(57)【要約】      （修正有）【課題】流体流れを受けるエアフォイルの一部の形状を変えることが可能なエアフォイル機構を提供する。【解決手段】使用時に流体流れを受けるエアフォイル機構１５は、流体流れに作用するように形状が可変である外面部分２４ｂ、２５ｂと、外面部分を支持する支持構造３１とを有しており、支持構造は、上記機構の内部にあり、且つ複合材料からなる複数の支持部材を有し、支持構造の形状は、外面部分の形状に変化を生じさせるように、作動装置５０によって第１の安定した形状と第２の安定した形状との間で変化可能であり、支持部材は外面部分に構造上の剛性を与える。【選択図】図５
2010208624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用時に流体流れを受ける機構であって、前記流体流れに作用するように形状が可変である外面部分と、前記外面部分を支持する支持構造であって、該機構の内部にあり、且つ複合材料からなる複数の支持部材を有する支持構造とを備え、前記支持構造の形状は、前記外面部分の前記形状に変化を生じさせるように、作動装置によって第１の安定した形状及び第２の安定した形状の間で変化可能であり、前記支持部材は前記外面部分に構造上の剛性を与える、機構。
【請求項２】
前記支持部材のそれぞれの前記複合材料は、硬化マトリクス材料に埋め込まれた繊維のラミネート層を複数有するラミネート複合材料であり、前記ラミネート層の少なくとも１つは、マトリクス材料が硬化する前に応力がかけられている繊維の領域を含み、前記複合材料からなる前記支持部材のそれぞれにおける前記ラミネート層の前記繊維は、当該層内で実質的に整列されており、前記部材又は前記部材のそれぞれにおける予め応力をかけられている前記繊維はいずれも、共通の方向に延び、前記内部の支持構造に一方向の応力場をつくることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記外面部分の前記支持構造は、前記複合材料からなる前記部材のそれぞれにおける一端が保持される固着部を有し、前記支持部材のそれぞれにおける反対端は、前記反対端で前記部材同士が異なる動きをすることができるように、共に保持され、前記支持部材はそれぞれ、前記固着部から前記一方向の応力場の方向へ延びることを特徴とする請求項２に記載の機構。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれ一項に記載の機構において、
前記機構は、上側キャンバ面及び下側キャンバ面、並びに、前縁及び後縁を有する本体を備えるエアフォイル機構であり、前記上側キャンバ面及び前記下側キャンバ面は、上側外板及び下側外板のそれぞれによって少なくとも部分的に与えられ、前記上側外板及び前記下側外板の少なくとも一方は、前記本体にわたって連続的に延びて、前記機構の前記外面部分の少なくとも一部を与え、前記上側外板及び前記下側外板の両方はそれぞれ、前記本体にわたって連続的に延びて、前記機構の上側外面部分及び下側外面部分をそれぞれ与え、前記支持構造は、前記上側外板によって与えられる前記上側外面部分と前記下側外板によって与えられる前記下側外面部分との間に少なくとも部分的に位置し、前記支持構造によって支持される前記外面部分又は前記外面部分のそれぞれは、前記エアフォイル機構の後縁にあることを特徴とする機構。
【請求項５】
請求項１に記載のエアフォイル機構を有する航空機を操作する方法であって、飛行時に、前記エアフォイル機構を流れる気流に作用するために、前記作動装置を操作することによって、前記エアフォイル機構の上側外面部分及び下側外面部分の形状に変化を生じさせ、それにより、前記上側外面部分及び前記下側外面部分を支持する前記内部の支持構造における前記複合材料からなる前記支持部材の形状を、第１の安定した形状から第２の安定した形状へ変えることを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の機構を有する航空機であって、前記機構が、翼幅に沿って実質的に真っ直ぐ延びる、翼及びロータブレードのうちの一方である、航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に航空機のエアフォイル機構（aerofoil device）、ヘリコプタ等の回転翼航空機のロータブレード、又は、非回転翼航空機の翼のように、使用時に流体流れを受ける構造に関する。しかしながら、本発明は、プロペラ及びタービンブレード、さらにより一般的には使用時に流体流れを受ける任意の機構に適用することができる。そして、流体流れに作用するために、使用時に機構の少なくとも一部の形状を変えることを必要とする。
