(57)【要約】【課題】  ホバリング時にメインロータの回転により発生するトルクを打ち消すとともに、前進飛行時に飛行速度の高速化を図ることができるテールロータ装置およびヘリコプタを提供する。【解決手段】  機体の前後軸線に沿って延び、回転駆動される駆動軸２１と、駆動軸２１を中心とした略円錐面上に配置され、駆動軸２１に沿って延びる複数のサイクロ翼２２と、駆動軸２１から径方向に延び、サイクロ翼２２の両端部と駆動軸２１との間を繋ぐ支持部２４，４１と、円錐面に沿うとともに、駆動軸２１に沿って延びる回動軸線を中心としたサイクロ翼２２の回動角を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図３
2009051467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体の前後軸線に沿って延び、回転駆動される駆動軸と、
該駆動軸を中心とした略円錐面上に配置され、前記駆動軸に沿って延びる複数のサイクロ翼と、
前記駆動軸から径方向に延び、前記サイクロ翼の両端部と前記駆動軸との間を繋ぐ支持部と、
前記円錐面に沿うとともに、前記駆動軸に沿って延びる回動軸線を中心とした前記サイクロ翼の回動角を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とするテールロータ装置。
【請求項２】
前記駆動軸から径方向に延びるプロペラ翼が、前記サイクロ翼における一方の端部と、前記駆動軸との間を繋ぐ前記支持部であることを特徴とする請求項１記載のテールロータ装置。
【請求項３】
前記プロペラ翼は、前記円錐面における半径が大きい側に配置された前記支持部であることを特徴とする請求項２記載のテールロータ装置。
【請求項４】
前記複数のサイクロ翼は、前記機体の前記前後軸線における後方に配置され、
前記制御部は、前記サイクロ翼と前記機体との間に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のテールロータ装置。
【請求項５】
前記サイクロ翼が前記駆動軸を中心として回転する範囲の外側には、前記前後軸線に沿って延びる板状の安定部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のテールロータ装置。
【請求項６】
上部にメインロータを備えた機体と、
請求項１から請求項４のいずれかに記載のテールロータ装置と、が設けられていることを特徴とするヘリコプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テールロータ装置およびヘリコプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヘリコプタにおける前進方向の推力は、メインロータにより発生される推力の方向を前進方向に傾けることにより得られている。このような構成のヘリコプタにおける最高速度は、約２６０ｋｍ／ｈから約２８０ｋｍ／ｈ（約１４０ｋｔから約１５０ｋｔ）程度である。
この最高速度はメインロータで推力を発生する機構における空力的な限界によって決まるものであって、これまでに、最高速度記録にチャレンジした機体であっても、約３７０ｋｍ／ｈ（約２００ｋｔ）が限界であった。
ヘリコプタの高速化が可能になると、移動に要する時間が短縮されることから、例えば離島への移動手段を従来の飛行機からヘリコプタに切り替え、飛行機を用いた場合より柔軟な運用ができる移動手段を確保できるという利点がある。さらに、ヘリコプタを用いた救難活動を、より迅速に行うことができるという利点がある。
【０００３】
上述の最高速度の向上を図るため、従来では、メインロータの回転により発生するトルクを打ち消す働きのみを果たしていたテールロータに、前進方向の推力を発生させたり、前進方向の推力を発生させるプロペラを別途配置したりする技術が提案されている（例えば、特許文献１および２参照。）。
【０００４】
具体的には、特許文献１には、主に前進方向の推力を発生するプロペラをテールブームの後端に設けて、メインロータの回転により発生するトルクを他の構成要素、例えば、機体の左右方向に延びる翼であって、メインロータにより形成される下方向に流れる空気の流れを用いて上記トルクを打ち消す翼等を設ける技術が記載されている。
一方、特許文献２には、ヘリコプタの機体前方に、前進方向の推力を発生するプロペラを設ける技術が記載されている。
【０００５】
さらには、テールロータの向きを、メインロータの回転により発生するトルクを打ち消す方向（以下、アンチトルク方向と表記する。）と、前進方向の推力を発生する方向との間で変更する技術も知られている。
【特許文献１】米国特許第２００５／０１５１００１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９２８，９０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および２に記載の技術などでは、前進飛行時またはホバリング時のいずれか一方でしか使用されない、もしくは使用されても補助的にしか使用されないものがあり、機体重量が増加するとともに、効率が低下するという問題があった。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載の技術では、前進飛行時にはテイルファン（ｔａｉｌ  ｆａｎ）が使用されず、かつ、メインロータ（ｍａｉｎ  ｒｏｔｏｒ）は補助的にしか使用されていない。一方、ホバリング時にはトラクタプロペラ（ｔｒａｃｔｏｒ  ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）および翼（ｗｉｎｇｓ）が使用されていなかった。
