(57)【要約】【課題】  この発明は、ヘリコプタにおいて、機動性を向上するメインロータ高揚力用ブレードを提供することを課題とする。【課題を解決するための手段】  本発明のメインロータ高揚力用ブレードは、ヘリコプタの上方に設けられ回転により発生する揚力によりヘリコプタを空中に浮揚し推進させるメインロータ用ブレードにおいて、ブレードの後端に回動可能に設けられたトリムタブと、該トリムタブの前端に固定された回動アームと、前記ブレード内に配設された超音波モータと、前記回動アームと前記超音波モータとを連結する連結手段とを備えたことを特徴としている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリコプタの上方に設けられ回転により発生する揚力によりヘリコプタを空中に浮揚し推進させるメインロータ用ブレードにおいて、ブレードの後端に回動可能に設けられたトリムタブと、該トリムタブの前端に固定された回動アームと、前記ブレード内に配設された超音波モータと、前記回動アームと前記超音波モータとを連結する連結手段とを備えたことを特徴とするメインロータ高揚力用ブレード。
【請求項２】
上記トリムタブの長さが上記ブレードの翼弦長の３〜７％、上記トリムタブの幅が上記ブレードの幅の５〜１５％であることを特徴とする請求項１記載のメインロータ高揚力用ブレード。
【請求項３】
上記超音波モータがリニア型超音波モータであることを特徴とする請求項１又は２記載のメインロータ高揚力用ブレード。
【請求項４】
上記超音波モータが円筒薄型超音波モータであることを特徴とする請求項１又は２記載のメインロータ高揚力用ブレード。
【請求項５】
操作スイッチを操作することにより、上記トリムタブを戻し位置から稼動位置へ或いは稼動位置から戻し位置へ自動的に回動させるトリムタブ制御器を備えたことを特徴とする請求項１乃至４記載のメインロータ高揚力用ブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリコプタを空中に浮揚させるとともに、飛行に必要とする推進力を発生させるメインロータ高揚力用ブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘリコプタにおいては、その機動性の向上が望まれている。その機動性を向上するためには、ブレードの揚力を急激に増大する必要があるが、高揚力タイプのブレード形状にすると抵抗が増大し、高速前進飛行性能を損なう。
【０００３】
そこで、この問題を解決するものとして、ブレード後縁のフラップを揚力が必要な際にガーニーフラップとして作動することにより機動性を向上したものが提案されている。
その一例を図１０に示す。
【０００４】
図１０に示すように、ブレード１内に設けられた桁材７２の後端面にバイモルフ型またはマルチモルフ型の積層型の圧電材料で形成されたアクチュエータ７３が設けられている。
また、ブレード１の後縁部には、上方および下方に開口し、ブレード１の翼幅方向に所定の幅にわたるスリットが設けられている。この上、下にそれぞれ穿設されたスリットには、リンク機構７５が設置されている。
【０００５】
すなわち、リンク機構７５の前端部は、ブレード１内の構造部材に枢着ピンで枢支されるとともに、後端部はフラップ７６の前部に枢着ピンで枢支されており、フラップ７６は鉛直方向に作動できるようになっている。
また、リンク機構の前端上方の突起と、前述したアクチュエータ７３の前端とは、ワイヤ（またはロッド等）７４により連結されている。
【０００６】
そして、フラップ７６がブレード１の後縁部の後方で後縁外面から鉛直下向きに出すことにより、ブレードの揚力係数Ｃｌを大きくできるとともに、抗力係数Ｃｄも増加する。
なお、フラップ７６の突出量は、メインロータ用ブレードの翼弦長の２〜４％程度の長さであるので、作動振幅は小さく、しかも、軽量にできるとともに、フラップ７６に働く空力的な復元力も小さくすることができる（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２５５４９５号公報（第８頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１に記載のものでは、フラップを駆動するアクチュエータは、圧電材料が採用されているが、この圧電材料により直接フラップを駆動しているので、その駆動量、駆動力等が不足する可能性がある。
【０００８】
この発明は、係る事情に鑑み提案されたもので、トリムタブを駆動するアクチュエータとして超音波モータを採用することにより、応答性が良く、変位量、パワーも大きいメインロータ高揚力用ブレードを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するため、以下に示す手段を採用する。
