JP3209256B2 - ヘリコプターのダクト式反トルク装置における可変ピッチ式多ブレードローター - Google Patents
ヘリコプターのダクト式反トルク装置における可変ピッチ式多ブレードローターInfo
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Description
式航空機に用いられるダクト式の反トルク装置の可変ピ
ッチ式多ブレードローターに係り、特に、各ブレードが
ローターのハブにフローティング状態で支持されるもの
に関する。
ターにおける可変ピッチ式の多ブレードローターとし
て、下記のような構成のものが知られている。ローター
の軸線を中心として回転するローター軸と、複数のブレ
ードは、それぞれ支持部によってハブに固定され、この
支持部は、ブレードのピッチ調整のための回転の軸を中
心としてねじれることが可能な少なくとも一つのフレキ
シブルアームを有している。また前記ブレードは、根元
のカフによって部分的に覆われ、このカフは互いに軸方
向へ離れた二つの支持面を有している。この支持面を介
して、ブレードが前記二つの支持部の間でピッチレバー
と同様に回転することができる。また、ブレードのピッ
チの調整のためのスパイダーは、ハブとともに回転駆動
され、コントロールロッドにより、ローターの軸に沿っ
て移動することができる。このスパイダーは、各ブレー
ドにおいて、ピッチコントロールタブを有していて、こ
のピッチコントロールタブは、実質的にローターの軸線
方向へ延びている。また、対応するブレードのピッチレ
バーにリストピンおよびボールジョイントを介して回動
可能に連結されていて、ハブに対するスパイダーの軸方
向へのへの変位により、ピッチレバーのタブの運動を介
してブレードのピッチ軸まわりの回転を与えるようにな
っている。
1531536号、米国特許US3594097、およ
び、米国特許US4626173に説明されている。こ
れらの周知のローターにおいては、ピッチコントロール
の荷重は、スパイダーおよびコントロールロッドを介し
て液圧サーボの補助によりピッチレバーに伝達される。
この結果、このようなピッチコントロールの荷重は、比
較的わずかなものであり、また、静的に不安定なロータ
ーのハブへのブレードの搭載方法により支持されてい
る。このような静的に不安定な搭載あるいは不静定な搭
載状態は、各ブレードの根元のカフの支持面がハブの支
持面に対して実際にクリアランスを設けることなく搭載
されていることに起因して発生する。また、同様に、ピ
ッチの制御は、ピッチレバーと対応する制御スパイダー
のタブとの結合の関節に設けられたボールジョイントに
おける環状のリニアーなリンクにより実質的なクリアラ
ンスがなく行われていることに起因して発生する。さら
にブレードの慣性が加わり、遠心力の作用、および、各
ブレードのトーションアームによるピッチ軸まわりの回
転の制限による力が加わる。
たピッチ角度において各ブレードに生じる静的な力を支
えるみならず、パイロットのラダーの操作によるところ
の、あるピッチから異なるピッチへの変更に際して生じ
る過渡的な荷重によって生じるモーメントを支えること
が必要とされる。
ピッチレバーにピッチの軸線から芯ずれしたポイントで
制御のために前記軸線のまわりに作用する荷重は、ブレ
ードに対して他のモーメントが作用する結果生じるモー
メントに等しい。静的な制御荷重の計算は、したがっ
て、ピッチの軸線まわりのモーメントをバランスさせる
ことに基づく。これらブレードに作用する他のモーメン
トの中で、主たるものは、遠心力のモーメントと同様
に、トーションアームの弾性復原力、中立へ復原させる
ためのモーメント、上昇および空力的モーメント、翼が
有するキャバーにより翼型における一般に負の迎え角に
よるモーメントがある。トーションアームの弾性復原力
のモーメントは、そのねじり剛性に基づくもので、一般
にねじられているブレードの基準となる部分の中立のピ
ッチに対するトーションアームの設定可能な角度プリセ
ットが考慮される。
ターの各ブレードに作用する遠心力によるものであっ
て、この遠心力は、全部のピッチに対して変化に対抗す
る作用と、ブレードを回転平面へ戻す作用とを有する。
このようなモーメントは、ブレード全体(ブレードの翼
型部分およびカフ)におけるピッチ軸まわり慣性質量の
分布に基づくことが知られている。このモーメントは、
特に、テイルローターに生じるべき制御の荷重に対応し
得るものであって、このモーメントを打ち消して、必要
な制御の荷重を減少させる。この慣性質量をピッチ軸に
対して減少させるため、「調整ウエート」と呼ばれる補
正用のウエートを、ブレードにおける主たる慣性力の軸
線に対して実質的に垂直に取り付けることが行われる。
力的な力の作用点がピッチの軸線から離れた位置にある
ことに基づいて発生するものである。最後に、遠心力の
モーメントは次のような原因による。この遠心力はブレ
ードに対して作用し、ブレードの翼弦における重心は、
ピッチの軸線から所定距離だけ離れている。また、ブレ
ードに与えられるコニカルカンバーは、ローターの回転
平面に対して垂直な遠心力が生じるように設定され、前
記の所定距離と組み合わせられて、ピッチの軸線回りに
モーメントを生じるようになっている。
のバランスに基づく静的荷重の制御において、過渡状態
における制御について考慮するのが適当である。すなわ
ち、上記静的モーメントに加えて、各ブレードのカフの
支持面の表面とハブのベアリングの反作用により生じる
ピッチの軸線回りの特定の摩擦のモーメントについて考
慮することが有効である。このような反作用は、一方で
は、フラップおよび抵抗のモーメントのアップテーク、
および、フラッピングと抵抗力との作用による遠心力に
より、また他方では、制御荷重のアップテークにより引
