(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
遮光性を有するロータマスト内で、機体の固定位置に設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出する光学式のセンサと、
光学式センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項２】
ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
遮光性を有するロータマスト内で、そのロータマストに設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出する光学式のセンサと、
光学式センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項３】
ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、機体の固定位置に設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータブレードの各対に対応してロータ回転軸線に関して両側に配置された周方向センサ７８，８２を含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項４】
ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、そのロータマストに設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータブレードの各対に対応してロータ回転軸線に関して両側に配置された周方向センサ７８，８２を含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項５】
周方向センサは、ロータ回転軸線とピボット位置との間の半径方向中央位置に配置されることを特徴とする請求項３または４記載の回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項６】
制御手段は、
対を成す周方向センサ７８，８２；８０，８４の各検出変位量δ７８，δ８２；δ８０，δ８４との差δＳ１，δＳ２を、傾き方向の突風変位量として検出し、
傾き方向の突風変位量に基づいて、ロータブレードのピッチ角を制御することを特徴とする請求項３〜５のうちのいずれか１つに記載の回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項７】
ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、機体の固定位置に設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータ回転軸線上に配置された軸線上センサを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項８】
ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、そのロータマストに設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータ回転軸線上に配置された軸線上センサを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置。
【請求項９】
制御手段は、軸線上センサ８６の検出変位量δＣを、上下方向の突風変位量として検出し、
上下方向の突風変位量に基づいて、上下方向の操舵量としてロータブレードのピッチ角を制御することを特徴とする請求項７または８記載の回転翼航空機の突風制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘリコプタなどの回転翼航空機における突風のような急激な外力がロータブレードに作用したときにおけるロータブレードの非定常的変位を正確に検出して乗り心地を向上する回転翼航空機の突風制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な先行技術は、特許２８８６１３５号（特開平１０−１６８９６）であり、回転翼航空機における突風のような急激な外力がロータブレードに作用したときにおけるロータブレードの非定常的変位を正確に検出することができ、これによって乗り心地を向上することができるようにした構成を有する。この先行技術では、ブレードの下面に金属箔、反射鏡などの反射手段を固定し、機体には、投光手段と受光手段との組合せから構成される複数のセンサを取付け、投光手段からの光が反射手段によって反射され受光手段によって受光されることによってロータブレードの変位を光学的に高精度で検出する。このセンサの出力に基づいて、ロータブレードの突風による変位を修正する。
【０００３】
