(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後縁と、前記後縁の少なくとも一部にヒンジによって取り付けられるとともに旋回軸を中心に旋回可能なフラップと、を備えたヘリコプタロータブレードのフラップ角度測定システムであって、
前記フラップの径方向内側端部に隣接するように前記ロータブレードの前記後縁に取り付けられるとともに、検出面を有する第１のホール効果センサと、
前記フラップの径方向内側端部における前記旋回軸から離間した位置に取り付けられるとともに、その磁極軸線が前記第１のホール効果センサの前記検出面に平行となるように位置決めされている第１の磁気素子と、
前記フラップの径方向外側端部に隣接するように前記後縁に取り付けられるとともに、検出面を有する第２のホール効果センサであって、この第２のホール効果センサの前記検出面は、前記第１のホール効果センサの前記検出面が向いている方向とは逆の方向に向いている第２のホール効果センサと、
前記フラップの径方向外側端部における前記旋回軸から離間した位置に取り付けられるとともに、その磁極軸線が前記第２のホール効果センサの前記検出面に平行となるように位置決めされている第２の磁気素子と、
前記ホール効果センサに電力を供給するための電源と、
前記第１のホール効果センサの前記検出面に対する前記第１の磁気素子の位置と、前記第２のホール効果センサの前記検出面に対する前記第２の磁気素子の位置と、を示す、前記ホール効果センサからの出力信号を受信するコントローラと、
を備えてなるフラップ角度測定システム。
【請求項２】
前記第１のホール効果センサの前記検出面が実質的に上方を向いており、前記第２のホール効果センサの前記検出面が実質的に下方を向いていることを特徴とする請求項１に記載のフラップ角度測定システム。
【請求項３】
フラップ測定システムを備えたヘリコプタ用ロータブレードであって、
前縁と、
後縁と、
旋回軸を中心に前記後縁の少なくとも一部にヒンジによって取り付けられたフラップと、
前記後縁に対する前記フラップの角度位置を検出するために前記ロータブレードに取り付けられたフラップ角度測定装置と、
を備え、
前記フラップ角度測定装置が、
前記フラップの径方向内側端部に隣接するように前記ロータブレードの前記後縁に取り付けられるとともに、検出面を有する第１のホール効果センサと、
前記フラップの径方向内側端部における前記旋回軸から離間した位置に取り付けられるとともに、その磁極軸線が前記第１のホール効果センサの前記検出面に平行となるように位置決めされている第１の磁気素子と、
前記フラップの径方向外側端部に隣接するように前記後縁に取り付けられるとともに、検出面を有する第２のホール効果センサと、
前記フラップの径方向外側端部における前記旋回軸から離間した位置に取り付けられるとともに、その磁極軸線が前記第２のホール効果センサの前記検出面に平行となるように位置決めされている第２の磁気素子と、
前記フラップ測定装置に電力を供給するための電源と、
前記第１のホール効果センサの前記検出面に対する前記第１の磁気素子の位置と、前記第２のホール効果センサの前記検出面に対する前記第２の磁気素子の位置と、を示す、前記ホール効果センサからの出力信号を受信するコントローラと、
を備えてなるロータブレード。
【請求項４】
前記第１のホール効果センサの前記検出面が、前記第２のホール効果センサの前記検出面が向いている方向とは逆の方向に向いていることを特徴とする請求項３に記載のロータブレード。
【請求項５】
前記第１のホール効果センサの前記検出面が実質的に上方を向いており、前記第２のホール効果センサの前記検出面が実質的に下方を向いていることを特徴とする請求項３に記載のロータブレード。
【請求項６】
後縁と、前記後縁の少なくとも一部にヒンジによって取り付けられるとともに旋回軸を中心に旋回可能なフラップと、を備えたヘリコプタロータブレードのフラップ角度測定システムであって、
前記フラップの第１の側面に隣接するように前記ロータブレードの前記後縁に取り付けられるとともに、検出面を有する第１のホール効果センサと、
前記フラップにおける前記旋回軸から離間した位置に取り付けられるとともに、その磁極軸線が前記第１のホール効果センサの前記検出面に平行となるように位置決めされている第１の磁石と、
前記フラップの第２の側面に隣接するように前記ロータブレードの前記後縁に取り付けられるとともに、検出面を有する第２のホール効果センサと、
前記フラップにおける前記旋回軸から離間した位置に取り付けられるとともに、その磁極軸線が前記第２のホール効果センサの前記検出面に平行となるように位置決めされている第２の磁石と、
