JPS5924039B2 - 飛行体の羽根のき裂検出方法及びそのための検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、航空機のプロペラ羽根やヘリコプタ−の回転
羽根などの飛行体の中空状の羽根に生ずるき裂（ｃｒａ
ｃｋ ）を連続して検出する方法ならびてそのだめの検
出装置に関するものである。

飛行体の羽根は過度の負荷がかけられるために、ときど
き微小なき裂を生ずることがある。

この発生したき裂は早期に発見することがきわめて肝要
である。

そうすれば、き裂の生じた羽根を交換することにより飛
行体の空中での事故を未然に防止することができる。

このようなき裂の検出方法は、今まで種々考えられてい
る。

たとえば、Ｘ線像や磁束を利用した検出技術が知られて
いる。

しかし、これらの検出技術を用いるばあいけ装置が相当
に大型になるため、き裂の検出は飛行体が静止している
ときにしかできないという欠点があった。

又、現在用いられている他の検出装置として、羽根の内
部圧が大気圧に対して高いか低いかの圧力差を利用した
ものがある。

このばあい、羽根上には感圧器が取付けられ、その感圧
器により圧力差が視覚的に表示され、圧力低下がき裂発
生による気体のもれであることを指示するごとく構成さ
れている。

この形式の装置は、羽根を飛行体から取外すことなく、
き裂検出の測定を行なうことができる利点がある。

しかし、その視覚的検査は飛行体が地上にあるときにし
かできないのである。

そこで、この問題の解消のために飛行中に羽根の内部圧
力を、操縦室内に設置したインジケータまで伝達するこ
とが提案され、その圧力情報の伝達を回転するバブのと
ころに設けた一組のスリップ・リングを利用して行なう
構造のものが見られる。

しかし、このスリップ−・リングを用いた装置にも、や
はり種々の問題がある。

すなわち、この装置は、よごれとかグリースの影響を受
は易いとともに装置の設置ならびに保守・点検も難かし
いのである。

更に、この装置は、それ自体すでに相当に構造が複雑な
回転軸の構造部分を一層複雑化し、製作コストの高騰を
招くのであった。

従って、本発明の主目的は飛行中に中空状の羽根の状態
を連続して検出する方法ならびにそのための検出装置を
提供するにあり、そのために、回転する羽根と飛行体の
他の部分との間の接続を何等必要とせず、安全状態及び
危険状態の両極の状態の表示（ｇｏ−ｎｏ ｇｏ １ｎ
ｄｉｃａｔｉｏｎｓ ） ｈるいは、圧力差を測定した
結果の比例的な表示をなす検出方法ならびにそのための
装置を案出したものである。

本発明を、以下に詳述する実施例の説明に先立って要約
的に説明すると、本発明の方法及びそのだめの装置にお
いては、前提として、飛行体の中空状の羽根が周囲の大
気に対し、所定の圧力差をもって密閉される。

そして、外部と羽根内部との圧力差の減少が羽根上に設
けた感圧器により検出される。

この感圧器はより高い差圧を示す第１の位置とより低い
差圧を示す第２の位置との間で、可動部材を移動させる
。

その可動部材上には放射線源が支持され、その放射線源
はより高い差圧状態でけしやへいされた位置にあり、よ
り低い差圧状態で非しやへい位置に動かされる。

一方飛行体上には放射線検出器が所定位置で固定される
。

感圧器の可動部材が放射源を非しやへい位置に動かした
ときに検出器より出力信号を出し羽根に生じたき裂の結
果中じた圧力差の減少を表示する。

なお、この検出器よりの出力信号をうけて所要の表示を
行なう出力信号処理のための表示器は両極状態を示す形
式のもの、あるいは状態を比例的に示す形式のものいず
れでも所望に応じて使用できる。

