(57)【要約】【課題】ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管が開示される。【解決手段】一実施例においては、長手のロータブレードは、根元部分と根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体、本体に連結された装置、および、本体内に配置され根元部分と装置との間に延在する導管アセンブリを含む。導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも１つを有する本体アセンブリを含む。導管アセンブリは根元部分から装置まで延在する。代替的な実施例においては、装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサを含み得る。【選択図】図１
2006069535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手のロータブレードであって、
根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体と、
前記本体に連結された装置と、
前記本体内に配置され、前記根元部分と前記装置との間に延在する導管アセンブリとを含み、前記導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置される導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも１つを有する本体アセンブリを含み、前記導管アセンブリは前記根元部分から前記装置に延在する、長手のロータブレード。
【請求項２】
前記装置はアクチュエータを含み、前記ロータブレードはさらに、前記末端部分に近接して前記本体に移動可能に連結されたフラップを含み、前記アクチュエータは前記フラップに作動的に連結され、前記フラップを動かすよう適合される、請求項１に記載の長手のロータブレード。
【請求項３】
前記装置は前記末端部分に近接して前記本体に連結される、請求項１に記載の長手のロータブレード。
【請求項４】
前記装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の長手のロータブレード。
【請求項５】
少なくとも１つの導電性リードは複数の導電性リードを含む、請求項１に記載の長手のロータブレード。
【請求項６】
前記複数の導電性リードは、少なくとも１つの高電圧電力リードと、少なくとも１つの低電圧信号リードとを含む、請求項５に記載の長手のロータブレード。
【請求項７】
前記本体は、その中に配置され前記根元部分と前記末端部分との間に延在する長手の翼桁を含み、前記導電性導管は前記翼桁の近傍に配置される、請求項１に記載の長手のロータブレード。
【請求項８】
前記本体は前縁および後縁を含み、前記導電性導管は前記翼桁と前記前縁との間に配置される、請求項７に記載の長手のロータブレード。
【請求項９】
前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、１つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、補強マトリックス繊維のないマトリックス樹脂のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の長手のロータブレード。
【請求項１０】
長手のロータブレードであって、
根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体と、
前記本体に連結された装置と、
前記本体内に配置され、前記根元部分と前記装置との間に延在する導電性導管とを含み、前記導電性導管は、マトリックス材料内に形成される少なくとも１つの導電性リードを有し、前記導電性リードは、前記根元部分と前記装置との間で電力およびデータ信号のうち少なくとも１つを伝送するよう適合される、長手のロータブレード。
【請求項１１】
前記装置はアクチュエータを含み、前記ロータブレードはさらに、前記末端部分に近接して前記本体に移動可能に連結されるフラップを含み、前記アクチュエータは前記フラップに作動的に連結され、前記フラップを動かすよう適合される、請求項１０に記載の長手
のロータブレード。
【請求項１２】
前記導管アセンブリは前記装置に連結された末端連結アセンブリを含む、請求項１０に記載の長手のロータブレード。
【請求項１３】
前記装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の長手のロータブレード。
【請求項１４】
少なくとも１つの導電性リードは複数の導電性リードを含む、請求項１０に記載の長手のロータブレード。
【請求項１５】
前記本体は、その中に配置され前記根元部分と前記末端部分との間に延在する長手の翼桁を含み、前記導電性導管は前記翼桁の近傍に配置される、請求項１０に記載の長手のロータブレード。
【請求項１６】
