(57)【要約】回転ブレードの回転ハブ搭載型回転組立体振動抑制システム（２０）であり、本システムは、第１の不平衡質量集中ロータ（３８）、第２の不平衡質量集中ロータ（４４）、第３の不平衡質量集中ロータ（３８’）、第４の不平衡質量集中ロータ（４４’）を含む。第１の不平衡質量集中ロータは回転組立体の中心回転軸（２８）に置かれた第１の不平衡質量集中ロータの回転中心軸（１３６）を有し、第２の不平衡質量集中ロータは回転組立体の中心回転軸に置かれた第２の不平衡質量集中ロータの回転中心軸（１４２）を有し、第３の不平衡質量集中ロータは回転組立体の中心回転軸に置かれた第３の不平衡質量集中ロータの回転中心軸（１３６’）を有し、第４の不平衡質量集中ロータは回転組立体の中心回転軸に置かれた第４の不平衡質量集中ロータの回転中心軸（１４２’）を有する。第１及び第２の不平衡質量集中ロータは、第１の振動周波数を抑制する第１の回転正味力ベクトルを生成するために、第１のロータ不平衡質量集中部及び第２のロータ不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、回転組立体の動作回転周波数より大きい第１の回転速度で駆動される。第３及び第４の不平衡質量集中ロータは、第２の振動周波数を抑圧する第２の回転正味力ベクトルを生成するために、第３のロータ不平衡質量集中部及び第４のロータ不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、回転組立体の動作回転周波数より大きい第２の回転速度で駆動される。
2012512082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ブレード回転翼航空機の回転ハブに装着された、回転組立体の回転中心軸を中心とする動作回転周波数での回転中に複数の振動周波数の振動を経験する回転ブレード回転翼航空機の回転ハブ組立体のための回転組立体振動抑制システムであって、前記回転組立体振動抑制システムは、
第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備え、
前記第１の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第１の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、
前記第２の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第２の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、
前記第３の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第３の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、
前記第４の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第４の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、
前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータは、第１の振動周波数を抑制する第１の回転正味力ベクトルを生成するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第１の回転速度で駆動され、
前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータは、第２の振動周波数を抑制する第２の回転正味力ベクトルを生成するために、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第２の回転速度で駆動される、
ことを特徴とする振動抑制システム。
【請求項２】
前記第１の振動周波数は前記第２の振動周波数と別個の周波数であり、前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータは前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータと独立に駆動され、制御される、請求項１記載の振動抑制システム。
【請求項３】
前記第１の振動周波数は前記第２の振動周波数と別個の周波数であり、前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置制御及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置制御は前記第３の不平衡質量集中ロータの回転位置制御及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置制御から分離される、請求項１記載の振動抑制システム。
【請求項４】
回転速度計入力、前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ及び前記第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラを含む、請求項１記載の振動抑制システム。
【請求項５】
前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１回転速度電子制御システム及び前記第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２回転速度電子制御システムを含む、請求項１記載の振動抑制システム。
【請求項６】
前記回転組立体振動抑制システムの故障検出時に前記ロータの回転を制御する故障モード制御プロトコルを含む、請求項１記載の振動抑制システム。
【請求項７】
前記第１の不平衡質量集中部は、前記第１の回転速度より小さい始動／停止回転速度中、前記第２の不平衡質量集中部に対向するように位置され、前記第３の不平衡質量集中部は、前記第２の回転速度より小さい始動／停止回転速度中、前記第４の不平衡質量集中部に対向するように位置される、請求項１記載の振動抑制システム。
【請求項８】
第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備える回転振動抑制システムを制御するコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、
前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータを、第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第１の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する第１プログラム命令、
前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータを、第２の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の前記制御とは別に、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第２の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する第２プログラム命令、
を含むコンピュータ媒体を備えることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項９】
前記コンピュータプログラム命令は、前記第１及び前記第２の不平衡質量集中ロータと独立に前記第３及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を計算するプログラム命令を含む、請求項８記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１０】
前記第１の不平衡質量集中部と前記第２の不平衡質量集中部の対向位置を維持するプログラム命令を含む、請求項８記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
前記回転振動抑制システムの故障検出時に前記ロータの回転を制御する故障モード制御プロトコルを含む、請求項８記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
複数のセンサ信号をモニタするプログラム命令を含む、請求項８記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
回転組立体振動抑制システムを制御するコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は、
第１ロータの回転及び第２ロータの回転を制御する第１のプログラム命令；
複数のセンサ信号をモニタする第２のプログラム命令；
モニタされた第１の振動周波数センサ信号が最小になるように前記第１ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第２ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する第３のプログラム命令；
