JP2007015681A - 改良型振動制御装置を備えたヘリコプタ - Google Patents

Abstract

【課題】振動を減少させるために、高重量で大型かつ高エネルギー消費量のアクチュエー
タを必要としない、低コストで設計されたヘリコプタを提供する。
【解決手段】ロータ(２)と、該ロータ（２）に接続手段（４）によって接続された機体（
３）と、該機体（３）の振動を制御する制御装置（６）とを有するヘリコプタ（１）であ
って、制御装置(６)が機体（３）の振動に関連した信号を発する発生手段（７）と、振動
を減少させるために信号に関連した力を機体（３）に発生させる動作手段（８）とを有す
るヘリコプタ（１）において、動作手段（８）が接続手段（４）によって保持されている
ヘリコプタ（１）。
【選択図】図３

Description

本発明は、改良型振動制御装置を備えたヘリコプタに関する。

周知のように、ヘリコプタは、前面にコックピットを形成すると共にヘリコプタの設備
機器を収容する機体と、該機体中心部の上部に取り付けられ、ヘリコプタの方向を維持し
て制御するために力を発生させるメインロータと、ヘリコプタを操縦するためにメインロ
ータと協働するテイルロータとを有する。
機体は、多数の接続ロッドを用いてヘリコプタ全体を支持するメインロータに接続され
ており、すなわち、メインロータのパイロンの外殻からロッドによって「ぶら下がってい
る」。

以下の記載では、ヘリコプタのメインロータのみに言及しており、したがって、単純化
のために、「メインロータ」ではなく「ロータ」と単に記載している。

周知のように、ロータの動作のために接続ロッドを介した機体に振動が生じ、それゆえ
、搭乗員を不快にさせ、機体自体の動的応力を生じさせる。
このような振動を減少させるために、ヘリコプタは、機体の振動と関連した数値を算出
すると共に振動を減殺するように機体に力場を発生させる制御装置を備える。
さらに具体的に言うと、公知の制御装置が、機体の所定箇所の加速度に関連した各信号
を発するための多数の加速度計と、機体に前記力場を発生させる役割を果たす一つまたは
複数のアクチュエータと、加速度計によって生じた信号を受信し、アクチュエータを制御
するための制御信号を発する電子ユニットとを有する。

効率的だとしても、前述のタイプの制御装置は特に、過度に設計上の制限を加えること
なく、ヘリコプタのエネルギー消費量並びに設備機器の大きさおよび重量を減少させるこ
とに対する産業界における切実なニーズに関して、さらなる改良の余地を残す。
特に、公知のアクチュエータは、力場が加えられる機体の領域から大きく離れた領域の
振動を減少させるのには不十分で、したがって、機体の別の領域に均一でない振動を生じ
させてしまう。
結果として、搭乗員の配置は、力場がアクチュエータによって加えられる位置に応じて
定められることになる。

さらに、機体の振動は、機体が接続ロッドに接続された箇所から大きく離れた領域では
より大きくなる。そして、これら領域の振動を減少させるために、特に強い力場をアクチ
ュエータによって発生させなければならず、それゆえ、より高重量で大型かつ高エネルギ
ー消費量のアクチュエータが必要となる。
アクチュエータによって機体に発生する力場は、交番パターンを有するので、力場が発
生する機体の領域が疲労応力に曝され、したがって、大型化および高重量化せざるを得な
くなる。

本発明の目的は、前述の欠点を解消し、直接的な低コスト化方法で前述の要求を満たす
ように設計されたヘリコプタを提供することである。

本発明によれば、ロータと、該ロータに接続手段によって接続された機体と、該機体の
振動を制御する制御装置とを有するヘリコプタであって、前記制御装置が前記機体の振動
に関連した信号を発する発生手段と、前記振動を減少させるために前記信号に関連した力
を前記機体に発生させる動作手段とを有するヘリコプタにおいて、前記動作手段が前記接
続手段によって保持されていることを特徴とするヘリコプタが提供される。
本発明の好適で、限定的でない実施形態を、添付図面を参照しながら実施例によって表
す。

図１の参照符号１はヘリコプタを示し、該ヘリコプタは、ヘリコプタ全体を支持する力
を発生させるロータ２と、図示してないが搭乗員および様々な設備機器を収容する機体３
と、支持力を機体３に伝達するためにロータ２および機体３の間に介在する接続組立体４
とを有する。

また、（図１、３には示されていないが）ヘリコプタ１は機体３の振動を制御する制御
装置６を有し、好適な実施形態において、該制御装置６は機体３の中心箇所の加速度値を
算出し、振動を減殺するために機体に力場を発生させる。
さらに具体的に言うと、制御装置６は、機体３の各箇所に取り付けられ、それぞれの取
付箇所の加速度に応じた各信号を発するための多数の加速度計７と、前記力場を生み出す
ための多数のアクチュエータ８（図３において図示略）とを有する。
また、制御装置６は、ヘリコプタ１の種々の特性パラメータを保存し、加速度計７によ
って発せられる信号を受信し、制御装置６自体がアクチュエータ８を制御するための制御
信号を発する。

