JPH10218099A - ロータリスポイラ付ロータブレード - Google Patents

ロータリスポイラ付ロータブレード

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JPH10218099A
JPH10218099A JP9024884A JP2488497A JPH10218099A JP H10218099 A JPH10218099 A JP H10218099A JP 9024884 A JP9024884 A JP 9024884A JP 2488497 A JP2488497 A JP 2488497A JP H10218099 A JPH10218099 A JP H10218099A
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    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータブレードに設けた制御板を回動するこ
とでスポイラとして作動させ、翼面の空気流を乱して揚
力を変化させることで騒音や振動を制御する。 【解決手段】 上面２ａがロータブレード１の翼面１ａ
の一部を形成するロータリスポイラ２をロータブレード
１に回転自在に設け、ロータリスポイラ２を駆動手段６
に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、翼面の空気流を乱
して揚力を変化させることで騒音や振動を制御するロー
タリスポイラ付ロータブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヘリコプタは、図７に示すよう
に、上部スワッシュプレート１０と下部スワッシュプレ
ート１１とピッチリング１２によるロータ１３の機械的
リンク機構１４によって飛行制御されているが、ヘリコ
プタの振動および騒音低減要求が高まる中で、この機械
的リンク機構１４を通してロータ１３のピッチ角をより
高周波に渡って能動的に制御することにより解決しよう
とする研究が進められている。
【０００３】アメリカ特許第４，５１９，７４３号明細
書には、スワッシュプレートによらずに、個々のブレー
ドを付け根で直接油圧制御して、より高次の制御を可能
にしようとするＩｎｄｉｖｉｄｕａｌ Ｂｌａｄｅ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌ（ＩＢＣ）と言う方法が記載されている。
【０００４】さらに、油圧の応答限界を打開し、高遠心
力下で効率的に働く圧電材料を利用したフラップ付きロ
ータの研究も始まっている（アメリカ特許第５，２２
４，８２６号明細書参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】スワッシュプレートと
ピッチリング方式の飛行制御は、ロータが機体に対する
加振力を発生し、ブレードはヘリコプタの進行方向とブ
レードの回転位置関係により回転角に対応した周期的な
揚力変化を繰り返し、ブレード１枚の空気力の振動がブ
レード枚数分合成されて機体に伝わり、複雑な振動環境
を作っているという問題がある。ヘリコプタのロータ１
３のロータブレードの回転方向とロータブレードによる
揚力分布の関係を図８および図９に示す。
【０００６】また、スワッシュプレート／ピッチリング
方式を直接能動的に制御して振動制御する方式は、機構
的に複雑な機械的リンク部を更に複雑にし、重量的にも
信頼性の面からも実用的には難点が多くかつ比較的低次
に限られ、特に、４翅以上のブレードを有するロータに
おいては十分有効な制御ができない。
【０００７】また、上記ＩＢＣ方法では、ブレードをマ
スト部で個々に動かすために高出力の油圧アクチュエー
タを回転系に設ける必要があり、重量増やマスト部の複
雑化が避けられず、しかも、ブレード全体をねじり変形
させるため必ずしも効率のよい制御とは言えない。
【０００８】さらに、フラップ付きロータは、スパン方
向の有効部を可変または部分的に制御することはできる
が、より高い応答を達成するためには、電気的な制御が
必要である。特に、ブレード先端部には大きな遠心力が
かかるので、油圧アクチュエータ等の重量物を配置する
ことが難しく、圧電材料等のスマート材料の適用が望ま
しいが、圧電材料自体は非常に小さい歪み変化しかでき
ないことから、歪みを増幅する機構を付設することが必
要である。
【０００９】また、ブレード後縁にフラップを設ける場
合には、フラップヒンジを軽量小型でかつ摩擦を低く押
えた設計にしなければならないという問題がある。
【００１０】本発明は上記した点に鑑みてなされたもの
で、ブレードに設けたロータリスポイラを回動すること
で、翼面の空気流を乱して揚力を変化させることにより
騒音や振動を制御するロータリスポイラ付ロータリブレ
ードを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のロータリスポイ
ラ付ロータブレードは、上面がロータブレードの翼面の
一部を形成するロータリスポイラをロータブレードに回
転自在に設け、このロータリスポイラを駆動手段に連結
し、ロータブレードの翼面の一部を形成するロータリス
ポイラを回動することで、ロータリスポイラを翼面より
