JPS6160396A - ロータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はＸ”Ｊヘリコプタのメインロータの如きロータ
システムに於けるブレードのコレクライブピッチ制御に
係る。

発明の背景 ヘリコプタのメインロータのブレードのためのピッチ変
更１３４ｉ４は、パイロット又は自動飛行制御システム
（八Ｆ　ＯＳ　＞よりの制御入力に応答するスオッシュ
プレートであって、ブレードのサイクリックピッチ変更
及びコレクティブピッチ変更により航空傭に対し空気力
学的制御を行うべく各ブレードに設けられた一つのピッ
チホーンに連結されたスオッシュプレートを含んでいる
ことが知られている。一つのビッヂホーンしか設【プら
れてぃないことの一つの欠点は、スオッシュプレートと
ブレードとの間のリンク癲構が故障した場合には、ピッ
チ制御入力によってブレードのフラッピングが発生され
、そのブレードのピッチに対ザる制御が不可能となると
いうことである。

Ｘ翼ロータ／翼は四個のブレードを有し軸受を有しない
非常に剛固なロータであり、ロータブレードのリーディ
ングエツジ溝及びトレーリングエツジ溝を経てプログラ
ムに従って圧縮空気を噴出さゼることにより実行される
循環制御によりサイクリック制器及びコレクティブ制御
により推力を：ＪＪ節するものである。しかしＸ９２０
−夕の性能及びハンドリング品質に関する分析により、
機械的なコレクティブピッチｆｆＩＩ　Ｈシステムは佃
々の飛行モード中には、特にホバリング及び高速固定翼
飛行モード中には、ロータの推力調節を補充する必要が
あることが解っている。×翼ロータに従来の殿械的コレ
クティブピッチａＩＩＪｔ！′ｌＩシステムを装備する
場合には、制笹０リンク殿構を通る荷ｍ伝達経路が長く
なり、従って十分なシステムＭｌｌ性を確保１Ｊるため
には材料のｆｆ［が不必要に増大する。更に従来のシス
テムはブレードのルートが垂直方向の撓みを生じること
がないよう強固に支持される場合にしか使用され（ご１
ず、ブレードのピッチ変更運動を生じることなくブレー
ドをリード−ラグ運動さきることが困難である。更に一
つのピッチホーンアームを取付【ブ（ｑるようブレード
の開いた＆Ｓ分を剛化づ゛ることが困′Ｉｌである。

発明の開示 本発明の一つの目的は、ブレードのリード−ラグ運動や
フラッピングを生じることのない単純にして効果的な機
械的コレクティブピッチ制御装置をロータシステムに設
けることである。本発明の他の一つの目的は、ｆｌｉｌ
ｊ御リンク機すを通る短い荷重伝達経路を与え、またブ
レードのルートを垂直方向の撓みが生じることがないよ
う強固に支持することである。×岡航空償の場合には、
本発明の一つの目的は、サイクリックピッチ制御がＷＵ
環副制御より行われる状（ぷを維持しつつ、偲械的コレ
クティブピッチ制御によりコレクティブな推力調節を補
充することである。

発明によれば、ロータシステムの隣接するブレードの間
に回転式アクチュエータが５ｉｌ！置される。

各アクチュエータはピッチを増減する方向へ一方の隣接
するブレードのリーディングエツジを駆動し、これに対
応して他方の隣接するブレードのピッチを変更すべく該
ブレードのトレーリングエツジを駆動する。尚本明細書
に於ける「リーディングエツジ」及び「トレーリングエ
ツジＪという言葉はＸｒＡロータ／翼の回転方向につい
て使用されていることに留意されたい。航空殴り高速飛
行中にロータの回転が停止されると、ブレードの半分を
越えて流れる空気流の方向が逆転する。

更に本発明によれば、各アクチュエータの入力はロータ
シャフト内に設けられ該ロータシャフトと共に回転する
トルクシャフトを経て与えられるが、トルクシャフトは
ロータシャフトの回転の影響を相殺する差動歯車箱によ
り駆！ｌ１７Ｊされる。

更に本発明によれば、複数個のアクチュエータの半分に
対し一つずつの割合で二つの（一方は他方の予備として
）トルクシャフトが設けられ、各アクチュエ〜りの入力
６１１は代理別０と性を確保すべく相互に接続される。