【０００２】
例えばロータブレードは、上側キャンバ面及び下側キャンバ面をもつ外面と、前縁、後縁、翼端、及び翼付根端（root end）とを有する本体を備える。特にブレードの後縁には、例示に過ぎないがフラップ等の制御面部が取り付けられている場合があり、フラップの位置は、機構の上を流れる流体流れに作用するために可変であり、それにより、例えばホバリングと前方飛行との間の移行中、ブレードの性能を向上させることができる。例えば、フラップは、ホバリング中の性能を向上させるために、ヘリコプタが前方飛行しているときの通常の上昇位置から下降位置へ下げることができる。
【０００３】
次のようなエアフォイル機構が既知であり、それは、エアフォイルの本体の後縁に、補助翼とトリムタブとフラップとを有し、これらは、エアフォイルの有効なキャンバ（effective camber）を変える気流制御面部を与える。通常、そのような制御面部は、エアフォイル本体から分離されており、１つ又は複数のアクチュエータによってエアフォイル本体に対して可動であり、アクチュエータは、制御面部がエアフォイル主構造に対して所望の位置へ移動すると、制御面部をその位置に維持する働きをする。そのような従来技術のエアフォイルの例が図２ａに示されている。１５で示されるエアフォイル主機構は、その後縁２２に、制御面部、すなわちフラップ３０を有し、制御面部３０は、エアフォイル構造１５の本体１５ａに対して枢動すると共に、エアフォイルの有効なキャンバを異なる飛行状態に合わせて変化させるように上下に可動である。制御面部３０は、アクチュエータによって枢動され、アクチュエータはまた、選択された位置に制御面部３０の位置を維持し、そして、それ故、有効なキャンバを選択された位置に維持する働きをする。
【０００４】
エアフォイル機構の制御面部に関して、当該エアフォイル機構の外面部分に２つの安定状態を有する（bi-stable）複合材料を利用することが提案されている。そのような材料の形状は、何らかのアクチュエータによって、一方の安定した形状から別の安定した形状へ変化されることが可能である。しかしながら、これまで、そのような提案では、２つの安定状態を有する外面部分の材料によって、十分な構造上の剛性が与えられ、それによって、流体が外面部分の上を流れることにより使用時に受ける動的な流体負荷に起因して発生する形状の歪みに耐えられることは確実になっているが、２つの安定した形状間で信頼性の高い変化を達成する点では、実際には問題がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、本発明は、使用時に流体流れを受ける機構を提供し、この機構は、流体流れに作用するように形状が可変である外面部分を有し、また、外面部分を支持する支持構造を有し、この支持構造は、複合材料からなる部材を有し、この部材の形状は、外面部分の形状に変化を生じさせるように、作動装置によって第１の安定した形状及び第２の安定した形状の間で変化可能である。
【０００６】
本発明は、機構の外面部分ではなく、内部の支持構造の支持部材に２つの安定した形状を有する複合材料を使用することによって、より大きな設計の柔軟性を与え、それにより、複合材料部材の第１の安定した形状と第２の安定した形状との間で形状を信頼性高く確実に変化させ、そして、それ故、外面部分の形状の変化をより信頼性高く生じさせ、その一方で、流体が外面部分の上を流れることにより使用時に受ける動的な流体負荷に起因する形状の歪みに耐えるのに十分な、剛性を外面部分に与える。
【０００７】
一方で、本発明は、機構の複合材料部材が、作動装置からのいかなる影響も受けることなく、第１の安定した形状又は第２の安定した形状を維持し、そして、第１の安定した形状又は第２の安定した形状が第２の安定した形状又は第１の安定した形状のそれぞれに変えられたときも、作動装置からのいかなる影響も受けることなく、その形状を維持するという利点を享受する。
【０００８】
本発明において使用される作動装置が機構の形状を維持する必要がないため、形状を維持するために電力は必要ではなく、そして、従来の作動装置よりも必要とする構成要素が少なくてよい、より軽量な装置を設けることができる。
【０００９】
これは、例えば、図２ａに示される従来のエアフォイルとは対照的であり、この従来のエアロフォイルでは、アクチュエータは、制御面部を移動させることによってエアフォイルの形状を変えるだけではなく、制御面部を選択された位置に保持することによってエアフォイルの形状を維持する働きをする。
【００１０】
