(57)【要約】  プロペラ羽根(18)が、付根(32)から先端(34)へと径方向に広がり、前縁(36)から、前縁(36)から離間された後縁(38)へと軸方向に広がり、前縁と後縁との間に翼型(39)を形成し、スイープ線(62)が、翼弦線(46)に沿って位置決めされる点を通じて適合されるスプライン(40、42)として定められ得る。プロペラ羽根(18)は、前縁(36)または後縁(38)を定める少なくとも1つのスプライン(40、42)を有する。
2019532870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ羽根であって、
前縁と、
前記前縁から離間された後縁と、
前記前縁と前記後縁との間にあり、羽根付根と羽根先端との間で径方向に延びる翼型区域のセットと
を備え、
前記プロペラ羽根のスイープ線が少なくとも1つの変曲点を備える、プロペラ羽根。
【請求項２】
真っ直ぐな桁内部構造をさらに備える、請求項1に記載のプロペラ羽根。
【請求項３】
前記羽根先端のスイープ角度が50度より大きい、請求項1または2に記載のプロペラ羽根。
【請求項４】
前記羽根先端は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度を備える、請求項3に記載のプロペラ羽根。
【請求項５】
前記羽根先端は、前記プロペラ羽根の全長の10パーセントである長さを有する、請求項3または4に記載のプロペラ羽根。
【請求項６】
前記前縁に沿うスプラインが、後方へスイープされた区域を備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
【請求項７】
前記後方へスイープされた区域は、前記羽根付根と羽根外側領域との間の内側領域に位置付けられる、請求項6に記載のプロペラ羽根。
【請求項８】
羽根スピナカップリングにおける前記前縁が後方に角度が付けられる、請求項1から7のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
【請求項９】
前記前縁は30度から85度の間で後方に角度が付けられる、請求項8に記載のプロペラ羽根。
【請求項１０】
翼型区域の前記セットはS字形の平面図形を定める、請求項1から9のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
【請求項１１】
前記後縁は波形とされた後縁である、請求項1から10のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
【請求項１２】
プロペラ組立体であって、
回転可能なハブと、
羽根を伴うプロペラ羽根のセットであって、
前縁、
前記前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁、
羽根付根と、前記プロペラ羽根の全長の50パーセントとの間に位置付けられる径方向内側領域、および、
前記径方向内側領域と前記プロペラ羽根の羽根先端との間に位置付けられる径方向外側領域
を備えるプロペラ羽根のセットと
を備え、
前記内側領域における前記羽根のスイープ線が凹形または凸形の一方であり、前記外側領域における前記羽根のスイープ線が凹形または凸形の他方である、プロペラ組立体。
【請求項１３】
前記回転可能なハブにおける前記羽根の前記前縁は後方に角度が付けられる、請求項12に記載のプロペラ組立体。
【請求項１４】
前記羽根先端は、50度より大きいスイープ角度を備える、請求項12または13に記載のプロペラ組立体。
【請求項１５】
前記羽根先端は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度を備える、請求項14に記載のプロペラ組立体。
【請求項１６】
前記羽根は真っ直ぐな桁内部構造をさらに備える、請求項12から15のいずれか一項に記載のプロペラ組立体。
【請求項１７】
前縁と、前記前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁とを有する羽根本体であって、前記羽根本体のスイープ線が凹形または凸形の一方から凹形または凸形の他方へと変化する点によって定められる少なくとも1つの変曲点を有するS字形の平面図形を伴う羽根本体を備えるプロペラ。
【請求項１８】
前記羽根本体は真っ直ぐな桁内部構造をさらに備える、請求項17に記載のプロペラ。
【請求項１９】
前記後縁は波形とされた後縁である、請求項17または18に記載のプロペラ。
【請求項２０】
羽根スピナカップリングにおける前記前縁は後方に角度が付けられる、請求項17から19のいずれか一項に記載のプロペラ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
現代のターボプロップエンジン航空機は、航空機のエンジンに取り付けられた1つまたは複数のプロペラを備え得る。航空機エンジンは、2つ以上のプロペラの種類を受け入れて動作させるように構成され得る。エンジン制御装置システムが、設置されたプロペラの種類に基づいて航空機エンジンを動作させるように構成されてもよく、選択されたプロペラの種類の特定のプロペラ特性を利用するために調節され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