特許文献２に記載の技術では、前進飛行時にリフティングロータ（ｒｉｆｔｉｎｇ  ｒｏｔｏｒ）が使用されていなかった。
【０００８】
また、テールロータの向きを変更して、アンチトルク方向と、前進方向とに推力を発生させる技術では、テールロータの向きを変更させる複雑な機構を備える必要があり、機体重量が増加するという問題があった。
特に、ヘリコプタの重心位置から離れたテールブームの先端に、上述の変更機構を備えることとなるため、重量増加の影響が大きいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ホバリング時にメインロータの回転により発生するトルクを打ち消すとともに、前進飛行時に飛行速度の高速化を図ることができるテールロータ装置およびヘリコプタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のテールロータ装置は、機体の前後軸線に沿って延び、回転駆動される駆動軸と、該駆動軸を中心とした略円錐面上に配置され、前記駆動軸に沿って延びる複数のサイクロ翼と、前記駆動軸から径方向に延び、前記サイクロ翼の両端部と前記駆動軸との間を繋ぐ支持部と、前記円錐面に沿うとともに、前記駆動軸に沿って延びる回動軸線を中心とした前記サイクロ翼の回動角を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、駆動軸が回転すると、支持部を介してサイクロ翼も駆動軸を中心として回転される。このとき、サイクロ翼の回動角つまりサイクロ翼のピッチ角を制御することにより、複数のサイクロ翼から発生される力の向きが制御されるため、これらの力の合力の向きが制御される。つまり、本発明のテールロータ装置は、機体における前後軸線の前方に向かう推力と、前後軸線と交差する方向、つまりアンチトルク方向に働く推力と、を発生させることができる。
【００１２】
具体的には、制御部により、全てのサイクロ翼における回動角が略同一に制御（コレクティブ制御）されると、サイクロ翼は上述の円錐面の外側および内側のいずれか一方に向かう力を発生する。複数のサイクロ翼は上記円錐面上に配置されているため、駆動軸を中心とする径方向に働く力は打ち消され、上記前後軸線に沿う方向に働く力が合成される。ここで、円錐面の傾斜方向に応じて回動角を制御することにより、本発明のテールロータ装置から、機体の前後軸線における前方向に働く力が発生される。
【００１３】
一方、駆動軸に対する回転位相に応じて各サイクロ翼における回動角が制御（サイクリック制御）されると、テールロータ装置から、アンチトルク方向の力が発生される。
具体的には、アンチトルク方向の正の方向に対応する一の回転位相において、上述の円錐面の外側に向かう力を発生する回動角とし、アンチトルク方向の負の方向に対応する他の回転位相において上述の円錐面の内側に向かう力を発生する回動角とし、一および他の回転位相の間では回動角が連続的に変化する制御を行うと、各サイクロ翼はそれぞれの回動角に応じた力を発生する。
複数のサイクロ翼は上述の円錐面上に配置されているため、例えば、一の回転位相においてサイクロ翼が発生する力と、他の回転位相においてサイクロ翼が発生する力は、前後軸線に沿う方向については各力の分力が打ち消しあい、アンチトルク方向については各力の分力が足し合わされる。他の回転位相においても同様であり、結局、本発明のテールロータ装置からアンチトルク方向の力が発生される。
【００１４】
上記発明においては、前記駆動軸から径方向に延びるプロペラ翼が、前記サイクロ翼における一方の端部と、前記駆動軸との間を繋ぐ前記支持部であることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、駆動軸の回転によりプロペラ翼が回転駆動されため、プロペラ翼から、前後軸線に沿う方向のうち前方向に働く力が発生される。特に、プロペラ翼のピッチ角を制御することにより、ヘリコプタが前進飛行する場合にのみ、プロペラ翼から推力を発生させ、ホバリング等の場合には推力を発生させないようにすることができる。
さらに、プロペラ翼がサイクロ翼の端部と駆動軸との間を繋ぐため、他にサイクロ翼を支持する部材を備えた場合と比較して、本発明のテールロータ装置の重量を軽減させることができるとともに、テールロータ装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
上記発明においては、前記プロペラ翼は、前記円錐面における半径が大きい側に配置された前記支持部であることが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、プロペラ翼は、半径が大きな側に配置された支持部であるため、プロペラ翼の径は大きくなる。そのため、半径が小さな側にプロペラ翼が配置された場合と比較して、プロペラ翼が発生する力は大きくなる。
【００１８】