き起こされる。しかしながら、制御荷重は、自身が制御
荷重の大きさによるところのベアリングの反作用の大き
さに依存している。この効果として、ローターのブレー
ドの静的に不確定な取り付けにあっては、ベアリングに
おける荷重の増加に基づき摩擦力の増加を生じ、パイロ
ットが制御の負荷を増加させることが必要となるが、ベ
アリングの反作用すなわち摩擦力が外乱の要因になる。
この結合は、制御力の増加の傾向を生じるものである
が、この傾向は、一般に知られるところの、僅かな制御
荷重しか必要としない液圧サーボ制御式のローターには
現れない。しかしながら、このようなサーボ制御系にあ
っては、その液圧配管系とともに、コストの高い機構と
なり、また、ヘリコプターの尾部における実効的な質量
となる。
のローターにおいて、ブレードのピッチの変更あるいは
維持のための制御に必要な荷重を軽減し、しかも、安全
性、信頼性、あるいは飛行感覚における妥協をともなう
ことがなく、さらには、サーボ制御機構やこれに付随す
る液圧系を不要として、軽量化、および、これらの機構
の製作コストおよびメインテナンスのコストの削減を図
ることを目的とする。
において、制御に必要な荷重が従来の1/10程度とな
り、静的な荷重がきわめて小さく、ピッチ維持のための
良好な飛行感覚をパイロットに与えると同時に、ラダー
ペダル上の動作によってあるピッチから異なるピッチへ
変更しようとする際における過渡的な制御荷重であっ
て、静的な制御荷重より大きく、しかも合理的な飛行の
安定性および応答性の特性の範囲内において、ラダーに
ついての一方のペダルの移動が過剰に作用して他方のラ
ダーペダルの補正が必要となるような、いわゆるオーバ
ーシュートと呼ばれる過剰な操作の危険を伴うことのな
い良好な飛行感覚を与えることを目的とする。
ボールジョイントが、レバーとタブとの二つの部材の一
方に保持されるとともに、前記二つの部材の他方に保持
されたリングの長円状の開口に、該長円状の開口の長径
方向の軸線および短径方向の軸線のそれぞれの方向への
クリアランスを介して係合してなり、該開口の短径方向
の軸線方向へ向かい実質的に前記ローターの軸線と平行
な方向へのクリアランスが、前記開口における、前記ブ
レードの軸線交差しかつ前記短軸に対して垂直な長径方
向の軸線方向へのクリアランスより小さく、前記カフの
支持面における、対応するベアリングに対するクリアラ
ンスは、前記ボールジョイントが前記長円状の開口の内
側の横向きの面に短径方向の軸線方向側の端部で支持さ
れ、かつ、前記ボールジョイントが前記長円状の開口の
内側の横向きの面に長径方向の軸線方向側の端部で支持
されないような大きさに設定されたことを特徴とする。
支持が前述のようにして行われていると、ベアリングや
ピッチボールジョイントにおいて減少あるいはなくすべ
き種々の寄生的な反作用を許容するようなクリアランス
によって、二つのベアリングが実質的にあたかも単一の
ベアリングであるかのように働く。この寄生的反作用
は、従来の不確定なブレードの取り付けにおいて発生し
ていたものである。このような、本発明による反作用の
減少は、摩擦によるモーメントを制限するという作用を
伴う。
は、ドラグあるいはフラッピングの限界におけるわずか
なたわみを、ブレードや制御チェインにオーバーロード
を生じさせることなく許容する。このようなたわみの増
加により、ベアリングにおいて減少されるべき反作用が
さらに大きくなる。また、ブレードの遠心力と結合し
て、前記たわみはリフトあるいはドラグにおいて発生す
るモーメントに対抗するモーメントを生じさせる。
れるクリアランスの範囲では、過大なクリアランスによ
る、ピッチ制御ボールジョイントの動的なたわみの増
加、ベアリングへの動的な衝撃、ブレードにおける不安
定性の増加といった、他の欠点が生じることがない。
れば、重量的にもスペース的にも大きななものが必要で
あって、ブレードのカフがハブ上を回転する転がり軸受
けを設けるが不要になるのみならず、従来の剛体のスパ
イダーを用いてピッチ制御を行う場合において、増幅さ
れていたピッチ制御の応力を減少させることができる。
また、クリアランスがなく、欠点が存在する(ブレード
の互いの位置の不均一)という条件下では制御スパイダ
ーに応力が生じる。ボールジョイントが受け入れるピッ
チレバーのリンクの長穴状の開口におけるクリアランス
によれば、ピッチレバーの摩擦による荷重を減少するこ
とができるとともに、スパイダーにおける応力を減少す
ることができる。
ルジョイントが長穴状の開口の内側の横の側面の平坦面
に対して点接触で摺動しつつ支持される構成としてい
る。
う角度偏奇およびドラグにおける前記開口の長軸方向に
沿うブレードの角度偏奇を得ることにより、過渡状態に
おける制御荷重を有効に減少させることができる。前記
長穴状の開口は、その長径方向の軸線を中心として対称
な、互いに対向する二つの平坦部を有している。前記開
口は、エレメントに保持されたハウジングに挿入され固
定されたリングに形成されている。また前記エレメント
は前記リングを支持し、かつ、前記リングの肩部には、
互いに平行な二つの平坦部が設けられていて、これら
は、前記長穴の長径方向の軸線に対して平行になってい
る。
負荷がかからないようにベアリングの反作用の方向を決
定するために、制御荷重の作用点を選択することを目的
としている。この目的のため、制御荷重の結果としての
反作用は、ベアリングにおけるフラッピングのモーメン
トの吸収による反作用が反対の符号となっている。この
ような結果を得るため、各ブレードにおいてカフがピッ
チレバーを支持面よりもローターの半径方向内方の位置
でかつブレードの前縁の方向へ支持するように構成され
ている。同様の利点が次の場合にも得られる。それは、
各ブレードにおいて、カフがブレードの後縁の方向へ突