以下、本発明を具体化した実施例を図面に従って詳細に
説明する。

本実施例では飛行体として周知構造のヘリコプタ−が示
されている。

第１図において、１０はヘリコプタ−の回転羽根である
。

各羽根１０には、放射線源を有する感圧器１１が設けら
れている。

放射線検出器１２は回転羽根の近傍においてヘリコプタ
−の本体固定部に設けられている。

１３は信号プロセッサであり、電子回路により構成され
ている。

１４は警戒指示器で飛行体の機器パネル２３上に設けら
れている。

第２図及び第２ａ図には、典型的な構成の感圧器が具体
的に示されている。

感圧器１１ばねじ付きボス１７を有するハウジング１６
を備えボス１７が羽根１０の壁面に形成されたねじ孔に
ねじ込まれることにより、羽根１０に取付けられている
。

感知器１１は、又、可動部材１８を有し、その部材１８
はノ・ウジフグ１６内で支持されると１ともにカバー１
９によりおおわれている。

中空状の回転羽根１０内は周知の大気圧とは異なった圧
力状態で密閉されている。

たとえば、−具体例では、羽根内の圧力は大気圧よりも
約０、７ ｋｇ／ｉ （１０ｐｓｉ ）高くされる。

これは、通常、加圧方式と称される。

又、他の具体例では、羽根内の圧力が約０．７ ｋｇ／
＝ （１０ｐｓｉ ）低くされる。

これは、通常、真空圧方式と称される。所望の圧力差が
維持されているとき、可動部材１８は第２図に示すごと
き突出した第１の位置に保持されている。

圧力差が減少したばあい、可動部材１８は第３図に示す
ように内方に向って移動する。

感圧器は慣用の種々の形式のものを用い得るが、図示の
ものはトロダイネ社（Ｔ ｒｏｄｙｎｅ Ｃｏｒｐｏ
−ｒａｔｉｏｎ ）型１２０１（商品名）の感圧器であ
る。

前記・・ウジング１６に支持されたレバー１５はテスト
操作用の手動レバーである。

レバー１５が押されると羽根内部の圧力は大気圧と入れ
替わる。

そして、感圧器が作動するなら、可動部材１８は適切な
位置まで動くことができる。

慣用の感圧器において、カバー１９は成形された透明な
プラスチック材料でできていて、その内面には不透明な
白色の帯部材２０が取付けられている。

可動部材１８には赤色の帯部材２１と白色の帯部材２２
とが交互に設けられている。

これらの帯部材２０〜２２の関係についていえば、所望
の圧力差が保たれているときには、感圧器１１が、第２
図に示すように、外部からは全体に白色に見える位置を
とるようになっている。

そして、圧力差の減少が生じたばあい、可動部材１８は
第３図の位置に移動し、外部からは各帯部材の白色及び
赤色が交互に見えるようになる。

前記放射線源２５は可動部材１８の表面部に形成された
小孔内に設置されている。

第２図及び第２ａ図に示す通常の動作位置にあるとき、
カバー１８は放射線源２５のためのしやへい手段として
作用している。

すなわち、カバー１９はその作用を果すだけの厚さを持
つとともに放射線の吸収性に富む材料でできているので
、放射線源２５よりの放射線はこのカバー１９により吸
収される。

しかし、カバー１９には肉薄に形成された壁部分２６が
窓状に設けられている。

従って、第３図の位置に可動部材１８が移動すると、放
射線源２５がその窓２６に対応しその窓２６を通してカ
バー１９の外部に放射線の伝達ができるようになってい
る。

放射源２５から窓２６を通って外部に出た放射線は、羽
根１０が放射線検出器１２上を通過したときに、その検
出器１２に入射する。

放射線源２５としてはたとえば、ストロンチウム９０や
アメリシウム２４１がある。

ベータ線を放射する放射線源２５のばあい、ベータ線は
窓２６を通して放射された後空中で約２ｍの飛距離位置
に達するとエネルギを消失するので、人体に対する放射
線の危険を実質的に避けることができ、きわめて好都合
である。

第４図において、前記放射線検出器１２ば、慣用の電源
３１と駆動ライン上の前置増巾器３２により作動される
ガイガー・ミュラー計数管３０であることが望ましい。

検出器１２は出力として電気的パルス列を送出するが、
そのパルス速度は検出器に当る放射線の強度の函数とな
る。

望ましい構成としては、検出器１２に設けた小さな放射
線源３３により検出器１２にバイアスをかけることであ
る。

そうすれば、検出器２（ｒｉ感圧器１１からガイガー・
ミュラー計数管３０に放射線が到達しない状態において
も、出力として低周波数のパルス列を送出する。

これは、後述するようにフェールセーフ（ｆａｉｌｓａ
ｆｅ ）作動をもたらす効果がある。

回転羽根１０にき裂などによる気圧のもれが生じている
ばあい、圧力差が低下し、感圧器１１の可動部材１８が
放射線源２５よりの放射線を窓２６を介して外部に送出
し、ガイガー・ミュラー計数管３０に入射させる。