一態様では、本開示は、プロペラ羽根であって、前縁と、前縁から離間された後縁と、前縁と後縁との間にあり、羽根付根と羽根先端との間で径方向に延びる翼型区域のセットとを備え、プロペラ羽根のスイープ線が少なくとも1つの変曲点を備える、プロペラ羽根に関する。
【０００３】
別の態様では、本開示は、プロペラ組立体であって、回転可能なハブと、羽根を伴うプロペラ羽根のセットであって、前縁、前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁、羽根付根と、プロペラ羽根の全長の50パーセントとの間に位置付けられる径方向内側領域、および、径方向内側領域とプロペラ羽根の羽根先端との間に位置付けられる径方向外側領域を備えるプロペラ羽根のセットとを備え、内側領域における羽根のスイープ線が凹形または凸形の一方であり、外側領域における羽根のスイープ線が凹形または凸形の他方である、プロペラ組立体に関する。
【０００４】
なおも別の態様では、本開示は、前縁と、前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁とを有する羽根本体であって、羽根本体のスイープ線が凹形または凸形の一方から凹形または凸形の他方へと変化する点によって定められる少なくとも1つの変曲点を有するS字形の平面図形を伴う羽根本体を備えるプロペラに関する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】翼と、エンジンと、本明細書に記載されている様々な態様によるプロペラとを有する航空機の例の概略的な上面図である。
【図２】図1の航空機で利用され得るプロペラ羽根およびハブの一部分の斜視図である。
【図３】図2のプロペラ羽根の翼型の断面図である。
【図４】図2のプロペラの平面図形図である。
【図５Ａ】プロペラ羽根の先端領域の拡大図である。
【図５Ｂ】プロペラ羽根の付根領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書に記載された様々な態様は、平面図形で見たときにS字形の輪郭を有するプロペラ羽根に関係させられている。本開示の実施形態は、プロペラによって実施される機能に拘わらず、プロペラのための任意の環境、装置、または方法において実施され得る。非限定的な例を用いて、このようなプロペラは、航空機、船舶、風力タービンなどにおいて利用され得る。本出願の残りの部分は、航空機の環境に注力している。
【０００７】
図1は、機体12と、機体12から外向きに延びる翼14とを有する航空機10を描写している。航空機10は、相対している翼14と結合されたエンジン16のセットとして示された、航空機10に結合された少なくとも1つのターボプロップ航空機エンジン16を備え得る。エンジン16は、エンジン16と結合され、プロペラ羽根18と、スピナ19を有する回転可能なハブ組立体とを備えるプロペラ組立体17のセットを備え得る。
【０００８】
エンジン16は、プロペラ組立体の回転の軸20の周りでプロペラ組立体17の回転22を駆動する。プロペラ羽根18はさらに、プロペラ羽根18の回転22が航空機10のための推力(矢印24として図示されている)を発生させるように、プロペラ組立体の回転の軸20に対して、構成され得る、または、角度が付けられ得る。2つのターボプロップエンジン16を有する航空機10が図示されているが、本開示の実施形態は、任意の数のエンジン16、プロペラ組立体17、もしくはプロペラ羽根18、または、航空機に対する任意の場所のエンジン16、組立体17、もしくは羽根18を備えることができる。本開示の実施形態はさらに、限定されることはないが、ピストンに基づく燃焼エンジンまたは電気で駆動されるエンジンを含む、異なる航空機エンジン16の種類に適用され得る。また、プロペラ組立体17またはプロペラ羽根18の回転22は、本開示の実施形態の理解のために提供されている。本開示の実施形態は、プロペラ組立体17もしくはプロペラ羽根18の回転22の代替の方向、または、エンジン16のセットがプロペラ羽根18を同じ方向もしくは反対の方向で回転させる実施形態を含み得る。
【０００９】
図2は、スピナ19を含むプロペラハブの一部分と、単一のプロペラ羽根18の本体30とを示すプロペラ組立体17の斜視図である。図示されているように、プロペラ羽根は、径方向の全長Lを備え、スピナ19から径方向外向きに延びている。羽根付根32が含まれており、羽根付根32において、プロペラ羽根18の翼型39がスピナ19と結合している。本体30は羽根付根32から羽根先端34へと径方向に延びている。本体30は、前縁36から、前縁36から離間されている後縁38へと軸方向に広がっている。翼型39は前縁36と後縁38との間に形成されている。
【００１０】
第1のスプライン40および第2のスプライン42が、所与の点のセットを通過するように構築された連続曲線として定められている。第1のスプライン40および第2のスプライン42は、前縁36および後縁38をそれぞれ幾何学的に定めている。S字形(S)が、平面図形で見たとき(図4)、プロペラ羽根18の本体30について定められている。
【００１１】
第1のスプライン40および第2のスプライン42は、付根32と、プロペラ羽根18の径方向の全長Lの50パーセントとの間に位置付けられた径方向内側領域Iにおける凸形配置から、径方向内側領域Iと羽根先端34との間に位置付けられた径方向外側領域Oにおける凹形配置まで推移している。径方向内側領域Iが、羽根付根32と、プロペラ羽根18の径方向の全長Lのおおよそ50パーセントとの間に位置付けられるとして記載されているが、プロペラ羽根18の代替の構成は、内側領域Iがプロペラ羽根18のより多くかまたはより少ない径方向の全長Lを含むように定められることを含む可能性がある。