第１の手段に係るメインロータ高揚力用ブレードは、ヘリコプタの上方に設けられ回転により発生する揚力によりヘリコプタを空中に浮揚し推進させるメインロータ用ブレードにおいて、ブレードの後端に回動可能に設けられたトリムタブと、該トリムタブの前端に固定された回動アームと、前記ブレード内に配設された超音波モータと、前記回動アームと前記超音波モータとを連結する連結手段とを備えたことを特徴としている。
また、本発明の第２の手段は、上記第１の手段のメインロータ高揚力用ブレードにおいて、上記トリムタブの長さが上記ブレードの翼弦長の３〜７％、上記トリムタブの幅が上記ブレードの幅の５〜１５％であることを特徴としている。
本発明の第３の手段は、上記第１又は２の手段のメインロータ高揚力用ブレードにおいて、上記超音波モータがリニア型超音波モータであることを特徴としている。
本発明の第４の手段は、上記第１又は２の手段のメインロータ高揚力用ブレードにおいて、上記超音波モータが円筒薄型超音波モータであることを特徴としている。
本発明の第５の手段は、上記第１乃至４の手段のメインロータ高揚力用ブレードにおいて、操作スイッチを操作することにより、上記トリムタブを戻し位置から稼動位置へ或いは稼動位置から戻し位置へ自動的に回動させるトリムタブ制御器を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
第１〜５の手段に係るメインロータ高揚力用ブレードによれば、アクチュエータとして超音波モータを採用しているので、応答性が良く、変位量、パワーも大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に図面を参照して、本発明におけるメインロータ高揚力用ブレードの実施形態について説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の第１形態に係るトリムタブを備えたブレード駆動機構の全体斜視図である。
図２は本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の全体斜視図、図３は本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の側断面図、図４は本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の詳細斜視図、図５は本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の稼動時を示す詳細斜視図である。
【００１３】
図６は本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の全体斜視図、図７は本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の側断面図、図８は本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の詳細斜視図、図９は本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の稼動時を示す詳細斜視図である。
【００１４】
先ず、図１に基づき、本発明の実施の第１形態に係るメインロータ全体の駆動機構について説明する。
ロータ回転軸５０は、ヘリコプタの胴体の上方に略鉛直状に立設されており、胴体内に設置された図示を省略したエンジンにより、ギヤボックス等を介して回転される。
ロータ回転軸５０の上端にはロータハブ５１が固定されている。ロータハブ５１の側部には、４枚のブレード１が、ブレード１の回転面の水平面からのピッチ角度を変えるためのヒンジ５２を介して連結されている。
なお、ブレード１は、この例ではロータハブ５１の外周に４枚設けるようにしているが、図においてはそのうちの１枚だけを示している。
【００１５】
そして、ブレード１の半径方向の外側の後縁部には、トリムタブ２が上下に回動可能に連結されている。このトリムタブ２の長さは、ブレードの翼弦長の３〜７％、幅はブレードの幅の１０％程度（５〜１５％）である。
また、このブレード１とトリムタブ２とにより流線形状をなしている。
【００１６】
ロータハブ５１の下方には、ロータ回転軸５０と共に回転する回転系の上部スワッシュプレート５３と、上部スワッシュプレート５３と摺動するように連結された固定系の下部スワッシュプレート５４とが配設されている。そして、上部スワッシュプレート５３及び下部スワッシュプレート５４の中心部には、間隔を設けてロータ回転軸５０が貫通している。
【００１７】
下部スワッシュプレート５４の下部外周は、３組以上のロッド５５及びアクチュエータ５６を介してヘリコプタの構造体と連結されている。そして、任意のアクチュエータ５６を伸縮することにより、下部スワッシュプレート５４の傾斜方向が変動する。
