(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘリコプターとオートジャイロの両飛行モード転換に対応できるピッチ角制御機構を提供する。又、ヘリコプタ−のアンチトルク装置とオートジャイロの操縦装置を兼ねる簡単な機構を提供する。【解決手段】ヘリコプター・モードとオートジャイロ・モードの回転翼速度差を利用して、遠心力によるウエイト１７の張力と引っ張りバネ１８等による抗力の釣り合いを用いてヘリコプター・モードでは前者が勝り正ピッチに、オートジャイロ・モードでは後者が勝り負ピッチに自動的に変更させる。又、機尾に備えた逆Ｖ字型尾翼の左右何れかの回転翼降下風の反射による機体回転力のバランスを崩す事で所定のアジマス角を実現する。【選択図】図１
2015209195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリコプター・モード及びオートジャイロ・モードでの回転翼速度の差を利用し、遠心力によるウエイトの張力と、それに対抗する引っ張りバネ及び圧縮バネによる抗力の釣り合いを用いて、ヘリコプター・モードでは前者が勝り正又は零ピッチに、オートジャイロ・モードでは後者が勝り負ピッチに自動的に回転翼取り付け角度を制御出来る様にした事を特徴とする既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３の回転翼ピッチ制御装置。
【請求項２】
該当回転翼の引っ張りワイヤーと、それと相対する回転翼の引っ張りワイヤーを別の同調ワイヤーで結合させる事で両者の遠心力によるウエイトの張力とそれに対抗する引っ張りバネ及び圧縮バネによる抗力の釣り合いを、互いに調整する様にした事を特徴とする既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３の複数翼の同調装置。
【請求項３】
下限リミッターの先端に小型の電動型スクリュウ・ジャッキ、電池、受信機を取つけ、無線でピッチ下限値を制御できる様にした事を特徴とする既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３、の下限リミッター値の制限装置。
【請求項４】
機尾に備えた逆Ｖ字型尾翼の左右何れかで回転翼降下風の反動力による機体回転のバランスを例えばアンチトルク翼の操作などの何らかの方法で崩す事によって所定の機体アジマス角を実現できる様にした事を特徴とする逆Ｖ字型尾翼を用いた既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のアンチトルク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は既取得特許（特許  第４７４２３９０）「回転翼航空機の電動機内臓ハブ、並びにそれを用いた回転翼航空機」に関する追加特許出願である。
この既取得特許の概要は回転翼航空機の回転翼を支えるハブ内に電動機を内臓させヘリコプターとして上昇・降下する一方、上空では回転翼面を後傾させ、別途備えるエンジン・プロペラでオートジャイロとして水平飛行する飛行モード転換航空機に関するもの等である。従って本追加特許出願はこの発明を更に進化・発展させる事を目指すものである。
【背景技術】
【０００２】ヘリコプターはトランスミッションやスワッシュ・プレイトなど回転翼動力系統が操縦系統と相俟って相当複雑で機体価格も高く、整備にも多額の費用を要する。
一方オートジャイロは回転翼を前進対抗風に依って自転させる所謂フリー・ローターで回転翼機構は誠に単純で機体価格も安く、整備にもそれ程費用は掛からない。但し機能的には前者が垂直離着陸可能であるのに対して後者、オートジャイロは滑走して離着陸する必要があり滑走路が必須である。従って両者の機能と機構単純性を兼ねそなえる航空機が出来れば低価格・滑走路も不要で利点は大きい。前述の様に既取得特許はこの考え方によるものであるが、本追加特許出願はこれを更に使いやすくする為のもので具体的には、（１）単独回転翼面でピッチを可変する制御装置、（２）複数の回転翼のピッチを同調させる装置、（３）ピッチ下限を指定する装置、及び（４）逆Ｖ字型尾翼を用いたアンチトルク装置、の４項から成る。
【特許文献】
【０００３】文献としては知る限りでは上記の既取得特許（特許  第４７４２３９０）とそれに挙げた幾つかの非特許文献のみである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】課題１  回転翼ピッチ制御装置