【００１２】
図4A〜図4Dは、プロペラ羽根18の翼型39の一部分の断面図である。翼型39は前縁36から後縁38へと軸方向に延びている。翼弦線46が前縁36から後縁38へと広がっている。キャンバーライン48も前縁36から後縁38へと延びており、翼型39の圧力側50と吸込み側52との間の中間の点を連結している。プロペラ羽根18が翼型39のための多数の幾何学的形状を含み、図4A〜図4Dが例示の目的だけのために提供されていることは、理解されるべきである。翼型39の断面が対称的または非対称的な翼型であり得ることは、さらに理解されるべきである。
【００１３】
プロペラ羽根18は、前縁36と後縁38との間で軸方向に広がっており、付根32から先端34まで径方向に広がっている翼型区域56のセットをさらに含み得る。各々の翼型区域56は、図3A〜図3Dに描写されているような少なくとも1つの翼型39を表しているか、または、複数の翼型39が、重ねられるとき、各々の翼弦線46の長さへの変化、変化する厚さを伴うキャンバーライン48の曲げへの変化、および翼弦線の配置への変化によって定められるような滑らかに推移する幾何学的形状を有する。合わせて、翼型区域56は、平面図形においてプロペラ羽根18のS字形(S)を形成している。
【００１４】
図4は、プロペラ羽根18の径方向に対して垂直であるプロペラ羽根18の長さである全長Lと、各々の径方向ステーションにおいて翼弦線46の長さに定められた変化する幅Wとを伴うプロペラ羽根18の平面図形を示している。プロペラ羽根18が付根32から先端34へと径方向で延びるため、幅Wは、プロペラ羽根翼弦分布に従って付根32から先端34へと変化する。
【００１５】
プロペラ羽根18は、付根32から先端34に向けて広がる真っ直ぐな桁54を備え得る。桁54は、空気力学的荷重および遠心荷重を支えるための、プロペラ羽根18の主要な内部構造要素である。桁54は、例えば、限定されることはないが、炭素強化複合材料といった、様々な材料から形成され得る。真っ直ぐな桁54は、限定となるように意味されておらず、例えば、様々な角度を有し、プロペラ羽根18のスイープを反映するように形成されたスイープ桁であり得る。
【００１６】
スイープ線62が、前縁36に最も近い翼弦線46の長さの44%に位置付けられた複数の点64を結んでいる。44%として図示されているが、スイープ線62は、翼弦長さの15%から60%までの間の点を結んでもよい。スイープ線62は、付根32の径方向外向きに、内側領域Iにおけるスイープ線62の隣接する点から後方にずれた点を含む後方へスイープされた区域60を定めている。
【００１７】
中間区域Mにおける変曲点59が、第1のスプライン40、第2のスプライン42、およびスイープ線62の各々に沿う点に位置付けられている。変曲点59は、凹形配置または凸形配置の一方から凹形配置または凸形配置の他方への変化が起こる場所を含む。変曲点59は、図示された場所に限定されず、任意の径方向の位置となることができ、第1のスプライン40、第2のスプライン42、およびスイープ線62の各々について異なってもよい。
【００１８】
外側領域Oは、全長Lの10%である先端長さTLを有する先端領域Tにおいて途切れる前方へスイープされた区域65を含む。先端領域Tにおけるスイープ線62の非常にスイープされた部分58が可変スイープ角度を有し得る。
【００１９】
図5Aを見ると、先端領域Tの拡大図が、可変スイープ角度を、40°から90°までの範囲であるθ1およびθ2として示している。2つの角度θ1およびθ2として示されているが、複数の角度が、先端領域Tにおいて、スイープ線62に沿う可変スイープ角度θを定めることができることは、理解されている。
【００２０】
図5Bの付根領域Rの拡大図では、第1のスプライン40および第2のスプライン42は、スイープ線62と共に、0°から90°までの間の後方角度β1、β2、β3を伴う後方に角度が付けられた配置で付根32において各々途切れる。
【００２１】
互いと比較されるとき、前縁36に沿う第1のスプライン40とスイープ線62とは、30°〜85°の範囲にあるより小さい後方角度β1、β2を有することができ、一方、後縁38に沿う第2のスプライン42は、60°〜120°の範囲のより大きい後方角度β3を有することができる。そのため、第1のスプライン40およびスイープ線62は、中間区域Mへと続く付根領域Rにおいて互いと平行となり、先端34が翼弦を有する点または翼型によって定められる先端34においてすべての3つのスプライン40、42、62が途切れる高度にスイープされた部分58まで互いと平行となることができる。
【００２２】
本明細書に記載された本開示に関する要素が、例示の目的だけのためであり、限定するように意味されていないことは、理解されるべきである。少なくとも1つの変曲点を有するプロペラ羽根が複数の変曲点を有することができることと、形が本明細書に記載されているようなS字形のものと異なり得ることとは、さらに検討され得る。
【００２３】
