JPH10218098A - 回転翼航空機用多翼ロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 翼保持アーム４が中間接続部なしに衝撃角運
動をするようにロータハブプレート２に配置されている
にもかかわらずロータ中心からの擬制フラッピングヒン
ジの距離が小さい多翼ロータを提供する。 【解決手段】 繊維複合材料からなるロータハブプレー
トを有するフラッピングヒンジのない多翼ロータにおい
て、ロータハブプレートは翼保持アームに対して衝撃方
向にフレキシブルに形成されている。またロータハブプ
レートが翼保持アームの両側をロータ中心から半径方向
距離をおいて衝撃方向に曲げ弾性を有するように保持す
るプレートセグメント１６，１８からなり、且つプレー
トセグメントには翼保持アームに対して周方向に位置ず
れした、マスト側固定部２０が設けられていて、ロータ
中心から擬制フラッピングヒンジまでの距離がロータ半
径の約５パーセントに減少せしめられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マストに堅く固定
された、衝撃方向に曲げ弾性を有する翼保持アームを備
えた、繊維複合材料からなるロータハブプレートを有す
るフラッピングヒンジのない回転翼航空機用多翼ロータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の種類のフラッピングヒンジのない
ロータは、例えば米国特許５２６３８２１から知られて
いるように、中央の、マストに堅く結合された、繊維複
合材料からなるより高い強度のプレート部分を含み、前
記プレート部分には一体に形成された半径方向外方にの
びる翼保持アームが備えられている。前記翼保持アーム
は擬制のフラッピングヒンジを形成し、それ故曲げ弾性
を有して形成されたものでなければならない。翼保持ア
ームは、駆動中高い曲げモーメント並びに横負荷および
遠心力負荷に確実に耐えるように、大きな曲げ長さを有
するものでなければならず、その結果、前記擬制フラッ
ピングヒンジはロータ中心から比較的離れて、即ちロー
タ半径の約１０％の距離だけ離れて位置していなければ
ならない。それ故飛行中ヘリコプターに極めて高度にう
るさい振動現象が発生する。

【０００３】更にＷＯ８７／０４４０２または米国特許
４５６８２４４から、翼保持アームが、剛性のロータハ
ブプレートから分離して形成されており、ロータハブプ
レートに例えばロータ軸近くのエラストマー軸受けを介
して衝撃角運動をするように(schlagwinkelbeweglich)
支持されている。これによってロータ中心からフラッピ
ングヒンジまでの距離は所望量に、即ちロータ半径の約
５パーセントに減少せしめられ、ロータの側からのうる
さい騒音現象は十分に抑制される。しかし、このような
翼保持体は構造的に非常に高価であり、また磨耗し易
く、その結果このようなロータは、頑丈な整備のいらな
い構造の要求に限られた環境においてのみ応じることが
できるにすぎない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
の多翼ロータであって、翼保持アームが構造上簡単に且
つ荷重が安定するように中間接続部なしに衝撃角運動を
するようにロータハブプレートに配置されているが、そ
れにもかかわらずロータ中心から擬制フラッピングヒン
ジまでの距離が非常に小さく保持された多翼ロータを提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、『マス
トに堅く固定された、衝撃方向に曲げ弾性を有する翼保
持アームを備えた、繊維複合材料からなるロータハブプ
レートを有するフラッピングヒンジのない回転翼航空機
用多翼ロータであって、ロータハブプレートが、翼保持
アームの両側をロータ中心から半径方向距離をおいて、
衝撃方向に曲げ弾性を有するように保持する、少なくと
も一つの、プレートセグメントからなり、前記プレート
セグメントには翼保持アームに対して周方向に位置ずれ
した、マスト側固定部が設けられていることを特徴とす
るフラッピングのない回転翼航空機用多翼ロータ。』に
よって解決される。

【０００６】本発明によって、フレキシブルなロータハ
ブプレートの概念に基づき、片側で翼保持アームに隣接
するプレート領域が翼保持アームの衝撃曲げ変形部内に
引き入れられ、それによって翼保持アームの半径方向曲
げ長さがプレートセグメントの周方向の変形長さだけ増
大され、その結果負荷の強さを減じることなく擬制フラ
ッピングヒンジ領域を本質的にロータ中心の近くに、即
ちロータ中心からロータ半径の約５％の距離のところに
引き寄せることができ、それ故有利な振動特性を既知の
ロータハブプレートから分離された衝撃角運動する翼保
持アームにおけるのと似ているが、しかし、構造上著し
く簡単であり、とりわけ機能上確実に得ることができ
る。

