(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第１電気機械とを機械的に接続する第１動力伝達機構と、
前記第１電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第１電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記ガス発生器に供給される燃料流量の増加に応答して、前記アシストモードを実行する
回転翼機。
【請求項２】
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第１電気機械とを機械的に接続する第１動力伝達機構と、
前記第１電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第１電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記メインロータのピッチ角の増加に応答して、前記アシストモードを実行する
回転翼機。
【請求項３】
前記制御装置は、前記回転翼機の状態を示す状態信号、または、前記ガス発生器の状態を示す状態信号に応答して、前記アシストモードを自動的に実行する
請求項１又は２に記載の回転翼機。
【請求項４】
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第１電気機械とを機械的に接続する第１動力伝達機構と、
前記第１電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第１電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記第１電気機械が前記主動力伝達機構に制動力を付与する制動モードを実行可能であり、
前記制動モードにおいて、前記第１電気機械は、前記発電機として機能し、
前記制御装置は、前記メインロータのピッチ角の減少に応答して、前記制動モードを実行する
回転翼機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記ガス発生器を始動する始動モードを実行可能であり、
前記始動モードにおいて、前記メインロータは、回転停止状態である
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転翼機。
【請求項６】
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第１電気機械とを機械的に接続する第１動力伝達機構と、
前記第１電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第１電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記ガス発生器を始動する始動モードを実行可能であり、
前記始動モードにおいて、前記メインロータは、回転停止状態であり、
前記始動モードにおいて、前記第１電気機械は、前記発電機として機能する
回転翼機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を制御し、
前記制御装置は、空中待機モードを実行可能であり、
前記空中待機モードにおいて、前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を停止するか、前記ガス発生器をアイドリング状態に維持するように前記ガス発生器を制御し、
前記空中待機モードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能する
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の回転翼機。
【請求項８】
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第１電気機械とを機械的に接続する第１動力伝達機構と、
前記第１電気機械の動作を制御する制御装置と
を具備し、
前記制御装置は、前記第１電気機械が前記主動力伝達機構に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能であり、
前記アシストモードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能し、
前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を制御し、
前記制御装置は、空中待機モードを実行可能であり、
前記空中待機モードにおいて、前記制御装置は、前記ガス発生器の動作を停止するか、前記ガス発生器をアイドリング状態に維持するように前記ガス発生器を制御し、
前記空中待機モードにおいて、前記第１電気機械は、前記電気モータとして機能する
回転翼機。
【請求項９】
前記制御装置は、前記ガス発生器の故障に応答して、前記空中待機モードを実行する
請求項７又は８に記載の回転翼機。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記メインロータの回転数を維持する回転数維持モードを実行可能であり、
前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置は、前記メインロータの回転数の増加に応答して、前記第１電気機械が前記発電機として機能するように前記第１電気機械を制御し、
前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置は、前記メインロータの回転数の低下に応答して、前記第１電気機械が前記電気モータとして機能するように前記第１電気機械を制御する
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の回転翼機。
【請求項１１】
テール側電気モータと、
前記テール側電気モータによって駆動されるテールロータと
を更に備え、
前記制御装置は、前記テール側電気モータの動作を制御し、
前記制御装置は、前記始動モードの実行中に、前記テールロータが回転停止状態を維持するように、前記テール側電気モータの動作を制御する
請求項５に記載の回転翼機。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記始動モードから前記アシストモードへの切り替え時に、前記テール側電気モータを始動させる
請求項１１に記載の回転翼機。
【請求項１３】
前記テールロータのピッチ角変更機構を有さない
請求項１１又は１２に記載の回転翼機。
【請求項１４】
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第２電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第２電気機械とを機械的に接続する第２動力伝達機構と
を更に備え、
前記主動力伝達機構は、
クラッチと、
前記クラッチと前記フリータービンとの間に配置される上流側動力伝達機構と、
前記クラッチと前記メインロータとの間に配置される下流側動力伝達機構と
を備え、
前記第１動力伝達機構は、前記下流側動力伝達機構に機械的に接続され、
前記第２動力伝達機構は、前記上流側動力伝達機構に機械的に接続され、
前記制御装置は、前記第２電気機械の動作を制御する
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の回転翼機。
【請求項１５】
燃焼ガスを生成するガス発生器と、
前記ガス発生器からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービンと、
メインロータと、
前記フリータービンと前記メインロータとを機械的に接続する主動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第１電気機械とを機械的に接続する第１動力伝達機構と、
電気モータ又は発電機として選択的に機能する第２電気機械と、
前記主動力伝達機構と前記第２電気機械とを機械的に接続する第２動力伝達機構と
を具備し、
前記主動力伝達機構は、
クラッチと、
前記クラッチと前記フリータービンとの間に配置される上流側動力伝達機構と、
前記クラッチと前記メインロータとの間に配置される下流側動力伝達機構と
を備え、
前記第１動力伝達機構は、前記下流側動力伝達機構に機械的に接続され、
前記第２動力伝達機構は、前記上流側動力伝達機構に機械的に接続される
回転翼機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転翼機、特に、ガス発生器と、電気モータ又は発電機として選択的に機能可能な電気機械と、を備える回転翼機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス発生器と、電気モータ又は発電機として選択的に機能可能な電気機械と、を備える回転翼機が知られている。
【０００３】
関連する技術として、特許文献１には、ガス発生器およびフリータービンを備えるヘリコプタのタービンエンジンが記載されている。特許文献１に記載のタービンエンジンは、ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ／発電機と、フリータービンのシャフトに結合された発電機とを含む。ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ／発電機は、タービンエンジンの加速をアシストする。ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ／発電機は、タービンエンジンの減速時に、ガス発生器のシャフトから回転運動エネルギを取り出す。ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ／発電機は、回転運動エネルギを取り出すことによって、タービンエンジンの減速をアシストする。また、フリータービンのシャフトに結合された発電機は、蓄電ユニットを介して、電気モータ／発電機に電力を供給する。
【０００４】
特許文献２には、可逆性電気機械を含むタービンエンジンが記載されている。特許文献２に記載のタービンエンジンは、ガス発生器と、ガス発生器のシャフトと、自由タービンと、自由タービンのシャフトと、可逆性電気機械（電気モータ／発電機）とを備える。ガス発生器のシャフトは、第一停止可能結合手段を介して、可逆性電気機械に接続される。可逆性電気機械は、タービンエンジンの始動時に、ガス発生器のシャフトを回転駆動させる。すなわち、可逆性電気機械は、ガス発生器のシャフトに回転トルクを伝達する。他方、ガス発生器のシャフトの回転トルクは、第一停止可能結合手段の存在により、可逆性電気機械に伝達されることはない。また、自由タービンのシャフトは、第二停止可能結合手段を介して、可逆性電気機械に接続される。可逆性電気機械は、自由タービンの回転によって、電力を発生する。発生した電力は、ヘリコプタに搭載された電気機器に供給される。他方、可逆性電気機械は、第二停止可能結合手段の存在により、自由タービンを駆動することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５２３８７９号公報
【特許文献２】特表２０１１−５１５６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、フリータービンとメインロータとの間の主動力伝達機構に回転トルクを付与可能な回転翼機を提供することにある。