また、上部スワッシュプレート５３は、シザー５９を介してロータ回転軸５０に連結されると共に、プッシュロッド５８及びアクチュエータ５７を介してブレード１の前縁翼根部から回転方向側へ突出したピッチリンク６０に連結されている。
【００１８】
また、ヘリコプタには、ブレード制御器４３、発信回路、位相制御回路、電力増幅回路等からなるトリムタブ制御器４４、及び、微調整器４２等を有するヘリコプタ制御装置４１、緊急スイッチ４６を有する操縦桿４５が配設されている。
そして、操縦桿４５を操作すると、その制御信号がブレード制御器４３に入力され、操作信号に応じた下部スワッシュプレート５４の傾斜角、方向等が算出される。
【００１９】
その演算結果に基づき、制御ライン３９（電気式、流体圧式、等）を介して個々のアクチュエータ５６が駆動され、下部スワッシュプレート５４及び上部スワッシュプレート５３が所定の方向に傾斜される。この上部スワッシュプレート５３の傾きは、プッシュロッド５８、アクチュエータ５７、ピッチリンク６０を介してブレード１に伝達され、ブレード１のピッチ角が制御される。
【００２０】
一方、緊急スイッチ４６が操作されると、その信号はヘリコプタ制御装置４１のトリムタブ制御器４４に入力される。
そしてトリムタブ制御器４４により、スリップリング４７、ロータ回転軸５０の中心を貫通する制御ライン４０等を介して、各ブレード１内に配設された後述の超音波モータのステータが駆動される。
【００２１】
次に、図２、図３、図４、図５に基づき、第１形態に係るトリムタブ駆動装置につき詳細に説明する。
図２、図３、図４に示すように、ブレード１の半径方向の外側の後縁部には、トリムタブ２が回動可能に配設されている。そしてトリムタブ２の前縁には４枚のトリムタブ支持板５が固定されており、各トリムタブ支持板５の前端は、ブレード１に固定された固定台６の回動軸１５に各々回動可能に連結されている。
【００２２】
さらに、トリムタブ２の前端には４組のトリムタブ駆動板７（稼動用）及びトリムタブ駆動板８（戻し用）も固定されている。
トリムタブ駆動板７の前端部には、下方に突出したトリムタブ駆動棒９（稼動用）が固定され、トリムタブ駆動板８の前端部には、上方に突出したトリムタブ駆動棒１０（戻し用）が固定されている。
【００２３】
そして、トリムタブ駆動板７及びトリムタブ駆動棒９、トリムタブ駆動板８及びトリムタブ駆動棒１０により、各々トリムタブ２の回動アームが形成されている。
また、上述のものは、トリムタブ２、トリムタブ支持板５、トリムタブ駆動板７、トリムタブ駆動板８、トリムタブ駆動棒９及びトリムタブ駆動棒１０が個別に形成されているが、これらを一体的に形成しても良い。
【００２４】
一方、ブレード１内には、リニア型の超音波モータが上下に２列４組、ブレード１の長手方向に配設されている。この各リニア型超音波モータは、ブレード１に固定された図示しない帯状のモータのステータと、帯状のモータのロータ３、４により構成されている。
なお、板状のモータのロータ３、４は図示しない軸受兼用の押圧部材によりモータのステータに圧接されている。
【００２５】
この超音波モータは、帯状のモータのステータ側において圧電素子等の波状の変形により振動体を振動させることにより、この振動体に接している帯状のモータのロータ（移動体）３、４を移動させるものであり、小型且つ簡素な構成で速度応答性が良く高トルクである。
また、各モータのロータ３、４の近傍には、その位置を検出する位置センサ４８、４９が各々配設されている。
【００２６】
そして、上側のモータのロータ３のロータ回転軸５０側端部は、トリムタブ駆動ワイヤ１１（稼動用）によりトリムタブ駆動棒９（稼動用）の下端に連結されると共に、外側端部は、トリムタブ駆動ワイヤ１４（戻し用）によりトリムタブ駆動棒１０（戻し用）の上端に連結されている。
【００２７】
同様に、下側のモータのロータ４の中央部付近は、トリムタブ駆動ワイヤ１２（稼動用）によりトリムタブ駆動棒９（稼動用）の下端に連結されると共に、トリムタブ駆動ワイヤ１３（戻し用）によりトリムタブ駆動棒１０（戻し用）の上端に連結されている。
【００２８】
このように、超音波モータ等の駆動機構を複数個に分割して設置することにより、ブレード１の曲げ変形にも対応できるようにしている。
なお、連結手段としてのトリムタブ駆動ワイヤ１１、１２、１３、１４は、ワイヤに限定されるものではなく、棒状のもの等、各種の形態が、適用可能である。
【００２９】
本実施の形態は、上述のごとく構成されており、図１に図示の緊急スイッチ４６がオン操作されると、トリムタブ稼動信号は、トリムタブ制御器４４に入力される。するとトリムタブ制御器４４は、スリップリング４７、制御ライン４０を経由して超音波モータの図示しないモータのステータに高周波交流電力を供給する。