アクチュエータ８は、接続組立体４によって直接取り付けられているのが好ましい。
さらに具体的に言うと、接続組立体４は、多数のロッド９（図示された実施例において
は４本のロッド）を有し、これらロッド９は、各アクチュエータ８を収容すると共にロー
タ２の公知のパイロンの外殻１１から機体３の略平面の上部１２に支持力を伝達する。
さらに具体的に言うと、外殻１１は回転可能にロータ２を支持し、その底部で、十字型
部材５および該十字型部材５の両側にあるロッド９によって、機体３の上部１２に取り付
けられている。

各ロッド９は、機体３の上部１２およびロータ２の軸線に対して傾斜した各軸線Ａに沿
って延びていると共に両端部３０、３１を有し、その一方が上部１２に接続され、他方が
外殻１１に接続されている。
さらに具体的に言うと、各ロッド９は二つの部材１３、１４を有し、これら部材は、軸
線Ａに沿って長手方向に延び、それぞれ端部３０、３１を形成し、また、端部３０、３１
の軸方向にそれぞれ反対の端部３２、３３で、軸線Ａが共通のプレート１６に取り付けら
れている。図３に示すように、部材１３の端部３２および部材１４の端部３３はプレート
１６の両側で、軸線Ａに沿って多数のボルトによって締め付けられている。

部材１３が端部３２で中空で開口しているので、プレート１６および端部３０は、関連
するアクチュエータ８を収容するための部材１３内部で閉じたキャビティ１５を形成して
いる。
各ロッド９は、大径領域２６を有し、該領域２６は、端部３０からの方が端部３１から
よりも軸線方向に離れている。
さらに具体的に言うと、領域２６は、部材１４の端部３３とプレート１６と端部３２か
ら延びる部材１３の軸方向の部分２８とを含む。
実際、部材１３は、端部３０から端部３２に向かって径方向にサイズが増大しており、
さらに具体的に言うと、端部３０から延びる部分２７と、該部分２７およびプレート１６
の間に軸線方向に介在する部分２８とによって形成される。部材１４は、端部３１から端
部３３に向かって径方向にサイズが増大しており、部材１３よりも軸線方向長さが短い。

図（図１および図２）に示した実施例では、二本のロッド９が、上部１２に接続された
それぞれの部材１３と、外殻１１に接続されたそれぞれの部材１４とを有し、他の二本の
ロッド９は、上部１２に接続されたそれぞれの部材１４と、外殻１１に接続されたそれぞ
れの部材１３とを有する。
したがって、接続組立体４の全体の大きさが、上部１２に近接したそれぞれ大径領域２
６を有する二本のロッド９と、外殻１１に近接したそれぞれ領域２６を有する他の二つの
ロッド９によって最小化している。

図３を参照すると、各アクチュエータ８は、それぞれのプレート１６に取り付けられ、
各ロッド９の各軸線Ａに沿って力が生じるようにユニット１０によって駆動される。ロッ
ド９が、機体３の振動を減少させる力を機体３に伝達し、力の強さと方向は、ユニット１
０によって生じる出力信号によって定まる。
さらに具体的に言うと、各アクチュエータ８は、例えば多数のネジ１７によって軸線Ａ
に対して交差する部分２４でプレート１６に取り付けられたシェル２０と、該シェル２０
の内側で軸線Ａに対して平行に稼働可能であって、かつ、シェル２０に弾性的に接続され
たウェイト２１と、ユニット１０によって制御され、軸線Ａに沿った力をウェイト２１に
発生させるための電磁場発生器２３とを有する。
さらに具体的に言うと、部分２４は、アクチュエータ８を関連するロッド９に接続する
唯一の部分であり、アクチュエータ８および関連するロッド９は、ネジ１７によって部分
２４で力を伝達するだけである。

ウェイト２１は、好ましくは金属製であり、例えば、二つのつる巻バネ２２を用いて、
シェル２０に弾性的に接続されている。各つる巻バネ２２は、ウェイト２１の各軸線方向
の端部とシェル２０との間に挿入され、ウェイト２１およびシェル２０の間で軸線Ａに対
して平行に力を伝達する。

実際の使用時は、ロータ２の動作が、ロッド９によって機体３に伝達される支持力を発
生させ、制御装置６によって制御された振動を、ロッド９を介して機体３に発生させる。
さらに具体的に言うと、ユニット１０は、機体が振動した状態に関連し、かつ、加速度
計７によって発せられた信号と、メモリーに保存された主要なヘリコプタのパラメータと
に基づいて各電磁場発生器２３の信号を処理する。

それぞれの制御信号に基づいて、各電磁場発生器２３は、それぞれのウェイト２１を各
軸線Ａに沿って動かす力を発生させる。各つる巻バネ２２を用いて、各ウェイト２１の移
動によって、各シェル２０上に各軸線Ａに沿った力が発生し、該力は各プレート１６によ
って部分２４で各ロッド９に伝達される。
前記力に応じて、各ロッド９は、機体３の振動の程度を減少させる力を機体３に発生さ
せる。

