(57)【要約】  圧縮空気でヘリコプタ（１）のブレードを運転するシステム（２０）であって、該システムは：−エンジン（５）を含み、ヘリコプタの揚力に必要な機械力を発生させるように構成された、少なくとも第１機械；−コンプレッサ（８）を含み、中空ブレード（２）を運転するための圧縮空気を発生させるように構成された、少なくとも第２機械；−第１機械を第２機械と結合させる結合手段；及び−第２機械をブレード（２）と結合させる結合手段であって、ロータ（３）の中空シャフト、ブレード（２）を支持するロータ（３）の中空弾性ヘッド（１３）を含み、ロータ（３）の中空シャフトは内部に、ロータの中空シャフトを中空弾性ヘッド（１３）に接続する導管（９）を含む、結合手段、を含むシステム。システム（２０）は、ロータ（３）の中空シャフトの導管（９）をブレード（２）と接続し、圧縮空気をブレード（２）のノズル（４）へとガイドできる、ブレード（２）数と同じ分岐数を、端部に存在させる複数の「Ｖ」字形状をした弾性体の可撓性で変形可能な流路（１５）を更に含む。【選択図】  図３
2016512801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気でヘリコプタ（１）のブレードを運転するシステム（２０）であり、該システムは：
−エンジン（５）を含み、前記ヘリコプタの揚力に必要な機械力を発生させるように構成された、少なくとも第１機械；
−コンプレッサ（８）を含み、前記中空ブレード（２）を運転するための圧縮空気を発生させるように構成された、少なくとも第２機械；
−前記第１機械を前記第２機械と結合させる結合手段；及び
−前記第２機械を前記ブレード（２）と結合させる結合手段であって、前記ロータ（３）の中空シャフト、前記ブレード（２）を支持する前記ロータ（３）の中空弾性ヘッド（１３）を含み、前記ロータ（３）の中空シャフトは内部に、前記ロータ（３）の中空シャフトを前記中空弾性ヘッド（１３）に接続する導管（９）を含む結合手段、を含むシステムであって；
前記ロータ（３）の中空シャフトの前記導管（９）を前記ブレード（２）と接続し、前記圧縮空気を前記ブレード（２）のノズル（４）へとガイドできる、前記ブレード（２）数と同じ分岐数を、端部に存在させる複数の「Ｖ」字形状をした弾性体の可撓性で変形可能な流路（１５）を含むことを特徴とする、システム（２０）。
【請求項２】
前記中空弾性ヘッド（１３）は、構造体（１７）によって支持され、該構造体（１７）は、前記ロータ（３）の前記導管（９）に固定され、該導管（９）を前記ブレード（２）に接続することを特徴とする、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項３】
前記構造体（１７）は、以下の群に含まれる材料：
−金属；
−複合材等の構造材
から作製されることを特徴とする、請求項２に記載のシステム（２０）。
【請求項４】
前記ロータヘッド（１３）は、振動部（１８）を含み、該振動部（１８）は、前記構造体（１７）によって支持され、フラッピングヒンジ（１４）周りに振動することを特徴とする、請求項２に記載のシステム（２０）。
【請求項５】
前記中空弾性ヘッド（１３）は、前記構造体（１７）によって支持される水平な可撓性構造体（１７ａ）を含むことを特徴とする、請求項２に記載のシステム（２０）。
【請求項６】
前記振動部（１８）は、前記フラッピングヒンジ（１４）、及びアーム（１９ａ、１９ｂ）を含み、該アームは、前記ブレード（２）が接続される「Ｖ」字形をした弾性体の可撓性で変形可能な流路（１５）の各分岐に沿って延伸することを特徴とする、請求項４に記載のシステム（２０）。
【請求項７】
前記水平な可撓性構造体（１７ａ）は、「Ｖ」字形の弾性体の可撓性で変形可能な流路（１５）の各分岐に沿って延伸するアーム（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ…１９Ｎ）を含む分岐した構造体を示すことを特徴とする、請求項５に記載のシステム（２０）。
【請求項８】
前記弾性体の可撓性で変形可能な流路（１５）は、補強材の中空弾性体ブロック内部に、以下の群：
−鉄鋼；
−ガラス；
−炭素；
−ケブラー；
−ホウ素；
−上記材料の組合せ
に含まれる材料の糸を特殊な織り方をして作製されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項９】
前記圧縮空気のための経路は、前記導管（９）内部の第１部分（Ａ）、前記弾性体流路（１５）内部の第２部分（Ｂ）、及び前記ブレード（２）の導管（１６）内部への分岐部（Ｃ、Ｄ…Ｎ；Ｅ、Ｆ、…Ｎ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項１０】