前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、１つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、補強マトリックス繊維のないマトリックス樹脂のうち少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の長手のロータブレード。
【請求項１７】
航空機であって、
胴体と、
前記胴体に作動的に連結され、空気力学的揚力を生成するための少なくとも１つの長手のブレードを有するロータを含む推進システムとを含み、前記長手のブレードは、
根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体と、
前記本体に連結された装置と、
前記本体内に配置され、前記根元部分と前記装置との間に延在する導管アセンブリとを含み、前記導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも１つを有する本体アセンブリを含み、前記導管アセンブリは前記根元部分から前記装置に延在する、航空機。
【請求項１８】
前記装置はアクチュエータを含み、ロータブレードはさらに、前記末端部分に近接して前記本体に移動可能に連結されたフラップを含み、前記アクチュエータは前記フラップに作動的に連結され、前記フラップを動かすよう適合される、請求項１７に記載の航空機。
【請求項１９】
前記導管アセンブリは前記装置に連結された末端連結アセンブリを含む、請求項１７に記載の航空機。
【請求項２０】
前記装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の航空機。
【請求項２１】
少なくとも１つの導電性リードは複数の導電性リードを含む、請求項１７に記載の航空機。
【請求項２２】
前記本体は、その中に配置され前記根元部分と前記末端部分との間に延在する長手の翼桁を含み、前記導電性導管は前記翼桁の近傍に配置される、請求項１７に記載の航空機。
【請求項２３】
前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、１つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、および補強マトリックス繊維のないマトリック
ス樹脂のうち少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の航空機。
【請求項２４】
ロータ駆動の航空機を作動させる方法であって、
胴体に作動的に連結された長手のブレードを設けるステップを含み、前記長手のブレードは、根元部分と、前記根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体を含み、前記方法はさらに、
前記本体内に配置され、前記根元部分と、前記長手のブレードに連結され前記根元部分から間隔をあけて配置される装置との間に延在する導管アセンブリを設けるステップを含み、前記導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうち少なくとも１つを有する本体アセンブリを含み、前記導管アセンブリは前記根元部分から前記装置に延在し、前記方法はさらに、
空気力学的揚力を生じさせるよう前記長手のブレードを回転させるステップと、
前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを前記装置に供給するステップとを含む、方法。
【請求項２５】
前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを前記装置に供給するステップは、前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを、フラップに作動的に連結され前記フラップを動かすよう適合されたアクチュエータに供給するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを前記装置に供給するステップは、前記装置に連結された末端連結アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを供給するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを前記装置に供給するステップは、前記導管アセンブリを介して電力、低電圧信号、液圧、空圧および光学信号のうち少なくとも１つを、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、液圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、照明およびセンサのうち少なくとも１つに供給するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
