(57)【要約】  可変ピッチプロペラのプロペラブレードのピッチ角を、・前記プロペラブレードが推進力を生成する正ピッチ角の第１ブレードピッチ角範囲、・第２ブレードピッチ角範囲、・及び前記プロペラが同じ方向に回転する状態で前記プロペラブレードが逆推進力を生成する負ピッチ角の第３ブレードピッチ角範囲において調整する調整装置であって、前記第２ブレードピッチ角範囲は、前記第１ブレードピッチ角範囲と前記第３ブレードピッチ角範囲との間に存在するピッチ角の中間範囲であり、前記ブレードに対する引張り力が極めて小さいピッチ角範囲、低推進力を生成する正ピッチ角の範囲、及び低逆推進力を生成する負ピッチ角の範囲を含み、前記プロペラブレードを前記第１から第３ブレードピッチ角範囲に、又は前記第３から第１ブレードピッチ角範囲に調整することのできる調整装置において、作動装置により作動され、少なくとも第１グループＡにおける前記プロペラブレードが前記第２ブレードピッチ角範囲を通過するとともに、別のグループにおける前記プロペラブレードが正のブレードピッチ角の範囲に存在するように設計される。これに対応するコンピュータにおいて実行可能な可変ピッチプロペラ制御機能及び方法も記載される。
2009541143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変ピッチプロペラのプロペラブレード（１〜８）のピッチ角を
・前記プロペラブレードが推進力を生成する正ピッチ角の第１ブレードピッチ角範囲、
・第２ブレードピッチ角範囲、
・及び前記プロペラが同じ方向に回転する状態で前記プロペラブレード（１０）が逆推進力を生成する負ピッチ角の第３ブレードピッチ角範囲
において調整する調整装置（９）であって、
前記第２ブレードピッチ角範囲は、前記第１ブレードピッチ角範囲と前記第３ブレードピッチ角範囲との間に存在するピッチ角の中間範囲であり、前記ブレードに対する引張り力が極めて小さいピッチ角範囲、低推進力を生成する正ピッチ角の範囲、及び低逆推進力を生成する負ピッチ角の範囲を含み、
前記プロペラブレード（１，２，…）を前記第１から第３ブレードピッチ角範囲に、又は前記第３から第１ブレードピッチ角範囲に調整することのできる調整装置において、
作動装置により作動され、少なくとも第１グループＡにおける前記プロペラブレードが前記第２ブレードピッチ角範囲を通過するとともに、別のグループ（Ｂ）における前記プロペラブレード（１，２，…）が正のブレードピッチ角の範囲に存在するように設計される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載の調整装置において、
逆推進力を生成するために前記第１グループ（Ｂ）におけるプロペラブレードのみが前記第２ピッチ角範囲を通過して前記第３ピッチ角範囲に変更可能であり、前記可変ピッチプロペラが逆推進位置にあるときに、臨界ピッチ角を含むブレードピッチ角の範囲を通過した前記プロペラブレード（Ｂ）により生成する逆推進力は、前記第１グループ（Ａ）におけるプロペラブレードにより生成する推進力よりも大きくなるように設計される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラブレードの少なくとも２つのグループ（Ａ，Ｂ）が、互いに対して所定の時間差をもって、第１ブレードピッチ角範囲から、第２ブレードピッチ角範囲を通過して第３ブレードピッチ角範囲に到達し、
前記時間差は、前記１つのグループ（Ｂ）におけるプロペラブレードが前記第１ブレードピッチ角範囲又は前記第３ブレードピッチ角範囲に存在するとともに、他のグループ（Ａ）におけるプロペラブレードが第２ブレードピッチ角範囲に存在し、又はこれと逆のように設定される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラブレードのピッチ角を各別に調整する複数の駆動装置を備え、前記駆動装置は、信号線又はデータ線を通じて同駆動装置を指令するとともに前記プロペラブレードを調整する作動装置に接続される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
・少なくとも所定の作動装置によって調整可能な１つの調整要素（９４）と、
・少なくとも前記調整要素（９４）に蝶番式に取り付けられるとともに、各プロペラブレード（１，２…）に対応する連結装置（９５）に蝶番式に取り付けられ、前記プロペラブレードを各別に調整する１つの仲介要素（９１，９２）
を備え、
少なくとも１つの前記調整装置、少なくとも１つの前記仲介要素及び前記連結装置（９５，１９５，２９５）を備える幾何学的配置構成により、前記調整要素の調整機能としての前記ブレードピッチ調整の移動機能が得られ、
・少なくとも１つの前記調整要素の前記第１調整範囲において、前記各プロペラブレードのグループのピッチ角は、前記第１ブレードピッチ角範囲に存在し、最大１０°の相違量を有し、
・少なくとも１つの前記調整要素の前記第２調整範囲において、前記プロペラブレードの前記第１グループのピッチ角は、前記第２ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループ（Ｂ）のピッチ角は、前記第１ブレードピッチ角範囲に存在し、
・少なくとも１つの前記調整要素の前記第３調整範囲において、逆推進作動モードを実施するために、前記プロペラブレードの前記第１グループのピッチ角は、前記第３ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループ（Ｂ）のピッチ角は、前記第１ブレードピッチ角範囲に存在する
ことを特徴とする調整装置。
【請求項６】
請求項５に記載の調整装置（９）において、
・クランク（９２，１９２，２９２）は、回転可能に前記各プロペラブレードに取り付けられ、同クランク（９２，１９２，２９２）において、連結要素を蝶番式に支持する連結装置（９５，１９５，２９５）がそれぞれ設けられ、同連結装置（９５，１９５，２９５）は、前記プロペラの軸線に対して偏心的に配置され、
・プロペラブレード（１，２…）を各別に調整する少なくとも１つの連結要素（９１，１９１，２９１）は、前記調整要素（９４）に蝶番式にそれぞれ取り付けられるとともに、前記連結装置（９５，１９５，２９５）に蝶番式にそれぞれ取り付けられ、
・前記作動装置の出力部と前記仲介要素とを連結するための調整要素を１つ又は２つ以上備える