本明細書に記載されたS字形のプロペラ羽根と関連付けられる便益は、プロペラ騒音を低減する高度にスイープされた部分と、効率を増加させる後方にスイープされた内側領域とを含む。プロペラ羽根の付根において後方の角度を追加的に組み込むことは、プロペラ羽根の空気流へのより良好なスピナを可能とする。波形とされた後縁は、プロペラと翼との干渉を低減する一方で、真っ直ぐな桁内部構造をなおも維持する。内部に真っ直ぐな桁を含むことは製造の変更をまったく必要せず、これは最もコスト効果があるが必然ではない。
【００２４】
まだ記載されていない範囲で、様々な実施形態の異なる特徴および構造が、互いとの組み合わせで、望まれるように使用され得る。ある特徴が実施形態のすべてにおいて示すことができないことは、それができないが記載の簡潔性のために行われていると解釈されるように意味されていない。したがって、異なる実施形態の様々な特徴は、新たな実施形態が明示的に記載されていようがいまいが、新たな実施形態を形成するために望まれるように調和および合致され得る。さらに、様々な要素の「セット」が記載されているが、「セット」が、1つだけの要素を含め、任意の数のそれぞれの要素を含み得ることは、理解されるものである。本明細書に記載されている特徴の組み合わせまたは置き換えは、本開示によって網羅されている。さらに、先の図において示されたものに加えて、多くの他の可能な実施形態および構成が本開示によって検討されていることは、理解されるものである。
【００２５】
この書かれた記載は、最良の様態を含む本発明の実施形態を開示するために、および、任意の装置またはシステムを作って使用することと、任意の組み込まれた方法を実施することとを含め、当業者が本発明の実施形態を実施できるように、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定められており、当業者が思いつく他の例を含む可能性がある。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉と異なる構造要素を有する場合、または、請求項の文字通りの言葉と非実質的な違いを伴う同等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあるように意図されている。
【符号の説明】
【００２６】
10  航空機
12  機体
14  翼
16  ターボプロップ航空機エンジン
17  プロペラ組立体
18  プロペラ羽根
19  スピナ
20  プロペラ組立体の回転の軸
22  回転
30  本体
32  羽根付根
34  羽根先端
36  前縁
38  後縁
39  翼型
40  第1のスプライン
42  第2のスプライン
46  翼弦線
48  キャンバーライン
50  圧力側
52  吸込み側
54  桁
56  翼型区域
58  非常にスイープされた部分
59  変曲点
60  後方へスイープされた区域
62  スイープ線
64  点
65  前方へスイープされた区域
I  径方向内側領域
O  径方向外側領域
L  径方向の全長
M  中間区域
R  付根領域
W  幅
T  先端領域
TL  先端長さ
β1、β2、β3  後方角度
θ1、θ2  スイープ角度
【図１】
2019532870.tif 000003
【図２】
2019532870.tif 000004
【図３Ａ】
2019532870.tif 000005
【図３Ｂ】
2019532870.tif 000006
【図３Ｃ】
2019532870.tif 000007
【図３Ｄ】
2019532870.tif 000008
【図４】
2019532870.tif 000009
【図５Ａ】
2019532870.tif 000010
【図５Ｂ】
2019532870.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月26日(2019.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本明細書において参照によりその全体において組み込まれている2016年10月27日に出願された英国特許出願第1618154.7号の便益を主張する。
【０００２】
本開示は、概してプロペラ組立体に関し、より詳細には、プロペラ組立体のためのプロペラ羽根に関する。
【背景技術】
【０００３】
現代のターボプロップエンジン航空機は、航空機のエンジンに取り付けられた1つまたは複数のプロペラを備え得る。航空機エンジンは、2つ以上のプロペラの種類を受け入れて動作させるように構成され得る。エンジン制御装置システムが、設置されたプロペラの種類に基づいて航空機エンジンを動作させるように構成されてもよく、選択されたプロペラの種類の特定のプロペラ特性を利用するために調節され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、本開示は、プロペラ羽根であって、前縁と、前縁から離間された後縁と、前縁と後縁との間にあり、羽根付根と羽根先端との間で径方向に延びる翼型区域のセットとを備え、プロペラ羽根のスイープ線が少なくとも1つの変曲点を備える、プロペラ羽根に関する。
【０００５】
本開示の態様の非限定的な置き換えは、以下のことも含み得る。
【０００６】
真っ直ぐな桁の内部構造。
【０００７】
羽根先端のスイープ角度が50度より大きい。
【０００８】
羽根先端は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度を備える。
【０００９】
羽根先端は、プロペラ羽根の全長の10パーセントである長さを有する。