第３ロータの回転及び第４ロータの回転を制御する第４のプログラム命令；
複数のセンサ信号をモニタする第５プログラム命令；
モニタされた第２の振動周波数センサ信号が最小になるように前記第３ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第４ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する第６のプログラム命令；
を含むコンピュータ読み取り可能な媒体を備えることを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
第１ロータの第１不平衡質量集中部を第２ロータの第２不平衡質量集中部に対向して位置させるコマンドを供給する下位速度プログラム命令を含む、請求項１３記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
少なくとも第１振動周波数の動作振動及び少なくとも第２振動周波数の動作振動を有する回転組立体のための回転振動抑制システムであって、前記回転振動抑制システムは、
前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第１回転速度で回転するように駆動される、第１不平衡質量集中部を有する第１ロータ、
前記回転組立体の動作回転周波数より大きい前記第１回転速度で回転するように駆動される、第２不平衡質量集中部を有する第２ロータ、
前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第２回転速度で回転するように駆動される、第３不平衡質量集中部を有する第３ロータ、
前記回転組立体の動作回転周波数より大きい前記第２回転速度で回転するように駆動される、第４不平衡質量集中部を有する第４ロータ、
複数の第１振動センサ信号を発生する少なくとも第１振動センサ、
複数の第２振動センサ信号を発生する少なくとも第２振動センサ、
第１のロータ回転位置センサ、
第２のロータ回転位置センサ、
第３のロータ回転位置センサ、
第４のロータ回転位置センサ、
前記第１ロータの回転及び前記第２ロータの回転を制御する第１のモータ制御ループ、
前記第１振動センサ信号及び前記第２振動センサ信号を最小にするために前記第１モータ制御ループにコマンドを供給する第１振動制御ループ、
前記第３ロータの回転及び前記第４ロータの回転を制御する第２のモータ制御ループ、
前記第１振動センサ信号及び前記第２振動センサ信号を最小にするために前記第２モータ制御ループにコマンドを供給する第２振動制御ループ、
を備えることを特徴とする回転振動抑制システム。
【請求項１６】
回転翼の動作回転周波数での回転中に少なくとも第１及び第２の振動周波数を有する回転翼ハブのための回転翼航空機の回転ハブ搭載型振動抑制システムであって、前記回転ハブ装着型の振動抑制システムは、
前記回転翼ハブに装着され、前記回転翼ハブと一緒に前記動作回転周波数で回転するシステムハウジングを備え、前記システムハウジングは、第１の不平衡質量集中部を備える第１のロータを有する第１の同軸リングモータ、第２の不平衡質量集中部を備える第２のロータを有する第２の同軸リングモータ、第３の不平衡質量集中部を備える第３のロータを有する第３の同軸リングモータ及び第４の不平衡質量集中部を備える第４のロータを有する第４の同軸リングモータを含み、
前記振動抑制システムを制御する電子制御システムを備え、前記電子制御システムは、前記第１の不平衡質量集中部の回転位置及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御する第１の回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記第１の回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムは、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部が前記動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動され、前記回転翼ハブの第１振動周波数を低減されるように前記第１同軸リングモータ及び前記第２同軸リングモータの速度及び位相を制御し、
前記電子制御システムは、前記第３の不平衡質量集中部の回転位置及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御する第２の回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記第２の回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムは、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部が動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動され、前記ヘリコプタ回転翼ハブの第２振動周波数が低減されるように前記第３同軸リングモータ及び前記第４同軸リングモータの速度及び位相を制御する、
ことを特徴とする回転ハブ装着型の振動抑制システム。
【請求項１７】
動作回転周波数で回転する回転ハブを備える航空機の複数の振動周波数を抑制する方法であって、前記方法は、
第１の不平衡質量集中部を備える第１のロータを有する第１の同軸リングモータ、第２の不平衡質量集中部を備える第２のロータを有する第２の同軸リングモータ、第３の不平衡質量集中部を備える第３のロータを有する第３の同軸リングモータ及び第４の不平衡質量集中部を備える第４のロータを有する第４の同軸リングモータを含む環状リングハウジングを準備するステップ、及び
振動抑制システムを制御する電子制御システムを準備するステップを備え、
前記電子制御システムは、前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記電子制御システムは、前記第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、
更に、前記環状リングハウジングを前記回転ハブとともに前記動作回転周波数で回転するように前記回転ハブに固定するステップ、
第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記動作回転周波数の第１の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動するステップ、
第２の振動周波数を抑制するために、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第３ロータ及び前記第４ロータを前記動作回転周波数の第２の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動するステップ、
を備えることを特徴とする振動抑制方法。
【請求項１８】
第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備える回転振動抑制システムを制御するコンピュータシステムであって、
前記コンピュータシステムは、第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータを第１の回転速度振動相殺回転周波数で駆動し、
前記コンピュータシステムは、第２の振動周波数を抑制するために、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータを第２の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する、
ことを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項１９】
前記コンピュータシステムは、前記第３及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を前記第１及び第２の不平衡質量集中ロータと独立に計算する、請求項１８記載のコンピュータシステム。
【請求項２０】
前記コンピュータシステムは、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部を対向位置に維持する、請求項１８記載のコンピュータシステム。
【請求項２１】
前記コンピュータシステムは、前記回転振動抑制システムの故障検出時に前記ロータの回転を制御する故障モード制御プロトコルを含む、請求項１８記載のコンピュータシステム。
【請求項２２】
前記コンピュータシステムは複数のセンサ信号をモニタする、請求項１８記載のコンピュータシステム。
【請求項２３】
電子振動抑制システムであって、
前記システムは第１ロータの回転及び第２ロータの回転を制御し、
前記システムは複数のセンサ信号をモニタし、
前記システムは、モニタされた第１振動周波数を最小にするために前記第１ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第２ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御し、
