(57)【要約】    【課題】  無人ヘリコプタの飛行中にコリオリ力によって大きな応力が発生するのを防止することができるロータブレードを提供する。    【解決手段】  ブレード本体１１の一端部に、互い平行な上下面１２ａ，１２ｂを有する取付部１２を設け、ボルト挿入孔１２ｃをその中心軸Ｓ４が上下面１２ａ，１２ｂと直交するように取付部１２に設け、ボルト挿入孔１２ｃの中心軸Ｓ４とメインマストの中心軸Ｓ１とが平行であるときに、ブレード本体１１の翼弦Ｃを取付部１２の上下面１２ａ，１２ｂに対して飛行時の迎え角に相当する所定の角度θだけ傾けた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人ヘリコプタのメインマストに装着されるロータヘッドに軸状部材で回転可能に取り付けられるロータブレードにおいて、
ブレード本体と、
このブレード本体の一端部に設けられ、前記軸状部材を通す軸状部材挿入孔を有する取付部とを備え、
前記取付部の上下面が互いにほぼ平行であるとともに、前記軸状部材挿入孔の中心軸とほぼ直交し、
前記軸状部材挿入孔の中心軸と前記メインマストの中心軸とがほぼ平行であるときに、前記ブレード本体の翼弦が前記取付部の上下面に対して飛行時の迎え角にほぼ相当する所定の角度だけ傾いている
ことを特徴とするロータブレード。
【請求項２】
前記所定の角度が前記無人ヘリコプタのホバリングに適した角度であることを特徴とする請求項１記載のロータブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は無人ヘリコプタのロータブレードに関し、特に産業用の無人ヘリコプタに適したロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無人ヘリコプタとして、メインマストとロータヘッドとロータブレードとを備えているものがある（下記特許文献１参照）。
【０００３】
メインマストはエンジン等の駆動源によって駆動されて回転する。ロータヘッドはメインマストの上端部に装着される。ロータブレードはロータヘッドのローターハブグリップに取り付けられる。
【０００４】
図４は従来のロータブレードのローターハブグリップに対する取付状態を示す概念図、図５は無人ヘリコプタが飛行しているときのロータブレードの状態を示す概念図である。
【０００５】
ロータブレード２１０はブレード本体２１１と取付部２１２とを有する。
【０００６】
取付部２１２はブレード本体２１１の一端部に設けられている。取付部２１２の上面２１２ａ及び下面２１２ｂは互いに平行である。取付部２１２にはボルト挿入孔２１２ｃが形成されている。ボルト挿入孔２１２ｃの中心軸Ｓ２０４は上面２１２ａ及び下面２１２ｂに対して直交する。
【０００７】
ロータヘッドのローターハブグリップ３２は一対の挟持部３２２，３２３を有する。一対の挟持部３２２，３２３はそれぞれ取付部２１２を摺動可能に保持する保持面３２２ａ，３２３ａを有する。保持面３２２ａ，３２３ａは互いに平行である。挟持部３２２，３２３にはそれぞれボルト挿入孔３２２ｂ，３２３ｂが形成されている。ボルト挿入孔３２２ｂ，３２３ｂの中心軸は保持面３２２ａ，３２３ａに直交する。
【０００８】
一直線上に並ぶボルト挿入孔３２２ｂ，３２３ｂ，２１２ｃには１本のボルト３３が通される。これにより、ロータブレード２１０はボルト３３を回転中心軸にして回転可能になる。
【０００９】
ロータブレード２１０はボルト３３の中心軸Ｓ２０４に直交する仮想平面（図示せず）上を順回転（メインマストの回転方向Ｄ１と同じ方向を順回転とする）又は逆回転する。以下、このロータブレードの回転方向をリード・ラグ方向Ｄ２という。
【００１０】
このようにロータブレード２１０をボルト３３を回転中心軸として回転させるのは、以下の理由による。
【００１１】
無人ヘリコプタの飛行中、ロータブレード２１０は翼厚方向Ｔへ撓む。この撓み量が変化しなければ、ロータブレード２１０はメインマストの中心軸Ｓ１を回転中心軸にして安定して回転する。しかし、ロータブレード２１０の撓み量が変化しないことは稀である。例えば、無人ヘリコプタが姿勢を変えるとき、ロータブレード２１０の撓み量が変化する。ロータブレード２１０の撓み量が増えると、それに伴ないロータブレード２１０の重心位置がメインマストへ近づく。ロータブレード２１０の重心位置がメインマストへ近づくと、コリオリ力が発生し、ロータブレード２１０の角速度がロータヘッドの角速度よりも高くなる。反対に、ロータブレード２１０の撓み量が減ると、それに伴ないロータブレード２１０の重心位置がメインマストから離れる。ロータブレード２１０の重心位置がメインマストから離れると、上述のコリオリ力と反対方向のコリオリ力が発生し、ロータブレード２１０の角速度がロータヘッドの角速度よりも低くなる。