出するピッチレバーを、ローターの軸線を中心とした半
径方向外方の位置で支持面の近くで支持する場合であ
る。または、各ブレードにおいて、カフの二つの支持面
の間で支持されたピッチレバーが、半径方向内側の支持
面に対して他の支持面より近接した場合にブレードの前
縁の方向へ突出している場合、あるいは反対に、ピッチ
レバーが半径方向外側の支持面に対して近接した場合に
ブレードの後縁の方向へ突出している場合である。前述
の対策に加えて、本発明では、過渡状態における制御荷
重を軽減するため、静的な制御負荷を軽減するための付
随的な対策が採られている。すなわち、各ねじれ可能な
フレキシブルアームが対応するブレードに連結されるに
際して、このフレキシブルアームは、対応するカフのロ
ーター軸線に対する半径方向外方の位置で、カフに対し
て浮動した、少なくとも一つの前記ローターの軸と実質
的に平行なピンを介して支持されており、このピンは、
調整ウエートとしての機能を持たせるために長くされて
いる。
少なくとも一つの分離形式の調整ウエートを支持するこ
とも可能である。望ましい実施例では、少なくとも一の
調整ウエートは、カフを貫通するボアに係合して、カフ
の横向きの面に対して支持するカラーに固定されたブッ
シングを有し、前記カラーには、カフにおける周方向へ
の位置決めのためのキーが少なくとも一設けられるとと
もに、前記ブッシングと反対側の面には、調整ウエート
がブレードの吸い込み側に設けられるか圧縮側に設けら
れるかにより、前縁の方向へかつブレードの吸い込み側
の面の上側の方向へ傾斜し、または、後縁の方向へかつ
ブレードの圧縮側の面の下側の方向へ傾斜したカウンタ
ーウエートが設けられている。調整ウエートが吸い込み
側の面に設けられているか圧縮側の面に設けられている
かにかかわらず、中立へ戻る反対の作用のための、ゼロ
または負の「中立へ戻るモーメント」を得るために、ブ
レードのピッチ軸まわりにおける望ましい慣性力分布の
配置を得ることが可能になる。
が、図示されたものは実施例であって、本発明を限定す
るものではない。ローターは図1および図2に示すよう
な構造であって、以下の如く構成されている。回転駆動
手段、および、ブレードのピッチの適切な調整の手段
は、米国特許US−3,594,097、およびUS−
4,626,173にきわめて近似するか同一であり、
その構成はこれらの公報に詳細に説明されているので、
構成の詳細については、これらの公報の番号を引用する
こととする。
ー1は、ヘリコプターの垂直な後部胴体に対して直交す
る方向へ向けられたダクト状のシュラウド内に設けら
れ、その詳細は上記二つの米国特許に示された通りであ
る。図1および図2の第1実施例では、このローター1
にはブレード2が設けられ、このブレード2は、根元部
4、および、空力的形状の翼型をなす翼型部3を有して
いる。この根元部4は、軽量な合金などにより構成され
たカフ5を有し、このカフ5は、ピッチ変更の軸線X−
Xの回りで同軸状をなす二つの支持面6および7と同様
に、前記翼型部3と一体に形成されていて、円筒状をな
している。前記支持面6、7は、前記軸線X−Xに沿っ
て互いに間隔が明けられている。この支持面6、7によ
り、カフ5は、ハブ12のボディー13の壁10および
11に支持されたベアリング8、9に支持されていて、
軸線X−Xのまわりで回動することができる。
ローターのA−A軸の周りを回転駆動されている。この
ローター軸14は、符号15で示される後部トランスミ
ッションボックスのA−A軸の回りを回転するが、その
構成の詳細な説明は、周知であるので説明を省略する。
後部トランスミッションボックス15の概略構成は下記
の通りである。すなわち、ベベルギア16を備えてい
て、このベベルギア16はローター軸14の基部でクラ
ウンギアに係合している。
でブレードのピッチ軸の回りでねじれることが可能なア
ーム18からなる取付部を介して支持されている。フラ
ンス国特許FR1531536で説明されているよう
に、このねじりアーム18は、ローターの回転に伴って
生じる遠心力に対抗してブレード2を支持することが可
能であって、幅が狭く、かつ、ブレードの長さを考慮し
た上でできるだけ長さが長くされた薄い金属板を重ね合
わせた構造とされていて、低いねじり剛性が与えられて
いる。前記アーム18を構成する薄板の集積体は、その
ローターのA−A軸の半径方向外方の端部でフローティ
ング可能なピン19によって連結されている。したがっ
て、負荷的な応力が生じないように、カフ5に対して任
意のクリアランスでかつ軸A−Aと平行に支持されてい
る。カフ5と薄板の束状のアーム18との間でブレード
の形状にかかわらず、ピン19は、スペーサ部材20を
通過し、このスペーサ部材20の端部と端部との間がロ
ーターの軸線A−Aに対して平行にされて、薄板の束状
のアーム18の端部の互いに反対向の穴に収容されてカ
フ5の厚肉部に収容されている。これらの間に、アーム
18の半径方向外方へ延びる端部が配置される二つの平
面部が配置されている。
A−Aに対して)において、前記アーム18はハブ12
にローターの軸線A−Aと平行なピン21を介して支持
され、このピン21は、互いに重ねられローター軸14
の軸方向へのスプラインに回転可能に固定されたスプラ
イン状のフランジ22およびリング122の中央部に連
結されている。さらに、前記ピン21は前記スプライン
を有するフランジ22をローターの軸線A−A回りの回
転を保証するようにしてハブ本体13に固定している。
このように、各ねじりアーム18は、対応するブレード
の根元部14のカフ5に半径方向外方の部分で固定され
ていて、根元部14に対してブレードのピッチ軸線のま
わりでねじれることができるようなっている。そして、
前記ねじりアーム18のカフ5から半径方向内方に離れ