前記システムは第３ロータの回転及び第４ロータの回転を制御し、
前記システムは、モニタされた第２振動周波数を最小にするために前記第３ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第４ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する、
ことを特徴とする電子振動抑制システム。
【請求項２４】
前記システムは第１ロータの不平衡質量集中部を第２ロータの不平衡質量集中部に対向するように位置させる、請求項２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記システムは第３ロータの不平衡質量集中部を第４ロータの不平衡質量集中部に対向するように位置させる、請求項２３記載のシステム。
【請求項２６】
前記システムは回転振動抑制システムの故障検出時に前記ロータの回転を制御する故障モード制御プロトコルを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムは、前記第１ロータ及び前記第２ロータを制御する第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステム及び前記第３ロータ及び前記第４ロータを制御する第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含む、請求項２３記載のシステム。
【請求項２８】
回転翼の回転中心軸を中心に置かれた請求項２３記載のシステム。
【請求項２９】
前記第１及び第２ロータは前記第３及び第４ロータから分離されている、請求項２３記載のシステム。
【請求項３０】
開示された振動抑制システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００８年１２月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／１２２，１６０号の利益を主張するものであり、この出願は引用することによりここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、厄介な回転翼振動を抑制する方法／システムに関する。より詳しくは、本発明はヘリコプタ機体振動を抑制する方法及びシステム、特に厄介な回転ヘリコプタ振動を相殺する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ヘリコプタ振動は特に厄介で、機器に疲労及び磨耗を生じさせるとともに機内の乗員をイライラさせる。ヘリコプタのような回転組立体航空機ビークルでは、振動は特に厄介で、ビークルの中身に加えてビークルを構成する実際の構造及び構成要素を損傷し得る。
【０００４】
回転ビークルの振動を正確に経済的に相殺するシステム及び方法が必要とされている。ヘリコプタハブの振動を効率的に最小化する振動抑制方法が必要とされている。ヘリコプタの振動を効率的に最小化するロバストな振動抑制方法が必要とされている。厄介なヘリコプタ振動を抑圧する方法／システムが必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、本発明は、回転組立体の回転中心軸を中心とする動作回転周波数での回転中に複数の振動周波数の振動を受ける回転ブレード回転翼航空機の回転ハブ組立体のための回転ブレード回転ハブ搭載型回転組立体振動抑制システムを含む。本回転組立体振動抑制システムは、第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備える。前記第１の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第１の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、前記第２の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第２の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、前記第３の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第３の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有し、前記第４の不平衡質量集中ロータは前記回転組立体の中心回転軸に置かれた第４の不平衡質量集中ロータの中心回転軸を有する。前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータは、第１の振動周波数を抑制する第１の回転正味力ベクトルを生成するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第１の回転速度で駆動される。前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータは、第２の振動周波数を抑制する第２の回転正味力ベクトルを生成するために、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第２の回転速度で駆動される。
【０００６】
一実施形態において、本発明は、第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備える回転振動抑制システムを制御するコンピュータプログラム製品を含む。本コンピュータプログラム製品は、前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータを、第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第１の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する第１プログラム命令、及び前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータを、第２の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の前記制御と独立に、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第２の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する第２プログラム命令を含むコンピュータ媒体を備える。
【０００７】
一実施形態において、本発明は、回転組立体振動抑制システムを制御するコンピュータプログラム製品を含む。本コンピュータプログラム製品は、第１ロータの回転及び第２ロータの回転を制御する第１のプログラム命令、複数のセンサ信号をモニタする第２のプログラム命令、モニタされた第１の振動周波数センサ信号が最小になるように前記第１ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第２ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する第３のプログラム命令、第３ロータの回転及び第４ロータの回転を制御する第４のプログラム命令、複数のセンサ信号をモニタする第５プログラム命令、モニタされた第２の振動周波数センサ信号が最小になるように前記第３ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第４ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する第６のプログラム命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体を備える。
【０００８】
一実施形態において、本発明は、少なくとも第１振動周波数の動作振動及び少なくとも第２振動周波数の動作振動を有する回転組立体のための回転振動抑制システムを含む。本回転振動抑制システムは、前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第１回転速度で回転するように駆動される、第１不平衡質量集中部を有する第１ロータ、及び前記回転組立体の動作回転周波数より大きい前記第１回転速度で回転するように駆動される、第２不平衡質量集中部を有する第２ロータを含む。本回転振動抑制システムは、前記回転組立体の動作回転周波数より大きい第２回転速度で回転するように駆動される、第３不平衡質量集中部を有する第３ロータ、及び前記回転組立体の動作回転周波数より大きい前記第２回転速度で回転するように駆動される、第４不平衡質量集中部を有する第４ロータを含む。本回転振動抑制システムは、複数の第１振動センサ信号を発生する少なくとも第１振動センサを含む。本回転振動抑制システムは、複数の第２振動センサ信号を発生する少なくとも第２振動センサを含む。本回転振動抑制システムは、第１のロータ回転位置センサ、第２のロータ回転位置センサ、第３のロータ回転位置センサ、及び第４のロータ回転位置センサを含む。本回転振動抑制システムは、前記第１ロータの回転及び前記第２ロータの回転を制御する第１のモータ制御を含む。本回転振動抑制システムは、前記第１振動センサ信号及び前記第２振動センサ信号を最小にするために前記第１モータ制御にコマンドを供給する第１振動制御を含む。本回転振動抑制システムは、前記第３ロータの回転及び前記第４ロータの回転を制御する第２のモータ制御を含む。本回転振動抑制システムは、前記第１振動センサ信号及び前記第２振動センサ信号を最小にするために前記第２モータ制御にコマンドを供給する第２振動制御を含む。