前記第１のホール効果センサおよび前記第２のホール効果センサに電力を供給するための電源と、
前記ホール効果センサに対する各磁石の位置を示す、前記第１のホール効果センサおよび前記第２のホール効果センサからの出力信号を受信するコントローラと、
を備えてなるフラップ角度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、航空機のためのアクチュエータに関し、特に、ヘリコプタのロータブレードのフラップの角度を制御するための、能動的に制御されるアクチュエータに関する。
【０００２】
政府は、米国海軍試験研究所から付与された政府契約Ｎ０００１９−９６−Ｃ−２０７９に準じて、本発明に関する権利を有する。
【０００３】
【背景技術】
ヘリコプタのメインロータの揚力およびロータを駆動するトルクによって、反力およびモーメントがヘリコプタのメインギアボックスに加わる。主な飛行荷重に加えて、メインロータシステムから生じる振動荷重が航空機に加わる。このような振動荷重によって、乗員に激しい不快感や疲労感を与える振動およびノイズが航空機内部に発生する。
【０００４】
特に懸念される振動荷重の１つは、回転中にロータブレードと前進するブレードにより生じるブレード渦とが干渉することによって生じるものである。ロータブレードが回転している状態では、ブレード上方を流れる空気流およびブレード下方を流れる空気流が後縁の下流側で結合して、渦が発生する。通常飛行モード中には、このようなブレード渦によって特別な問題が生じることはない。しかし、ある状態、例えば、航空機の下降時といったロータの減速時には、後続のブレードがブレード渦に接触し、衝撃ノイズやスラップ（slap）が生じる。さらに、このように渦と接触することによって、ロータシステム内部に振動が発生し、機室に伝達される。このような振動は、５／ｒｅｖ（すなわち、ロータシステムの１回転につき５回）を上回る可能性がある。ブレードと渦との干渉により生じるこのようなノイズおよび振動によって、ヘリコプタの乗員や乗務員が不快感をおぼえるとともに、遠距離でも容易に検出され得る外部雑音サインが生じる。このように外部雑音サインが生じることによって、敵機が周囲に存在した場合に航空機が攻撃され易くなる。
【０００５】
何年にも亘って、ブレード渦干渉を低減させるために多くの試みがなされてきた。これらの試みの大部分は、ブレード先端部における渦が緩和されるように設計されたブレードを用いた受動型システムに関するものである。例えば、米国特許第４，３２４，５３０号を参照されたい。この特許には、ロータブレードの先端部を、後退させ、先細状とし、かつ下反角をなすものとすることによって、先端部の後縁における渦を緩和するとともにその位置をシフトさせ、これによって、ブレード渦干渉の発生を抑制することが開示されている。
【０００６】
受動的な方法によって、ブレード渦干渉をある程度は緩和することができたが、このような方法によって、ロータブレードの飛行特性に悪影響が生じる傾向がある。
【０００７】
ブレード渦干渉を防止するために、最近は、能動型ロータ制御システムが提案されている。このようなシステムは、一般的に、ロータブレードの動作を変化させることによって、ブレード渦を回避するか、もしくは様々な方式で渦を切断して、ブレード渦との干渉を低減させるものとして設計されている。このようなシステムの１つは、高調波ブレードピッチ制御（higher harmonic blade pitch control）と称されるものであり、ブレードのピッチを制御してブレード先端部の渦を低減させるものである。ブレード先端部の渦が低減されることによってブレード渦干渉によるノイズは減少するが、ブレードのピッチが変化することによって、ブレード全体の空気力学的特性が悪化する。
【０００８】
他の能動型制御システムとして、米国特許第５，５８８，８００号に開示されたものが挙げられる。このような能動型制御システムは、ヘリコプタのロータブレード内部に取り付けられ、かつ作動可能なフラップをロータに備えたものである。このフラップが制御されることによって、ブレード渦干渉が低減される。フラップの動作を制御するためにアクチュエータが用いられるが、このアクチュエータとしては、機械式、電気式、空圧式もしくは油圧式のアクチュエータを用いることができる。米国特許第５，６３９，２１５号には、同様な作動可能なフラップアッセンブリが開示されている。このようなアッセンブリには、アクチュエータとして、プッシュロッド式装置（ｐｕｓｈ‐ｒｏｄ  ｔｙｐｅ  ｄｅｖｉｃｅ）、リンク、もしくはサーボモータにより駆動されるラックといった機械的アクチュエータが用いられる。
