JPS63173793A - 航空機用二重反転推進装置羽根 - 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】 ［発明の背景コ １、発明の分野 本発明は航空機推進システムに関するものであり、さら
に特定すれば、主として慢合祠料で構成された二重反転
式の、大きく後退させた、翼弦が広く、厚さが非常に薄
い推進装置羽根を持つ航空機推進装置システムに関する
ものである。

２、背景技術 基本的な航空機プロペラ（推進装置）は通常は航空機動
カプラントによって駆動される中央ハブに結合された２
枚またはそれ以上の羽根を含む。

プロペラは、空気に対する回転する羽根の作用によって
推力を発生することにより、空気中で航空機を牽引する
。プロペラは一般に前縁（空気の中に切り込む最初の縁
）、後縁（空気に接触する後の縁）、前側表面（前面）
および後側表面（キャンバの付いた面）によって記述さ
れる。

本発明の対象とするプロペラ・システムは、前側プロペ
ラが５枚乃至１５枚の羽根を有し、逆回転する後側プロ
ペラが５枚乃至１５枚の羽根を有する二重反転プロペラ
・システムである。

従来のプロペラ羽根の設計は低速飛行に適していた。し
かし、その様な羽根を高い回転速度（超音速に近い速度
）で使用すると数多くの構造的問題のために性能低下を
生じる結果となる。非常に高速で作動する羽根の構造的
聞届は羽根に働く遠心力、空気の乱流による力およびこ
れらによる応力から生じる。

飛行中の羽根に作用する力の１つは進行方向に平行に羽
根に反作用として働く空気によって生じる推力である。

この推力は羽根に曲げ応力すなわち曲げモーメントを生
じる。もう１つの力はプロペラの回転によって生じる遠
心力であり、羽根を回転軸から半径方向外向きに投げ出
そうとする。

遠心力は羽根に引張応力を生じる。羽根に働くもう１つ
の力は羽根の縁に沿った空気の流れによって生じるねじ
り力であり、羽根にねじり応力を生じる。このように高
速で回転する羽根に作用する主な応力は曲げ応力、引張
応力、ねじり応力である。

曲げ応力は航空機がプロペラによって空気中を動いてい
るときに羽根を前方に曲げる。引張応力は羽根を引き伸
ばす。ねじり応力は羽根をねじる。

さらに、ねじり応力は回転している羽根に２つのねじり
モーメント、すなわち空気力学的ねじりモーメントと遠
心ねじりモーメントによって生じる。

羽根に対する空気の反作用は空気力学的ねじりモーメン
トを生じ、遠心力は遠心ねじりモーメンＩ・を生じる。

通常のプロペラの作動中、ねじり力は羽根角が小さくな
る方向に羽根をねじる傾向があり、その結果羽根の効率
が低下する。さらに、二重反転プロペラ・システムの前
側推進装置によって発生する空気の乱れが後側推進装置
にさらに別の力と応力を発生させる。通常の正常な動作
に対する要求条件に加えて、羽根は鳥や小石のような異
物による衝撃に耐えることができなければならない。

高速の推進装置は推進装置の先端速度が非常に高い場合
に別の応力に耐えることができなければならない。プロ
ペラ羽根の先端が音速（すなわちマツハ１．Ｏ）に近い
速度で運動すると、フラッタすなわち振動により他の応
力が発生する。もし、羽根の一部分だけが音速を超える
と衝撃波が発生し、羽根の性能は著しく低下する。

衝撃波問題を克服する１つの方法は羽根の前縁および後
縁を後退（ｓｗｅｅｐ）させることであり、それによっ
て高速においても正味空気流ベクトルをマツハ１．０よ
り小さくすることである。羽根の後退とは、航空機の進
行方向に関して羽根を軸方向に曲げて、前縁の各部分が
それより半径方向内側にある前縁部分よりも後側に続き
、また後縁の各部分がそれより半径方向内側にある後縁
部分よりも後側に続くようにすることである。たとえば
アメリカ合衆国特許第３．９８９．４０６号にはターボ
ファン・エンジン内の遷音速および超音速動翼における
前縁衝撃を減少させるために前縁を後退させた後退羽根
が記載されている。基本的には後退羽根では空気速度ベ
クトルは垂直空気速度ベクｉ・ルと接線ベクトルの和で
ある。接線ベクトルはほとんどの場合無視される。した
がって、羽根を後退させることは正味空気速度ベクトル
を音速以下よりも小さくする。

羽根の応力問題に対する構造的解決策は繊維強化し樹脂
結合した構造用複合材料の開発であった。

このような材料はプロペラに新しい設計上の柔軟性を与
えた。繊維強化複合材料の利用には３つの主要な利点が
ある。第１に、複雑な翼形形状を作ることができること
である。第２に複合材料は重量軽減ができることである
。第３に、羽根エレメントの動的振動数と構造」；の応
答を羽根の動作パラメータに合わせて作ることができる
ことである。

本発明は従来技術の問題点と短所を克服した二重反転プ
ロペラ装置用の効率の良い羽根を提供するための強度と
翼形形状を有する複合材料からなる後退プロペラ羽根を
提供することである。

［発明の要約］ 本発明の目的は従来技術の短所を克服するために大きく
後退させた、翼弦の広い、厚さの薄い羽根を有する、遷
音速および超音速運転用に改良した航空機用二重反転プ
ロペラ・システムを提供することである。