以下に添ｆ号の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。− 発明を実施するための最良の形態 第１図は四つのブレード６及びクロスビーム８を含むロ
ータ４を有するＸ！７＋航空ｕ１２を示している。ブレ
ード６は透口制御式のエーロフオイルであり、各ブレー
ドはリーディングエツジ溝及びトレーリングエツジｉ１
４を右し、これらの溝を経て空気圧システムよりの圧オ
宿空気が噴出されるにうになっている。ブレードの制御
は噴出される空気の流量をサイクリック制器及びコレク
ティブ制御により調節することによって達成される。着
陸及び離陸の如き成る飛行モードに於ては、ロータシス
テムは回転し、順方向飛行の如き他の飛行モードに於て
は、ロータシステムは静止状態にあり、図示の位置に固
定される。

第２図には、米国特許第４，２９９，５３８号及Ｃｆ同
ｍ４．０９３．４００号ニ１ｉｉｌ示されたロータシス
テムと同様のクロスビームロータシステムが図示されて
いる。四つのブレード１０〜１３が、各ブレードが対応
するピッチ変更軸線１６〜１９の周りに回動することを
ｇ’ｒ　を適宜な要領にて、図示の実施例に於てはクロ
スビームの中央部であるハブ１４に対しそれらのルート
端部にて取付けられている。はシ明の目的で、ピッチ変
更軸ａ１６〜１９はロータシャフトのｌｌｌ１ｌＩ線２
ｏに垂直なロータ平面内にあるものと考える。各ブレー
ドのルート端部はリーディングエツジに於てはピッチホ
ーン２２を有し、１−レーリングエッジに於てはピッチ
ホーン２４を有している。このことは本発明のロータシ
ステムと一つのブレードにつき一つのピッチホーンしか
有しない前述の二つの米国特許のクロスビームロータシ
ステムとの間に於ける顕著な相違点である。各ブレード
に一つのピッチホーンしか設けられていない場合には、
ピッチ変更入力が与えられるとブレードのピッチが捩り
によって変化するだけでなく、クロスビームの可撓性に
起因してブレードがフラッピング方向に僅かに撓む。

ＦＡ３ずれば、ピッチ変更入力により純粋の捩りが発生
ずるだけでなく、フラッピングも発生する。

本発明のアクチュエータシステムはピッチ変更入力に応
答して純粋の捩りを与えるものである。

四つの回転アクチュエータ２６〜２９が、それらの出力
１’ｌｌｌ　３４の回転軸線３０〜３３がロータ平面内
に存在し且ピッチ変更軸線１６〜１つのなげ角度を二等
分するよう、ブレード１０〜１３の間に対称的に配置さ
れている。アクチュエータ２６〜２９とブレード１０〜
１３との間の接続部の詳細が、第１図のロータシステム
の平面図を示す第３図に最も良く示されている。

各アクチュエータ２６〜２つの出力軸３４は二つの直径
方向に対向するアームＳ６及び３８を有しており、これ
らのアームはブレードの中立ピッチの状態に於てはロー
タ平面内に存在する（説明の目的で、ブレードの中立ピ
ッチとはブレードの翼弦がロータ平面内に存在している
ことを意味する）、、アーム３６はボールジヨイント４
０を介して関節接続されたく枢着された二つの部材より
なる〉リンク抑描４４の一方の部材４２に取付けられて
Ｊ５つ、リンク礪ＵＩＸ４４の他方の部材４６は一方の
隣接するブレードのリーディングエツジのピッチホーン
２２に枢着されている。同様にアーム３８はボールジヨ
イント４８を介して関節接続された（枢着された二つの
部材よりなる）リンク機構５２の一方の部材５０に取付
けられており、リンクｇｌ　ＩＦ；　５２の他方の部材
５４は他方の隣接するブレードのトレーリングエツジの
ピッチホーン２４に（区着されている。リンク（幾ｆ：
１；　４４及び５２と対応するピッチホーン２２及び２
４との間の枢着部の軸線及びリンク段溝４４及び５２の
枢着部は全てロータ平面に垂直であり、これによりピッ
チ変更を伴なうことなくブレードがリード−、ラグ運動
し得るようになっている。

本発明のアクチュエータシステムによりブレードのリー
ド−ラグ運動が受入れられることを示すべく、第３図に
於てはブレード１１はリード位置にて示されており、そ
の中立のリード−ラグ位置が一点鎖線にて示されている
。

