(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の風試模型本体に舵面軸を中心に回動可能に取付けられた舵面と、同舵面に固定された舵面側レバーと、１つの移動体と、同移動体に固定された移動体レバーと、前記舵面側レバーに一端が、前記移動体レバーに他端がそれぞれ回転自在に連結されるアームと、前記移動体に螺合し回転することにより同移動体を直線移動させる１つのネジ軸と、同ネジ軸を回転させるサーボモータとを備えてなることを特徴とする舵面駆動機構を有する動的風試模型。
【請求項２】
前記移動体には、風洞の固定側に取付けられているマークを検出し、当該移動体の位置を検出する位置センサが取付けられていることを特徴とする請求項１記載の舵面駆動機構を有する動的風試模型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は舵面駆動機構を有する動的風試模型に関し、模型内に小型サーボモータとリンク機構を組み込んで舵面の駆動を制御し、応答性のよい試験を可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の風洞試験装置の一例を示す側面図である。図において、風洞前部４０と風洞後部４２との間の計測部４１には風試模型５０が気流６０により揚力を受け、飛行している。風試模型５０には計測用のセンサ、ジャイロ、等に接続する電線や飛行姿勢を制御する空気用のホース等からなるケーブル４５の一端が接続され、その他端は天井４３のコネクタ４４へたるみを持たせた状態で接続されている。
【０００３】
上記構成の風洞試験において、風試模型５０の姿勢制御は空気力の吹き出しや、アクチュエータをケーブル４５を介して信号を送ることにより駆動して舵面を動かして制御しており、模型の大きさも１ｍ〜１．５ｍの長さで、幅も１ｍ程度のもので小型であり、細かな動きの制御には、おのずと限度がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の風洞試験に用いられる風試模型は、模型自体が小型であり、模型の姿勢の制御も空気力が主体であり、その駆動装置自体も寸法的な制限や、細かな動きの制御という点では応答性が悪く、小型で応答性の良い模型の姿勢制御機構の開発が望まれていた。
【０００５】
そこで本発明は小型、軽量化が可能であり模型に搭載されて、その姿勢を細かく制御でき、応答性の良いサーボモータとリンク機構を組合せることにより高精度な制御を可能とする舵面駆動機構を有する動的風試模型を提供することを課題としてなされたものである。
【０００６】
本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために、次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００８】
（１）航空機の風試模型本体に舵面軸を中心に回動可能に取付けられた舵面と、同舵面に固定された舵面側レバーと、１つの移動体と、同移動体に固定された移動体レバーと、前記舵面側レバーに一端が、前記移動体レバーに他端がそれぞれ回転自在に連結されるアームと、前記移動体に螺合し回転することにより同移動体を直線移動させる１つのネジ軸と、同ネジ軸を回転させるサーボモータとを備えてなることを特徴とする舵面駆動機構を有する動的風試模型。
【０００９】
（２）前記移動体には、風洞の固定側に取付けられているマークを検出し、当該移動体の位置を検出する位置センサが取付けられていることを特徴とする（１）記載の舵面駆動機構を有する動的風試模型。
【００１０】
本発明は、風試模型には小型のサーボモータに連結し、回転駆動される１つのネジ軸によりリンク機構が駆動される。リンク機構は１つのネジ軸に螺合する１つの移動体により動かされ舵面を回動させる。このような小型の舵面駆動機構を航空機の風試模型のラダー、水平尾翼、主翼の舵面の駆動機構として組み込むことで航空機模型の姿勢制御が容易となり応答性が良く精度の高い風洞試験が可能となる。
【００１１】
本発明の（２）では、移動体に取付けられた位置センサが風洞固定側に取付けられたマークを検出し、移動体の基準位置を検出しており、その移動量はネジ軸の回転数から検出できる。従って、移動体の基準位置とその回転数に対応する舵角はあらかじめ設定されるので、サーボモータをこの設定された特性によって制御することにより舵面を正確に駆動することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る舵面駆動機構を有する動的風試模型を適用した全体構成図である。図において、風洞前部４０と風洞後部４２との間の計測部４１内には航空機の風試模型５０が気流６０を受けて飛行しており、風試模型５０にはラダーの舵面駆動機構３０、水平尾翼の舵面駆動機構３１、主翼のフラップの舵面駆動機構３２が、それぞれ装備されており、それぞれの舵面を駆動する。これら舵面駆動機構３０，３１，３２は模型に接続されたケーブル４５に接続され、ケーブル４５から駆動信号が風洞の天井４３のコネクタ４４を介して供給され、姿勢が制御される。
【００１３】
図２は上記に説明した舵面駆動機構の構成図である。図において、１は小型のサーボモータであり、ネジ軸としてのボールネジ軸２が連結し、これを回転させる。３は移動体でありボールネジ軸２に螺合してボールネジ軸２の回転により左右方向に移動する。４は位置センサとしての光センサであり、固定部の対向面に設けられたマーク５の反射光を受け、そのマーク５からの信号により舵角制御用の基準点を検出するものである。
【００１４】
１０はリンク機構であり、次の１１，１２，１３，１４，１５から構成される。１１は移動体３に固定されている移動体レバー（ブラケット）であり、軸１２によりアーム１３の一端が回転自在に連結されている。１５は舵面２０に固定された舵面側レバーであり、軸１４を介してアーム１３の他端へ連結されている。また、光センサ４の信号線、小型サーボモータ１の動力線はケーブル４５により外部へ取り出される。このような構成の舵面駆動機構は長さが約１０ｃｍ程度の小型に構成され、図１に示すように舵面駆動機構３０，３１，３２として風試模型５０に組み込まれている。