【００１２】
このように、無人ヘリコプタの飛行中、正負のコリオリ力が作用し、ほぼ常時大きな荷重がロータブレード２１０及びロータヘッドに加わる。
【００１３】
これを解消するため、ボルト３３を回転中心軸にしてロータブレード２１０をリード・ラグ方向Ｄ２へ回転できるようにし、コリオリ力を低減させている。
【特許文献１】特開平２００３−１０３０６６号公報（段落０００２〜０００７、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図４に示すように、ロータブレード２１０の迎え角が０°のとき、ボルト３３の中心軸Ｓ２０４に直交する仮想面とメインマストの中心軸Ｓ１に直交する仮想平面（図示せず）とは平行である。
【００１５】
図５に示すように、飛行するためにロータブレード２１０の迎え角を大きくすると、それの伴ないメインマストに対してボルト３３が傾く。しかし、上述したコリオリ力は常にメインマストの中心軸Ｓ１周りに作用する。
【００１６】
このため、無人ヘリコプタでは、飛行中にコリオリ力を本来逃すべき方向に対してややずれた方向へ逃すことになるので、その度にロータブレードが撓む。このため、ロータブレード及びローターハブグリップの取付部付近に応力が発生する。
【００１７】
特に積載重量が機体重量のほぼ半分になる産業用の無人ヘリコプタでは、ロータブレード及びローターハブグリップの取付部付近に大きな応力が発生するので、ロータブレードの点検作業を慎重に行なう必要があり、点検作業に時間がかかった。また、ロータブレードを頻繁に交換する必要があり、維持費が高くなるという問題もあった。
【００１８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は無人ヘリコプタの飛行中にコリオリ力によって大きな応力が発生するのを防止することができるロータブレードを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前述の課題を解決するため請求項１の発明のロータブレードは、無人ヘリコプタのメインマストに装着されるロータヘッドに１本のボルトで回転可能に取り付けられるロータブレードにおいて、ブレード本体と、このブレード本体の一端部に設けられ、前記ボルトを通すボルト挿入孔を有する取付部とを備え、前記取付部の上下面が互いにほぼ平行であるとともに、前記ボルト挿入孔の中心軸とほぼ直交し、前記ボルト挿入孔の中心軸と前記メインマストの中心軸とがほぼ平行であるときに、前記ブレード本体の翼弦が前記取付部の上下面に対して飛行時の迎え角にほぼ相当する所定の角度だけ傾いていることを特徴とする。
【００２０】
上述のようにボルト挿入孔の中心軸とメインマストの中心軸とがほぼ平行であるときに、ブレード本体の翼弦が取付部の上下面に対して飛行時の迎え角にほぼ相当する所定の角度だけ傾いているので、無人ヘリコプタの飛行時にボルト挿入孔の中心軸とメインマストの中心軸とがほぼ平行になる。この結果、リード・ラグ方向とメインマストの回転方向とがほぼ一致する。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１記載のロータブレードにおいて、前記所定の角度が前記無人ヘリコプタのホバリングに適した角度であることを特徴とする。
【００２２】
上述のように前記所定の角度が無人ヘリコプタのホバリングに適した角度であるので、無人ヘリコプタのホバリングがより安定する。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように請求項１の発明のロータブレードによれば、無人ヘリコプタの飛行時にコリオリ力の分力によってロータブレードに応力が発生するのを防止することができる。
【００２４】
請求項２の発明のロータブレードによれば、無人ヘリコプタのホバリング時の機体の振動をより抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１はこの発明の一実施形態に係るメインロータブレードとそれが装着されるロータヘッドとを示す斜視図、図２はロータヘッドのローターハブグリップに対するロータブレードの取付状態を翼端側から見たときの概念図、図３は図１に示すメインロータブレードのリード・ラグ運動を説明するための概念図である。
【００２７】
図示されたメインロータブレード（ロータブレード）１０及びロータヘッド３０は産業用無人ヘリコプタ用のものである。
【００２８】
まず、ロータヘッド３０を説明する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、ロータヘッド３０はヨーク３１とローターハブグリップ３２とブレード取付ボルト（軸状部材）３３とを備える。