【０００９】
ロータブレードとブレード渦との干渉を能動的に制御する従来技術のシステムは、実験では、上述した受動型システムよりも優れているが、フラップを所望の方式で制御するために作動システムをロータブレード内部に取り付けることに関する現実的な問題には対処していない。
【００１０】
従って、ロータブレードのフラップを制御する能動型ロータ制御システムに利用するための改善された作動システムが必要とされている。
【００１１】
本発明は、ヘリコプタのロータブレードのためのフラップ角度測定システムに関する。ブレードは、後縁と、ヒンジによって旋回軸を中心に後縁の少なくとも一部に取り付けられたフラップと、を備えている。フラップ角度測定システムは、ロータブレードの後縁に取り付けられたホール効果センサを備えている。ホール効果センサは、検出面を有する。磁石が、旋回軸線から離間した位置でフラップに取り付けられており、その磁極軸線が、ホール効果センサの検出面に平行となっている。ホール効果センサには、電力が電源から供給される。
【００１２】
ホール効果センサの検出面に対する磁石の位置を示す、ホール効果センサからの出力信号は、コントローラにより受信される。後縁に対するフラップの位置は、受信された、ホール効果センサからの信号に基づいて決定される。
【００１３】
本発明の一実施例では、第２のホール効果センサがフラップの他端に取り付けられる。第２のホール効果センサの検出面は、第１のホール効果センサの検出面とは逆方向に向かっている。
【００１４】
本発明の上述した特徴及び利点、その他の特徴及び利点は、その好適な実施例に関する以下の詳細な説明及び付随の図面によって、より明確となるだろう。理解されるように、本発明から逸脱することなく、本発明に様々な変更を加えることが可能である。従って、図面および記載は、例示的なものであり、本発明を制限するものではない。
【００１５】
【発明を実施するための最良の形態】
１つもしくは複数の好適な実施例に関して本発明を説明するが、本発明がこれらの実施例に制限されるものではないことは理解されるだろう。一方、本発明は、付随の請求項で規定された主旨および範囲内に含まれる変更、改良および同等な構成を全て含むものである。
【００１６】
本願では、便宜上、特定の技術について記載しているが、本発明は、これに制限されるものではない。特に、「上方」、「下方」、「左方」、「右方」、「水平方向」、「垂直方向」、「上方」および「下方」といった用語は、単に、図示された構成について述べたものにすぎない。実際は、部材をいかなる方向に向けることも可能であり、従って、特に明記されていない場合には、これらの用語がこのような変更を包括するものとみなすべきである。
【００１７】
ここで図（幾つかの図を通して、同じ参照符号は、対応する部材つまり同一の部材を示している）を参照すると、図１にヘリコプタのロータブレード１０が示されている。ロータブレード１０は、前縁１２および後縁１４を備えている。ブレード１０は、そのルート端部１５でヘリコプタハブＨに取り付けられており、回転軸を中心にヘリコプタハブＨとともに回転する。ブレード１０の先端部１６は、ブレードの、径方向に最も外側の部分に設けられている。先端部１６に先端キャップ１７を備えることも可能である。少なくとも１つのフラップ１８が、後縁１４に対して旋回可能（articulable）となるように、ブレード１０の後縁１４に取り付けられている。図示されているように、フラップ１８を、後縁１４における凹部に配置することができる。代わりの実施例として、フラップ１８を、後縁１４の後部に配置し、後縁１４の全長もしくは一部に沿って延びたものとすることも可能である。さらに、個々にもしくは同時に旋回する複数のフラップ１８をロータブレード１０に取り付けて、ブレード渦干渉を制御することも可能である。
【００１８】
ここで図２を参照すると、ロータブレード１０の部分仮想図によって、本発明の１つの実施例の作動システム２０が示されている。上述したように、最近は、ロータブレードのフラップを制御するための作動システムを設計しようという試みがなされている。本発明は、約２／ｒｅｖ〜約５／ｒｅｖで動作するロータシステムに適用することが可能な作動システムを目的とする。スケールモデルの場合には、作動システムは、５／ｒｅｖ、約１２５サイクル／秒（Ｈｚ）の条件で、フラップの角度を約±１０°制御できるものでなければならない。フルスケールのロータブレードはより低速で回転するため、サイクルは約２１Ｈｚで行われる。さらに、作動システムは、通常飛行中にフラップに作用する空気荷重に打ち勝つのに十分な大きさの荷重を発生させることが可能なものでなければならない。例えば、長さが６９インチ（１．７５ｍ）のフラップを作動させるためには、ブレードに加わる空気荷重に打ち勝つのに、８６４インチ・ポンド（９７．６Ｎｍ）のトルクを発生させる必要がある。
