ ぞれに開口が形成されている請求の範囲２に記載の航空機用ワイヤ切断システム 。 ６．前記フェアリングが、空気抵抗を最小にし、前記ワイヤカッタ手段と隣接す る装置の周囲に空気流を導く空力学的形状を備えている請求の範囲２に記載の航 空機用ワイヤ切断システム。 ７．前記フェアリングが内表面と外表面を有し、前記突起部が前記外表面に設け られ、前記誘電性スキン層が前記内表面に設けられ、ワイヤ又はケーブルと前記 フェアリングとの衝突に際して破壊開始部としての切り込みを有している請求の 範囲２に記載の航空機用ワイヤ切断システム。 ８．航空機に対して前記フェアリングを着脱可能に取り付ける固定手段が備えら れている請求の範囲１に記載の航空機用ワイヤ切断システム。