【０００７】ロータハブプレートの周方向の変形領域の
構造の過剰の理由から、請求項２によるロータハブプレ
ートは、特に好ましくは、ロータ中心に関して半径方向
に互いに距離を置く、複数のプレートセグメントに分割
されている。この場合、請求項３による荷重および柔軟
性に関して有利な形態に関して、内側のプレートセグメ
ントが、特に、連続して閉じられている、翼保持アーム
に半径方向にロータ中心の方へ曲げ弾性を有して互いに
つながる、繊維複合プレート部分として形成されてい
る。

【０００８】旋回方向に作用する緩衝体がヘリコプター
においておおむねロータハブプレートの外側に配置され
なければならないのに対して、本発明のロータにおいて
は旋回緩衝体の組み込みに有利な、ロータハブプレート
の内側への取り付けが、プレートセグメントと翼保持ア
ームの間に旋回緩衝体を配置することによって達成され
る。この場合、請求項５によるプレートセグメントは、
特に２つの軸方向に重なって位置し、それに所属する翼
保持アームの両側にエラストマー緩衝体の中間層を介し
て重なるセグメント部分を含み、それによって効率の良
い旋回緩衝体および衝撃方向に荷重の安定した翼保持ア
ームとプレートセグメントの間の結合が達成される。

【０００９】翼保持アームの衝撃弾性を高めるために、
プレートセグメントが、曲げ弾性を有し、また衝撃面に
対して垂直な軸線に関して捩じり弾性を有するように形
成されている。捩じり弾性を有する形態においては、請
求項６によるプレートセグメントは合目的的にロータの
回転面において、且つその回転面に対して垂直に横断す
る力に対して曲がらないように形成されている。それに
よってロータ翼側で作用する高い横荷重を翼保持アーム
からマスト側の固定部に十分に変形のない安定した状態
で伝動させることが確保される。

【００１０】製造上およびとりわけ強度上の理由から、
請求項７に記載のように、少なくとも１つのプレートセ
グメントに、翼保持アームの一体に連続する桿状構造を
形成することが好ましい。

【００１1 】更に横断面に関して、プレートセグメント
の平面形状は要求される弾性特性に応じて十分に可変に
形成される。最も簡単な場合、請求項８に記載のよう
に、ロータ中心に対して同心に環状にはしるプレートセ
グメントの形状が選択される。特に荷重および繊維複合
物に好都合な形態は請求項９によって、一つまたは複数
のプレートセグメントがロータ翼の数に相応して、多角
形の角部にマスト側固定部と多角形の辺部の中央に翼保
持アームを有し、多角形状に形成されていることによっ
て達成される。

【００１２】最後に、請求項１０によって、翼保持アー
ムを含めてロータハブプレート用の材料として、有利な
材料特性を考慮に入れて合目的的に炭素繊維複合物が利
用される。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、幾つかの実施例に基づいて
図面を用いて詳細に説明する。略図示する図面におい
て：図１は、繊維複合構造の、フレキシブルなロータハ
ブプレートおよび一体に形成された翼保持アームを備え
る４翼ロータの平面図であり、図２は、一体化された旋
回緩衝体を備えるフレキシブルに形成されたロータハブ
プレートの第２の実施の形態を示し、図３は、図２のII
I−III 線に沿った略断面図であり、図４は、フレキシ
ブルな翼保持アームと一体に互いにつながる単一のフレ
キシブルなプレートセグメントからなる４翼ロータ−ロ
ータハブプレートの別の実施例を示し、また図５は図４
のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

【００１４】図１に示す４翼ロータは、一体に形成され
た翼保持アーム４を有する、繊維複合材料からなるフレ
キシブルなロータハブプレート２を含む。翼保持アーム
４にはロータ翼６（図１にはそのうちの１つだけを示
す。）が捩じれおよび旋回弾性を有する中間要素８を介
して接続されている。その場合において翼角度調整のた
めの中間要素８の捩じりは、通常のように、翼根部側で
ロータ翼６に固定された、翼角度調整の命令のための制
御ホーン(Steuerhorn)１２を有する制御スリーブ１０を
使って行われる。

