JP4428663B2 - ヘリコプター用ｂｖｉ騒音低減方法および装置 - Google Patents

Description

この発明は、ヘリコプターのローターブレードのＢＶＩ（Ｂｌａｄｅ Ｖｏｒｔｅｘ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ：ブレード−渦干渉）騒音を低減させるのに用い得る方法および装置に関するものである。

近年、ヘリコプターの騒音の低減化が望まれており、その対策としては例えば特開平１０−２７１８５２号公報に記載のものが知られている。この公報記載の技術は、ローターの回転速度を低くして騒音を低減させるために、ローターブレードの後縁に小型フラップを設け、ローターブレードに対するその小型フラップの上下角度を、ローターブレード内に設けたピエゾ素子利用の捩じりアクチュエーターできめ細かく制御することで、ローターブレードの空力特性を改善するというものである。

しかしながら、高速回転中のローターブレードにおいてフラップの角度を的確に変化させるには、大きな制御力と高い応答性とが要求されるため、フラップによる対策は実際上は容易ではない。
ところで、ヘリコプターの騒音のうちで特にＢＶＩ騒音は、他の騒音に卓越した大きなものである。従ってＢＶＩ騒音を低減させれば、ヘリコプターの騒音全体の低減に大きな効果を得ることができる。

ここでＢＶＩ騒音について説明する。図１７に矢印Ｂで示すようにローター系１が回転して揚力が発生し、機体ＨＢが上昇および前進すると、ローターブレード２の先端から翼端渦ＢＶが発生する。この翼端渦ＢＶはローターブレード２の先端から離れたのち、ローター系１の回転中心に向かいながら、ローター後流とともに下方の後方へ流れてゆく。かかる先行するローターブレード２の翼端渦ＢＶを含んだローター後流の中に、図示の領域Ｃにおけるように、その先行するローターブレード２に続く次のローターブレード２が突入すると、図１８（ａ）に翼端渦ＢＶとローターブレード２との位置関係を示すとともに図１８（ｂ）に翼上面上の圧力分布を示すように突入前には翼前縁の圧力がさほど高くなかったのが、突入時には、図１９（ａ）に翼端渦ＢＶとローターブレード２との位置関係を示すとともに図１９（ｂ）に翼上面上の圧力分布を示すように翼前縁の圧力が極めて低くなったり、突入タイミングによっては逆に翼前縁の圧力が極めて高くなったりして、ローターブレード２の迎え角に影響するローターブレード２の上面上の局所的な圧力分布の変動を引き起こす。かかる圧力分布の変動は、他の騒音に卓越した衝撃的な騒音となる。この騒音が、スラップノイズあるいは、翼端渦とローターブレードとの干渉で引き起こされることからＢＶＩ（ブレード−渦干渉）騒音と呼ばれているものである。

それゆえ本願発明者はヘリコプターの騒音の低減化のためにこのＢＶＩ騒音を減少させるべく研究を重ねたところ、ローターブレードの後縁部にタブを設けてそれをローターブレードの後縁から出し入れすれば、ローターブレードの揚力を局所的に変化させ得るので、その揚力変化により、ローターブレード全長に亘る吹き降ろし気流を強めて翼端渦を下方へ押し流したり、ローターブレードの高さを局所的に変化させたりすることで、翼端渦とローターブレードとの干渉を緩和することができ、しかもかかるタブの進退移動にはさほど大きい制御力が必要とされないので、アクチュエーターを容易に構成できるとともに、高い応答性も容易に達成することができるという点に想到した。

この発明は、上記知見に鑑みて先の従来技術の課題を有利に解決したＢＶＩ騒音低減方法および装置を提供するものであり、この発明のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法は、ヘリコプターのローターブレードのＢＶＩ騒音を低減させるに際し、前記ローターブレードに、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で所定軸の軸線周りに揺動してそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように設けられると共に、扇状に形成されて、前記ローターブレードの先端に近いほど幅広になる向きで前記ローターブレードに配置され、扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分が前記ローターブレードに軸支されているタブを、前記ローターブレードの回転に際し、前記ローターブレードの回転タイミングに対応して、前記ヘリコプターの機体に対して回転する、前記ローターブレードを含むローター系に設けたアクチュエーターにより、前記ローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で前記ローターブレードの回転方向後方に対し進退移動させることを特徴とするものである。

かかる方法によれば、ローターブレードを含むローター系に設けたアクチュエーターを作動させて、ローターブレードに設けた、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間でローターブレードの回転方向後方に対して進退移動し得るように設けられると共に、扇状に形成されて、前記ローターブレードの先端に近いほど幅広になる向きで前記ローターブレードに配置され、扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分が前記ローターブレードに軸支されているタブを、前記ローターブレードの回転に際し、ローターブレードの回転タイミングに対応して進退移動させて、ローターブレードの後縁から突出する位置へのタブの進出によりローターブレードの揚力を増加させるとともに、ローターブレードの後縁から突出しない位置へのタブの後退によりローターブレードの揚力を元に戻すことができるので、ローターブレードの揚力を局所的に変化させることができ、その揚力変化により、ローターブレード全長に亘る吹き降ろし気流を強めて翼端渦を下方へ押し流したり、ローターブレードの高さを局所的に変化させたりすることで、翼端渦とローターブレードとの干渉を緩和し得て、ＢＶＩ騒音を低減させることができる。