そうすれば、検出器１２が高速（ｈｉｇｈ ｒａｔｅ
）のパルス列を出力として送出する。

このパルス列の速度は、放射線の入射がない低速（ｌｏ
ｗ ｒａｔｅ ）のばあいの２倍ないし５倍が望ましい
。

増巾器３２からの出力は信号プロセッサ１３のパルス増
巾器３４に送られる。

プロセッサ１３は計数率計（ｒａｔｅ ｍｅｔｅｒ ）
又は積分器（ｉｎ−ｔｅｇｒａｔｏｒ ）と称する機器
３５に標準振巾のパルスを入力として提供する。

計数率計３５は直流出力を送出する作用をなし、その振
巾は入力のパルス速度に比例している。

計数率計３５からの出力は直流作動の増巾器３６に送ら
れ、その増巾器３６からの出力は２つのコンパレータ３
７，３８に入力としてそれぞれ送り込まれる。

各コンパレータ３７．３８はリレー駆動回路ユニット３
９に接続されている。

その回路ユニット３９ば、リレー４０が励磁されていな
いときに警戒表示ランプ４１を電源に接続させるように
リレー４０を駆動する。

他方、リレー４０が励磁されているとき、回路ユニット
３９は安全表示ランプ４２を電源に接続させるようにリ
レー４０を駆動する。

一方のコンパレータ３７は安全指示のコンパレータで、
コンパレータに対する入力電圧がギヤリブ１／−シＥ
ン（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ）電圧より高いばあいに
、回路ユニット３９に出力を提供する。

同様に、他方のコンパレータ３８はＩＦ戒指示のコンパ
レータで入力電圧がキャリブレーション電圧よりも高い
ばあいに回路ユニット３９に出力を提供する。

キャリブレーション電圧は、コンパレータ３８がコンパ
レータ３７よりも高くなっている。

回路ユニット３９は、コンパレータ３７からの出力があ
り、かつ、他方のコンパレータ３８からの出力がないば
あいにのみリレー４０を付勢する論理回路により構成さ
れている。

飛行体が通常の動作状態、すなわち、全ての羽根１０内
に所望の圧力差が存在する状態、にあるとき、放射線源
２５から検出器１２への放射線の送出はない。

それで検出器１２からは信号プロセッサ１３へ低周波数
のパルス列がバイアス出力として送出される。

この結果、コンパレータにカカる入力電圧ハ、コンパレ
ータ３７のキャリブレーション電圧よリモ高く、かつ、
コンパレータ３８のキャリブレーション電圧よりも低い
状態となる。

そのため、リレー駆動回路ユニット３９にはコンパレー
タ３７からのみ出力が送出され、リレー４０が励磁され
る。

それによって安全表示ランプ４２が点灯する。

もし、羽根１０のいずれかにき裂が発生し圧力差の減少
が生じると、感圧器１１の可動部材１８が放射線源２５
とともに移動する。

そして、放射線源２５より検出器１２への放射線の入射
が実質的に増大し、その結果、パルス周波数の増加及び
コンパレータ３７，３８への入力の増大がもたらされる
。

そうすると、コンパレータ３７からの連続的出力送出に
加えて、他方の警戒指示用コンパレータ３８からの出力
送出も生ずる。

それは、コンパレータ３８への入力電圧がそのキャリブ
レーション電圧よりも高くなるからである。

これにより、リレー駆動回路ユニット３９はリレー４０
を励磁せず、警戒表示ランプ４１が点灯し、操縦者に対
し危険状態発生の指示を与える。

もし、動作系統中に動作不良状態、たとえば、供給電力
の損失とか検出器などの機器の誤動作、が発生したばあ
い、安全指示コンパレータ３７へは入力電圧が印加され
ず、リレー駆動回路ユニット３９へも入力が供給されな
い。