上記発明においては、前記複数のサイクロ翼は、前記機体の前記前後軸線における後方に配置され、前記制御部は、前記サイクロ翼と前記機体との間に配置されていることが望ましい。
【００１９】
本発明によれば、制御部をサイクロ翼が配置されている位置や、サイクロ翼よりも後側に配置した場合と比較して、制御部が機体に近い位置に配置されるため、本発明のテールロータ装置が設けられたヘリコプタでは、重心が後方に移動しにくくなる。さらに、テールロータ装置が設けられる機体から延びる構造物、例えばテールブームに求められる強度が低くなる。
【００２０】
上記発明においては、前記サイクロ翼が前記駆動軸を中心として回転する範囲の外側には、前記前後軸線に沿って延びる板状の安定部が設けられていることが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、安定部はサイクロ翼が回転する範囲の外側に配置されているため、作業者等は、サイクロ翼が回転している範囲を容易に認識できる。つまり、安定部が回転範囲の外側に設けられていない場合と比較して、回転しているサイクロ翼との接触を容易に回避でき、作業者等の作業性の向上を図ることができる。
【００２２】
安定部は前後軸線に沿って延びる板状の部材のため、本発明のテールロータ装置を備えたヘリコプタが前進飛行する際に、ヘリコプタの機体の姿勢を安定させることができる。さらに、アンチトルク方向の力を発生させることができる。そのため、サイクロ翼は前後軸線の前方向に働く推力のみを発生させることができる。
【００２３】
本発明のヘリコプタは、上部にメインロータを備えた機体と、上記本発明のテールロータ装置と、が設けられていることを特徴とするヘリコプタ。
【００２４】
本発明によれば、上記本発明のテールロータ装置におけるサイクロ翼の回動角つまりサイクロ翼のピッチ角を制御することにより、複数のサイクロ翼から発生される力の向きが制御されるため、これらの力の合力の向きが制御される。つまり、上記本発明のテールロータ装置を備えることにより、機体における前後軸線の前方に向かう推力と、前後軸線と交差する方向、つまりアンチトルク方向に働く推力と、を発生させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のテールロータ装置およびヘリコプタによれば、サイクロ翼の回動角つまりサイクロ翼のピッチ角を制御することにより、複数のサイクロ翼から発生される力の向きが制御されるため、これらの力の合力の向きが制御される。つまり、テールロータ装置から機体における前後軸線の前方に向かう推力を発生させることにより、前進飛行時に飛行速度の高速化を図ることができるという効果を奏する。一方、テールロータ装置から前後軸線と交差する方向、つまりアンチトルク方向に働く推力と、を発生させることにより、ホバリング時にメインロータの回転により発生するトルクを打ち消すことができるという効果を奏する。
また、サイクロ翼は３６０°どの方向にも推力を出すことができるので、機体の重心が後方位置に来た場合などは上向きの推力を出すことにより、姿勢を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
この発明の一実施形態に係るヘリコプタについて、図１から図１１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るヘリコプタの概略を説明する模式図である。
本実施形態のヘリコプタ１は、図１に示すように、乗員が乗り込むキャビンなどが設けられた機体２と、機体２の後方に延びるテールブーム５の端部に配置されたテールロータ部（テールロータ装置）３と、機体２内に配置されたエンジン（図示せず）により回転駆動されるメインロータ４と、が設けられている。
【００２７】
機体２には、上述のように、キャビンやエンジンが設けられているとともに、機体２の後部には、前後軸線（図１の左右方向）に沿って延びるテールブーム５が設けられている。テールブーム５の後端には、テールロータ部３が設けられている。
【００２８】
図２は、図１のテールロータ部の構成を説明する部分拡大図である。
テールロータ部３は、例えば、ホバリング時や離着陸時に、メインロータ４の回転により発生するトルクを打ち消す推力を発生し、前後軸線における前進方向（図１の左方向）に飛行する時、特に高速で前進飛行する時に、前進方向に推力を発生するものである。
テールロータ部３には、図１および図２に示すように、サイクロブレード２２を有するサイクロロータ部１１と、プロペラブレード４１を有するプロペラ部１２と、テールブーム５から略鉛直に上下方向に延びる垂直安定板（安定部）１３と、テールブーム５から略水平に左右方向に延びる水平安定板（安定部）１４と、が設けられている。
【００２９】
サイクロロータ部１１は、ヘリコプタ１の前後軸線における前進方向に働く力、つまり推力と、アンチトルク方向に働く力とを発生させるものである。
なお、サイクロロータ部１１により発生される力の方向は、上述の方向に限られるものではなく、例えば、上方（図１の上方向）に向かう力、つまり揚力を発生させてもよく、特に限定するものではない。このように、サイクロロータ部１１により揚力を発生させることにより、テールロータ部３による重量増加分を補うことができる。
【００３０】
図３および図４は、図２のサイクロロータ部およびプロペラ部の構成を説明する模式図である。図５は、図３のサイクロロータ部の構成を説明する模式図である。