前記第１機械と前記第２機械との前記結合手段は、前記ロータ（３）の自由回転を許容可能で、前記モータ（５）によって起動可能な少なくとも解除要素（６）、及び前記解除要素（６）の出力部にあり、前記コンプレッサ（８）を起動するよう構成される少なくとも１つのギアボックス（７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム（２０）。
【請求項１１】
前記解除要素（６）は、クラッチであることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム（２０）。
【請求項１２】
請求項１乃至１１に記載の、圧縮空気でヘリコプタ（１）のブレードを運転するシステム（２０）を含む、ヘリコプタ（１）。
【請求項１３】
前記ヘリコプタ（１）は、一次ロータ（３）のみを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のヘリコプタ（１）。
【請求項１４】
２枚又は３枚以上のブレード（２）を有することを特徴とする、請求項１２に記載のヘリコプタ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムに関する。
【０００２】
特に、本発明は、圧縮空気をヘリコプタのブレードに提供するコンプレッサを含む種類の、圧縮空気でヘリコプタブレードを運転するシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
周知のように、ヘリコプタは、回転シャフト（「マスト」とも呼ばれる）及び飛行状態を維持するのに必要な揚力を発生させるブレードを含むロータを備えている。ロータは、速度及び傾きが調節可能で、モータによって駆動される。ロータは、シャフトで回転自在に運転され、又はモータによって回転させられる。シャフトの先端には、一般に、２枚以上のブレードが取着されている。
【０００４】
ロータは、複雑なため、回転翼機の基本的システムとなっている。回転翼機のブレードは、アスペクト比が高く、極端な渦によって引き起こされる抵抗を最小限にする形状を有する細長い翼である。
【０００５】
一般に、ヘリコプタは、主ロータ及び副ロータという、２つのロータを有することができる。主ロータには、２種類の回転がある：−ブレードが高速で回転し、ヘリコプタの重量力とは反対の垂直方向の揚力を大きくする、縦軸の周りの回転；−ブレードの回転を速くすることで、ヘリコプタの重量を支持する垂直方向成分を有する揚力及び水平方向の揚力を大きくする、傾斜回転。一般に、ロータは、前進方向に傾く。副ロータは、テール部が、ロータの回転に反応して、反対方向に回転し易いため、テール部を静止状態に保つ補償揚力を大きくするように、ヘリコプタのテール部に配置される。
【０００６】
さらに、ヘリコプタによっては、テールロータが、テールブームのケーブルの付け根に設置されるファンで置換えられ、テールブーム内へと、圧縮空気がファンから入り、テールブームの端部で、所望するヨー力を生成することによって横方向に放出されるものもある。  
【０００７】
また、このヘリコプタは、ロータを動作させて、回転ブレードにするモータも備える。
【０００８】
また、従来技術では、機械力が直接ブレードに伝達されないが、圧縮流体を発生させるタービンエンジンを存在させる解決方法もある。こうした解決方法では、事実上、ブレードの推進力は、エンジンで発生させた高温気体を噴射することで得られる：実質的に、流体は、エンジンのコンプレッサから取出されるが、その結果、エンジンの熱力学的サイクルが変化して、全体的な効率が大幅に低下してしまう。その後、流体は、モータからブレードへ、ヘリコプタのロータの機械構造体外に設けられた固定管によって輸送され、次に、２つの部品：ヘリコプタの構造体に固定された第１部品とロータヘッドと共に回転する第２部品から構成される箱内に入れられる。
【０００９】
しかしながら、これらの解決方法には、数気圧、約５気圧の圧力では、高温流体を有する箱を実際に密閉できないという問題がある。これらの管は、流体配管から成り、事実上、ロータヘッド領域で相対回転を受ける。その上、ロータヘッドは、ロータの振動を受けるため、気密ではなく、時間が経過すると密閉状態を保つ確率が減少するため、漏出し易くなり、全体的な性能が更に低下する。
【００１０】