【０００７】
この発明のこれらの目的とそれ以外の目的と利益とは以下の説明と添付図面とによって容易に確認することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
【０００９】
いくつかの実施形態に係る回転翼機は、燃焼ガスを生成するガス発生器（１０）と、前記ガス発生器（１０）からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービン（２０）と、メインロータ（３０）と、前記フリータービン（２０）と前記メインロータ（３０）とを機械的に接続する主動力伝達機構（４０）と、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械（５０）と、前記主動力伝達機構（４０）と前記第１電気機械（５０）とを機械的に接続する第１動力伝達機構（５３）と、前記第１電気機械（５０）の動作を制御する制御装置（７０）と、を具備する。前記制御装置（７０）は、前記第１電気機械（５０）が前記主動力伝達機構（４０）に回転トルクを付与するアシストモードを実行可能である。前記アシストモードにおいて、前記第１電気機械（５０）は、前記電気モータとして機能する。
【００１０】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記回転翼機の状態を示す状態信号、または、前記ガス発生器（１０）の状態を示す状態信号に応答して、前記アシストモードを自動的に実行してもよい。
【００１１】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記ガス発生器（１０）に供給される燃料流量の増加に応答して、前記アシストモードを実行してもよい。
【００１２】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記メインロータ（３０）のピッチ角の増加に応答して、前記アシストモードを実行してもよい。
【００１３】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記第１電気機械（５０）が前記主動力伝達機構（４０）に制動力を付与する制動モードを実行可能であってもよい。また、前記制動モードにおいて、前記第１電気機械（５０）は、前記発電機として機能してもよい。
【００１４】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記メインロータのピッチ角の減少に応答して、前記制動モードを実行してもよい。
【００１５】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記ガス発生器を始動する始動モードを実行可能であってもよい。また、前記始動モードにおいて、前記メインロータは、回転停止状態であってもよい。
【００１６】
上記回転翼機において、前記始動モードにおいて、前記第１電気機械（５０）は、前記電気モータとして機能してもよい。
【００１７】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記ガス発生器（１０）の動作を制御してもよい。前記制御装置（７０）は、空中待機モードを実行可能であってもよい。前記空中待機モードにおいて、前記制御装置（７０）は、前記ガス発生器（１０）の動作を停止するか、前記ガス発生器（１０）をアイドリング状態に維持するように前記ガス発生器（１０）を制御してもよい。前記空中待機モードにおいて、前記第１電気機械（５０）は、前記電気モータとして機能してもよい。
【００１８】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記ガス発生器（１０）の故障に応答して、前記空中待機モードを実行してもよい。
【００１９】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記メインロータ（３０）の回転数を維持する回転数維持モードを実行可能であってもよい。前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置（７０）は、前記メインロータ（３０）の回転数の増加に応答して、前記第１電気機械（５０）が前記発電機として機能するように前記第１電気機械（５０）を制御してもよい。前記回転数維持モードにおいて、前記制御装置（７０）は、前記メインロータ（３０）の回転数の低下に応答して、前記第１電気機械（５０）が前記電気モータとして機能するように前記第１電気機械（５０）を制御してもよい。
【００２０】
上記回転翼機において、テール側電気モータ（１８０）と、前記テール側電気モータ（１８０）によって駆動されるテールロータ（１７０）とを更に備えてもよい。前記制御装置（７０）は、前記テール側電気モータ（１８０）の動作を制御してもよい。前記制御装置（７０）は、前記始動モードの実行中に、前記テールロータが回転停止状態を維持するように、前記テール側電気モータ（１８０）の動作を制御してもよい。
【００２１】
上記回転翼機において、前記制御装置（７０）は、前記始動モードから前記アシストモードへの切り替え時に、前記テール側電気モータ（１８０）を始動させてもよい。
【００２２】
上記回転翼機において、前記テールロータ（１７０）のピッチ角変更機構を有さなくてもよい。
【００２３】
上記回転翼機において、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第２電気機械（５５）と、前記主動力伝達機構（４０）と前記第２電気機械（５５）とを機械的に接続する第２動力伝達機構（５８）とを更に備えてもよい。前記主動力伝達機構（４０）は、クラッチ（１２０）と、前記クラッチ（１２０）と前記フリータービン（２０）との間に配置される上流側動力伝達機構（４４）と、前記クラッチ（１２０）と前記メインロータ（３０）との間に配置される下流側動力伝達機構（４６）とを備えてもよい。前記第１動力伝達機構（５３）は、前記下流側動力伝達機構（４６）に機械的に接続されてもよい。前記第２動力伝達機構（５８）は、前記上流側動力伝達機構（４４）に機械的に接続されてもよい。前記制御装置（７０）は、前記第２電気機械（５５）の動作を制御してもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態に係る回転翼機は、燃焼ガスを生成するガス発生器（１０）と、前記ガス発生器（１０）からの前記燃焼ガスによって駆動されるフリータービン（２０）と、メインロータ（３０）と、前記フリータービン（２０）と前記メインロータ（３０）とを機械的に接続する主動力伝達機構（４０）と、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第１電気機械（５０）と、前記主動力伝達機構（４０）と前記第１電気機械（５０）とを機械的に接続する第１動力伝達機構（５３）と、電気モータ又は発電機として選択的に機能する第２電気機械（５５）と、前記主動力伝達機構（４０）と前記第２電気機械（５５）とを機械的に接続する第２動力伝達機構（５８）とを具備する。前記主動力伝達機構（４０）は、クラッチ（１２０）と、前記クラッチ（１２０）と前記フリータービン（２０）との間に配置される上流側動力伝達機構（４４）と、前記クラッチ（１２０）と前記メインロータ（３０）との間に配置される下流側動力伝達機構（４６）とを備える。前記第１動力伝達機構（５３）は、前記下流側動力伝達機構（４６）に機械的に接続され、前記第２動力伝達機構（５８）は、前記上流側動力伝達機構（４４）に機械的に接続される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、フリータービンとメインロータとの間の主動力伝達機構に回転トルクを付与可能な回転翼機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、ガス発生器と、メインロータとの接続関係を示す模式図である。
【図２】図２は、いくつかの実施形態におけるヘリコプタを模式的に示す概略側面図である。
【図３】図３は、いくつかの実施形態におけるヘリコプタを模式的に示す概略側面図である。
【図４】図４は、いくつかの実施形態によるヘリコプタの構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図５】図５は、始動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図６】図６は、燃料流量と、燃焼室内の圧力と、サージラインとの関係を模式的に示すグラフである。
【図７】図７は、アシストモードまたは制動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図８】図８は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図９】図９は、回転数維持モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図１０】図１０は、いくつかの実施形態によるヘリコプタの構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【図１１】図１１は、始動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図１２】図１２は、アシストモードまたは制動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図１３】図１３は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【図１４】図１４は、回転数維持モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施形態における回転翼機に関して、添付図面を参照して説明する。以下の説明では、回転翼機がヘリコプタである場合の例について説明する。しかし、実施形態における回転翼機は、ヘリコプタに限定されない。回転翼機は、ＶＴＯＬ機（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｔａｋｅ−Ｏｆｆ  ａｎｄ  Ｌａｎｄｉｎｇ  ａｉｒｃｒａｆｔ）、コンパウンドヘリ（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ）、マルチコプター（Ｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ）等であってもよい。また、実施形態における回転翼機は、有人機であってもよいし、無人機であってもよい。
【００２８】
（用語の定義）
まず、図１を参照して、「フリータービン」について説明する。図１は、ガス発生器１０と、メインロータ３０との接続関係を示す模式図である。ガス発生器１０は、圧縮機１２と、シャフト１３と、燃焼器１６と、高圧タービン１８とを備える。圧縮機１２は、燃焼器１６に圧縮空気を送る。燃焼器１６は、圧縮空気と燃料との混合ガスを燃焼させることにより、燃焼ガスを生成する。高圧タービン１８は、燃焼ガスの運動エネルギにより回転駆動される。高圧タービン１８の回転トルクは、シャフト１３を介して、圧縮機１２に伝達される。圧縮機１２は、シャフト１３からの回転力を用いて、空気を圧縮する。
【００２９】