しかも、かかるローターブレード後端からの回転方向後方に対するタブの進退移動にはさほど制御力が必要とされないので、タブを駆動するアクチュエーターを容易に、ローター系に納め得る程度に小型に構成できるとともに、タブの高い応答性も容易に達成することができる。

なお、この発明の方法においては、前記ローター系に含まれて前記ローターブレードを回転させるドライブシャフトに設けられたコイルを有する発電機を具え、前記コイルから前記アクチュエーターへ、前記ドライブシャフトの回転によって発電した電力が供給されるようにしても良く、このようにすれば、ローター系のドライブシャフトを支持するマストにアクチュエーターへの電力供給用のスリップリングを設ける必要がなく、ローター系に独立した騒音低減装置を搭載することができるので、騒音低減装置の故障原因を減らして信頼性を高めることができるとともに、騒音低減装置の保守点検を容易ならしめることができる。

また、この発明の方法においては、前記発電機が発電した電力の位相から検出した、先行する前記ローターブレードが発生させた翼端渦にそれに続く前記ローターブレードが接近する回転タイミングに基づき、先行する前記ローターブレードが発生させた翼端渦をそれに続く前記ローターブレードが避けるように、前記アクチュエーターを作動させて前記タブを進退移動させるようにしても良く、このようにすれば、アクチュエーターへの電力供給用の発電機を利用して安価かつ容易に、ローターブレードの揚力を局所的に変化させて翼端渦とローターブレードとの干渉を緩和することができる。

さらに、この発明の方法においては、前記ローターブレードの前縁に設けた圧力センサーからの出力信号に基づき、前記タブの突出量を制御するようにしても良く、このようにすれば、圧力センサーからの出力信号によって翼端渦を避け得ているかどうかを検出し得るので、より確実に翼端渦とローターブレードとの干渉を緩和することができる。
そして、この発明の方法においては、前記タブは、前記ローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で前記所定軸の軸線周りに揺動しそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように、前記ローターブレードに設けられていても良く、このようにすれば、タブの支持構造を揺動型の簡易なものとし得て、ローターブレードの重量とコストの増加を抑制することができる。

一方、この発明のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置は、ヘリコプターのローターブレードのＢＶＩ騒音を低減させるヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置において、前記ローターブレードに設けられて、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間でそのローターブレードの回転方向後方に対して進退移動し得るタブと、前記ヘリコプターの機体に対して回転する、前記ローターブレードを含むローター系に設けられて、前記タブを進退移動させるアクチュエーターと、前記ローター系に設けられて、前記タブが前記ローターブレードの回転タイミングに対応して進退移動するように前記アクチュエーターを作動させる制御装置と、を具え、前記タブは、前記ローターブレードに、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で所定軸の軸線周りに揺動してそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように設けられると共に、扇状に形成されて、前記ローターブレードの先端に近いほど幅広になる向きで前記ローターブレードに配置され、扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分が前記ローターブレードに軸支されていることを特徴としている。

かかるこの発明の装置にあっては、ローターブレードを含むローター系に設けられたアクチュエーターが、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で所定軸の軸線周りに揺動してそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように設けられると共に、扇状に形成されて、ローターブレードの先端に近いほど幅広になる向きでローターブレードに配置され、扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分がローターブレードに軸支されているタブを、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間でそのローターブレードの回転方向後方に対して進退移動させ、そして、これもローター系に設けられた制御装置が、タブがローターブレードの回転タイミングに対応して進退移動するようにアクチュエーターを作動させる。

従って、この発明の装置によれば、ローターブレードの後縁から突出する位置へのタブの進出によりローターブレードの揚力を増加させるとともに、ローターブレードの後縁から突出しない位置へのタブの後退によりローターブレードの揚力を元に戻すことができるので、ローターブレードが翼端渦の位置に到達する時に、ローターブレードの揚力を局所的に変化させるとともにローターブレード前縁付近の圧力を瞬時に変化させて翼端渦とローターブレードとの干渉を緩和し得て、ＢＶＩ騒音を低減させることができる。

しかも、かかるローターブレード後端からの回転方向後方に対するタブの進退移動にはさほど制御力が必要とされないので、タブを駆動するアクチュエーターを容易に、ローター系に納め得る程度に小型に構成できるとともに、タブの高い応答性も容易に達成することができる。
さらに、タブの支持構造を揺動型の簡易なものとし得て、ローターブレードの重量とコストの増加を抑制することができ、また、ローターブレードの先端に近いほどローターブレードの回転方向速度（周速）が高いので、より高い回転方向速度でタブを気流に晒してより大きな空気力を得ることができ、ひいてはより効果的にＢＶＩ騒音を低減させることができる。

