JP2006232075A - Landing impact absorber for rotor craft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転翼航空機の着地衝撃吸収装置に関する。 The present invention relates to a landing shock absorber for a rotary wing aircraft.
従来より、回転翼航空機の着地衝撃(着地時における衝撃エネルギ)を吸収するための技術として、オレオ(油圧)緩衝支柱が組み込まれた車輪式降着装置等が採用されている。かかる降着装置は脚部で着地衝撃を吸収するものであるが、現在においては、空気抵抗の低減を目的とした引き込み式主脚の採用が増加するとともに、軽量化を目的としたスキッド式降着装置の採用が増加する傾向にある。そして、脚部や胴体構造で着地衝撃は緩和するだけでなく、さらに着地衝撃を吸収するための技術の開発が進められている。 Conventionally, as a technique for absorbing the landing impact (impact energy at the time of landing) of a rotary wing aircraft, a wheel type landing gear incorporating an oleo (hydraulic) buffer strut has been adopted. Such landing gears absorb landing impacts at the legs, but at present, the adoption of retractable main legs for the purpose of reducing air resistance is increasing, and skid type landing gears for the purpose of weight reduction There is a tendency for the adoption of. And not only the landing impact is mitigated by the legs and the body structure, but further development of technology for absorbing the landing impact is being promoted.
例えば、航空機の胴体に対して前後方向に移動可能に床板を配置し、胴体の構成材と床板とをシアピンで接続するとともに、胴体の構成材と床板との間にバネを介装した床板取付構造が提案されている(特許文献1参照。)。かかる構造においては、航空機に大きな衝撃が加えられた場合にシアピンが折損し、床板がバネに抗して前方に移動するため、着地衝撃を吸収することが可能となる。 For example, a floorboard is arranged so as to be movable in the front-rear direction with respect to the aircraft fuselage, the fuselage components and the floorboard are connected by shear pins, and a spring is interposed between the fuselage component and the floorboard. A structure has been proposed (see Patent Document 1). In such a structure, when a large impact is applied to the aircraft, the shear pin breaks, and the floor board moves forward against the spring, so that the landing impact can be absorbed.
また、回転翼航空機の胴体は、自動車や鉄道車両と比較して、ストローク量(衝撃を受けたときに変形が許容される寸法)を大きくとることができないため、機体全重量の落下エネルギを胴体の塑性変形のみで吸収することはきわめて困難である。このため、大きいストローク量を要しない高エネルギ吸収材(例えば特許文献2及び特許文献3参照)を、図4(a)に示したような回転翼航空機の床下構造100に搭載することも考えられる。
しかし、前記特許文献1に記載の床板取付構造においては、胴体の構成材と床板との間に介装されたバネに大きなエネルギが蓄えられるため、そのバネの反動で搭乗者に大きな負荷が加えられる場合がある。
However, in the floor board mounting structure described in
一方、回転翼航空機の床下構造100は、図4(b)に示したビーム部110や図4(c)に示した交差部120を有しているが、機体剛性を維持する目的で、これらビーム110や交差部120が高い剛性を有するように構成されている。従って、前記特許文献2や前記特許文献3に記載の高エネルギ吸収材を単に床下構造100の内部に配置しただけでは、着地衝撃を吸収することができない。また、前記高エネルギ吸収材を床下構造100に搭載しようとすると大掛かりな改修が必要となり、手間や費用を要するという問題がある。
On the other hand, the
また、前記高エネルギ吸収材は大きな衝撃エネルギを吸収するものであるため、仮に、回転翼航空機の床下構造100に前記高エネルギ吸収材を搭載した場合には、搭乗者に与える衝撃荷重(加速度)が大きくなり、搭乗者への負担が増大することが懸念される。
Further, since the high energy absorbing material absorbs large impact energy, if the high energy absorbing material is mounted on the
本発明の課題は、回転翼航空機の着陸時における衝撃エネルギを効果的に吸収するとともに、搭乗者に与える衝撃荷重を格段に低減することができる着地衝撃吸収装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a landing impact absorbing device that can effectively absorb impact energy at the time of landing of a rotary wing aircraft and can significantly reduce the impact load applied to a passenger.