フリータービン２０は、高圧タービン１８を通過した燃焼ガスｄの運動エネルギにより、回転駆動される。フリータービン２０の回転は、主動力伝達機構４０を介して、メインロータ３０に伝達される。なお、主動力伝達機構４０は、トランスミッション９０を備えていてもよい。
【００３０】
なお、図１において、図番１９は、高圧タービン１８、または、フリータービン２０に向かう燃焼ガスの流路を模式的に示す。
【００３１】
本明細書において、「フリータービン」とは、燃焼ガスの運動エネルギによって回転駆動されるタービンであって、圧縮機１２に機械的に接続されていないタービンを意味する。なお、フリータービンの形式は、図１に記載の例に限定されない。例えば、シャフト１３と、フリータービン２０のシャフトとは、同軸であってもよいし、同軸でなくてもよい。
【００３２】
本明細書において、「タービン」は、燃焼ガスの運動エネルギから回転動力を取り出すための構造物を意味する。「タービン」には、例えば、タービン翼、タービンディスク等が含まれる。
【００３３】
本明細書において、「ロータ」は、ロータブレード（回転翼）を含む回転体を意味する。また、「ロータのピッチ角」は、ロータブレード（回転翼）のピッチ角を意味する。例えば、メインロータのピッチ角が上昇すれば、メインロータによる揚力は、増加する。
【００３４】
本明細書において、「メインロータ」は、回転翼機に設置される少なくとも１つのロータのうち、最も大きな揚力、推力、または、揚力と推力との合力を発生可能なロータを意味する。典型的には、回転翼機の重力を支えるロータがメインロータである。
【００３５】
（発明者によって認識された事項）
図２および図３を参照して、発明者によって認識された事項について説明する。図２および図３は、実施形態におけるヘリコプタ１を模式的に示す概略側面図である。
【００３６】
ヘリコプタ１は、胴体３００と、メインロータ３０と、車輪等の降着装置４００を備える。ヘリコプタ１は、テールロータ１７０を備えていてもよい。胴体３００は、ガス発生器１０等を含むガスタービン部１００と、主動力伝達機構４０等を含む動力伝達部２００とを備える。なお、動力伝達部２００は、テールロータ１７０に動力を伝達する伝達機構を含んでいてもよい。
【００３７】
ヘリコプタ１が、上昇または加速（前進加速）する場合を想定する。ヘリコプタ１が上昇または加速する時、メインロータ３０のピッチ角は相対的に大きい。図２は、メインロータ３０のピッチ角が相対的に大きな値（ピッチ角＝α１）である状態を示す。図２に示される状態において、ヘリコプタ１が、上昇を停止または加速を停止する場合を想定する。ヘリコプタ１の上昇または加速を停止させる時、メインロータ３０のピッチ角は、相対的に小さい。図３は、メインロータ３０のピッチ角が相対的に小さな値（ピッチ角＝α２＜α１）である状態を示す。
【００３８】
図２に記載の状態（ピッチ角が大きな状態）から、図３に記載の状態（ピッチ角が小さな状態）に移行する時、メインロータ３０に作用する空気抵抗は急激に減少する。このため、メインロータ３０の回転数は、上昇する。そして、メインロータ３０の回転数が、所定の値を超えると、メインロータ３０が破損する可能性がある。よって、図２に記載の状態（ピッチ角が大きな状態）から、図３に記載の状態（ピッチ角が小さな状態）に移行する時、ロータのピッチ角を急激に減少させることはできない。ロータのピッチ角を急激に減少させることができないことにより、ヘリコプタ１の性能（操縦性等）が制限される。
【００３９】
ヘリコプタが有人機である場合を想定する。パイロットは、ヘリコプタ１の上昇または加速を停止させるために、ロータのピッチ角を減少させるように操縦する。ロータのピッチ角を減少させることによって、メインロータ３０の回転数が、危険領域（レッドゾーン）に入った場合には、パイロットは、ロータのピッチ角を増加させるように操縦する。当該操作は、パイロットの意図（ヘリコプタ１の上昇を停止させる意図または前進を停止させる意図）に反する操作であるため、パイロットに、大きな注意負担を与える。
【００４０】
ヘリコプタ１が、定常状態から、上昇または加速（前進加速）する場合を想定する。この場合、ヘリコプタ１は、図３に記載の状態（ピッチ角が小さな状態）から、図２に記載の状態（ピッチ角が大きな状態）に移行する。図３に記載の状態（ピッチ角が小さな状態）から、図２に記載の状態（ピッチ角が大きな状態）に移行する時、メインロータ３０に作用する空気抵抗は急激に増加する。このため、メインロータ３０の回転数は、減少する。そして、メインロータ３０の回転数が、所定の値より小さくなると、ヘリコプタ１の揚力等が不足する可能性がある。よって、図３に記載の状態（ピッチ角が小さな状態）から、図２に記載の状態（ピッチ角が大きな状態）に移行する時、ロータのピッチ角を急激に増加させることができない。ロータのピッチ角を急激に増加させることができないことにより、ヘリコプタ１の性能（操縦性等）が制限される。
【００４１】
ヘリコプタが有人機である場合を想定する。パイロットは、ヘリコプタ１を上昇または加速させるために、ロータのピッチ角を増加させるように操縦する。ロータのピッチ角を増加させることによって、メインロータ３０の回転数が、回転数不足領域に入った場合には、パイロットは、ロータのピッチ角を減少させるように操縦する。この操作は、パイロットの意図（ヘリコプタ１を上昇または加速させる意図）に反する操作であるため、パイロットに、大きな注意負担を与える。
【００４２】
特許文献１（特表２０１０−５２３８７９号公報）に記載のタービンエンジンでは、ガス発生器のシャフトの回転（加速）をアシストするモータ／発電機が設けられている。しかし、当該モータ／発電機は、フリータービンのシャフトの回転（すなわち、メインロータの回転）を直接アシストする機械ではないため、上述のピッチ角の急激な減少または増加に対応する機構としては、応答性が遅い。また、特許文献１に記載のタービンエンジンでは、フリータービンのシャフトに発電機が設けられている。しかし、当該発電機は、モータとしての機能を有していないため、フリータービンのシャフトの回転をアシストすることができない。このため、当該発電機は、上述のピッチ角の急激な増加に対応する機構ではない。
【００４３】
特許文献２（特表２０１１−５１５６１９号公報）に記載のタービンエンジンでは、フリータービンのシャフトに、第二停止可能結合手段を介して、可逆性電気機械（モータ／発電機）が接続されている。しかし、当該タービンエンジンでは、第二停止可能結合手段が存在するために、フリータービンのシャフトの回転をアシストすることはできない。このため、当該可逆性電気機械は、上述のピッチ角の急激な増加に対応する機構ではない。
【００４４】
（ヘリコプタの概要）
図４を参照して、いくつかの実施形態におけるヘリコプタの概要について説明する。図４は、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１の構成を模式的に示す機能ブロック図である。
【００４５】
ヘリコプタ１は、ガス発生器１０と、フリータービン２０と、メインロータ３０と、主動力伝達機構４０と、第１電気機械５０と、第１動力伝達機構５３と、制御装置７０とを備える。
【００４６】
ヘリコプタ１は、バッテリ８０、主動力伝達機構の一部を構成するトランスミッション９０等を備えていてもよい。なお、主動力伝達機構４０には、クラッチ（図４には図示されず。必要であれば、図１０を参照。）が設けられてもよい。主動力伝達機構４０にクラッチが設けられる場合には、当該クラッチは、トランスミッション９０（主動力伝達機構４０と第１動力伝達機構５３との間の機械的接続部）とフリータービン２０との間に配置されることが好ましい。
【００４７】
（ガス発生器１０）
ガス発生器１０は、圧縮機１２と、シャフト１３と、燃料タンク１４と、燃焼器１６と、高圧タービン１８を備える。圧縮機１２は、供給された空気ａを圧縮する機械である。圧縮機１２の空気流出口は、燃焼器１６の空気流入口に流体接続されている。圧縮機１２は、燃焼器１６に圧縮空気ｂを送る。燃料タンク１４の燃料流出口は、燃料制御弁１５を介して、燃焼器１６の燃料流入口に流体接続されている。燃料タンク１４は、燃焼器１６に燃料（ＦＵＥＬ）を送る。なお、図４において、燃料タンク１４は、ガス発生器１０に囲まれるように記載されている。しかし、図４は、燃料タンク１４と、例えば、燃焼器１６とが、１つのチャンバー内に設けられていることを、必ずしも意味しない。燃料タンク１４と、燃焼器１６とが、それぞれ、異なるチャンバー内に配置され、燃料タンク１４と燃焼器１６とが、配管によって接続されていてもよい。
【００４８】
燃焼器１６は、供給された燃料（ＦＵＥＬ）と、供給された圧縮空気とを混合する。燃焼器１６は、混合された混合ガスを燃焼させることにより、燃焼ガスを生成する。燃焼器１６の燃焼ガス流出口は、高圧タービン１８（一次タービン）の燃焼ガス流入口に流体接続されている。燃焼器１６は、高圧タービン１８に燃焼ガスｃを送る。
【００４９】
高圧タービン１８は、燃焼ガスｃの運動エネルギにより回転駆動される。高圧タービン１８の出力軸は、圧縮機の入力軸に、シャフト１３を介して機械的に接続されている。高圧タービン１８の回転トルクは、シャフト１３を介して、圧縮機１２に伝達される。圧縮機１２は、シャフト１３から受け取る回転トルクを用いて、空気ａを圧縮する。高圧タービン１８を通過した燃焼ガスｄは、フリータービン２０に向けて移動する。
【００５０】
なお、ガス発生器の構成は、図４に記載のガス発生器１０の構成に限定されない。
【００５１】
（フリータービン２０）
フリータービン２０は、高圧タービン１８を通過した燃焼ガスｄの運動エネルギにより、回転駆動される。フリータービン２０を通過した燃焼ガスｅは、ヘリコプタ１の外部に排出される。フリータービン２０の回転トルクは、主動力伝達機構４０を介して、メインロータ３０に伝達される。
【００５２】
（主動力伝達機構４０）
図４に記載の例では、フリータービン２０の出力軸２２は、トランスミッション９０を含む主動力伝達機構４０を介して、メインロータ３０の入力軸３１に機械的に接続されている。なお、トランスミッション９０は、第１入力軸９１の回転数、回転方向等を、変換して、出力軸９２に伝達する。
【００５３】
トランスミッション９０は、第１入力軸９１と、出力軸９２と、後述の第１動力伝達機構５３との間の機械的接続関係を変更することが可能であってもよい。例えば、トランスミッション９０は、第１入力軸９１と出力軸９２との間の機械的接続状態を、機械的非接続状態に切り替えることが可能であってもよい。
【００５４】
代替的に、あるいは、付加的に、トランスミッション９０は、第１入力軸９１と第１動力伝達機構５３との間の機械的接続状態を、機械的非接続状態に切り替えることが可能であってもよい。代替的に、あるいは、付加的に、トランスミッション９０は、第１動力伝達機構５３と出力軸９２との間の機械的接続状態を、機械的非接続状態に切り替えることが可能であってもよい。
【００５５】
代替的に、あるいは、付加的に、トランスミッション９０は、常に、第１入力軸９１と出力軸９２とを機械的接続状態にし、かつ、常に、第１動力伝達機構５３と出力軸９２とを機械的接続状態に維持してもよい。
【００５６】
トランスミッション９０の動作（例えば、第１入力軸９１と、出力軸９２と、第１動力伝達機構５３との間の機械的接続関係の変更動作）は、制御装置７０によって制御されてもよい（一点鎖線ｇで示される信号線を介して制御されてもよい）。
【００５７】