【００１９】
このような設計上の要求を満たすために、本発明では、流体アクチュエータを備えた作動システム２０を用いる。従来技術に関して記載されたシステムのような他のタイプのシステムも考慮されたが、これらは、フルスケールのロータシステムに利用するには不十分なものであると判断された。例えば、圧電アクチュエータといった電気−機械式アクチュエータによりフラップ動作を制御することも可能であるが、市場で購入できる既存の装置では、フラップを制御するのに十分な反り（例えば±１０°）を発生させることはできないだろう。さらに、圧電アクチュエータは、寸法および重量が極めて大きい。このように、電気−機械式アクチュエータおよび機械式アクチュエータは、適していない。
【００２０】
作動システム２０は、流体供給源２２を備えており、この流体供給源２２には、例えばポンプおよび流体源を備えることができる。空圧式システムを利用することも可能であるが、空気は圧縮性であるため、適していない。液圧流体は、空気よりも圧縮率が小さいために、アクチュエータの的確な動作制御を可能とすることから、好適である。流体供給源２２は、ロータブレード１０の外部に配置されるものとして図示されている。好ましくは、１つの流体供給源によって、加圧された流体媒体を全てのブレード１０の内部に配置された作動システム２０に供給する。流体供給源２２は、好ましくは、ロータハブＨの内部に配置されており、ロータブレード１０とともに回転する。流体供給源２２は、電気的制御ラインを介して、電源（図示せず）、および／または流体供給源２２を制御するコントローラ（図示せず）に接続されている。電源および／またはコントローラは、ロータハブの内部に配置するか、もしくは航空機内部に配置することができ、航空機内部に配置する場合は、電源およびコントローラの命令が一般的手段（例えばスリップリングによる接続）を介して航空機から回転するハブに送られるようにする。
【００２１】
流体供給源２２によって、流体がバルブ２４へと流される。バルブ２４は、ロータハブ内部もしくはロータブレード自体の内部に配置することができる。バルブ２４としては、適した流体媒体に対応するタイプのものを選択する。本発明の１つの実施例では、このバルブとして、油圧サーボ弁（hydraulic servo valve）を用いる。本発明に適した油圧サーボ弁を製造する多数の製造業者の１つとして、モーグ社（Moog. Inc）が挙げられる。
【００２２】
好ましくは、バルブ２４は、電気的制御ライン２５を介して、電源（図示せず）および／またはバルブの動作を制御するコントローラ（図示せず）に接続されている。
【００２３】
バルブ２４は、少なくとも１本の供給ライン２６と流体的に連通している。供給ライン２６によって加圧された流体が供給され、これによって、フラップ１８が作動される。より好適な実施例では、２本の流体供給ライン２６A，２６Bが備えられ、一方の供給ラインにより流体が供給されることによって、フラップが上方に作動され、第２の供給ラインにより流体が供給されることによって、フラップが下方に作動される。バルブ２４と供給ライン２６A，２６Bとの間の接続は、いかなる一般的手段によっても行うことができる。しかし、バルブ２４をロータハブ内部に取り付ける場合は、ロータブレードの取り外しが容易となるように、バルブ２４と供給ライン２６A，２６Bとを接続しなければならない。従って、このような接続は、取り外し可能な流体継手によって行うべきである。以下で詳細に説明するように、バルブ２４によって、流体供給ライン２６A，２６Bを通る流体媒体の流れを制御する。
【００２４】
流体供給ライン２６A，２６Bは、ロータブレード内部を、ルート端部１５から先端部１６に向かって外側に延びている。流体供給ライン２６A，２６Bは、流体媒体をバルブ２４から１つもしくは複数のアクチュエータ２８A，２８Bへと移送するための導管として機能する。好ましくは、流体供給ライン２６A，２６Bは、高強度鋼から構成し、かつそれらの壁部を薄くして重量を小さくする。それでもなお、供給ライン２６A，２６Bの強度を、流体媒体により生じる内部圧力に耐え得るのに十分なものとしなければならない。飛行中、ロータのヘッド部（rotor head）が回転することによって、非常に大きな遠心力が供給ライン２６A，２６Bに加わる。このことによって、内部圧力が数１０００ｐｓｉ（１０００ｐｓｉ≒７ＭＮ）以上にもなる可能性がある。例えば、作動システムの１／６のスケールの試験モデルでは、作動システムに加わる遠心力は約２３００ｐｓｉ（１６ＭＮ）である。