以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、回転翼航空機の座席に座る搭乗者を着地衝撃から保護する着地衝撃吸収装置であって、前記座席の下方に配置され前記座席が取り付けられた座席下方部分が分離するように構成された床板と、前記床板の前記座席下方部分と前記床板の他の部分とを連結する一方、所定の着地衝撃が加えられた場合に前記座席下方部分を前記他の部分から分離させ降下させる床降下手段と、セル軸が上下方向に延在するように配置された板状のハニカムコアを有し降下した前記座席下方部分を下方から支持して着地衝撃を吸収する衝撃吸収手段と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to
請求項1に記載の発明によれば、座席下方部分が分離するように構成された床板を備え、所定の着地衝撃が加えられた場合に床降下手段で座席下方部分(及び座席)を床板の他の部分から分離させ降下させることができるので、着地時の衝撃エネルギを、座席下方部分を分離・降下させるためのエネルギに変換して消費することができる。そして、降下した座席下方部分を衝撃吸収手段で下方から支持することができる。衝撃吸収手段は、セル軸が上下方向に延材するように配置されたハニカムコアを有しており、このハニカムコアの塑性変形により、着地衝撃を吸収することができる。また、ハニカムコアは、ほぼ一定の平均圧壊荷重のもとで塑性変形を繰り返しながら衝撃エネルギを吸収するため、衝撃荷重のピーク値を抑制することができるので、搭乗者に与える衝撃荷重を格段に低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, the floor plate is configured such that the lower portion of the seat is separated, and when a predetermined landing impact is applied, the lower portion of the seat (and the seat) is lowered by the floor lowering means. Since it can be separated and lowered from other parts, the impact energy at the time of landing can be converted into energy for separating and lowering the lower part of the seat and consumed. Then, the lowered seat lower part can be supported from below by the impact absorbing means. The impact absorbing means has a honeycomb core disposed so that the cell axis extends in the vertical direction, and the landing impact can be absorbed by plastic deformation of the honeycomb core. In addition, since the honeycomb core absorbs impact energy while repeating plastic deformation under an almost constant average crushing load, the peak value of the impact load can be suppressed, so the impact load applied to the occupant is markedly increased. Can be reduced.
また、請求項1に記載の発明によれば、衝撃吸収手段は板状のハニカムコアを有しているため、座席下方部分を「面」で支持することができるので、座席下方部分の降下方向の前方や側方へのシフトを許容することができる。また、床板の座席下方部分を分離させ、床板の他の部分に座席下方部分を連結し、座席下方部分の下方に衝撃吸収手段を配置するだけで容易に着地衝撃吸収装置を構成することができるので、回転翼航空機の下部構造を大幅に変更する必要がない。この結果、装置構成のための手間や費用を節減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the impact absorbing means has the plate-shaped honeycomb core, the lower portion of the seat can be supported by the “surface”, so the lowering direction of the lower portion of the seat Can be allowed to shift forward or sideways. Further, the landing shock absorbing device can be easily configured by separating the seat lower portion of the floor board, connecting the seat lower portion to the other portion of the floor board, and disposing the shock absorbing means below the seat lower portion. So there is no need to change the substructure of the rotorcraft. As a result, it is possible to save labor and cost for the device configuration.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転翼航空機の着地衝撃吸収装置において、前記床降下手段は、前記座席下方部分と前記他の部分とを連結する一方、所定の着地衝撃荷重が加えられた場合に破断するシアピンであることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the landing shock absorbing device for a rotary wing aircraft according to the first aspect, the floor descent means connects the lower part of the seat and the other part, while the predetermined landing shock is provided. It is a shear pin that breaks when a load is applied.