該当する回転翼断面形状にもよるが、ヘリコプターとして上昇・降下する為には一般に回転翼ピッチは正又は零で、オートジャイロとして飛行する為には回転翼ピッチが負でなければならない。固定ピッチの回転翼でもねじり上げ、又はねじり下げの複雑な回転翼工作でヘリコプターとオートジャイロの両飛行モード転換は不可能では無いが、より確実な容易な方法としてはピッチ角度を機構的に制御する必要がある。【０００５】最初地上から上昇するヘリコプター・モードでは回転翼の速度は大きくなければならないし、一方上空に達しオートジャイロ・モードで進空する時は前方からの直進対抗風で回転翼を風車の様に自転させるもので回転翼速度はそれ程も早く無い。従ってヘリコプター・モードとオートジャイロ・モードのそれは相当な差がある。従って両飛行モードの回転翼速度差を利用すれば手段１で述べる如き方法で回転翼ピッチを制御できる。【０００６】課題２  複数翼のピッチ同調装置
手段１で述べる如く本可変ピッチ機構は単独の回転翼でピッチ制御を行うもので、ウエイトや引っ張りバネ、圧縮バネの初期値調整等で単独でもピッチ可変過程やその速さは調整可能であるが、複数翼に関しては微妙な差が生じる恐れもある、従ってこれを調整する必要がある。【０００７】課題３  下限リミッター値の制限装置
特にヘリコプターモードで降下・着陸する場合は直進対抗風による自転力も無く、機体を支えつつ極めてゆっくり慎重に着陸点を求めながら降下する必要があるので回転翼速度は小さく無いが、余り慎重であると着陸できない。しかしながら回転翼の速度を低下させると遠心力の低下がピッチを急速に負にすると言う本機構からピッチが負になり回転翼の速度低下と相俟って揚力が極端に減少する恐れがあり危険である。従って回転翼の速度が減少してもピッチが必要以上に負にならない様に下限を適当な値に維持する必要がある。【０００８】課題４  逆Ｖ字型尾翼を用いたアンチトルク装置
本既取得特許の電動機内臓ハブは永久磁石を取り付けたアウターローター部分のみがフリーローターで電磁石は機体固定であり反作用に対するアンチトルク装置が必須である。
Ｖ字型尾翼は垂直尾翼１枚と交差角９０度を持つ水平尾翼左右２枚の計３枚の翼を持つ通常型尾翼に対して軽量化、空気粘性抵抗力減少等の点から考案された物で適当な交差角の２枚翼で、通常上が開いた正Ｖ字型であり、その交差角分力で同じ機能を果たそうとする物である。通常型尾翼の後ろにヒンジで取つけられた、方向舵１枚、昇降舵２枚の計３枚に対してＶ字型尾翼のそれは２枚で各役割を果たす物でいわば、方向・昇降舵とも言うべき物でＶ字交差角の分力で働く。
これを上下逆に取り付けても固定翼機の様な対抗直進風に対する働きは何ら変わらず、従って本既修得特許の様なオートジャイロ・モードの飛行でも有効である。
一方、上下逆に取り付けた逆Ｖ字型尾翼はそのままの状態でヘリコプター・モードの回転翼降下風に対して横向きの反射風を作りその反動力を利用でき、ヘリコプター・モードで必須のアンチトルク装置として誠に好都合である。従って両飛行モードに対応出来、本既修得特許の様な飛行モード転換機では適する。よって逆Ｖ字型尾翼を用いたアンチトルク装置の開発を目指す。
【課題を解決する為の手段】
【０００９】手段１  回転翼ピッチ制御装置
図１に示す様にヘリコプター・モード及びオートジャイロ・モードでの回転翼速度の差を利用し、遠心力によるウエイト１７の張力と、引っ張りバネ２５及び圧縮バネ１８による抗力の釣り合いを用いて高速回転のヘリコプター・モードでは前者が勝り正ピッチに、オートジャイロ・モードの低回転では後者が勝り負ピッチに、自動的に回転翼の速度により回転翼取り付け角度を制御出来る様にした事を特徴とする既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３の回転翼ピッチ制御装置。
【００１０】手段２  複数翼の同調装置
該当回転翼の引っ張りワイヤー１３とそれと相対する回転翼の引っ張りワイヤーを、図１、図２に示す別の同調用ワイヤー２６で結合させる事で両者の遠心力によるウエイトの張力と引っ張りバネ及び圧縮バネによる抗力の釣り合いを、互いに調整する様にした事を特徴とする既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３の複数翼の同調装置。
【００１１】手段３  下限リミッター値の制限装置
図１に示す様に下限リミッターの先端に２３の小型の電動型スクリュウ・ジャッキ、電池、  受信機を取つけ、無線でピッチ下限値を制御できる様にした事を特徴とする既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３の下限リミッター値の制限装置。
【００１２】手段４  逆Ｖ字型尾翼を用いたアンチトルク装置
機尾に備えた逆Ｖ字型尾翼の回転翼の降下風の反動による機体回転のバランスを例えば図３に示す様なアンチトルク翼で降下風反射面積を減少させる等の何らかの手段で崩す事によって所定の機体アジマス角を実現できる様にした事を特徴とする逆Ｖ字型尾翼を用いた既取得特許４７４２３９０請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のアンチトルク装置。
【発明の効果】
【００１３】発明の効果１  回転翼ピッチ制御装置