導管アセンブリを設けるステップは、複数の導電性リードがマトリックス材料内に配置されている導管アセンブリを設けるステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記マトリックス材料は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、１つ以上の繊維を含む材料、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維、および補強マトリックス繊維のないマトリックス樹脂のうち少なくとも１つを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
導管アセンブリを設けるステップは、翼桁の近傍に配置された導管アセンブリを設けるステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府権利の提示
この発明は、航空宇宙局によって与えられた米国政府契約ＮＡＳ２−０１０６４の下で政府支援を受けて作成された。米国政府はこの発明の一定の権利を有する。
【０００２】
発明の分野
この開示はロータ／翼航空機に関し、より特定的には、ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
ロータから生じるノイズおよび振動を減らす目的でロータブレードを能動的に制御することは、ヘリコプタやロータ駆動の航空機業界において進行中の研究分野である。多くの研究論文およびスケールモデルテストにおいて、いくつかの利用可能な方法による機体の振動レベルおよびノイズの低減の成功が予測され証明されてきた。１つのこのような方法は、ロータブレードのブレード先端付近にあるヒンジ式の後縁フラップを能動的に制御することである。ブレード先端に対するフラップの位置および数は、固有の不安定な空気力学的条件によるブレード振動レベルと、選択された構成に応じたブレード渦干渉によるブレード先端に生じるノイズとの両方に影響を及ぼす可能性がある。
【０００４】
「ブレード上の（on blade）」の能動制御ロータシステムの成功は、フラップを駆動する駆動手段に依拠している。圧電性のスマート材料は、現在、駆動手段として、大学、政府および業界が出資する研究で調査されている。たとえば、埋込まれた圧電シートは、後縁エレボンを制御する手段として研究されている。ロータブレードの動的なねじり変形を可能にする埋込まれた圧電ファイバも研究されている。代替的には、能動的に制御されたロータブレードフラップと連結された別個の圧電アクチュエータが、たとえば、ドムザルスキ（Domzalski）他に発行された米国特許第６，１３５，７１３号、ホール（Hall）他に発行された米国特許第５，９０７，２１１号、およびHall他に発行された米国特許第５，２２４，８２６号に開示されている。
【０００５】
所望の結果が達成されてきたが、技術的な問題が発生した。たとえば、アクチュエータに電力を供給し、ロータブレードに沿って信号を伝送するための従来の表面実装技術は、ロータブレードおよびその構成要素上の極めて過酷な振動および高重力場環境によって悪影響を被るおそれがある。過度の疲労のために、これらの影響が、このようなシステムの使用可能な耐用寿命を許容レベル未満に下げる可能性がある。このようなシステムはまた、ロータブレードの構造的および空気力学的特徴を不所望に低下させるおそれがある。
【０００６】
さらに、ロータブレードに埋込まれた圧電アクチュエータに電力およびデータ信号を供給することに向けられた労力は、一般に、ブレード表面内に形成された翼幅方向の溝に沿って配線を通すことを含む。これは、たとえば、エネンクル（Enenkl）他による「圧電作動のブレードフラップを備えたフルスケールロータ（Full Scale Rotor with Piezoelectric Actuated Blade Flaps）」（第２８回ヨーロッパ回転翼航空機フォーラム（28th European Rotorcraft Forum）、動力学セッション７（Session Dynamics 7）、論文８９（ページ８９．７））に開示されるとおりである。さらなる労力を払って電力およびデータまたは制御信号をロータブレード内に埋込まれた圧電素子に向けるためのより高度な電気バスシステムを開発したことで、ブレードアセンブリ硬化作業中に低温はんだ接合部が劣化
するかもしれないことが明らかになった。したがって、これらの不所望な特性を少なくとも部分的に軽減する新規の装置および方法が有用となるだろう。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
この発明は、ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法に関する。この発明に従った装置および方法は、有利には、導電素子に対する高サイクル疲労歪みレベルの影響を軽減し、かつ、構造的に一体化された導電素子アセンブリの質量および剛性を、所望のブレード空力弾性を達成するよう調整することを可能にする態様で、ロータブレードに沿って、電力およびデータ信号を、組込まれたアクチュエータまたは他の装置に伝送する能力を提供し得る。
【０００８】