なお、この発明の装置は、前記ローター系に含まれて前記ローターブレードを回転させるドライブシャフトに設けられたコイルを有し、そのドライブシャフトの回転によって発電した電力を前記コイルから前記アクチュエーターに供給する発電機を具えていても良く、かかる構成によれば、ローター系に独立した騒音低減装置を搭載し得て、ローター系のドライブシャフトを支持するマストにアクチュエーターへの電力供給用のスリップリングを設ける必要がなくなるので、騒音低減装置の故障原因を減らして信頼性を高めることができるとともに、騒音低減装置の保守点検を容易ならしめることができる。

また、この発明の装置においては、前記アクチュエーターは、タブ押出し用電磁石とタブ引戻し用スプリングとにより前記タブを進退移動させるものであっても良く、かかる構成によれば、アクチュエーターひいてはタブ押出し用電磁石への供給電力が止まった場合でも、タブ引戻し用スプリングが自動的にタブをローターブレードの後縁から突出しない位置に引き戻すので通常のヘリコプターの操縦性を確保することができる。
さらに、この発明の装置においては、前記タブは、前記ローターブレードの先端部に配置されていても良く、かかる構成によれば、タブがローターブレードの周方向速度の最も高い部位に位置するので、タブのわずかな進退移動でもローターブレードを上下させ得て、より軽量かつ小型のアクチュエータを用いることができる。

さらに、この発明の装置においては、前記アクチュエーターは、前記タブの前記所定軸による軸支部分の近傍に進退移動のための駆動力を加えるものであっても良く、かかる構成によれば、タブの軸支部分近傍に進退移動のための駆動力を加えるので、アクチュエーターの作動ストロークを小さくし得てアクチュエーターをコンパクトにすることができ、またローターブレードの先端からより遠いため、より遠心力の小さい位置でアクチュエーターを作動させ得るので、アクチュエーターの負荷を軽減させることができる。

さらに、この発明の装置においては、前記タブは、前記所定軸による軸支部分より幅狭の部分にカウンタウエイトを設けられていても良く、かかる構成によれば、ローターブレードの回転でタブに加わる遠心力のタブ支持軸線周りの成分をカウンタウエイトに加わる遠心力のタブ支持軸線周りの成分で緩和または相殺し得て、タブ支持構造およびアクチュエーターの可動部の剛性を下げることができるとともに、アクチュエーターの負荷を軽減させることができる。

さらに、この発明の装置においては、前記タブは、前記ローターブレードの上下方向に対して上または下に行くほどそのローターブレードの後方へ向かうように傾斜した支持軸周りに揺動可能にそのローターブレードに軸支されていても良く、かかる構成によれば、ローターブレードの水平方向に対し０度以外の突出角度をタブに与え得て、キャンバー効果でより大きな空気力を得ることができ、ひいてはより効果的にＢＶＩ騒音を低減させることができる。

そして、この発明の装置においては、前記アクチュエーターは、前記タブに結合されたラックと、前記ラックに噛合するピニオンを有するとともに前記ローターブレードの基部から先端部に向かって延在してそのローターブレードに回動可能に支持された伝動軸と、前記ローター系に設けられて前記制御装置を兼ね、前記タブが前記ローターブレードの回転タイミングに対応して進退移動するように前記伝動軸を回動させる、例えばスワッシュプレートと連動するリンク機構と、を具えていても良く、かかる構成によれば、制御装置に電気系統が不要になるので、ＢＶＩ騒音低減装置の構成を極めて簡易なものとすることができる。

以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに図１は、この発明のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置の一実施例の構成をローター系を側方から見た状態で示す模式図、図２（ａ），（ｂ）は、その実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの上面を一部切り欠いた平面図で示す説明図、図３（ａ），（ｂ）は、その実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの断面図で示す説明図、図４は、その実施例のＢＶＩ騒音低減装置の発電機および制御装置をアクチュエーターとともに示す構成図、図５（ａ），（ｂ）は、その実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの斜視図で示す説明図、そして図６（ａ），（ｂ）は、その実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態でのローターブレード周囲の圧力分布を示す説明図である。

図１〜図３に示すように、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置は、ヘリコプターの図示しない機体に対して回転するローター系１に含まれる複数枚のローターブレード２の各々の後縁部に、そのローターブレード２の後縁を後方へ延長するように、ローターブレード２の前縁と後縁とを通ってローターブレード２を上下に分割する横断平面に対して僅かに後ろ下がりの姿勢でローターブレード２の後縁部上面に略平行に延在するとともにローターブレード２の長手方向に延在するように配設された、小さな板状のタブ３を具えており、このタブ３は、複数のローラー２ａで上下面及び両側端面を挟持されて、ローターブレード２の後縁から突出する図２（ａ）および図３（ａ）に示す位置とローターブレード２の後縁から突出しない図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す位置との間でそのローターブレード２の回転方向後方に対して進退移動可能とされている。