ことを特徴とする調整装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の調整装置（９）において、
前記各調整要素は、前記プロペラの軸線（Ｘ）に沿って延びる案内装置よって移動させられるように案内され、前記調整要素が移動させられる際に、同調整要素の回転角が一定であり、前記調整要素毎に対応して１つの前記案内装置を設ける構成、及び複数の前記調整要素に対応して１つの前記案内装置を設ける構成少なくとも一方が採用される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項８】
請求項７に記載の調整装置（９）において、
前記調整要素を同一の前記案内装置に設置する構成、及び複数の前記案内装置を備え、前記プロペラブレードの１つのグループにおける前記調整要素を１つの専用の前記案内装置に配置する構成の少なくとも一方が採用される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項９】
請求項５又は６に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラの軸線（Ｘ）に沿って延びる紡錘部を備え、前記調整要素（９４，１９４）は、前記紡錘部上において移動可能であり、同調整要素の回転角は、その移動に伴って変更され、
前記調整要素毎に対応して１つの前記紡錘部を設ける構成、及び複数の前記調整要素に対応して１つの前記紡錘部を設ける構成の少なくとも一方が採用される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラブレードの各グループに対応して１つの調整要素（１９４，２９４）が設けられる
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の調整装置（９）において、
同一の前記紡錘部に複数の前記調整要素が配置される構成、及び複数の前記紡錘部が設けられ、前記プロペラブレードの１つのグループに対応する各調整要素が１つの専用紡錘部に配置される構成のいずれか一方が採用される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラブレードの異なるグループに対応する複数の前記調整要素は、機械的に連結され、
前記第１グループＡのプロペラブレードのブレード基部（９３）における前記連結装置（９５）は、前記プロペラの軸線回りの回転方向において、少なくとも１つの別のグループ（Ｂ）のブレード基部（９３）における連結装置（９５）に対してオフセットされる
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
前記各調整要素（１９４，２９４）は、１つのグループのプロペラブレードを調整し、１つの作動装置及び１つの駆動装置により独立して作動される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１４】
請求項５〜８のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
前記作動装置によって調整可能、且つプロペラの軸線（Ｘ）を中心に回転可能な調整要素（２９４）、並びに同調整要素と前記各プロペラブレードの連結装置とに蝶番式に取り付けられた仲介要素を備える
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラの軸線（Ｘ）の長さ方向に延びる紡錘部を備え、
前記調整要素（９４，１９４）は、前記紡錘部上において移動可能であり、同調整要素の回転角は、その移動に伴って変更される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の調整装置（９）において、
前記各調整要素は、前記プロペラの軸線（Ｘ）に沿って延びる案内装置よって移動させられるように案内され、前記調整要素が移動させられる際に、同調整要素の回転角が一定であり、前記調整要素毎に対応して１つの前記案内装置を設ける構成、及び複数の前記調整要素に対応して１つの前記案内装置を設ける構成少なくとも一方が採用される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
同調整装置（９）は、偶数個の前記ブレード基部（９３）に連結され、
前記第１グループ（Ａ）におけるプロペラブレードと、前記第２グループ（Ｂ）におけるプロペラブレードとは、プロペラの軸線（Ｘ）の回りの回転方向において交互に配置される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
同調整装置（９）は、総計４つのプロペラブレードに連結され、
前記プロペラの軸線（Ｘ）に対して対向側に位置する２つのプロペラブレードは、前記第１グループに配置される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項１９】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
同調整装置（９）は、総計６つのプロペラブレードに連結され、
前記プロペラの軸線（Ｘ）に対して対向側に位置する総計２つのプロペラブレードは、前記第１グループに配置される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項２０】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
同調整装置（９）は、総計９つのプロペラブレードに連結され、
総計３つの前記プロペラブレードが前記プロペラブレードの前記第１グループに配置されるとともに、前記プロペラの軸線（Ｘ）の回りの回転方向において、前記第１グループにおける隣接の２つのプロペラブレードの間に前記第２グループにおける２つのプロペラブレードが設置される
ことを特徴とする調整装置。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の調整装置（９）において、
前記プロペラブレードの前記第１グループ（Ａ）は複数設けられる
ことを特徴とする調整装置。
【請求項２２】
請求項６〜２１のいずれか一項に記載の調整装置を備える可変ピッチプロペラであって、