例示に過ぎないが、機械的アクチュエータ、圧電作動アクチュエータ、又は電動アクチュエータ等の、複合材料部材の形状を変化させることが可能な任意の作動装置を使用することができるが、それぞれの場合において、作動装置は、複合材料部材の一部に機械的な力を加えることによって第１の安定した形状と第２の安定した形状との間で変化を生じさせることが好ましい。
【００１１】
支持構造が、流体が外面部分の上を流れることにより使用時に受ける動的な流体負荷に起因する形状の歪みに耐えるのに十分な構造上の剛性を、外面部分に与えることを確実にするために、支持構造は、好ましくは、機構の内部にあり、複合材料からなる複数の支持部材を有する。
【００１２】
一例では、支持部材又は支持部材のそれぞれにおける複合材料は、硬化マトリクス材料（set matrix material）に埋め込まれている繊維からなる複数のラミネート層を含むラミネート複合材料であり、ラミネート層の少なくとも１つは、マトリクス材料が硬化する前に応力がかけられた繊維の領域を含む。複合材料からなる支持部材又は支持部材のそれぞれにおけるラミネート層の繊維は、好ましくは、当該層内で実質的に整列されており、支持部材内又は支持部材のそれぞれ内における予め応力をかけられている繊維はいずれも、共通の方向に延び、内部の支持構造内で一方向の応力場を確立することが好ましい。
【００１３】
一方向の応力場を確立することによって、複合材料部材（単数又は複数）は、一方の安定した形状から他方の安定した形状に変化するときに、支持構造によって支持される外面部分の形状の変化を最大にするように、ゆがむ（warp）よりむしろ曲がる（buckle）。
【００１４】
これ故、複数の複合材料部材がある場合、部材それぞれの形状は、単一方向に作用する作動装置の力によって変化することができ、複数の部材は共に、外面部分に所望の剛性を与えることができる。
【００１５】
複合材料の繊維は、ガラス繊維若しくは炭素繊維、又はまだ開発されていない可能性がある他の好適な繊維であってよく、一方で、マトリクス材料は、使用時に受け得る湿熱の変化に影響を受けない材料、例えばエポキシ樹脂等であることが好ましい。
【００１６】
外面部分の支持構造は、複合材料からなる複合材料部材又は複合材料部材のそれぞれにおける一端が保持される固着部を有し得る。複合材料部材又は複合材料部材のそれぞれにおける固着部は、機構の桁にあるリセスのそれぞれによって与えられることができ、複合材料部材（単数又は複数）の一端は、例えば接着剤等の任意の所望の固定手段によってリセス（単数又は複数）のそれぞれに固定することができる。
【００１７】
内部の支持構造が複数の複合材料部材を含む場合、各複合材料部材において、固着部によって保持される一端の反対端は、複合材料部材同士が反対端で異なる動き（differential movement）をすることができるように、共に保持されてよい。この反対端同士は（一端のように）互いに対してしっかりと固定されていないため、複合材料部材は、他の複合材料部材が形状を変化するのに抵抗を与えない。
【００１８】
複合材料部材又は複合材料部材のそれぞれが、予めかける一方向の応力場と全てが実質的に向きが合わされている繊維を含む場合、複合材料部材又は複合材料部材のそれぞれは、固着部から応力場の方向に延びてよい。
【００１９】
本発明は、それのみではないが特に、上側キャンバ面及び下側キャンバ面、並びに、前縁及び後縁を有する本体を備える、エアフォイル機構に関して生み出されたものである。上側キャンバ面及び下側キャンバ面は、それぞれの上側外板（upper surface skin）及び下側外板によって少なくとも一部が与えられてよく、上側外板及び下側外板の少なくとも一方は、本体にわたって連続的に延びて、機構の外面部分の少なくとも一部を与えてよい。
【００２０】
それ故、外面部分が、一方の形状を有する内部の支持構造によって支持されている場合、エアフォイル機構の延在する上面及び／又は下面のそれぞれは、第１の有効なキャンバを有してよく、外面部分が他方の形状で支持されている場合、エアフォイル機構の上面及び／又は下面のそれぞれは、第２の別の有効なキャンバを有してよい。
【００２１】
従来のエアフォイル機構、すなわち、例えばフラップ等の制御面部が、エアフォイル本体に対して枢動しそれ故この本体に取り付けられる別個の構成要素となっている、従来のエアフォイル機構とは異なり、本発明を使用する場合では、本体の上側外板及び／又は下側外板は、制御面部の一体部分である。
【００２２】
外板は、外面部分の形状の変化を可能にするように十分な可撓性を有する必要がある。
【００２３】
望ましくは、上側外板及び下側外板の両方は、本体にわたって連続的に延びて、それぞれが機構の上側外面部分及び下側外面部分を与え、支持構造は、上側外板によって与えられる上側外面部分と下側外板によって与えられる下側外面部分との間に少なくとも部分的に位置する。