サイクロロータ部１１には、図３から図５に示すように、上述のエンジンから回転駆動力が伝達される駆動軸２１と、駆動軸２１を中心として回転駆動される複数のサイクロブレード（サイクロ翼）２２と、サイクロブレード２２のピッチ角を制御するサイクロブレード制御部（制御部）２３と、が設けられている。
【００３１】
駆動軸２１は、機体２に配置されたエンジンからテールブーム５内を通って伝達された回転駆動力をサイクロブレード２２に伝達する略円柱状の部材である（図１参照。）。
駆動軸２１には、後述するプロペラブレード４１とともにサイクロブレード２２を支持するブレード支持部（支持部）２４と、後述するクランク３５を支持するクランク支持部２５とが設けられている。
【００３２】
図６は、図５のサイクロロータ部の構成を説明するＡ−Ａ断面視図である。
ブレード支持部２４は、図５および図６に示すように、サイクロブレード２２の前端部（図５の左側の端部）を支持するものであり、サイクロブレード２２を、回動軸線Ｓを中心に回動可能に支持するものである。ブレード支持部２４は、駆動軸２１から径方向の外側に向かって延びる略柱状の部材であり、外側の端部においてサイクロブレード２２を回動可能に支持するものである。
【００３３】
クランク支持部２５は、駆動軸２１から後述するブレードロッド２６の先端に向かって延びる略柱状の部材であって、後述するサイクロブレード制御部２３のクランク３５を回動可能に支持するものである。クランク支持部２５の径方向外側の端部は、駆動軸２１に沿って延びるように折れ曲がり、その先端でクランク３５を回動可能に支持している。
【００３４】
サイクロブレード２２は、ヘリコプタ１における前後軸線の前方向に向かう力（推力）と、アンチトルク方向に向かう力を発生させるものである。
サイクロブレード２２は、図２から図４に示すように、駆動軸２１を中心とした円錐面であって、前後軸線の前側の半径が、後ろ側の半径よりも小さな円錐面上に、周方向に等間隔に配置されたものである。さらに、サイクロブレード２２は、駆動軸２１に対して略垂直な断面視（図６参照。）において翼形状を有し、駆動軸２１に沿って延びるように配置されたものである。
なお、本実施形態では、６枚のサイクロブレード２２が配置されたものに適用して説明するが、サイクロブレード２２の枚数は、６枚よりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
【００３５】
サイクロブレード２２の前側の端部は、図２から図６に示すように、ブレード支持部２４により支持され、後ろ側の端部は、図２から図４に示すように、プロペラブレード４１により支持されている。さらに、サイクロブレード２２は、図５および図６に示すように、前側および後ろ側端部の支持部を通る回動軸線Ｓを中心に回動可能に支持されている。
【００３６】
サイクロブレード２２の前側の端部には、図５および図６に示すように、サイクロブレード２２の回動角度、つまりピッチ角の制御に用いられるブレードロッド２６が設けられている。
ブレードロッド２６は、サイクロブレード２２の回動軸線Ｓから径方向に延びる棒状の部材である。ブレードロッド２６の径方向外側の端部には、ピッチロッド３６が接続されている。
【００３７】
サイクロブレード制御部２３は、複数のサイクロブレード２２のピッチ角を同時に、または、個別に制御するものである。サイクロブレード制御部２３は、図５および図６に示すように、サイクロブレード２２の前側端部から前方（図５の左方向）に配置されている。言い換えると、サイクロブレード２２と機体２との間に配置されている。
サイクロブレード制御部２３には、サイクロブレード２２に向かって順に、アクチュエータ部３１と、アクチュエータロッド３２と、スオッシュプレート３３と、クランクロッド３４と、クランク３５と、ピッチロッド３６とが設けられている。
【００３８】
アクチュエータ部３１は、サイクロブレード２２のピッチ角を変更する駆動力を発生させるものである。アクチュエータ部３１は、通常、駆動軸２１の周囲に０°、１８０°および９０°もしくは２７０°位置に配置されている。本実施形態では、３つのアクチュエータ部３１を用いる例に適用して説明するが、アクチュエータ部３１の数は、３つよりも多くてもよく、また位置も特に限定するものではない。
アクチュエータ部３１には、アクチュエータロッド３２が駆動軸２１に沿って移動可能に接続されている。
【００３９】
アクチュエータロッド３２は、アクチュエータ部３１が発生した駆動力をスオッシュプレート３３に伝達する棒状の部材である。言い換えると、アクチュエータ部３１の動きをスオッシュプレート３３に伝達するものである。アクチュエータロッド３２は、アクチュエータ部３１と同じ数だけ設けられている。つまり、本実施形態では３本のアクチュエータロッド３２が設けられた例に適用して説明する。
アクチュエータロッド３２は、駆動軸２１に沿って延びて配置され、一方の端部がアクチュエータ部３１に接続され、他方の端部がスオッシュプレート３３に接続されている。アクチュエータロッド３２とスオッシュプレート３３との接続部は、スオッシュプレート３３の揺動を許容する構成とされている。
【００４０】
スオッシュプレート３３は、アクチュエータ部３１が発生した駆動力を各サイクロブレード２２に向けて分配する略円筒状、または、リング板状の部材である。スオッシュプレート３３の中央の孔には駆動軸２１が挿通され、スオッシュプレート３３は駆動軸２１に対するスオッシュプレート３３の揺動を許容する構成とされている。例えば、駆動軸２１とスオッシュプレート３３との間に隙間が形成されている。