プロペラシャフトと、同プロペラシャフトに対してその周方向に沿って固定された複数のブレード基部とを備え、
前記各ブレード基部は、前記プロペラブレードに支持されるためのベアリング装置をそれぞれ備え、
前記各プロペラブレード（１，２…）は、同プロペラブレードが前記プロペラの軸線（Ｘ）に対して所定の角度に伸びるブレードの軸線（Ｙ）を中心に回転可能に、同プロペラブレードに対応する前記ベアリング装置にそれぞれ取り付けられる
ことを特徴とする調整装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の調整装置（９）を有する可変ピッチプロペラにおいて、
力作用部（９５）を備える偶数個のブレード基部９３は設けられ、前記第１グループ（Ａ）におけるプロペラブレードのブレード基部（９３）の力作用部（９５）と、前記第２グループにおけるプロペラブレードのブレード基部（９３）とは、プロペラの軸線（Ｘ）の回りの回転方向において交互に配置される
ことを特徴とする可変ピッチプロペラ。
【請求項２４】
請求項２３に記載の調整装置（９）を有する可変ピッチプロペラにおいて、
総計４つの力作用部（９５）が設けられて前記ブレード基部（９３）にそれぞれ対応して配置され、
前記プロペラの軸線（Ｘ）に対して対向側に位置する２つの力作用部（９５）は、前記プロペラブレードの前記第１グループに配置される
ことを特徴とする可変ピッチプロペラ。
【請求項２５】
請求項２２に記載の調整装置（９）を有する可変ピッチプロペラにおいて、
総計６つ或いは８つの力作用部（９５）が設けられて前記ブレード基部（９３）にそれぞれ対応して配置され、
前記プロペラの軸線（Ｘ）に対して対向側に位置する２つの力作用部（９５）は、前記プロペラブレードの前記第１グループに配置される
ことを特徴とする可変ピッチプロペラ。
【請求項２６】
請求項２２に記載の調整装置（９）を有する可変ピッチプロペラにおいて、
総計９つの力作用部（９５）が設けられて前記ブレード基部（９３）にそれぞれ対応して配置され、
総計３つの前記力作用部（９５）が前記プロペラブレードの前記第１グループに配置されるとともに、前記プロペラの軸線（Ｘ）の回りの回転方向において、前記第１グループにおける隣接の２つの力作用部（９５）の間に前記第２グループにおける２つの力作用部（９５）が設置される
ことを特徴とする可変ピッチプロペラ。
【請求項２７】
請求項１〜２６に記載の調整装置による調整に基づいて前記プロペラブレードのブレードピッチ角を調整するために、前記調整装置を作動する制御装置。
【請求項２８】
コンピュータにおいて実行可能な、プロペラの調整装置による調整のための制御機能において、
その制御プログラムは、前記プロペラのプロペラブレードを調整するためにデータを入力変数として使用し、出力信号として、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の調整装置を作動させるための指令変数を生成する
ことを特徴とする制御機能。
【請求項２９】
可変ピッチプロペラのプロペラブレード（１〜８）のピッチ角を
・前記プロペラブレードが推進力を生成する正ピッチ角の第１ブレードピッチ角範囲、
・第２ブレードピッチ角範囲、
・及び前記プロペラが同じ方向に回転する状態で前記プロペラブレード（１０）が逆推進力を生成する負ピッチ角の第３ブレードピッチ角範囲
において調整するための方法であって、
前記第２ブレードピッチ角範囲は、前記第１ブレードピッチ角範囲と前記第３ブレードピッチ角範囲との間に存在するピッチ角の中間範囲であり、前記ブレードに対する引張り力が極めて小さいピッチ角範囲、低推進力を生成する正ピッチ角の範囲、及び低逆推進力を生成する負ピッチ角の範囲を含む方法において、
・前記プロペラブレードのそれぞれのグループのピッチ角が前記第１ブレードピッチ角範囲に存在する巡航飛行作動モードと、
・逆推進作動モードと
を提供し、
前記逆推進作動モードにおいて、
・少なくとも１つの調整要素の第１調整範囲において、前記プロペラブレードのそれぞれのグループのピッチ角が前記第１ブレードピッチ角範囲に存在し、
・少なくとも１つの調整要素の第２調整範囲において、前記プロペラブレードの前記第１グループのピッチ角は、臨界ピッチ角を含む前記第２ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループ（Ｂ）のピッチ角は、前記第１ブレードピッチ角範囲に存在し、
・少なくとも１つの調整要素の第３調整範囲において、逆推進作動モードを実施するために、プロペラブレードの第１グループのピッチ角は、第３ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループ（Ｂ）のピッチ角は、第１ブレードピッチ角範囲に存在する
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の可変ピッチプロペラのプロペラブレード（１〜８）のピッチ角を調整するための方法において、
逆推進作動モード中に、少なくとも１つの前記第１グループ（Ｂ）におけるプロペラブレードのみが臨界ピッチ角を含む前記第２ピッチ角範囲を通過して前記第３ピッチ角範囲に変更可能であり、前記可変ピッチプロペラが逆推進位置にあるときに、臨界ピッチ角を含むブレードピッチ角の範囲を通過した前記プロペラブレード（Ｂ）により生成する逆推進力は、前記第１グループ（Ａ）におけるプロペラブレードにより生成する推進力よりも大きくなるように設計される
ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の可変ピッチプロペラのプロペラブレード（１〜８）のピッチ角を調整するための方法において、
逆推進作動モード中に、前記プロペラブレードの少なくとも２つのグループ（Ａ，Ｂ）が、互いに対して所定の時間差をもって、第１ブレードピッチ角範囲から、第２ブレードピッチ角範囲を通過して第３ブレードピッチ角範囲に到達し、