【００２４】
１つの提案では、支持構造によって支持される外面部分又は外面部分のそれぞれは、エアフォイル機構の後縁にある。エアフォイル機構は、その翼幅に沿って実質的に真っ直ぐ延びる、航空機の翼及びロータブレードのうちの一方であってよく、外面部分は、又は、上側外面部分及び下側外面部分は共に、補助翼、トリムタブ又はフラップである制御面部を与えてよい。
【００２５】
これ故、外面部分は、又は、上側外面部分及び下側外面部分は共に、エアフォイルの翼幅に沿って延びてよい。
【００２６】
別の例では、エアフォイル機構は、その翼幅に沿う捻れを含むタービンブレード及びプロペラのうちの一方であってよい。
【００２７】
本発明の第２の態様によると、本発明は、本発明の第１の態様の機構を含む航空機を操作する方法を提供し、その機構は、その翼幅に沿って実質的に真っ直ぐ延びる、航空機の翼及びロータブレードのうちの一方である、エアフォイル機構であり、エアフォイルは、上側キャンバ面及び下側キャンバ面、並びに、前縁及び後縁を有する本体を備え、本体では、上側キャンバ面及び下側キャンバ面は、上側外板及び下側外板のそれぞれによって少なくとも部分的に与えられ、上側外板及び下側外板の少なくとも一方は、本体にわたって連続的に延びて、上記機構の外面部分の少なくとも一部を与え、この方法は、飛行時に、エアフォイル機構を流れる気流に作用するために、作動装置を作動することによって、エアフォイル機構の上側外面部分及び下側外面部分の形状に変化を生じさせ、それによって、上側外面部分及び下側外面部分を支持する内部の支持構造における複合材料からなる部材（単数又は複数）の形状を、第１の安定した形状から第２の安定した形状へ変えることを含む。
【００２８】
エアフォイル機構が回転翼航空機のロータブレードである場合、上側外面部分及び下側外面部分の形状の変化は、異なる飛行条件に対してもたらされてよく、例えばホバリングと前方飛行との間で移行する間において、例えば一方の形状はホバリングに適合し、別の形状は前方飛行に適合してもよい。
【００２９】
本発明の第３の態様によると、本発明は、本発明の第１の態様による機構を有する航空機を提供し、この機構は、その翼幅に沿って実質的に真っ直ぐ延びる、翼及びロータブレードのうちの一方である。
【００３０】
ここで、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による回転翼機構を有する回転翼航空機の斜視説明図である。
【図２ａ】従来技術による回転翼機構の断面説明図である。
【図２ｂ】本発明による回転翼機構の断面説明図である。
【図３ａ】２つの安定状態をもつ部材を有する内部支持構造によって達成される、図２ｂの構造の後縁における制御面部の一方の状況を示す図である。
【図３ｂ】２つの安定状態をもつ部材を有する内部支持構造によって達成される、図２ｂの構造の後縁における制御面部の他方の状況を示す図である。
【図４ａ】複合材料に予め応力をかける方法におけるステップを示す図である。
【図４ｂ】２つの安定状態をもつ部材において、２つの取り得る安定状態における部材の側面図である。
【図５】図２ｂと同様のものであり、より詳細な断面図である。
【図６】図５の回転翼の一部の平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１を参照すると、回転翼航空機、すなわちヘリコプタ１０は、概ね直立した軸Ａを中心に主支持ロータシステム１４を回転させるための、例えばエンジンＥである動力源を収容する本体１２を有しており、主支持ロータシステム１４を回転させることにより、揚力が生み出され、所望に応じて航空機１０が大気中を移動する又は航空機１０がホバリングすることができる。この例のヘリコプタ１０は、テイルロータシステムＴも有している。
【００３３】
主支持ロータシステム１４は、この例では、５つの回転翼又はブレード１５を有しており、これらのうちの１つが、図２ｂにおいて断面図で示されている。各ロータブレード１５は、エアフォイル機構であり、このエアフォイル機構は、翼付根端１９からブレード先端２０まで、その翼幅に沿って実質的に真っ直ぐであり、翼付根端１９では、ロータブレード１５が、航空機のエンジンＥによってトランスミッションを介して回転される回転ハブ１８に接続されている。
【００３４】
各ブレード１５は、前縁２１及び後縁２２を有するエアフォイル機構であり、ブレード１５は、当該技術分野において既知であるように、前縁２１及び後縁２２間にある上側キャンバ面２４及び下側キャンバ面２５の上を、空気が翼弦方向（chord wise）に流れると揚力を生成する。