この先行技術では、ロータブレードを検出するセンサは、光学式構成を有するので、雨天、降雪時にはセンサが作動不良となる。したがって全天候性の検出が望まれる。また先行技術では、太陽光がセンサに直接入射するとき、作動不良となる。さらにロータブレードの突風による変位を修正するために、そのロータブレードのピッチ角を変化させ、ロータブレードの迎角を変化する場合、ロータブレードの下面に固定された反射手段の位置が変化し、これによってセンサの検出出力に誤差を生じる。さらにこのような光学式センサは、比較的構成が複雑であり、高価であるという問題もある。さらにこれらのセンサによって検出されたロータブレードの変位量を演算して、機体の前後方向と左右方向の各傾きを修正する操舵量を得るとともに、上下方向の操舵量を得る必要があり、演算が複雑になるとともに、時間がかかり、ロータブレードの制御が遅れる結果になるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ロータブレードの突風などによる急激な外力の作用時における非定常的変位を、雨天、降雪時などの悪天候にかかわらず、全天候性で、また太陽光の悪影響を受けることなく、検出が可能であり、しかもロータブレードのピッチ角が変化して迎角が変化しても、変位量を正確に検出することができ、さらに構成をできるだけ簡単にして安価に実現することができるようにした回転翼航空機の突風制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
遮光性を有するロータマスト内で、機体の固定位置に設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出する光学式のセンサと、
光学式センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置である。
【０００６】
また本発明は、ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
遮光性を有するロータマスト内で、そのロータマストに設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出する光学式のセンサと、
光学式センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置である。
【０００７】
本発明に従えば、１または複数の対を成すロータブレードの基端部が、弾性変形可能なハブプレートによって結合され、ロータマストの上部内で、ハブプレートが、後述のピボット２２の支持位置で支持され、こうしてハブプレートは、ロータ回転面に関して上下方向に揺動可能であり、しかも回転面の上下方向、前後方向にロータブレードの軸まわりのねじり方向には変位しないようにロータマスト上部に剛性支持される。ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサは、ロータマスト内に配置され、機体の固定位置に、またはロータマストに設けられる。したがってこのようなセンサは、光学式であり、たとえばレーザ光を発生するレーザ源と、ハブプレートによって反射されたレーザ光を受光する受光手段とが備えられた構成を有してもよく、このようなレーザ光を用いるセンサは、構成が簡単であり安価に実現される。
【０００８】
ロータマストは、たとえば金属製であって遮光性を有している。これによって光学式のセンサが設けられるロータマスト内の光的環境が天候に左右されて変化することがない。したがって太陽光による悪影響が生じることを防止できるとともに、雨天、降雪時などの悪天候時においても、ハブプレートの変位を光学式のセンサによって検出することができ、全天候性の検出が可能になる。
【０００９】
さらにセンサはハブプレートの変位を検出し、したがってロータブレードのピッチ角による迎角が変化しても、検出変位に誤差を生じることはなく、変位を高精度で行うことができる。こうしてロータブレードの突風のような急激な外力の作用時において、ハブプレート、したがってロータブレードの変位を高精度で正確に検出し、このようにしてロータブレードの非定常的変位を正確に検出することによって、乗り心地を向上した回転翼航空機の突風制御装置が実現される。
【００１０】
センサを機体の固定位置に設ける構成とすることによって、センサの出力を導くスリップリングなどの電気的接続手段を用いる必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００１１】
また、上述のようにセンサを機体に設ける構成に代えて、センサをロータマストに設けることによって、スリップリングなどの電気的接続手段を必要とするけれども、ハブプレートの変位を常時、連続的に検出することができ、これによってロータブレードの駆動を正確に行うことができるようになる。
【００１２】
また本発明は、ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、機体の固定位置に設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータブレードの各対に対応してロータ回転軸線に関して両側に配置された周方向センサ７８，８２を含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置である。
また本発明は、ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、そのロータマストに設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータブレードの各対に対応してロータ回転軸線に関して両側に配置された周方向センサ７８，８２を含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置である。
【００１３】
