JPH10181694A - 可変翼付ヘリコプタ - Google Patents

可変翼付ヘリコプタ

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JPH10181694A
JPH10181694A JP8350251A JP35025196A JPH10181694A JP H10181694 A JPH10181694 A JP H10181694A JP 8350251 A JP8350251 A JP 8350251A JP 35025196 A JP35025196 A JP 35025196A JP H10181694 A JPH10181694 A JP H10181694A
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JP
Japan
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helicopter
angle
generated
wing
pitch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8350251A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Uchiyama
直樹 内山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP8350251A priority Critical patent/JPH10181694A/ja
Publication of JPH10181694A publication Critical patent/JPH10181694A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/06Helicopters with single rotor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/029Asymmetrical aircraft

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ロール運動の発生を可動翼のピッチ角、およ
び後退角を制御により防止できるようにした可変翼付ヘ
リコプタを提供する。 【解決手段】 本発明は、一組のメインロータ装置によ
り飛行を行う、いわゆるシングル・ロータ・ヘリコプタ
において、胴体の下部側方から外方に向けて突出され、
ピッチ角および後退角を変動させて、機体の姿勢制御を
行うことができるようにした可変翼10を設けた。これ
により、飛行時に、左右非対称に発生するブレードによ
る機体の不安定性が、可動翼10のピッチ制御11、後
退角制御12により、解消できるようになり、これまで
使用されていた、構造が複雑なスウォッシュ・プレート
を簡単な構造にできるとともに、ヘリコプタの運動性能
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1組のメインロー
タ装置により発生させた揚力で、飛行を行うようにした
ヘリコプタに係り、特に構造単純化及び運動性能向上を
図ることのできる、空力装置を設けた可変翼付ヘリコプ
タに関する。
【0002】
【従来の技術】ヘリコプタは一方向に回転するブレード
に発生する揚力を利用して、空中に浮揚するとともに、
この揚力を推進力として利用して飛行するようにしてい
る。このため、固定翼機と異なり、その左右非対称性に
帰因する運動の不安定性が発生する。特に、ブレードを
2〜4枚具えるメインロータ装置を1組だけ設けたヘリ
コプタ(以下シングル・ロータ・ヘリコプタという。)
では、機体のバランスを取り、目的に適った飛行を達成
するためには、機体の安定性を維持するための複雑な装
置を必要とする。
【0003】すなわち、シングル・ロータ・ヘリコプタ
では、一方向に回転するブレードの反力により発生す
る、ロータ回転面と平行な面内で起る機体の回転を止め
るために、機体の後端部に、回転方向と逆方向の推力を
発生させる推進装置を設ける必要があるほか、飛行時に
発生する、飛行方向に移動するブレードと飛行方向と逆
方向に移動するブレードとの、それぞれに発生する揚力
の差に伴うロール方向の機体回転が生じないようにする
必要がある。
【0004】図2は、このロール方向の機体回転が生じ
ないようにするため、従来採用されているメインロータ
装置を示す図である。図に示すように、前進飛行中のヘ
リコプタの周辺に発生する気流Fは、矢印Rで示すよう
に回転し、異なる方位角にあるブレード061,062
には、それぞれ異なる対気相対速度をもたらす。このた
め、同一の迎角(ピッチ角)がブレード061,062
に設定されている場合、回転に伴い発生する速度に気流
Fの速度が加わる、飛行方向に移動し、対気相対速度が
大きくなるブレード062には、大きな揚力が発生し、
回転に伴い発生する速度から気流Fの速度だけ減速され
る、飛行方向と逆方向に移動し、対気相対速度が小さく
なるブレード061には、小さな揚力が発生することと
なり、機体01には機体軸まわりに左下りの回転させる
回転モーメントが発生する。
【0005】この回転モーメントが発生しないようにす
るためには、ロータ回転面の全方位にわたり、ブレード
061,062に発生する揚力の不均衡の発生を克服
し、全方位にわたって、等しい揚力を発生させるように
する必要がある。このため、操縦桿に連携したコントロ
ール・ロッド02により、スウォッシュプレート03の
非回転部分031を傾け、非回転部分031と平行な面
をなして、ブレード06と同一角速度で回転するスウォ