本件発明のもう１つの目的は繊維強化し樹脂結合した構
造用複合祠料からなる効率の良いプロペラ羽根を提供す
ることである。

また、高速において羽根に加わる力と応力を克服する航
空機用二重反転プロペラ羽根を提供することも本発明の
目的である。

二重反転プロペラ・システムの効率を改縛する航空機用
二重反転プロペラ羽根を提供することも本件発明の１つ
の目的である。

さらに、釣合いの取れた羽根を完成するために、半径方
向および翼弦方向に釣合いの取れた羽根を提供すること
も本発明のもう１つの目的である。

一般に航空機推進装置システムは、翼形部分が比較的薄
い複数（５枚以上）の後退羽根を持つ高荷重可変ピッチ
推進装置を有する。羽根は高亜音速飛行速度用に軸方向
に大きく後退させである。

推進装置システムは第１段（前側）推進装置と逆回転す
る同軸の第２段（後側）を含む。推進装置の代表的な羽
根は先端と付け根の間に第１と第２の面を含み、この二
つの面は交差して凸形の前縁と凹形の後縁を形成する。

第１の面は本質的に凸面状であり、ＴＳ２の面は本質的
に凹面状である。

第１の面は第１羽根外殻から形成され、第２の面は第２
羽根外殻から形成される。それぞれの外殻は１！数のア
ングル・プライ（すなわち、各層の繊維の方向が互いに
交差するように張り合わせた）慢合積層板を固着して形
成する。各外殻は、罠合積層板の各層を、各表面におけ
る羽根の断面で一定厚さを持つファン区域を作るような
パターンに成形することによって作られる。第１と第２
の外殻の間に挿入する金属製羽根桁は外殻面を付け根に
接続するためおよび羽根に剛性を与えるために外殻に固
管される。発泡材で満たした翼形空洞を第１と第２の外
殻の間に形成して羽根の重量を軽くする。侵食を防ぎ且
つ防電性を付与するために金属板のＩＪ１覆が前縁に固
着される。

とくに、金属製羽根桁は先端、前縁、後縁、ダブテール
、アンダーカット空洞、羽根桁の内部の複数の空洞、ダ
ブテールの前後の羽根桁の中の位置、Ｍ整可能な釣合い
錘を含む。釣合い錘は羽根の半径方向と翼弦方向の静的
釣合いをとる。空洞とアンダーカットは羽根の重量を軽
くする。発明の１つの形式においては、ポケット状空洞
がカバー・プレートで覆われて旨空洞を形成する。カバ
ー・プレートとアンダーカットは翼形に剛性を与えアン
グル・プライ複合積層板の接着表面を広くする。本件発
明の別の形式においては、複数の桁空洞が羽根の内部に
形成される。

ニッケル板彼覆が前縁の保護のために前縁に取付けられ
る。プラスチックのポリウレタン波膜が保護のために羽
根の外面に設けられる。

［実施例の説明コ １、一般的説明 第１図は、本発明の二重反転推進装置システムを例示す
る。一般に、前側羽根１０６を含む第１の推進装置１０
０は一方向１０２に回転し、後側羽根１０８を含む同軸
の後側推進装置１０４は反対方向１０５に回転する。前
側推進装置１００のすべての羽根は同一であり、後側推
進装置１０４のすべての羽根は同一である。しかし、前
側羽根と後側羽根は互いに寸法が異なる。

代表的な前側羽根１０６の構造を第２図に示す。

積重ね軸線３０１を基準軸線として使用する。第３図お
よび第４図は種々の場所で取った羽根の断面を示す。た
とえば、第４図の断面Ｆは第２図の線Ｆ−Ｆに沿って取
った断面を示す。各断面は下記の表１および表２に記し
てある数個のパラメータによって定義される。表１は前
側羽根１０６に関するものであり、表２は第１３図の後
側羽根１０ａに関するものである。第１欄の断面番号は
第２図乃至第４図に示す断面番号に対応する。なお、表
中の角度以外の数値の単位はインチである。

表　　１ 表　　２ 表１および表２において第１行中の各パラメータは羽根
の翼形形状に関するものである。［断面の高さＴＨ（Ｍ
）Ｊは羽根の断面Ａ−Ａのような予め定めた点から各断
面までの距離を表わし、「基帛」はその寸法が基準寸法
（ｂａｓｉｃ　ｄｉｓｍｅｎｓｉ。