本発明に従えば、ロータ回転軸線に関して両側に配置された対を成すロータブレードを連結するハブプレートの変位を、ロータ回転軸線の両側で周方向センサ７８，８２によって、図６（２）に示されるように検出し、こうして回転翼航空機のたとえば前後方向または左右方向のロータ回転面の傾きを正確に把握することができるようになる。
【００１４】
また本発明は、周方向センサは、ロータ回転軸線とピボット位置との間の半径方向中央位置に配置されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、ロータ回転面が機体のたとえば前後方向または左右方向に傾いた状態を正確に把握することができるようになる。
【００１６】
また本発明は、制御手段は、
対を成す周方向センサ７８，８２；８０，８４の各検出変位量δ７８，δ８２；δ８０，δ８４との差δＳ１，δＳ２を、傾き方向の突風変位量として検出し、
傾き方向の突風変位量に基づいて、ロータブレードのピッチ角を制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、図６（２）に示される対を成す周方向センサ７８，８２；８０，８４の出力によって、機体の前後方向または左右方向の傾き方向の突風変位量δＳ１，δＳ２を検出し、これによってロータブレードのサイクリックピッチ角を制御し、回転翼航空機の乗り心地の向上を図ることができる。
【００１８】
また本発明は、ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、機体の固定位置に設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータ回転軸線上に配置された軸線上センサを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置である。
また本発明は、ロータ回転軸線に関して両側の対を成すロータブレードの基端部を、弾性変形可能なハブプレートによって結合し、
中空のロータマストの上部内に、ハブプレートを、ハブプレートのロータ回転軸線から半径方向にずれた支持位置で支持する回転翼航空機の突風制御装置において、
ロータマスト内で、そのロータマストに設けられ、ハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を非接触で検出するセンサと、
センサの出力に応答し、ロータブレードの突風による変位を修正する制御手段とを含み、
前記センサは、ロータ回転軸線上に配置された軸線上センサを含むことを特徴とする回転翼航空機の突風制御装置である。
【００１９】
本発明に従えば、図６（１）に示されるように回転軸線上に軸線上センサを配置し、これによってロータブレードのロータ回転面が上下方向に移動した状態を正確にかつ容易に検出することができるようになる。
【００２０】
また本発明は、制御手段は、
軸線上センサ８６の検出変位量δＣを、上下方向の突風変位量として検出し、上下方向の突風変位量に基づいて、上下方向の操舵量としてロータブレードのピッチ角を制御することを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、軸線上センサ８６によって検出された変位量δＣを、ロータ回転面の上下方向の突風変位量として検出して、制御手段によってコレクティブピッチ角を制御し、こうして複雑な演算処理を行うことなく、突風によるロータ面の上下方向の変位の修正を容易に行うことができるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のヘリコプタ１の一部の断面図である。このヘリコプタ１は、回転翼航空機の一例であり、ロータ回転軸線３に関して両側の対を成すロータブレード２の基端部６は、ハブプレート１０によって結合される。中空のロータマスト１１の上部内には、ハブプレート１０が、そのハブプレート１０のロータ回転軸線３から半径方向（図１の左右方向）にずれたピボット２２付近の支持位置で、支持される。ハブプレート１０は、ロータマスト１１の上部のピボット２２付近の支持位置において、ロータ回転面４（次の図２参照）に関して上下方向に揺動可能であるが、ロータ回転面４の上下方向、前後方向、ロータブレード２の軸線まわりのねじり方向には、変位しないように、ロータマスト１１に剛性支持される。このロータマスト１１は、たとえば金属製または複合材料製であって、したがって遮光性である。
【００２３】
図２は、機体仰角と空気抵抗の関係を示す説明図である。ヘリコプタ１が前進速度Ｖで飛行するとき、ロータブレード２はロータ回転軸３を中心として一定の軌跡を描いて回転する。これは１つの円盤のように見えるのでロータ回転面４と呼ばれる。ロータの発生する推力ベクトルＬは回転面４に対して垂直に発生する。推力ベクトルＬは、機体の重量Ｗと空気抵抗Ｄと、さらに機体が前傾するために生じる下向きの胴体揚力ΔＬとの合力に対して釣り合う。
【００２４】
ヘリコプタ１は、前傾が小さいほど抵抗Ｄは小さくなり、下向き胴体揚力ΔＬも減少するので、できる限り水平に近い方が好ましい。この場合、ロータ回転軸３はロータ回転面４とは垂直でなくなる。今、ロータ回転軸３上に立って１つのロータブレード２を観察すると、１回転中にロータブレード２は角度βで上下動を行う。この角度βをフラッピング角と呼ぶ。
【００２５】
ハブプレート１０は、たとえばガラスなどを強化繊維とした複合材料から成り、弾性変形可能な板ばね状に形成される。ロータブレード２の回転時に、ロータブレード２に作用する遠心力は、ハブプレート１０によって支持され、互いに釣合う。