【００３０】
すると、モータのステータは振動し、図５に示すように、上側のモータのロータ３はブレード１回転中心側方向に移動し、下側のモータのロータ４はこれと反対方向に移動する。このモータのロータ３、４の動きは、トリムタブ駆動ワイヤ１１、１２を介してトリムタブ駆動棒９及びトリムタブ駆動板７に伝達され、トリムタブ２の後端は下方に回動する。
【００３１】
そして、位置センサ４８により、トリムタブ２が約９０度下方に回動したことが検知されて、その検出信号は制御ライン４０、スリップリング４７を介してトリムタブ制御器４４に送信される。トリムタブ制御器４４では、この信号を受信してモータのステータへの電力供給を停止する。
このように、緊急スイッチ４６を操作することにより、トリムタブ２は約９０度下方に回動してガーニーフラップとして機能し、ブレード１は高揚力を得る。
【００３２】
その後、緊急スイッチ４６がオフ操作されると、そのオフ稼動信号は、トリムタブ制御器４４に入力される。すると、トリムタブ制御器４４は、上記とは位相の異なる高周波交流電力を、スリップリング４７、制御ライン４０を経由して超音波モータの図示しないモータのステータに供給する。
【００３３】
すると、モータのステータは振動し、図４に示すように、下側のモータのロータ４はブレード１回転中心側方向に移動し、上側のモータのロータ３はこれと反対方向に移動する。
このモータのロータ３、４の動きは、トリムタブ駆動ワイヤ１３、１４を介してトリムタブ駆動棒１０及びトリムタブ駆動板８に伝達され、トリムタブ２は上方に回動する。
【００３４】
そして、位置センサ４９により、トリムタブ２がブレード１と水平な状態に復帰したことを検知し、その検出信号はトリムタブ制御器４４に送信される。トリムタブ制御器４４では、この信号を受信してトリムタブ２への電力供給を停止する。
【００３５】
このように、緊急スイッチ４６をオン、オフ操作するのみで、トリムタブ制御器により、トリムタブ２を戻し位置（ブレード１と水平な状態、或いは後記する水平位置において微調整した位置）から稼動位置（約９０度下方に回動してガーニーフラップとして機能する状態、或いは垂直位置において微調整した位置）へ、或いは稼動位置から戻し位置へ自動的に回動させられる。
【００３６】
また、ブレード１のアンバランスによる振動をなくすために、トリムタブ２の角度を微調整する必要がある。
そこで、微調整器４２により、トリムタブ２を水平位置、及び垂直位置において、図示しない振動検出器によりヘリコプタ、ブレード１等の振動を分析し、個々のトリムタブ２の角度を微調整して振動を抑制している。
【００３７】
なお、この水平位置、及び垂直位置における微調整した結果（各トリムタブ２の戻し位置角度、稼動位置角度）を図示しない記憶装置に記憶して置き、この記憶された戻し位置角度、稼動位置角度の間において、トリムタブ２を回動させるようにしても良い。
【００３８】
また、上記実施の形態では、トリムタブ２を、水平位置か垂直位置かの２位置制御を行うものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、緊急スイッチ４６をレバーとし、トリムタブ２を任意の角度に制御するようにしても良い。
【００３９】
次に、図６、図７、図８、図９に基づき、本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置につき説明する。
なお、ブレード駆動機構の全体については本発明の実施の第１形態と同一であり、本発明の実施の第１形態と異なる部分を中心に説明する。本発明の実施の第１形態と異なる点は、超音波モータをリニア型超音波モータではなく円筒薄型の超音波モータしたことにある。
【００４０】
図６、図７に示すように、ブレード１の後端には、トリムタブ２が配設されている。
そしてトリムタブ２の前端には多数（図６では８枚）のトリムタブ支持板２２が固定されており、トリムタブ支持板２２の前端は、ブレード１に固定された固定台２３の回動軸２９に回動可能に連結されている。
【００４１】
さらに、トリムタブ２の前端のトリムタブ支持板２２の間には、複数のトリムタブ駆動板２４が固定されている。各トリムタブ駆動板２４の前端部には、下方に突出したトリムタブ駆動棒２５（稼動用）及び、上方に突出したトリムタブ駆動棒２６（戻し用）が固定されている。
【００４２】
そして、トリムタブ駆動板２４及びトリムタブ駆動棒２５、２６により、回動アームが形成されている。
また、上述のものは、トリムタブ２、トリムタブ支持板２２、トリムタブ駆動板２４、トリムタブ駆動棒２５、２６が個別に形成されているが、これらを一体的に形成しても良い。
【００４３】