ここで、駆動軸２１に対するスオッシュプレート３３の揺動とは、スオッシュプレート３３の中心軸線と駆動軸２１の軸線との間でなす角が０°から所定角度の間で変化することをいう。
【００４１】
スオッシュプレート３３における前側の面には、上述のアクチュエータロッド３２が接続され、後ろ側の面にはクランクロッド３４が接続されている。スオッシュプレート３３とクランクロッド３４との接続部は、スオッシュプレート３３の揺動を許容する構成とされている。
【００４２】
クランクロッド３４は、スオッシュプレート３３の動きをクランク３５に伝達する棒状の部材であって、サイクロブレード２２と同じ数だけ設けられている。つまり、本実施形態では６本のクランクロッド３４が設けられた例に適用して説明する。
クランクロッド３４は、駆動軸２１に沿って延びて配置され、一方の端部がスオッシュプレート３３に接続され、他方の端部がクランク３５に接続されている。スオッシュプレート３３とクランクロッド３４との接続部は、スオッシュプレート３３が回動可能な構成とされ、クランクロッド３４とクランク３５との接続部は、クランク３５が回動可能な構成とされている。
【００４３】
クランク３５は、クランクロッド３４により伝達された駆動軸２１に沿う方向の動きを、駆動軸２１を中心とした径方向の動きに変換する略Ｌ字状に形成された部材である。言い換えると、駆動軸２１に沿って配置されたクランクロッド３４の動きを、上記径方向に沿って配置されたピッチロッド３６に伝達するものである。
クランク３５は、その略中央部がクランク支持部２５に回動可能に支持されている。クランク３５における駆動軸２１側に延びる一端にはクランクロッド３４が接続され、前方向に延びる一端にはピッチロッド３６が接続されている。クランク３５とピッチロッド３６との接続部は、クランク３５が回動可能な構成とされている。
【００４４】
ピッチロッド３６は、クランク３５の動きをブレードロッド２６に伝達する棒状の部材である。
ピッチロッド３６は、駆動軸２１を中心とした径方向に延びて配置され、一方の端部がクランク３５に接続され、他方の端部がピッチロッド３６に接続されている。クランク３５とピッチロッド３６との接続部は、クランク３５が回動可能な構成とされ、ピッチロッド３６とブレードロッド２６との接続部は、サイクロブレード２２が回動可能な構成とされている。
【００４５】
図７は、図２のプロペラ部の構成を説明する部分拡大図である。
プロペラ部１２は、ヘリコプタ１の前後軸線における前方向に向かう推力を発生させるとともに、サイクロブレード２２を支持するものである。
プロペラ部１２には、図２から図４、および図７に示すように、前後軸線における前方向に働く推力を発生させるプロペラブレード（プロペラ翼、支持部）４１と、プロペラブレード４１のピッチ角を制御するプロペラブレード制御部４２と、が設けられている。
【００４６】
プロペラブレード４１は、上述のように推力を発生させるとともに、サイクロブレード２２を支持するものである。
プロペラブレード４１は、図２から図４に示すように、駆動軸２１から径方向の外側に向かって、言い換えるとサイクロブレード２２の後ろ側の端部に向かって延びるものである。プロペラブレード４１は、サイクロブレード２２と同じ数だけ配置され、内側の端部は駆動軸２１に取り付けられ、外側の端部はサイクロブレード２２の後ろ側端部に取り付けられている。さらに、プロペラブレード４１は、径方向に延びる回動軸線を中心として回動可能に配置されている。
【００４７】
プロペラブレード制御部４２は、図７に示すように、プロペラブレード４１の回動角、つまりピッチ角を制御するものである。プロペラブレード制御部４２は、プロペラブレード４１から後方であって、駆動軸２１と略同軸に配置されている。
プロペラブレード制御部４２には、プロペラブレード４１のピッチ角を変更する駆動力を発生するアクチュエータ４３と、駆動力をプロペラブレード４１に伝達する伝達部４４とが設けられている。
【００４８】
アクチュエータ４３は、プロペラブレード４１のピッチ角を制御するものであって、垂直安定板１３および水平安定板１４に設けられたボス部５３に配置されるものである。
アクチュエータ４３には、駆動力をプロペラブレード４１に伝達する伝達部４４が接続されている。例えば、アクチュエータ４３は、伝達部４４を駆動軸２１の軸線方向に沿って移動させる駆動力を発生するものである。
【００４９】
伝達部４４は、アクチュエータ４３が発生した駆動力をプロペラブレード４１に伝達し、プロペラブレード４１を回動させて、そのピッチ角を変更制御するものである。例えば、伝達部４４は、駆動軸２１と略同軸に配置された部材であって、駆動軸２１の軸線方向に移動可能に配置されている。
伝達部４４の後ろ側の端部はアクチュエータ４３に接続され、前側の端部はプロペラブレード４１の内側の端部と接続されている。伝達部４４とプロペラブレード４１との接続部は、伝達部４４の移動が、プロペラブレード４１における回動に変換される構成とされている。
【００５０】
なお、プロペラブレード制御部４２の構成は、上述の構成に限られることなく、プロペラブレード４１のピッチ角を変更し制御できる構成であればよく、特に限定するものではない。
【００５１】