前記１つのグループ（Ｂ）におけるプロペラブレードが前記第１ブレードピッチ角範囲又は前記第３ブレードピッチ角範囲に存在するとともに、他のグループ（Ａ）におけるプロペラブレードが第２ブレードピッチ角範囲に存在し、又はこれと逆のようにプロペラブレードを設計する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変ピッチプロペラにおけるプロペラブレードのピッチ角を調整する調整装置、可変ピッチプロペラ、調整装置を作動させる制御装置、コンピュータにおいて実行可能な調整装置を調整する制御機能、及びプロペラブレードのピッチ角を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能のプロペラ駆動の航空機は、可変ピッチプロペラを備えており、この可変ピッチプロペラのプロペラブレードのピッチ角は、それぞれの飛行条件（離陸、上昇飛行、巡航飛行、降下飛行、着陸）に順応することができ、且つ着陸過程の最終段階において制動操作のために逆推進力を生成するように設定されることが可能である。飛行モード中には、プロペラブレードが限定された正のピッチ角に設定される一方、逆推進モード中には、プロペラが飛行モードと同じ方向に回転するとともに、プロペラブレードのピッチ角が負の値に設定される。
【０００３】
推進モードから制動モード又は逆推進モードへの過渡期には、プロペラブレードを正ピッチ角領域から負ピッチ角領域にまで回転させることが必要である。この操作の間に、プロペラが運動によって生じる風に吹かれる。正ピッチ角領域から負ピッチ角領域への過渡における臨界領域、即ちプロペラが推進力も逆推進力も生成しない場合、プロペラブレードに対する空力的抵抗の低下により、プロペラブレードの回転速度が高い値になる。これにより、駆動システム、特にタービンを備える駆動システムの全体において高い負荷が発生する。従来の技術では、プロペラブレードを回転させることや、負荷をかけられる駆動部品の出力を低下させる設計や、又はその推進力も逆推進力も発生していない臨界領域を特別に速く通過する等の構成を採用することにより、上述の問題点を解決しようとしている。ところで、これらの方法には、全て付随の欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、推進力反転時に駆動システムにおける負荷を低減することにより、可変ピッチプロペラのプロペラブレードのピッチ角を調整する改善された調整装置、可変ピッチプロペラ、調整装置を駆動する制御装置、コンピュータにおいて実行可能な、調整装置を調整する制御機能、及びプロペラブレードのピッチ角を調整する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、独立請求項における発明の内容により達成される。他の形態は、これら形態を言及する従属請求項において明細に記載される。
本発明は、同じ方向に回転する状態でプロペラが推進力を生成するピッチ角とプロペラが逆推進力を生成するピッチ角との間で調整可能に複数のプロペラブレードを備えた可変ピッチプロペラ、及びプロペラブレードが回転されて推進力も逆推進力も発生しない臨界領域を通過するように、可変ピッチプロペラのプロペラブレードのピッチ角を調整する調整装置を提供する。本発明では、プロペラブレードが少なくとも１つの第１グループと１つの第２グループとに分けられ、１つのグループにおけるプロペラブレードが回転されて上述の臨界領域を通過するとともに、他のグループにおけるプロペラブレードがその臨界領域に存在しないように、調整装置が設計される。
【０００６】
本発明に係る可変ピッチプロペラの１つの例では、逆推進力を生成するために１つのグループにおけるプロペラブレードのみが上述の臨界領域を通過し、臨界領域において回転されるプロペラブレードにより生成する逆推進力は、その臨界領域に存在しないプロペラブレードにより生成する推進力よりも大きくなるように、調整装置が設計される。
【０００７】
本発明に係る可変ピッチプロペラの別の例では、プロペラブレードの各グループが異なる時間にその臨界領域を通過することにより、他のグループにおけるプロペラブレードが推進力も逆推進力も生成しないときに、１つのグループにおけるプロペラブレードが推進力又は逆推進力を生成するように、制御装置が設計される。
【０００８】
本実施形態に係る可変ピッチプロペラの一実施形態によれば、プロペラブレードは、ブレード基部において、プロペラの軸線に対して放射状に延びるブレードの軸線を中心に回転可能に固定され、調整装置は少なくとも、プロペラの軸線の長さ方向において移動可能な１つのヨーク、及びこのヨークと各プロペラブレードのブレード基部においてブレード軸に対して偏心的に設けられた力作用部との間に蝶番式に連結された仲介要素を備える。これら仲介要素に起因して、ヨークがプロペラの軸線の長さ方向に移動させられる際に、プロペラブレードがそれらの軸線を中心に回転する。プロペラブレードの１つのグループと他のグループとの力作用部は、１つのグループにおけるプロペラブレードが臨界領域を通過するとともに、他のグループが臨界領域に存在しないように、互いに対してオフセットされている。
【０００９】
本発明に係る可変ピッチプロペラの一実施形態によれば、同プロペラは、偶数個のプロペラブレードを有し、これらプロペラブレードは、互いに対してオフセットされた２つのグループに分けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、最新の高性能のプロペラ駆動の航空機に適用され、複数のプロペラブレード１，２…を備えるプロペラ１０の斜視構造を示す。このプロペラ１０は、より特定的には、タービンにより駆動されることが可能である。これらプロペラブレード１，２…のピッチ角は、これらプロペラブレードの位置が航空機の飛行状態、即ち離陸、着陸、巡航飛行、降下飛行、又は上昇飛行に順応できるように、個別に調整されることが可能である。さらに、これらプロペラブレード１，２のピッチ角は、同プロペラブレードが同じ方向へ回転中に逆推進力を生成できるように調整されることもできる。これにより、航空機の着陸過程の最終段階において、その逆推進力により、航空機を制動することができる。プロペラブレード１，２…のピッチ角は、推進モードにおいては正の値に設定され、逆推進モードにおいては負の値に設定される。各プロペラブレード１，２…は、略同プロペラブレードの長さ方向に、且つプロペラの軸線Ｘに対して放射状に延びる軸Ｙを中心にそれぞれ回転可能になっている。
【００１１】
図２は、図１におけるプロペラブレード１のブレード基部９３示す概略拡大図である。視角方向の手前側に存在するプロペラハブ１１の軸線Ｘは、二点鎖線のみにより示される。
【００１２】