【００３０】
ヨーク３１はヨーク本体３１ａと取付部３１ｂとを有する。ヨーク本体３１ａはほぼ枠状であり、その中心部にメインマスト５０が通される。メインマスト５０の上端には取付部材５１が固定されている。取付部材５１の上端部にはスタビライザ（図示せず）が取り付けられる。取付部３１ｂはほぼ半円形であり、ヨーク本体３１ａの両側部にそれぞれ設けられている。取付部３１ｂはヨーク取付ボルト３４によって取付部材５１に回転可能に取り付けられている。ヨーク３１はメインマスト５０とともに回転可能であるとともに、ヨーク取付ボルト３４の中心軸Ｓ２（メインマスト５０の中心軸Ｓ１に直交する１つの中心軸）周りにシーソー運動可能である。
【００３１】
ローターハブグリップ３２はヨーク３１の両端にそれぞれ中心軸Ｓ３周りに回転可能に取り付けられている。中心軸Ｓ３は中心軸Ｓ１及び中心軸Ｓ２に平行な仮想平面（図示せず）に直交する。ローターハブグリップ３２は結合部３２１と挟持部３２２，３２３と連結アーム部３２４とを有する。
【００３２】
結合部３２１は挟持部３２２，３２３同士を間隔をあけて結合する。
【００３３】
挟持部３２２はほぼプレート状である。挟持部３２２は後述する取付部１２の上面１２ａに対向する平坦な保持面３２２ａ（図２参照）を有する。挟持部３２２は挟持部３２３よりも長い。挟持部３２２にはボルト挿入孔３２２ｂが形成されている（図２参照）。また、挟持部３２２にはダンパ収容孔３２２ｃが形成されている。ダンパ収容孔３２２ｃにはダンパ３５が収容される。ダンパ３５は筒状であり、弾性材料で形成されている。ダンパ３５にはピン３６が挿入される。ピン３６の下端部は後述する取付部１２のピン挿入孔１２ｄに挿入される。ピン３６によってメインロータブレード１０のリード・ラグ方向Ｄ２の回転範囲（回転角度）が制限される。
【００３４】
挟持部３２３はほぼプレート状であり、挟持部３２２と対向する。挟持部３２３は後述する取付部１２の下面１２ｂに対向する平坦な保持面３２３ａ（図２参照）を有する。保持面３２３ａは保持面３２２ａと平行である。挟持部３２３にはボルト挿入孔３２３ｂが形成されている（図２参照）。
【００３５】
連結アーム部３２４は結合部３２１に連なる。連結アーム部３２４はほぼＬ字状に折り曲げられたプレート状であり、先細りになっている。連結アーム部３２４の先端はメインマスト５０に取り付けられたスワッシュプレート（図示せず）にロッド（図示せず）を介して連結される。
【００３６】
ブレード取付ボルト３３にはワッシャ３７が装着されている。この状態でブレード取付ボルト３３は挟持部３２２，３２３のボルト挿入孔３２２ｂ，３２３ｂに挿入される。ボルト挿入孔３２３ｂから突出したブレード取付ボルト３３の下端部にはナット（図示せず）が装着される。
【００３７】
次に、メインロータブレード１０について説明する。
【００３８】
図１及び図２に示すように、メインロータブレード１０はブレード本体１１と取付部１２とを有する。
【００３９】
ブレード本体１１は、木材又は複合材をブレード状に形成し、その表面をＧＦＲＰ（Glass Fiber Resin Plastic：図示せず）又はＣＦＲＰ(Carbon Fiber Resin Plastic：図示せず)で覆うことによって形成されている。
【００４０】
取付部１２はブレード本体１１の一端部に設けられている。取付部１２は、木材又は複合材を所定の形状に形成し、その表面をＧＦＲＰ（図示せず）又はＣＦＲＰ(図示せず)で覆うことによって形成されている。取付部１２は上面１２ａ及び下面１２ｂを有する。上面１２ａは平坦面である。下面１２ｂは平坦面である。下面１２ｂと上面１２ａとは平行である。取付部１２にはボルト挿入孔（軸状部材挿入孔）１２ｃが形成されている。ボルト挿入孔１２ｃの中心軸Ｓ４は上面１２ａ及び下面１２ｂに直交する。ボルト挿入孔１２ｃはローターハブグリップ３２のボルト挿入孔３２２ｂ，３２３ｂに連なる。
【００４１】
取付部１２の上下面１２ａ，１２ｂには耐摩耗板１３（図２では省略されている）が取り付けられている（下面１２ｂに取り付けられた耐摩耗板は図示せず）。耐摩耗板１３にはボルト挿入孔１３ａが形成されている。
【００４２】
また、取付部１２にはピン挿入孔１２ｄが形成されている。ピン挿入孔１２ｄは上下面１２ａ，１２ｂに対してほぼ直角に延びている。
【００４３】
一直線上に並んだボルト挿入孔１２ｃ，３２２ｂ，３２３ｂ，１３ａにブレード取付ボルト３３を挿入し、ブレード取付ボルト３３の下端部にナット（図示せず）をねじ込むことにより、メインロータブレード１０はローターハブグリップ３２に取り付けられる。この結果、メインロータブレード１０は、図３に示すように、ロータヘッド３０とともにメインマスト５０の回転方向Ｄ１へ回転するとともに、ブレード取付ボルト３３を回転軸としてリード・ラグ方向Ｄ２へ回転可能になる。