一方、ブレード１内には、円筒薄型の超音波モータが４個配設されている。この各円筒薄型の超音波モータは、図示しない円盤状のモータのステータと、円盤状のモータのロータ２０とにより構成されている。
なお、円盤状のモータのロータ２０は図示しない押圧部材によりモータのステータに圧接されている。
【００４４】
そして、円盤状のモータのロータ２０のロータ回転軸５０側端部は、トリムタブ駆動ワイヤ２７（稼動用）によりトリムタブ駆動棒２５（稼動用）の下端に連結され、円盤状のモータのロータ２０の外側端部は、トリムタブ駆動ワイヤ２８（戻し用）によりトリムタブ駆動棒２６（戻し用）の上端に連結されている。
【００４５】
本実施の形態は、上述のごとく構成されており、本発明の第１の実施の形態と同様に、図１に図示の緊急スイッチ４６のオン、オフ操作に応じて、円盤状のモータのロータ２０は右回転、左回転する。
そして、トリムタブ２も、図９に示すようにガーニーフラップとして機能したり、図８に示すようにブレード１と水平な状態に復帰したりする。
【００４６】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るトリムタブを備えたブレード駆動機構の全体斜視図である。
【図２】本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の全体斜視図である。
【図３】本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の側断面図である。
【図４】本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の詳細斜視図である。
【図５】本発明の実施の第１形態に係るトリムタブ駆動装置の稼動時を示す詳細斜視図である。
【図６】本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の全体斜視図である。
【図７】本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の側断面図である。
【図８】本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の詳細斜視図である。
【図９】本発明の実施の第２形態に係るトリムタブ駆動装置の稼動時を示す詳細斜視図である。
【図１０】従来のトリムタブ駆動装置の側断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１          ブレード
２          トリムタブ
３、４      モータのロータ
５          トリムタブ支持板
６          固定台
７、８      トリムタブ駆動板
９、１０    トリムタブ駆動棒
１１、１２、１３、１４    トリムタブ駆動ワイヤ
１５        回動軸
２０        モータのロータ
２２        トリムタブ支持板
２３        固定台
２４        トリムタブ駆動板
２５、２６  トリムタブ駆動棒
２７、２８  トリムタブ駆動ワイヤ
２９        回動軸
３９、４０  制御ライン
４１        ヘリコプタ制御装置
４２        微調整器
４３        ブレード制御器
４４        トリムタブ制御器
４５        操縦桿
４６        緊急スイッチ
４７        スリップリング
４８、４９  位置センサ
５０        ロータ回転軸
５１        ロータハブ
５２        ヒンジ
５３        上部スワッシュプレート
５４        下部スワッシュプレート
５５        ロッド
５６、５７  アクチュエータ
５８        プッシュロッド
５９        シザー
６０        ピッチリンク
７２        桁材
７３        アクチュエータ
７４        ワイヤ
７５        リンク機構
７６        フラップ
【図１】
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【図２】
2005161963.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005161963.tif 000006
【図５】
2005161963.tif 000007
【図６】
2005161963.tif 000008
【図７】
2005161963.tif 000009
【図８】
2005161963.tif 000010
【図９】
2005161963.tif 000011
【図１０】
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