【００３５】
従来では、そのようなエアフォイル機構１５は、制御面部を有し、制御面部は、ロータ本体１５ａに対して動くことができ、それにより、エアフォイル機構１５の形状を変え、それ故、エアフォイル機構１５の上を流れる気流に作用する。図２ａには、そのような従来の構成が示されており、その構成では、ロータブレード１５の後縁２２に、ロータブレード本体１５ａとは別個のものである制御面部が設けられており、３０で示されている。制御面部３０は、ロータブレード本体１５ａの内部に設けられたアクチュエータによって上昇位置及び下降位置間で可動であり、アクチュエータは、モータアクチュエータ、リニアアクチュエータ若しくは油圧ロータリアクチュエータ等であってよく、又は、圧電型のアクチュエータであってもよい。これ故、ブレード１５の形状又は有効なキャンバは、制御面部３０を動かすことによって変わるが、ロータ本体１５ａ及び制御面部３０自体の実際の形状は変わらず、ロータ本体１５ａに対する制御面部３０の相対位置が変わるだけである。
【００３６】
そのような制御面部３０は、エアフォイル機構１５の上を流れる気流に作用するように動かすことができ、それにより、異なる飛行状態に合わせ、ひいては、例えば所望に応じて揚力又は速度を最適化することが可能である。本発明は特に、ホバリング（このとき制御面部３０は揚力を最大にするために下げられる）と前方飛行（このとき制御面部３０は抵抗を最小限に抑えるために上昇する）との間でのヘリコプタ１０の移行中に、ロータ１５の形状を変えることを容易にするために、考案された。
【００３７】
本発明によるエアフォイル機構１５は図２ｂに示される。この図から、制御面部３０が第１の下降位置及び第２の上昇位置を有することが分かる。しかしながら、制御面部３０はロータ本体１５ａから分離していない。むしろ、制御面部３０の上側外面部分及び下側外面部分の形状が、図示の下降位置と上昇位置との間で変わる。
【００３８】
図５には、より詳細なエアフォイル機構１５が示されている。エアフォイル機構１５の上側キャンバ面２４は、上側外板２４ａによって与えられ、当該上側外板２４ａは、この例では、制御面部３０の上側外面部分２４ｂを与えるために、エアフォイル機構１５の前縁２１又は前縁２１付近から後縁２２まで、また、後縁２２を越えて、連続的に延びている。エアフォイル機構１５の下側キャンバ面２５は、下側外板２５ａによって与えられ、当該下側外板２５ａもまた、この例では、制御面部３０の下側外面部分２５ｂを与えるために、エアフォイル機構１５の前縁２１又は前縁２１付近から後縁２２まで、また、後縁２２を越えて、連続的に延びている。
【００３９】
もちろん、制御面部３０をその上昇位置と下降位置との間で動かすことができるように、上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂは、図６においてＳで示唆されるように、後縁２２に沿って隣り合う制御面部から分離していること、又は、隣り合う主構造１５ｂを翼弦方向に覆う上側外板２４及び下側外板２５から分離していることが必要である。
【００４０】
上側外面部分２４ｂと下側外面部分２５ｂとの間には、制御面部３０の上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂを支持する内部支持構造３１があり、この内部支持構造３１は、制御面部３０の上昇位置と下降位置との間で上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂの形状に変化を生じさせる。
【００４１】
図３ａ及び図３ｂも参照すると、制御面部３０の内部において、内部支持構造３１が複数の支持部材３２を有することが分かる。これらの支持部材３２はそれぞれ、応答性インテリジェント複合材料（intelligent responsive composite material）から作られ、内部支持構造３１は、この例では、少なくとも６つのそのような支持部材３２を有し、これらの支持部材３２のそれぞれは、一端から、３２ｂで示される反対端まで延び、一端では、支持部材３２が各々、内部支持構造３１の固着部（固着部は、ロータ本体１５ａの桁３３にある各リセス３３ａによってそれぞれ与えられる）に固定されている。桁３３は、好ましくは、ブレード１５の全翼幅まで延びるが、必要に応じて制御面部３０にのみ局在していてもよい。
【００４２】
支持部材３２の一端は、任意の所望の固定デバイスによって、桁３３の各リセス３３ａ内に保持することができる、又は、一例としては、この一端は、例えば好適な接着剤によってリセス３３ａ内に接着されてもよい。
【００４３】