【００２６】
図３は、図１に示されるロータマスト１１とその付近の水平断面図である。ロータブレード２は、ロータ回転軸線３のまわりに複数（たとえばこの実施の形態では４）のロータブレード２が、周方向に９０度の等間隔をあけて配置され、前述のようにハブプレート１０，１０ａによって結合される。ハブプレート１０，１０ａは、総括的に参照符１０で示すことがある。各対を成すロータブレード２のハブプレート１０は、この実施の形態では直交し、各ハブプレート１０は互いに接触しないように上下に間隔をあけて配置される。
【００２７】
ハブプレート１０は、リードラグヒンジ２０のヒンジラインＨＬの周囲を巻付け、このハブプレート１０のヒンジ２０付近の外側部を包むカフ２１とトーションエレメント２３との間には、ダンパ２４が介在され、ヘリコプタの不安定振動現象である地上共振と空中共振を防止する。地上での回転停止時に、ロータブレード２の垂下がりを防止するために、ドループストップ２５が設けられる。カフ２１よりも半径方向内方に設けられるピボット２２は、ハブプレート１０のリードラグ方向の角変位を許容し、その厚み方向の変位に対しては剛である。ハブプレート１０は、ロータマスト１１のロータマスト本体７と、そのロータマスト本体７の上部に取付けられる上マスト部８との内部空間９に配置される。こうしてロータマスト１１は、滑らかな空力的外形を有し、全体として空気抵抗を低下した形状を有する。
【００２８】
ロータマスト１１の下部は、大直径リング状軸受２７によって支持され、さらにリング歯車２８に係合されて駆動される。軸受２７は、ロータブレード２によって生じた揚力とハブモーメントとを歯車箱２９に伝達し、最終的には機体５を支える。歯車箱２９は、中空リング状であり、その内側空間に、操縦用アクチュエータ３０，３０ａが配置される。操縦用アクチュエータ３０，３０ａの下端部は、歯車箱２９に固定される。操縦用アクチュエータ３０，３０ａの上端部は、ロータコントロール３１に結合される。操縦者の操縦によって、ロータコントロール３１は移動し、この動きは、ピッチリング３２によってロータブレード２の基端部に伝達され、そのロータブレード２のピッチ角が変化される。このロータブレード２のピッチ角はまた、突風による変位を修正するように自動的に制御される。ロータマスト１１の回転トルクは、ピボット２２を介してカフ２１に伝達され、ロータブレード２が回転駆動される。
【００２９】
機体５には、ロータ回転軸線３に垂直な取付面１３を有する取付部材１４が固定される。この取付部材１４の取付面１３には、複数（たとえばこの実施の形態では４）の周方向センサ７８，８０，８２，８４と、ロータ回転軸線３上に軸線上センサ８６が取付けられる。これらの周方向センサ７８，８０，８２，８４は、ロータ回転軸線３の周方向に等間隔に配置され、一方のハブプレート１０の変位量を周方向センサ７８，８２によって検出し、またそのハブプレート１０に直交する下方に配置された他方の参照符１０ａで示されるハブプレートの変位量は、周方向センサ８０，８４によって検出される。本発明の実施の一形態では、ロータ回転軸線３のまわりに１８０度の間隔をあけて配置された少なくとも２つの周方向センサ７８，８２が設けられ、実施の他の形態では、さらにそのほかの周方向センサ８０，８４が設けられ、さらに実施の他の形態では、もっと多くのたとえば１０個程度の周方向センサが配置されてもよい。
【００３０】
図４はセンサ７８〜８６とハブプレート１０とを示す斜視図である。周方向センサ７８〜８４は、ロータ回転軸線３を中心とする一仮想円１６上に配置される。センサ７８〜８６は、レーザ光を発生するレーザ源と、反射光を受光する受光手段との組合せによって構成され、ブレード１０，１０ａには、ロータ回転軸線３を中心とする前述の仮想円１６と同様な仮想円１７上に、各センサ７８〜８４からのレーザ光を反射する金属箔または反射鏡などの反射手段３８〜４４が配置される。さらに軸線上センサ８６の出力に対応してロータ回転軸線３上には、下方のハブプレート１０ａに反射手段４６が固定される。反射手段３８〜４６は、省略されてもよい。こうして本発明の実施の他の形態では、レーザ光に代えて、可視光、赤外線、および電波などの電磁波が用いられてもよく、さらに超音波なとが用いられてもよい。
【００３１】
図５は、周方向センサ７８の出力信号を示す図である。２組の対を成すロータブレード２を連結する２つのハブプレート１０，１０ａが、周方向センサ７８によって検出され、ロータブレード２の１回転毎に、合計４つの検出データが得られる。そのほかの周方向センサ８０〜８４もまた、周方向センサ７８と同様な出力波形を導出する。
【００３２】
図６は、ハブプレート１０の弾性変形した状態を示す簡略化した図である。図６（１）は、ロータ回転面が上方に移動した状態を示す。ハブプレート１０は、下に凸に湾曲する。回転軸線３上の反射手段４６の変位量δＣは、軸線上センサ８６によって検出される。こうしてコレクティブピッチが計測される。周方向センサ７８〜８４によって検出される反射手段３８〜４４の検出変位量δ７８，δ８０，δ８２，δ８４は、すべて等しい値となる。
【００３３】
図６（２）は、ロータ回転面がフラッピング角β傾斜した状態におけるハブプレート１０の弾性変形した状態を簡略化して示す図である。機体５の前後方向に配置された周方向センサ７８，８２によるロータ回転軸線３に沿う検出変位量δ７８，δ８２は、正負の絶対値が等しく、これに対して左右方向に配置された周方向センサ８０，８４の検出変位量δ８０，δ８４は、変化せず、零である。軸線上センサ８６によって検出される反射手段４６の検出変位量δ８６は、変化せず零である。こうしてハブプレート１０のサイクリックピッチが計測される。