【００１５】擬制フラッピングヒンジを形成するために
翼保持アーム４が衝撃曲げ弾性を有して形成されてい
る。そしてロータハブプレート２は、円弧状スリット１
４によって、ロータ中心Ａと同心の、半径方向内側およ
び半径方向外側のプレートセグメント１６乃至１８に分
けられている。プレートセグメント１６乃至１８によっ
て翼保持アーム４はロータの周方向に互いに結合されて
いる。その場合においてロータハブプレート２のマスト
側の固定部２０は翼保持アーム４に対してロータの周方
向に外側プレートセグメント１８に位置ずれしている。
即ち翼保持アーム４の間のほぼ中央に配置されており、
ロータ翼６の衝撃曲げ運動が、半径方向にのびる翼保持
アーム４の曲げ弾性変形によってひきおこされるのみな
らず、マスト側の固定部２０にまでプレートセグメント
１６，１８の周辺の変形が引き続いておこるように構成
されている。このようにすれば、擬制フラッピングヒン
ジを非常に近くに、即ち半径の約５％までにロータ中心
に接近させ、またそれにもかかわらず、翼保持アーム４
を含めてロータハブプレート２を一つの一体化された高
強度の繊維複合構造として形成することがうまくゆく。
繊維複合物として、合目的的に多軸繊維層構造を有する
炭素繊維複合材料が、図１において種々の方向に細かい
平行線が引かれたプレート領域４ａ，１６ａ，１８ａに
よって示されるように、選択される。

【００１６】図２および図３に示すロータ（第１の実施
例の構造要素に相当する構造要素には１００だけ高めた
参照番号が付けられている）は、第１の実施例と、先ず
プレートセグメント１１６，１１８の外形および断面形
状が異なること並びにフレキシブルなロータハブプレー
ト１０２に旋回緩衝体を含ませたことで異なる。この第
２の実施例においてはプレートセグメント１１６および
１１８は図２に示す平面図において互いにロータ中心と
同心の四角形を形成されており、プレートセグメント１
１６，１１８には四角形の辺部のほぼ中央に翼保持アー
ム１０４が配置されており、その場合においてマスト側
の固定部１２０は外側プレートセグメント１１８の角部
に位置している。マスト１２２は星形の横断面を有し、
ロータハブプレート１０２の下部において、ロータハブ
プレート１０２の弾性変形に必要な自由空間を作り出よ
うに、手前で終わっている（その他の点は第１の実施例
と同様である）。翼保持アーム１０４と固定部１２０の
間で、外側プレートセグメント１１８は、図３において
プレートセグメント１１８の十字形横断面によって示唆
されるように、捩じれ可能な柔軟性を有するが、ロータ
回転面においては、且つこの面に対して垂直に横断する
力に対しては曲がらないように形成されている。

【００１７】内側プレートセグメント１１６は、この場
合、上方および下方の互いに堅固に結合されたプレート
部分１２４および１２６からなり、これらのプレート部
分１２４および１２６は、上側および下側で、旋回方向
に作用する、複数の互い違いに重なり合うエラストマー
層と剛性の中間層からなるエラストマー緩衝体１２８の
間に位置する翼保持アーム１０４の内側端部に重なる。
この実施例においても擬制フラッピングヒンジは、翼保
持アーム１０４の衝撃曲げ弾性によってのみならず、付
加的にロータ翼の衝撃運動時に引き起こされる、プレー
トセグメント１１６，１１８の弾性変形によっても形成
される。

【００１８】図４および図５に示すロータ（第１の実施
例の構造要素に相当する構造要素には２００だけ高めた
参照番号が付けられている）においては、フレキシブル
なロータハブプレート２０２は単一のロータ中心に対し
て同心のリング状プレートセグメント２１６からなり、
このリング状プレートセグメント２１６には一体に連続
する桿状構造を有する翼保持アーム２０４が形成されて
いる。プレートセグメント２１６は更にロータの固定部
２２０を介して、周方向に翼保持アーム２０４の間のほ
ぼ中間に位置する、セパレータピース２３０（図５）を
間に挟んで、マスト２２２の上端部に結合されている。
更に翼保持アーム２０４の半径方向内側端部は固定部２
３２を介してマスト２２２に結合されている。この実施
例においては更に衝撃弾性のロータ翼結合部が、翼保持
アーム２０４とマスト側の固定部２２０の間のプレート
セグメント２１６の弾性変形によって、翼保持アーム２
０４の衝撃弾性を引き起こし、それによってロータ中心
からロータ半径のほぼ５％の距離のところに擬制フラッ
ピングヒンジを位置させることを可能にする。

【００１９】４翼接続部の代わりに、本発明の多翼ロー
タは別の直線又は非直線ロータ翼の個数を取ることもで
きる。更にプレートセグメントの外形および横断面は、
上記した円形または四角形乃至円状または四角形横断面
に限定されるものではないのみならず、フレキシブルな
プレートセグメントの固定および弾性の要求に応じて設
計することができる。本発明の領域において、更に内側
のプレートセグメントは中央の開口を有するプレートセ
グメントとしてではなく連続した閉じられたフレキシブ
ルな繊維複合物プレート部分として形成することも可能
である。固定部は局部的に限定された領域であり、その
領域にはロータハブプレートが一つまたは複数の結合要
素を介してマストに堅く固定される。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】繊維複合構造の、フレキシブルなロータハブプ
レートおよび一体に形成された翼保持アームを備える４
翼ロータの平面図である。