制御面部３０は、この例では、後縁部材３４を有し、後縁部材３４は、支持部材３２それぞれにおける、桁３３に対して反対側の反対端３２ｂを、後述する方法で受け入れる。
【００４４】
支持部材３２における２つの安定状態を有する複合材料は、２つの安定状態の一方を自然に且つ本質的にとり、これら２つの安定状態の一方が図３ａに示され、他方が図３ｂに示されている。
【００４５】
そのような複合材料自体は一般的に知られている。
【００４６】
本発明の例では、部材３２は、共に接着される複数のラミネート層３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄから作られる（図４ａを参照のこと）。各層３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、硬化マトリクス材料中に埋め込まれた、通常はガラス繊維又は炭素繊維である繊維を含み、この硬化マトリクス材料は、本発明の例ではエポキシ樹脂であるが、使用時に受ける湿熱変化によって影響を受けない別の好適な硬化可能材料であってもよい。
【００４７】
各層３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ内の繊維は、その層内で単一方向に延びていることが分かる。この例では、中間の２つの層３５ｂ、３５ｃ内の繊維は、外側の２つの層３５ａ、３５ｄ内の繊維に対して概ね直角に延びている。さらに、外側の２つの層３５ａ、３５ｄの領域の繊維、図４ａに説明のために示す例では、対向する縁領域Ｒ１及びＲ２の繊維は、予め応力がかけられている、すなわち、これらの領域Ｒ１及びＲ２の繊維は、硬化マトリクス材料中に埋め込まれる前に長さ方向に応力をかけられていたのである。
【００４８】
外側の層３５ａ及び３５ｄ内の、共通の方向に延びる繊維に予め応力をかけることによって、この製造方法では、材料内に一方向の応力場が確立される。この一方向の応力場は、マトリクス材料が硬化してしまうと応力が解放されて、例えば図４ｂに実線で示すように、上に反った形状をとる複合材料部材３２を生じる。しかしながら、複合材料部材３２の形状は、（機械的な）作動力を複合材料部材３２に加えて部材の曲がりを起こさせることによって、図４ｂの点線で示す反った形状に変えることができる。一方向の応力場によって、複合材料部材３２は、例えばゆがむのではなく、そして、例えば捻れを伴うのではなく、上述のようにその長さ方向に沿って曲がることが、確実となる。
【００４９】
６つの支持部材３２はそれぞれ、制御面部３０の上側外面部分２４ｂと下側外面部分２５ｂとの間に互いに順に重ねて配置され、それによって、この支持部材３２は、支持部材３２のそれぞれの一方向の応力場がそろえられた状態で、すなわち、予め応力をかけられている繊維の方向がそろえられた状態で、それらの一端が固着されている、桁３３又はその他の固着部から、後縁部材３４の方の反対端３２ｂに延びる。
【００５０】
エアフォイル機構１５の上側外板２４及び下側外板２５によって与えられる上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂの端部分、並びに、複合材料部材３２の反対端３２ｂは、後縁部材３４のチャンネルによって受け入れられる。後縁部材３４は、例えば接着剤によって、上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂのそれぞれの端部分に固定してもよい。複合材料部材３２それぞれの反対端３２ｂは、後縁部材３４によって受け入れられるところで互いに保持されてもよく、又は、単に上側外面部分２４ｂと下側外面部分２５ｂとの間に捕捉されることによって保持されてもよい。複合材料部材３２の反対端同士が互いに保持される場合、複合材料部材３２は、２つの安定した形状の間で、すなわち図３ａの安定した形状と図３ｂの安定した形状との間で形状が変化するため、複合材料部材３２の反対端３２ｂ同士の間では、それらが延びている方向で異なる動きをすること又はすべることが可能でなければならない。
【００５１】
これは、弾性接着剤、又はそのような異なる動きを可能にする何らかの他の保持手段を使用して達成することができる。
【００５２】
複合材料部材３２がそれらの形状を変えると、これによって、上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂのそれぞれの形状が変わり、それ故、エアフォイル機構１５の有効なキャンバが変わることが理解されるであろう。
【００５３】