フリータービン２０とトランスミッション９０とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。トランスミッション９０とメインロータ３０とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。
【００５８】
（メインロータ３０）
メインロータ３０は、主動力伝達機構４０を介して伝達される回転トルク（駆動力）によって、回転駆動される。メインロータ３０の動作（例えば、メインロータのピッチ角）は、制御装置７０によって制御されてもよい（一点鎖線ｈで示される信号線を介して制御されてもよい）。
【００５９】
（第１電気機械５０、第１動力伝達機構５３）
第１電気機械５０は、電気モータの機能を有するとともに、発電機の機能を有する。換言すれば、第１電気機械５０は、発電機の機能を有する電気モータ（あるいは、電気モータの機能を有する発電機）である。第１電気機械５０は、制御装置７０からの信号（一点鎖線ｉで示される信号線を参照）に基づいて、電気モータまたは発電機として選択的に機能する。
【００６０】
第１電気機械５０を電気モータとして用いる場合には、制御装置７０は、例えば、第１電気機械５０へ電力が供給されるように、第１電気機械５０の動作を制御する。第１電気機械５０を発電機として用いる場合には、制御装置７０は、例えば、第１電気機械５０への電力の供給が遮断されるように、第１電気機械５０の動作を制御する。
【００６１】
第１電気機械５０は、主動力伝達機構４０に、機械的に接続されている。図４に記載の例では、第１電気機械５０の出力軸５１（電気モータの出力軸、または、発電機の入力軸）は、トランスミッション９０の第２入力軸５２に、機械的に接続されている。第１電気機械５０と主動力伝達機構４０とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。
【００６２】
第１電気機械５０が、電気モータとして機能する時、第１電気機械５０は、第１動力伝達機構５３を介して、主動力伝達機構４０に回転トルク（動力）を伝達する。換言すれば、第１電気機械５０が、電気モータとして機能する時、第１電気機械５０は、主動力伝達機構４０の回転をアシストする。その結果、第１電気機械５０は、メインロータ３０の回転（加速）をアシストする。なお、第１電気機械５０が、メインロータ３０の回転をアシストする時、第１動力伝達機構５３と主動力伝達機構４０とは、機械的接続状態であることが必要である。
【００６３】
第１電気機械５０が、発電機として機能する時、第１電気機械５０は、第１動力伝達機構５３を介して、主動力伝達機構４０から回転トルクを受け取ることによって、発電する。換言すれば、第１電気機械５０が、発電機として機能する時、第１電気機械５０は、主動力伝達機構４０（メインロータ３０）に制動力を付与する。その結果、第１電気機械５０は、主動力伝達機構４０（メインロータ３０）の減速をアシストする。なお、第１電気機械５０が、メインロータ３０の減速をアシストする時、第１動力伝達機構５３と主動力伝達機構４０とは、機械的接続状態であることが必要である。
【００６４】
（バッテリ８０）
バッテリ８０は、第１電気機械５０と、電力伝達可能に接続されている（破線ｊで示される電力線を参照。）。第１電気機械５０が、電気モータとして機能する時、バッテリ８０は、第１電気機械５０に対して電力（駆動電力）を供給する。第１電気機械５０が、発電機として機能する時、バッテリ８０は、第１電気機械５０から電力（発電電力）を受け取る。バッテリ８０は、受け取った電力を蓄電する。バッテリ８０は、電力線ｋを介して、制御装置７０に電力伝達可能に接続されてもよい。バッテリ８０が、制御装置７０に接続される場合には、バッテリ８０は、制御装置７０あるいは、制御装置７０によって制御される電気機器に電力を供給することが可能である。
【００６５】
（制御装置７０）
制御装置７０は、例えば、ハードウェアプロセッサを含む演算装置と、記憶装置と、通信インターフェースとを備える。制御装置７０は、１つのコンピュータおよび付属機器によって構成されてもよいし、複数のコンピュータおよび付属機器によって構成されてもよい。
【００６６】
制御装置７０（ハードウェアプロセッサ）は、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、第１電気機械５０の動作を制御し、メインロータ３０の動作を制御する。制御装置７０は、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、トランスミッション９０の動作、燃料供給機構（燃料タンク１４、燃料制御弁１５等）の動作を制御してもよい。図４に記載の例では、制御装置７０は、信号線ｈを介してメインロータの動作を制御し、信号線ｇを介してトランスミッション９０の動作を制御し、信号線ｉを介して第１電気機械５０の動作を制御し、信号線ｍを介して燃料供給機構の動作（例えば、燃料の供給流量）を制御する。
【００６７】
制御装置７０は、記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、後述の複数の動作モード（始動モード、アシストモード、移行モード、制動モード、空中待機モード、回転数維持モード等）のうちの少なくとも１つを実行可能であってもよい。
【００６８】
（始動モード）
始動モードは、ヘリコプタ１の離陸前に、制御装置７０によって、実行されるモードである。
【００６９】
ヘリコプタ１の離陸前に、ガスタービン部１００（特に、ガス発生器１０）は、暖気運転されることが好ましい。一般的なヘリコプタでは、ガスタービン部１００が暖気運転される時、ガスタービン部１００によって生成される動力は、メインロータ３０に伝達される。その結果、メインロータ３０は回転する。
【００７０】
いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、始動モードにおいて、メインロータ３０は、回転停止状態である。回転停止状態は、例えば、フリータービン２０とメインロータ３０とを、機械的非接続状態にすることによって実現される。機械的非接続状態は、例えば、トランスミッション９０の第１入力軸９１と、出力軸９２とを非接続状態にすることによって実現される。
【００７１】
また、始動モードにおいて、フリータービン２０と、第１電気機械５０とは、機械的接続状態にされる。その結果、フリータービン２０からの回転トルク（動力）は、発電機として機能する第１電気機械５０に伝達される。第１電気機械５０は、伝達された回転トルクによって、発電する。発電された電力は、バッテリ８０に蓄電される。
【００７２】
図５は、始動モードによって実現される状態の一例を示すテーブルである。始動モードにおいて、メインロータ３０は、回転停止状態である。なお、回転停止状態とは、厳密な回転停止状態であることに限定されない。例えば、風あるいは振動によって、メインロータが動いている状態も、回転停止状態に含まれる。
【００７３】
始動モードにおいて、制御装置７０は、第１電気機械５０が発電機として機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、発電機として機能する。始動モードにおいて、メインロータ３０の停止を確実に実現するために、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係は、非接続状態であることが好ましい。このため、制御装置７０は、フリータービン２０とメインロータ３０とが機械的非接続状態となるように、主動力伝達機構４０（主動力伝達機構のトランスミッション９０）に、制御信号を送る。
【００７４】
始動モードにおいて、フリータービン２０と第１電気機械５０との間の機械的接続関係は、接続状態であることが好ましい。フリータービン２０と第１電気機械５０とを接続状態にすることで、フリータービン２０が空回りせず、また、フリータービンの運動エネルギを電気エネルギとして回収することが可能となる。このため、制御装置７０は、フリータービン２０と第１電気機械５０とが機械的接続状態となるように、主動力伝達機構４０（主動力伝達機構のトランスミッション９０）に、制御信号を送る。
【００７５】
始動モードにおいて、メインロータ３０の停止を確実に実現するために、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係は、非接続状態であることが好ましい。このため、制御装置７０は、第１電気機械５０とメインロータ３０とが機械的非接続状態となるように、主動力伝達機構４０（主動力伝達機構のトランスミッション９０）に、制御信号を送る。
【００７６】
始動モードにおいて、メインロータ３０が停止状態に維持されることによって、ガスタービンの暖気運転時において、地上作業者の安全性が向上する。また、暖気運転時における騒音が低減される。
【００７７】
なお、始動モードの開始は、ガスタービンエンジン（ガス発生器１０）の始動に応答して実行されるようにしてもよい（始動に連動して実行されるようにしてもよい）。例えば、制御装置７０は、ガスタービンエンジンの始動を検出すると、制御装置７０は、自動的に、始動モードを実行してもよい。代替的に、ガスタービンエンジンの始動後、パイロットの操作により、始動モードが実行されるようにしてもよい。
【００７８】
（アシストモード）
アシストモードは、ヘリコプタ１の離陸前、あるいは、ヘリコプタ１の飛行中に、制御装置７０によって、実行されるモードである。
【００７９】
まず、サージ現象について説明する。サージ現象は、燃焼器１６の燃焼室内の圧力が、圧縮機１２から供給される圧縮空気の圧力より高くなることにより、圧縮空気等が圧縮機に向かって逆流する現象である。図６は、圧縮機内の空気流量Ｑと、燃焼室内の圧力Ｐと、サージラインとの関係を模式的に示すグラフである。
【００８０】
図６には、ガスタービンエンジンの停止状態（ＳＴＯＰ（Ｔ１））における空気流量Ｑと圧力Ｐとの関係、および、ガスタービンエンジンのアイドリング状態（ＩＤＬＥ（Ｔ２））における空気流量Ｑと圧力Ｐとの関係が記載されている。アイドリング状態（ＩＤＬＥ（Ｔ２））から、メインロータを加速させるために、燃料流量を増加させることを想定する。燃料流量を急激に増加させると（メインロータを急加速させると）、燃焼室内の圧力Ｐが、サージライン（サージ現象が発生するライン）を超える場合がある。このため、一般的なヘリコプタでは、メインロータを大きな加速度で加速することが困難である。
【００８１】
特許文献１（特表２０１０−５２３８７９号公報）に記載のタービンエンジン、および、  特許文献２（特表２０１１−５１５６１９号公報）に記載のタービンエンジンでは、ガス発生器のシャフトに機械的に結合された電気モータ／発電機が、タービンエンジンの加速をアシストする。しかし、特許文献１に記載のタービンエンジン、および、特許文献２に記載のタービンエンジンは、電気モータによって、ガス発生器のシャフトの回転を直接アシストしており、フリータービン（換言すれば、メインロータ）の回転を直接アシストしていない。このため、電気モータのアシストによる、メインロータの加速応答性が遅い。
【００８２】
いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、アシストモードにおいて、第１電気機械５０は、フリータービン２０とメインロータ３０との間の主動力伝達機構４０（換言すれば、メインロータ）の回転を直接アシストする。このため、第１電気機械５０（電気モータ）による、メインロータ３０の加速応答性が速い。
【００８３】