また、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置は、これも各ローターブレード２内に配設されて、上記タブ３を、ローターブレード２の後縁から突出する図２（ａ）および図３（ａ）に示す位置とローターブレード２の後縁から突出しない図２（ｂ）および図３（ｂ）に示す位置との間でそのローターブレード２の回転方向後方に対して進退移動させるアクチュエーター４を具えている。

ここにおけるアクチュエーター４は、図２および図３に示すように、ローターブレード２内に配設され、タブ３の後端部（図３では左端部）に固定されるとともに先端部を下向きに折曲された鋼板３ａを電磁吸着する複数のタブ押出し用電磁石４ａと、これもローターブレード２内に配設され、そのタブ３の後端部を引っ張ってローターブレード２の前縁に向けて常時付勢するタブ引戻し用スプリング４ｂとから構成されており、このアクチュエーター４は複数のタブ押出し用電磁石４ａの全てに給電されると、それらのタブ押出し用電磁石４ａがタブ引戻し用スプリング４ｂに対抗しつつ鋼板３ａを電磁吸着することで、図２（ａ），図３（ａ）および図５（ａ）に示すように、タブ３をローターブレード２の後縁から突出する位置に進出させ、また複数のタブ押出し用電磁石４ａの全てへの給電を停止されると、タブ引戻し用スプリング４ｂがその弾性力で、図２（ｂ），図３（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、タブ３をローターブレード２の後縁から突出しない位置に後退させる。なお、図中符号２ｂは、鋼板３ａと当接してタブ３の後退限位置（ローターブレード２の後縁から突出しない位置を特定するストッパーを示す。

さらに、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置は、図４に示すように、タブ３がローターブレード２の回転タイミングに対応して進退移動するようにアクチュエーター４を作動させる制御装置５と、その制御装置５およびアクチュエーター４に電力を供給する発電機６とを具えており、ここにおける発電機６は、これも上記ローター系１に含まれてローターブレード２を回転させるドライブシャフト７に配設されたローターコイル６ａと、ドライブシャフト７を回転自在に支持するマスト８に配設されたステーターコイル６ｂとを有していて、そのステーターコイル６ｂへの通電と、ドライブシャフト７の回転に伴うローターコイル６ａの回転とにより発電した電力を、ローターコイル６ａから制御装置５に供給する。

加えてこの実施例のＢＶＩ騒音低減装置は、各ローターブレード２の前縁（図３では左端縁）の、タブ３の位置に対応する長手方向位置に内蔵された圧力センサー９（図４参照）を具えている。なお、この実施例では、タブ３および圧力センサー９は、ローターブレード２の周方向速度の最も高い部位である、ローターブレード２の長手方向先端部に配置されている。

そして、ここにおける制御装置５は、図１に示すように、ドライブシャフト７の上端部に固定されたドーム状のフェアリング１０内に配置されるとともに、図４に示すように、ＣＰＵ（中央処理ユニット）５ａと、駆動アンプ５ｂと、ＣＰＵ５ａの作動を制御する図示しないメモリーとを有しており、ここでＣＰＵ５ａは、発電機６のローターコイル６ａからの電力供給を受けて作動しつつ、そのローターコイル６ａからの電力の位相から機体に対する各ローターブレード２の回転位置を検出するとともに、上記圧力センサー９がローターブレード２前縁付近の圧力を検出して出力する信号を入力して、各ローターブレード２がその回転方向前方のローターブレード２の翼端渦と干渉する回転位置に到達するタイミングで、各ローターブレード２の揚力を局所的に変化させてその翼端渦との干渉を緩和するように駆動信号を出力し、駆動アンプ５ｂは、発電機６のローターコイル６ａからの電力供給を受けて作動し、ＣＰＵ５ａからの駆動信号を増幅した駆動電力をアクチュエーター４の電磁石４ａに供給する。なお、制御装置５は、ドライブシャフト７の回転停止時もデータを上記メモリー内に保持しておくため、フェアリング１０内にさらに、図示しないバックアップ用電池を有している。

かかる実施例のＢＶＩ騒音低減装置を用いた、この発明のＢＶＩ騒音低減装置の一実施例にあっては、ローター系１を構成するローターブレード２に内蔵されたアクチュエータ４が、ローターブレード２の後縁部に設けられたタブ３をローターブレード２の後縁から突出する位置と突出しない位置との間でローターブレード２の上面に略平行に、そのローターブレード２の回転方向後方に対して進退移動させ、そしてこれもローター系１を構成するドライブシャフト７の上端部に固定されたフェアリング１０内の制御装置５が、各タブ３が各ローターブレード２の回転タイミングに対応して進退移動するように各アクチュエータ４を作動させる。