一実施例においては、長手のロータブレードは、根元部分と当該根元部分から間隔をあけて配置された末端部分とを有する本体、本体に連結された装置、および、本体内に配置され根元部分と装置との間に延在する導管アセンブリを含む。導管アセンブリは、マトリックス材料内に配置された導電性リード、流体ラインおよび光ファイバのうちの少なくとも１つを有する本体アセンブリを含み、当該導管アセンブリは根元部分から装置に延在する。代替的な実施例においては、当該装置は、アクチュエータ、スマートアクチュエータ、圧電材料、電磁装置、電気機械装置、照明およびセンサを含み得る。
【０００９】
この発明の好ましく代替的な実施例が、添付の図面に関連して以下により詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の詳細な説明
この発明は、ロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法に関する。この発明のある実施例についての多くの特定の詳細が、このような実施例を完全に理解させるために以下の説明および図１〜図７に述べられている。しかしながら、当業者は、この発明が付加的な実施例を有し得、この発明が以下の説明に記載される詳細のうちのいくつかがなくても実施され得ることを理解するだろう。
【００１１】
概して、この発明に従ったロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管の実施例は、従来の電気系統がもつ上述の不利点を少なくとも部分的に軽減する態様で、ロータブレードに沿って、電力およびデータ信号を、組込まれたアクチュエータ、センサまたは他の装置に伝送する能力を提供する。たとえば、以下により十分に記載されるように、この発明の実施例は、より長い疲労寿命を得るために導電素子に対する高サイクル疲労歪みレベルの影響を最小限にし、所望のロータブレード空力弾性を達成するよう構造的に一体化された導電素子アセンブリの質量および剛性を調整できるようにし得る。
【００１２】
より特定的には、図１は、この発明の実施例に従ったロータブレード１００の等角図である。図２は、図１の線２−２に沿ったロータブレード１００の端部断面図である。この実施例においては、ロータブレード１００は、根元部分１０２、長手の本体部分１０４、および先端部分１０６を含む。制御可能なフラップ１０８は後縁１１０に沿って先端部分１０６に近接して形成され、構造的に一体化された導電性導管１２０は、根元部分１０２を通り、少なくとも部分的に本体部分１０４を通ってロータブレード１００の前縁１１２近傍に延在する。導電性導管１２０は、キャビティ１１４内に配置された末端連結アセンブリ１３０と、ロータブレード１００の根元部分１０２内に配置された根元連結アセンブリ１４０とを含む。
【００１３】
図２に最適に示されるように、導電性導管１２０は、マトリックス材料１２６に配置された複数の電力リード１２２と複数のデータリード１２４とを含む。当該リード１２２、１２４およびマトリックス材料１２６は主アセンブリ本体１２１を形成する。いくつかの実施例においては、電力リード１２２およびデータリード１２４は、マトリックス材料１２６に成形された絶縁かつ遮蔽された撚り銅線であってもよい。図２では、導電性導管１２０は、翼桁１２８と前縁１１２との間に位置決めされる。
【００１４】
多種多様なマトリックス材料を用いて、たとえば、エポキシ、ポリイミドおよびフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、またはＰＥＩおよびＰＥＥＫなどの熱可塑性樹脂を含む導電性導管１２０を形成し得る。レジンの選択は、選択された埋込導電性リード（たとえば、ワイヤ絶縁タイプ）、流体ラインまたは光ファイバなどがもつ製造処理温度限界によって制限され得る。たとえば、ガラス、炭素、ケブラ（Kevlar）または金属繊維などを含む複合マトリックス繊維材料は、連続的なロービングまたはテープ、織られたマット、不連続に細断されたワイヤまたはホイスカなどのいくつかの形で、マトリックス材料としても用いることができる。特定の一実施例においては、マトリックス材料は、エポキシ樹脂内の細断されたガラス繊維を含む。代替的な実施例においては、導電性導管１２０は、補強マトリックス繊維なしにマトリックス樹脂だけを用いて、埋込まれたリードを支持し得る。
【００１５】
導電性導管１２０は、従来のいくつかの複合成形または処理技術、たとえば室温注入および鋳造、プレプレグ・ハンドレイアップおよびオートクレーブもしくはプレス加硫、射出成形法、樹脂トランスファ成形、または他の好適なプロセスのいずれにおいても作製され得る。処理方法は、処理制約を課すおそれのある選択されたマトリックス材料および埋込まれた導電性リード材料の機能であり得る。
【００１６】
図３は、図１のロータブレードのキャビティ１１４内における末端連結アセンブリ１３０の拡大立面図である。この実施例においては、末端連結アセンブリ１３０は、各電力リード１２２の端部に連結された電源コネクタ１３２と、各データリード１２４の端部に連結されたデータコネクタ１３４とを含む。電源コネクタ１３２およびデータコネクタ１３４は、キャビティ１１４内に配置されたアクチュエータ１１６（または他の好適な駆動機構）に連結され、これが、連結部材１１８によって作動的にフラップ１０８に連結される。電源コネクタ１３２は、ＩＴＴコネクタＭＪＳＢ−１０ＰＬ２などの従来の構成要素を含み得る。図４に図示のとおり、電源コネクタ１３２は、電力リード１２２に連結された複数のコネクタ１３８と複数の端子１３９とを収容するハウジング１３６を含み得る。