このような大きな遠心力に加えて、フラップを作動させるためにシステム２０により供給されるべき流体の圧力がある。このような付加的な圧力は、スケール試験モデルでは、約３００ｐｓｉ（２ＭＮ）〜約１４００ｐｓｉ（１０ＭＮ）である。供給ライン２６A，２６Bは、このような内部圧力に耐え得るものでなければならない。スケール試験モデルでは、供給ラインが、金属から形成されており、その外径が約０．１５６インチ（３．９６ｍｍ）、厚さが約０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）であった。供給ライン２６A，２６Bは、好ましくは、シリコン材料（例えば、ダウケミカル（Dow Chemical）社製のＲＴＶ）によってブレード内部に取り付けられている。シリコンを用いることによって、ブレード１０内部での供給管２６A，２６Bの移動が可能となり、これによって、供給ラインに加わる飛行荷重の伝達を抑制することができる。
【００２５】
アクチュエータ２８A，２８Bが、ロータブレード内部に取り付けられ、フラップ１８の近傍に配置されてこれと係合するものとして図示されている。図３を参照すると、ロータブレード１０の断面図によって、アクチュエータ２８A，２８Bの１つの実施例がより詳細に示されている。図示されているように、流体供給ライン２６A，２６Bは、好ましくは、ロータブレード１０内部のコアもしくはスパーＳに隣接して配置されている。必ずしも必要ではないが、全てのアクチュエータ２８A，２８Bを同様に構成することが好ましい。アクチュエータ２８Aは、フラップ１８の一部と係合するアクチュエータヘッド３０を備えている。アクチュエータヘッド３０の変位によってフラップ１８が以下で説明するような方式で動くように、アクチュエータヘッド３０を、フラップ１８に取り付けるか、もしくは、単にフラップ１８に接触するように配置することができる。
【００２６】
アクチュエータ２８Aは、さらに、アクチュエータヘッド３０と係合してこれを移動させる変位部材３２を備えている。変位部材３２は、アクチュエータヘッド３０に、取り付けるか、一体に形成するか、もしくは単に接触させることができる。流体供給ライン２６Aを通して流体媒体が供給されることによって、変位部材３２が制御される。図示されている実施例では、変位部材３２は、流体供給ライン２６Aと流体的に連通した中空状ベローズである。このベローズは、閉じた端部３４を備えており、これがアクチュエータヘッド３０の内側面３６と接触する。内側面３６がベローズ３２の閉じた端部として機能するように、アクチュエータヘッド３０およびベローズを一体に形成することも可能である。ベローズ３２が閉じた端部３４を有することによって、ベローズ３２内部の圧力を増大させることができ、これによって、ベローズ３２を外側に伸長させることができる。ベローズ３２は、フラップを所望角度範囲に亘って動かすのに十分なほどに、アクチュエータヘッド３０を変位させるものとして設計されている。好適な実施例では、この所望角度範囲は、約±１０°である。スケール試験モデルのロータブレードで±１０°のフラップ動作を得るためには、ベローズによって、アクチュエータヘッド３０を約±０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）移動させるとともにこれに約７０ポンド（３００Ｎ）の荷重を加える。ベローズは、好ましくは、ニッケル材料から構成されており、厚さが０．００２８インチ（０．０７ｍｍ）である。
【００２７】
ベローズ３２を横方向に支持するためには、本発明では、スリーブ３８をベローズ３２の周囲に配置する。スリーブ３８は、好ましくは、アクチュエータヘッド３０と一体に形成されているか、もしくは、これに取り付けられている。ベローズ３２は、スリーブ３８内部で摺動するように設計されている。スリーブの剛性がブレードの湾曲に適合し得るほど小さくなるものであれば、スリーブ３８を、いかなる適した材料（例えばアルミニウム）から形成することも可能である。
【００２８】
フラップを作動させるための１つの好適な実施例として、ベローズ構成が図示および記載されているが、流体により制御される他のタイプのアクチュエータを本発明に用いることも可能である。例えば、移動可能なピストンが内部に配置された隔室に、加圧された流体媒体を供給することも可能である。このようなピストンは、フラップと係合するピストンロッド部材（アクチュエータヘッド）を備えたものとすることができる。加圧された流体が隔室に満たされるに従って、ピストンがピストンロッド部材を移動させ、これに伴って、フラップが移動する。