請求項2に記載の発明によれば、着地衝撃のエネルギを、シアピンを破断させるエネルギに転換して消費することができる。 According to the second aspect of the present invention, the energy of landing impact can be converted to energy for breaking the shear pin and consumed.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の回転翼航空機の着地衝撃吸収装置において、前記衝撃吸収手段は、剛性の異なる複数の前記ハニカムコアが板を介して上下に積層されてなることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the landing shock absorbing device for a rotary wing aircraft according to the first or second aspect, the shock absorbing means includes a plurality of honeycomb cores having different rigidity stacked vertically via a plate. It is characterized by.
請求項3に記載の発明によれば、衝撃吸収手段は、剛性の異なる複数のハニカムコアが板を介して上下に積層されたものであるので、着地衝撃が加えられた場合に、低剛性のハニカムコアから順次圧壊させて着地衝撃を効果的に吸収することができる。また、衝撃吸収手段は、剛性の異なる複数のハニカムコアを組み合わせることにより、着地衝撃が加えられた場合における衝撃荷重のピーク値を効果的に抑制することができるので、搭乗者に与える衝撃荷重をさらに低減することができる。また、低剛性のハニカムコアを採用することにより、比較的小さい着地衝撃にも対応することができる。
According to the invention described in
本発明によれば、座席下方部分が分離するように構成した床板と、所定の着地衝撃が加えられた場合に座席下方部分を分離・降下させる床降下手段と、を設け、降下した座席下方部分をハニカムコアを有する衝撃吸収手段で下方から支持することができるので、着地衝撃を効果的に吸収することができるとともに、搭乗者に与える衝撃荷重を格段に低減することができる。 According to the present invention, there is provided a floor plate configured such that the lower part of the seat is separated, and floor lowering means for separating and lowering the lower part of the seat when a predetermined landing impact is applied, and the lower part of the lowered seat Can be supported from below by the impact absorbing means having the honeycomb core, so that the landing impact can be effectively absorbed and the impact load applied to the occupant can be significantly reduced.
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1を用いて、本実施の形態に係る着地衝撃吸収装置の構成について説明する。本実施の形態に係る着地衝撃吸収装置は、図1に示すように、座席下方部分11が分離する床板10と、座席下方部分11と床板10の他の部分12とを連結するシアピン20と、座席下方部分11の下方に配置された衝撃吸収手段30と、を備えて構成されている。
First, the structure of the landing impact absorbing device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the landing impact absorbing device according to the present embodiment includes a
床板10の座席下方部分11は、図1(a)に示すように、回転翼航空機1の座席2の下方に配置され座席2が取り付けられた床板10の一部であり、床板10の他の部分12に対して分離するように構成されている。座席下方部分11は、所定の着地衝撃が加えられていない状態においてはシアピン20によって床板10の他の部分12に固定されている。座席下方部分11の面積や平面形状は、回転翼航空機1の胴体の大きさ、座席数、座席の位置等に応じて適宜決定することができる。
A seat
シアピン20は、図1(a)に示すように、座席下方部分11と床板10の他の部分12とを連結する一方、所定の着地衝撃荷重が加えられた場合に破断して座席下方部分11の分離・降下を許容するものであり、本発明における床降下手段である。シアピン20は、所定の着地衝撃荷重が加えられていない場合に座席下方部分11や座席2(搭乗者3を含む)の重量を支持するような強度を有する一方、所定の着地衝撃荷重が加えられた場合に破断するような強度を有する金属材料で製作される。