ｎ）であることを表わす。「ねじれ角」は各断面での羽
根のねじれを表わし、「接線の角度ＴＴＪは前縁および
後縁に接する線と基準線（ｄａｔｕＩ！１ｌｉｎｅ）と
の間の角度であり、「翼弦の角度ＴＣＪは前縁および後
縁を通る翼弦線と基亭線との間の角度である。「参考」
はその寸法が許容公差のない参考寸法（ｒｅｒａｒｃｎ
ｃｃ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）であることを表わすＯ「厚
さ」は羽根の厚さを表わし、「前縁ＴＬＪおよび「後縁
ＴＵＪはそれぞれの縁から０．５００インチの所での翼
形の厚さを表わし、「最大ＴＭＪは最大の厚さを表わす
。「翼弦全長ＣＨＪは翼形断面の翼弦方向の最大長さを
表わす。表１および表２の第１行のＴＴ、ＴＣ，ＴＭの
ようなパラメータは第５図に規定されており、第５図は
断面Ａ−Ａから断面Ｎ−Ｎまでのすべての断面に適用で
きる一般化した断面である。表１および表２は、第５図
乃至第８図を参照して見れば自明であると、考えられ、
それぞれ羽根１０６および１０８の翼形形状を記述する
ものである。第６図は断面Ｊ−Ｊの積重ね軸線に対する
位置を示し、第７図は断面Ｂ−Ｂの積重ね軸線に対する
位置を示す。第８図は羽根の先端から付け根に向かって
積重ね軸線に沿って見た平面図である。

２、前側羽根 前側推進装置の羽根１０６を第２図に示す。羽根は、先
端３１２および付け根部分３０２を含む翼形部分３１０
を有する。翼形部分３１０は先端３１２と付け根部分３
０２の間に前進面（ｌｅａｄｉｎｇｓｕｒｌ’ａｃｃ）
　３０９および後進面（ｔｒａｉｌｉｎｇ　ｓｕｒ［’
ａｃｃ）３０７を含み、母材中に埋込んだ連続した繊維
を含む複数のアングル・プライ複合積層板からなる。複
合積層板の連続繊維は翼形部分全体にわたって延在する
。前進面３０９と後進面３０７は凸形の前縁と凹形の後
縁において交わり、第２図に示すような後退羽根を形成
する。前進面３０９および後進面は実質的に凸面である
。これらの面は複合外殻を形成し、その内部には金属製
羽根桁３００が外殻面３０９と外殻面３０７の間に配置
され、外殻に固着されて外殻面を付け根部分３０２に接
続する。強度を増すために、ＧＥ仕様Ａ３０ＴＦ２１１
１１のような接着剤を桁３００と外殻３０７および３０
９の内面との間に塗付する。

さらに、外殻を羽根桁３００に固定するための複数の桁
ファスナ５０４が桁３００、面３０９、面３０７を貫通
して挿入される。桁ファスナ５０４は外殻を羽根桁に向
かって押し付け、羽根が回転するときの遠心荷重に対抗
する拘束を与える。

桁ファスナはＳガラスとエポキシ樹脂の複合材料から作
ることが好ましい。また、複数の前部ファスナ５０２お
よび後部ファスナ５００が面３０９および面３０７を貫
通して挿入されて、外殻を桁３００の縁に押し付ける。

前部および後部ファスナは軸線（半径方向軸線）３０１
および翼弦方向軸線ＮＮＤ　（第１５図に示す）の回り
の羽根の曲げに対抗する拘束を与える。前部ファスナお
よび後部ファスナは、インコネルや鋼などの高強度合金
製の皿頭ナツトおよびボルトで構成することが好ましい
。ファスナの表面は面３０９および面３０７と同一平面
にあるようにして抗力を最小に保つ。

前部ファスナ、後部ファスナ、桁ファスナは拘束　　　
　−力を分割し、前部ファスナおよび後部ファスナは羽
根の曲げに対抗する拘束を与え、桁ファスナは遠心荷重
に対抗する拘束を与える。

複合材料の外殻の繊維は単一方向に平行に並べて、延性
のある、低強度で、低弾性率の母材中に埋込んであり、
この母材は剪断により繊維から繊維へ荷重を伝え、破断
した繊維の端部付近の荷重を隣接する繊維に再配分する
ことにより１本の繊維の破断の影響を局在化する。代表
的な繊維は黒鉛、ボロン゛またはＳガラスの材料からな
る。本発明の実施例において使用した繊維は黒鉛８０％
とＳガラス２０％の複合材料である。しかし、言うまで
もなく、この複合材料は一種の繊維材料と異なる繊維材
料を種々の割合にして構成することができる。本発明が
繊維材料または母材の特定の組成に限定されないことを
理解されたい。本発明の一実施例においては、母材はエ
ポキシ樹脂である。

積層板は各層の繊維を半径方向の軸線３０１に対して順
々に−８０°、−３５°、１０°、−３５’の角度に整
列させて積層して作る。２つの隣り合った層は同じ角度
で積層してもよいが、角度を変えるときは、上記の順序
に従う。この積層により空気力学的に安定し、十分調整
された振動モードを持った羽根が作製される。複合積層
板は、低強度で低弾性率の延性のある母材の中に強くて
堅い平行な繊維を一緒に埋込んだもので構成される。繊
維は少なくとも３０Ｘ１０６ｐｓｉの弾性率を有するこ
とが好ましい。母材は熱硬化性樹脂である。アングル−
ブライ複合積層板は好ましくは平行な繊維が順次具なる
方向に伸びるように配列される。複合積層板は少なくと
も１４×１０６ｐｓｉの弾性率を有する。