【００２９】
フラップ１８は、ヒンジによってロータブレード１０に取り付けられており、これによって、フラップ１８が所望の角度範囲（例えば±１０°）に亘って旋回する。図示されている実施例では、ヒンジ機構４０によって、フラップ１８がブレード１０の後縁１４に取り付けられている。ヒンジ機構４０が、フラップ１８をロータブレード１０に対して旋回させる手段となっている。１つの実施例では、ヒンジ機構４０が、可撓性ヒンジ４２を備えており、これは、好ましくは、後縁１４およびフラップ１８に取り付けられた樹脂材料片（plastic piece of material）である。フラップが後縁１４に対して動くと、可撓性ヒンジ４２が湾曲し、ヒンジ点（hinge point）が規定される。本発明に適したヒンジの１つとして、フロリダ州のラディオサウス（Radiosouth）社からプロヒンジ（Pro Hinge）という商品名で販売されているファブリックヒンジ（fabric hinge）が挙げられる。可撓性ヒンジ４２は、フラップ１８および後縁１４の内部の支持ブラケット４４，４６に取り付けられている。支持ブラケット４４，４６は、可撓性ヒンジ４２をフラップ１８および後縁１４に取り付けるものとして設計されている。
【００３０】
本発明の１つの実施例では、樹脂製の可撓性ヒンジが好適なヒンジとして記載されているが、これ以外のヒンジおよび材料を本発明に用いることも可能である。例えば、このようなヒンジを、金属もしくは複合材料から形成したり、一般的な、２つの部材からなる旋回可能なヒンジとすることも可能である。従って、フラップ１８の旋回を可能とするいかなる一般的手段によっても、アクチュエータヘッド３０をフラップ１８に取り付けることが可能である。当業者であれば、本発明に利用できる種々のヒンジ機構を識別することは容易であろう。
【００３１】
各アクチュエータ２８A，２８Bのアクチュエータヘッド３０は、後縁１４に設けられた孔を貫通し、フラップ１８に接触している。特に、図４に示された好適な実施例では、対応するアクチュエータ２８A，２８Bを備えた２つの流体供給ライン２６A，２６Bが設けられており、第１流体供給ライン２６A上の第１アクチュエータ２８Aのアクチュエータヘッド（３０Aとして識別する）が、ヒンジ軸つまり旋回軸４８（すなわち、フラップがこの軸を中心に旋回する）の下方の点でフラップ１８に接触している。第２流体供給ライン２６B上の第２アクチュエータ２８Bのアクチュエータヘッド３０Bは、ヒンジ軸つまり旋回軸４８の上方の点で、フラップ１８に接触している。第１アクチュエータ２８Aに加圧された流体が供給されると、アクチュエータヘッド３０Aがフラップ１８の方向に外側に付勢される。アクチュエータヘッド３０Aがヒンジ軸４８の下方でフラップ１８に接触するため、アクチュエータヘッド３０Aがフラップ１８に加える荷重によって、図３Ｂに示されているようにフラップ１８が上方に旋回する。アクチュエータ２８Aが加圧されると同時に、流体が第２アクチュエータ２８Bから流体供給源２２へと流されながら第２アクチュエータ２８Bが減圧される。このことによって、第２アクチュエータ２８Bのアクチュエータヘッド３０が、移動し、つまりフラップ１８から離れる。
【００３２】
同様に、第２アクチュエータ２８Bに加圧された流体が供給されると、アクチュエータヘッド３０Bがフラップ１８の方向に外側に付勢される。アクチュエータヘッド３０Bがヒンジ軸４８の上方でフラップ１８に接触するため、アクチュエータヘッド３０Bがフラップ１８に加える荷重によって、図３Ｃに示されているようにフラップ１８が下方に旋回する。第２アクチュエータ２８Bが加圧されると同時に、第１アクチュエータ２８Aが減圧される。
【００３３】
図２に示されているように、１つのフラップに接続された供給ラインに複数のアクチュエータが設けられている場合は、各供給ライン上のアクチュエータが同時に作動されるようにすることが好ましい。しかし、複数のフラップを本発明に用いる場合は、加圧された流体が、作動すべきフラップを制御するアクチュエータに供給されるようにする。
【００３４】
アクチュエータ２８A，２８Bの非作動位置では、遠心力により生じる静水圧差によって、フラップ１８の角度が安定状態での飛行荷重に耐えるのに適した大きさになるように、アクチュエータ２８A，２８Bを、ブレードのそれぞれ異なる径方向位置に取り付けることができる。例えば、通常（安定状態）の運転中にフラップの角度を＋５°にすることが望ましい場合は、アクチュエータが加圧されない状態でフラップの角度が＋５°になるように、アクチュエータを取り付けることができる。このことによって、安定状態飛行中に作動システムに加わる空気荷重のモーメントを低減させることができる。