本発明は回転翼内蔵のウエイトとそれに抗する引っ張りバネ、圧縮バネのワイヤーを結合するのみでハブに取つけた回転翼のピッチ角度を制御できる様にしたもので、該当の回転翼のみので制御が完結し、極めて簡単・確実な機構で、それだけに故障等も少なく整備も簡単である。
正ピッチ、負ピッチの値はピッチ上下限リミッターで決められるし、回転翼の回転数差に応じたピッチの制御速さ等もウエイト重量、バネ強さで加減できる。
【００１４】発明の効果２  複数翼のピッチ同調裝置
該当翼は夫々単独に自身の遠心力によるウエイトの張力と、引っ張りバネ及び圧縮バネによる抗力の釣り合いで所定のピッチ角に制御されている訳で、このバランスを夫々同じ値に設定できるが、相対する回転翼のそれとは微妙に差が出る恐れもある。そこで両者、複数翼の引っ張りワイヤーを別の同調用ワイヤーで結合させる事のみで互いに簡単に同調させる事が出来る。
【００１５】発明の効果３  下限リミッター値の制限装置
下限リミッター位置に電動型スクリュウ・ジャッキ等を取り付ける事で容易に下限値を制御出来る。また、調整ストロークが短い事からして、電動型スクリュウ・ネジのピッチは細かくて良いので、消費電力も小さく、電源電電池も小さくて済み、受信機を付ける事でハブに於ける回転運動やシーソー運動に依る配線困難さや、可動部、固定部間のスリップ・リングでのトラブルも避けうる。
【００１６】発明の効果４  逆Ｖ字型尾翼を用いたアンチトルク装置
ジャイロ・モード飛行の尾翼機能（垂直安定機能、方向舵機能、及び水平安定機能、昇降舵機能）とヘリコプター・モードのアンチトルク機能（任意アジマス角保持機能）を一つの装置で共有できる。即ちＶ字型尾翼を上下逆に取り付ける事のみで回転翼の降下風の反射風に依る反動トルクをそのままの型で利用でき、オートジャイロ・モード飛行での安定性、操縦性も維持できる。又、通常尾翼や正Ｖ字型尾翼にたいして回転翼降下風を妨げる影響が小さい。
更に、ジャイロ・モード飛行では回転翼を後傾させねばならないが、この後傾角を十分取れ回転翼と機体尾翼との接触の恐れも少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】最良の形態１  回転翼ピッチ制御装置
引っ張りバネ２５及び圧縮バネ１８による抗力を、遠心力によるウエイトの引っ張り力よりも多少強くしておき、回転翼が停止並びに低速回転時は抗力によりピッチが常に負の下限値である様にしておき、回転翼１２の回転数が上がるに連れて遠心力が勝りピッチが正方向になる様にしておけばヘリコプター・モードでは自動的に正ピッチになるし、オージャイロ・モードに移れば抗力が勝り再び自動的にピッチが小さくなり下限値まで負の値に成り、そのピッチ可変過程と速さは回転翼の回転数で決め得る。
具体的には図１，図２の如くシ−ソ架台２７のティター・ボルト２８で結合された所定のコーニング角を持つハブ１に短い固定ピッチ翼３は取り付けられている。この固定ピッチ翼端にはプーリー支持柱兼上下限リミッター４が固定されている。ピッチ制御板５は両側にフエイス・ベアリング２４を挟んでＬ型ピッチホーン６を持つ可変ピッチ翼１２本体がある。この可変ピッチ翼１２本体は翼弦長前より１／４付近の風圧中心にある１番リブ７、２番リブ１１等の穴で支えられたピッチ回転中心軸９で図１の様に固定ピッチ翼３に取り付けられ、上下限リミッター内で自由にピッチを変え得る。
一方、該当の可変ピッチ翼本体１２の翼内の翼端近くにウエイト案内筒１６を設けこの中にウエイト１７が移動出来る様にし、丈夫な伸縮の少ない引っ張りワイヤー１３でプーリー支持柱兼上下限リミッター４に着けられたプーリ２１、２２経由でピッチ制御板５に取り付けられている。このピッチ制御板５は比較的弱いスプリングである引っ張りバネ２５で引っ張られＬ字型ピッチホーン６に固定されている。同時にＬ字型ピッチホーン６はその横棒を介しピッチ制御板５と同じ動きをする。従って回転翼が停止または低速の状態では下限リミッター位置に引っ張られている事になる。
故に、可変ピッチ翼１２本体は回転翼が停止または低速の状態では負のピッチとなっている。回転が上がるとウエイト１７による遠心力がこの抗力より強くなりピッチ制御板５の穴に嵌められてＬ字型ピッチホーンはＬ字の横棒部分が可変ピッチ翼１２本体を引き挙げて受動的に動かし、正ピッチ方向にする。回転翼が低回転時はこの逆動作で負ピッチになる。【００１８】最良の形態２  複数翼の調整装置
図１、図２に示す様に該当回転翼の引っ張りワイヤー１３と相対する回転翼の引っ張りワイヤーを別の同調用ワイヤー２６で結合する事で各回転翼の引っ張り力を互いに調整する。【００１９】最良の形態３  下限リミッター値の制限装置
図１に示す様に下限リミッターの先端に電動型スクリュウ・ジャッキ・電源電池・受信機２３を取り付け、これに操縦席から無線で制御信号を送りリミッター下限をきめる。電動型スクリュウ・ジャッキの駆動方向を逆転させる事でより細かい制御値を実現できる。【００２０】最良な形態４  逆Ｖ字型尾翼を用いたアンチトルク装置