図３ａ及び３ｂは、プロペラブレード１，２を調整する調整装置を示している。図示されるこの代表的な実施例における調整装置９は、プロペラの軸線Ｘに沿って移動できるヨーク９４、及びこのヨーク９４と各プロペラブレード１，２…のブレード基部９３との間にそれぞれ蝶番式に連結された仲介要素９１，９２を備えている。ブレード基部９３において、仲介要素９１，９２は、力作用部９５にそれぞれ連結されており、クランク式でブレードの軸線Ｙに対して偏心的に配置されている。ヨーク９４がプロペラの軸線Ｘに沿って移動させられると、プロペラブレード１，２…は、それらの軸線Ｙを中心に回転される。この駆動態様に代えて、調整装置９は、例えば歯車の手段、歯付きロッド等、他の適切な駆動手段により駆動されることも可能である。
【００１３】
プロペラ１０のプロペラブレード１，２…は、少なくとも１つの第１グループＡと１つの第２グループＢとに分けられる。調整装置９は、グループＡにおけるプロペラブレードが臨界領域に存在しないときにグループＢにおけるプロペラブレードが臨界領域を通過するように、又はその逆のパターンが成立するように、グループでプロペラブレードを調整する。なお、その臨界領域は、従来の技術において述べたように、プロペラブレードが推進力も逆推進力も生成せず、少量の空力的抵抗を受ける領域である。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、その調整装置９は、逆推進力を生成するために１つのグループＢにおけるプロペラブレードのみが回転されて上述の臨界領域を通過するとともに、他のプロペラブレード、特定的にはグループＡにおけるプロペラブレードが少なくとも所定値以上の推進力を生成するように設計される。この状態は、図４に示されている。この場合、グループＡにおけるプロペラブレードのピッチ角は、一点鎖線により示されるとともに、グループＢにおけるプロペラブレードのピッチ角は、実線により示される。これらグループＡ，Ｂにおけるプロペラブレードのピッチ角は、正確な参照ピッチ角として機能し、「２０°」以上であるときには、プロペラブレード１，２…のピッチ角と略一致する。
【００１５】
ピッチ角が「４８°」近傍の初期値から減少する場合、最初は、グループＡ，Ｂの双方におけるプロペラブレードのピッチ角が同じ程度の値に減少し、ピッチ角がおよそ「２０°」以下に減少すると、グループＡにおけるプロペラブレードとグループＢにおけるプロペラブレードとの間に相違が発生する。しかし、上述の参照ピッチ角が減少する際に、グループＡにおけるプロペラブレードのピッチ角は、「１８°」の近傍に停滞し、即ちこのピッチ角の更なる減少が発生しないが、グループＢにおけるプロペラブレードのピッチ角が更に減少し、「０」を通過して「−１５°」の近傍に到達する。つまり、グループＡにおけるプロペラブレードは少量の推進力を生成するように設定されている際に、グループＢにおけるプロペラブレードは逆推進力を生成する。この場合、総合的に所望の逆推進力を生成するために、臨界領域を通過したグループＢにおけるプロペラブレードにより生成する逆推進力が、未だその臨界領域を通過していないグループＡにおけるプロペラブレードより生成する推進力よりも大きく設定されている。
【００１６】
別の実施形態によれば、調整装置９は、グループＡ及びグループＢにおけるプロペラブレードが異なる時間に上述の臨界領域を通過するように設計されている。これにより、グループＡにおけるプロペラブレードが推進力も逆推進力も生成しない、つまりこれらプロペラブレードが臨界領域に存在するときに、１つのグループＢにおけるプロペラブレードが推進力又は逆推進力を生成する。また、逆の場合も成立する。これにより、プロペラ駆動装置の許容最大回転速度がその限界値を超えることを抑制するために１つのグループにおけるプロペラブレードが十分の引張り力を生成することを確保することができる。
【００１７】
図３ａ，３ｂに概略的に示される実施形態においては、ブレード基部９３における力作用部９５の位置、仲介要素９１，９２の長さ、及び少なくとも１つヨーク９４の軸線Ｘに対する位置は、グループＡにおけるプロペラブレードが未だその臨界領域に到達していないとき、又はもはや同領域に存在しないときに、１つのグループＢにおけるプロペラブレードがちょうどその臨界領域を通過するように設定される。これは、ブレード基部９３上の力作用部９５の円周方向における位置の相違と、ヨーク９４のプロペラの軸線Ｘに対する位置の相違とにより概略的に示される。
【００１８】
本発明に係る調整装置９は、可変ピッチプロペラのプロペラブレード１〜８のピッチ角を
・プロペラブレードが推進力を生成する正ピッチ角の第１ブレードピッチ角範囲、
・第２ブレードピッチ角範囲、
・プロペラ１０が同じ方向に回転する状態でプロペラブレードが逆推進力を生成する負ピッチ角の第３ブレードピッチ角範囲
において調整することをその目的とする。
【００１９】
第２ブレードピッチ角範囲は、第１ブレードピッチ角範囲と第３ブレードピッチ角範囲との間に存在するピッチ角の中間範囲であり、ブレードに対する引張り力が極めて小さいピッチ角範囲、低推進力を生成する正ピッチ角の範囲、及び低逆推進力を生成する負ピッチ角の範囲を含む。第２ブレードピッチ角範囲に存在し、低推進力を生成する正ピッチ角の範囲は、より特定的には、最小引張り力から最大正推進力の１０％までである。
【００２０】
上述の調整装置９は、作動装置により作動される際に、プロペラブレード１，２，…を第１ブレードピッチ角範囲から第３のブレードピッチ角範囲に調整し、又はこれと逆のパターンで調整するように使用される。この場合、調整装置９は、少なくともプロペラブレード１，２，…の１つの第１グループＡが、臨界ピッチ角を含む第２ブレードピッチ角範囲を通過するとともに、他のグループＢにおけるプロペラブレードが正のブレードピッチ角の範囲に存在するように設計される。
【００２１】
より特定的には、この調整装置９は、逆推進力を生成するために、プロペラブレードの第１グループＢのみが第２ピッチ角範囲を通過して第３ピッチ角範囲に変更可能になるように設計されることが可能である。可変ピッチプロペラが逆推進位置にあるときに、ピッチ角が臨界値であるブレードピッチ角の範囲を通過するグループＢのプロペラブレードにより生成する逆推進力は、第１グループＡにおけるプロペラブレードにより生成する推進力よりも大きい。
【００２２】