【００１０】
前縁に沿うスプラインが後方へスイープされた区域を備える。
【００１１】
後方へスイープされた区域は、羽根付根と羽根外側領域との間の内側領域に位置付けられる。
【００１２】
羽根スピナカップリングにおける前縁は後方に角度が付けられる。
【００１３】
前縁は30度から85度の間で後方に角度が付けられる。
【００１４】
翼型区域のセットはS字形の平面図形を定める。
【００１５】
または、後縁は波形とされた後縁である。
【００１６】
別の態様では、本開示は、プロペラ組立体であって、回転可能なハブと、羽根を伴うプロペラ羽根のセットであって、前縁、前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁、羽根付根と、プロペラ羽根の全長の50パーセントとの間に位置付けられる径方向内側領域、および、径方向内側領域とプロペラ羽根の羽根先端との間に位置付けられる径方向外側領域を備えるプロペラ羽根のセットとを備え、内側領域における羽根のスイープ線が凹形または凸形の一方であり、外側領域における羽根のスイープ線が凹形または凸形の他方である、プロペラ組立体に関する。
【００１７】
本開示の態様の非限定的な置き換えは、以下のことも含み得る。
【００１８】
回転可能なハブにおける羽根の前縁は後方に角度が付けられる。
【００１９】
羽根先端は、50度より大きいスイープ角度を備える。
【００２０】
羽根先端は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度を備える。
【００２１】
または、羽根は、真っ直ぐな桁の内部構造をさらに備える。
【００２２】
なおも別の態様では、本開示は、前縁と、前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁とを有する羽根本体であって、羽根本体のスイープ線が凹形または凸形の一方から凹形または凸形の他方へと変化する点によって定められる少なくとも1つの変曲点を有するS字形の平面図形を伴う羽根本体を備えるプロペラに関する。
【００２３】
本開示の態様の非限定的な置き換えは、以下のことも含み得る。
【００２４】
羽根本体は、真っ直ぐな桁の内部構造をさらに備える。
【００２５】
後縁は波形とされた後縁である。
【００２６】
または、羽根スピナカップリングにおける前縁は後方に角度が付けられる。
まだ記載されていない範囲で、様々な非限定的な置き換えの異なる特徴および構造が、互いとの組み合わせで、または、互いとの置き換えで、望まれるように使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】翼と、エンジンと、本明細書に記載されている様々な態様によるプロペラとを有する航空機の例の概略的な上面図である。
【図２】図1の航空機で利用され得るプロペラ羽根およびハブの一部分の斜視図である。
【図３】図2のプロペラ羽根の翼型の断面図である。
【図４】図2のプロペラの平面図形図である。
【図５Ａ】プロペラ羽根の先端領域の拡大図である。
【図５Ｂ】プロペラ羽根の付根領域の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書に記載された様々な態様は、平面図形で見たときにS字形の輪郭を有するプロペラ羽根に関係させられている。本開示の実施形態は、プロペラによって実施される機能に拘わらず、プロペラのための任意の環境、装置、または方法において実施され得る。非限定的な例を用いて、このようなプロペラは、航空機、船舶、風力タービンなどにおいて利用され得る。本出願の残りの部分は、航空機の環境に注力している。
【００２９】
図1は、機体12と、機体12から外向きに延びる翼14とを有する航空機10を描写している。航空機10は、相対している翼14と結合されたエンジン16のセットとして示された、航空機10に結合された少なくとも1つのターボプロップ航空機エンジン16を備え得る。エンジン16は、エンジン16と結合され、プロペラ羽根18と、スピナ19を有する回転可能なハブ組立体とを備えるプロペラ組立体17のセットを備え得る。
【００３０】
エンジン16は、プロペラ組立体の回転の軸20の周りでプロペラ組立体17の回転22を駆動する。プロペラ羽根18はさらに、プロペラ羽根18の回転22が航空機10のための推力(矢印24として図示されている)を発生させるように、プロペラ組立体の回転の軸20に対して、構成され得る、または、角度が付けられ得る。2つのターボプロップエンジン16を有する航空機10が図示されているが、本開示の実施形態は、任意の数のエンジン16、プロペラ組立体17、もしくはプロペラ羽根18、または、航空機に対する任意の場所のエンジン16、組立体17、もしくは羽根18を備えることができる。本開示の実施形態はさらに、限定されることはないが、ピストンに基づく燃焼エンジンまたは電気で駆動されるエンジンを含む、異なる航空機エンジン16の種類に適用され得る。また、プロペラ組立体17またはプロペラ羽根18の回転22は、本開示の実施形態の理解のために提供されている。本開示の実施形態は、プロペラ組立体17もしくはプロペラ羽根18の回転22の代替の方向、または、エンジン16のセットがプロペラ羽根18を同じ方向もしくは反対の方向で回転させる実施形態を含み得る。
【００３１】