垂直安定板１３および水平安定板１４は、図１および図２に示すように、ヘリコプタ１が前進飛行している際に、ヘリコプタ１の姿勢を安定させるとともに、姿勢を制御するものである。さらに、サイクロロータ部１１およびプロペラ部１２の外側に配置されることにより、作業者などの安全を確保するものである。
【００５２】
垂直安定板１３は、前後軸線方向に沿って延びるとともに、垂直に上下方向（図２の上下方向）に延びる板状の部材である。垂直安定板１３には、テールブーム５からサイクロロータ部１１の上側および下側に延びて配置され、プロペラ部１２の後ろ側に配置される垂直安定板１３を保持する垂直支柱部５１が設けられている。
【００５３】
水平安定板１４は、前後軸線方向に沿って延びるとともに、水平に左右方向（図２の紙面に対して直角方向）に延びる板状の部材である。水平安定板１４には、テールブームからサイクロロータ部１１の左側および右側に延びて配置され、プロペラ部１２の後ろ側に配置される水平安定板１４を保持する水平支柱部５２が設けられている。
【００５４】
プロペラ部１２の後ろ側で垂直安定板１３と水平安定板１４とが交差する部分には、ボス部５３が設けられている。ボス部５３は、図７に示すように、駆動軸２１の後ろ側端部を回転可能に支持するとともに、上述のプロペラブレード制御部４２のアクチュエータ４３を収納する部分である。
【００５５】
次に、上記の構成からなるヘリコプタ１におけるテールロータ部３の作用について説明する。
なお、本実施形態におけるヘリコプタ１におけるメインロータ４などの作用については、従来のメインロータなどの作用と同様であるので、その説明を省略する。
【００５６】
まず、本実施形態の特徴部であるテールロータ部３におけるサイクロブレード２２のピッチ角の制御について、図５および図６を参照して説明する。
最初に、全てのサイクロブレード２２のピッチ角を同時に制御するコレクティブ制御について説明する。
【００５７】
コレクティブ制御を行う場合には、まず、３つのアクチュエータ部３１に対して同じ量だけ伸縮する制御信号が入力される。すると、アクチュエータ部３１の伸縮にともない、アクチュエータロッド３２が駆動軸２１に沿って移動し、スオッシュプレート３３も駆動軸２１に沿って前後方向に移動する。このとき、駆動軸２１に対するスオッシュプレート３３の姿勢は一定に保たれている。言い換えると、スオッシュプレート３３の中心軸線と、駆動軸２１の軸線とのなす角は変化しない。
【００５８】
スオッシュプレート３３の移動は、クランクロッド３４を介してクランク３５に伝達される。クランク３５は、クランク支持部２５に支持された中央部を中心に回動され、駆動軸２１に沿ったクランクロッド３４の移動を、径方向に沿ったピッチロッド３６の移動に変換する。
ピッチロッド３６の移動は、ブレードロッド２６に伝達され、回動軸線Ｓと中心としたサイクロブレード２２の回動に変換される。言い換えると、サイクロブレード２２のピッチ角を変更する動きに変換される。
【００５９】
このとき、駆動軸２１に対するスオッシュプレート３３の姿勢が一定であるため、クランクロッド３４や、ピッチロッド３６などの移動量は、全て等しくなるため、全てのサイクロブレード２２のピッチ角の変更量は同一となる。
【００６０】
ここで、スオッシュプレート３３の中心軸線と、駆動軸２１の軸線とのなす角が、約０°の場合には、全てのサイクロブレード２２のピッチ角は等しくなる。
一方、スオッシュプレート３３の中心軸線と、駆動軸２１の軸線とのなす角が、所定の角度を有する場合には、スオッシュプレート３３の中心軸線が傾く方向に応じて、各サイクロブレード２２におけるピッチ角が異なる角度となる。このように各サイクロブレード２２のピッチ角の制御を個別に行うサイクリック制御について以下に説明する。
【００６１】
図８は、サイクリック制御におけるサイクロブレード制御部の動作を説明する模式図である。
サイクリック制御の場合には、図８に示すように、３つのアクチュエータ部３１に対して異なる量だけ伸縮する制御信号が入力される。すると、アクチュエータ部３１の伸縮にともない、駆動軸２１に対するスオッシュプレート３３の姿勢が変化する。言い換えると、駆動軸２１の軸線に対して、スオッシュプレート３３の中心軸線が傾く。図８においては、上方に向かってスオッシュプレート３３の中心軸線が傾く例が示されている。ここで、図８において点線で示されているのが、中心軸線が傾く前のスオッシュプレート３３であり、実線で示されているのが傾いた後のスオッシュプレート３３である。
【００６２】
図８に示す例では、スオッシュプレート３３の傾きにより、駆動軸２１に対して上側に配置されたクランクロッド３４が前側に移動し、下側に配置されたクランクロッド（図示せず）は、ほとんど移動しない。
上側に配置されたクランクロッド３４の動きは、クランク３５、ピッチロッド３６およびブレードロッド２６を介して、上側に配置されたサイクロブレード２２に伝達され、上側に配置されたサイクロブレード２２のピッチ角は小さくなる、または、負の角度になる。
【００６３】
一方、下側に配置されたサイクロブレード２２のピッチ角は、クランクロッド３４がほとんど移動しないため、変化しない。側方に配置されたサイクロブレード２２のピッチ角は、サイクロブレード２２の配置位相に応じた量だけ変化する。
【００６４】