た部分は、前記スプライン状のフランジ22に取り付け
られている。
カフ5には、ピッチレバー23が設けられている。ピッ
チレバー23の端部は、ピッチ軸線X−Xに対して芯ず
れしており、リストピン24がボルト止めされている。
このリストピン24は、図3に示すように、ピッチ制御
タブ25に実質的にローター軸線A−Aに対して平行で
かつ制御スパイダー26に支持されたリング31の開口
に受け入れられているボールジョイント30を支持して
いる。また前記制御スパイダー26には、前記ローター
が有するブレードと同数のタブ25が設けられている。
この制御スパイダー26は、ローター軸線A−Aに対し
て同軸状をなしてチューブ状のロータ軸14を貫通して
いて前記ローター軸14と同軸状に回転可能な中央制御
ロッド27に回転可能に支持されている。また、中央制
御ロッド27の基部は、スラストボールベアリング28
を介してピッチ制御ロッド29と相互に作用する。この
ピッチ制御ロッド29は回転ができないが、ラダーバー
の操作により、サーボバルブを介さずにA−A軸線に沿
って移動することができる。このようにロッド27と制
御スパイダー26とは、ハブ12とブレード2とともに
回転しながら、ローターの軸線A−Aに沿って変位が伝
達される。このような動作において、スパイダー26の
制御タブ25は、ねじれて変形するリンクアーム18に
対抗して、ピッチレバー23をピッチ軸まわりの回転方
向に沿って互いに区別するボールジョイント30を介し
てピッチレバー23を駆動している。
ボールジョイント30は、ピッチレバー23の端部に固
定されたリストピン24に取り付けられていて、リング
31の長穴状の開口32に受け入れられており、内側の
面から外側の面まで緊密に嵌合して例えば溶接(接着)
により固定されている。前記リング31は制御スパイダ
ー26のタブ25に形成された対応形状の部分に受け入
れられている。またリング31は、長穴状の開口32の
軸線に沿う端部で外方へ突出して形成された肩部31a
を介してハウジングのエッジに支持されている。この肩
部31aは二つの対称形状の平面部33を有し、これら
の平面部33は前記開口32の軸線と平行になってい
る。
に、長円の短径方向の軸線方向へのJpなるクリアラン
ス、および長円の長径方向の軸線方向へのJgなるクリ
アランスを介して収容されている。クリアランスJp
は、ローターの軸線A−Aと実質的に平行、言い替えれ
ばブレードのピッチおよびフラップにおける変位の方向
に向いていて、長径方向へのクリアランスJgは、前記
短径方向の軸線と直交し、かつブレードのX−X軸と交
差する方向に向いていて、実質的にブレードのドラッグ
における変位の方向に延びている。長軸に沿ったこのよ
うに大きなクリアランスJgは、開口32の長円状の形
状によるものであって、この開口32の内側の横の壁
は、二つのフラットな領域34を有しており、これらの
領域34は、互いに対向するとともに、短軸の端部で対
称形状をなすとともに、リング31の平面部33と平行
になっている。例えば、フラッピング方向へのクリアラ
ンスJpの大きさは、0.5mmであり、ドラッグ方向
へのクリアランスJgは、0.5mm+1.2mm(=
1.7mm)となっている。また、例えばタングステン
カーバイドで表面が強化されたボールジョイント30
は、開口32におけるフラット部を、同じくタングステ
ンカーバイドで形成された内側の横の壁面との摺動接触
点を介して支持している。
持面6、7は、対応するベアリング8および9のハブに
名目的なクリアランス、例えば0.5mmを介して載せ
られており、また、前記ベアリング8および9は中心間
の距離65mmを有している。この距離は先行技術のも
のより大きくされている。前記ベアリング9の半径方向
内方の部分は直径が34mmとされており、先行実施例
における類似のベアリングに比べて小さくされている。
ベアリング8、9におけるこのような大きな中心間距離
および小さな直径は、ブレード根元部4の軽量化を可能
とし、同様に、フラッピングやドラッグのモーメントの
反作用の大きさを同様に吸収することができる。そし
て、これらの荷重の軽減により、摩擦力によるモーメン
トを軽減することができるとともに、過渡的な制御荷重
の軽減を図ることができる。
れる場合における、前述の半径方向へのクリアランス
は、フラップおよびドラッグにおける名目上の合成たわ
み角を±0.88゜で許容し、この結果、ボールジョイ
ント30の長円状の開口32において、ボールジョイン
トが開口32の内側の横の壁の短径方向の軸線の端部の
側で支持されることができる。すなわち、前記平坦部3
4またはその近くで支持される。一方、ボールジョイン
ト30は、長径方向の軸線の端部側において開口32の
内側の横の壁、すなわち図3で符号35で示される部分
には支持されることができない。前記ベアリング8、9
のクリアランスによれば、ボールジョイント30がリン
グ31に所定のクリアランスをもって支持されているこ
と基づく、過渡的な制御荷重の減少をも図ることができ
る。
立であると、ボールジョイント30は開口32内で中心
に位置合わせされ、各平坦部34との間のクリアランス
は0.25mmとなっており、これを考慮すれば、いか
なる正または負のピッチ制御も0.25mm以上の移動
がなければ制御荷重を必要としない。そして、ピッチの
増加は、絶対値において、リング31により駆動される
ボールジョイント30に対応して、制御スパイダー26
に代わり、このボールジョイント30のリストピン24
を介して、ブレードをピッチ軸まわりに駆動するピッチ
レバー23に伝達される。したがって、前記クリアラン
スあるいは短径方向の軸方向の(フラッピング方向の)
クリアランスを縮めるような最初の動作、すなわち、何
等の影響をも及ぼさない動作の後、ボールジョイント3