【０００９】
一実施形態において、本発明は、回転翼の動作回転周波数での回転中に少なくとも第１及び第２の振動周波数を有する回転翼ハブのための回転翼回転ハブ搭載型振動抑制システムを含む。本回転ハブ装着型振動抑制システムは、前記回転翼ハブに装着され、前記回転翼ハブと一緒に前記動作回転周波数で回転するシステムハウジングを備え、前記システムハウジングは、第１の不平衡質量集中部を備える第１のロータを有する第１の同軸リングモータ、第２の不平衡質量集中部を備える第２のロータを有する第２の同軸リングモータ、第３の不平衡質量集中部を備える第３のロータを有する第３の同軸リングモータ及び第４の不平衡質量集中部を備える第４のロータを有する第４の同軸リングモータを含む。前記ハウジングは、前記振動抑制システムを制御する電子制御システムを備え、前記電子制御システムは、前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１の回転速度ロータ段のコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記第１の回転速度ロータ段のコントローラ電子制御サブシステムは、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部が前記動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動され、前記回転翼ハブの第１振動周波数を低減されるように前記第１同軸リングモータ及び前記第２同軸リングモータの速度及び位相を制御する。前記電子制御システムは、前記第３の不平衡質量集中部の回転位置及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御する第２の回転速度ロータ段のコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記第２の回転速度ロータ段のコントローラ電子制御サブシステムは、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部が動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動され、前記ヘリコプタ回転翼ハブの第２振動周波数が低減されるように前記第３同軸リングモータ及び前記第４同軸リングモータの速度及び位相を制御する。
【００１０】
一実施形態において、本発明は、動作回転周波数で回転する回転ハブを備える航空機の複数の振動周波数を抑制する方法を含む。本方法は、第１の不平衡質量集中部を備える第１のロータを有する第１の同軸リングモータ、第２の不平衡質量集中部を備える第２のロータを有する第２の同軸リングモータ、第３の不平衡質量集中部を備える第３のロータを有する第３の同軸リングモータ及び第４の不平衡質量集中部を備える第４のロータを有する第４の同軸リングモータを含む環状リングハウジング、及び振動抑制システムを制御する電子制御システムを準備するステップを備え、前記電子制御システムは、前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１の回転速度ロータ段のコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記電子制御システムは、前記第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２の回転速度ロータ段のコントローラ電子制御サブシステムを含む。本方法は、更に、前記環状リングハウジングを前記回転ハブとともに前記動作回転周波数で回転するように前記回転ハブに固定するステップ、第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記動作回転周波数の第１の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動するステップ、及び第２の振動周波数を抑制するために、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第３ロータ及び前記第４ロータを前記動作回転周波数の第２の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動するステップを含む。
【００１１】
一実施形態において、本発明は、第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備える回転振動抑制システムを制御する電子コンピュータシステムを含む。本システムは、第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータを第１の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する。本システムは、第２の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の制御と独立に、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータを第２の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する。
【００１２】
一実施形態において、本発明は電子振動抑制システムを含む。本システムは、第１ロータの回転及び第２ロータの回転を制御する。本システムは、複数のセンサ信号をモニタする。本システムは、モニタされた第１振動周波数を最小にするために前記第１ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第２ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する。本システムは、第３ロータの回転及び第４ロータの回転を制御し、モニタされた第２振動周波数を最小にするために前記第３ロータの回転速度、回転方向及び位相及び前記第４ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する。
【００１３】
以上の全体的な説明も以下の詳細な説明も本発明の例示であり、特許請求される本発明の性質及び特徴を理解するための概説又は骨組みを提供することを意図している。添付図面は本発明の更なる理解を与える点に含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部分を構成している。図面は本発明の種々の実施形態を示し、明細書の記載と相まって本発明の原理及び動作の理解に役立つ。
【００１４】
本発明の追加の特徴及び利点は以下の詳細な説明において説明され、以下の詳細な説明、請求項及び添付図面を含む記載から当業者に容易に明らかであり、またここに記載する本発明を実施することによって当業者に容易に認識される。
【００１５】
添付図面に示される本発明の好適な実施形態について以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】回転ブレード回転翼航空機の回転ハブ組立体のための回転組立体振動抑制システムを示す側面図である。
【図１Ｂ】回転ブレード回転翼航空機の回転ハブ組立体のための回転組立体振動抑制システムを示す上面図である。
【図２Ａ】ハブ搭載型回転組立体振動抑制システムの一実施形態を、環状リングハウジング内に収容された内部を明らかにするために約四分の一の部分を切除して示す図である。
【図２Ｂ】ハブ搭載型回転組立体振動抑制システムの一実施形態を、環状リングハウジング内に収容された内部を明らかにするために約四分の一の部分を切除して示す図である。
【図２Ｃ】ハブ搭載型回転組立体振動抑制システムの一実施形態を、環状リングハウジング内に収容された内部を明らかにするために約四分の一の部分を切除して示す図である。
【図３】回転組立体振動抑制システムの他の実施形態を示す図である。
【図４Ａ】質量集中部を有する不平衡質量集中ロータの一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】質量集中部を有する不平衡質量集中ロータの一実施形態を示す図である。
【図５Ａ】２つの異なる周波数を抑制するシステムの振動抑制に対するシミュレーション試験データを示す図である。
【図５Ｂ】２つの異なる周波数を抑制するシステムの振動抑制に対するシミュレーション試験データを示す図である。
【図５Ｃ】２つの異なる周波数を抑制するシステムの振動抑制に対するシミュレーション試験データを示す図である。
【図６Ａ】振動抑制システムの電子制御システムを示す図である。
【図６Ｂ】振動抑制システムの電子制御システムを示す図である。