従って、この実施例のＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、各ローターブレード２がその回転方向前方のローターブレード２の翼端渦と干渉する回転位置に到達するタイミングで各タブ３をローターブレード２の後縁から後方に適宜進出させて局所的に、図６（ａ）に実線Ａで圧力分布を示す（＋は正圧、−は負圧を示す）ようにローターブレード２の揚力を、図６（ｂ）に示すタブ３が後退した通常時に対し増加させるとともに、ローターブレード２の前縁付近の圧力を瞬時に変化させ、その揚力増加および圧力変化により、ローターブレードにその略全長に亘って迎え角が増加するような捩れを生じさせて、ローターブレード全長に亘る吹き降ろし気流（ダウンウォッシュ）を強めて翼端渦を下方へ押し流したり、ローターブレードの高さを局所的に変化させたりすることで、翼端渦とローターブレード２との干渉を緩和し得て、ＢＶＩ騒音を低減させることができる。

しかも、かかるローターブレード２の後端からの回転方向後方に対するタブ２の進退移動にはさほど制御力が必要とされないので、タブ３を駆動するアクチュエーター４を容易に、ローター系１の特にローターブレード２内に納め得る程度に小型に構成できるとともに、タブ３の高い応答性も容易に達成することができる。

さらに、この実施例のＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、ローター系１に含まれてローターブレード２を回転させるドライブシャフト７に設けられたローターコイル６ａを有し、ドライブシャフト７の回転によって発電した電力をローターコイル６ａからアクチュエーターに供給する発電機６を具えているため、ドライブシャフト７を支持するマスト８にアクチュエーター４への電力供給用のスリップリングを設ける必要がなく、ローター系１に独立した騒音低減装置を搭載することができるので、騒音低減装置の故障原因を減らして信頼性を高めることができるとともに、騒音低減装置の保守点検を容易ならしめることができる。

また、この実施例のＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、アクチュエーター４への供給電力が止まった場合でも、タブ３がスプリング４ｂの弾性力で自動的に中立位置に戻るので、通常のヘリコプターの操縦性を確保することができる。
さらに、この実施例のＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、ローターブレード２の長手方向先端部に配置されているタブ３は、そのローターブレード２の周方向速度の最も高い部位に位置していることになるので、タブ３のわずかな進退移動でもローターブレード２を上下させ得て、アクチュエーター４をより軽量かつ小型のものとすることができる。

さらに、この実施例のＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、ローターブレード２の後縁部に設けられたタブ３が、ローターブレード２の後縁から突出する位置と突出しない位置との間でローターブレード２の上面に略平行に、そのローターブレード２の回転方向後方に対して進退移動するので、図６（ａ）中仮想線で圧力分布を示す、ローターブレード２の前縁と後縁とを通ってローターブレード２を上下に分割する横断平面に対して平行にタブが突出する場合（図中破線で示す）と比較して、より大きな揚力をもたらすことができる。

しかも、この実施例のＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、例えばローターブレードの上下面からスポイラーを突出させてローターブレードの揚力を調節する場合と比較しても、作動初期の好ましくないアドバース揚力（スポイラーによる渦がローターブレード後縁に到達するまで生ずる揚力）の発生がないので、より的確なタイミングでの揚力制御を行うことができる。

図７は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置の一変形例を示し、この例では、アクチュエーター４が、タブ３の引戻し用にも電磁石４ａを有している。かかる変形例によれば、より高速でタブ３を作動させ得て、タブ３の高い応答性もより容易に達成することができる。
図８（ａ），図８（ｂ）は、この発明のＢＶＩ騒音低減装置の他の一実施例のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの上方から見た状態で模式的に示す説明図、図９は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブを、ローターブレードの断面図で示す説明図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符合にて示す。

すなわち、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置では、タブ３が、ローターブレード２に、そのローターブレード２の後縁から突出する図８（ａ）に示す位置と突出しない図８（ｂ）に示す位置との間で支持軸１１の中心軸線周りに揺動してそのローターブレード２の回転方向後方に対して進退移動し得るように設けられており、そのタブ３は、扇状をなすとともに、ローターブレード２の先端（図８では上端）に近いほど幅広になる向きでローターブレード２に配置されて、そのタブ３の扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分をローターブレード２に支持軸１１で軸支されている。

また、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置では、タブ３の支持軸１１による軸支部分より幅狭の部分にはカウンタウエイト１２が設けられており、例えば先の他と実施例と同様に電磁石を用いた電磁ソレノイド等からなるアクチュエーター４は、タブ３の支持軸１１による軸支部分近傍にその進退移動のための駆動力を加えるように配置されている。
さらに、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置では、図９に示すように、支持軸１１が、ローターブレード２の上下方向に対して上に行くほどそのローターブレード２の後方へ向かうように後傾していて、タブ３はその支持軸１１周りに揺動可能にローターブレード２に軸支されており、これら以外の点は、先の実施例と同様に構成されている。