0とリング31とが実質的に平坦部34で接触する。仮
に、パイロットが、正のピッチを維持しながらピッチを
減少させるという正ピッチ付与の指示をしたとすると、
制御荷重の減少にもかかわらず、ボールジョイント30
とリング31とが戻りのモーメントによって接触が継続
する。特に、ねじりアームのねじれによる戻りのモーメ
ントと、ブレードが中立位置に戻ろうとするモーメント
による。この領域では、制御荷重は、ピッチの変化にか
かわらず正に維持され、また、中立のピッチのまわりの
作動領域において、何等の影響のない短軸方向へのクリ
アランスJpを再度縮めた後、装置が接触領域34を変
更しない限り負のピッチとなることがない。この現象
は、ピッチ制御の不正確さとしてフラッピング方向のク
リアランスの吸収に関連して、飛行の正確さに対して
は、現実には何等影響することがない。なぜならば、前
記現象は、特に、パイロットがブレードのピッチを中立
からその両側の小さな角度範囲で変更するに際してロー
ターの推力に対して何等影響を感じないダクト式反トル
クテールロータにおいて、中立領域では前記現象がマス
キングされてしまうからである。
開口32における長径方向の軸方向への大きなクリアラ
ンスJgは、ベアリング8および9における半径方向の
クリアランスがあるので、支持箇所における摩擦による
負荷の増加を招くような有害な支持の反作用を防止する
ために、長径方向の軸線の両端部側におけるボールジョ
イント30とリング31の領域35とのいかなる接触も
回避される。さらに、ボールジョイント30が一方の領
域35に支持されることが可能であると、他の領域35
へ向かう過渡的な荷重であって、ピッチ制御のモーメン
トが必要されるのと反対のモーメントを引き起こすもの
が発生し、この荷重がピッチレバー23の端部において
ボールジョイント30への制御荷重として作用する。結
果的に、一つの同一の制御トルクに対して、大きな制御
荷重を発生させて、過渡的なトルクに対抗させることが
必要とされる。これが、ベアリング8および9において
クリアランスが調整されてボールジョイント30を長穴
32の底部に長径方向の軸線の端部側でいかなる接触も
しないようにし、開口32の平坦部34に対してのみ接
触し得るようにする理由である。
方向へのクリアランス、具体的には、ブレード2におけ
る角度のたわみを±0.8゜から±0.97に許容する
0.45mmから0.55mmの間のクリアランスにお
いて、同様に有効な結果が得られる。さらに摩擦のモー
メントを減少させるため、カフ5の支持面6および7
は、酸化クロムの被覆層で覆われた構造とされ、ベアリ
ング8および9は、低摩擦係数のプラスチック(例えば
Torlonなる登録商標のもの)により形成される。
酸化クロムの硬質被覆層に対して、保護効果を与えるた
め、さらに、Tefrlon Epoxy(登録商標)
ラッカーで被覆することも有効である。この被覆の動摩
擦係数は0.15程度である。
の吸収に基づく反作用と反対の符号となる制御荷重の反
作用によって二つのベアリング8および9に荷重を与え
ないようするため、各ブレード2のピッチレバー23は
支持面6および7に対して片持ち支持されて、前記半径
方向内方の支持面7の内側でブレード2の前縁側から突
出している。前縁の側におけるピッチレバー23の位置
合わせの結果として、制御荷重は、ブレードによって生
じる空力的な推力と同符号となる。前記片持ち状のピッ
チレバー23の位置合わせをベアリング8および9の外
側のローター中心の近くで行うようにしたので、カフ5
へ加わる制御荷重によるカンチレバーからの負荷がブレ
ードの推力によるカンチレバー状の負荷に対抗すること
ができる。この結果、ピッチの大きさにかかわらず、制
御荷重はベアリング8、9に対して負荷とならず、過渡
期における制御荷重が減少する。
から最大前進速度までの範囲における形状)における静
的荷重を減少させるため、ねじりアーム18の角度設定
は、主翼部3における翼型がキャンバーを有するととも
にねじられているブレード2の0.7R(Rはローター
の回転半径)の部分における弦に対して垂直な面に対し
て8゜に固定されている。ピッチの範囲が−25゜から
+35゜の範囲であるので、ねじりアーム18の角度設
定は、0.7Rにおけるピッチの範囲全体の中間位置に
3゜を加えて固定され、ねじりアームを構成する束の通
常のピッチ範囲におけるねじり剛性をさらに減少させる
ようになっている。このような3゜のオフセットは、ね
じりアーム18を構成する薄板の束の状態に対して悪影
響を及ぼすものでない程度で最大ねじり応力を僅かに上
昇させる。さらに、各ねじりアーム18は、23ステン
レス鋼の薄板の束は0.2mmの厚さの耐食性の被覆が
施され、また、ねじれ範囲の大きさは約85mmとされ
ている。このねじれ範囲の大きさは、ねじりアーム18
の剛性とローターのハブの直径とを勘案して定められた
ものである。
二つの薄板の群から構成され、それぞれは、例えば米国
特許第3594097号に記載されたような、公知の反
トルク装置に用いられたねじれ可能な薄板の束と同様の
厚さとなっている。
たピッチ軸まわりの慣性の減少は、主翼部3、根元部4
においてブレード2の全体の慣性の分布の最適化および
調整用のウエイトの追加により達成される。
は、ブレードの前縁から後縁に至る範囲の弦の40%に
わたってピッチ軸のセッティングを調整することにより
行うことができる。このセッティングは、ブレードの重
心とピッチ軸との間の距離をできるだけ減少させて遠心
力のモーメントを減少させること、すなわちブレードを
センタリングすることのために望ましいものである。さ
らに、キャンバーとねじれがブレードの長さ方向に沿っ
て増加するOAF形式の空力的形状の翼型が採用されて
いて、頭下げモーメントを小さくするという効果が得ら