プロペラブレードの少なくとも２つのグループＡ，Ｂが、他のグループ対して所定の時間差をもって、第１ブレードピッチ角範囲から、第２ブレードピッチ角範囲を通過して第３ブレードピッチ角範囲にそれぞれ到達するように、上述の調整装置９を設計することができる。
【００２３】
より特定的には、１つのグループＢのプロペラブレードが第１ブレードピッチ角範囲又は第３ブレードピッチ角範囲に存在するとともに、他のグループＡのプロペラブレードが第２ブレードピッチ角範囲に存在する、といったプロペラブレードの設定、及びこれと逆の設定を提供できるように、上述の時間差を設定することができる。
【００２４】
通常、つまり本発明の上述した各実施例及び変形例においては、手動により、又は信号に基づき作動される逆推進作動モードにおいて、調整装置の上流側に接続された作動装置又は駆動装置に適切な命令信号を送信する制御装置により、上述の手順を自動的に実行することができる。また、調整装置の上流側に接続された作動装置又は駆動装置は、調整装置を逆推進位置に移動させることができる。これにより、調整装置は、調整要素をプロペラブレードに連結する機械的連結部材を介して、プロペラブレードの各グループの時間差を生成する。
【００２５】
調整装置９は、作動装置に信号線又はデータ線を通じて接続され、プロペラブレード毎にそのピッチ角を調整可能な駆動装置を備えてもよい。なお、作動装置は、この駆動装置指令を与えるとともに、プロペラブレードを調整するためのものである。
【００２６】
通常、調整装置は、作動装置により作動される、或いは調整される１つ又は複数の調整要素を備えている。プロペラブレードを調整するために、仲介要素を介して調整装置の少なくとも１つの調整要素がプロペラブレードに連結されることが可能である。より特定的には、プロペラブレード１，２，…をそれぞれ調整するための少なくとも１つの仲介要素９１が設けられ、各仲介要素９１は、調整要素９４に蝶番式に取り付けられるとともに、各プロペラブレード１，２…のそれぞれの連結装置９５に蝶番式に取り付けられている。
【００２７】
少なくとも１つの調整要素の調整をその基礎とし、プロペラブレードをグループで調整する上述の方法は、例えば仲介要素、又は少なくとも１つの連結装置の幾何学的配置、調整要素の調整によるブレード調整のための移動機能を有する少なくとも１つの仲介要素及び連結装置等、連結部材の機械的な連結を基礎とする運動的構成により得られることができる。
【００２８】
・少なくとも１つの調整要素の第１調整範囲において、各プロペラブレードのグループのピッチ角は、第１ブレードピッチ角範囲に存在し、より特定的には、最大１０°の相違量を有し、
・少なくとも１つの調整要素の第２調整範囲において、プロペラブレードの第１グループのピッチ角は、第２ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループＢのピッチ角は、第１ブレードピッチ角範囲に存在し、
・少なくとも１つの調整要素の第３調整範囲において、逆推進作動モードを実施するために、プロペラブレードの第１グループのピッチ角は、第３ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループＢのピッチ角は、第１ブレードピッチ角範囲に存在する。
【００２９】
この場合、より特定的には、調整装置９を以下のように実施することができる。
・クランク９２，１９２，２９２は、回転可能に各プロペラブレードに取り付けられ、これらクランク９２，１９２，２９２において、連結要素を蝶番式に支持する連結装置９５，１９５，２９５がそれぞれ設けられ、これら連結装置９５，１９５，２９５は、プロペラの軸線に対して偏心的に配置される。
【００３０】
・プロペラブレード１，２…をそれぞれ調整する少なくとも１つの連結要素９１，１９１，２９１は、調整要素９４に蝶番式にそれぞれ取り付けられるとともに、連結装置９５，１９５，２９５に蝶番式にそれぞれ取り付けられる。
【００３１】
・調整装置９は、作動装置の出力部と仲介要素とを連結するための調整要素を１つ又は２つ以上備える。
グループでプロペラブレードを調整するための複数の調整要素を備える調整装置の一実施態様において、より特定的には、各調整要素が、プロペラの軸線Ｘに沿って延びる案内装置、例えば案内棒や案内桁によって移動させられるように、案内されることが可能である。なお、調整要素が移動させられる際に、同調整要素の回転角が一定である。この場合、より特定的には、調整要素毎に対応して１つの案内装置を設け、又は複数の調整要素に対応して１つの案内装置を設けることができる。この場合には、これら調整要素を同一の案内装置に設置することができる。代わりに、複数の案内装置を設け、プロペラブレードの１つのグループにおける調整要素を１つの専用案内装置に配置することもできる。
【００３２】
調整装置９の別の実施形態において、調整装置９がプロペラの軸線Ｘに沿って延びる紡錘部を有し、調整要素９４，１９４がその紡錘部上において移動可能な構成を採用してもよい。なお、調整要素９４，１９４が紡錘部上において移動させられる際に、同調整要素９４，１９４の回転角が変更される。作動装置は、紡錘部における回転又は移動に基づいて調整要素を調整することができる。調整要素の調整作動とともに、仲介要素の運動によりプロペラブレードが調整される。ここで、複数の紡錘部が設けられる場合には、調整要素毎に対応して１つの紡錘部を設けることができ、１つの紡錘部が設けられる場合には、複数の調整要素に対応して１つの紡錘部を設けることができる。
【００３３】
調整装置９の別の実施形態において、プロペラブレードのグループ毎に対応して１つの調整要素１９４，２９４を設け、これら調整要素を同一の紡錘部又は案内装置に配置することができる。複数の紡錘部或いは案内装置が設けられた場合には、プロペラブレードの１つのグループにおける各調整要素を異なる紡錘部又は案内装置に配置することができる。この実施形態においては、各紡錘部自身は、１つ又は２つ以上の調整要素を介して、１つのプロペラブレードを調整することができる。
【００３４】
この場合、より特定的には、各調整要素１９４，２９４がプロペラブレードの異なるグループにそれぞれ固定されることが可能である。これら調整要素は、各グループ、例えば第１グループＡのプロペラブレードのブレード基部９３において連結装置９５に仲介要素を介してそれぞれ固定されている。グループでのプロペラブレードの調整を可能にするために、プロペラブレードの第１グループに属する連結装置の回転位置が、プロペラの軸線回りの回転方向において、他の連結に対し、且つ少なくとも１つの別のグループＢのブレード基部９３における連結装置９５に対してオフセットされている。