ッシュプレート03の回転部分032を傾ける操作を行
い、各方位角に位置するブレード061,062のピッ
チ角を変えて、ブレード061,062の全方位にわた
る揚力の発生を均等にして、機体軸まわりの回転モーメ
ントの発生を防止するようにしている。
【0006】すなわち、スウォシュプレート03の回転
部分032の上端面には、ピッチリンク04が基端を固
着して、ロータ回転面に略直交するようにして立設され
ている。また、機体01内の図示省略したエンジンに伝
動装置を介して連結されたシャフト軸05に、ヒンジ0
7で基端が回動自在に連結されたブレード061,06
2の前縁部には、ピッチリンク04の上端部に、その一
端部がヒンジ結合されたリンクアーム07の他端部が固
着、若しくはヒンジ結合されている。
【0007】従って、前述したように、スウォッシュ・
プレート03をコントロールロッド02で傾けると、回
動部分032の上端面に立設したピッチリンク04が、
この傾動に対応して上昇、若しくは下降し、リンクアー
ム07を介して、ブレート061,062の前縁部が上
昇若しくは下降して、ヒンジ07を支点として、矢視P
で示すように、ブレード061,062の気流下に対す
る迎角、いわゆるピッチ角を変えることができる。
【0008】また、ヘリコプタの上昇飛行時は、スウォ
ッシュプレート03を水平状態にして、一斉に上昇させ
ることにより、ブレード061,062にそれぞれ連結
されている各ピッチリンク04は一斉に上昇し、ブレー
ド061,062には、同量のピッチ増が全方位にわた
って、もたらされることにより、上昇飛行を実現するこ
とができる。
【0009】このように、従来のシングル・ロータ・ヘ
リコプタでは、飛行に伴う非対称性を解消する機構の一
つとして、メインロータ装置に傾斜可能なスウォッシュ
・プレート03を採用し、スウォッシュ・プレート03
の傾動により、各方位角にあるブレード061,062
に発生する揚力を制御して、非対称性を解消するように
しているが、上述したように、これを実現する機構は複
雑であり、製作に際し高度な技術と、高価な装置を必要
とする不具合がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のシン
グル・ロータ・ヘリコプタの上述した不具合を解消する
ため、従来のヘリコプタにおいて、飛行の非対称性を解
消するために使用されているメインロータ装置のスウォ
ッシュ・プレート機構を著しく簡単化できるとともに、
従来のシングル・ローダ・ヘリコプタを上回わる運動性
能を達成することのできる可変翼付ヘリコプタを提供す
ることを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】このため、本発明の可変
翼付ヘリコプタは、次の手段とした。胴体の下部側方か
ら外方に向けて突出され、その翼面に発生する揚力の大
きさを増加、若しくは減少させるピッチ角、および翼面
に発生する揚力の空力中心を前後動させる後退角を、そ
れぞれ変動させて、シングル・ロータ・ヘリコプタの飛
行に伴う、非対称性に起因する運動の不安定性を防止し
て、機体の安定した姿勢制御をできるようにした可変翼
を設けた。
【0012】なお、飛行に伴い発生する非対称な力をキ
ャンセルするための可変翼は、胴体の下部両側方に設
け、差動させるようにしても良く、また胴体下部の一方
側に設けるようにしても良い。また、後退角には、翼端
部が前方へ張出した状態になった、いわゆる前進角も含
むものである。
【0013】本発明の可変翼付ヘリコプタは、上述の手
段により、ヘリコプタの機体胴体下部に設置された可変
翼を、飛行条件に応じて設定されたピッチ角及び後退角
に制御されて外方向に張り出される。これにより、特
に、前進飛行時に顕著となる、前進側ブレードと後退側
ブレードとに発生する揚力の差は、ピッチ角の制御によ
り胴体下部の側方に設置された可変翼に発生する揚力の
大きさを変えることにより解消し、ロール方向に回転す
る機体運動を防止でき、複雑な機構のスウォッシュ・プ
レートによらなくても、機体の安定性が保持できるよう
になる。
【0014】この可動翼に発生する揚力の大きさは、前
進飛行速度の2乗に比例して増減するために、機体の非
対称性がより大きくなる前進飛行速度の大きい飛行域
で、より効果的に機体の姿勢を制御でき、安定性に秀れ
たシングル・ロータ・ヘリコプタにすることができる。
【0015】また、可動翼の後退角(前進角)を変える
ことにより、可変翼に発生する揚力の機体軸方向の空力
中心位置を変えることができ、スウォッシュ・プレート
によらなくても、ピッチ方向の姿勢角の設定が可能にな
るとともに、可動翼の後退角を変えることにより、可動
翼に発生する揚力の機体軸と直交する方向の空力中心位
置も変えることができ、可動翼に発生する揚力のロール
方向に回転する機体運動への寄与度、すなわち可動翼に
発生する揚力が小さい場合でも、後退角を小さくするこ
とにより、可動翼により、大きなロールモーメントを発
生させることが可能になる。これにより、従来のシング
ル・ロータ・ヘリコプタを上回る運動性能を達成でき
る。
【0016】また、従来のヘリコプタの運動のほとんど
に関与していたメインロータ装置のスウォッシュ・プレ
ートの機能のうち、少くとも上述した2つの機能は、ス
ウォッシュ・プレートによらなくとも良くなるために、
スウォッシュ・プレートの機構を簡単化でき、製作に際
し必要とした高度な技術、および高価な装置の要求度を
緩和できる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の可変翼付ヘリコプ
タの実施の一形態を図面にもとづき説明する。図1は、
本発明の可変翼付ヘリコプタの実施の第1形態を示す斜
視図である。