れている。
ッチ軸に対する質量による慣性を減少させるに際してピ
ッチ軸の設定およびブレードのセンタリングが共同し、
これにともなってニュートラルモーメントをこれに対応
して減少させ、したがって、静的な制御負荷も減少す
る。さらに、図1および図2の例にあっては、ブレード
のピッチ軸線に対して質量による慣性をさらに減少させ
るため、また、これにともなう静的な制御荷重を減少さ
せるため、ねじりアーム18は、米国特許US4626
173に示されるように、もはや対応するブレード2の
主翼部3の桁に直接的に組み込まれておらず、カフ5
に、ピン19およびこのピンをフローティング状態とす
るためのスペーサ部材20を介して連結されている。前
記スペーサ部材20は、リンクピンに直接に取り付けら
れる調整用ウエートの機能も有している。ピン19およ
びスペーサ20によるウエートとその効果との比を最適
化するため、これらのピン19およびスペーサ20は、
取付、および、全体に必要なスペースを考慮した上で可
能な限り長くされる。この構成は、図1、および、図2
の左側の半分に示されている通りである。
サ20からなる調整ウエートの角度位置は完全ではな
く、これらはローターのA−A軸と平行に設けられてい
る。ここで、ねじりアーム18のカフ5への取付のため
のピン19と、ブレード2のスパンの0.7R地点にお
ける弦の平面に対して垂直な方向との間で、ねじりアー
ム18のねじれゼロの状態に対して8゜のプリセットが
与えられている。なお、前記0.7R地点は、ブレード
全体と等価の質量による慣性が計算される基準点となる
地点である。
2実施例にかかるブレードを示す。このブレードには、
図7に示すようなカフが設けられており、このカフに
は、図6に示すようなウエートが図1、および図2右側
に示すようにしてローターに設けられた構成となってい
る。図5のブレードは、カフ5aが設けられている根元
部4aにおいて第1実施例のローターと区別される。こ
のカフ5aにおける、外側のベアリング表面6aの近く
の部分、すなわち半径方向外方の部分は平坦面となって
いる。ねじりアームの半径方向外方の端部がピンの助け
によってこのカフ5a内で保持される。また、その他の
構成、すなわち前記ピンは、ブレードの吸い込み面(上
面)と吐き出し面(下面)との間を横切って貫通するボ
ア36を通るようになっている。さらに、内側の支持面
7a、支持面7aを越えて内側に向き(ローターの中心
側へ向き)かつブレードの前縁の側に突出した片持ち状
をなし、ボールジョイント30aを有するリストピン2
4aを支持するピッチレバー23aが設けられること、
及びブレードの主翼部(翼型部)3aが設けられている
ことは、いずれも、ブレード2の対応する要素と一致し
ている。カフ5aの各所には小さい穴37が形成されて
おり、個々のブレードのバランス調整のためのウエート
が前記穴37に固定されるようになっている。これらの
ウエートの位置は、調整ウエートの効果を強化すること
に影響するものである。
め込まれる円筒状のブッシュ39を有し、カフ5aの対
応する面に取り付けられるカラー40に一端が固定され
る。またカフ5aの周縁部は支持面6aの半径方向の内
側の位置に存在している。また、図7に示すように、カ
ラー40の二つの平坦部41には切欠が設けられてい
て、調整ウエート38をカフ5aに取り付けようとする
場合の周方向への位置決めのためのキーとして利用され
ている。調整ウエート38のカラー40は、ブッシング
39のみならず、反対側の突出片42も一体化された金
属製とされている。この突出片42は、全体として薄板
状の円錐台をなしていて、ブッシング39の軸線、およ
びカラー40の中央の開口に対して屈曲および傾斜し
て、先の実施例と同様、カフ5aへウエート38を固定
するためのピンを受け入れるようになっている。前記突
出片42の位置決めキー41に対する位置、およびブッ
シング39の軸線に対する傾斜は次のようになってい
る。すなわち、調整ウエート38が図7に示すようにカ
フ5aに取り付けられると、突出片42はブレードの吸
い込み側の面の上部および前縁に向かって傾斜し、ま
た、調整ウエート38がカフ5aの面にブレードの吸い
込み側で固定される。これに対して、調整ウエート38
がカフ5aの表面にブレードの吸い込み側を指向して取
り付けられると、調整ウエート42の突出片42は、図
7に示すように、ブレードの圧縮側の面の下側およびブ
レードの後縁に向かって傾斜している。カフ5aは、二
つの調整ウエート38が設けられていることが望まし
く、二つの突出片42が、ねじりアーム18の角度プリ
セットを補正するために傾斜した軸線に対して望ましい
慣性質量の分布をなすように、カフ5aのボア36の両
端に一つずつ配置される。
第3実施例において、他の実施例と共通の部分について
は共通の符号を付して説明を省略する。各ブレード2’
のねじりアーム18’は、もはや薄板の集合ではなく、
各ブレード2’には、それぞれ星形のねじりアーム1
8’が設けられている。この星形のねじりアーム18’
は、例えば米国特許US3,594,097号に開示さ
れたものに近似し、星形の中心部はフラットでかつ環状
をなし、二つの環状のフランジ22’の間の保持スペー
ス21’に支持されている。
る相違点は、リストピン24’である。このリストピン
24’はボールジョイント30’を保持し、制御スパイ
ダー26’の対応するタブ25’にねじ止めされてい
る。また前記ボールジョイント30’は他の実施例のボ
ールジョイント30と同様に、リング31’の長円状の
開口に必要なクリアランスを介して支持されるととも
に、他の実施例のリング31と同様に、ピッチレバー2
3’のハウジングに載せられている。またブレードのカ
フ5’の内側の支持面7’に片持ち状に支持されるとと