【００３５】
図５は、本発明の作動制御システム２０の概略図である。ロータ取付け部の上方に取り付けられているアキュムレータ５０によって、フラップ位置コントローラ５２に、補給流体（make-up fluid）が供給される。フラップ位置コントローラ５２は、油圧シリンダ５６の位置を制御するモータ５４を備えている。この油圧シリンダ５６は、供給ライン２６A，２６Bに接続されている。油圧シリンダ５６が移動することによって、供給ライン２６A，２６B、ひいてはアクチュエータ２８A，２８Bの内部圧力が変化し、これによって、フラップ位置が変化する。
【００３６】
上述した作動システムは、ロータブレードの能動型制御システムのフラップを作動させるための斬新な手段である。
【００３７】
本発明の更なる形態では、能動型制御システムが、運転中にフラップ１８の角度位置を検出するための検出手段を備えている。検出された角度位置は、作動制御システム２０、および特にフラップ１８の位置を正確に制御するためのコントローラに送られる。
【００３８】
本発明の１つの実施例では、検出手段によって、後縁１４に対するフラップ１８の物理的位置を監視つまり追跡する。特に、図６を参照すると、フラップ１８が後縁１４の一部に取り付けられた状態が示されている。フラップの取付けは、フラップ１８が旋回軸４８を中心に旋回可能となるように行われている。フラップ角度測定装置１００が、フラップ１８および後縁１４に取り付けられている。フラップ角度測定装置１００は、ホール効果センサ１０２および磁気素子１０４を備えている。ホール効果センサ１０２を後縁１４上に配置し、磁石１０４をフラップ１８上に配置することが好ましい。磁石１０４は、その磁極の軸線が検出面つまりホール効果素子１０２の面に平行になるように、配置されている。電線１０６がホール効果センサ１０２から延びており、これによって、ホール効果センサ１０２、コントローラ１０８および／または電源（図示せず）が電気的に接続されている。
【００３９】
ホール効果センサは、当該技術分野で周知のものであり、通常は、その近傍の（センサ面に垂直な）磁界密度に依存した電圧を出力するものである。ホール効果センサは、センサ面に平行な磁界成分は検出しない。例えば、この点について詳細に開示している米国特許第４，３１９，２３６号および米国特許第４，１０７，６０７号を参照されたい。本発明では、電圧が、電源もしくはコントローラ１０８から、ホール効果センサ１０２に供給される。ホール効果センサ１０２は、磁石１０４により生じた、ホール効果センサの面に平行な磁界の密度に比例する電圧を、コントローラ１０８に出力する。磁界の密度は、センサ１０２に対する磁石１０４の位置に依存して変化する。図７は、磁界がセンサに対して移動するに従ってホール効果センサにより検出される典型的な電圧変化を示すグラフである。ｘ軸は、センサ（センサの中心）から磁石が配置されている位置までの距離である。ｙ軸は、その位置での対応する電圧の値である。従って、システムを較正すれば、検出された電圧を容易に磁石の位置に変換することができる。
【００４０】
測定を正確かつ比較的線形的に行うことが可能な領域が、図７の文字Ａによって示されている。このような領域は、装置１００の取り付け方によって決まる。特に、センサから磁石の位置までの軸方向距離が大きいほど、領域Ａ（すなわち、線形領域）が広くなる。磁石をセンサから離すことが可能な最大距離は、磁石の強度およびセンサの感度に依存する。さらに、磁石を、ヒンジ軸４８の側部（横）から著しく離れた位置に取り付けることはできない。フラップの角度的動作によって、発生する検出信号が線形領域Ａ外のものとなる可能性があるためである。
【００４１】
図８Ａ〜図８Ｃを参照すると、ホール効果センサ１０２に対する磁石１０４の相対位置が、フラップ１８の３つの例示的位置に対して示されている。図８Ａでは、フラップ１８は、反っていない位置にある。このような位置では、ホール効果センサ１０２の面１０２Aが、磁石１０４の磁極軸線１０４Aに平行になる。フラップ１８が上方に反った状態では、磁石１０４の軸線は、ホール効果センサ１０２の上方に位置する（図８Ｂ）。フラップ１８が下方に反った状態では、磁石１０４の軸線は、ホール効果センサ１０２の下方に位置する（図８Ｃ）。各位置に対して、ホール効果センサ１０２からそれぞれ異なる電圧値が出力され、この電圧値をフラップ位置に変換することができる。従って、ホール効果センサ１０２によって、後縁１４に対するフラップ１８の位置を正確に追跡することができる。
【００４２】