【００３４】
図７は、本件発明者のシミュレーション実験結果を示す図である。約３ｔｏｎの全備重量において図６（１）に示されるコレクティブピッチの計測時には、ライン４８に示されるように、ロータブレード２の上下方向のフラッピング角β＝２度あたり検出変位量δＣは約５．０ｍｍである。図６（２）に示されるサイクリックピッチの計測時では、ライン４９に示されるように、ロータブレード２の左右方向フラッピング角β＝２度あたり検出変位量δ７８，δ８２は約３．５ｍｍである。
【００３５】
図８は、図１〜図７に示される本発明の実施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。周方向センサ７８〜８４および軸線上センサ８６の各出力は、マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路５１に与えられる。処理回路５１は、軸線上センサ８６の出力に応答して、図６（１）に関連して前述したコレクティブピッチの計測によって、突風によるプレート１０、したがってロータブレード２の突風による上下方向の変位の修正を行うための上下方向の操舵量を表す信号を導出する。また処理回路５１は、周方向センサ７８〜８４の出力に応答し、機体５の前後方向ｘおよび左右方向ｙの各傾き方向の変位量の修正を行う操舵量を表す信号を導出する。飛行制御回路５２は、処理回路５１からの出力および操縦手段５３からの操縦者の操縦桿の操作によるロータブレード２のロータ回転面の指示移動量とから、非定常的外力、すなわち突風などによるロータ回転面の不所望な変位を修正するように、ロータブレード２のピッチ角を修正する信号を導出してアクチュエータ３０を駆動する。これによって突風などによるロータブレード２の変位が、短時間に自動的に修正され、ヘリコプタ１は突風などの悪影響を受けることがほとんどなくなり、したがってヘリコプタ１の乗り心地が向上される。
【００３６】
本発明の実施の他の形態では、処理回路５１は、軸線上センサ８６の出力に基づいて、図６（１）に示される上下方向の変位量δＣを演算する。また処理回路５１は、図６（２）に示されるように機体５の基軸である前後方向ｘに配置された周方向センサ７８，８２の各検出変位量δ７８，δ８２に基づき、前後方向の突風変位量δＳ１を求めることができる。
δＳ１  ＝  δ７８  −  δ８２                              …（１）
【００３７】
また同様にして、機体５の左右方向ｙに配置された周方向センサδ８０，δ８４の出力に基づき、左右方向ｙの突風変位量δＳ２を演算して求めることができる。
δＳ２  ＝  δ８０  −  δ８４                              …（２）
【００３８】
この実施の形態では、コレクティブピッチの計測とサイクリックピッチの計測とを、軸線上センサ８６と周方向センサ７８〜８４とによって個別的に行うことができ、これによって飛行制御回路５２におけるロータブレード２のピッチ角の制御を容易に行うことができる。
【００３９】
図９は、本発明の実施の他の形態のヘリコプタ１の一部の断面図である。この実施の形態は、前述の図１〜図８に示される実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、ロータマスト１１のロータマスト本体７の上部に固定された上マスト部８に、周方向センサ７８〜８４および軸線上センサ８６が固定して取付けられる。したがってこれらのセンサ７８〜８６は、ハブプレート１０，１０ａおよびロータマスト１１とともに、ロータマスト回転軸線３まわりに回転される。周方向センサ７８，８２は、ハブプレート１０上に形成された反射手段３８，４２にレーザ光を照射し、その反射光を受光することによって、変位量を検出する。また同様に周方向センサ８０，８４は、もう１つのハブプレート１０ａ上に設けられた反射手段４０，４４の変位量を、同様にして検出する。さらに軸線上センサ８６は、ロータ回転軸線３上にあり、ハブプレート１０上に取付けられた反射手段４６の変位を検出する。各センサ７８〜８６の出力は、ロータマスト１１に同軸に固定されたスリップリングと、機体５に固定され、スリップリングに摺動するブラシとを含む電気的接続手段を介して、出力が導出される。図９の実施の形態によれば、ハブプレート１０，１０ａの変位を、常時検出し、これによって前述の式１，２によって、突風変位量を常時検出することができ、したがってロータブレード２のピッチ角の制御を連続的に行うことができ、乗り心地をさらに向上することができる。
【００４０】
本発明の実施の他の形態では、図９において、電気的接続手段は、機体５に固定されたスリップリングと、ロータマスト１１に固定され、スリップリングに摺動するブラシとを含んでもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の本発明によれば、遮光性を有する中空のロータマスト内に設けられたハブプレートのロータ回転軸線に沿う変位を、光学式のセンサによって非接触で検出するので、雨天、降雪時などの天候に悪影響を受けず、全天候性で、ハブプレート、したがってロー