図2は、スピナ19を含むプロペラハブの一部分と、単一のプロペラ羽根18の本体30とを示すプロペラ組立体17の斜視図である。図示されているように、プロペラ羽根は、径方向の全長Lを備え、スピナ19から径方向外向きに延びている。羽根付根32が含まれており、羽根付根32において、プロペラ羽根18の翼型39がスピナ19と結合している。本体30は羽根付根32から羽根先端34へと径方向に延びている。本体30は、前縁36から、前縁36から離間されている後縁38へと軸方向に広がっている。翼型39は前縁36と後縁38との間に形成されている。
【００３２】
第1のスプライン40および第2のスプライン42が、所与の点のセットを通過するように構築された連続曲線として定められている。第1のスプライン40および第2のスプライン42は、前縁36および後縁38をそれぞれ幾何学的に定めている。S字形(S)が、平面図形で見たとき(図4)、プロペラ羽根18の本体30について定められている。
【００３３】
第1のスプライン40および第2のスプライン42は、付根32と、プロペラ羽根18の径方向の全長Lの50パーセントとの間に位置付けられた径方向内側領域Iにおける凸形配置から、径方向内側領域Iと羽根先端34との間に位置付けられた径方向外側領域Oにおける凹形配置まで推移している。径方向内側領域Iが、羽根付根32と、プロペラ羽根18の径方向の全長Lのおおよそ50パーセントとの間に位置付けられるとして記載されているが、プロペラ羽根18の代替の構成は、内側領域Iがプロペラ羽根18のより多くかまたはより少ない径方向の全長Lを含むように定められることを含む可能性がある。
【００３４】
図4A〜図4Dは、プロペラ羽根18の翼型39の一部分の断面図である。翼型39は前縁36から後縁38へと軸方向に延びている。翼弦線46が前縁36から後縁38へと広がっている。キャンバーライン48も前縁36から後縁38へと延びており、翼型39の圧力側50と吸込み側52との間の中間の点を連結している。プロペラ羽根18が翼型39のための多数の幾何学的形状を含み、図4A〜図4Dが例示の目的だけのために提供されていることは、理解されるべきである。翼型39の断面が対称的または非対称的な翼型であり得ることは、さらに理解されるべきである。
【００３５】
プロペラ羽根18は、前縁36と後縁38との間で軸方向に広がっており、付根32から先端34まで径方向に広がっている翼型区域56のセットをさらに含み得る。各々の翼型区域56は、図3A〜図3Dに描写されているような少なくとも1つの翼型39を表しているか、または、複数の翼型39が、重ねられるとき、各々の翼弦線46の長さへの変化、変化する厚さを伴うキャンバーライン48の曲げへの変化、および翼弦線の配置への変化によって定められるような滑らかに推移する幾何学的形状を有する。合わせて、翼型区域56は、平面図形においてプロペラ羽根18のS字形(S)を形成している。
【００３６】
図4は、プロペラ羽根18の径方向に対して垂直であるプロペラ羽根18の長さである全長Lと、各々の径方向ステーションにおいて翼弦線46の長さに定められた変化する幅Wとを伴うプロペラ羽根18の平面図形を示している。プロペラ羽根18が付根32から先端34へと径方向で延びるため、幅Wは、プロペラ羽根翼弦分布に従って付根32から先端34へと変化する。
【００３７】
プロペラ羽根18は、付根32から先端34に向けて広がる真っ直ぐな桁54を備え得る。桁54は、空気力学的荷重および遠心荷重を支えるための、プロペラ羽根18の主要な内部構造要素である。桁54は、例えば、限定されることはないが、炭素強化複合材料といった、様々な材料から形成され得る。真っ直ぐな桁54は、限定となるように意味されておらず、例えば、様々な角度を有し、プロペラ羽根18のスイープを反映するように形成されたスイープ桁であり得る。
【００３８】
スイープ線62が、前縁36に最も近い翼弦線46の長さの44%に位置付けられた複数の点64を結んでいる。44%として図示されているが、スイープ線62は、翼弦長さの15%から60%までの間の点を結んでもよい。スイープ線62は、付根32の径方向外向きに、内側領域Iにおけるスイープ線62の隣接する点から後方にずれた点を含む後方へスイープされた区域60を定めている。
【００３９】
中間区域Mにおける変曲点59が、第1のスプライン40、第2のスプライン42、およびスイープ線62の各々に沿う点に位置付けられている。変曲点59は、凹形配置または凸形配置の一方から凹形配置または凸形配置の他方への変化が起こる場所を含む。変曲点59は、図示された場所に限定されず、任意の径方向の位置となることができ、第1のスプライン40、第2のスプライン42、およびスイープ線62の各々について異なってもよい。
【００４０】
外側領域Oは、全長Lの10%である先端長さTLを有する先端領域Tにおいて途切れる前方へスイープされた区域65を含む。先端領域Tにおけるスイープ線62の非常にスイープされた部分58が可変スイープ角度を有し得る。
【００４１】
図5Aを見ると、先端領域Tの拡大図が、可変スイープ角度を、40°から90°までの範囲であるθ1およびθ2として示している。2つの角度θ1およびθ2として示されているが、複数の角度が、先端領域Tにおいて、スイープ線62に沿う可変スイープ角度θを定めることができることは、理解されている。
【００４２】
図5Bの付根領域Rの拡大図では、第1のスプライン40および第2のスプライン42は、スイープ線62と共に、0°から90°までの間の後方角度β1、β2、β3を伴う後方に角度が付けられた配置で付根32において各々途切れる。