【００１７】
導電性導管１２０の主アセンブリ本体１２１は特定の据付または特定のインターフェイス要件の組に合うよう適合され得ることが理解されるだろう。たとえば、図３に図示のとおり、代替的な実施例においては、主アセンブリ本体１２１の外側の端部１２３は、さまざまなアクチュエータ据付、センサ位置およびインターフェイス要件に合うよう幾何学的に再構成可能であり得る。
【００１８】
図５は、図１のロータブレード１００の根元部分１０２の拡大等角図である。この実施例においては、根元連結アセンブリ１４０は、主電源コネクタ１４４に取付けられた第１のブラケット１４２と、主データコネクタ１４８に取付けられた第２のブラケット１４６とを含む。電力リード１２２は主電源コネクタ１４４に作動的に連結され、データリード１２４は主データコネクタ１４８に作動的に連結される。根元連結アセンブリ１４０の構成要素は、ロータブレード環境の内部のパッケージング空間および荷重制約に応ずるよう特定的に設計された市販の定番（ＣＯＴＳ）部品であってもよい。さまざまな実施例においては、第１のブラケット１４２および第２のブラケット１４６は従来のブラケットであってもよい。同様に、コネクタ１４４、１４８は従来のコネクタであってもよい。
【００１９】
図１〜図５に示される導電性導管１２０は、主アセンブリ本体１２１とは別個のものとして描かれている連結アセンブリ１３０、１４０を有するが、連結アセンブリ１３０および１４０を主アセンブリ本体１２１の根元および末端部に組込んだ代替的な実施例が考えられてもよい。同様に、さらなる実施例においては、根元および末端連結アセンブリ１３０、１４０の電力およびデータ端子は別個の構成要素である必要はなく、単一の端子部材に組合わされてもよい。
【００２０】
動作の際に、電力は、主電力コネクタ１４４と導電性導管１２０の電力リード１２２とを通じてアクチュエータ１１６に供給され得る。同様に、制御信号およびデータ信号は、データリード１２４および主データコネクタ１４８を介してアクチュエータ１１６との間で送受信され得る。こうして、好適なコントローラ（たとえば、ロータ駆動の航空機の飛行制御システムの一部分）を用いて、アクチュエータ１１６は、フラップ１０８を所望の位置に動かすよう、たとえば、ロータブレード１００の振動を減らすよう制御可能に駆動され得る。
【００２１】
この発明に従ったロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管の実施例は、先行技術に勝る多くの利点を提供し得る。たとえば、この発明の実施例は、導電素子に対する高サイクル疲労歪みレベルの影響を最小限にし得る。電力リード１２２およびデータリード１２４がマトリックス材料１２６内に配置されているので、これらの導電素子への疲労が減じられ、疲労寿命をより長くすることができる。また、リード１２２、１２４をマトリックス材料内に位置決めすることにより、構造的に一体化された導電素子アセンブリの質量および剛性を、所望のロータブレード空力弾性を達成するよう調整することが可能になり得る。すなわち、マトリックス材料１２６を適切に選択および形成することによって、ロータブレード１００の構造特性を先行技術と比べて向上させ得る。マトリックス材料における導電性リードの材料特性は、ロータブレード構造内に据付けられ接着される場合に最適な電気特性およびブレード剛性を与えるよう選択および調整され得る。さらに、導電性導管１２０をロータブレード構造と一体的に設計すると、ブレードフラップ方向の中立軸に可能な限り近接して内部配線を幾何学的に配置することにより、埋込まれた導電素子に対する高サイクルフラップ曲げ歪みレベルの影響を最小限にして、疲労寿命をより長くすることができる。
【００２２】
導電性導管１２０が高電圧電力を伝送するように調整されると、遮蔽された単一の導体または複数の導体の撚り線絶縁ケーブルを用いることより、電気的ノイズの影響を最小限にすることが所望される低電圧計器データ信号の近傍で、スイッチング増幅器などのノイズのある電源から高電圧電力を用いることが可能となる。マトリックス材料を選択しつつ電力およびデータ信号の導電性リードを近づけて配置できることで、導電性導管１２０の質量および剛性を、所望される全体的なブレード空力弾性に合わせることが可能となる。
【００２３】
この発明に従った装置および方法のさまざまな代替的な実施例が構想され得ること、および、この発明が上述され図１〜図５に示される特定の実施例に限定されないことが理解されるだろう。たとえば、代替的な実施例においては、付加的なリード１２２、１２４を導電性導管１２０のマトリックス材料１２６に組込んで、ブレード部分のバランスのための手段を提供し得るか、または組込まれた予備のリードまたは増大能力を提供し得る。また、好適な材料の分散された別個の塊を導電性導管１２０のマトリックス材料１２６に成形して、ブレード部分のバランスのための別の手段を提供し得る。
【００２４】