もに、ブレード2’の前縁から突出している。この実施
例では、ボールジョイント30’は、例えば鋼製であっ
て、コントロールタブ25’に支持され、ここで、リン
グ31’は、例えば低摩擦係数のTorlon(登録商
標)のようなプラスチックにより形成されていて、ピッ
チレバー23’に支持されている。また、ボールジョイ
ント30’およびピッチレバー23’の重量は、図1お
よび図2に示すようにボールジョイントおよびリストピ
ンをブレードのピッチレバーに取り付けているリング3
1’の重量より大きいので、ブレード2’の回転質量お
よび慣性質量を増大させ、したがって、中立へ戻ろうと
するモーメントを増大させるという効果を与える。この
ように、中立へ戻ろうとするモーメントが大きいと、制
御の負荷が軽減される。しかしながら、このような搭載
方法はローターにおけるブレードの数が充分に少ない場
合、例えば8枚の場合に可能である。ブレードの数を少
なくする理由は、リング31’に対応する適当な大きさ
のピッチレバー23’の周方向に充分なスペースを確保
するとともに、このピッチレバー23’の回転に際して
ローターの他の構成部品に干渉を回避する点にある。
よび過渡的に小さな制御負荷により制御することがで
き、この制御負荷は、従来必要とされている大きさに対
して1/10ないし1/12となり、ここで、ねじりア
ームのねじりモーメントは、従来に比して1/8とな
る。上記構成により、ダクト式反トルク装置を備えたヘ
リコプターにおけるブレードのピッチ制御系においてサ
ーボ制御ユニットおよび液圧回路のコストが不要とな
る。
いた状態で一部を断面としてなる、第1実施例のロータ
ーの斜視図。
段とともに示した縦断面図であって、左半分は第1実施
例にかかり、右半分は第2実施例にかかる。
へ取り付けるためのリングの側面図。
ドの第2実施例の斜視図。
ードの斜視図。
ーターの部分断面図。
根元部 5 カフ 5a カフ 6、7 支持面
8、9 ベアリング 10 壁 11 壁 12 ハブ 1
4 ローター軸 18 ねじりフレキシブルアーム 20 スペーサ部材
21 ピン 23、23a ピッチレバー 24、24a リス
トピン 25 タブ 26 スパイダー 27 中央
制御ロッド 28 ボールベアリング 29 ピッチ制御ロッド 3
0 ボールジョイント 31 リング 31a 肩部 32 開口 3
3 平面部 36 ボア 38 調整ウエート 40 カラ
ー 41 平坦部 42 突出片
Claims (12)
- 【請求項1】 ローターの軸線(A−A)まわりに回転
可能に搭載されたローター軸(14)と、 該ローター軸(14)に回転可能に連結されたハブ(1
2)と、 該ハブ(12)に、ピッチ変更の長手方向への軸(X−
X)を中心としてねじれることが可能な少なくとも一つ
のフレキシブルなアーム(18)からなる取付部を介し
て固定されたブレード(2)であって、前記アーム(1
8)が前記ブレード根元のカフ(5)内に部分的に収容
され、このカフ(5)が、ブレードの前記軸(X−X)
に沿って互いに間隔が置かれた二つの同軸状の支持面
(6、7)を有し、これらの支持面(6、7)が、それ
ぞれ、ハブ(12)の二つのベアリング(8、9)内で
前記ブレード(2)の軸(X−X)を中心として回動可
能に支持され、前記カフ(5)には、ブレード(2)の
軸線(X−X)に対して偏心したピッチレバー(23)
が設けられたものと、 前記ブレード(2)のピッチの総括的な制御を行うスパ
イダー(26)であって、ハブ(12)とともに回転駆
動され、制御ロッド(27)によって、ローター(1)
の軸線(A−A)に沿う移動力を与えられることが可能
なものとから構成されてなり、 前記スパイダー(26)は、各ブレード(2)に対し
て、実質的に前記ローター(1)の軸線(A−A)に沿
って延び、対応するブレード(2)のピッチレバー(2
3)にツイストピン(24)およびボールジョイント
(30)を介して回動可能に連結されて、前記スパイダ
ー(26)のハブ(12)に対する軸線方向への変位に
より、ピッチレバー(23)のタブ(25)を介してブ
レード(2)を軸線(X−X)の回りで回転させる構成
とされ、 前記ボールジョイント(30)は、レバー(23)とタ
ブ(25)との二つの部材の一方に保持されるととも
に、前記二つの部材の他方に保持されたリング(31)
の長円状の開口(32)に該長円状の開口(32)の長
径方向の軸線および短径方向の軸線のそれぞれの方向へ
のクリアランスを介して係合してなり、該開口(32)
の短径方向の軸線方向へ向かい実質的に前記ローター
(1)の軸線(A−A)と平行な方向へのクリアランス
が、前記開口(32)における、前記ブレード(2)の
軸線(X−X)と交差しかつ前記短軸に対して垂直な長
径方向の軸線方向へのクリアランスより小さく、前記カ
フ(5)の支持面(6、7)における、対応するベアリ
ング(8、9)に対するクリアランスは、前記ボールジ
ョイント(30)が前記長円状の開口(30)の内側の
横向きの面に短径方向の軸線方向側の端部で支持され、
かつ、前記ボールジョイント(30)が前記長円状の開
口(30)の内側の横向きの面に長径方向の軸線方向側
の端部で支持されないような大きさに設定されたことを
特徴とするヘリコプターのダクト式反トルク装置におけ
る可変ピッチ式多ブレードローター。 - 【請求項2】 前記各ブレード(2)に対して、前記ボ
ールジョイント(30)が、対応する長円状の開口(3
2)の内側の横の壁をその平坦部に点接触することによ
り支持することを特徴とする請求項1に記載のヘリコプ
ターのダクト式反トルク装置における可変ピッチ式多ブ
レードローター。 - 【請求項3】 前記長円状の開口(32)は、前記長径
方向の軸線と平行でかつ線対称をなすように互いに対向
する二つの平坦部(34)を有するとともに、ハウジン