さらに、本発明が上述の特定の繊維配列に限定されない
ことを理解されたい。言うまでもなく、非常に多様な繊
維配列が積層板を効果的に構成するために使用できる。

各羽根には、チタニウムやアルミニウムのような高強度
で軽量の合金よりなる中央羽根術３００が含まれている
。羽根術３００は先端部分３３０、前縁３３２、後縁３
３４、前部アンダーカット空洞３０４、後部アンダーカ
ット空洞３０６、ダブテール３１４を含む。桁３００は
而３０９および面３０７によって規定される外殻の間に
配置され、補強のため及び翼形部分３１０からダブテー
ル３１４への荷重伝達を行なうために外殻に結合される
。桁３００はダブテール領域３０２を持ち、この領域は
桁を回転ハブ（図示してない）に固定する。ダブテール
の設計の詳細は当該技術分野で公知であり、本発明の一
部分とは考えない。

桁３００の１つの機能は羽根の桁以外の部分と回転ハブ
の間の接続を行なうことである。桁には仮想線３０４お
よび３０６で輪郭を示すように中空のアンダーカット空
洞が機械加工されている。

内部の材料が取り除かれて空洞を作り、桁３００の外側
表面は複合材料製の外殻への接着のために残されている
。上記に簡単に説明した構成部品の形状および機能的協
同作用がさらによく理解されるように、羽根術を詳細に
示す第１４乃至１９図について後で説明する。

第２図に仮想線で輪郭を示した前縁空洞３１８が、面３
０９と面３０７により規定された外殻の間の羽根術３０
０の前縁に配置される。空洞３１８は翼形形状を維持し
且つ水が空洞に入るのを防ぐため、低密度発泡材で充填
されている。第２図に仮想線で輪郭を示した後縁空洞３
２０が、羽根術３００の後縁側で面３０９と面３０７の
間に配置されており、翼形形状を維持し且つ水が空洞に
入るのを防ぐため、低密度発泡材で充填されている。空
洞３１８および３２０は面３０９と面３０７の間に形成
され、羽根１０６の重量軽減に役立っている。更に低密
度発泡材は翼形部分３１０から羽根術３００への荷重伝
達を適合させる。

羽根の前縁３２２はニッケル板の外被３２４で覆って、
侵食を防ぎ、また落雷による打撃から保護する。実線３
２６は面３０９上にある外被３２４の後縁を表わし、仮
想線３２７は面３０７上にある外被３２４の後縁を表わ
す。外被３２４は、前縁３２２に沿った実線３２６およ
び仮想線３２７によって示されているように前進面３０
９上にある幅が後進面３０７上にある幅よりも広い。こ
のように面３０９上の前縁保護材を延長させることによ
り面３０９の方に対してより大きな保護を与える。それ
は前進面３０９が空気に切り込んでいくからであり、他
方、後進面３０７は通常の動作では空気と直接に衝突し
ないからである。

一般に、羽根１０６は、先端３１２で発生する騒音を低
下させるため及び圧縮性効果に基づく空気力学的損失を
減少させるため、後退させる。翼形形状は３５０００フ
イートでのマツハ０．７２の巡航状態において最大の効
率になるように設計される。本発明は以後このような翼
形形状に関して説明するが、本発明による翼形形状は航
空機の他の巡航状態において最大の効率を発揮するよう
に作ることもできることを理解されたい。たとえば、羽
根の後退または反りを別の巡航速度で最大の効率を発揮
するように変更することができる。

第９図を参照すると、第２図に示す断面Ｓ−８に沿った
羽根１０６の断面図が示してある。面３０９および面３
０７を形成するアングル・プライ複合積層板が斜線の区
域３３２として示されている。前縁空洞３１８は羽根術
３００に隣接する位置にあり、前縁方向にテーパーが付
けられている。

後縁空洞３２０は羽根術３００の後縁に隣接する位置に
あり、羽根１０６の後縁に向かって住かにテーパーが付
けられている。ニッケル板の外被３２４が羽根１０６の
前縁３２２に結合される。エポキシ材料３３０により前
縁外被３２４が羽根１０６の前縁３２２にしっかり固定
される。

第１１図を参照すると、第２図に示す断面Ｙ−Ｙの断面
図が示してある。アングル・プライ複合積層板３３２が
羽根１０６の先端３１２でニッケル板の前縁保護材３２
４により固定されている。

縁３２６が前縁保護材３２４の縁３２７に羽根の先端３
１２において接し、先端を保護する。

第１２図を参照すると、羽根１０６の付け根部分３０２
が示してある。付け根部分３０２は羽根を回転ハブに固
定するためのダブテール３１４を含む。一般に、桁のア
ンダーカット空洞３０４および３０６は、ｆｆ１ｊｆＬ
を計測した部材をそれぞれ溝３４５および３４３に入れ
て、半径方向および翼弦方向のモーメント軸線のまわり
の羽根の静的釣合いを取る。空洞３０４においては、前
部釣合い錘３４０が溝３４５の中に入っている。釣合い
錘は積重ね軸線３０１に沿った半径方向の移動成分と羽
根１０６の翼弦方向の移動成分を有する重量を計測した
部材を含む。この部材には移動させるためにねじを切っ
ておいてもよい。溝３４５の中の後部釣合い錘３４２は
積重ね軸線３０１に沿った半径方向の移動成分と羽根１
０６の翼弦方向の移動成分を有する。前部釣合い錘３４
０は羽根術３００の前部アンダーカット空洞３０４の内
部に配置される。後部釣合い錘３４２は羽根術３００の
・後部アンダーカット空洞３０６の内部に配置される。