As shown in FIG. 1 (a), the
本実施の形態においては、着地衝撃により標準体重の例えば4倍の荷重F(=4.7kN)が加えられた場合に破断するようにシアピン20の強度を設定している。破断荷重Fは以下の式によって算出した。
F=ma=120×39.2≒4.7(kN)
m:90(kg)(搭乗者重量)+30(kg)(座席重量)=120(kg)
a:4G=4×9.8(m/s2)=39.2(m/s2)
In the present embodiment, the strength of the
F = ma = 120 × 39.2≈4.7 (kN)
m: 90 (kg) (passenger weight) + 30 (kg) (seat weight) = 120 (kg)
a: 4G = 4 × 9.8 (m / s 2 ) = 39.2 (m / s 2 )
衝撃吸収手段30は、図1(b)に示すように、セル軸が上下方向に延在するように配置された剛性の異なる3つの板状のハニカムコア(第1ハニカムコア31〜第3ハニカムコア33)を、中間板34を介して上下に積層して構成したものであり、座席下方部分11を下方から支持して着地衝撃を吸収する。本実施の形態においては、図1(a)に示すように、床板10に固定された状態にある座席下方部分11の下面と回転翼航空機1の胴体の下部4との間に形成される空間の高さと、衝撃吸収手段30の高さと、を略同一に設定している。
As shown in FIG. 1 (b), the
衝撃吸収手段30を構成する第1ハニカムコア31はセル密度が最も高く、最も高い剛性を有するものであり、第3ハニカムコア33はセル密度が最も低く、最も低い剛性を有するものである。また、第2ハニカムコア32はセル密度が中程度(第1ハニカムコア31のセル密度より低く第3ハニカムコア33のセル密度より高い値)とされ、中程度の剛性を有している。中間板34は、各ハニカムコアに加えられる着地衝撃を「面」で支持して分散させるように機能するものであり、各ハニカムコアよりも高い剛性を有する材料(例えば金属材料や繊維強化複合材料)で構成される。
The
次に、図2及び図3を用いて、衝撃吸収手段30の衝撃吸収性能を従来の機体構造の衝撃吸収性能と比較して説明する。
Next, the impact absorbing performance of the
従来の回転翼航空機の機体構造(例えば図4に示した床下構造100を有する機体構造)は、高い剛性を有しているため、衝撃エネルギが加えられると図2(b)に示すように一時的にきわめて高い衝撃荷重(ピーク値P0)が発生し、そのエネルギ吸収量E0(図2(b)のメッシュ部分の面積)は比較的小さい。従って、従来の機体構造を採用すると、着地衝撃を充分に吸収することができず、なおかつ、搭乗者に過大な衝撃荷重を与えてしまうこととなる。
Since the conventional airfoil structure of a rotary wing aircraft (for example, the airframe structure having the
これに対し、本実施の形態に係る着地衝撃吸収手段の衝撃吸収手段30を構成するハニカムコアは、セル軸方向に衝撃エネルギが加えられると図2(a)に示すように比較的低いピーク値P1(構造として耐え得る衝撃荷重)が発生した後略一定の平均圧壊荷重の下で塑性変形を繰り返しながら衝撃エネルギを吸収することができ、そのエネルギ吸収量E1(図2(a)のメッシュ部分の面積)は大きい。従って、本実施の形態に係る着地衝撃吸収手段の衝撃吸収手段30を採用すると、着地衝撃を充分に吸収することができるとともに、搭乗者に与える衝撃荷重を低減することができる。 On the other hand, when the impact energy is applied in the cell axis direction, the honeycomb core constituting the impact absorbing means 30 of the landing impact absorbing means according to the present embodiment has a relatively low peak value as shown in FIG. After P 1 (impact load that can be endured as a structure) is generated, impact energy can be absorbed while plastic deformation is repeated under a substantially constant average crush load, and the energy absorption amount E 1 (mesh of FIG. 2 (a)) The area of the part is large. Therefore, when the impact absorbing means 30 of the landing impact absorbing means according to the present embodiment is employed, the landing impact can be sufficiently absorbed and the impact load applied to the passenger can be reduced.