各アクチュエータｔよ二つの互いに隣接するブレードの
ピッチを互いに対応して変化させる。ここで以下の例に
ついて考える。アクチュエータ２つの出力＠３４が第２
図に於て矢印５６にて示されている如く時計廻り方向へ
回動すると、アーム３８、従ってブレード１０のトレー
リングエツジがロータ平面よりも下方へ変位し、これに
よりブレード１０のピッチが増大される。これと同時に
アーム３６、従ってブレード１３のリーディングエツジ
がロータ平面よりも上方へ変位し、これによりブレード
１３のピッチが増大される。ブレード１０及び１３のピ
ッチの増大量は互いに対応している。このことにＪ：す
Ｘ　翼回転モードに於（プるコレクティブピッチ制御が
与えられる。高速飛行中。

にロータが停止すると、本明細書に記載された機構によ
りロールの制御が行われる。

逆の古い方をづ゛れば、各ブレードは二つのアクチュエ
ータによって駆動される。従ってアクチュエータ２６〜
２９は各アクチュエータにより行われるピッチ変更が互
いに等しくなるよう一体的に駆動される。

アクチュエータ駆動システムの一つの例が第３図に示さ
れている。第１１２１のアクチュエータ２６〜２９にそ
れぞれ対応Ｊ°る各アクチュエータ２６８〜２９ａは、
傘歯車６０にて終わる入力軸５８を介してアクチュエー
タへの入力に応答するようになっている。歯車６０はこ
れに噛合する歯車６２によりＮＡ肋されるようになって
おり、歯車６２はロータシャフトと同軸のトルクシャフ
ト６４の上端に設けられている。従ってトルクシャフト
６４が回転すると、全てのアクチュエータ２６ａ〜２９
　ａが均等に応答する。入力軸５８はハブ１４に設けら
れた適当な孔をｑ通して延在していてよく、またハブ１
４の上方に適当なりリアランスが残された状態にて延在
していてよい。後に詳細に説明する如り、トルクシャフ
ト６４はアクチュエータの運動がロータシャフトの回転
及びその速度に依存することがないよう、ｖ：動歯車箱
により駆動されるようになっている。

各ブレードに一体となって作用する二つのアクチュエー
タは幾つかの利点を有している。例えばブレードのピッ
チを増大させる場合には、一つのアクチュエータがブレ
ードのリーディングエツジをロータ平面よりも上方へ変
位させ、他の一つのアクチュエータがブレードのトレー
リングエツジをロータ平面よりも下方へ変位させる。従
ってピッチの変更に際してはブレードには純粋の捩りし
か与えられず、従ってフラッピング運動を伴なうことは
ない。また上述の如きシステムは故障に対づ′る許容性
の高い乙のである。今アクチュエータが故障しｌｃもの
と仮定する。故障したアクチュエータが受動的（即らロ
ックアツプされない）ものである限り、そのブレードの
ための他方のアクチュエータがブレードに対するピッチ
の制器を持続する。四つのアクチュエータの内の三つの
アクチュエータが故障しても、残りの一つのアクチュエ
ータによってピッチの制御が確保される。また各アクチ
ュエータと対応するブレードとの間の荷重伝達経路が短
いことにより、フェザリング軸受を必要とすることなく
各ブレードをそのルート端部に於て支持する非常に剛固
な制御システムが得られ、また垂直方向の剪断力に対す
るブレードの拘束が与えられる。しかしフェザリング軸
受が設けられていない場合には上述の故障に封する許容
性は得られない。かかる故障に対する許容性を確保すべ
く、柔軟であり又はスロップ（ｓｌｏｐ）を有するフェ
ザリング軸受が組込まれてよい。主要な垂直方向の支持
荷車経路は上述のアクチュエータのリンク殴（かを通る
経路として残存する。

第４図は本発明のアクチュエータシステムの他の一つの
実施例を示しており、この実施例に於ては、前述の例に
於ける単一のトルクシャフト６４とは異なり、二つのく
一方は他方の予備として）トルクシャフト７０及び７２
が設けられており。

これらのトルクシャフトの何れも完全な制ｔｏを行い得
るものである。トルクシャフト７０及び７２はロータの
軸線よりオフヒツトされている。第１図のアクチュエー
タ２６〜２つにそれぞれ対応する四つのアクチュエータ
２６ｂ〜２９１）が四つのブレード１ｏ〜１３の間にて
ハブ１４に設けられている。各アクチュエータは一つの
入力手段ではなく二つの（一方は他方の予備として）入
力手段を有しており、これら何れの入力手段も完全な制
御２１１を行い得るものである。