羽根の釣合いを達成するため、付加的な錘３４４をどち
らかの溝に追加してアンダーカット空洞３０４または３
０６のどちらかに重量を追加することができる。

第１０図は第２図の線ＡＣ−ＡＣに沿って見た断面図を
示す。第１０図は前縁保護材３２４と羽根術３００を電
気的に接続するワイヤ３５０を示す。このワイヤは前部
アンダーカット空洞３０４の中で羽根術３００に電気的
に接続される。ワイヤ３５０は実質的に前縁保護材３２
４を羽根術３００に接地するためのものである。羽根術
３００は航空機フレームに航空機推進装置を介して接地
されている。このワイヤにより電気は航空機のフレーム
に流れることができ、外被３２４への電荷の蓄積が防止
される。さらに、第１０図は羽根術３００のアンダーカ
ット空洞３０４の中に挿入された前部釣合い錘３４０の
下面も示している。

３、後側羽根 後側推進装置の羽根１０８が第１３図に示してある。一
般に、後側羽根１０８は前側羽根１０６と同様に翼形部
分４１０を有し、先端４１２および付け根部分４０２を
含む。翼形部分４１０は母材中に埋込んだ連続した繊維
を含む複数のアングル・プライ複合積層板で構成された
前進面４０９および後進面４０７を含む。複合積層板の
連続繊維は翼形部分全体にわたって延在する。後側羽根
１０８は前側羽根１０６と同様の構造であり、したがっ
て羽根の構造については説明を繰り返さない。

後側羽根１０８と前側羽根１０６の間の違いは寸法並び
に前縁空洞４１８、後縁空洞４２０及び前縁保護材４２
４の形状が異なることである。第１３図に仮想線で輪郭
を示した前縁空洞４１８は、面４０７と面４０９により
規定される外殻の間に且つ羽根術４００の前縁に隣接し
て位置する。第１３図に仮想線で輪郭を示した後縁空洞
４２０は、羽根術４００の後縁に隣接し且つ面４０７と
面４０９により規定される外殻の間に位置する。第２図
と第１３図を参照すると明らかなように、後側羽根１０
ｇは前側羽根１０６よりも前縁空洞及び後縁空洞が厚い
。羽根１０８の前縁４２２はニッケル板の外被４２４で
覆って、侵食を防ぎ且つ落雷による打撃に対する保護を
行なう。外被４２４は、前縁４２２に沿った仮想線４２
６によって示されているように前進面４０９上の幅が実
線４２７で示すように後進面４０７上の幅よりも広い。

このように面４０９上の前縁保護材を延長させたことに
より面４０９の方により大きな保護を与える。それは前
進面４０９が空気に切り込んで行くからであり、他方、
後進面４０７は通常の動作では空気と直接に衝突しない
からである。

羽根１０８は先端４１２で発生する騒音を低下させるた
め且つ圧縮性効果に基づく空気力学的損失を減少させる
ために後退させである。翼形形状は３５０００フイート
でのマツハ０．７２の巡航状態において最大の効率にな
るように設計される。

しかし、羽根１０８の後退又は反りは所要の特定の飛行
条件に基づいて変更するこ止もできる。

４、羽根桁 前側羽根に対する代表的な羽根桁の構造を第１４図に示
す。第１５図は羽根桁３００の種々の高さで取った断面
を示す。たとえば、第１５図の断面Ｔ−Ｔは第１４図の
線Ｔ−Ｔに沿って取った断面である。一般に、羽根桁は
先端３３０、前縁３３２、後縁３３４、前部アンダーカ
ット空洞３０４、後部アンダーカット空洞３０６、羽根
を回転ハブに固定するためのダブテール３０２を含む。

羽根桁３００は桁３００の表面区域を維持しながら桁３
００の重量を軽減するためにいくつかの空洞を含むこと
がある。これらの空洞は羽根桁の内部にポケットを形成
する中空区域の形を取ることがある。第１４乃至１９図
に図示してある本発明の１形態においては、羽根桁３０
０は第１４図に仮想線で輪郭を示した中空空洞３６０を
覆う板３６２を含む。空洞３６０は、フライス加工また
は電気化学的加工などにより切削し、板３６２はその空
洞を覆ってしっかり固定されて盲空洞３６０を作る。本
発明の実施に当たり、発明者は板３０２を中空空洞にか
ぶせて電子ビーム溶接できることを発見した。盲空洞３
６０は羽根桁３００の重量を軽減するのに役立ち、しか
も羽根の他の部分に接着するために重要な元の羽根桁の
表面区域を維持する。空洞は別の区域に別の形態で形成
することもできる。

特に、第１５図を参照すると桁のアンダーカット空洞３
０４および３０６は断面Ｔ−Ｔおよび断面Ｓ−８におい
て明瞭に示されている。アンダーカット空洞は羽根桁の
元の表面区域を維持したまま羽根桁の重量を軽減する。

元の表面区域はアングル・プライ１！ｉ合積層板に対す
る接着のために維持される。第１５図において明らかな
ように、断面Ｔ−Ｔから断面ＡＢ−ＡＢまでは板３６２
を羽根桁３００に固定することにより羽根桁に形成され
る冒空洞３６０を明瞭に示している。第１５図に見られ
るように前部アンダーカット空洞３０４および後部アン
ダーカット空洞３０６は羽根桁の前縁および後縁の祠料
を削除することにより羽根１０８の重量を軽減する。明
瞭に見えるように、アンダーカッ！・空洞３０４および
３０６は羽根桁の元の翼形表面区域を維持する。