上方に突き出し、突出したロータリスポイラにより翼面
に沿って流れる空気流を乱し揚力を変化させて、空気力
により発生する騒音や振動を制御する。
【００１２】本発明のロータリスポイラ付ロータブレー
ドは、ロータリスポイラの回転軸線をロータブレードの
翼弦に垂直な線に対して傾斜することで、ロータリスポ
イラの翼面より上方に突出する高さが変更でき、空気力
により発生する騒音や振動のより強い制御が可能にな
る。
【００１３】本発明のロータリスポイラ付ロータブレー
ドは、駆動手段を超音波モータとすることで、超音波モ
ータへエネルギを導く方法もロータ部へスリップリング
を設け、導線を配置するだけでよいので、スポイラ部分
の構造が簡単になる。
【００１４】本発明のロータリスポイラ付ロータブレー
ドは、ロータリスポイラをロータブレードの中央部から
翼端にかけて複数個設けることで、複数個のロータリス
ポイラを同時あるいは別々に制御することにより、ロー
タリスポイラを突出させるタイミングを適切に制御で
き、より大きい空気力の制御と空気力を変化させたい翼
位置でのきめ細かい制御ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図１な
いし図６を用いて説明する。図１はヘリコプタのロータ
に用いられるロータリスポイラ付ロータブレードを示
す。このロータリスポイラ付ロータブレード１は、ロー
タブレードの後縁部に複数のロータリスポイラ２を有す
る。これらロータリスポイラ２は、空力的な効果が期待
できるロータブレードの中央から翼端の部位に長手方向
に等間隔または任意間隔を置いて複数個配置されてい
る。各ロータリスポイラ２は、図２に示すように、ロー
タブレード１に設けた取付部３の翼面１ａ側に開口する
上側凹部４に回動自在に配置されている。
【００１６】上記ロータリスポイラ２は、図３に示すよ
うに、断面が略テーパー状で上面２ａがロータブレード
１の翼面１ａになだらかに連なるように形成した円板に
より構成されている。ロータリスポイラ２は、図３に示
す位置にある時、上面２ａがロータブレード１の翼面１
ａの一部を形成する。本実施例では、ロータブレード１
の翼断面長さが４００ｍｍであり、ロータリスポイラ２
は、直径が約４０ｍｍである。
【００１７】上記ロータブレード１に設けた取付部３
は、上側凹部４に対応して下側凹部５を有する。取付部
３の下側凹部５には超音波モータ６が配置されている。
超音波モータ６の回転軸７は、取付部３の上側凹部４と
下側凹部５を区画する仕切り壁３ａを通して上側凹部４
に延び、上側凹部４に設けたロータリスポイラ２に連結
されている。この超音波モータ６の中心軸は、軸線がロ
ータブレード１の翼面１ａに対して傾斜するように位置
している。この超音波モータ６はたとえば圧電材料を用
いて構成されるものであり、応答性がよく強い遠心力に
耐える特性を有する。
【００１８】しかして、ロータブレード１に設けたロー
タリスポイラ２は、超音波モータ６の作動により、図３
に示す非出現状態と図４に示す出現状態に位置する。
【００１９】ロータリスポイラ２が図３に示す非出現状
態にある時、ロータリスポイラ２は上面２ａがロータブ
レード１の翼面１ａに連なり翼面１ａの一部を形成し、
ロータブレード１は通常の翼面形状となる。
【００２０】一方、ロータリスポイラ２が図４に示す出
現状態にある時、ロータリスポイラ２は上面２ａがロー
タブレード１の翼面１ａより上方に突出し、スポイラと
して作用する。
【００２１】このように、ロータリスポイラ２を回転さ
せて、ロータリスポイラ２の一部をロータブレード１の
翼面１ａより上方に突出させ、ロータブレード１にスポ
イラを出すことで、ロータブレード１の揚力面上の気流
が乱れ、ロータブレード１に発生する揚力は直接的に変
化し、ロータブレード１に発生する空気力が制御される
ことになる。
【００２２】ロータブレード１に発生する空気力を制御
するためには、ロータリスポイラ２をロータブレード１
の回転角位置に対応させて、複数個同時にまたは位相を
ずらし、連続もしくはステップ回転させる。
【００２３】ロータブレード１に発生する空気力の制御
方法の一例として、２翅ロータをロータ回転数の倍の周
波数で制御する場合には、ロータリスポイラ２を２翅ロ
ータと同じ回転数で用い、２個のロータリスポイラ２を
１８０度位相をずらし、ロータブレード１の回転角位置
に対応して連続的に回転させる。ヘリコプタの進行方向
に対してロータブレード１の位置が前方と後方にある時
にロータリスポイラ２を出現するようにするロータリス
ポイラ２を出し入れのタイミングを図６に示す。この場
合、ロータブレード１に設けた２個のロータリスポイラ
２は１８０度位相をずらし、ロータブレード１の１回転
に対して１回出現する。このようにして、ロータブレー
ド１の１回転当たり、２回スポイラが立ち、ロータブレ
ード１を回転数の２倍の周波数で制御することができ
る。ロータリスポイラ２の設置位置およびロータリスポ
イラ２の出し入れのタイミングを問題となる振動数にお
けるロータブレード１の振動モード形を予め調査するこ
とで決定する。
【００２４】具体的には、ロータブレード１の振動モー
ド形の腹にロータリスポイラ２を配置し、振動モードが
一番大きくなるロータブレード１の回転角位置でロータ
リスポイラ２の突出量が最大となるような出し入れのタ
イミングとする。