その結果、リレー４０は非励磁状態に保たれ、従って、
警戒表示ランプ４１が点灯したままに維持される。

この作用が系統中に前記したフェールセーフ作動をもた
らすのである。

検出器１２、安全指示用コンパレータ３７及びセーフ・
インヂケータから低周波数の出力を送出する構成の採用
は必ずしも必要ではないが、このような構成にすれば実
際上より高い品質特性を発揮する。

表示のばあい、両極状態の表示（ｇｏ −ｎｏ ｇｏ
−１ｎｄｉｃａｔｉｏｎ ）の代りに、あるいは、それ
に加えて、アナログ形の出力表示４９を採用することが
できる。

このばあい、計数率計３５からの直流出力は駆動増巾器
５１を介してメータ５０に送り込まれる。

しかし、直流出力は、図示のように、増巾器３６を通す
のがより望ましい。

図示の回路において、計数率計３５の出力は入力のパル
ス速度に比例し、従って、メータ５０での表示値は感圧
器１１の可動部材１８の函数、すなわち、羽根内の圧力
の函数として変化する。

このメータ表示は操縦者に対する警戒信号としての役目
を果す。

両極状態の表示のばあい、感圧器の可動部材１８は比較
的小さい圧力変動、たとえば０．０７ｋｙ／ｉ（約１ｐ
ｓｉ）程度の変動が生じたばあいにも、一方の端部位置
から他方の端部位置まで両極方向に動き得るように構成
される。

これに対して、アナログ形の表示のばあい、可動部材１
８はより広い圧力範囲にわたって、たとえば、当初設定
の圧力差の範囲以上に動くように構成されることが望ま
しい。

そうすれば、実際の圧力差を表示することができる。

なお、感知器の特性は使用者の選択にまかせられる。

以上のように原子核放射線を利用した羽根のき裂検出装
置は、従来の装置に比し種々の利点を有する。

すなわち、飛行中に連続的に検出作業を行なうことがで
きる。

しかも、この検出にあたっては、羽根に対して電気的あ
るいは機械的な接触を何等要しないとともに検出信号の
伝達のために従来使用していたごときスリップリングな
どを用いる必要がない。