第２の位置検出装置１００が、好ましくはフラップの他端に設置されており、第２センサの出力電圧の極性が第１センサと逆になるように配置されている。このことは、第２ホール効果センサの面が第１ホール効果センサとは逆の方向に向かうように、第２ホール効果センサを取り付けることにより可能となる。図９には、本発明のこのような実施例が示されている。両方のセンサからの電圧の差を比較することによって、２つの利点が得られる。第１に、２つのセンサ間の電圧差が、１つのセンサの電圧値の２倍になるため、このような角度測定の見掛けの感度が２倍になる。第２に、フラップが、１方のセンサに近づく方向に移動する一方で、他方のセンサからは離れる方向に対応した距離だけ移動するため、フラップの径方向位置の差が打ち消されることである。
【００４３】
本発明に適したホール効果センサの１つとして、イリノイ州ウオーキーガンのチェリーエレクトロニクス（Cherry Electronics）社製のＨＥ−５０３センサが挙げられる。
【００４４】
上述した説明では、フラップの位置を検出するために位置検出装置をフラップおよび後縁に取り付けることが記載されたが、位置センサをアクチュエータに隣接して取り付けることによりアクチュエータの位置を追跡することも可能である。アクチュエータの位置（すなわち、伸び量）からフラップの角度を計算することも可能である。
【００４５】
本発明の位置検出装置１００の精度を求めるために、この装置の試験を行った。２つのホール効果センサをフラップの両側に取り付け、これによって、フラップ位置を追跡した。サーボアクチュエータを用いて、様々な角度に亘ってフラップ位置を作動した。図１０Ａおよび図１０Ｂには、試験した装置の伝達特性（すなわち、命令された値と実際の測定値との間の差）の結果が示されている。図１０Ａには、フラップの実際の角度変位に対する命令された角度変位の比率が、１〜１５０Ｈｚの振動数（frequency）の領域に亘って０°〜２．０７°の範囲で示されている。図１０Ｂには、実際の角度変位と命令された角度変位との間の位相差が、１〜１５０Ｈｚの振動数領域に亘って示されている。この試験データから、本発明の角度位置検出装置を用いることによって、実際の変位と命令された変位とを的確に相関させることができることが判る。
【００４６】
本発明は、その実施例に関して説明および図示が行われたが、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、上述した変更および他の様々な変更、省略および追加を行うことが可能なことは、当業者であれば、理解できるだろう。
【００４７】
本発明の例を示すために、図面によって本発明の形態を示したが、本発明が図面に示された詳細な構成および手段に制限されないことは認識すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の作動可能なフラップを備えたヘリコプタのロータブレードの平面図。
【図２】  本発明の作動システムを示すために仮想線で示されたヘリコプタのロータブレードの斜視図。
【図３Ａ】  本発明の作動システムを備えたヘリコプタのロータブレードの断面図。
【図３Ｂ】  フラップが上方に反れた状態を示す、図３Ａのヘリコプタのロータブレードの断面図。
【図３Ｃ】  フラップが下方に反れた状態を示す、図３Ａのヘリコプタのロータブレードの断面図。
【図４】  後縁へのフラップの取り付けの１つの実施例を示す拡大図。
【図５】    本発明の作動システムの１つの実施例を示す概略図。
【図６】    本発明の一形態のフラップ角度測定装置を示す、後縁に配置されたフラップの部分斜視図。
【図７】    ホール効果センサにより検出される一般的な電圧変化を示すグラフ。
【図８Ａ】    フラップ作動中の、フラップ角度測定装置のホール効果センサと磁石との相対位置を示す図。
【図８Ｂ】    フラップ作動中の、フラップ角度測定装置のホール効果センサと磁石との相対位置を示す図。
【図８Ｃ】    フラップ作動中の、フラップ角度測定装置のホール効果センサと磁石との相対位置を示す図。
【図９】  ホール効果センサがフラップの両側に取り付けられた、本発明の実施例を示す図。
【図１０Ａ】  フラップ動作の様々な振動数に対して、命令されたフラップの変位と測定されたフラップの変位とを比較した結果をプロットした図。
【図１０Ｂ】  フラップ動作の様々な振動数に対して、命令されたフラップの変位と測定されたフラップの変位とを比較した結果をプロットした図。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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