図４の変更例は、全体として参照符号８'で示される、接続組立体４の各ロッド９に取
り付けられたアクチュエータの異なる実施形態に関する。アクチュエータ８'はアクチュ
エータ８と同様であるので、両者の違いに関してのみ以下に記載する。可能であれば、ア
クチュエータ８および８'の対応するまたは等しい部品は同じ参照符号を用いて示す。
さらに具体的に言うと、アクチュエータ８'はトロイダル形状であり、軸線Ａと同軸で
あって中を貫通してロッド９が取り付けられた台座２５'を形成し、ロッド９の径方向外
側へ突出するプレート１６の部分でロッド９に取り付けられている。

本発明によるヘリコプタ１の利点は前述の記載より明らかであろう。
特に、制御装置６は、過度に設計上の制限を加えることなく、機体３の振動を減少させ
る点と、ヘリコプタ１のエネルギー消費量並びに設備機器の大きさおよび重量を減少させ
る点において効果的である。

実際、アクチュエータ８、８'は接続組立体４に取り付けられ、振動が機体３に広がる
前に、ロータ２から機体３への振動を減少させる力場を作り出す。
さらに具体的に言うと、力場はロッド９に接続された機体３の上部１２の領域に生じる
。
その結果として、力場の交番パターンは、機体３の応力を作り出さず、したがって、高
重量化、大型化をもたらす特段の補強を必要としない。一方、ロッド９に接続された上部
１２の領域における疲労応力は、ロッド９から機体３へ支持力を伝達するこの領域が、元
々より重くかつより大きいので、重量をわずかしか増加させない。

また、制御装置６は、エネルギー消費量が非常に少ない。実際、つる巻バネ２２とウェ
イト２１とを適切な大きさにすることによって、各アクチュエータ８、８'の固有振動数
は、ロータ２によって発生し、機体３に伝達される交番の力場の優位周波数に変化する。
このような状態では、機体３の振動を効果的に減少させるために、各電磁場発生器２３に
よって、非常に小さい力をそれぞれのウェイト２１上に作用させるだけで良い。
さらに、制御装置６は、振動が機体３に伝達される前に作動することによって、機体３
の振動を均一に制御するので、アクチュエータ８、８'の配置は、機体３内で搭乗員の収
容設備を、特に調整することはない。

最終的には、各アクチュエータ８、８'は各部分２４でそれぞれのロッド９を用いて力
を伝達するだけなので、ロッド９およびアクチュエータ８、８'は特に激しい伸展／圧縮
の応力に曝されず、したがって、重量と大きさが増大するような特段の補強を必要としな
い。

添付した特許請求の範囲に定義された保護の範囲から逸脱することなく、ヘリコプタ１
を変更してもよいということは明らかである。

本発明による振動制御装置を特徴とするヘリコプタを、明確化のために部品が取り外された状態で示した斜視図である。 図１の細部をより拡大した斜視図である。 図１の振動制御装置のより拡大した横断面図である。 図３の振動制御装置の別の実施形態の横断面図である。

符号の説明

１ ヘリコプタ
２ ロータ
３ 機体
４ 接続手段
６ 制御装置
７ 発生手段
８、８' 動作手段

Claims (6)

1. ロータ(２)と、該ロータ（２）に接続手段（４）によって接続された機体（３）と、該
   機体（３）の振動を制御する制御装置（６）とを有するヘリコプタ（１）であって、前記
   制御装置(６)が前記機体（３）の振動に関連した信号を発する発生手段（７）と、前記振
   動を減少させるために前記信号に関連した力を前記機体（３）に発生させる動作手段（８
   、８'）とを有するヘリコプタ（１）において、前記動作手段（８、８'）が前記接続手
   段（４）によって保持されていることを特徴とするヘリコプタ（１）。
2. 前記接続手段（４）が、軸線（Ａ）に沿って延びると共に該軸線（Ａ）に対して両端部
   で前記ロータ（２）および前記機体（３）に接続された少なくとも一つのロッド（９）を
   有することと、前記動作手段（８、８'）が前記軸線（Ａ）に対して交差する唯一の部分
   （２４）で力を伝達するために前記ロッド（９）に接続された少なくとも一つのアクチュ
   エータ（８、８'）を有することとを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ。
3. 前記アクチュエータ（８、８'）が前記ロッド（９）のキャビティ（１５）内に収容さ
   れることを特徴とする請求項２に記載のヘリコプタ。
4. 前記アクチュエータ（８、８'）が前記ロッド（９）の外側に配置されることを特徴と
   する請求項２に記載のヘリコプタ。
5. 前記アクチュエータ（８、８'）が、前記ロッド（９）が貫通して同軸に延びる貫通し
   た台座（２５'）を形成することを特徴とする請求項４に記載のヘリコプタ。
6. 前記動作手段（８、８'）が、前記部分（２４）で前記ロッド（９）に接続可能なシェ
   ル（２０）と、該シェル（２０）に弾性的に接続されると共に該シェル（２０）内に収容
   されるウェイト（２１）と、前記軸線（Ａ）に対して平行な成分を有する力を前記ウェイ
   ト（２１）上に生じさせる電磁場発生器（２３）とを有することを特徴とする請求項２〜
   ５のいずれか一つに記載のヘリコプタ。

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