【００４３】
互いと比較されるとき、前縁36に沿う第1のスプライン40とスイープ線62とは、30°〜85°の範囲にあるより小さい後方角度β1、β2を有することができ、一方、後縁38に沿う第2のスプライン42は、60°〜120°の範囲のより大きい後方角度β3を有することができる。そのため、第1のスプライン40およびスイープ線62は、中間区域Mへと続く付根領域Rにおいて互いと平行となり、先端34が翼弦を有する点または翼型によって定められる先端34においてすべての3つのスプライン40、42、62が途切れる高度にスイープされた部分58まで互いと平行となることができる。
【００４４】
本明細書に記載された本開示に関する要素が、例示の目的だけのためであり、限定するように意味されていないことは、理解されるべきである。少なくとも1つの変曲点を有するプロペラ羽根が複数の変曲点を有することができることと、形が本明細書に記載されているようなS字形のものと異なり得ることとは、さらに検討され得る。
【００４５】
本明細書に記載されたS字形のプロペラ羽根と関連付けられる便益は、プロペラ騒音を低減する高度にスイープされた部分と、効率を増加させる後方にスイープされた内側領域とを含む。プロペラ羽根の付根において後方の角度を追加的に組み込むことは、プロペラ羽根の空気流へのより良好なスピナを可能とする。波形とされた後縁は、プロペラと翼との干渉を低減する一方で、真っ直ぐな桁の内部構造をなおも維持する。内部に真っ直ぐな桁を含むことは製造の変更をまったく必要せず、これは最もコスト効果があるが必然ではない。
【００４６】
まだ記載されていない範囲で、様々な実施形態の異なる特徴および構造が、互いとの組み合わせで、望まれるように使用され得る。ある特徴が実施形態のすべてにおいて示すことができないことは、それができないが記載の簡潔性のために行われていると解釈されるように意味されていない。したがって、異なる実施形態の様々な特徴は、新たな実施形態が明示的に記載されていようがいまいが、新たな実施形態を形成するために望まれるように調和および合致され得る。さらに、様々な要素の「セット」が記載されているが、「セット」が、1つだけの要素を含め、任意の数のそれぞれの要素を含み得ることは、理解されるものである。本明細書に記載されている特徴の組み合わせまたは置き換えは、本開示によって網羅されている。さらに、先の図において示されたものに加えて、多くの他の可能な実施形態および構成が本開示によって検討されていることは、理解されるものである。
【００４７】
この書かれた記載は、最良の様態を含む本明細書に記載された本開示の態様を記載するために、および、任意の装置またはシステムを作って使用することと、任意の組み込まれた方法を実施することとを含め、当業者が本開示の態様を実施できるように、例を使用している。本開示の態様の特許可能な範囲は、請求項によって定められており、当業者が思いつく他の例を含む可能性がある。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉と異なる構造要素を有する場合、または、請求項の文字通りの言葉と非実質的な違いを伴う同等の構造要素を含む場合、請求項の範囲内にあるように意図されている。
【００４８】
態様
本開示の様々な特性、態様、および利点が、箇条書きによって定められた以下の技術的解決策において具現化されてもよい。
［態様1］  プロペラ羽根であって、
前縁と、
前記前縁から離間された後縁と、
前記前縁と前記後縁との間にあり、羽根付根と羽根先端との間で径方向に延びる翼型区域のセットと
を備え、
前記プロペラ羽根のスイープ線が少なくとも1つの変曲点を備える、プロペラ羽根。
［態様2］  真っ直ぐな桁の内部構造をさらに備える、態様1に記載のプロペラ羽根。
［態様3］  前記羽根先端のスイープ角度が50度より大きい、態様1または2に記載のプロペラ羽根。
［態様4］  前記羽根先端は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度を備える、態様3に記載のプロペラ羽根。
［態様5］  前記羽根先端は、前記プロペラ羽根の全長の10パーセントである長さを有する、態様3または4に記載のプロペラ羽根。
［態様6］  前記前縁に沿うスプラインが後方へスイープされた区域を備える、態様1から5のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
［態様7］  前記後方へスイープされた区域は、前記羽根付根と羽根外側領域との間の内側領域に位置付けられる、態様6に記載のプロペラ羽根。
［態様8］  羽根スピナカップリングにおける前記前縁が後方に角度が付けられる、態様1から7のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
［態様9］  前記前縁は30度から85度の間で後方に角度が付けられる、態様8に記載のプロペラ羽根。
［態様10］  翼型区域の前記セットはS字形の平面図形を定める、態様1から9のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
［態様11］  前記後縁は波形とされた後縁である、態様1から10のいずれか一項に記載のプロペラ羽根。
［態様12］  プロペラ組立体であって、
回転可能なハブと、