グへ挿入されて肩部(31a)によって支持されるリン
グ(31)内に形成されており、前記肩部には、互いに
平行な二つの平坦部(33)が前記開口(32)の長径
方向の軸線と平行に設けられたことを特徴とする請求項
1または2のいずれかに記載のヘリコプターのダクト式
反トルク装置における可変ピッチ式多ブレードロータ
ー。 - 【請求項4】 各ブレード(2)に対して、前記カフ
(5)がピッチレバー(23)を支持し、該ピッチレバ
ー(23)は、前記支持面(6、7)よりもローターの
(1)の軸線(A−A)を中心とする半径方向内側に支
持され、前記ブレード(2)の前縁の方向へ突出するこ
とを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のヘ
リコプターのダクト式反トルク装置における可変ピッチ
式多ブレードローター。 - 【請求項5】 前記各ブレードに対して、前記カフ
(5)がピッチレバー(23)を支持し、該ピッチレバ
ー(23)は、前記ローター(1)の軸線(A−A)を
中心とする半径方向外方の位置で前記支持面(6)に近
接して支持され、前記ブレード(2)の後縁の方向へ突
出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
記載のヘリコプターのダクト式反トルク装置における可
変ピッチ式多ブレードローター。 - 【請求項6】 前記ピッチレバー(23)は、各ブレー
ド(2)において、前記カフ(5)によって二つの支持
面(6、7)の間で支持され、かつ、前記ローター
(1)の軸線(A−A)に対して半径方向外方の支持面
(6)よりも半径方向内方の支持面(7)に近接して支
持されてブレード(2)の前縁の方向へ突出することを
特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のヘリコ
プターのダクト式反トルク装置における可変ピッチ式多
ブレードローター。 - 【請求項7】 前記ピッチレバー(23)は、支持面
(6、7)の間で前記カフ(5)に支持されていて、前
記ローター(1)の軸線(A−A)に対して半径方向内
方の支持面(7)よりも半径方向外方の支持面(6)に
近接して支持されてブレード(2)の後縁の方向へ突出
することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記
載のヘリコプターのダクト式反トルク装置における可変
ピッチ式多ブレードローター。 - 【請求項8】 前記ねじれ可能なフレキシブルなアーム
(18)は、対応するブレード(2)に連結され、ロー
ター(1)の軸線(A−A)方向に対する端部の側で、
少なくとも一のカフ(5)に対して、前記ローター
(1)の軸線(A−A)と実質的に平行な方向へフロー
ティング可能な連結ピン(19)を介してカフ(5)に
支持され、該連結ピン(19)は、調整ウエートの効果
が得られるように前記ローター(1)の軸線(A−A)
の方向に延びていることを特徴とする請求項1ないし7
のいずれかに記載のヘリコプターのダクト式反トルク装
置における可変ピッチ式多ブレードローター。 - 【請求項9】 各ねじれ可能なフレキシブルアーム(1
8)は対応するブレード(2)に接続され、しかも、こ
れらねじれ可能なフレキシブルアームは、ローター
(1)の軸線(A−A)を中心とした半径方向外方の端
部側に位置したカフ(5)に、該カフに対し浮動可能な
少なくとも一つの連結ピン(19)によって保持されて
おり、前記連結ピン(19)は、前記ローター(1)の
軸線(A−A)に対して実質的に平行であると同時に、
前記カフ(5)へ少なくとも一の調整ウエートを固定す
ることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載
のヘリコプターのダクト式反トルク装置における可変ピ
ッチ式多ブレードローター。 - 【請求項10】 少なくとも一の調整ウエート(38)
は、カフ(5’)を貫通するボア(26)に係合して、
カフ(5)の横向きの面に対して支持するカラー(4
0)に固定されたブッシング(39)を有し、前記カラ
ー(40)には、カフ(5’)における周方向への位置
決めのためのキー(41)が少なくとも一設けられると
ともに、前記ブッシング(39)と反対側の面には、調
整ウエート(38)がブレード(2)の吸い込み側に設
けられるか圧縮側に設けられるかにより、前縁の方向へ
かつブレード(2)の吸い込み側の面の上側へ傾斜し、
または、後縁の方向へかつブレード(2)の圧縮側の面
の下側へ傾斜したカウンターウエート(42)が設けら
れたことを特徴とする請求項9に記載のヘリコプターの
ダクト式反トルク装置における可変ピッチ式多ブレード
ローター。 - 【請求項11】 前記各ブレード(2)において、ピッ
チレバー(23)に支持された対応するボールジョイン
ト(30)と、制御タブ(25)に支持された対応する
リング(31)は、タングステンカーバイドまたはこれ
に類似の材料からなることを特徴とする請求項1ないし
10のいずれかに記載のヘリコプターのダクト式反トル
ク装置における可変ピッチ式多ブレードローター。 - 【請求項12】 前記各ブレード(2’)において、制
御タブ(25’)に支持された対応するボールジョイン
ト(30’)は、鋼により構成され、ピッチレバー(2
3’)に支持された対応するリング(31’)は例えば
Torlonのような低摩擦係数のプラスチックからな
ることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記
載のヘリコプターのダクト式反トルク装置における可変
ピッチ式多ブレードローター。
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