かかる他の実施例の構成によれば、先の実施例と同様、ＢＶＩ騒音を低減させることができるのに加えて、タブ３の支持構造を揺動型の簡易なものとし得て、ローターブレード２の重量とコストの増加を抑制することができ、また、タブ３が扇状をなしてローターブレード２の先端に近いほど幅広になる向きでローターブレード２に配置され、そのタブ３の扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分をローターブレード２に軸支されている処、ローターブレード２の先端に近いほどローターブレード２の回転方向速度（周速）が高いので、より高い回転方向速度でタブ３を気流に晒してより大きな空気力を得ることができ、ひいてはより効果的にＢＶＩ騒音を低減させることができる。

なお、図１０は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブ３の進出状態でのローターブレード周囲の圧力分布Ｌ１を、先の実施例のタブ形状の場合の圧力分布Ｌ２およびタブがない場合の圧力分布Ｌ３と比較して示す説明図であり、この図からも、この実施零のＢＶＩ騒音低減装置がより効果的にＢＶＩ騒音を低減させ得ることは明らかである。
但し、ローターブレード先端付近は先に述べたような下降流である翼端渦が生ずるため気流に対するローターブレードの迎え角が相対的に小さくなってしまうので、最も効果的に揚力を得られる位置は、図１０の圧力分布から判るように、ローターブレード先端部のうち、ローターブレード先端よりやや基部寄りの位置になる。

さらにこの実施例の装置によれば、アクチュエーター４が、タブ３の軸支部分近傍に進退移動のための駆動力を加えるので、アクチュエーター４の作動ストロークを小さくし得てアクチュエーター４をコンパクトにすることができ、また、ローターブレード２の先端からより遠いためより遠心力の小さい位置でアクチュエーター４を作動させ得て、アクチュエーター４の負荷を軽減させることができる。
さらにこの実施例の装置によれば、タブ３が、ローターブレード２の上下方向に対して上に行くほどそのローターブレード２の後方へ向かうように後傾した支持軸１１周りに揺動可能にそのローターブレード２に軸支されているので、ローターブレード２の水平方向に対し０度以外の突出角度をタブ３に与え得て、キャンバー効果でより大きな空気力を得ることができ、ひいてはより効果的にＢＶＩ騒音を低減させることができる。

さらにこの実施例の装置によれば、タブ３の、支持軸１１での軸支部分より幅狭の部分にカウンタウエイト１２が設けられているので、図１１に示すように、ローターブレード２の回転でタブ３の重心ＣＧに加わる遠心力ＣＦの、支持軸１１の中心軸線周りの成分を、カウンタウエイト１２に加わる遠心力ＣＦの、支持軸１１の中心軸線周りの成分で緩和または相殺し得て、支持軸１１やその周辺構造およびアクチュエーター４の可動部の剛性を下げることができるとともに、アクチュエーター４の負荷を軽減させることができる。

図１２（ａ）は、上記他の実施例のＢＶＩ騒音低減装置の一変形例のタブの進出状態を、ローターブレードの上方から見た状態で模式的に示す説明図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＤ−Ｄ線に沿うローターブレードの断面図であり、この変形例のＢＶＩ騒音低減装置では、アクチュエーター４が、タブ３にピンで揺動可能に結合されたラック４ｃと、そのラック４ｃに噛合するピニオン４ｄを有するとともにローターブレード２の長手方向に延在してそのローターブレード２に回動可能に支持された伝動軸４ｅと、その伝動軸４ｅを回動駆動する例えば図示しないモータ等とを具えている点で先の実施例と異なっており、他の点は先の実施例と同様に構成されている。

この変形例のＢＶＩ騒音低減装置によれば、アクチュエーター４の伝動軸４ｅを回動駆動するモータ等を、ローターブレード２の先端からより遠いためより遠心力の小さい位置で作動させ得て、アクチュエーター４の負荷をより軽減させることができる。
図１３は、この発明のＢＶＩ騒音低減装置のさらに他の一実施例におけるアクチュエーターの構成を示す斜視図、図１４は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置の構成を示す平面図、図１５は、図１４のＥ−Ｅ線に沿うローターブレードの断面図、図１６（ａ）は、タブが最も後退した状態での、図１４のＦ−Ｆ線に沿うローターブレードの断面図、そして図１６（ｂ）は、タブが最も進出した状態での、図１４のＦ−Ｆ線に沿うローターブレードの断面図であり、この実施例のＢＶＩ騒音低減装置では、図８に示す他の実施例と異なり、扇状でなく長方形状のタブ３が支持軸１１でローターブレード２に揺動可能に軸支されている。

またこの実施例のＢＶＩ騒音低減装置では、アクチュエーター４が、上記変形例と同様にそのタブ３にピンで結合されたラック４ｃと、そのラック４ｃに噛合するピニオン４ｄを有するとともにローターブレード２の長手方向にここでは基部から先端部まで延在してそのローターブレード２に回動可能に支持された伝動軸４ｅとを有するとともに、ローター系１の特にドライブシャフト７付近に設けられて制御装置を兼ね、タブ３がローターブレード２の回転タイミングに対応して進退移動するように伝動軸４ｅを回動させる、ここではスワッシュプレートと連動するリンク機構４ｆを有している。