羽根折用の釣合い錘が前部アンダーカット空洞３０４お
よび後部アンダーカット空洞３０６の内部に配置される
。羽根桁の内部の釣合い錘の詳細については、釣合い錘
の配置と位置を詳細に図示した第１２図を参照されたい
。

第１６図は羽根桁３００を第１４図の線ＡＣ−ＡＣに沿
って見た断面図であり、盲空洞３６０の形状を明瞭に示
してある。板３６２が羽根桁３００にしっかり取り付け
られて、三角形の盲空洞３６０を形成する。三角形の盲
空洞３６０は羽根桁３００の表面区域を維持したまま羽
根桁３００の重量を軽減する。

第１７乃至１９図は後側制限１０８の羽根桁４００を示
す。羽根桁４００は寸法並びに板４６２と盲空洞４６０
の形状以外は羽根桁３００に類似した構造である。第１
７図は代表的な後側羽根桁の構造を示す。第１８図およ
び第１８Ａ図は種々の高さで取った羽根桁４００の横断
面を示す。たとえば、第１８Ａ図の断面Ｔ−Ｔは第１７
図の線Ｔ−Ｔに沿って取った断面である。

第１８Ａ図を参照すると羽根桁４００に電子ビーム溶接
した板４６２によって形成された盲空洞４６０が示して
ある。羽根桁４００は第１８Ａ図に示すように羽根桁１
０８の重量を軽減するための前部アンダーカット空洞４
０４および後部アンダーカット空洞４０６を含む。第１
８図には、前に述べたような前部釣合い錘および後部釣
合い錘を固定するための前部溝４４５および後部溝４４
３が示してある。

第１９図は第１７図の羽根桁４００を半径方向に沿って
取った断面図を示す。盲空洞４６０は板４６２を羽根桁
４００に溶接することによって形成される。盲空洞４６
０は元の羽根桁４６０の表面区域を維持したまま羽根桁
の重量の軽減を達成する。冒空洞４６０はフライス加工
または電気化゛学的加工によって形成する。羽根桁４０
０および３００は桁のｆｆｉ量をアンダーカット空洞や
中空空洞のような空洞で軽減しながら元の桁の表面区域
を維持するように構成される。羽根桁はアングル・プラ
イ積層板、発泡材充填翼形空洞及びダブテールの間の接
続を行ない、同時に軽量の荷重伝達機構を提供する。

本発明の他の形態として、第２０及び２１図は複数の桁
空洞４８０および４８２を何する羽根桁４７８を示す。

第２１図は種々の高さで取った羽根桁４７８の断面を示
す。たとえば、断面ＢＢ−ＢＢは第２０図の線ＢＢ−Ｂ
Ｂに沿って取った断面である。空洞４８２および４８０
は電動フライス加工を用いてダブテール区域を貫通して
桁内部に切り込んである。これにより、板を桁に溶接す
る必要はなくなった。空洞は指表面の接台面積を維持し
ながら桁の重量を軽減する。

以上、大きく後退した、幅の広い、厚さの薄い羽根を有
する改良された二重反転航空機推進装置システムを示し
、その各羽根は釣合いを取った羽根とするために半径方
向および翼弦方向に釣合いを取ることを示した。羽根を
後退させることにより圧縮性効果による衝撃および空気
力学的損失を少なくする。羽根は荷重を翼形部分から推
進装置システムの回転ハブに伝える羽根桁を含む。桁は
桁の表面区域を維持しながら羽根の重量を軽減するため
の空洞を含む。