なお、図８においては、スオッシュプレート３３の下側が移動しない場合に適用して説明したが、サイクリック制御は、このような制御に限られるものではなく、例えば、スオッシュプレート３３の上側と下側とが互いに逆方向に移動し、スオッシュプレート３３の側方が移動しない場合もサイクリック制御に含まれるものである。
【００６５】
次に、本実施形態のヘリコプタ１が前進飛行する場合におけるテールロータ部３の動作について説明する。
図９は、前進飛行時におけるサイクロロータ部に働く力の向きを説明する上側から見た模式図である。
【００６６】
ヘリコプタ１が前進飛行する場合には、サイクロブレード制御部２３は、コレクティブ制御を行い、全てのサイクロブレード２２のピッチ角を同じ正の角度とし、図９に示すように、サイクロブレード２２に駆動軸２１から離れる方向の力（図９における白抜きの矢印）を発生させる。同時に、プロペラブレード制御部４２は、図７に示すように、プロペラブレード４１のピッチ角を制御して、プロペラブレード４１に前後軸線の前方向に働く推力を発生させる。
【００６７】
図９に示すように、サイクロブレード２２から発生する力には、前後軸線の前方向（図９の左方向）に働く分力と、駆動軸２１を中心とした径方向外方向に働く分力とが含まれている。
全てのサイクロブレード２２のピッチ角は同じ角度であるため、全てのサイクロブレード２２から同じ大きさの力が発生している。すると、駆動軸２１を中心とした径方向外方向に働く分力は打ち消される。一方、前後軸線の前方向に働く分力は合成され、サイクロロータ部１１には前後軸線の前方向に向かう推力（図９における黒塗りの矢印）が働く。
【００６８】
図１０は、ホバリング等の時におけるサイクロロータ部に働く力の向きを説明する上側から見た模式図である。図１１は、図１０におけるサイクロブレードのピッチ角を説明する模式図である。
ヘリコプタ１がホバリングや離着陸する場合には、サイクロブレード制御部２３は、サイクリック制御を行い、図１０に示すように、サイクロロータ部１１からアンチトルク方向（図１０の上方向）に働く力（図１０の黒塗り矢印）を発生させる。同時に、プロペラブレード制御部４２は、プロペラブレード４１から力がほとんど発生させないように、プロペラブレード４１のピッチ角を制御する。
【００６９】
つまり、サイクロブレード制御部２３において、スオッシュプレート３３の中心軸線がアンチトルク方向における負の側（図１１の右側）に傾けられ、アンチトルク方向における正の側（図１１の左側）に位置するサイクロブレード２２のピッチ角が正の角度とされ、負の側に位置するサイクロブレード２２のピッチ角が負の角度とされる。
【００７０】
すると、図１０および図１１に示すように、サイクロブレード２２からアンチトルク方向に働く力（図１０および図１１における白抜きの矢印）が発生される。アンチトルク方向の正の側に位置するサイクロブレード２２から発生される力には、前後軸線の前方向に働く分力と、アンチトルク方向の正の側に向かう分力とが含まれている。一方、アンチトルク方向の負の側に位置するサイクロブレード２２から発生される力には、前後軸線の後ろ方向に働く分力と、アンチトルク方向の正の側に向かう分力とが含まれている。
【００７１】
サイクロロータ部１１全体としてみると、前後軸線の前方向に働く分力と、後ろ方向に働く分力とが互いに打ち消しあい、アンチトルク方向の正の側に向かう分力が合成されるため、アンチトルク方向の正の側に向かう合力（図１０の黒塗り矢印）がサイクロロータ部１１に働く。
【００７２】
上記の構成によれば、駆動軸２１が回転すると、ブレード支持部２４およびプロペラブレード４１を介してサイクロブレード２２も駆動軸２１を中心として回転される。このとき、サイクロブレード２２の回動角つまりサイクロブレード２２のピッチ角を制御することにより、複数のサイクロブレード２２から発生される力の向きを制御できるため、これらの力の合力の向きを制御することができる。つまり、本実施形態のテールロータ部３は、機体２における前後軸線の前方に向かう推力と、前後軸線と交差する方向、つまりアンチトルク方向に働く推力と、を発生させることができる。
【００７３】
具体的には、サイクロブレード制御部２３により、全てのサイクロブレード２２における回動角が略同一に制御、つまりコレクティブ制御されると、サイクロブレード２２は駆動軸２１を中心とした径方向の外側および内側のいずれか一方に向かう力を発生する。複数のサイクロブレード２２は駆動軸２１を中心とした円錐面上に配置されているため、駆動軸２１を中心とする径方向に働く力は打ち消され、前後軸線に沿う方向に働く力が合成される。ここで、円錐面は、前後軸線の前方向に向かって駆動軸２１に近づく傾斜面であるので、径方向の外側に向かう力をサイクロブレード２２から発生させることにより、本実施形態のテールロータ部３は、前後軸線における前方向に働く推力を発生することができる。
【００７４】
一方、駆動軸２１に対する回転位相に応じて各サイクロブレード２２における回動角が制御、つまりサイクリック制御がされると、テールロータ部３は、アンチトルク方向の力を発生することができる。
具体的には、アンチトルク方向の正の方向に対応する一の回転位相において、駆動軸２１を中心とした径方向の外側に向かう力を発生するピッチ角とし、アンチトルク方向の負の方向に対応する他の回転位相において、径方向の内側に向かう力を発生するピッチ角とし、一および他の回転位相の間ではピッチ角が連続的に変化する制御を行うと、各サイクロブレード２２はそれぞれのピッチ角に応じた力を発生する。