【図７Ａ】不平衡ロータ及びモータの積層体及び個別の電子制御サブシステムの積層体の一実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】不平衡ロータ及びモータの積層体及び個別の電子制御サブシステムの積層体の一実施形態を示す図である。
【図７Ｃ】不平衡ロータ及びモータの積層体及び個別の電子制御サブシステムの積層体の一実施形態を示す図である。
【図８Ａ】不平衡ロータ及びモータの積層体及び個別の電子制御サブシステムの積層体の好適実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】不平衡ロータ及びモータの積層体及び個別の電子制御サブシステムの積層体の好適実施形態を示す図である。
【図９Ａ】本発明の別の実施形態のロータ段の積層体を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の別の実施形態のロータ段の積層体を示す図である。
【図１０Ａ】本発明のいくつかの実施形態の構造を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明のいくつかの実施形態の構造を示す図である。
【図１０Ｃ】本発明のいくつかの実施形態の構造を示す図である。
【図１０Ｄ】本発明のいくつかの実施形態の構造を示す図である。
【図１１Ａ】環状ハウジング内に収容する電子制御システムの一実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】環状ハウジング内に収容する電子制御システムの一実施形態を示す図である。
【図１１Ｃ】環状ハウジング内に収容する電子制御システムの一実施形態を示す図である。
【図１１Ｄ】環状ハウジング内に収容する電子制御システムの一実施形態を示す図である。
【図１１Ｅ】環状ハウジング内に収容する電子制御システムの一実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】ロータ段の積層を備える本発明の別の実施形態を示す図である。
【図１２Ｂ】ロータ段の積層を備える本発明の別の実施形態を示す図である。
【図１３】不平衡質量集中部を持つ不平衡ロータの他の実施形態を示す図である。
【図１４】不平衡質量集中部を持つ不平衡ロータの他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
一実施形態では、本発明は、回転ブレード回転翼航空機の回転ハブに搭載され、回転組立体の回転中心軸を中心として動作回転周波数で回転している間複数の振動周波数の振動を受ける回転ブレード回転翼航空機の回転ハブ組立体のための回転組立体振動抑制システムを包含する。図１Ａ−Ｂは、回転ブレード回転翼航空機の回転ハブに搭載され、回転組立体の回転中心軸２８を中心として動作回転周波数２６（１Ｐ）で回転している間複数の振動周波数の振動２４を受ける回転ブレード回転翼航空機の回転ハブ組立体２２のための回転組立体振動抑制システム２０を示す。（図に示されるように、回転ハブ組立体は回転しない機体／大地を基準に時計方向に１Ｐで回転する）。
【００１８】
図２Ａ−Ｃは、ハブ搭載型回転組立体振動抑制システム２０を示し、環状リングハウジング３０内に収容された内部を明らかにするために約四分の一の部分が切除されている。本ヘリコプタ回転ハブ装着型振動抑制システムは、ヘリコプタ回転翼ハブに搭載でき、ヘリコプタ回転翼ハブと一緒にヘリコプタ動作回転周波数で回転する環状リングハウジング３０を含む。本ヘリコプタ回転ハブ搭載型振動抑制システム３０は、第１の不平衡質量集中ロータ３８、第２の不平衡質量集中ロータ４４、第３の不平衡質量集中ロータ３８’、第４の不平衡質量集中ロータ４４’を含む。図３は、他の回転組立体振動抑制システム２０を示し、断面図はハウジング３０内に収容された４つのロータの断面図を示す。図４Ａ−Ｂは質量集中部４０，４６，４０’、４６’を有する不平衡質量集中ロータを示す。好ましくは、第１の不平衡質量集中ロータ３８は回転組立体の中心回転軸２８に置かれた第１の不平衡質量集中ロータの回転中心軸１３６を有し、第２の不平衡質量集中ロータ４４は回転組立体の中心回転軸２８に置かれた第２の不平衡質量集中ロータの回転中心軸１４２を有し、第３の不平衡質量集中ロータ３８’は回転組立体の中心回転軸２８に置かれた第３の不平衡質量集中ロータの回転中心軸１３６’を有し、第４の不平衡質量集中ロータ４４’は回転組立体の中心回転軸２８に置かれた第４の不平衡質量集中ロータの回転中心軸１４２’を有する。第１の不平衡質量集中ロータ３８及び第２の不平衡質量集中ロータ４４は、第１の振動周波数を抑制する第１の回転正味力ベクトルを生成するために、第１のロータ不平衡質量集中部４０及び第２のロータ不平衡質量集中部４６の回転位置を制御しながら、回転組立体の動作回転周波数２６（１Ｐ）より大きい第１の回転速度で駆動される。図１−４に示す好適な実施形態では、第１の不平衡質量集中ロータ３８及び第２の不平衡質量集中ロータ４４は４倍の振動相殺回転周波数（４Ｐ）で反対回転方向（回転ハブ組立体の回転と反対方向の回転）（ハブが図に示されるように時計方向に回転する場合は反時計方向）に駆動される。第１及び第２のロータ不平衡質量集中部４０，４６は、第１の回転正味力ベクトルを生成するために第１のロータ不平衡質量集中部４０及び第２のロータ不平衡質量集中部４６の回転位置を制御しながら回転ハブの回転方向と反対方向に４Ｐで駆動される。第３の不平衡質量集中ロータ３８’及び第４の不平衡質量集中ロータ４４’は、第２の回転正味力ベクトルを生成するために、第３のロータ不平衡質量集中部４０’及び第４のロータ不平衡質量集中部４６’の回転位置を制御しながら、回転組立体の動作回転周波数２６（Ｐ）より大きい第２の回転速度で駆動される。第１及び第２の回転力ベクトルは振動周波数（４Ｐ）を抑制するように制御される。図１−４に示す好適な実施形態では、第３の不平衡質量集中ロータ３８’及び第４の不平衡質量集中ロータ４４’は、１Ｐ回転フレームに対して第２の振動周波数（５Ｐ）を抑制する第２の回転正味力ベクトルを生成するために、第３のロータ不平衡質量集中部及び第４のロータ不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、４倍の振動相殺回転周波数（４Ｐ）で回転ハブ組立体の回転と共回転する方向に駆動される（ハブが図に示されるように時計方向に回転する場合は回転ハブと同じ方向に４Ｐ回転する）。Ｎ個のブレードを有するＰで回転するロータリハブの場合、第１及び第２の不平衡質量集中部は好ましくはＰの整数倍で、もっとも好ましくはＮＰでロータリハブの回転と反対方向に回転され、第３及び第４の不平衡質量集中部は好ましくはＰの整数倍で、もっとも好ましくはＮＰでロータリハブ回転と同じ方向に回転される。好ましくは、第１の不平衡質量集中部は、第１の回転速度より小さい始動／停止回転速度中、第２の不平衡質量集中部に対して対向する位置にされる。好ましくは、第３の不平衡質量集中部は、第２の回転速度より小さい始動／停止回転速度中、第４の不平衡質量集中部に対して対向する位置にされる。
【００１９】
好ましくは、第１の振動周波数は第２の振動周波数の高調波と異なる回転フレーム低調波の周波数であり、第１の不平衡質量集中ロータ及び第２の不平衡質量集中ロータは第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータと独立に駆動及び制御され、好ましくは第１の不平衡質量集中ロータ及び第２の不平衡質量集中ロータはハブ組立体及び第３及び第４のロータと反対方向に回転するように駆動される。好ましくは、第１の振動周波数の低調波は、１Ｐ回転フレームに対して、第２の振動周波数の高調波５Ｐトーンと異なる低調波周波数３Ｐトーンである。図５Ａ−Ｃは２つの異なる周波数を抑制するシステムの振動抑制に対するシミュレーション試験データを示し、試験は静止ヘリコプタ機体及び回転ハブを使用し、飛行中のヘリコプタ回転ハブ振動をシミュレートするためにリニアアクチュエータ擾乱発生器を用いてロータハブに振動を入力して行った。
【００２０】
第１の振動周波数は第２の振動周波数トーンと異なる低調波周波数トーンであり、第１の不平衡質量集中ロータの回転位置制御及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置制御は第３の不平衡質量集中ロータの回転位置制御及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置制御から分離される。好ましくは、別個のサブシステム５０’、５０”からなる電子制御システム５０を用いて、第１の不平衡質量集中ロータの回転位置制御及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置制御は第３の不平衡質量集中ロータの回転位置制御及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置制御から分離される。
【００２１】