作動装置によって、制御面部３０を動かす必要があり、すなわち複合材料部材３２をそれらの２つの安定した形状の間で動かす必要があるが、複合材料部材３２の第１の形状及び第２の形状は安定状態にあるため、すなわち、この材料は、一方の形状と他方の形状との間で曲がり、無理に反対方向に曲げられるまでその形状を維持するため、作動装置は、制御面部３０を、その上昇位置又は下降位置のいずれかに保持する必要がない。
【００５４】
制御面部３０は主構造１９から分離していないが、複合材料部材３２がそれらの２つの安定状態の間で曲がると、制御面部３０はその上昇位置と下降位置との間で動くことが必要となるため、上側外板２４及び下側外板２５は、制御面部３０がエアフォイル機構１５の本体１５に隣接する領域、すなわち参照符号４５を付される領域において少なくとも、形状の変化に対応する必要があり、これ故、領域４５における上側外板２４及び下側外板２５は、制御面部３０をその上側位置と下側位置との間で動かすことができるように構成される必要がある。
【００５５】
別の例では、上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂのうちどちらかの材料が、支持部材３２のように２つの安定状態をもつ特徴を有する複合材料であってもよい。しかしながら、制御面部３０の内部において支持部材３２からなる支持構造を設けることによって、上側外面部分２４ｂ／下側外面部分２５ｂの形状が確実に変化し、且つ、制御面部３０が使用時に動的な流体負荷を受けた時に形状の歪みに抵抗するのに必要な剛性が、上側外面部分２４ｂ／下側外面部分２５ｂに与えられる。
【００５６】
ここで、制御面部３０の形状を変えるために設けられ得る好適な作動装置の例を、図５を参照して説明する。
【００５７】
（この例ではヘリコプタのロータブレード１５である）エアフォイル機構１５の本体１５ａは、前縁２１及び後縁２２間のその容積の大部分にわたって、内部ハニカム構造を有している。航空機の固定翼等の別のエアフォイル機構では、翼は、燃料貯蔵タンク及び／又は他の設備を収容し得る。
【００５８】
しかし、ロータ機構１５の場合には、ロータ機構１５は、翼弦長の約２５％の位置で釣り合いがとられるのが望ましい。よって、５０と記載及び図示される作動装置は、又は、この装置５０の大部分の重量を占める構成要素は少なくとも、ロータ機構１５の前縁２１側の方で、制御面部３０から翼弦方向に離れた好適な中空部５１内に、ロータ１５のバランスを崩さないような位置で収容されている。
【００５９】
作動装置５０は、例示に過ぎないが電気モータ、油圧式若しくは空気圧式（hydraulic or pneumatic fluid）のモータ若しくはアクチュエータ、又は、圧電装置等の動力ユニット（motive unit）５２と、この例では可撓性をもつ連結ケーブル５４、５５である一対の引張要素とを有することができる。可撓性をもつケーブル５４、５５はそれぞれ、一端が動力機構５２に連結されており、それによって、動力ユニット５２がそれに適した動作を行うことにより、いずれかのケーブル５４、５５が選択的に引っ張られることが可能である。別の例では、引張要素は、剛性を有する若しくは準剛性を有する（semi-rigid）要素であってよく、又は、それらの長さ方向に沿って部分的に剛性を有し且つ部分的に可撓性を有してもよい。剛性を有する場合、部材３２を一方の安定状態から他方の安定状態に変化させるのに必要な力は、引っ張るのではなく押すことによって加えられてもよい。
【００６０】
一方のケーブルである上側ケーブル５４は、第１の作動経路を介して、エアフォイル機構１５の後縁２２に向かって延び、このとき、制御面部３０の上側外面部分２４ｂの下に接近して案内されている。他方のケーブルである下側ケーブル５５は、同様にして、第２の作動経路を介して、エアフォイル機構１５の後縁２２に向かって延び、このとき、制御面部３０の下側外面部分２５ｂの上に接近して案内されている。
【００６１】
ケーブル５４、５５のそれぞれは、Ｃで示されるように後縁部材３４に接続されている。
【００６２】
動力ユニット５２が上側ケーブル５４を引っ張るように動作するとき、複合材料部材３２のそれぞれに機械的な力がかかり、図３ａに示す、制御面部３０が上昇状態にある安定した形状が得られることが、理解されるであろう。下側ケーブル５５を引っ張るように動力ユニット５２を動作させることによって、複合材料部材３２のそれぞれに機械的な力がかかり、図３ｂに示す、制御面部３０が下降位置にある他方の安定した形状が得られる。もちろん、動力ユニット５２によっていずれかのケーブル５４、５５を引っ張る場合、他方のケーブル５５、５４は、支持部材３２の形状の変化に逆らうことのないように、動けることが必要がある。
【００６３】