アシストモードは、フリータービン２０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、第１電気機械５０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、かつ、第１電気機械５０を電気モータとして機能させることにより実現される。
【００８４】
アシストモードにおけるフリータービン２０とメインロータ３０との機械的接続状態は、例えば、トランスミッション９０の第１入力軸９１と、出力軸９２とを接続状態にすることによって実現される。アシストモードにおける第１電気機械５０とメインロータ３０との機械的接続状態は、例えば、第１動力伝達機構５３と、主動力伝達機構４０とを機械的接続状態にすることによって実現される（より具体的には、トランスミッション９０の第２入力軸５２と、出力軸９２とを接続状態にすることによって実現される）。
【００８５】
図７は、アシストモードによって実現される状態の一例を示す。アシストモードにおいて、メインロータ３０は、フリータービン２０からの回転トルク（動力）および第１電気機械５０からの回転トルク（動力）によって、回転する。
【００８６】
アシストモードにおいて、制御装置７０は、第１電気機械５０が電気モータとして機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、電気モータとして機能する。
【００８７】
いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、アシストモードにおいて、第１電気機械５０は、フリータービン２０とメインロータ３０との間の主動力伝達機構４０の回転を直接アシストする。このため、第１電気機械５０（電気モータ）による、メインロータ３０への回転トルク付与の応答性が速い。例えば、図３に記載の状態（メインロータのピッチ角＝α２）から、図２に記載の状態（メインロータのピッチ角＝α１＞α２）に移行する際に、アシストモードを実行することを想定する。一般的なヘリコプタでは、メインロータ３０のピッチ角の急激な増加に伴い、メインロータ３０の回転数は低下する。これに対し、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、アシストモードを実行することにより、メインロータ３０の回転数の低下が、速やかに抑制される。このため、メインロータの回転数が不足するリスクが低減される。
【００８８】
ヘリコプタ１が、有人機である場合を想定する。いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、アシストモードを実行することにより、メインロータ３０の回転数の低下が、速やかに抑制される。このため、パイロットによる操作負担が軽減される。
【００８９】
なお、アシストモードは、メインロータ３０のピッチ角（例えば、ピッチ角の増加）、または、メインロータ３０に作用するトルクを示すトルク信号等の状態信号（ヘリコプタの状態を示す信号）に応答して、自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、アシストモードは、メインロータ３０のピッチ角の増加に応答して（連動して）、実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置７０は、メインロータのピッチ角の増加速度が所定の第１閾値を超えたことを検出すると、制御装置７０は、自動的に、アシストモードを実行してもよい。一例として、アシストモードは、メインロータ３０のピッチ角（例えば、ピッチ角の増加）、および、メインロータ３０に作用するトルクを示すトルク信号に応じて、自動的に実行されるようにしてもよい。
【００９０】
代替的にあるいは付加的に、アシストモードは、燃焼器１６の状態を示す信号に応答して自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、アシストモードは、燃焼器１６に供給される燃料流量、高圧タービン１８の回転数、フリータービン２０の回転トルク、燃焼器１６における燃焼ガスの温度等に応答して、自動的に実行されるようにしてもよい。なお、アシストモードを自動的に実行するための回転トルクの取得は、フリータービン２０の回転トルクを計測することより行うのに代えて、高圧タービン１８の回転トルクを計測することにより行ってもよい。また、アシストモードは、燃焼器１６に供給される燃料流量の増加に応答して（連動して）実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置７０は、スロットルの開度の増加速度（あるいは、燃料流量指令値の増加速度）が、所定の第２閾値を超えたことを検出すると、制御装置７０は、自動的に、アシストモードを実行してもよい。
【００９１】
代替的にあるいは付加的に、アシストモードは、ヘリコプタ１の離陸動作に応答して（連動して）実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置７０は、暖気運転（始動モード）を実行している状態において、スロットルレバーの操作等による離陸操作が行われたことを検出すると、制御装置７０は、自動的に、アシストモードを実行してもよい。
【００９２】
（始動モードからアシストモードへの移行）
始動モードにおいては、メインロータ３０は、停止状態である。停止状態のメインロータ３０に、急激に回転トルクを付与した場合、メインロータ３０等が損傷する可能性がある。このため、始動モードからアシストモードへの移行に際し、制御装置７０は、始動モードとアシストモードとの間において、移行モードを実行するようにしてもよい。移行モードにおいては、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続が、徐々に行われるように（あるいはスムーズに行われるように）、制御装置７０は、主動力伝達機構４０（より具体的には、主動力伝達機構のトランスミッション９０）に、制御信号を送る。すなわち、移行モードにおいては、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係が、半接続状態を経由して、完全接続状態となるように、制御装置７０は、主動力伝達機構４０に、制御信号を送る。
【００９３】
（制動モード）
制動モードは、ヘリコプタ１の飛行中に、制御装置７０によって、実行されるモードである。
【００９４】
いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、制動モードにおいて、第１電気機械５０は、フリータービン２０とメインロータ３０との間の主動力伝達機構４０（換言すれば、メインロータ）に、直接制動力を付与する。このため、第１電気機械５０（発電機）による、メインロータ３０の減速応答性が速い。
【００９５】
制動モードは、第１電気機械５０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、かつ、第１電気機械５０を発電機として機能させることにより実現される。制動モードにおいて、フリータービン２０とメインロータ３０とは、機械的接続状態であってもよいし、機械的非接続状態であってもよい。
【００９６】
制動モードにおける第１電気機械５０とメインロータ３０との機械的接続状態は、例えば、第１動力伝達機構５３と、主動力伝達機構４０とを機械的接続状態にすることによって実現される（より具体的には、トランスミッション９０の第２入力軸５２と、出力軸９２とを接続状態にすることによって実現される）。
【００９７】
図７は、制動モードによって実現される状態の一例を示す。制動モードにおいて、メインロータ３０の回転運動エネルギが、第１電気機械５０（発電機）を駆動させる仕事を行うことにより、メインロータ３０の回転は減速される。メインロータ３０の回転運動エネルギは、第１電気機械５０（発電機）によって、電気エネルギに変換され、変換された電気エネルギは、バッテリ８０に蓄電される。バッテリ８０に蓄電された電気エネルギは、例えば、ヘリコプタ１の飛行中に再利用される。
【００９８】
制動モードにおいて、制御装置７０は、第１電気機械５０が発電機として機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、発電機として機能する。
【００９９】
いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、制動モードにおいて、第１電気機械５０は、メインロータ３０の減速（フリータービン２０とメインロータ３０との間の主動力伝達機構４０の減速）を直接アシストする。このため、第１電気機械５０（発電機）による、メインロータ３０の制動の応答性が速い。例えば、図２に記載の状態（メインロータのピッチ角＝α１）から、図３に記載の状態（メインロータのピッチ角＝α２＜α１）に移行する際に、制動モードを実行することを想定する。一般的なヘリコプタでは、メインロータ３０のピッチ角の急激な減少に伴い、メインロータ３０の回転数は増加する。これに対し、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、制動モードを実行することにより、メインロータ３０の回転数の増加が、速やかに抑制される。このため、メインロータが設計限界以上の速度で回転するリスクが低減される。
【０１００】
ヘリコプタ１が、有人機である場合を想定する。いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、制動モードを実行することにより、メインロータ３０の回転数の増加が、速やかに抑制される。このため、パイロットによる操作負担が軽減される。
【０１０１】
ヘリコプタ１が、無人機である場合を想定する。いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、制動モードを実行することにより、メインロータ３０の回転数の増加が、速やかに抑制される。このため、ヘリコプタ１の自動制御がより容易となる。
【０１０２】
なお、制動モードは、メインロータ３０のピッチ角の減少に応答して（連動して）、実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置７０は、メインロータのピッチ角の減少速度の絶対値が所定の第３閾値より大きくなったことを検出すると、制御装置７０は、自動的に、制動モードを実行してもよい。
【０１０３】
（空中待機モード）
空中待機モードは、ヘリコプタ１の飛行中に、制御装置７０によって、実行されるモードである。
【０１０４】
ガス発生器１０によって生成された燃焼ガスは、高温の燃焼ガスである。高温の燃焼ガスをヘリコプタの外部に排出する場合、相手側の赤外線探知装置によって、ヘリコプタ１が検出されるリスクが増大する。
【０１０５】
いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、空中待機モードにおいて、燃焼ガスの排出が停止あるいは削減される。その結果、相手側の赤外線探知装置によって、ヘリコプタ１が検出されるリスクが低減される。
【０１０６】
（空中待機モードの第１例）
空中待機モードの第１例では、制御装置７０は、ガスタービンエンジン（ガス発生器１０）の動作が停止するように、ガス発生器１０の動作を制御する。例えば、制御装置７０が、燃焼器１６に送られる燃料の燃料流量をゼロにする指令（例えば、燃料制御弁１５に対する閉鎖指令）を、ガス発生器１０に伝達することにより、ガス発生器１０の動作を停止させることが可能である。
【０１０７】