本発明の実施例を図示し説明したが、当該分野に熟練し
た者には種々の変形及び変更を行なうことができよう。

したがって、本発明は図示の実施例に限定されるもので
はなく、特許請求の範囲によって規定される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二重反転推進装置システムを示す斜視
図である。 第２図は前側羽根の構造を示す側面図である。 第３図および第４図は前側羽根の種々の断面を示す断面
図である。 第５図は代表的な羽根の翼形形状を記述するための羽根
の概略断面図である。 第６図は代表的な羽根の中央部分の翼形形状を示す概略
断面図である。 第７図は代表的な羽根の付け根部分の翼形形状を示す概
略断面図である。 ）８図は代表的な羽根の半径方向軸線に沿って見た平面
図である。 第９図は前側羽根の断面Ｓ−８を示す断面図である。 第１０図は前縁から羽根桁への接地ワイヤを示す部分断
面図である。 第１１図は代表的な羽根の先端を示す断面図である。 第１２図は前後の釣合い錘を示す代表的な羽根の付け根
の拡大図である。 第１３図は後側羽根の構造を示す側面図である。 第１４図は前側羽根の桁の構造を示す側面図である。 第１５図は前側羽根の桁の種々の断面を示す断面図であ
る。 第１６図は盲空洞を示す羽根桁の縦断面図である。 第１７図は後側羽根の桁の構造を示す側面図である。 第１８図および第１８Ａ図は後側羽根の桁の種々の断面
を示す断面図である。 第１９図は後側羽根の桁の盲空洞を示す縦断面図である
。 第２０図は別の形の空洞を持つ別の形式の羽根桁を示す
側面図である。 第２１図は第２０図の羽根桁の種々の断面を示す断面図
である。 ［主な符号の説明］ １００・・・前側推進装置、１０４・・・後側推進装置
、１０６・・・前側羽根、１０８・・・後側羽根、３０
０・・・羽根桁、３０２・・・付け根、３０４．３０６
・・・アンダーカット空洞、３０７・・・後進面、３０
９・・・前進面、３１０・・・翼形部分、３１２・・・
羽根先端、３１８・・・羽根の空洞、３２２・・・羽根
の前縁、３４０゜３４２・・・釣合い錘、３６０・・・
丘空洞。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、先端と付け根と、凸型の前縁および凹型の後縁を規
   定する第１および第２の面とを持ち、上記第１の面が実
   質的に凸面であり、上記第２の面が実質的に凹面であり
   、各面が互いに固着された複数のアングル・プライ複合
   積層板から形成されている翼形部分、並びに 上記第１および第２の面の間に配置されて、上記面を上
   記付け根に接続するために上記面に固着された金属製羽
   根桁 を有する推進装置羽根。 ２、上記第１および第２の面の間に上記羽根桁に隣接し
   て配置された、上記羽根の所望の重量を達成するための
   複数の翼形空洞を含む特許請求の範囲第１項記載の推進
   装置羽根。 ３、上記前縁の浸食を防ぐために上記先端から上記付け
   根まで、上記前縁に固着されて重なる２つの表面を持つ
   金属製前縁保護材を含む特許請求の範囲第２項記載の推
   進装置羽根。 ４、上記羽根を第１および第２のモーメント軸線の回り
   に静的に釣り合わせるための第１の釣合い錘および第２
   の釣合い錘を上記の付け根の中に有する特許請求の範囲
   第３項記載の推進装置羽根。 ５、上記羽根桁の重量軽減のために上記羽根桁に複数の
   桁空洞が設けられている特許請求の範囲第４項記載の推
   進装置羽根。 ６、上記桁空洞の少なくとも１つが上記羽根桁の一方の
   側にポケットを形成している特許請求の範囲第５項記載
   の推進装置羽根。 ７、上記ポケットを覆うようにはめ合わされ且つ上記羽
   根桁に強固に固定されて中空の桁空洞を形成するカバー
   ・プレートを含む特許請求の範囲第６項記載の推進装置
   羽根。 ８、上記羽根桁の表面区域を維持するために、上記桁空
   洞が上記羽根桁の内部に包含されている特許請求の範囲
   第５項記載の推進装置羽根。 ９、上記桁空洞が上記付け根を貫通して延びている特許
   請求の範囲第８項記載の推進装置羽根。 １０、上記羽根桁が上記羽根を回転ハブに保持するため
   のダブテール、上記羽根桁の重量を軽減するために上記
   羽根桁の前縁にある第１のアンダーカット空洞および上
   記羽根桁の後縁にある第２のアンダーカット空洞を含み
   、上記空洞が上記羽根桁の表面区域を維持するように形
   成されている特許請求の範囲第５項記載の推進装置羽根
   。 １１、上記複数の翼形空洞が少なくとも第１および第２
   の翼形空洞を含み、第１の翼形空洞が上記羽根桁の前縁
   に隣接して位置し、第２の翼形空洞が上記羽根桁の後縁
   に隣接して位置する特許請求の範囲第５項記載の推進装
   置羽根。 １２、上記翼形空洞が翼形形状を維持するため且つ水が
   空洞に入るのを防ぐために低密度発泡材で充填してある
   特許請求の範囲第１１項記載の推進装置羽根。 １３、上記前縁保護材がニッケルで形成されている特許
   請求の範囲第３項記載の推進装置羽根。 １４、上記前縁保護材の２つの表面の内の一方が上記羽
   根の所望の重量軽減を達成するために上記前縁の被覆を
   少なくしてある特許請求の範囲第１３項記載の推進装置
   羽根。 １５、上記複合積層板が延性のある低強度で低弾性率の
   母材の中に互いに平行に埋込まれた強靭な繊維からなる
   特許請求の範囲第１項記載の推進装置羽根。 １６、上記繊維が少なくとも３０×１０＾６ｐ．ｓ．ｉ
   の弾性率を有する特許請求の範囲第１５項記載の推進装