作動装置５０は、コントローラによって動作されてよく、このコントローラは、支持部材３２をそれらの第１の安定した形状と第２の安定した形状との間で動かすことによって、制御面部３０の位置を上昇位置と下降位置との間で変化させるように作動装置５０を操作するために、ヘリコプタ１２の動作状態、及び／又は、操縦士／操作者の制御に自動的に応答することができるものであってよい。
【００６４】
本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更を加えることができる。例えば、図３ａ、３ｂ及び図５に示す内部支持構造３１の構成は、単に説明するためのものであり、例示的なものである。制御面部３０の上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂの形状に変化を生じさせるのに必要な支持部材３２は、任意の数で設けることができ、これらは、図示及び説明した支持部材３２とは異なる長さ及び構成であってよい。また、（コントローラ又は操縦士の制御によらず支持部材３２の形状が望ましくない変化を生じかねない）動的な流体負荷を受ける場合に、上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂにおいて形状の歪みに対抗するのに必要な剛性を達成するために、それに適した支持部材３２の数は、どのような数を選択してもよい。
【００６５】
図６から分かるように、制御面部３０は、ブレード１５の翼幅の一部に沿って延びている。制御面部３０の翼幅範囲が長い場合、作動装置５０は、２つ以上の上側ケーブル５４及び下側ケーブル５５を有するか、又は翼幅に沿う他の引張部材を有してよく、それにより、必要な力を支持構造に加え、制御面部３０の全長に沿って、制御面部３０の上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂの形状に変化を生じさせることができる
【００６６】
制御面部３０が例えば図６に示唆されるタブである場合のように、制御面部３０の翼幅範囲が短い場合、独立して作動可能であり且つ翼幅の長さに沿った、そのようなタブを複数使用し、各タブが本発明に従った可変の形状を有していてもよい。
【００６７】
本発明を、ヘリコプタのロータブレード１５の後縁２２において、制御面部３０の上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂの形状を変化させることに関して特に説明したが、本明細書の序論から理解されるように、本発明は、はるかに広範な用途を有し、その用途は、エアフォイル１５の前縁２１における制御面部への適用を含み、そして、一般的に、固定翼等の非回転翼航空機におけるエアフォイルの翼へ適用を含む。航空機は操縦士によって操作されてよく、又は、無人航空機であってよい。
【００６８】
エアフォイルは、翼１５である必要はなく、ヘリコプタ１５のテイルロータシステムＴのロータブレードであるか、又は、プロペラ若しくはタービンブレード等の、使用時に流体がその上を流れる任意の他のエアフォイル若しくは他の機構であることが可能である。
【００６９】
後縁部材３４を設ける代わりに、又はそれに加えて、所望であれば、エアフォイルの外板２４、２５を支持構造３１の周りへ延在させてよく、又は、エアフォイル１５の後縁２２において、複合材料支持部材３２の反対端３２ｂを、外板若しくは後縁部材３４によって囲んでいなくてもよい。
【００７０】
さらなる例として、吸気口若しくは排気口の表面部分の構成を変えるために、又は気流カバー（air flow cowling）の構成を変えるために、本発明を利用することができる。例えば、けん引トラックユニット（lorry tractor unit）等の車両におけるフェアリングである機構に本発明を利用してよく、それにより、１つ又は複数の複合材料部材を有する支持構造を使用するフェアリングにおける外面部分の形状を変えることができ、その形状は、けん引トラックユニットがトレーラを牽引しているか否かに応じて、性能を最適化するために２つの安定状態の間で変えることができる。
【００７１】
したがって、記載された例では、本発明は、上側外面部分２４ｂ及び下側外面部分２５ｂの両方を有する制御面部３０に適用されているが、本発明は、１つの外面部分しか有しない機構にも適用することができる。
【００７２】
本発明は、図１に示すような単一の主支持ロータを有するヘリコプタのみにではなく、タンデム支持ロータを有するヘリコプタにも適用可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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