羽根を伴うプロペラ羽根のセットであって、
前縁、
前記前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁、
羽根付根と、前記プロペラ羽根の全長の50パーセントとの間に位置付けられる径方向内側領域、および、
前記径方向内側領域と前記プロペラ羽根の羽根先端との間に位置付けられる径方向外側領域
を備えるプロペラ羽根のセットと
を備え、
前記内側領域における前記羽根のスイープ線が凹形または凸形の一方であり、前記外側領域における前記羽根のスイープ線が凹形または凸形の他方である、プロペラ組立体。
［態様13］  前記回転可能なハブにおける前記羽根の前記前縁は後方に角度が付けられる、態様12に記載のプロペラ組立体。
［態様14］  前記羽根先端は、50度より大きいスイープ角度を備える、態様12または13に記載のプロペラ組立体。
［態様15］  前記羽根先端は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度を備える、態様14に記載のプロペラ組立体。
［態様16］  前記羽根は真っ直ぐな桁の内部構造をさらに備える、態様12から15のいずれか一項に記載のプロペラ組立体。
［態様17］  前縁と、前記前縁から離間され、それらの間に翼型を形成する後縁とを有する羽根本体であって、前記羽根本体のスイープ線が凹形または凸形の一方から凹形または凸形の他方へと変化する点によって定められる少なくとも1つの変曲点を有するS字形の平面図形を伴う羽根本体を備えるプロペラ。
［態様18］  前記羽根本体は真っ直ぐな桁の内部構造をさらに備える、態様17に記載のプロペラ。
［態様19］  前記後縁は波形とされた後縁である、態様17または18に記載のプロペラ。
［態様20］  羽根スピナカップリングにおける前記前縁は後方に角度が付けられる、態様17から19のいずれか一項に記載のプロペラ。
【符号の説明】
【００４９】
10  航空機
12  機体
14  翼
16  ターボプロップ航空機エンジン
17  プロペラ組立体
18  プロペラ羽根
19  スピナ
20  プロペラ組立体の回転の軸
22  回転
30  本体
32  羽根付根
34  羽根先端
36  前縁
38  後縁
39  翼型
40  第1のスプライン
42  第2のスプライン
46  翼弦線
48  キャンバーライン
50  圧力側
52  吸込み側
54  桁
56  翼型区域
58  非常にスイープされた部分
59  変曲点
60  後方へスイープされた区域
62  スイープ線
64  点
65  前方へスイープされた区域
I  径方向内側領域
O  径方向外側領域
L  径方向の全長
M  中間区域
R  付根領域
W  幅
T  先端領域
TL  先端長さ
β1、β2、β3  後方角度
θ1、θ2  スイープ角度
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラ羽根(18)であって、
前縁(36)と、
前記前縁(36)から離間された後縁(38)と、
前記前縁(36)と前記後縁(38)との間にあり、羽根付根(32)と羽根先端(34)との間で径方向に延びる翼型区域のセットと
を備え、
前記プロペラ羽根(18)のスイープ線(62)が少なくとも1つの変曲点(59)を備える、プロペラ羽根(18)。
【請求項２】
真っ直ぐな桁(54)の内部構造をさらに備える、請求項1に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項３】
前記羽根先端(34)のスイープ角度(θ)が50度より大きい、請求項1に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項４】
前記羽根先端(34)は、50度から90度までの範囲にある可変スイープ角度(θ)を備える、請求項3に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項５】
前記羽根先端(34)は、前記プロペラ羽根(18)の全長(L)の10パーセントである長さを有する、請求項3に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項６】
前記前縁(36)に沿うスプライン(40)が、後方へスイープされた区域(60)を備える、請求項1に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項７】
前記後方へスイープされた区域(60)は、前記羽根付根(32)と羽根外側領域(O)との間の内側領域(I)に位置付けられる、請求項6に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項８】
羽根スピナ(19)における前記前縁(36)は30度から85度の間で後方に角度(β)が付けられる、請求項1に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項９】
翼型区域(56)の前記セットはS字形の平面図形を定める、請求項1に記載のプロペラ羽根(18)。
【請求項１０】
前記後縁(38)は波形とされた後縁(38)である、請求項1に記載のプロペラ羽根(18)。
【国際調査報告】
2019532870.tif 000012
2019532870.tif 000013
2019532870.tif 000014