【００７５】
複数のサイクロブレード２２は駆動軸２１を中心とした円錐面上に配置されているため、例えば、一の回転位相においてサイクロブレード２２が発生する力と、他の回転位相においてサイクロブレード２２が発生する力は、前後軸線に沿う方向については各力の分力が打ち消しあい、アンチトルク方向については各力の分力が足し合わされる。他の回転位相においても同様であり、結局、本実施形態のテールロータ部３からアンチトルク方向の力が発生される。
また、スオッシュプレート３３の傾きを変えることにより、アンチトルク方向のみならず、３６０°どの方向にも推力を出すことができるため、本発明における実施形態であるテールロータ部３の適用によってテール部分が重くなり機体２の重心が後方に来た場合であっても、上方向の推力を出すことにより機体２の姿勢を適切な角度に設定することが可能である。
【００７６】
駆動軸２１の回転によりプロペラブレード４１が回転駆動されため、プロペラブレード４１から、前後軸線に沿う方向のうち前方向に働く推力をプロペラブレード４１から発生させることができる。特に、プロペラブレード４１のピッチ角を制御することにより、ヘリコプタ１が前進飛行する場合にのみ、プロペラブレード４１から推力を発生させ、ホバリング等の場合には推力を発生させないようにすることができる。
さらに、プロペラブレード４１がサイクロブレード２２の端部と駆動軸２１との間を繋ぐため、他にサイクロブレード２２を支持する部材を備えた場合と比較して、本実施形態のテールロータ部３の重量を軽減させることができるとともに、テールロータ部３の小型化を図ることができる。
【００７７】
プロペラブレード４１は、サイクロブレード２２の端部のうち、半径が大きな後ろ側端部に配置されるため、プロペラブレード４１の径を大きくすることができる。そのため、半径が小さな前側端部にプロペラブレード４１が配置された場合と比較して、プロペラブレード４１が発生する推力を大きくすることができる。
【００７８】
サイクロブレード制御部２３は、サイクロブレード２２より機体２に近い位置に配置されるため、サイクロブレード制御部２３をサイクロブレード２２が配置されている位置や、サイクロブレード２２よりも後側に配置した場合と比較して、本実施形態のヘリコプタ１における重心が後方に移動しにくくなる。さらに、テールロータ部３が設けられるテールブーム５などの構造物に求められる強度が低くなり、ヘリコプタ１の軽量化を図ることができる。
【００７９】
垂直安定板１３および水平安定板１４はサイクロブレード２２やプロペラブレード４１が回転する範囲の外側に配置されているため、作業者等は、サイクロブレード２２やプロペラブレード４１が回転している範囲を容易に認識できる。つまり、垂直安定板１３および水平安定板１４が回転範囲の外側に設けられていない場合と比較して、回転しているサイクロブレード２２との接触を容易に回避でき、作業者等の作業性の向上を図ることができる。
【００８０】
垂直安定板１３および水平安定板１４は前後軸線に沿って延びる板状の部材のため、本実施形態のテールロータ部３を備えたヘリコプタ１が前進飛行する際に、ヘリコプタ１の機体２の姿勢を安定させることができる。さらに、アンチトルク方向の力を発生させることができる。そのため、サイクロブレード２２は前後軸線の前方向に働く推力のみを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るヘリコプタの概略を説明する模式図である。
【図２】図１のテールロータ部の構成を説明する部分拡大図である。
【図３】図２のサイクロロータ部およびプロペラ部の構成を説明する模式図である。
【図４】図２のサイクロロータ部およびプロペラ部の構成を説明する模式図である。
【図５】図３のサイクロロータ部の構成を説明する模式図である。
【図６】図５のサイクロロータ部の構成を説明するＡ−Ａ断面視図である。
【図７】図２のプロペラ部の構成を説明する部分拡大図である。
【図８】サイクリック制御におけるサイクロブレード制御部の動作を説明する模式図である。
【図９】前進飛行時におけるサイクロロータ部に働く力の向きを説明する上側から見た模式図である。
【図１０】ホバリング等の時におけるサイクロロータ部に働く力の向きを説明する上側から見た模式図である。
【図１１】図１０におけるサイクロブレードのピッチ角を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  ヘリコプタ
２  機体
３  テールロータ部（テールロータ装置）
４  メインロータ
１３  垂直安定板（安定部）
１４  水平安定板（安定部）
２１  駆動軸
２２  サイクロブレード（サイクロ翼）
２３  サイクロブレード制御部（制御部）
２４  ブレード支持部（支持部）
４１  プロペラブレード（プロペラ翼、支持部）
Ｓ  回動軸線
【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】
2009051467.tif 000009
【図８】
2009051467.tif 000010
【図９】
2009051467.tif 000011
【図１０】
2009051467.tif 000012
【図１１】
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