そのため、技術水準では、全体的な効率、及び流体の圧力損失に関する問題がある。特に、第１の問題に関しては、航空機は、燃料の重量と、ペイロードと呼ばれる被輸送物の重量との合計と等しい設計荷重で、効率的に飛行できるようになっている。既知の解決方法は、極めて効率が低く、大量の燃料を運搬できず、その結果、少量のペイロードで一定の航続時間飛行する、又はペイロードで極めて短い航続時間飛行することになる。第２の問題は、結局、噴流システムになる：ブレードの端部に、固定部分と回転部分との間を除いて到着する必要がある流体は、加圧され、圧力損失が原因で、効率が更に悪くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、既知の技術を参照して以上説明したシステム及びヘリコプタに依然として影響を与える欠点を解消するように、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを提供することである。  
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によると、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムは、請求項１で規定される通りに、提供される。
【００１３】
本発明を一層良く理解するために、次に、単に非限定的な例として好適実施形態について、添付図を参照しながら、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含むヘリコプタの概略側面図を示している。
【図２Ａ】本発明による、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムの第１実施形態の概略図を示している。
【図２Ｂ】本発明による、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムの第２実施形態の概略図を示している。
【図３】ロータヘッドの第１概略図を示しており、該ロータヘッドは、本発明による、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含むヘリコプタの、プレナム目的も有する弾性で可撓性の弾性体流路、及び振動部を含む。
【図４】ロータヘッドの第１概略図を示しており、該ロータヘッドは、本発明による、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含むヘリコプタの、プレナム目的も有する弾性体流路、及び弾性部を含む。
【図５】図３のロータに関する第２のより詳細な概略図、及び圧縮空気が、ヘッドを経由し、２枚のブレードを有し、本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含むヘリコプタのブレードへと辿るルートを示している。
【図６】図４のロータに関する第２のより詳細な概略図、及び圧縮空気が、ヘッドを経由し、２枚又は３枚以上のブレードを有し、本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含むヘリコプタのブレードへと辿る経路を示している。
【図７ａ】本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含む、ブレードが２枚のヘリコプタのロータヘッドに関する概略平面図を示している。
【図７ｂ】本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含む、ブレードが３枚のヘリコプタのロータヘッドに関する概略平面図を示している。
【図７ｃ】本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムを含む、ブレードが４枚のヘリコプタのロータヘッドに関する概略平面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
これらの図面、特に図１及び図２を参照すると、圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステム２０が、本発明に従い、示されている。詳細には、ヘリコプタ１は、ロータ３、空気を逃がすためのノズル４を有するブレード２、及び圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステム２０を含み、該システム２０は、機械力を発生する専用の第１機械、ブレード２を運転するために、流動的な気体の塊、例えば圧縮空気を、低温（約５０Ｃ）で、約２．５気圧の圧力で生成するよう構成された第２機械、第１機械と第２機械とを結合する要素、及び第２機械とブレード２とを結合する要素を含む。
【００１６】
より正確には、第１機械は、モータ５を含み、第２機械は、コンプレッサ８を含む。有利には、本発明によると、モータ５は、機械力を発生させる任意のエンジンであってもよい。
【００１７】