好ましくは、振動抑制システムは、回転速度計入力、第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１の回転速度ロータ段のＶＣコントローラ及び第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２の回転速度ロータ段のＶＣコントローラを含む。図６は、回転速度計入力、３／REVコマンド（３Ｐコマンド）を第１のモータ制御ループに供給して第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１の回転速度ロータ段のＶＣコントローラ及び５／REVコマンド（５Ｐコマンド）を第２のモータ制御ループに供給して第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２の回転速度ロータ段のＶＣコントローラを含む振動抑制システムを示す。
【００２２】
好ましくは、振動抑制システムは、第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１の回転速度電子制御サブシステム５０’及び第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２の回転速度電子制御サブシステム５０”を含む。好ましくは、振動抑制システムの第１の回転速度電子制御サブシステム５０’は、第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１の回転速度ロータ３Ｐ段のＶＣコントローラであり、第２の回転速度電子制御サブシステム５０”は、第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２の回転速度ロータ５Ｐ段のＶＣコントローラである。
【００２３】
好ましくは、回転振動抑制システムは、回転組立体振動抑圧システムの故障が検知される間ロータの回転を制御する故障モード制御プロトコルを含み、好ましくは故障ロータを制動する。
【００２４】
好ましくは、第１の不平衡質量集中部は第１の回転速度より小さい第１の始動／停止回転速度中第２の不平衡質量集中部に対して対向する位置にされ、第３の不平衡質量集中部は第２の回転速度より小さい第２の始動／停止回転速度中第４の不平衡質量集中部に対して対向する位置にされる。
【００２５】
一実施形態では、本発明は、第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを備える回転振動抑圧システムを制御する、記憶媒体に格納された電子制御システムコンピュータプログラム製品を含む。本コンピュータプログラム製品はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。本コンピュータプログラム製品は、第１の不平衡質量集中ロータ及び第２の不平衡質量集中ロータを、第１の振動周波数を抑制する第１の正味力ベクトルを生成するために、第１の不平衡質量集中部及び第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第１の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する第１のプログラム命令を含む。好ましくは、質量集中部は３Ｐの低周波数を抑圧するように制御される。本コンピュータプログラム製品は、第３の不平衡質量集中ロータ及び第４の不平衡質量集中ロータを、第２の振動周波数を抑制する第２の正味力ベクトルを生成するために、第３の不平衡質量集中部及び第４の不平衡質量集中部の回転位置を第１の不平衡質量集中部及び第２の不平衡質量集中部とは別個に制御しながら、第２の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する第２のプログラム命令を含む。好ましくは、質量集中部は５Ｐの高波波を抑圧するように制御される。好ましくは、追加の命令によって回転速度の遷移中第１の不平衡質量集中部を第２の不平衡質量集中部に対して対向する位置にし、第３の不平衡質量集中部を第４の不平衡質量集中部に対して対向する位置にする。図２Ａ及び６Ｂはコンピュータ１１０６で読み取り、電子制御システム５０にアップロードし得る記憶媒体１１０７内のコンピュータプログラム製品を示し、電子氏システム５０及びサブシステム５０’，５０”はこのような命令を利用する。
【００２６】
好ましくは、コンピュータプログラム命令は、第１及び第２の不平衡質量集中ロータ位置と無関係に、第３及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を計算するプログラム命令を含む。
【００２７】
好ましくは、コンピュータプログラム命令は、回転速度計入力信号をモニタし、回転速度遷移中第１の不平衡質量集中部と第２の不平衡質量集中部及び第３の不平衡質量集中部と第４の不平衡質量集中部を対向する位置に維持するプログラム命令を含む。
【００２８】
好ましくは、回転振動抑制システムの故障の検出時にロータの回転を制御する故障モード制御プロトコルを含む。好ましくは、故障モード制御プロトコルは、検出した故障の故障ロータを制動する命令を含む。好ましくは、故障モード制御プロトコルはセンサ信号をモニタし、第１ロータの故障を検出することを含む。好ましくは、故障モード制御プロトコルはセンサ信号をモニタし、第２ロータの故障を検出することを含む。好ましくは、故障モード制御プロトコルはセンサ信号をモニタし、第３ロータの故障を検出することを含む。好ましくは、故障モード制御プロトコルはセンサ信号をモニタし、第４ロータの故障を検出することを含む。
【００２９】
好ましくは、コンピュータ命令は、複数のセンサシステムをモニタする命令を含む。好ましくは、コンピュータ命令は、ハウジング３０内に収容された複数の加速度計をモニタするプログラム命令を含む。好ましくは、コンピュータ命令はハウジング内に収容された複数の位置センサをモニタするプログラム命令を含み、これらの位置センサはロータ３８，４４，３８'、４４'の位置を検出し、好ましくはロータ上の磁気ターゲットを検出するハウジング内に組み込まれたホールセンサである。好ましくは、コンピュータ命令は、複数の故障センサ及び健全モニタセンサをモニタするプログラム命令を含む。
【００３０】
一実施形態では、本発明は、回転組立体振動抑制システムの電子制御用の記憶媒体に格納されたコンピュータプログラム製品を含む。本コンピュータプログラム製品は好ましくはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む。本コンピュータ電子制御プログラム製品は第１ロータの回転及び第２ロータの回転を制御する第１のプログラム命令を含む。本コンピュータ電子制御プログラム製品は複数のセンサ信号をモニタする第２のプログラム命令を含む。このコンピュータプログラム命令は第１のモニタされた振動周波数センサ信号を最小にするために第１ロータの回転速度、回転方向及び位相及び第２ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する第３のプログラム命令を含む。本コンピュータプログラム製品は第３ロータの回転及び第４ロータの回転を制御する第４のプログラム命令を含む。本コンピュータプログラム製品は複数のセンサ信号をモニタする第５のプログラム命令を含む。本コンピュータプログラム命令は第２のモニタされた振動周波数センサ信号を最小にするために第３ロータの回転速度、回転方向及び位相及び第４ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する第６のプログラム命令を含む。
【００３１】
好ましくは、本コンピュータプログラム製品及びシステムは、速度が振動抑制回転速度より下位にあるとき、好ましくはシステムの始動及び停止時に、第１ロータの第１不平衡質量集中部を第２ロータの第２不平衡質量集中部に対して対向するように向けるコマンドを供給する下位速度プログラム命令を含む。好ましくは、コンピュータプログラム製品及びシステムは、速度が振動抑制回転速度より下位にあるとき、好ましくはシステムの始動及び停止時に、第３ロータの第１不平衡質量集中部を第４ロータの第２不平衡質量集中部に対して対向する位置にするコマンドを供給する下位速度プログラム命令を含む。
【００３２】