さらに、この発明に従った導電性導管の代替的な実施例は、ロータブレード１００内に組込まれ得るかまたはこれに取付けられ得る他の所望の種類の構成要素に電力およびデータ信号を供給するよう適合され得る。たとえば、代替的な実施例においては、この発明に
従った導電性導管は、たとえばスマートアクチュエータを含み、磁気歪み材料および形状記憶合金に基づいた他のスマート材料作動技術に関連して動作するよう適合され得る。これは概して、ケネディ（Kennedy）他に発行された米国特許第６，３２２，３２４号と、Kennedy他に発行された米国特許第６，４５３，６６９号とに開示されるとおりであり、その特許が引用によりこの明細書中に援用される。さらに別の実施例は、展開可能な前縁装置を含むロータブレード上の空気力学的な力に影響を及ぼすブレード上の制御と、たとえばDomzalski他に発行された米国特許第５，９３８，４０４号に概して開示される種類のローレンツ力（ボイスコイル）アクチュエータを用いた能動流量制御とについての他の方法で動作するよう適合され得る。加えて、この発明の実施例は、電磁装置、電気機械装置および液圧装置などの従来のさまざまな装置で動作するよう適合され得る。たとえば、導電性導管１２０の電力リード１２２のうちの１つ以上は、従来の液圧または空圧アクチュエータを作動させる液圧または空圧供給ラインと置換えられてもよい。
【００２５】
この発明の代替的な実施例はまた、センサ（たとえば、歪みゲージ装置、加速度計）、照明、または他の好適な装置を含む他のブレード上の装置に電力および／または信号を供給するのに用いられてもよい。さらに、電力リードまたはデータリードのうちの１つ以上は、光学的ブレードマウント式の装置との間で光学信号をやり取りするための光ファイバと置換えられてもよい。
【００２６】
この発明に従ったロータブレードのための構造的に一体化された導電性導管のための装置および方法の実施例は、多種多様なロータ駆動の航空機上で利用可能である。たとえば、図６は、この発明の実施例に従った複数のロータブレードアセンブリ３２６を有するヘリコプタ３００の等角図である。ヘリコプタ３００は、前端部３１４から尾翼部分３１６に延在する胴体３１２を含む。主ロータアセンブリ３１８は胴体３１２から延在し、回転軸３２０を規定する。主ロータアセンブリ３１８は主ロータ軸３２２と主上方ハブアセンブリ３２４とを含む。複数の主ロータブレードアセンブリ３２６は、主ロータアセンブリ３１８と、特に主上方ハブアセンブリ３２４とに連結される。
【００２７】
図６にさらに示されるように、主ロータブレードアセンブリ３２６の各々は、この発明に従った導電性導管３２９を有するブレード部材３２８を含む。複数の装置３３１はブレード部材３２８に連結され、上述のとおり導電性導管３２９に作動的に連結される。主ロータブレードアセンブリ３２６のピッチケース３３０は、その根元端部３３２が主上方ハブアセンブリ３２４に連結される。より特定的には、各ブレード部材３２８は、クイックリリースピンなどの複数の留め具（図示せず）によってピッチケース３３０に固定されるかまたは連結される。フレキシブルジョイントタイプの接続部３３８を用いて、ピッチケース３３０の各々を主上方ハブアセンブリ３２４に接続する。従来のスリップリングアセンブリ（図示せず）を用いて、ハブアセンブリの非回転部分から回転部分に電力およびデータを伝送し得る。この発明に従った新規のロータブレードアセンブリ３２６を除いては、ヘリコプタ３００の構成要素および動作は概して公知であり、たとえば、マイラート（Muylaert）に発行された米国特許第５，９５１，２５２号により十分に記載されており、その特許が引用によりこの明細書中に援用されている。
【００２８】
上述のとおり、ブレード部材３２８上の装置３３１は、電力を必要とするかまたはデータ信号の送信もしくは受信を行なういかなる種類の装置であってもよく、これは、たとえば、照明、センサ（歪みゲージ、加速度計、熱電対、温度ゲージなど）、スマート材料（たとえば、圧電材料、磁気歪み材料、形状記憶合金など）、電磁装置もしくは電気機械装置、または他の好適な装置を含み得る。代替的には、装置３３１は、導電性導管３２９内に配置された液圧もしくは空圧ラインに連結された液圧もしくは空圧装置、または、導電性導管３２９内に配置された光ファイバに連結された光学的装置であってもよい。当然、さらなる実施例においては、ブレード部材３２８はフラップを含んでいてもよく、装置３
３１のうちの１つ以上は、図１〜図５に関して上述されるように、アクチュエータまたは他の駆動機構であってもよい。
【００２９】
図７は、この発明の別の実施例に従ったロータブレード２１０を有する回転翼航空機２００の等角図である。この実施例においては、航空機２００は胴体２０２を含み、その上にロータハブ２０４が回転可能に装着されている。当該ハブ２０４にはロータ２０６が装着されており、当該ロータ２０６は、この発明に従った構造的に一体化された導電性導管２２０を有する１対のブレード２１０を含む。各々の導電性導管２２０は、大体ハブ２０４から、ブレード２１０の末端近傍に連結された装置２１６まで延在する。上述のとおり、ブレード２１０上の装置２１６は、電力を必要とするかデータ信号の送信もしくは受信を行なういかなる種類の装置、または、導電性導管２２０内に配置された光ファイバに連結されるいかなる種類の液圧、空圧もしくは光学的装置であってもよい。