【0018】図に示すように、矢視x方向に前進飛行中
のヘリコプタの周辺に発生する気流Fは、矢印Rで示す
ように回転し、異なる方位角にあるブレード61,62
には、それぞれ異なる対気相対速度をもたらす。すなわ
ち、機軸x方向に前進中の前進側ブレード62では、ブ
レード6の回転に伴って生じる主流速度よりも大きい対
気相対速度になり、機軸x方向と反対側に向う後退中の
後退側ブレード61では、主流速度より小さい対気相対
速度になる。この結果、前進側ブレード62、後進側ブ
レード61の迎角(ピッチ角)を同一にした場合、前進
側ブレード62には、翼幅方向に発生する揚力分布CPR
による大きい揚力LR が発生し、後進側ブレード61に
は、揚力分布CPLによる小さい揚力LL が発生し、(L
R R −LL L )の大きさの、一点鎖線で示す機軸負
向に軸を持つ、ロール・モーメント−Mxが機体に発生
する。但し、YR L は機軸xからの揚力分布CPR,C
PLの中心(空力中心)までの長さで、図においてはYR
=YL となる。
【0019】このロール・モーメント−Mxを相殺する
ために、本実施の形態においては、胴体1下部より左弦
方向に一枚の可変翼10を張り出して設けた。また、こ
の可変翼10の制御対象は、ピッチ制御11及び後退角
制御12とし、この可変翼10には、ピッチ制御11を
行うことにより、翼幅方向に発生する揚力分布CPFを積
分して得られる大きさの揚力LF が発生する。この揚力
F によるロールモーメントLF F を、(LR R
L L )の大きさになるように、ピッチ制御11によ
る揚力LF の大きさ、後退角制御12によるYF の大き
さを制御することにより、機軸負荷に軸を持つロールモ
ーメント−Mxを相殺することができる。但し、YF
機軸xから揚力分布CPEの中心までの長さ、いわゆるモ
ーメントアームである。
【0020】このように、ピッチ制御11により揚力L
F の大きさが変化し、また後退角制御12によりモーメ
ントアームYF の大きさが変るので、前述した機体に発
生するロール・モーメント−Mxを相殺する両者の組合
せは無数に存在することは容易に理解できよう。また、
機体のピッチング・モーメントMyの制御は、前述した
ロール・モーメントMxの均合を保ちつつ、可変翼10
の後退角Λを制御することにより、実現することができ
る。
【0021】本実施の形態の説明から明らかなように、
従来のシングル・ロータ・ヘリコプタでは、これらのロ
ール・モーメントMx制御、およびピッチング・モーメ
ントMy制御を行っていたスウォッシュ・プレート03
は、本実施の形態の形態においては、ヘリコプタの昇降
時に要求される、ブレード61,62にそれぞれ連結さ
れている各ピッチリンクを一斉に昇降させ、全ブレード
61,62に同じ大きさのピッチ角増減をもたらす、ス
ウォッシュ・プレート3の水平上下運動の機能のみで良
くなり、従来のスウォッシュ・プレートに比較して、機
構が非常に簡単化できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の可変翼付
ヘリコプタによれば、特許請求の範囲に示す構成によ
り、シングル・ロータ・ヘリコプタの飛行時に発生す
る、非対称性の力により生じる機体の不安定性を解消す
るために使用されている、メインロータ装置のスウォッ
シュ・プレートの機構を、著しく簡単化できるととも
に、従来のシングル・ロータ・ヘリコプタを上回わる運
動性能を有するものにすることができる。
【0023】また、従来ヘリコプタとは異なる装置で、
機体に発生する力の均合を達成するため、従来ヘリコプ
タとは異なる革新的な運動/操縦性能を実現させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可変翼付ヘリコプタの実施の第1形態
を示す斜視図,
【図2】従来のシングル・ロータ・ヘリコプタのメイン
ロータ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,01 胴体 02 コントロールロッド 3,03 スウォッシュ・プレート 031 非回転部分 032 回転部分 4,04 ピッチリンク 05 シャフト軸 6,06 ブレード 61,061 (対気相対速度の小さい)ブレード 62,062 (対気相対速度の大きい)ブレード 7,07 ヒンジ 08 リンクアーム 10 可変翼 11 ピッチ制御 12 後退角制御

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一組のメインロータ装置により飛行を行
    うヘリコプタにおいて、胴体の下部側方から外方に向け
    て突出され、ピッチ角および後退角を変動させて、機体
    の姿勢制御を行う可変翼を設けたことを特徴とする可変
    翼付ヘリコプタ。
JP8350251A 1996-12-27 1996-12-27 可変翼付ヘリコプタ Withdrawn JPH10181694A (ja)

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JP8350251A JPH10181694A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 可変翼付ヘリコプタ

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JP8350251A JPH10181694A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 可変翼付ヘリコプタ

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