有利には、本発明によると、圧縮空気は、エンジン５の機械力を使用するコンプレッサ８によって生成される。
【００１８】
第１機械と第２機械とを結合させる要素は、ロータ３を自由回転させるために、例えば、図２Ｂで示されたように、コンプレッサの機械的上流にある、又は図２Ａで示されたように、コンプレッサの流体下流にあり、モータ５に作用する解除要素６、及びコンプレッサ８を起動するよう構成された、要素６の出力部に存在するギアボックス７を含む。第２機械とブレード２とを結合させる要素は、導管９を内部に含むロータ３の中空シャフト、又はマスト、及びロータ３の振動弾性中空ヘッド１３を含む。
【００１９】
本発明の一態様によると、解除要素６は、クラッチまたは同様の要素である。
【００２０】
図３は、詳細に、弾性の振動中空ロータヘッド１３を示しており、該ヘッドを通して、圧縮空気が、ロータ３の中空シャフトから中空ブレード２に輸送されることができる。特に、可撓性で変形可能な弾性体流路１５が、ロータ３の中空シャフトの導管９と中空ブレード２との間に含まれる。
【００２１】
有利には、本発明によると、弾性体流路１５は、可撓性の弾性体管であり、該管は、複数の「Ｖ」字形状を有し、ヘリコプタに存在するブレード数に等しい分岐数の「Ｖ」字形の終端部をしている。弾性体流路１５の機能は、ブレード２に圧縮空気を輸送することである。そのために、図５で示したような、ブレードが２枚のヘリコプタの場合では、圧縮空気は、導管９内部のＡ部分、弾性体流路１５内部のＢ部分で形成される経路を通り、その後、ＣとＤ分岐部に分かれ、ブレード２へと流れる。その代りに、図６で示したような、ブレードが３枚以上のヘリコプタの場合では、圧縮空気は、導管９内部のＡ部分、弾性体流路１５内部のＢ部分を通り、その後、Ｃ、Ｄ又はＥ…Ｎ、Ｆ…Ｎ分岐部に分かれ、ブレード２へと流れる。
【００２２】
有利には、本発明によると、図３及び図５で示されるように、ロータの弾性／振動中空ヘッド１３は、ロータ３の中空シャフトに固定された構造体１７によって支持され、該構造体１７は、２枚のブレードとフラッピングヒンジを有するヘリコプタの場合にのみだが、フラッピングヒンジと呼ばれるヒンジ１４を介して、振動するブレード２を支持する。構造体１７は、図３のヒンジを伴う、ブレードが２枚のソリューションの場合に、マスト９をブレード２に、ヒンジ１４周りに振動するロータヘッド１３の振動部１８を介して、接続する。
【００２３】
本発明の一態様によると、構造体１７は、金属である。
【００２４】
本発明の別の態様によると、構造体１７は、構造材、例えば金属又は複合材等から作製される。
【００２５】
図５は、コンプレッサ８から供給された圧縮空気が、導管９内で、矢印ｆで示された方向に流され、中空の振動ヘッド１３内部で、点線の矢印ｆ及びｉで示されたように、分割されて、ノズル４に到達するまで、ブレード２の導管１６内を流れることを概略的に示しており、ノズル４から、空気流が、図１の矢印ｋで示されたように、逃げるようになっている。
【００２６】
図６では、ロータヘッド１３について、ヘリコプタのブレードが２枚以上、例えばＮ枚の場合で示されている。ロータヘッド１３は、構造体１７に接続された可撓性の水平構造体１７ａを含み、該構造体１７ａは、ロータヘッド１３と、圧縮空気流をブレード２に輸送する弾性体流路１５の振動を許容し、構造体１７を介して、導管９は、完全に密閉されて、ロータヘッド１３に接続されるが、この接続は、圧縮空気が、ヘリコプタのブレード２に向かい完全に密閉された状態で、流路１５の複数の「Ｖ」字形状をした可撓性管の各分岐に沿って延伸するアーム１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…１９Ｎへと流入するようにして行う。
【００２７】
有利には、本発明によると、構造体１７は、図３及び図５に示された弾性／振動中空ヘッド１３、及び図４及び図６に示された弾性／可撓性中空ヘッド１３に作用する力を吸収するように、構成される。
【００２８】
図７ａは、ブレードが２枚のヘリコプタの場合に、ロータ３の中空シャフトに固定され、振動ブレード２を支持するロータヘッド１３の平面図を示している。ロータヘッドの振動部１８は、フラッピングヒンジ１４及びアーム１９ａ及び１９ｂを含み、該アームは、流路１５の「Ｖ」字形をした弾性体の可撓性管の分岐から延び、各分岐には、ヘリコプタのブレード２が取着される。
【００２９】