かかるさらに他の実施例のＢＶＩ騒音低減装置によれば、リンク機構４ｆがスワッシュプレートと連動し、ローターブレード２の回転タイミングに対応して例えば伝動軸４ｅの軸端のレバーを動かすことで伝動軸４ｅを回動させて、タブ３をローターブレード２の回転タイミングに対応して進退移動させるので、制御装置に電気系統を不要とし得て、ＢＶＩ騒音低減装置の構成を極めて簡易なものとすることができる。
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えばこの発明においては、上記圧力センサー９およびＣＰＵ５ａを省略するとともに上記発電機６を制御装置としても機能させ、ローターコイル６ａからアクチュエーター４に直接的に、あるいは駆動アンプを介して電力を供給して、ローターコイル６ａの出力電力の位相変化によってアクチュエーター４を進退移動させるようにしても良い。

また、この発明においては、タブ３をローターブレード２の後縁から後方でかつローターブレード２の回転中心を中心とした半径方向斜め外方に対して進退移動させるようにしても良く、このようにすれば、タブ３の進退移動の際にローターブレード２の回転による遠心力でタブ３からローラー２ａに加わる押圧力を減らし得て、タブ３の案内抵抗を減らすことができる。
さらに、この発明においては、タブ３がローターブレード２の後縁から突出する位置に位置する状態で、タブ３とローターブレード２の後縁との間に隙間が開くようにしても良く、このようにすれば、揚力を増加させつつタブ３を軽量化してタブ３の慣性力を減らし、アクチュエーター４の駆動力を小さくて済むようにして、アクチュエーター４をより軽量かつ小型のものとすることができる。

さらに、この発明においては、例えば複数の電磁石４ａの一部に通電したり一部の通電を止めたりすることで、タブ３の突出長さを短くしてローターブレード２の揚力を微調整するようにしても良く、また電磁石４ａおよび鋼板３ａに代えて電磁ソレノイドを用いて、そのコイル内に遊挿したコアを進退移動させるようにしても良い。
なお、この発明におけるタブは、ＢＶＩ騒音を低減し得るのみならず、各ローターブレードに設けられるフラップの代わりに各ローターブレードの揚力を調整し得てローター系の振動を抑制することができるとともに、各ローターブレードからの気流の剥離をより長く防止し得てローター系の作動効率を高めることができる。

この発明のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法および装置によれば、ローターブレードを含むローター系に設けたアクチュエーターを作動させて、ローターブレードの後縁から突出する位置へタブを進出させることによりローターブレードの揚力を増加させるとともに、ローターブレードの後縁から突出しない位置へタブを後退させることによりローターブレードの揚力を元に戻すことができるので、ローターブレードの高さを局所的に変化させて翼端渦とローターブレードとの干渉を緩和し得て、ＢＶＩ騒音を低減させることができる。
しかも、かかるローターブレード後端からの回転方向後方に対するタブの進退移動にはさほど制御力が必要とされないので、タブを駆動するアクチュエーターを容易に、ローター系に納め得る程度に小型に構成できるとともに、タブの高い応答性も容易に達成することができる。

この発明のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置の一実施例の構成をローター系を側方から見た状態で示す模式図である。 （ａ），（ｂ）は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの上面を一部切り欠いた平面図で示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの断面図で示す説明図である。 上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置の発電機および制御装置をアクチュエーターとともに示す構成図である。 （ａ），（ｂ）は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの斜視図で示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態および後退状態でのローターブレード周囲の圧力分布を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置の一変形例におけるタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの断面図で示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は、この発明のＢＶＩ騒音低減装置の他の一実施例のタブの進出状態および後退状態を、ローターブレードの上方から見た状態で模式的に示す説明図である。 上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブを、ローターブレードの断面図で示す説明図である。 上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態でのローターブレード周囲の圧力分布を、先の実施例のタブ形状の場合およびタブがない場合と比較して示す説明図である。 上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置のタブの進出状態での遠心力の作用を示す説明図である。 （ａ）は、上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置の一変形例のタブの進出状態を、ローターブレードの上方から見た状態で模式的に示す説明図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線に沿うローターブレードの断面図である。 この発明のＢＶＩ騒音低減装置のさらに他の一実施例におけるアクチュエーターの構成を示す斜視図である。 上記実施例のＢＶＩ騒音低減装置の構成を示す平面図である。 図１４のＥ−Ｅ線に沿うローターブレードの断面図である。 （ａ）は、タブが最も後退した状態での、図１４のＦ−Ｆ線に沿うローターブレードの断面図、（ｂ）は、タブが最も進出した状態での、図１４のＦ−Ｆ線に沿うローターブレードの断面図である。 翼端渦騒音（ＢＶＩ）の発生状況を示す説明図である。 （ａ）は、翼端渦へのローターブレードの突入前のそれらの位置関係を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の位置関係での翼上面上の圧力分布を示す説明図である。 （ａ）は、翼端渦へのローターブレードの突入時のそれらの位置関係を示す説明図、（ｂ）は、（ａ）の位置関係での翼上面上の圧力分布を示す説明図である。