タブレードの変位量を検出することができる。またセンサはロータマスト内に設けられ、したがって太陽光による悪影響が生じることはなく、太陽光による動作不良が生じることはない。さらにハブプレートは、ロータブレードが支持位置で揺動していわば羽ばたくフラッピング運動を生じるだけであるので、ロータブレードのピッチ角の変化による迎角による悪影響が生じることはなく、ハブプレート、したがってロータブレードの変位量を高精度で検出することができ、誤差を抑制することができる。
【００４２】
センサは、たとえばレーザ光を用いる構成とし、これによって、構成の簡略化を図り、安価に実現することができるとともに、測定精度が高い。
【００４３】
さらに、センサは剛性が高いロータマスト内で、ハブプレートの変位を検出するので、機体振動による悪影響が少なく、変位量の高精度の測定が可能である。さらにまたロータマスト内にセンサを、複数個、たとえば１０個程度まで増加して配置することができ、これによって突風などの急激な外力がロータブレードに作用したときにおけるロータブレードの非定常的変位を正確に検出してロータブレードのピッチ角などの制御を行い、応答性を向上することができるようになる。
【００４４】
センサは、機体の固定位置に設けられており、したがってスリップリングなどのようにセンサの出力を導く電気的接続手段を必要とせず、このことによってもまた、構成の簡略化を図ることができる。
【００４５】
請求項２の本発明によれば、センサを、ロータマストに取付けることによって、センサからの出力を導くスリップリングなどの電気的接続手段を必要とするけれども、前述の請求項１と同様に、ハブプレート、したがってロータブレードの変位を全天候性で、太陽光の悪影響を受けることなく、またロータブレードの迎角による誤差を生じることなく測定が可能であるなどの効果が達成される。センサをロータマストに取付けることによって、ハブプレートの変位をロータマストの回転中に常時、連続的に検出することができ、これによってロータブレードの突風変位量を修正する制御をさらに正確に行うことができる。
【００４６】
請求項３および４の本発明によれば、請求項１および２と同様に、前述のようにしてロータブレードの変位量を高精度で検出できるうえ、ロータ回転軸線の両側に配置される１または複数の対を成すロータブレードを各対毎に、周方向センサ７８，８２が配置され、これによってロータ回転面の前後方向および左右方向などの傾きを容易な演算処理で検出することができる。
【００４７】
請求項５の本発明によれば、周方向センサがロータ回転軸線とピボット位置との間の半径方向中央位置に配置されることによって、ロータブレードの各対に対応する周方向センサ７８，８２の検出出力に基づき、ロータ回転面の前後方向および左右方向などの傾きの状態を容易に把握することができるようになる。
【００４８】
請求項６の本発明によれば、ロータ回転軸線の両側に配置されるロータブレードの各対に対応する周方向センサ７８，８２；８０，８４の各出力によって、ハブプレート、したがってロータブレードの機体における前後または左右の傾き方向の突風変位量を検出してロータブレードのピッチ角を制御し、こうして突風などの急激な外力に起因したロータブレードの制御を比較的簡単な演算処理で達成することができるようになる。
【００４９】
請求項７および８の本発明によれば、請求項１および２と同様に、前述のようにしてロータブレードの変位量を高精度で検出できるうえ、図６（１）に示されるように回転軸線上に軸線上センサを配置することにより、ロータブレードのロータ回転面が上下方向に移動した状態を正確にかつ容易に検出することができる。
【００５０】
請求項９の本発明によれば、軸線上センサ８６によって検出された変位量δＣを、ロータ回転面の上下方向の突風変位量として検出し、制御手段によってコレクティブピッチ角を制御することにより、複雑な演算処理を行うことなく、突風によるロータ面の上下方向の変位の修正を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のヘリコプタ１の一部の断面図である。
【図２】ヘリコプタ１の機体仰角と空気抵抗との関係を示す説明図である。
【図３】図１に示されるロータマスト１１とその付近の水平断面図である。
【図４】センサ７８〜８６とハブプレート１０とを示す斜視図である。
【図５】周方向センサ７８の出力信号を示す図である。
【図６】ハブプレート１０の弾性変形した状態を示す簡略化した図である。
【図７】本件発明者のシミュレーション実験結果を示す図である。
【図８】図１〜図７に示される本発明の実施の一形態の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の他の形態のヘリコプタ１の一部の断面図である。
【符号の説明】
１  ヘリコプタ
２  ロータブレード
３  ロータ回転軸線
４  ロータ回転面
５  機体
６  基端部
７  ロータマスト本体
８  上マスト部
１０，１０ａ  ハブプレート
１１  ロータマスト
７８，８０，８２，８４  周方向センサ
８６  軸線上センサ
【図１】
0003600151.tif 000002
【図２】
0003600151.tif 000003
【図３】
0003600151.tif 000004
【図４】
0003600151.tif 000005
【図５】
0003600151.tif 000006
【図６】
0003600151.tif 000007
【図７】
0003600151.tif 000008
【図８】
0003600151.tif 000009
【図９】
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