第１例における空中待機モードは、ガス発生器１０の動作を停止させるとともに、第１電気機械５０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、かつ、第１電気機械５０を電気モータとして機能させることにより実現される。空中待機モードにおいて、フリータービン２０とメインロータ３０とは、機械的接続状態とされてもよいし、機械的非接続状態とされてもよい。
【０１０８】
空中待機モードにおける第１電気機械５０とメインロータ３０との機械的接続状態は、例えば、第１動力伝達機構５３と、主動力伝達機構４０とを機械的接続状態にすることによって実現される（より具体的には、トランスミッション９０の第２入力軸５２と、出力軸９２とを接続状態にすることによって実現される）。
【０１０９】
図８（第１例）は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示す。第１例における空中待機モードにおいて、メインロータ３０の回転は、第１電気機械５０（電気モータ）からの回転トルク（動力）によって行われる。
【０１１０】
第１例における空中待機モードにおいて、制御装置７０は、第１電気機械５０が電気モータとして機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、電気モータとして機能する。
【０１１１】
第１例における空中待機モードでは、燃焼ガスの排出が停止される。このため、ヘリコプタ１が、相手側の赤外線探知装置により検出されるリスクが大幅に低減される。
【０１１２】
なお、第１例における空中待機モードは、ガス発生器１０（ガスタービンエンジン）が非作動状態においても実行可能である。このため、例えば、ガス発生器１０（ガスタービンエンジン）の故障に応答して、換言すれば、ガス発生器１０の故障が制御装置７０等によって検出されることに応答して、空中待機モードが自動的に実行されるようにしてもよい。この場合、空中待機モードを利用して、パイロットあるいはヘリコプタの自動操縦装置は、ヘリコプタ１を緊急着陸させることが可能である。
【０１１３】
（空中待機モードの第２例）
空中待機モードの第２例では、制御装置７０は、ガスタービンエンジン（ガス発生器１０）がアイドリング状態を維持するように、ガス発生器１０の動作を制御する。例えば、制御装置７０は、アイドリング状態に対応する燃料流量の燃料が、燃焼器１６に送られるように、ガス発生器１０（ガス発生器の燃料供給機構）を制御する。なお、アイドリング状態においては、燃焼器１６の燃焼室内の炎が消えないように維持される。
【０１１４】
第２例における空中待機モードは、ガス発生器１０の動作をアイドリング状態に維持するとともに、第１電気機械５０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、かつ、第１電気機械５０を電気モータとして機能させることにより実現される。空中待機モードにおいて、フリータービン２０とメインロータ３０とは、機械的接続状態であることが好ましい。
【０１１５】
図８（第２例）は、空中待機モードによって実現される状態の一例を示す。第２例における空中待機モードにおいて、メインロータ３０の回転は、主として、第１電気機械５０（電気モータ）からの回転トルク（動力）によって行われる。フリータービン２０とメインロータ３０とが、機械的接続状態である場合には、メインロータ３０の回転は、フリータービン２０からの動力によってアシストされる。
【０１１６】
空中待機モードにおいて、制御装置７０は、第１電気機械５０が電気モータとして機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、電気モータとして機能する。
【０１１７】
第２例における空中待機モードでは、燃焼ガスの排出が抑制される。このため、ヘリコプタ１が、相手側の赤外線探知装置により検出されるリスクが低減される。また、第２例における空中待機モードでは、ガス発生器１０がアイドリング状態に維持される。このため、ガスタービンエンジンの動力を速やかに増加させることが可能である。
【０１１８】
なお、空中待機モードは、ヘリコプタがホバリング状態（ｈｏｖｅｒｉｎｇ  ｓｔａｔｅ）にある時に、自動的に実行されるようにしてもよい。例えば、制御装置７０は、ヘリコプタ１の所在位置の位置変化率が所定の第４閾値より小さくなったことを検出すると、制御装置７０は、自動的に、空中待機モードを実行してもよい。
【０１１９】
代替的に、あるいは、付加的に、空中待機モードは、パイロットによる操作、あるいは、ヘリコプタの外部からの遠隔操作に応答して、実行されるようにしてもよい。
【０１２０】
（回転数維持モード）
回転数維持モードは、ヘリコプタ１の飛行中に、制御装置７０によって、実行されるモードである。
【０１２１】
メインロータ３０の回転数が減少すると、揚力等が不足する可能性がある。また、メインロータ３０の回転数が増加すると、メインロータが破損する可能性がある。このため、パイロットは、揚力等が不足せず、かつ、メインロータが破損しない回転数の範囲を意識して、ヘリコプタを操縦する。
【０１２２】
実施形態におけるヘリコプタ１では、制御装置７０が、回転数維持モードを実行することにより、パイロットが、メインロータの回転数の範囲を意識することなく、ヘリコプタ１を操縦することが可能となる。このため、パイロットの操作負担が軽減される。
【０１２３】
回転数維持モードは、現時点の回転数を維持するモードであってもよい。代替的に、回転数維持モードは、所定の第５閾値以上、かつ、所定の第６閾値以下の回転数を維持するモードであってもよい。なお、第５閾値あるいは第６閾値は、メインロータのピッチ角の値等によって変動する変数であってもよい。
【０１２４】
回転数維持モードは、フリータービン２０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、第１電気機械５０とメインロータ３０とを機械的接続状態とし、かつ、第１電気機械５０を電気モータまたは発電機として選択的に機能させることにより実現される。
【０１２５】
図９は、回転数維持モードによって実現される状態の一例を示す。回転数維持モードにおいて、メインロータ３０は、フリータービン２０からの回転トルク（動力）によって、回転する。また、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が増加すると、第１電気機械５０は、メインロータ３０の回転（換言すれば、主動力伝達機構４０の回転）を減速させるように機能する。換言すれば、第１電気機械５０は、発電機として機能する。他方、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が低下すると、第１電気機械５０は、メインロータ３０の回転（換言すれば、主動力伝達機構４０の回転）をアシストするように機能する。換言すれば、第１電気機械５０は、電気モータとして機能する。
【０１２６】
回転数維持モードにおいて、制御装置７０は、メインロータの回転数の増加に応答して（回転数の増加の検出に応答して）、第１電気機械５０が発電機として機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、発電機として機能する。回転数維持モードにおいて、制御装置７０は、メインロータの回転数の低下に応答して（回転数の低下の検出に応答して）、第１電気機械５０が電気モータとして機能するように、第１電気機械５０に制御信号を送る。その結果、第１電気機械５０は、電気モータとして機能する。
【０１２７】
なお、回転数維持モードは、パイロットによる操作、あるいは、ヘリコプタの外部からの遠隔操作に応答して、実行されるようにしてもよい。代替的に、回転数維持モードは、回転翼機の飛行中に、デフォルトモードとして実行されるようにしてもよい。
【０１２８】
一般的なヘリコプタでは、メインロータのピッチ角操作等によって、メインロータの回転数が大きく変動する。このため、メインロータの回転数を維持するために行う操作に関し、パイロットの操作負担が大きい。これに対し、いくつかの実施形態におけるヘリコプタ１では、回転数維持モードを実行可能である。このため、パイロットの操作負担が軽減される。
【０１２９】
（ヘリコプタのより詳細な説明）
図１０を参照して、いくつかの実施形態によるヘリコプタ１について説明する。図１０は、いくつかの実施形態によるヘリコプタ１の構成を模式的に示す機能ブロック図である。図１０において、図１乃至図９に記載した部材または装置と同じ機能を有する部材または装置については、同一の図番または記号が付されている。同一の図番または記号が付された部材または装置について、繰り返しとなる説明は、省略する。
【０１３０】
（減速機１１０）
ヘリコプタ１は、減速機１１０を備えていてもよい。減速機１１０は、例えば、トランスミッション９０と、フリータービン２０との間に位置する主動力伝達機構４０の部分に配置される。減速機１１０は、減速機出力軸の回転数が、減速機入力軸の回転数よりも小さくなるように、減速機入力軸からの回転トルク（動力）を、減速機出力軸に伝達する。
【０１３１】
（クラッチ１２０）
ヘリコプタ１は、クラッチ１２０を備えていてもよい。クラッチ１２０とフリータービン２０との間の動力伝達機構は、上流側動力伝達機構４４であり、クラッチ１２０とメインロータ３０との間の動力伝達機構は、下流側動力伝達機構４６である。クラッチ１２０は、上流側動力伝達機構４４からの回転トルクを、下流側動力伝達機構４６に伝達可能である。他方、クラッチ１２０は、下流側動力伝達機構４６からの回転トルクを、上流側動力伝達機構４４に伝達することができない。このため、メインロータ３０あるいは下流側動力伝達機構４６は、クラッチ１２０よりも上流側に位置する機械要素によって、制動作用を受けることはない。
【０１３２】
（第２電気機械５５、第２動力伝達機構５８）
ヘリコプタ１は、第２電気機械５５を備えていてもよい。第２電気機械５５は、電気モータの機能を有するとともに、発電機の機能を有する。換言すれば、第２電気機械５５は、発電機の機能を有する電気モータ（あるいは、電気モータの機能を有する発電機）である。第２電気機械５５は、制御装置７０からの信号（一点鎖線ｎで示される信号線を参照）に基づいて、電気モータまたは発電機として選択的に機能する。
【０１３３】
第２電気機械５５を電気モータとして用いる場合には、制御装置７０は、例えば、第２電気機械５５へ電力が供給されるように、第２電気機械５５の動作を制御する。第２電気機械５５を発電機として用いる場合には、制御装置７０は、例えば、第２電気機械５５への電力の供給が遮断されるように、第２電気機械５５の動作を制御する。
【０１３４】
第２電気機械５５と、上流側動力伝達機構４４とは、機械的に接続されている。図１０に記載の例では、第２電気機械５５の出力軸５６（電気モータの出力軸、かつ、発電機の入力軸）は、減速機１１０の第２入力軸５７に、機械的に接続されている。第２電気機械５５と上流側動力伝達機構４４とは、シャフト、歯車等を含む動力伝達機構を介して、接続されていてもよい。なお、第２電気機械５５と上流側動力伝達機構４４とは、減速機１１０を介さずに、機械的に接続されてもよい。
【０１３５】
第２電気機械５５が、電気モータとして機能する時、第２電気機械５５は、第２動力伝達機構５８を介して、上流側動力伝達機構４４に回転トルク（動力）を伝達する。換言すれば、第２電気機械５５が、電気モータとして機能する時、第２電気機械５５は、上流側動力伝達機構４４の回転をアシストする。その結果、第２電気機械５５は、メインロータ３０の回転（加速）をアシストする。