Claims (13)

1. ヘリコプターのローターブレードのＢＶＩ騒音を低減させるに際し、
   前記ローターブレードに、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で所定軸の軸線周りに揺動してそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように設けられると共に、扇状に形成されて、前記ローターブレードの先端に近いほど幅広になる向きで前記ローターブレードに配置され、扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分が前記ローターブレードに軸支されているタブを、
   前記ローターブレードの回転に際し、前記ローターブレードの回転タイミングに対応して、前記ヘリコプターの機体に対して回転する、前記ローターブレードを含むローター系に設けたアクチュエーターにより、前記ローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で前記ローターブレードの回転方向後方に対し進退移動させる
   ことを特徴とするヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法。
2. 前記ローター系に含まれて前記ローターブレードを回転させるドライブシャフトに設けられたコイルを有する発電機を具え、前記コイルから前記アクチュエーターへ、前記ドライブシャフトの回転によって発電した電力が供給されることを特徴とする請求項１記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法。
3. 前記発電機が発電した電力の位相から検出した、先行する前記ローターブレードが発生させた翼端渦にそれに続く前記ローターブレードが接近する回転タイミングに基づき、先行する前記ローターブレードが発生させた翼端渦をそれに続く前記ローターブレードが避けるように、前記アクチュエーターを作動させて前記タブを進退移動させることを特徴とする請求項２記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法。
4. 前記ローターブレードの前縁に設けた圧力センサーからの出力信号に基づき、前記タブの突出量を制御することを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法。
5. 前記タブは、前記ローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で前記所定軸の軸線周りに揺動しそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように、前記ローターブレードに設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減方法。
6. ヘリコプターのローターブレード（２）のＢＶＩ騒音を低減させるヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置において、
   前記ローターブレードに設けられて、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間でそのローターブレードの回転方向後方に対して進退移動し得るタブ（３）と、
   前記ヘリコプターの機体に対して回転する、前記ローターブレードを含むローター系（１）に設けられて、前記タブを進退移動させるアクチュエーター（４）と、
   前記ローター系に設けられて、前記タブが前記ローターブレードの回転タイミングに対応して進退移動するように前記アクチュエーターを作動させる制御装置（５）と、
   を具え、
   前記タブ（３）は、前記ローターブレード（２）に、そのローターブレードの後縁から突出する位置と突出しない位置との間で所定軸の軸線周りに揺動してそのローターブレードの回転方向後方に対し進退移動し得るように設けられると共に、扇状に形成されて、前記ローターブレード（２）の先端に近いほど幅広になる向きで前記ローターブレードに配置され、扇の要に相当する部分付近の幅狭の部分が前記ローターブレードに軸支されている
   ことを特徴とする、ヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
7. 前記ローター系に含まれて前記ローターブレードを回転させるドライブシャフト（７）に設けられたコイル（６ａ）を有し、そのドライブシャフトの回転によって発電した電力を前記コイルから前記アクチュエーターに供給する発電機（７）を具えることを特徴とする、請求項６記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
8. 前記アクチュエーターは、タブ押出し用電磁石（４ａ）とタブ引戻し用スプリング（４ｂ）とにより前記タブを進退移動させるものであることを特徴とする、請求項６または請求項７記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
9. 前記タブ（３）は、前記ローターブレード（２）の先端部に配置されていることを特徴とする、請求項６から８の何れか一項記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
10. 前記アクチュエーター（４）は、前記タブ（３）の前記所定軸による軸支部分の近傍に進退移動のための駆動力を加えるものであることを特徴とする、請求項６から９の何れか一項記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
11. 前記タブ（３）は、前記所定軸による軸支部分より幅狭の部分にカウンタウエイト（１２）を設けていることを特徴とする、請求項６から１０の何れか一項記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
12. 前記タブ（３）は、前記ローターブレード（２）の上下方向に対して上に行くほどそのローターブレードの後方へ向かうように傾斜した支持軸（１１）周りに揺動可能に、そのローターブレードに軸支されていることを特徴とする、請求項６記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。
13. 前記アクチュエーター（４）は、
    前記タブ（３）に結合されたラック（４ｃ）と、
    前記ラックに噛合するピニオン（４ｄ）を有するとともに前記ローターブレード（２）の基部から先端部に向かって延在してそのローターブレードに回動可能に支持された伝動軸（４ｅ）と、
    前記ローター系（１）に設けられて前記制御装置を兼ね、前記タブが前記ローターブレードの回転タイミングに対応して進退移動するように前記伝動軸を回動させるリンク機構（４ｆ）と、
    を具えることを特徴とする、請求項６から１２の何れか一項記載のヘリコプター用ＢＶＩ騒音低減装置。

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