【００２５】また、別の例として、４翅ロータをロータ
回転数の４倍の周波数で制御する場合には、ロータブレ
ード１に設けた４個のロータリスポイラ２を９０度位相
をずらし、ロータブレード１の１回転に対してロータリ
スポイラを４回立つようにする。ロータリスポイラ２の
設置位置およびロータリスポイラ２の出し入れのタイミ
ングは２翅ロータと同様な方法により決定する。
【００２６】また、ヘリコプタの騒音で一番問題となる
のは、１枚のロータブレード１が作った空気の渦をつぎ
につづくロータブレード１が切る時に発生する音である
ことが分かっている。
【００２７】そこで、空気の渦を切るロータブレード１
の位置を予め調査し、ロータリスポイラ２をその位置に
配置し、ロータブレード１が渦を切るタイミングにロー
タリスポイラ２を突出し、突出するロータリスポイラ２
によりロータブレード１の翼面１ａに形成される渦流を
局部的に変化させ、空気力により発生する騒音や振動を
制御することができる。
【００２８】なお、上記実施の形態では、ロータリスポ
イラ２を、ロータブレードの中央から翼端の部位に長手
方向に等間隔または任意間隔を置いて複数個配置した
が、ロータブレードの低次数の振動の最大位置に１個設
けても空力的な効果が期待できる。
【００２９】図５は本発明によるロータリスポイラ付ロ
ータブレードの別の実施の形態を示し、この実施の形態
においては、ロータリスポイラ２は、取付け角を前縁方
向に倒すように配置され、ロータリスポイラ２のロータ
ブレードの翼面からの突出量を増すようにしている。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、上面がロ
ータブレードの翼面の一部を形成するロータリスポイラ
をロータブレードに回転自在に設け、このロータリスポ
イラを駆動手段に連結したので、駆動手段によりロータ
リスポイラを回転してロータリスポイラをロータブレー
ドの翼面より上方に突出すことで、ロータブレードの翼
面に沿う空気流を乱してロータブレードに発生する揚力
を直接的に変化させ、ロータブレードに発生する空気力
を制御し、空気力により発生する騒音や振動の低減を図
ることができる。
【００３１】本発明はまた、ロータリスポイラの回転軸
をロータブレードの翼弦に垂直な線に対して傾けたの
で、ロータリスポイラのロータブレードの翼面より上方
に突出する高さを容易に変更することができ、空気力の
より強い制御が可能になる。
【００３２】本発明はまた、駆動手段を超音波モータと
したので、精度の高い制御が可能になり、超音波モータ
へエネルギを導く方法もロータ部へスリップリングを設
けるほかは単に導線を配置するだけでよいので、スポイ
ラ部分の構造が簡単になる。
【００３３】本発明はまた、ロータリスポイラをロータ
ブレードの中央部から翼端にかけて複数個設けたので、
複数個のロータリスポイラを同時あるいは別々に制御す
ることにより、ロータリスポイラを突出させるタイミン
グを適切に制御でき、より大きい空気力の制御と空気力
を変化させたい翼位置でのきめ細かい制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロータリスポイラ付ロータブレー
ドの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図３】本発明によるロータリスポイラ付ロータブレー
ドのロータリスポイラの非出現状態を示す図。
【図４】本発明によるロータリスポイラ付ロータブレー
ドのロータリスポイラの出現状態を示す図。
【図５】本発明によるロータリスポイラ付ロータブレー
ドの別の実施形態を示す図。
【図６】ロータブレードの回転角とロータリスポイラと
の関係を示す図。
【図７】従来のヘリコプタのロータ部分を示す図。
【図８】従来のヘリコプタのロータの作用を示す図。
【図９】従来のヘリコプタのロータのロータブレード揚
力分布を示す図。
【符号の説明】
１ ロータリスポイラ付ロータブレード １ａ ロータブレードの翼面 ２ ロータリスポイラ ２ａ ロータリスポイラの上面 ３ 取付金具 ４ 上側凹部 ６ 超音波モータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上面がロータブレードの翼面の一部を形成
    するロータリスポイラをロータブレードに回転自在に設
    け、このロータリスポイラを駆動手段に連結したことを
    特徴とするロータリスポイラ付ロータブレード。
  2. 【請求項２】ロータリスポイラは回転軸線がロータブレ
    ードの翼弦に垂直な線に対して傾斜するようにロータブ
    レードに設けられてことを特徴とする請求項１に記載の
    ロータリスポイラ付ロータブレード。
  3. 【請求項３】駆動手段が超音波モータであることを特徴
    とする請求項１または２に記載のロータリスポイラ付ロ
    ータブレード。
  4. 【請求項４】ロータリスポイラがロータブレードの中央
    部から翼端にかけて複数個設けられていることを特徴と
    する請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリスポ
    イラ付ロータブレード。
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