【図２】一体化された旋回緩衝体を備えるフレキシブル
に形成されたロータハブプレートの第２の実施の形態を
示す。

【図３】図２のIII−III 線に沿った略断面図である。

【図４】フレキシブルな翼保持アームと一体に互いにつ
ながる単一のフレキシブルなプレートセグメントからな
る４翼ロータ−ロータハブプレートの別の実施例を示
す。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

【符号の説明】

２、１０２、２０２ ロータハブプレート ４、１０４、２０４ 翼保持アーム ６ ロータ翼 ８ 中間要素 １０ 制御スリーブ １２ 制御ホーン １４ 円弧状スリット １６、１８、１１６、１１８、２１６ プレートセグ
メント ２０、１２０、２２０、２３２ 固定部 １２２、２２２ マスト １２４、１２６ プレート部分 １２８ エラストマー緩衝体 ２３０ セパレータピース

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マストに堅く固定された、衝撃方向に曲
   げ弾性を有する翼保持アームを備えた、繊維複合材料か
   らなるロータハブプレートを有するフラッピングヒンジ
   のない回転翼航空機用多翼ロータであって、ロータハブ
   プレート（２；１０２；２０２）が、翼保持アーム
   （４，１０４；２０４）の両側をロータ中心から半径方
   向距離をおいて、衝撃方向に曲げ弾性を有するように保
   持する、少なくとも一つの、プレートセグメント（１
   ６，１８；１１６，１１８；２１６）からなり、前記プ
   レートセグメントには翼保持アームに対して周方向に位
   置ずれした、マスト側固定部（２０；１２０；２２０）
   が設けられていることを特徴とするフラッピングのない
   回転翼航空機用多翼ロータ。
2. 【請求項２】 ロータハブプレート（２；１０２）が、
   ロータ中心に関して半径方向に互いに距離を置く、複数
   のプレートセグメント（１６，１８；１１６，１１８）
   に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の多
   翼ロータ。
3. 【請求項３】 半径方向内側のプレートセグメント（１
   ６；１１６）が、連続して閉じられている、曲げ弾性を
   有する繊維複合プレート部分として形成されていること
   を特徴とする請求項２に記載の多翼ロータ。
4. 【請求項４】 翼保持アーム（１０４）が衝撃緩衝体
   （１２８）からなる中間接続部を介してプレートセグメ
   ント（１１６）の一つに接続されていることを特徴とす
   る請求項２または３に記載の多翼ロータ。
5. 【請求項５】 プレートセグメント（１１６）が、２つ
   の軸方向に重なって位置し、それに所属する翼保持アー
   ム（１０４）の両側にエラストマー緩衝体（１２８）か
   らなる中間層を介して重なるセグメント部分（１２４，
   １２６）を含むことを特徴とする請求項４に記載の多翼
   ロータ。
6. 【請求項６】 少なくとも一つのプレートセグメント
   （１１８）が捩じり可能なように柔軟であるが、ロータ
   の回転面において且つその回転面に対して垂直に横断す
   る力に対して曲がらないように形成されていることを特
   徴とする先行する請求項の何れか一項に記載の多翼ロー
   タ。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの、プレートセグメント
   （１６，１８；１１８．２１６）には翼保持アーム
   （４；１０４；２０４）の一体に連続する桿状構造が形
   成されていることを特徴とする先行する請求項の何れか
   一項に記載の多翼ロータ。
8. 【請求項８】 プレートセグメント（１６，１８；１１
   ６，１１８；２１６）がロータ中心に対して同心に環状
   にはしることを特徴とする先行する請求項の何れか一項
   に記載の多翼ロータ。
9. 【請求項９】 プレートセグメント（１１６，１１８）
   が、ロータ翼の数に相応して、多角形の角部にマスト側
   固定部（１２０）と多角形の辺部の中央に翼保持アーム
   （１０４）を有し、多角形状に形成されていることを特
   徴とする先行する請求項の何れか一項に記載の多翼ロー
   タ。
10. 【請求項１０】 繊維複合材料として炭素繊維複合物が
    設けられていることを特徴とする先行する請求項の何れ
    か一項に記載の多翼ロータ。