一実施形態では、本発明は、少なくとも第１の振動周波数（動作振動）及び第２の振動周波数（動作振動）を有する回転組立体用の回転振動抑制システムを含む。本回転振動抑制システムは、第１の不平衡質量集中部を有する第１ロータを含み、第１ロータは回転組立体の動作回転周波数より大きい第１の回転速度で、好ましくは反対方向に回転するように駆動され、回転組立体の回転と反対方向に回転する。本回転振動抑制システムは、第２の不平衡質量集中部を有する第２ロータを含み、第２ロータは回転組立体の動作回転周波数より大きい第１の回転速度で、好ましくは回転組立体の回転と反対方向に回転するように駆動される。本回転振動抑制システムは、第３の不平衡質量集中部を有する第３ロータを含み、第３ロータは回転組立体の動作回転周波数より大きい第２の回転速度で、好ましくは同じ回転方向に回転するように駆動され、回転組立体と一緒に回転する。本回転振動抑制システムは、第４の不平衡質量集中部を有する第４ロータを含み、第４ロータは回転組立体の動作回転周波数より大きい第２の回転速度で、好ましくは回転組立体の回転と同じ方向に回転するように駆動される。本回転振動抑制システムは、複数の第１の振動センサ信号を発生する少なくとも一つの第１の振動センサを含む。本回転振動抑制システムは、複数の第２の振動センサ信号を発生する少なくとも一つの第２の振動センサを含む。本回転振動抑制システムは、第１の回転位置センサ、第２の回転位置センサ、第３の回転位置センサ及び第４の回転位置センサ、好ましくは４つのロータの位置を検出するホール効果センサを含む。本回転振動抑制システムは、好ましくは、第１ロータの回転及び第２ロータの回転を制御する第１のモータ制御ループを含み、第１段のＶＣコントローラモータコマンドを受信する。本回転振動抑制システムは、好ましくは、第１の振動センサ信号及び第２の振動センサ信号が最小になるように、ロータを制御し第１モータ制御ループにコマンドを供給する第１振動制御ループの第１回転速度段のＶＣコントローラを含む。本回転振動抑制システムは、好ましくは、第３ロータの回転及び第４ロータの回転を制御する第２モータ制御ループを含み、第２段のＶＣコントローラモータコマンドを受信する。本回転振動抑制システムは、好ましくは、第１の振動センサ信号及び第２の振動センサ信号が最小になるように、ロータを制御し第２モータ制御ループにコマンドを供給する第２振動抑制ループの第２回転速度段のＶＣコントローラを含む。好ましくは、第２振動制御ループの第２段のＶＣコントローラは第１振動制御ループの第１段のＶＣコントローラと独立に第２モータ制御ループに命令を出す。
【００３３】
好ましくは、モータ制御ループはロータ回転位置センサから導出されるそれぞれの回転位置帰還信号に基づいてそれぞれのモータの制御ループを閉じる。好ましくは、システムはソフト始動停止制御サブシステムを含み、ソフト始動停止制御サブシステムは第１の不平衡質量集中部を第２の不平衡質量集中部に対して対向する位置にし、第３の不平衡質量集中部を第４の不平衡質量集中部に対して対向する位置にするコマンドを出す。好ましくは、ソフト始動停止制御サブシステムは、回転速度の増加中に第１の不平衡質量集中部を第２の不平衡質量集中部に対して対向する位置にし、第３の不平衡質量集中部を第４の不平衡質量集中部に対して対向する位置にするプログラム命令を含む。好ましくは、ソフト始動停止制御サブシステムは、回転速度の減少中に第１の不平衡質量集中部を第２の不平衡質量集中部に対して対向するように向け、第３の不平衡質量集中部を第４の不平衡質量集中部に対して対向するように向けるように命令するプログラムを含む。
【００３４】
一実施形態では、本発明は、回転翼航空機回転ハブに搭載され、回転翼動作回転周波数で回転中に少なくとも第１及び第２の振動周波数の振動を受ける回転翼ハブのための振動抑制システムを含む。本回転ハブ搭載型振動抑制システムは、回転翼ハブに装着され、回転翼ハブと一緒に動作回転周波数で回転するシステムハウジングを備える。好ましくは、システムハウジングは電子機器収容キャビティサブシステム及び隣接同軸ロータハウジングキャビティサブシステムを含み、ロータハウジングキャビティサブシステムはロータを含む。システムハウジングは、好ましくは、第１の不平衡質量集中部を備える第１のロータを有する第１の同軸リングモータ及び第２の不平衡質量集中部を備える第２のロータを有する第２の同軸リングモータを収納する。システムハウジングは、好ましくは、第３の不平衡質量集中部を備える第３のロータを有する第３の同軸リングモータ及び第４の不平衡質量集中部を備える第４のロータを有する第４の同軸リングモータを収納する。
【００３５】
システムハウジングは、好ましくは、振動抑制システムを制御する電子制御システム、好ましくはコンピュータ記憶媒体に格納可能で、それからローディング可能なコンピュータプログラム製品からのプログラム命令を操作し実行するコンピュータ媒体を用いるコンピュータ電子機器を収納する。
【００３６】
この電子制御システムは、好ましくは、第１の不平衡質量集中部の回転位置及び第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御する第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、この第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムは、第１の不平衡質量集中部及び第２の不平衡質量集中部が動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で直接駆動されるように第１同軸リングモータ及び第２同軸リングモータの速度及び位相を制御し、回転翼ハブの第１の振動周波数を低減する。
【００３７】
この電子制御システムは、好ましくは、第３の不平衡質量集中部の回転位置及び第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御する第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、この第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムは、第３の不平衡質量集中部及び第４の不平衡質量集中部が動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で直接駆動されるように第３同軸リングモータ及び第４同軸リングモータの速度及び位相を制御し、ヘリコプタ回転翼ハブの第２の振動周波数を低減する。
【００３８】
好ましくは、第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムは第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムから分離し、好ましくは、２つのサブシステムがそれらのロータを他のロータと独立に制御して、第１及び第２のロータが第３及びダクト４のロータの位置に直接依存しないようにする。
【００３９】
好ましくは、この第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムは第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムから物理的に分離し、好ましくは、少なくとも２つの電子機器層に重ねられ、好ましくは、電子制御サブシステムは中心回転軸の近く、即ちハウジングの内径の近くに、ハウジングの外径から遠く離して収容される。好ましくは、ロータは層に積み重ねられ、電子サブシステムも層に積み重ねられ、電子サブシステムはハウジング内径に近接配置され、ロータはハウジング外径に近接配置される。
【００４０】
図１１は、第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステム５０’が第２回転速度ロータのＶＣコントローラ電子制御サブシステム５０”から物理的に分離された好適な実施形態を示し、好ましくは、電子制御システム５０は垂直方向に積み重ねられた第１ロータ段（３Ｐ段−回転速度ロータ段）及び第２ロータ段（５Ｐ段−回転速度ロータ段）からなる。図１１Ｃ−Ｅに示されるように、第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステム５０’は、好ましくは、第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステム５０”から物理的に分離され、２つのサブシステムは２つのサブシステムの間の物理的な中央分離帯で示すように左及び右サブシステムに分離される。好ましくは、ロータは層に積み重ねられ、図１１に示されるように、電子制御システム５０は最上層であり、３Ｐ段及びその積み重ねロータは次の層として、及び５Ｐ段及びその積み重ねロータは最下層として積み重ねられる。
【００４１】
一実施形態では、本発明は、動作回転周波数で回転する回転ハブを備える航空機の複数の振動周波数を抑制する方法を含む。本方法は、第１の不平衡質量集中部を持つ第１ロータを有する第１の同軸リングモータ、第２の不平衡質量集中部を持つ第２ロータを有する第２の同軸リングモータ、第３の不平衡質量集中部を持つ第３ロータを有する第３の同軸リングモータ、第４の不平衡質量集中部を持つ第４ロータを有する第４の同軸リングモータを含む環状リングハウジング及び振動抑制システムを制御する電子制御システムを準備するステップを含む。好ましくは、この電子制御システム（コンピュータ電子機器）はコンピュータ記憶媒体に記憶可能なコンピュータプログラム製品からの命令を実行し、この電子制御システムは、前記第１の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第２の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含み、前記電子制御システムは、前記第３の不平衡質量集中ロータの回転位置及び前記第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を制御する第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラ電子制御サブシステムを含む。
【００４２】