又、検出器は任意の位置に設置することができるととも
に電気的な接続は回路部分と表示部分との間のみでよい
のである。

更に、各機器の設置後は、装置の定期的な検針作業は必
要とされない。

そして、羽根のき裂検出のための本発明のざん新な装置
の構成にあたって、感圧器や電子回路部分自体は慣用の
ものを利用することができ、特殊でかつ複雑な機器を使
用する必要がないなど、本発明の奏する効果はきわめて
犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかわる検出装置を塔載したヘリコプ
タ−の斜視図、第２図は羽根上に感圧器を取付けた状態
を示す要部構成図、第２ａ図は第２図の部分拡大説明図
、第３図は圧力差の減少が発生した状態において、第２
図と同態様で示す感圧器とそれに対応するようにヘリコ
プタ−上に設置された検出器との関係を表わす本発明の
要部説明図、第４図は第１図に示す検出装置の回路図で
ある。 １０・・・・・・回転羽根、１１・・・・・・感圧器、
１２・・・・・・放射線検出器、１５・・・・・・放射
線源、３０・・・・・・ガイガー・ミュラー計数管、４
１・・・・・・警戒表示ランプ、４２・・・・・・安全
表示ランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 飛行体の中空状の羽根内部の圧力が周囲の大気圧に
   対して所定の圧力差を維持するように羽根を密閉し、そ
   の圧力差の減少を検出し、羽根状に設けた放射線源をよ
   り高い差圧状態のときのしやへいされた位置とより低い
   差圧状態のときのしやへいされない位置との間で移動さ
   せ、羽根からの放射線を飛行体上の固定位置で検出し、
   その検出された放射線量が増大したときに警戒信号を発
   生させ、飛行体の羽根の状態を飛行中に連続的に検出し
   てなる検出方法。 ２ 羽根内部の圧力を常態において大気圧よりも高く設
   定してなる特許請求の範囲第１項記載の検出方法。 ３ 羽根内部の圧力を常態において大気圧よりも低く設
   定してなる特許請求の範囲第１項記載の検出方法。 ４ 検出した放射線量が一定値を越えたときに警戒信号
   を与えるようにしてなる特許請求の範囲第１項記載の検
   出方法。 ５ 検出した放射線量をアナログ表示して警戒信号を与
   えるようにしてなる特許請求の範囲第１項記載の検出方
   法。 ６ 羽根の内部圧力が周囲の大気圧に対して所定の圧力
   差に保たれた飛行体の中空状の羽根に生じたき裂を検出
   するものにおいて、羽根の内部に通ずるように羽根上に
   設けられた感圧器と、その感圧器に設けられ、より高い
   差圧状態を示す第１の位置とより低い差圧状態を示す第
   ２の位置との間を移動する可動部材と、 その可動部材上に設けられた放射線源と、可動部材に近
   接して配置されるとともに可動部材が第２の位置にある
   ときに放射線源からの放射線の通過を許容するように設
   けられた窓を有する放射線じゃへい手段と、 前記窓を介して放射線源から発せられた放射線をうける
   ように飛行体の非回転部分に設けられた放射線検出器と
   、 その放射線検出器からの出力を入力とし、前記可動部材
   の位置の函数として変化する出力を送出する回路手段と
   、 を備えてなる飛行体の羽根のき裂検出装置。 ７ 羽根内部の圧力は常態において大気圧よりも高く設
   定され、前記感圧器は羽根内部圧力が一定値よりも低下
   したときに前記可動部材を第１の位置から第２の位置へ
   移動させるごとく作動する特許請求の範囲第６項記載の
   検出装置。 ８ 羽根内部の圧力は常態において大気圧よりも低く設
   定され、前記感圧器は羽根内部圧力が一定値よりも増加
   したときに前記可動部材を第１の位置から第２の位置へ
   移動させるごとく作動する特許請求の範囲第６項記載の
   検出装置。 ９ 前記のしゃへい手段は放射線の吸収性に富む材料に
   よシ形成され、前記可動部材のためのカバーよりなり、
   前記窓はそのカバーの壁部分の肉厚を部分的に薄くして
   形成してなる特許請求の範囲第６項記載の検出装置。 １０ 前記しゃへい手段を構成するカバーは透明部分及
   び不透明部分が交互に配置された構成をなし、前記可動
   部材はそのカバーの各部分に対応するように交互に対照
   的な外観を呈する複数の部分を有し、可動部材が第１の
   位置にあるとき、可動部材の１つの部分がカバーの透明
   部分に対応し、可動部材が第２の位置にあるとき可動部
   材の他の部分がカバーの透明部分に対応してなる特許請
   求の範囲第９項記載の検出装置。 １１ 前記回路手段は、検出パルス列を入力として受け
   るとともに出力としてパルス速度の函数として変化する
   電圧レベルを送出する計数率計と、その計数率計からの
   出力を入力として受けるとともに計数率計の出力が定め
   られた第１の値を越えたときに警戒信号を出力として送
   出する第１のコンパレータとを備えてなる特許請求の範
   囲第６項記載の検出装置。 １２ 前記回路手段は、計数率計からの出力を入力とし
   て受けるとともに計数率計の出力が定められた第２の値
   より低下したときに安全信号を出力として送出する第２
   のコンパレータを備えてなる特許請求の範囲第１１項記
   載の検出装置。 １３ 羽根の内部圧力が周囲の大気圧に対して所定の圧
   力差に保たれた飛行体の中空状の羽根に生じたき裂を検
   出するものにおいて、羽根の内部に通ずるように羽根上
   に設けられた感圧器と、その感圧器に設けられ、より高
   い差圧状態を示す第１の位置とより低い差圧状態を示す
   第２の位置との間を移動する可動部材と、 その可動部材上に設けられた放射線源と、可動部材に近
   接して配置されるとともに可動部材が第２の位置にある
   ときに放射線源からの放射線の通過を許容するように設
   けられた窓を有する放射線じゃへい手段と、 前記窓を介して放射線源から発せられた放射線をうける
   ように飛行体の非回転部分に設けられた放射線検出器と
   、 検出器からのパルス列を入力として受けるとともにパル
   ス速度の函数として変化する電圧レベルを出力として送
   出する計数率計と、可視的表示を提供するための電圧に
   応答し計数率計からの出力を入力として受ける手段を備
   え、上記放射線検出器からの出力を入力とし、前記可動
   部材の位置の函数として変化する出力を送出する回路手
   段を具備する飛行体の羽根のき裂検出装置。