【００３５】
本発明の１つの代替実施形態においては、グループでプロペラブレードを調整するために複数の調整要素が設けられ、これら調整要素は、機械的に固定されておらず、制御装置又は作動装置により独立して駆動される。なお、各調整要素１９４，２９４は、プロペラブレードの１つのグループを調整し、１つの作動装置及び１つの駆動装置により独立して作動される。
【００３６】
別の実施形態において、調整装置は、作動装置によりプロペラの軸線Ｘを中心に回転されることが可能な調整要素２９４、並びに調整要素と各プロペラブレードの連結装置とに蝶番式に取り付けられた仲介要素を備えることが可能である。この目的のために、より特定的には、調整装置９がプロペラの軸線Ｘに沿って延びる紡錘部を有し、調整要素９４，１９４がその紡錘部上において移動可能な構成を採用してもよい。なお、調整要素９４，１９４が紡錘部上において移動させられる際に、同調整要素９４，１９４の回転角は変更される。代わりに、各調整要素がプロペラの軸線Ｘに沿って延びる案内装置によって移動させられて案内されることが可能である。なお、調整要素が移動させられる際に、同調整要素の回転角が一定である。この場合、調整要素毎に対応して１つの案内装置を設け、又は複数の調整要素に対応して１つの案内装置を設けることができる。
【００３７】
より特定的には、プロペラブレードの配置、つまり時間差を調整するためのプロペラブレードのグループの配置態様は、以下に記載の構成を採用することができる。
偶数個のプロペラブレードとブレード基部９３とが設けられるとともに、偶数個のブレード基部９３に連結される調整装置が設けられることが可能である。なお、第１グループＡにおけるプロペラブレードと、第２グループＢにおけるプロペラブレードとは、プロペラの軸線Ｘ回りの回転方向において交互に配置されている。
【００３８】
より特定的には、４つのプロペラブレードとブレード基部９３とが設けられるとともに、調整装置が総計４つのプロペラブレードに連結されることが可能である。図７ａに示されるように、プロペラの軸線Ｘに対して対向側に位置する２つのプロペラブレードが第１グループに配置される。
【００３９】
より特定的には、図７ｂ，７ｃ、及び図７ｄ，７ｅに示されるように、６つ又は８つのプロペラブレードとブレード基部９３とが設けられるとともに、調整装置がこれらに対応して総計６つ又は８つのプロペラブレードに連結されるように設計されることが可能である。プロペラの軸線Ｘに対して対向側に位置する２つのプロペラブレードは、プロペラブレードの第１のグループを構成している（図７ｂ及び図７ｄ）。これに代えて、総計６つまたは８つのプロペラブレードが３つのプロペラブレード（図７ｃ）又は４つのプロペラブレード（図７ｅ）を有する第１グループを構成することが可能である。なお、第１グループＡにおけるプロペラブレードと、第２グループＢにおけるプロペラブレードとは、プロペラの軸線Ｘ回りの回転方向において交互に配置されている。
【００４０】
更に、総計９つのプロペラブレードとブレード基部９３が設けられるとともに、調整装置が総計９つのプロペラブレードに連結されるように固定されることができる。このように設置された総計３つのプロペラブレードがプロペラブレードの第１グループに配置されるとともに、プロペラの軸線Ｘ回りの回転方向において、第１グループにおける隣接の２つのプロペラブレードの間に第２グループにおける２つのプロペラブレードが設置されている。
【００４１】
更に、プロペラブレードの第１グループＡを複数設けることもできる。
また、本発明によれば、上述した構想及び各例を基礎とする調整装置を備える可変ピッチプロペラが提供される。この可変ピッチプロペラは、プロペラシャフトと、このプロペラシャフトに対してその周方向に沿って固定された複数のブレード基部とを備えている。各ブレード基部は、これに対応するプロペラブレードに支持されるためのベアリング装置をそれぞれ備えている。プロペラブレード１〜８は、同プロペラブレードがプロペラの軸線Ｘに対して所定の角度に、より特定的には、放射状に延びるブレードの軸線Ｙを中心に回転可能にベアリング装置にそれぞれ取り付けられている。この場合、力作用部９５を有するブレード基部９３の数とプロペラブレードの第１グループのブレード基部９３の配列態様とは、上述したプロペラの軸線Ｘ回りの回転方向において第２グループＡのブレード基部９３に対する関係になるように設定されることが可能である。
【００４２】
更に、本発明によれば、調整装置を駆動するための制御装置が設けられている。なお、この制御装置の変形例は、既に説明された。制御装置は、逆推進作動モードにおいて、逆推進作動モードを設定又は実施する信号に基づいて制御指令又は制御信号を発信する。こうした制御指令又は制御信号は、より特定的には、調整装置を機械的に調整し、グループでプロペラブレードのブレードピッチ角を調整する作動装置及び（又は）駆動装置に送信される。
【００４３】
その制御装置は、デジタル式又はアナログ式のコンピュータによって構成されることが可能である。即ち、この発明によれば、コンピュータにおいて実行可能な、プロペラの調整装置を調整する制御機能も提供される。この制御機能の制御プログラムは、プロペラのプロペラブレードを調整するためにデータを入力変数として使用し、出力信号として、本発明に係る調整装置を作動させるための指令変数を生成する。
【００４４】
本発明によれば、可変ピッチプロペラのプロペラブレード１〜８のピッチ角を以下の範囲において調整する方法も提供される。
・プロペラブレードが推進力を生成する正ピッチ角の第１ブレードピッチ角範囲、
・第２ブレードピッチ角範囲、
・プロペラが同じ方向に回転する状態でプロペラブレードが逆推進力を生成する負ピッチ角の第３ブレードピッチ角範囲。
【００４５】
第２ブレードピッチ角範囲は、第１ブレードピッチ角範囲と第３ブレードピッチ角範囲との間に存在するピッチ角の中間範囲であり、ブレードに対する引張り力が極めて小さいピッチ角範囲、低推進力を生成する正ピッチ角の範囲、及び低逆推進力を生成する負ピッチ角の範囲を含む。
【００４６】
この方法は、
・プロペラブレードのそれぞれのグループのピッチ角が第１ブレードピッチ角範囲に存在する巡航飛行作動モードと、