各トルクシャフトはネ！２数個のアクチュエータのうち
の半分のアクチュエータ（図示の実施例の場合には二つ
のアクチュエータ）のみを駆動する。

トルクシャフト７０はアクチュエータ２６１）及び２７
ｂをそれらの入力部の一方への人力＠７８を介して駆動
する。同（１；にトルクシャフト７２はアクチュエータ
２８１）及び２９ｂをそれらの入力部の一方への入力軸
７８を介して駆動する。入力軸７８の出力駆動ｌｌｌ１
ｌ線３０〜３３にりのオフヒツトｍは本発明のシステム
の作動にとってｍ尺ではないが、入力！１１１７８が成
る角度にて駆動されることなくドルクシ１２フト７０及
び７２のオフセラ１〜が受入れられることが好ましい。

ケーブル７９の如ぎ可撓性駆動手段が最大の攻障に対す
る許容性を与える要領にてアクチュエータ２６ｂ〜２９
１）の他方の入力部を互いに接続している。アクチュエ
ータ２６ｔｌ及び２９ｂの入力部が互いに接続されてお
り、アクチュエータ２７ｂ及び２８１］の入力部が互い
に接続されている。

今ドルクシ１１フト７Ｑが故障したものと仮定Ｔると、
故障が受動的なものである（即ら突発的なものではない
）限り、アクチュエータ２６ｂはアクチュエータ２７ｂ
を駆動し、これにより完全な８１制御を維持する。

アクチュエータ２６〜２９．２６ａ〜２９ａ１２６ｂ〜
２９１）は実質的に単純な減速歯車箱である。アクチュ
エータの特定の減速比及びアーム及びリンク礪格の１５
１６１的利点は仝休としての設計形態に依存づ°るが、
本発明の聞；ム内容に点し当業名には十分ＩＩ′ｌｌ！
解されるものである。

１−ルクシャフトがロータとは独立して如何に駆動され
るかの一つの例が第５図に示されている。

差動歯車箱８０ｆｆｉ機体８２に対し静止状態にあり、
ロータシャフト８４がロータ＠腺８６の周りに速ている
。歯車箱８０への入力手段はパイロット又は自動飛行制
御システムよりの所望のコレクティブピッチ制御入力９
２に応答して適当なアクチュエータ９０により角速ｒＵ
ωｉにて回転される軸８８である。ｅｌ車ね８０の出力
手段は第３図との関連に於て説明したトルクシャフト７
０及び７２の一方の如きトルクシャフト９４である。歯
車箱８０は成る一定の比に従って、載体８２に対し相対
的に回転する入力＠８８よりロータシャフト８４に対し
相対的に回転する出力軸９４へ運動を伝達する。このこ
とは以下の要領にて達成される。

１６０１１！ｉｆの歯を備えたリング歯車９６がロータ
シャフト８４に固定されており、２８個の歯を備えた平
歯０１９８と噛合して、１５す、歯車９８は歯車箱８０
に固定され／Ｃ２１６個の歯を備えたリング歯車１００
に噛合している。かくしてロータシャフト８４が回転づ
′ると、歯車９８は自らの軸線の周りに回転すると共に
、ロータ＠ｆＪ１８６の周りの１’／ｌ　道を描く。リ
ング１０２が歯車９８によって駆動されることによりロ
ータ軸線８６の周りに回転するよう、歯車９８に軸支さ
れている。

リング１０２がロータ軸線８６の周りに回転することに
より、該リングに軸支された歯車１０４が駆動され、こ
れによりロータ軸線８６の周りの軌道を１１６　＜。歯
車１０４は二つの同軸の互いに接続された平歯車、即ち
１００個の歯を備えた歯車１０６と、６０個の歯を備え
たｌｆｌ車１０８とより成っている。山車１０６はリン
グ歯車１１０の２８８個の歯を備えた内周部と係合して
いる。リング歯車１１０は入力軸８Ｂより入力が与えら
れていない場合は数体８２に対し静止状態を維持する。

従って歯車１０４が軌道を描くことにより歯１口１０４
は自らの軸線の周りに回転する。

リング歯車１１２はロータ軸線８６の周りに自由に回転
可能であり、その１２８個の歯を漏えた外周８１Ｓに於
て歯車１０８と噛合しており、その１１０周の歯を備え
た内周部に於てトルクシャツ１−９４の端部に設けられ
た平歯車１１４と噛合している。このことによりトルク
シャフト９４が薇体に対しロータ速度にて回転駆ｆＪＪ
され、従って１２言ずればロータシャフトに対し静と状
態に維持される。従って制御入力が与えられていない場
合には、即ら入力軸８８が画体に対し相対的に回転して
いない場合には、制御出力は発生せず、トルクシャフト
９４はロータに対し静止状態に留まる。