また、本実施の形態に係る着地衝撃吸収装置の衝撃吸収手段30は、剛性の異なる3種類のハニカムコア(第1ハニカムコア31〜第3ハニカムコア33)を積層して構成したものであるため、衝撃エネルギが加えられると、図3に示すようにまず低剛性の第3ハニカムコア33が塑性変形して衝撃エネルギを吸収する。次いで、図3に示すように中程度の剛性を有する第2ハニカムコア32が塑性変形して衝撃エネルギを吸収し、最終的に高剛性の第1ハニカムコア31が塑性変形して衝撃エネルギを吸収する。
In addition, the impact absorbing means 30 of the landing impact absorbing device according to the present embodiment is configured by stacking three types of honeycomb cores having different rigidity (the
なお、回転翼航空機1の落着時に胴体や床板10に作用する垂直方向加速度を「50G」程度に抑えると、座席2に設けられたクッション材等の緩衝設備により、搭乗者3に作用する垂直方向加速度が、人体が許容できる値以下に抑えられることが知られている。このため、本実施の形態においては、図3に示すように、発生する最大衝撃荷重(第1ハニカムコア31で発生する衝撃荷重のピーク値)PMAXが「60kN」以下になるように衝撃吸収手段30を構成することにより、床板10に作用する垂直方向加速度「50G」を緩衝することとした。最大衝撃荷重PMAX(60kN)は以下の式によって算出した。
PMAX=ma=120×490≒60(kN)
m:90(kg)(搭乗者重量)+30(kg)(座席重量)=120(kg)
a:50G=50×9.8(m/s2)=490(m/s2)
When the vertical acceleration acting on the fuselage and the
P MAX = ma = 120 × 490≈60 (kN)
m: 90 (kg) (passenger weight) + 30 (kg) (seat weight) = 120 (kg)
a: 50G = 50 × 9.8 (m / s 2 ) = 490 (m / s 2 )
また、回転翼航空機1の落着事故における垂直落下速度が約42f/s(12.8m/s)の場合においては、現在の衝撃緩衝能力でもその着地衝撃から搭乗者3を保護することができることが知られている。このときの運動エネルギは約10kJであるので、本実施の形態においては、エネルギ吸収量Eが「10kJ」以上になるように衝撃吸収手段30を構成することにより、垂直落下速度42f/sで落着した際の衝撃エネルギを衝撃吸収手段30で吸収することができるようにした。
Further, when the vertical drop speed in the landing accident of the
以上説明した実施の形態に係る着地衝撃吸収装置においては、所定の着地衝撃が加えられた場合にシアピン20が破断して、座席下方部分11(及び座席2)を床板10の他の部分12から分離させ降下させることができるので、着地時の衝撃エネルギを、座席下方部分11を分離・降下させるためのエネルギに変換して消費することができる。そして、降下した座席下方部分11を衝撃吸収手段30で下方から支持することができる。衝撃吸収手段30は、セル軸が上下方向になるように配置されたハニカムコア(第1ハニカムコア31〜第3ハニカムコア33)を有しており、これらハニカムコアの塑性変形により着地衝撃を吸収する。また、各ハニカムコアは、中間板34によりほぼ一定の平均圧壊荷重のもとで塑性変形を繰り返しながら衝撃エネルギを吸収するため、衝撃荷重のピーク値を抑制することができる。
In the landing impact absorbing device according to the embodiment described above, the
また、以上説明した実施の形態に係る着地衝撃吸収装置においては、剛性の異なる複数のハニカムコア(第1ハニカムコア31〜第3ハニカムコア33)を中間板34を介して上下に積層して衝撃吸収手段30を構成しているので、着地衝撃が加えられた場合に、低剛性の第3ハニカムコア33から順次圧壊させて着地衝撃を効果的に吸収することができる。また、着地衝撃が加えられた場合に初期破壊し易いため、衝撃荷重のピーク値を効果的に抑制することができるので、搭乗者3に与える衝撃荷重を格段に低減することができる。また、低剛性の第3ハニカムコア33により、比較的小さい着地衝撃にも対応することができる。
Further, in the landing impact absorbing device according to the embodiment described above, a plurality of honeycomb cores (
また、以上説明した実施の形態に係る着地衝撃吸収装置においては、衝撃吸収手段30が板状のハニカムコア(第1ハニカムコア31〜第3ハニカムコア33)及び中間板34から構成されているため、座席下方部分11を「面」で支持することができるので、座席下方部分11の降下方向の前方や側方へのシフトを許容することができる。
Further, in the landing impact absorbing device according to the embodiment described above, the
また、以上説明した実施の形態に係る着地衝撃吸収装置においては、床板10の座席下方部分11を分離させ、床板10の他の部分12に座席下方部分11を連結し、座席下方部分11の下方に衝撃吸収手段30を配置するだけで容易に着地衝撃吸収装置を構成することができるので、回転翼航空機1の下部構造を大幅に変更する必要がない。この結果、着地衝撃吸収装置構成のための手間や費用を節減することができる。