・逆推進作動モードと
を提供する。
【００４７】
この場合、
・少なくとも１つの調整要素の第１調整範囲において、プロペラブレードのそれぞれのグループのピッチ角が第１ブレードピッチ角範囲に存在し、
・少なくとも１つの調整要素の第２調整範囲において、プロペラブレードの第１グループのピッチ角は、臨界ピッチ角を含む第２ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループＢのピッチ角は、第１ブレードピッチ角範囲に存在し、
・少なくとも１つの調整要素の第３調整範囲において、逆推進作動モードを実施するために、プロペラブレードの第１グループのピッチ角は、第３ブレードピッチ角範囲に存在し、他のプロペラブレードのグループＢのピッチ角は、第１ブレードピッチ角範囲に存在する。
【００４８】
可変ピッチプロペラのプロペラブレード１〜８のピッチ角を調整する方法において、逆推進作動モード中に、少なくとも１つのクループＢにおけるプロペラブレードのみが臨界ピッチ角を含む第２ピッチ角範囲を通過して第３ピッチ角範囲に到達することが可能である。この場合、可変ピッチプロペラが逆推進位置にあるときに、ピッチ角が臨界であるブレードピッチ角の範囲を通過するグループＢのプロペラブレードにより生成する逆推進力は、第１グループＡにおけるプロペラブレードにより生成する推進力よりも大きい。
【００４９】
代わりに、可変ピッチプロペラのプロペラブレード１〜８のピッチ角を調整するための本発明に係る方法において、逆推進作動モード中に、プロペラブレードの少なくとも２つのグループＡ，Ｂが、他のグループ対して所定の時間差をもって、第１ブレードピッチ角範囲から、第２ブレードピッチ角範囲を通過して第３ブレードピッチ角範囲に到達することが可能である。これにより、１つのグループＢのプロペラブレードが第１ブレードピッチ角範囲又は第３ブレードピッチ角範囲に存在するとともに、グループＡのプロペラブレードが臨界ピッチ角を含む第２ブレードピッチ角範囲に存在する、といったプロペラブレードの設定、及びこれと逆の設定が提供されることが可能である。
【００５０】
上述した可変ピッチプロペラには、多数の利点がある。推力反転時に発生するアイドリング運転の速度を低い値に維持することにより、プロペラ駆動装置の部品において過度な負荷が発生することを抑制することができる。臨界領域における過大な負荷を考慮してプロペラ駆動装置、特にタービン駆動のプロペラの部品を設計する必要がなく、プロペラ駆動装置の軽量化を図ることができる。巡航飛行モードにおいては、プロペラブレードの臨界領域のために別の回転手段により空力的引張り力を増大させる必要がないため、上述のプロペラブレードの回転は最も効果的である。可変ピッチプロペラによる逆推進を好適に設定することができるため、通常の「臨界領域」或いは第２ブレードピッチ角範囲を特別に速く通過する必要がない。この可変ピッチプロペラは、側風が存在する状態での制動時におけるヨー角制御に適用されることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変ピッチプロペラの斜視図。
【図２】図１おける可変ピッチプロペラのプロペラブレードのプロペラ基部を詳細に示す拡大斜視図。
【図３】（ａ），（ｂ）図１に示されるプロペラのプロペラブレードを調整するための調整装置の一例について、プロペラの軸線方向から見た側面の構成を示す概略図。
【図４】参照ピッチ角として機能するプロペラブレードの２つのグループのピッチ角を示すグラフ。
【図５】（ａ）第１位置に存在する調整装置の別の形態を示す斜視図。
【図５】（ｂ）図５（ａ）に示される調整装置の別の形態が第２位置に存在する際の態様を示す斜視図。
【図６】（ａ）第１位置に存在する調整装置の別の形態を示す斜視図。
【図６】（ｂ）図６（ａ）に示される調整装置の別の形態が第２位置に存在する際の態様を示す斜視図。
【図７】（ａ）４つのプロペラブレードを有するプロペラの構成を概略に示し、プロペラブレードの第１グループの一例を太線で示す概略図。
【図７】（ｂ），（ｃ）６つのプロペラブレードを有するプロペラとの構成を概略に示し、プロペラブレードの第１グループの２つの例を太線で示す概略図であり、図７（ｂ）に示されるプロペラでは２つのプロペラブレード、図７（ｃ）に示されるプロペラではプロペラの３つのプロペラブレードがプロペラブレードの第１グループを構成する。
【図７】（ｄ），（ｅ）８つのプロペラブレードを有するプロペラとの構成を概略に示し、プロペラブレードの第１グループの２つの例を太線で示す概略図であり、図７（ｄ）に示されるプロペラでは２つのプロペラブレード、図７（ｅ）に示されるプロペラでは３つのプロペラブレードがプロペラブレードの第１グループを構成する。
【図７】（ｆ）９つのプロペラブレードを有するプロペラとの構成を概略に示し、プロペラブレードの第１グループの一例を太線で示す概略図であり、同図７（ｆ）に示されるプロペラでは３つのプロペラブレードがプロペラブレードの第１グループを構成する。
【符号の説明】
【００５２】
１〜８…プロペラブレード、９…調整装置、１０…プロペラ、１１…ハブ、９１，９２…仲介要素、９３…ブレード基部、９４…ヨーク、９５…力作用部。
【図１】
2009541143.tif 000003
【図２】
2009541143.tif 000004
【図３ａ】
2009541143.tif 000005
【図３ｂ】
2009541143.tif 000006
【図４】
2009541143.tif 000007
【図５ａ】
2009541143.tif 000008
【図５ｂ】
2009541143.tif 000009
【図６ａ】
2009541143.tif 000010
【図６ｂ】
2009541143.tif 000011
【図７ａ】
2009541143.tif 000012
【図７ｂ】
2009541143.tif 000013
【図７ｃ】
2009541143.tif 000014
【図７ｄ】
2009541143.tif 000015
【図７ｅ】
2009541143.tif 000016
【図７ｆ】
2009541143.tif 000017
【国際調査報告】
2009541143.tif 000018
2009541143.tif 000019
2009541143.tif 000020
2009541143.tif 000021