制御入力を与えるためには、入力軸８８の端部に設（プ
られリング南ｌｌ１１１０の３３０個の歯を備えた外周
部と噛合り“る４Ｑ個の歯を備えた平歯車１１Ｇが所望
のコレクティブピッチ制御入力に応答して回転し、出力
回転速度ω０が入力回転速度ωｉに対し一定の関係を有
するよう、上述の回転に加えてω車１０４及び１１４が
回転駆動される。

この場合回転位置及び回転速度が相互に交換可能に使用
される。

図には示されていないが、アクチュエータ２６〜２９は
それ自身で又はハブに装着された中間トランスデユー？
すを介して、前述のは械的入力手段を必要とするのでは
なり、電気的又は光学的スリップリングよりの信号に応
答するものであってもよい。

クロスビーム１コータの場合にはブレードの数は４個で
あることが好ましいが、ブレードの故・は４個に限定さ
れるものではない。また本発明は×嬰航空仰のメインロ
ータに限定されものではなく、ヘリコプタのテールロー
タの如き他のロータシステムについても本発明の利点が
得られる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

４１１図はＸ翼航空代の平面図である。 第２図はブレードに対する回転アクチュエータの関係を
示す本発明のロータシステムの斜視図である。 第３図は各アクチュエータへの入力手段を示ず第１図の
ロータシステムの平面図である。 第４図はアクチュエータへの入力手段の他の一つの実施
例を示す追１図のロータシステムの他の一つの平面図で
ある。 第５図は本発明との組合才に於て側周されてよい差動歯
車箱を示ＴＩ縦断面図である。 ２・・・Ｘ匁航空ＩＬｃ３・・・ブレード、８・・・ク
ロスビーム、１０〜１３・・・ブレード、１４・・・ハ
ブ、１６〜１つ・・・ピッチ変更ｌｌ＋１＋線、２０・
・・ロータシャフトの＠線、２２．２４・・・ピッチホ
ーン、２６〜２つ・・・アクチュエータ、３０〜３３・
・・回中へｉ曲線、３４・・・出力軸、３６．３８・・
・アーム、４０・・・ボールジヨイント、４２・・・一
方の部材、４４・・・リンク１幾４１’；　＋４６・・
・他方の部材、４８・・・ボールジョ・インド、５０・
・・一方の部材、５２・・・リンク礪構、５４・・・他
方の部材、５８・・・入力軸、６０・・・平歯車、６２
・・・歯車、６４．７０．７２・・・ドルクシせフト、
７８・・・入力軸、７９・・・ケーブル、８０・・・差
動歯車箱、８２・・・画体、８４・・・ロータシャフト
、８６・・・ロータ軸線、８８・・・入力軸、９０・・
・アクチュエータ、９２・・・コレクティブピッチ入力
、９４・・・ドルクシ１アフト（出力軸）、９６・・・
リング歯車、９８・・・平歯車、１００　・ｌ）　＞グ
１ｆｆｆｒＩＩ、　　’Ｉ　Ｏ２・１，１ング、ｉ。 ４．１０６．１０８・・・歯車、１１０，１１２・・・
リング歯車、１１４．１１６・・・平歯車に：ｌＦ出願
人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイシ臼
ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機体に対し相対的に回転するロータシャフトと、前記ロ
   ータシャフトに対し回転可能に取付けられたハブと、 それぞれピッチ変更軸線の周りにピッチ変更し得るよう
   前記ハブに取付けられた複数個のブレードと、 ロータシステムへの所望のコレクティブピッチ制御入力
   を与える手段とを含むロータシステムにして、 隣接するブレードの間にて前記ハブに装着された複数個
   のアクチュエータであって、各アクチュエータはアクチ
   ュエータへの入力に応答して隣接するブレードのピッチ
   を対応して変更させるべく一方の隣接するブレードのリ
   ーディングエッジに取付けられた且他方の隣接するブレ
   ードのトレーリングエッジに取付けられており、ブレー
   ドのピッチ変更がコレクティブ制御されるよう全てのア
   クチュエータが一体的に作用するよう構成された複数個
   のアクチュエータと、 所望のコレクティブピッチ制御入力の関数としてアクチ
   ュエータへの入力を与える手段と、を含むロータシステ
   ム。