本方法は、好ましくは、前記環状リングハウジングを前記回転ハブとともに前記動作回転周波数で回転するように前記回転ハブに固定するステップ、第１の振動周波数を抑制する第１の回転正味力ベクトルを生成するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第１ロータ及び前記第２ロータを前記動作回転周波数の第１の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動するステップ、及び第２の振動周波数を抑制する第２の回転正味力ベクトルを生成するために、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、前記第３ロータ及び前記第４ロータを前記動作回転周波数の第２の整数倍の振動相殺回転周波数で駆動するステップを含む。
【００４３】
好ましくは、第１回転速度ロータ段のＶＣコントローラの電子制御サブシステムは、第１の不平衡質量集中部及び第２の不平衡質量集中部が動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で直接駆動されるように第１同軸リングモータ及び第２同軸リングモータの速度及び位相を制御し、回転翼ハブの第１の振動周波数を低減する。この制御は、第３の不平衡質量集中部及び第４の不平衡質量集中部が動作回転周波数の整数倍の振動相殺回転周波数で直接駆動されるように第３同軸リングモータ及び第４同軸リングモータの速度及び位相を制御し、ヘリコプタ回転翼ハブの第１の振動周波数を低減する第２回転速度ロータ段のＶＣコントローラの電子制御サブシステムと独立に行われる。
【００４４】
図７及び図８は、本発明のいくつかの実施形態を示す。図７Ａ−Ｃは不平衡ロータ及びモータの積層体及び個別の電子制御サブシステム５０’，５０”の積層体を示す。好ましくは、ロータ段は垂直方向に積み重ねることができ、好ましくは電子制御サブシステムは軸２８及びハウジングの内径に近接配置し、ロータ不平衡質量は軸から遠く離れたハウジング外径に近接配置する。図７と図８の比較が示すように、垂直方向に積層可能なロータ段は分離するのが好ましく、好適な実施形態では、第１段を図８に示すように分離し、単独で利用可能する。図９Ａ−Ｂは、ロータ段の積層体を備える本発明の別の実施形態を示す。図９Ｂはハウジング３０内に収容されたロータ及び不平衡質量の位置をセンサ７０で検出する実施形態を示し、センサ７０は制御する不平衡質量の回転位置に関する位置情報を提供する位置に取り付けられる。一実施形態では、内部モータ制御ループはロータを駆動するモータの制御ループをロータ磁気エンコーダ位置センサ７０、好ましくはホールセンサから得られるロータモータ位置帰還情報に基づいて閉じる。内部ループはモータの位置を振動抑制段ＶＣコントローラから送られるREV CMDのようなコマンドを追跡するようにサーボ制御する。図６では、好ましくはこれらのコマンドは供給される回転速度計信号入力に対する位相の形である。図１０Ａ−Ｄは本発明のいくつかの実施形態を示す。図１０Ａは、第１の不平衡ロータ偏心質量集中部４０を持つ第１の不平衡ロータ３８を有する第１のモータ３６を示す。図１０ｂは、第２の不平衡ロータ偏心質量集中部４６を持つ第２の不平衡ロータ４４を有する第２のモータ４２を示す。図１０Ｃは、第３の不平衡ロータ偏心質量集中部４０’を持つ第３の不平衡ロータ３８’を有する第３のモータ３６’を示す。図１０Ｄは、第４の不平衡ロータ偏心質量集中部４６’を持つ第４の不平衡ロータ４４’を有する第４のモータ４２’を示す。図１１は環状ハウジング内に収容するための電子制御システム５０の一実施形態を示し、電子制御システム５０の回路基板は直交配置された加速度計７２を含み、振動センサ加速度計歯２は直交加速度振動信号を供給する。図１２Ａ−Ｂはロータ段の積層を備える本発明の別の実施形態を示す。図１２Ａでは、電子制御システム５０は下部ロータの下に積層されている。図１３−１４は不平衡質量集中部を持つ不平衡ロータの他の実施形態を示す。
【００４５】
一実施形態では、本発明は、第１の不平衡質量集中ロータ、第２の不平衡質量集中ロータ、第３の不平衡質量集中ロータ、第４の不平衡質量集中ロータを備える回転振動抑制システムを制御するコンピュータシステムを含み、本システムは、前記第１の不平衡質量集中ロータ及び前記第２の不平衡質量集中ロータを、第１の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第１の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する。本システムは、更に、前記第３の不平衡質量集中ロータ及び前記第４の不平衡質量集中ロータを、第２の振動周波数を抑制するために、前記第１の不平衡質量集中部及び前記第２の不平衡質量集中部の前記制御とは別に、前記第３の不平衡質量集中部及び前記第４の不平衡質量集中部の回転位置を制御しながら、第２の回転速度振動相殺回転周波数で駆動する。本システムは、好ましくは、第３及び第４の不平衡質量集中ロータの回転位置を第１及び第２の不平衡質量集中ロータの回転位置と独立に計算する。本システムは、好ましくは、第１の不平衡質量集中部と第２の不平衡質量集中部を対向する位置に維持する。本システムは、好ましくは、回転振動抑圧システムの故障検出時にロータの回転を抑制する故障モード制御プロトコルを含む。本システムは、好ましくは、複数のセンサ信号をモニタする。
【００４６】
一実施形態では、本発明は第１のロータの回転及び第２のロータの回転を制御する電子振動制御システムを含む。本システムは複数のセンサ信号をモニタする。本システムは、第１のモニタ振動周波数センサ信号を最小にするために第１ロータの回転速度、回転方向及び位相及び第２ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する。本システムは、第２のモニタ振動周波数センサ信号を最小にするために第３ロータの回転速度、回転方向及び位相及び第４ロータの回転速度、回転方向及び位相を制御する。好ましくは、本システムは第１ロータの第１不平衡質量集中部を第２ロータの第２不平衡質量集中部に対して対向する位置にする。好ましくは、本システムは第３ロータの第３不平衡質量集中部を第４ロータの第４不平衡質量集中部に対して対向する位置にする。好ましくは、本システムは回転振動抑制システムの故障検出時にロータの回転を抑制する故障モードプロトコルを含む。
【００４７】
当業者であれば本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の偏向や変形を成し得ること明らかであろう。従って、本発明は、これらの偏向及び変形も、それらが添付の請求項及びそれらの等価物の範囲に入るならば、本発明に含むことを意図している。請求項における異なる用語及び語句の使用は同じ又は異なる構造又はステップにより満足され得ることを意図している。
【図１Ａ】
2012512082.tif 000003
【図１Ｂ】
2012512082.tif 000004
【図２Ａ】
2012512082.tif 000005
【図２Ｂ】
2012512082.tif 000006
【図２Ｃ】
2012512082.tif 000007
【図３】
2012512082.tif 000008
【図４Ａ】
2012512082.tif 000009
【図４Ｂ】
2012512082.tif 000010
【図５Ａ】
2012512082.tif 000011
【図５Ｂ】
2012512082.tif 000012
【図５Ｃ】
2012512082.tif 000013
【図６Ａ】
2012512082.tif 000014
【図６Ｂ】
2012512082.tif 000015
【図７Ａ】
2012512082.tif 000016
【図７Ｂ】
2012512082.tif 000017
【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
2012512082.tif 000019
【図８Ｂ】
2012512082.tif 000020
【図９Ａ】
2012512082.tif 000021
【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
2012512082.tif 000023
【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2012512082.tif 000026
【図１１Ａ】
2012512082.tif 000027
【図１１Ｂ】
2012512082.tif 000028
【図１１Ｃ】
2012512082.tif 000029
【図１１Ｄ】
2012512082.tif 000030
【図１１Ｅ】
2012512082.tif 000031
【図１２Ａ】
2012512082.tif 000032
【図１２Ｂ】
2012512082.tif 000033
【図１３】
2012512082.tif 000034
【図１４】
2012512082.tif 000035
【国際調査報告】
2012512082.tif 000036
2012512082.tif 000037
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