Further, in the landing impact absorbing device according to the embodiment described above, the
なお、以上の実施の形態においては、床降下手段として「シアピン20」を採用した例を示したが、座席下方部分11と床板10の他の部分12とを連結する一方、所定の着地衝撃が加えられた場合に座席下方部分11を分離させ降下させるような構成であれば、いかなる構成を採用してもよい。
In the above embodiment, an example in which the “
また、以上の実施の形態においては、剛性の異なる3種類のハニカムコアを積層して衝撃吸収手段30を構成した例を示したが、ハニカムコアの積層数はこれに限られるものではない。また、以上の実施の形態においては、図1(b)に示すように、高剛性の第1ハニカムコア31を上方に配置するとともに低剛性の第3ハニカムコア33を下方に配置し、これらの間に中程度の剛性を有する第2ハニカムコア32を配置した例を示したが、これらハニカムコアの上下方向における位置は特に限定されるものではない。
In the above embodiment, an example in which the
1 回転翼航空機
2 座席
3 搭乗者
10 床板
11 (床板の)座席下方部分
12 (床板の)他の部分
20 シアピン(床降下手段)
30 衝撃吸収手段
31 第1ハニカムコア(高剛性のハニカムコア)
32 第2ハニカムコア
33 第3ハニカムコア(低剛性のハニカムコア)
34 中間板
DESCRIPTION OF
30 shock absorbing means 31 first honeycomb core (high rigidity honeycomb core)
32
34 Intermediate plate
Claims (3)
前記座席の下方に配置され前記座席が取り付けられた座席下方部分が分離するように構成された床板と、
前記床板の前記座席下方部分と前記床板の他の部分とを連結する一方、所定の着地衝撃が加えられた場合に前記座席下方部分を前記他の部分から分離させ降下させる床降下手段と、
セル軸が上下方向に延在するように配置された板状のハニカムコアを有し降下した前記座席下方部分を下方から支持して着地衝撃を吸収する衝撃吸収手段と、
を備えることを特徴とする回転翼航空機の着地衝撃吸収装置。 A landing impact absorbing device for protecting a passenger sitting on a rotary wing aircraft seat from landing impact,
A floor plate arranged below the seat and configured to separate a lower seat portion to which the seat is attached;
Floor lowering means for connecting the seat lower part of the floor board and the other part of the floor board while separating and lowering the seat lower part from the other part when a predetermined landing impact is applied;
An impact absorbing means for absorbing a landing impact by supporting the seat lower portion, which has been lowered, having a plate-shaped honeycomb core disposed so that the cell axis extends in the vertical direction;
A landing shock absorbing device for a rotary wing aircraft, comprising:
前記座席下方部分と前記他の部分とを連結する一方、所定の着地衝撃荷重が加えられた場合に破断するシアピンであることを特徴とする請求項1に記載の回転翼航空機の着地衝撃吸収装置。 The floor lowering means is
The landing impact absorbing device for a rotary wing aircraft according to claim 1, wherein the landing impact absorbing device is a shear pin that connects the lower portion of the seat and the other portion, and breaks when a predetermined landing impact load is applied. .
剛性の異なる複数の前記ハニカムコアが板を介して上下に積層されてなることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転翼航空機の着地衝撃吸収装置。 The shock absorbing means is
The landing impact absorbing device for a rotary wing aircraft according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the honeycomb cores having different rigidity are stacked vertically via a plate.
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