【０１３６】
第２電気機械５５が、発電機として機能する時、第２電気機械５５は、第２動力伝達機構５８を介して、上流側動力伝達機構４４から回転トルクを受け取ることによって、発電する。換言すれば、第２電気機械５５が、発電機として機能する時、第２電気機械５５は、上流側動力伝達機構４４に制動力を付与する。その結果、第２電気機械５５は、上流側動力伝達機構４４（フリータービン２０）の減速をアシストする。なお、第２電気機械５５が、フリータービン２０の減速をアシストする時、第２動力伝達機構５８と上流側動力伝達機構４４とは、機械的接続状態であることが必要である。
【０１３７】
なお、第２動力伝達機構５８と、上流側動力伝達機構４４との間の機械的接続は、制御装置７０からの信号により、切り離し可能であってもよい。
【０１３８】
（バッテリ８０）
バッテリ８０は、第２電気機械５５と、電力伝達可能に接続されている（破線ｐで示される電力線を参照。）。第２電気機械５５が、電気モータとして機能する時、バッテリ８０は、第２電気機械５５に対して電力（駆動電力）を供給する。第２電気機械５５が、発電機として機能する時、バッテリ８０は、第２電気機械５５から電力（発電電力）を受け取る。バッテリ８０は、受け取った電力を蓄電する。なお、第２電気機械５５と、電力伝達可能に接続されるバッテリは、第１電気機械５０と電力伝達可能に接続されるバッテリと同一のバッテリであってもよいし、異なるバッテリであってもよい。
【０１３９】
（第１電気機械５０）
第１電気機械５０と、下流側動力伝達機構４６（例えば、下流側動力伝達機構４６の一部を構成するトランスミッション９０）とは、機械的に接続されている。第１電気機械５０のその他の技術的事項については、図４乃至図９を参照して説明した技術的事項と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
【０１４０】
（スタータ／ジェネレータ１３０）
ヘリコプタ１は、スタータまたはジェネレータ（発電機）を備えていてもよい。図１０に記載の例では、スタータおよびジェネレータは、１つの電気機械によって実現されている。スタータ１３０は、制御装置７０からの信号（一点鎖線ｑで示される信号線を参照）に応答して、圧縮機１２（例えば、圧縮機１２のブレード）に回転トルク（動力）を付与する。その結果、圧縮機１２から燃焼器１６への圧縮空気の供給が開始される。図１０に記載の例では、スタータ１３０は、ギアボックス１４０を介して、圧縮機１２に回転トルク（動力）を付与する。
【０１４１】
ガス発生器１０が始動された後、ジェネレータ１３０は、シャフト１３あるいは圧縮機１２から受け取る回転トルク（動力）を用いて電力を生成する。シャフト１３あるいは圧縮機１２からの動力は、ギアボックス１４０を介して、ジェネレータ１３０に伝達される。ジェネレータ１３０により生成された電力は、例えば、ヘリコプタ内の空調のため、あるいは、アビオニクス（Ａｖｉｏｎｉｃｓ）の動作のために使用される。
【０１４２】
（ギアボックス１４０）
ギアボックス１４０は、スタータ／ジェネレータ１３０と、圧縮機１２との間に配置される。ギアボックス１４０は、スタータ／ジェネレータ１３０に機械的に接続され、圧縮機のシャフト（換言すれば、シャフト１３）に機械的に接続される。ギアボックス１４０は、スタータ／ジェネレータ１３０から供給される回転トルク（動力）、あるいは、圧縮機のシャフトから供給される回転トルク（動力）を用いて（回転トルクを用いて発電される電力を用いる場合を含む）、ガスタービン部１００の補機を駆動する。補機は、例えば、燃料タンク１４から燃焼器１６に燃料を供給する燃料供給ポンプ、潤滑油供給ポンプ、タービン制御装置１５０等である。
【０１４３】
（タービン制御装置１５０）
タービン制御装置１５０（エンジン制御装置）は、制御装置７０（上位の制御装置）からの信号（一点鎖線ｒで示される信号線を参照）に基づいて、ガスタービン部１００内の各装置または各要素を制御する。例えば、タービン制御装置１５０は、ギアボックス１４０の動作を制御する。また、タービン制御装置１５０は、燃料制御弁１５（または、燃料供給ポンプ）を制御して、燃料タンク１４から燃焼器１６に供給される燃料の流量を調整する。
【０１４４】
（排気温度低減装置１６０）
排気温度低減装置１６０は、燃焼ガスの流れ方向に対し、フリータービン２０よりも下流側に配置される。排気温度低減装置１６０は、フリータービン２０を通過した燃焼ガスｅの温度を低減する。排気ガスの温度の低減により、ヘリコプタ１が、相手側の赤外線探知装置によって検出されるリスクが低減される。排気温度低減装置１６０による燃焼ガスの温度の低減は、燃焼ガスに、空気を混合することにより実行されてもよい。なお、いくつかの実施形態におけるヘリコプタは、上述の空中待機モードを実行可能であるため、排気温度低減装置１６０の構成は、省略されてもよい。あるいは、空中待機モードを実行している時には、排気温度低減装置１６０を非作動状態に制御してもよい。排気温度低減装置１６０を省略することにより、または、排気温度低減装置１６０を非作動状態にすることにより、燃焼ガスの圧力損失が低減される。その結果、ヘリコプタ１の推進効率が向上する。
【０１４５】
（テールロータ１７０、第３電気機械１８０）
ヘリコプタ１は、テールロータ１７０を備えていてもよい。図１０に記載の例では、テールロータ１７０は、第３電気機械１８０（テール側電気モータ）から供給される回転トルク（動力）によって、駆動される。第３電気機械１８０は、例えば、バッテリによって駆動される電気モータである。第３電気機械１８０を駆動するバッテリは、バッテリ８０と同一のバッテリであってもよいし、バッテリ８０とは異なるバッテリであってもよい。
【０１４６】
第３電気機械１８０は、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械であってもよい。第３電気機械１８０が発電機として機能する時、第３電気機械１８０は、テールロータ１７０から受け取る回転トルクにより、電力を生成する。生成された電力は、バッテリに蓄電されてもよい。
【０１４７】
図１０に記載の例では、テールロータ１７０と第３電気機械１８０とは、第３動力伝達機構１８２を介して、機械的に接続されている。また、第３電気機械１８０の動作は、制御装置７０からの信号（一点鎖線ｓで示される信号線を参照）に基づいて、制御される。
【０１４８】
代替的に、テールロータ１７０を、ガスタービン部１００から受け取る回転トルクにより駆動してもよい。テールロータ１７０を、ガスタービンエンジンにより駆動する場合には、ガスタービン部１００とテールロータとの間に、動力伝達機構を配置する必要がある。これに対し、テールロータ１７０を第３電気機械１８０（電気モータ）によって駆動する場合には、バッテリと第３電気機械１８０との間を電気ケーブルで接続すればよい。電気ケーブルを配置する際の設計の自由度は、動力伝達機構を配置する際の設計の自由度よりも大きい。また、電気ケーブルを用いる場合、動力伝達機構を用いる場合と比較して、重量、コスト、整備負担等を低減することが可能である。
【０１４９】
また、テールロータ１７０が、第３電気機械１８０（電気モータ）によって駆動される場合には、制御装置７０によって、テールロータ１７０の回転数を、自由に変更することができる。さらに、第３電気機械１８０（電気モータ）を用いる場合、テールロータ１７０の回転数を変更する時の、応答性が速い。換言すれば、第３電気機械１８０（電気モータ）を用いる場合、テールロータ１７０の回転によって生成される空気力を、自由に、かつ、応答性早く、変更することができる。このため、一般的なテールロータが有するテールロータのピッチ角変更機構を省略することが可能となる。その結果、ヘリコプタの重量あるいはコストが低減される。
【０１５０】
（各動作モード）
図１１乃至図１４を参照して、図１０に記載の例におけるヘリコプタ１の始動モード、アシストモード、制動モード、空中待機モード、および、回転数維持モードの例について説明する。
【０１５１】
（始動モード）
図１１に記載の例における始動モードは、図５に記載の例における始動モードに対して、テールロータ１７０の動作、および、第２電気機械５５の動作が付加されている。メインロータ３０の動作、第１電気機械５０の動作、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係、フリータービン２０と第１電気機械５０との間の機械的接続関係、第１電気機械５０とメインロータ３０との間の機械的接続関係については、図５に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
【０１５２】
始動モードにおいて、テールロータ１７０は、回転停止状態に維持される。なお、回転停止状態とは、厳密な回転停止状態であることに限定されない。例えば、風あるいは振動によって、テールロータ１７０が動いている状態も、回転停止状態に含まれる。
【０１５３】
テールロータ１７０の回転停止状態は、第３電気機械１８０（テール側電気モータ）に電力を供給しないことによって、実現することが可能である。また、第３電気機械１８０が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置７０が、第３電気機械１８０を発電機として機能させる信号を、第３電気機械１８０に送ることにより、テールロータ１７０の回転停止状態を実現することが可能である。
【０１５４】
始動モードにおいて、第２電気機械５５は、発電機として機能してもよい。すなわち、始動モードにおいて、制御装置７０は、第２電気機械５５を発電機として機能させる信号を、第２電気機械５５に送ってもよい。代替的に、始動モードにおいて、第２電気機械５５と上流側動力伝達機構４４との間の機械的接続が切り離されてもよい。
【０１５５】
始動モードにおいて、メインロータ３０およびテールロータ１７０が回転停止状態に維持される。その結果、ガスタービンの暖気運転時において、地上作業者の安全性が向上する。また、暖気運転時における騒音が低減される。
【０１５６】
なお、第３電気機械１８０（テール側電気モータ）の始動は、始動モードから上述のアシストモードへの切り替え時（換言すれば、上述の移行モード実行時）に行われてもよい。制御装置７０が、始動モードからアシストモードへの切り替え時に、第３電気機械１８０を自動的に始動させることにより、テールロータ１７０を始動させるための追加的な操作が不要となる。
【０１５７】
（アシストモード、制動モード）
図１２に記載の例におけるアシストモード、制動モードは、図７に記載の例におけるアシストモード、制動モードに対して、テールロータ１７０の動作、および、第２電気機械５５の動作が付加されている。メインロータ３０の動作、第１電気機械５０の動作、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係、第１電気機械５０とメインロータ３０との間の機械的接続関係については、図７に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
【０１５８】
アシストモード、および、制動モードにおいて、テールロータ１７０は、回転状態である。なお、テールロータ１７０の回転状態は、第３電気機械１８０（テール側電気モータ）に電力を供給することによって、実現することが可能である。また、第３電気機械１８０が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置７０が、第３電気機械１８０を電気モータとして機能させる信号を、第３電気機械１８０に送ることにより、テールロータ１７０の回転状態を実現することが可能である。