   置羽根。 １７、上記母材が熱硬化性合成樹脂からなる特許請求の
   範囲第１５項記載の推進装置羽根。 １８、上記複数のアングル・プライ複合積層板が、平行
   な繊維が相異なる方向に伸びる様に積層されている特許
   請求の範囲第１５項記載の推進装置羽根。 １９、上記複合積層板が少なくとも１４× １０＾６ｐ．ｓ．ｉの弾性率を有する特許請求の範囲第
   １５項記載の推進装置羽根。 ２０、上記複数のアングル・プライ複合積層板が、繊維
   が羽根の予め定めた半径方向軸線に対して順次−８０°
   、−３５°、１０°、−３５°の角度をなすように配列
   して積層されている特許請求の範囲第１８項記載の推進
   装置羽根。 ２１、上記繊維がほぼ８０％のグラファイト繊維と２０
   ％のＳガラス繊維からなる特許請求の範囲第１６項記載
   の推進装置羽根。 ２２、上記第１の釣合い錘が上記第１のアンダーカット
   空洞の内部に配置されて、上記羽根の半径方向の移動成
   分と上記羽根の翼弦方向の移動成分を有し、上記第２の
   釣合い錘が上記第２のアンダーカット空洞の内部に配置
   されて、上記羽根の半径方向の移動成分および上記羽根
   の翼弦方向の移動成分を有し、上記第１および第２の釣
   合い錘が翼弦方向モーメント軸線および半径方向モーメ
   ント軸線の回りの羽根の釣合いを達成する特許請求の範
   囲第１６項記載の推進装置羽根。 ２３、上記第１および第２の釣合い錘がねじが切ってあ
   る部材である特許請求の範囲第２２項記載の推進装置羽
   根。 ２４、上記第１および第２の面を上記羽根桁に押し付け
   るための複数のファスナを含む特許請求の範囲第１項記
   載の推進装置羽根。 ２５、上記複数のファスナが、上記羽根桁を貫通して伸
   び且つ上記第１および第２の面に取り付けられて遠心荷
   重の下で上記面を上記羽根桁に拘束する第１組のファス
   ナを含む特許請求の範囲第２４項記載の推進装置羽根。 ２６、上記第１組のファスナの各々が複合材料からなる
   特許請求の範囲第２５項記載の推進装置羽根。 ２７、上記複数のファスナが、それぞれ上記羽根桁の前
   縁および後縁に隣接して配置され、且つ上記第１および
   第２の面だけを貫通して伸びて羽根の曲げに対抗する拘
   束力を与える第２組および第３組のファスナを含む特許
   請求の範囲第２４項記載の推進装置羽根。 ２９、上記第１および第２の面と上記桁の間に拘束力を
   追加して与えるために上記面と上記桁の間に接着剤が配
   置されている特許請求の範囲第１項記載の推進装置羽根
   。 ３０、前縁、後縁および先端においてそれぞれ交わる第
   １および第２の面を形成し、且つ上記先端において生じ
   る騒音を減少するため及び空気の圧縮性効果による空気
   力学的損失を減少するために上記前縁と上記後縁を後退
   させるように形成する複数のアングル・プライ複合積層
   板、 上記第１および第２の面の間に配置され且つ上記面に固
   着されて上記面を補強する、先端、前縁、後縁およびダ
   ブテールを持つ金属製桁、 羽根の重量を軽減するために上記第１および第２の面の
   間に配置された複数の羽根空洞、並びに羽根の半径方向
   モーメントの釣合いと翼弦方向モーメントの釣合いとを
   達成するために上記桁の付け根の中に上記ダブテールの
   前と後に配置した位置調整可能な釣合い錘 を有する推進装置羽根。 ３１、上記アングル・プライ複合積層板が延性のある低
   強度で低弾性率の母材中に互いに平行に埋込まれた繊維
   を含む特許請求の範囲第３０項記載の推進装置羽根。 ３２、上記繊維がグラファイトおよびＳガラスである特
   許請求の範囲第３１項記載の推進装置羽根。 ３３、上記羽根空洞が、上記桁の前縁および後縁に隣接
   して配置されて低密度発泡材を充填した羽根空洞を含む
   特許請求の範囲第３０項記載の推進装置羽根。 ３４、上記羽根の前縁がこの前縁の浸食を防ぐために金
   属板の外被で覆われている特許請求の範囲第３０項記載
   の推進装置羽根。 ３５、上記金属板の外被がニッケルからなる特許請求の
   範囲第３４項記載の推進装置羽根。 ３６、上記金属製桁が複数の桁空洞を含み、上記桁空洞
   が上記桁の表面区域を維持するように形成されている特
   許請求の範囲第３０項記載の推進装置羽根。 ３７、上記桁空洞が上記桁の第１の側面に設けたポケッ
   ト空洞、および上記ポケット空洞を覆うために上記桁に
   取り付けられたカバー・プレートを含む特許請求の範囲
   第３６項記載の推進装置羽根。 ３８、上記桁空洞が上記ダブテールを貫通して上記桁の
   内部にまで伸びている１組の空洞を含む特許請求の範囲
   第３６項記載の推進装置羽根。 ３９、上記第１および第２の面を上記桁に固着するため
   に上記面と上記桁の間に接着材が配置されている特許請
   求の範囲第３０項記載の推進装置羽根。 ４０、上記第１および第２の面を上記桁に固着するため
   のファスナを含む特許請求の範囲第３０項記載の推進装
   置羽根。 ４１、上記複数のファスナが上記桁を貫通して伸びる第
   １組のファスナを含む特許請求の範囲第４０項記載の推
   進装置羽根。 ４２、上記複数のファスナが上記羽根の曲げを拘束する
   ために上記桁の縁に隣接して位置し且つ上記面だけを貫
   通して伸びている１組のファスナを含む特許請求の範囲
   第４０項記載の推進装置羽根。 ４３、上記羽根の翼形形状が下記の表により規定される
   特許請求の範囲第３０項記載の推進装置羽根。 ４４、上記羽根の翼形形状が下記の表により規定される
   特許請求の範囲第３０項記載の推進装置羽根。