【００１５】
図３は図２におけるＡ−Ａ矢視図であり、ボールネジ軸２には移動体３が螺合しており、移動体３の上面には光センサ４が取付けられている。移動体３の底面には移動体レバー１１が固定されている。移動体レバー１１には軸１２が取付けられ、アーム１３が回転自在に連結されている。ボールネジ軸２が回転すると、前述のように移動体３、移動体３に連結したアーム１３が一体となって前後方向へ移動する構成である。
【００１６】
図４は図２におけるＢ−Ｂ矢視図であり、舵面２０には舵面軸２１が固定されており、舵面２０は軸２１を介して模型の固定側に回転自在に取付けられている。舵面２０には舵面側レバー１５が固定されており、レバー１５には軸１４が設けられ、この軸１４を介してアーム１３が回転自在に連結されている。
【００１７】
上記構成の舵面駆動機構において、舵面２０を動かす際には、風洞外部からの制御信号がケーブル４５を介して小型サーボモータ１へ出力される。モータ１はこの制御信号によりボールネジ軸２を回転させると、これに螺合する移動体３が左右に移動する。舵面２０を図２の２０ａの状態から２０ｂのように回転させる場合について説明すると、移動体２が図中左側へ移動し、アーム１３を左側に引っ張る。これによりアーム１３の他端に連結している舵面側レバー１５が軸１４を介して引っ張られ舵面側レバー１５が固定されている舵面２０を舵面軸２１を中心として図中Ｒ方向に回転させ、舵面は２０ｂの位置へ回転することになる。逆に、舵面２０を２０ｂの状態から２０ａのように回転させる場合は、移動体２が図中右側へ移動し、アーム１３を右側に押す。これによりアーム１３の他端に連結している舵面側レバー１５が軸１４を介して押され舵面側レバー１５が固定されている舵面２０を舵面軸２１を中心として図中Ｒ’方向に回転させ、舵面は２０ａの位置へ回転することになる。
【００１８】
上記の舵面２０の回転角は移動体３の移動量と対応しており、移動体３の移動量はサーボモータの回転数と対応している。サーボモータの回転数はサーボモータ内蔵のエンコーダにより検出可能である。マーク５を光センサ４が感知した時の舵角の角度がわかると、舵角の制御は光センサ４が信号を感知した時からのサーボモータ回転数の変化により制御可能である。
【００１９】
以上説明の実施の形態によれば、小型サーボモータ１、ボールネジ軸２、リンク機構１０により舵面駆動機構を構成し、舵面駆動機構の舵面の回転角の制御は光センサ４からの位置信号を検出することにより移動体３の移動位置をボールネジ軸２の回転で行う構成とし、モータ１への電力線、センサの信号線はケーブル４５により模型背面から外部に取り出し、模型運動の邪魔にならないように、たなびかせてゆるみを持たせて風洞計測部４１の外へ導くようにしたので、小型の舵面駆動機構を模型に搭載可能とし、応答性が良く、高精度な風洞試験ができるものである。
【００２０】
以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の舵面駆動機構を有する動的風試模型は、（１）航空機の風試模型本体に舵面軸を中心に回動可能に取付けられた舵面と、同舵面に固定された舵面側レバーと、１つの移動体と、同移動体に固定された移動体レバーと、前記舵面側レバーに一端が、前記移動体レバーに他端がそれぞれ回転自在に連結されるアームと、前記移動体に螺合し回転することにより同移動体を直線移動させる１つのネジ軸と、同ネジ軸を回転させるサーボモータとを備えてなることを特徴としている。
【００２２】
上記構成の小型の舵面駆動機構を航空機の風試模型のラダー、水平尾翼、主翼の舵面の駆動機構として組み込んで航空機模型の姿勢制御が容易となり応答性が良く精度の高い風洞試験が可能となる。
【００２３】
本発明の（２）では、移動体に取付けられた位置センサが風洞固定側に取り付けられたマークを検出し、移動体の位置を検出しているので、その移動量が検知できる。従って、移動体の移動量とそのネジ軸の回転数に対応する舵角はあらかじめ設定されるので、サーボモータをこの設定された特性によって制御することにより舵面を正確に駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る舵面駆動機構を有する動的風試模型を適用した風洞試験設備の全体構成図である。
【図２】本発明の舵面駆動機構の詳細な構成図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】従来の航空機模型による風洞試験設備の構成図である。
【符号の説明】
１                  小型サーボモータ
２                  ボールネジ軸
３                  移動体
４                  光センサ
５                  マーク
１０                リンク機構
１１                移動体レバー
１２，１４，２１    軸
１３                アーム
１５                舵面側レバー
２０                舵面
３０，３１，３２    舵面駆動機構
４０                風洞前部
４１                計測部
４２                風洞後部
４３                天井壁
４４                コネクタ
４５                ケーブル
５０                風試模型
６０                気流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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