【０１５９】
アシストモードにおいて、制御装置７０は、第２電気機械５５が電気モータとして機能するように、第２電気機械５５に制御信号を送る。その結果、第２電気機械５５は、電気モータとして機能する。アシストモードにおいて、第２電気機械５５は、第２動力伝達機構５８を介して、上流側動力伝達機構４４に回転トルクを付与する。アシストモードにおいて、メインロータ３０は、フリータービン２０、第１電気機械５０、および、第２電気機械５５からの回転トルク（動力）によって、回転する。
【０１６０】
図１０、および、図１２に記載の例では、メインロータ３０の回転が、第１電気機械５０、および、第２電気機械５５からの動力によってアシストされる。その結果、アシスト力が増強される。
【０１６１】
制動モードにおいて、制御装置７０は、第２電気機械５５が発電機として機能するように、第２電気機械５５に制御信号を送る。その結果、第２電気機械５５は、発電機として機能する。制動モードにおいて、第２電気機械５５は、第２動力伝達機構５８を介して、上流側動力伝達機構４４に制動力を付与する。その結果、フリータービン２０が減速される。その結果、ガスタービンエンジン全体の減速応答性が速くなる。
【０１６２】
なお、制動モードにおいて、メインロータ３０の制動は、第１電気機械５０（発電機）によって実現される。メインロータ３０が制動されるメカニズムについては、上述の説明（図４、および、図７に関する説明）と同様である。よって、繰り返しとなる説明は省略する。
【０１６３】
（空中待機モード）
図１３に記載の例における空中待機モードは、図８に記載の例における空中待機モードに対して、テールロータ１７０の動作、および、第２電気機械５５の動作が付加されている。メインロータ３０の動作、第１電気機械５０の動作、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係、第１電気機械５０とメインロータ３０との間の機械的接続関係、ガス発生器１０の動作については、図８に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
【０１６４】
空中待機モードにおいて、テールロータ１７０は、回転状態である。なお、テールロータ１７０の回転状態は、第３電気機械１８０（テール側電気モータ）に電力を供給することによって、実現することが可能である。また、第３電気機械１８０が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置７０が、第３電気機械１８０を電気モータとして機能させる信号を、第３電気機械１８０に送ることにより、テールロータ１７０の回転状態を実現することが可能である。
【０１６５】
空中待機モードにおいて、制御装置７０は、第２電気機械５５が電気モータとして機能するように、第２電気機械５５に制御信号を送る。その結果、第２電気機械５５は、電気モータとして機能する。空中待機モードにおいて、第２電気機械５５は、第２動力伝達機構５８を介して、上流側動力伝達機構４４に回転トルクを付与する。空中待機モードにおいて、メインロータ３０は、主として、第１電気機械５０、および、第２電気機械５５からの回転トルク（動力）によって、回転する。
【０１６６】
図１０、および、図１３に記載の例では、メインロータ３０の回転が、主として、第１電気機械５０、および、第２電気機械５５からの回転トルク（動力）によって実現される。２つの電気機械を備えることにより、メインロータ３０を回転するための動力が増強される。また、２つの電気機械を備えることにより、一方の電気機械が故障した場合であっても、空中待機モードが実行可能となる。
【０１６７】
（回転数維持モード）
図１４に記載の例における回転数維持モードは、図９に記載の例における回転数維持モードに対して、テールロータ１７０の動作、および、第２電気機械５５の動作が付加されている。メインロータ３０の動作、第１電気機械５０の動作、フリータービン２０とメインロータ３０との間の機械的接続関係、第１電気機械５０とメインロータ３０との間の機械的接続関係については、図９に記載の例と同様であるので、繰り返しとなる説明は省略する。
【０１６８】
回転数維持モードにおいて、テールロータ１７０は、回転状態である。なお、テールロータ１７０の回転状態は、第３電気機械１８０（テール側電気モータ）に電力を供給することによって、実現することが可能である。また、第３電気機械１８０が、電気モータ又は発電機として選択的に機能する電気機械である場合には、制御装置７０が、第３電気機械１８０を電気モータとして機能させる信号を、第３電気機械１８０に送ることにより、テールロータ１７０の回転状態を実現することが可能である。
【０１６９】
回転数維持モードでは、制御装置７０は、第２電気機械５５を電気モータまたは発電機として選択的に機能させるように、第２電気機械５５を制御する。
【０１７０】
回転数維持モードにおいて、メインロータ３０は、フリータービン２０からの回転トルク（動力）によって、回転する。また、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が増加すると、第２電気機械５５は、上流側動力伝達機構４４に制動力を付与するように機能する。換言すれば、第２電気機械５５は、発電機として機能する。他方、回転数維持モードにおいて、メインロータの回転数が低下すると、第２電気機械５５は、上流側動力伝達機構４４に回転トルクを付与するように（回転をアシストするように）機能する。換言すれば、第２電気機械５５は、電気モータとして機能する。
【０１７１】
回転数維持モードにおいて、制御装置７０は、メインロータの回転数の増加に応答して（回転数の増加の検出に応答して）、第２電気機械５５が発電機として機能するように、第２電気機械５５に制御信号を送る。その結果、第２電気機械５５は、発電機として機能する。回転数維持モードにおいて、制御装置７０は、メインロータの回転数の低下に応答して（回転数の低下の検出に応答して）、第２電気機械５５が電気モータとして機能するように、第２電気機械５５に制御信号を送る。その結果、第２電気機械５５は、電気モータとして機能する。
【０１７２】
なお、図１１、および、図１４に記載の例では、クラッチ１２０を備える。このため、クラッチ１２０に接続された下流側動力伝達機構４６（例えば、下流側シャフト）の回転数が、クラッチ１２０に接続された上流側動力伝達機構４４（例えば、上流側シャフト）の回転数よりも大きい場合には、下流側動力伝達機構４６と上流側動力伝達機構４４との間の機械的接続状態は、非接続状態となる。
【０１７３】
図１１、および、図１４に記載の例では、メインロータ３０の回転数の維持が、主として、第１電気機械５０、および、第２電気機械５５の動作によって実現される。なお、上述のとおり、回転数維持モードにおいては、典型的には、メインロータ３０は、フリータービン２０からの回転トルクによって回転している。他方、第１電気機械５０、および、第２電気機械５５は、主として、メインロータ３０の回転数維持のために使用される。２つの電気機械を備えることにより、メインロータ３０の回転数を維持するための調整能力が増強される。また、２つの電気機械を備えることにより、一方の電気機械が故障した場合であっても、回転数維持モードが実行可能となる。
【０１７４】
いくつかの実施形態では、回転翼機は、ＶＴＯＬ機（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｔａｋｅ−Ｏｆｆ  ａｎｄ  Ｌａｎｄｉｎｇ  ａｉｒｃｒａｆｔ）、コンパウンドヘリ（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｈｅｌｉｃｏｐｔｅｒ）、マルチコプター（Ｍｕｌｔｉｃｏｐｔｅｒ）である。メインロータ以外のすべてのロータを、電気モータ（あるいは、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械）によって、駆動してもよい。メインロータ以外のすべてのロータを、電気モータ（あるいは、電気機械）によって駆動する構成を採用することにより、回転翼機の重量、コスト、整備負担が軽減される。また、設計の自由度が向上する。
【０１７５】
代替的に、あるいは、付加的に、ガスタービン部からの距離が相対的に近い場所に配置されるロータは、ガスタービンエンジン（および、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械）により駆動され、ガスタービン部からの距離が相対的に遠い場所に配置されるロータは、電気モータ（あるいは、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械）によって駆動されるようにしてもよい。換言すれば、ガスタービン部からの距離が、所定の第７閾値以上の場所に配置されるロータは、ガスタービンエンジン（および、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械）により駆動され、ガスタービン部からの距離が、所定の第７閾値未満の場所に配置されるロータは、電気モータ（あるいは、電気モータの機能と発電機の機能とを有する電気機械）によって駆動されるようにしてもよい。ガスタービン部からの距離が相対的に遠い場所に配置されるロータを、電気モータ（あるいは、電気機械）によって駆動する構成を採用することにより、回転翼機の重量、コスト、整備負担が軽減される。また、設計の自由度が向上する。
【０１７６】
なお、いくつかの実施形態における回転翼機は、上述の動作モード（アシストモード等）以外の動作モードを実行可能であってもよい。
【０１７７】
本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は変形例にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１７８】
１      ：ヘリコプタ
１０    ：ガス発生器
１２    ：圧縮機
１３    ：シャフト
１４    ：燃料タンク
１５    ：燃料制御弁
１６    ：燃焼器
１８    ：高圧タービン
２０    ：フリータービン
２２    ：出力軸
３０    ：メインロータ
３１    ：入力軸
４０    ：主動力伝達機構
４４    ：上流側動力伝達機構
４６    ：下流側動力伝達機構
５０    ：第１電気機械
５１    ：出力軸
５２    ：第２入力軸
５３    ：第１動力伝達機構
５５    ：第２電気機械
５６    ：出力軸
５７    ：第２入力軸
５８    ：第２動力伝達機構
７０    ：制御装置
８０    ：バッテリ
９０    ：トランスミッション
９１    ：第１入力軸
９２    ：出力軸
１００  ：ガスタービン部
１１０  ：減速機
１２０  ：クラッチ
１３０  ：スタータ／ジェネレータ
１４０  ：ギアボックス
１５０  ：タービン制御装置
１６０  ：排気温度低減装置
１７０  ：テールロータ
１８０  ：第３電気機械
１８２  ：第３動力伝達機構
２００  ：動力伝達部
３００  ：胴体
４００  ：降着装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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