本発明の別の態様によれば、図４で示されるように、Ｎ枚のブレードを有するヘリコプタの場合、水平な可撓性構造体１７ａは、図５の振動部１８のような目的：即ちフラッピング動作を可能にする目的、を有する。そのために、水平な可撓性構造体１７ａは、図７ｂのブレードが３枚のヘリコプタに対しては、参照番号１９ａ、１９ｂ、１９ｃとして延び、図７ｃのブレードが４枚のヘリコプタに対しては、参照番号１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄとして延びるＮ本のアームを持つ分岐構造体を有する。
【００３０】
有利には、本発明によれば、弾性中空ヘッド１３の、及び可撓性弾性体流路１５のこの特殊な形状により、ロータ３のシャフトとブレード２との間の相対運動に追従可能になり、ブレード２のノズル４に向かう圧縮空気のための経路を作成可能になる。ロータ３の中空シャフトの導管９と弾性体流路１５との接続、及びブレード２との接続は、これら要素間の結合を、密閉するようにして行う。
【００３１】
有利には、本発明によると、システム２０は、ブレードが２枚のロータ、又はブレードが３枚以上のロータを有するヘリコプタ内部で、実現されることができる。この場合、流路１５は、補強材の中空弾性体ブロック内部に、強化材料（例として：ガラス、又は炭素又はケブラー又はホウ素）及びそれらの組合せのワイヤを特殊な織り方をして作製されて、所望される弾性特性を達成し、各ブレードに１本ずつ複数の弾性導管を形成し、そうすることで、各ブレードの端部にまで圧縮空気を導く。
【００３２】
運転中、モータ５は、解除要素６に作用し、該解除要素６は、ギアボックス７を用いてコンプレッサ８を作動させる。コンプレッサ８は、ロータ３の回転シャフトの導管９内部に圧縮空気を供給する。
【００３３】
有利には、本発明によると、生成された圧縮空気は、ロータの可撓性の弾性体流路１５及び弾性中空ヘッド１３を通過し、弾性体流路１５と、ブレードが２枚のヘリコプタの場合には、振動部１８との弾性変形によって、及びブレードが３枚以上のヘリコプタの場合には、可撓性構造体１７ａとの弾性変形によって、ブレード２内部に流通され、ノズル４に到達する。
【００３４】
本発明の別の態様によれば、ヘリコプタ１には、二次ロータがない。
【００３５】
そのために、本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムは、ロータの中空振動ヘッド及び弾性可撓性体流路の特殊な形状により、航空機のブレードに流動的な気体の塊を搬送するのに使用される外部の固定パイプを排除できる。
【００３６】
本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムの別の利点は、全ての駆動機構及び二次ロータ自体を排除できることで、航空機の総重量を軽減したために、ペイロードが増大する点である。
【００３７】
加えて、本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムは、動作を二次ロータに伝達する機械伝達系が破損する危険を排除できるため、安全性が向上できる。
【００３８】
最後に、本発明による圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムは、一次ロータと二次ロータを機械的に駆動する伝統的なシステムと同等の効力（ｙｉｅｌｄ）を得られる。
【００３９】
最終的に、本明細書に記載され、説明された圧縮空気でヘリコプタのブレードを運転するシステムは、付記されたクレームにおいて規定される、本発明の保護範囲から逸脱せずに、変形及び変更できることは、明白である。
【符号の説明】
【００４０】
１        ヘリコプタ
２        ブレード
３        ロータ
４        ノズル
５        モータ
６        解除要素
７        ギアボックス
８        コンプレッサ
９、１６  導管
１３      ロータヘッド
１４      ヒンジ
１５      弾性体流路
１７      構造体
１８      振動部
１９      アーム
２０      システム
【図１】
2016512801.tif 000003
【図２Ａ】
2016512801.tif 000004
【図２Ｂ】
2016512801.tif 000005
【図３】
2016512801.tif 000006
【図４】
2016512801.tif 000007
【図５】
2016512801.tif 000008
【図６】
2016512801.tif 000009
【図７ａ】
2016512801.tif 000010
【図７ｂ】
2016512801.tif 000011
【図７ｃ】
2016512801.tif 000012
【国際調査報告】
2016512801.tif 000013
2016512801.tif 000014
2016512801.tif 000015