図３（Ａ）は、例えば回転翼が上から見て反時計周り１５のヘリコプターでは機体に時計周りの反力１３が生じこれを相殺する時計周りのアンチトルク１４が必要である。今もし左右尾翼とも方向・昇降舵を操作しない規準位置のままであるとすると回転翼の降下風反射面積は左右１００％で、回転翼の反射風による時計周り、反時計周りのトルク自体はバランスして、回転翼の時計周りの反力はそのまま生じ機体は時計周りに回転してしまう事になる。
しかしＶ字型尾翼の上から見て左側は方向・昇降舵を規準位置のままとし、（Ｂ）に示す様に右側の安定板の下側にヒンジで取付けたアンチトルク翼９を例えば垂直位置に下げると降下風反射面積がその分だけ少くなり（Ａ）の様に機体重心周り、つまり回転翼の回転中心での時計周りのトルク１４が生じ、その状態で両側トルクがバランスしたとすると機体はそのアジマス方向を維持する。無論、アンチトルク翼の下げ角を少なくすれば回転翼反力トルクが強くなる事により時計周りトルクが強くなり自由に所定の機体アジマス角、ヨー方向を実現できる。
左右どちらの翼にアンチトルク翼を付けるかはヘリコプターの回転翼の回転方向固有のものである。このアンチトルク翼を操作する機構は（Ｄ）の様な索５、ベルクランク６経由ペダル４で良い。直進飛行のジャイロ・モードでは通常のＶ字型操縦装置そのままで良い。またこれら２種類のペダルもジャイロ・モード操縦用ペダルの前にアンチトルク用ペダルを附加する事は丁度軽飛行機のブレイキ・ペダルと同様で操縦者にとっても違和感が無い。
このアンチトルク翼９を用いる方法以外としては方向・昇降舵そのものを用いても制御出来る可能性が考えられる。何れにしても逆Ｖ字型星翼の採用では何らかの方法で回転翼降下風・反射のバランスを崩せばアンチトルクは生ずる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は回転翼の平面図（上側に一部断面図あり）
【図２】図２はベース３２より上のシ−ン型２枚翼での組み立て図
【図３】図３はアンチトルク翼の説明図で、（Ａ）は逆Ｖ字型尾翼の機体を上から見た図  （Ｂ）は機体後方から見た図、（Ｃ）は全体図、（Ｄ）は左側から見た詳細図。
【符号の説明】図１
１  ハブ
２  固定ピッチ翼・ピッチ回転中心軸結合金具
３  固定ピッチ翼                            １５  Ｘ番リブ
４  プーリ支持柱兼上下限リミッター          １６  ウエイト案内円筒
５  ピッチ制御板                            １７  ウエイト
６  Ｌ型ピッチホーン                        １８  圧縮バネ
７  １番リブ                                １９  調整ネジ
８  前桁                                    ２０  Ｘ＋１番リブ
９  ピッチ回転中心軸                        ２１  １番プーリ
１０  主桁                                  ２２  ２番プーリ
１１  ２番リブ                              ２３  電動型スクリュウ・ジャッキ・
１２  可変ピッチ翼                                電源電池・受信機
１３  引っ張りワイヤー                      ２４  フエイス・ベアリング
１４  外皮                                  ２５  引っ張りバネ
２６  同調用ワイヤー
図２
１  ハブ                                    ２９  電動機アウターロータ
３  固定ピッチ翼                            ３０  内部ジンバル
１２  可変ピッチ翼                          ３１  外部ジンバル
２６  同調用ワイヤー                        ３２  ベース
２７  シ−ソ架台
２８  ティター・ボルト
図３
１  プロペラ                                ９  アンチトルク翼
２  回転翼                                  １０  方向・昇降舵
３  ベース支持柱                            １３  機体反力
４  アンチトルク・ペダル                    １４  アンチトルク
５  索                                      １５  回転翼回転方向
６  ベルクランク
７  逆Ｖ字型尾翼
８  回転翼降下風
【図１】
2015209195.tif 000003
【図２】
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【図３】
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