【００３０】
図７にさらに示されるように、この実施例においては、回転翼航空機２００は、１対の低バイパスターボファンエンジン２２２によって動力が供給される。エンジン２２２からの排気ガスは、ノズル２２３を通り、さらに、ロータブレード２１０の外端部に配置され反作用駆動ロータ制御を行なう翼端噴出口２２５を通って排気される。これは、たとえば、ラザフォード（Rutherford）他に発行された米国特許第５，４５４，５３０号により十分に記載されるとおりであり、その特許が引用によりこの明細書中に援用されている。航空機の飛行を制御するために、ロータハブ２０４は、フラッピングの自由度を可能にするジンバル／ティータリングタイプのものであってもよい。１対の可変ピッチヒンジ２２４は、従来のヘリコプタと同様に、各ロータブレード２１０のピッチを変更することを可能にする。ロータ制御は、空気力学ハブフェアリング２２６内に含まれる公知の構造をもち制御能力を与える周期的かつ集合的なピッチコントローラを含み得る。同様に、ヨー制御が、テールロータ、フェネストロン（もしくは「ファン・イン・フィン（fan-in-fin）」）またはスラスタ２２８などの従来のヘリコプタ制御装置によって達成され得る。
【００３１】
航空機２００はさらに、カナード２３０および尾翼アセンブリ２３２を含む。カナード２３０は、胴体２０２の両側から外向きに、ロータ２０６の前方に延在する。カナード２３０の後縁はフラッペロン２３４を含む。尾翼アセンブリ２３２は他の固定翼航空機に対して従来的なものであり、垂直尾翼部分２３６と、胴体２０２の両側から外向きに、ロータ２０６の後方に延在する２つの水平部分２３８とを含む。水平部分２３８の各々はまたフラッペロン２４０を含む。
【００３２】
この発明が、上述され添付の図面に示されるロータブレードの特定の実施例に限定されず、多種多様なブレードの形状がこの開示の教示に従って考えられ得ることが理解されるはずである。より特定的には、さまざまな反りの度合い、アスペクト（翼弦にわたる厚さ）比、寸法または他の所望の設計パラメータを有する多種多様なブレードが考えられてもよく、これは添付の図面に示される典型的なブレードごとに異なる。
【００３３】
この発明の代替的な実施例に従った構造的に一体化された導電性導管を有するロータブレードを含む多種多様なロータ駆動の航空機が考えられ得、この発明が上述され図６および図７に示される特定の航空機の実施例に限定されないことも理解されるだろう。この明細書中に開示されるこの発明の装置は、たとえば、ジェーンズ・インフォメーション・グループ（Jane's Information Group）（英国（United Kingdom）、サリー州（Surrey）、コールズドン（Coulsdon））から出版された「ジェーン世界航空機年鑑（Jane's All the
World's Aircraft）」、および、エンツォ・アンジェルッチ（Enzo Angelucchi）によって執筆され、ブック・セールズ・パブリッシャーズ・インコーポレイテッド（Book Sales
Publishers, Inc.）から出版された「軍用機図解百科事典（The Illustrated Encyclopedia of Military Aircraft）」に図示および記載される有人および無人の回転翼航空機を
含む他のいかなる種類の回転翼航空機においても用いられ得る。
【００３４】
この発明の好ましく代替的な実施例を図示および説明してきたが、上述のとおり、この発明の精神および範囲から逸脱することなく多くの変更が可能である。したがって、この発明の範囲は、これらの好ましく代替的な実施例の開示によって限定されるものではない。むしろ、この発明は、添付の特許請求の範囲を参照することにより完全に決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施例に従ったロータブレードの等角図である。
【図２】図１の線２−２に沿ったロータブレードの端部断面図である。
【図３】図１のロータブレードのキャビティ内における末端連結アセンブリを示す拡大立面図である。
【図４】図３の末端連結アセンブリの電力コネクタを示す拡大立面図である。
【図５】図１のロータブレードの根元部分を示す拡大等角図である。
【図６】この発明の実施例に従ったロータブレードを有するヘリコプタを示す等角図である。
【図７】この発明の別の実施例に従ったロータブレードを有する回転翼航空機を示す等角図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００  ロータブレード、１０２  根元部分、１０４  本体部分、１０６  先端部分、１０８  フラップ、１１０  後縁、１１２  前縁、１１４  キャビティ、１３０  末端連結アセンブリ、１４０  根元連結アセンブリ。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2006069535000001.pdf