【００４４】
図２に示すように、ボルト挿入孔１２ｃの中心軸Ｓ４がメインマスト５０の中心軸Ｓ１と平行なとき、ブレード本体１１の翼弦Ｃは取付部１２の上下面１２ａ，１２ｂに対して角度θだけ傾いている（仮想直線Ｌは上下面１２ａ，１２ｂと平行である）。この角度θの値はほぼ７°であり、産業用無人ヘリコプタがホバリングするときのメインロータブレード１０の迎え角に相当する。したがって、図２は産業用無人ヘリコプタがホバリングを行なっているときのメインロータブレード１０の状態を示しているということもできる。
【００４５】
次に、メインロータブレード１０の動作について説明する。
【００４６】
上述のように、ブレード本体１１の翼弦Ｃは取付部１２の上下面１２ａ，１２ｂに対して産業用無人ヘリコプタのホバリングに適した角度θだけ傾いているので、図２に示すように、産業用無人ヘリコプタがホバリングをしているとき、ボルト挿入孔１２ｃの中心軸Ｓ４はメインマスト５０の中心軸Ｓ１とほぼ平行になる。このため、ボルト挿入孔１２ｃの中心軸Ｓ４に直交する仮想平面とメインマスト５０の中心軸Ｓ１に直交する仮想平面とがほぼ平行になる。このときに、メインロータブレード１０にコリオリ力が発生すると、メインロータブレード１０はブレード取付ボルト３３を中心にしてリード・ラグ運動を行なうが、そのリード・ラグ方向Ｄ２はメインロータブレード１０の回転方向Ｄ１とほぼ並行であるので、リード・ラグ運動中による応力がほとんど発生しない。
【００４７】
以上のように、この実施形態によれば、産業用無人ヘリコプタの飛行中にコリオリ力によって大きな応力が発生するのを防止することができる。
【００４８】
この結果、メインロータブレード１０の耐久性が向上するので、従来のものよりも点検作業が楽になり、しかもメインロータブレード１０を長期にわたって使用でき、維持費が安くなる。
【００４９】
従来の無人ヘリコプタでは、ロータブレード２１０（図４，５参照）の取付部２１２の付近に作用する大きな荷重に対処するために、ロータヘッドの強度を上げなければならず、それに伴ないロータヘッドの重量が重くなるという問題も生じた。
【００５０】
この実施形態のメインロータブレード１０を使用すれば、コリオリ力によって生じる荷重が小さくなるので、ロータヘッド３０の強度を高くするためにロータヘッド３０各部の肉厚を厚くする必要がなくなり、ロータヘッド３０を軽量化することができる。この結果、無人ヘリコプタの積載重量を増やすことができる。
【００５１】
なお、この実施形態のメインロータブレード１０には耐摩耗板１３が設けられているが、必ずしも耐摩耗板１３を設ける必要はない。
【００５２】
また、この実施形態では、軸状部材としてブレード取付ボルト３３を採用したが、軸状部材はこれに限られず、軸状部材としてピン等を採用しても良い。ピンを採用する場合、ピンはスナップリングによってローターハブグリップ３２に固定される。
【００５３】
なお、この実施形態のメインロータブレード１０は産業用無人ヘリコプタのものであるが、この発明は模型（玩具）の無人ヘリコプタのメインロータブレードにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係るメインロータブレードとそれが装着されるロータヘッドとを示す斜視図である。
【図２】図２はロータヘッドのローターハブグリップに対するロータブレードの取付状態を翼端側から見たときの概念図である。
【図３】図３は図１に示すメインロータブレードのリード・ラグ運動を説明するための概念図である。
【図４】図４は従来のロータブレードのローターハブグリップに対する取付状態を示す概念図である。
【図５】図５は無人ヘリコプタが飛行しているときのロータブレードの状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０，２１０  メインロータブレード（ロータブレード）
１１，２１１  ブレード本体
１２，２１２  取付部
１２ａ，２１２ａ  上面
１２ｂ，２１２ｂ  下面
１２ｃ，２１２ｃ  ボルト挿入孔(軸状部材挿入孔)
３０  ロータヘッド
３３  ブレード取付ボルト（軸状部材）
５０  メインマスト
θ  所定の角度
Ｃ  翼弦
Ｓ１  メインマスト５０の中心軸
Ｓ４  ボルト挿入孔１２ｃの中心軸
【図１】
2006103619.tif 000003
【図２】
2006103619.tif 000004
【図３】
2006103619.tif 000005
【図４】
2006103619.tif 000006
【図５】
2006103619.tif 000007