JPH0229560B2 - Mukansetsugatakaitenyoku - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転翼航空機に用いられる無関節回
転翼に関する。

近年疲労強度の高い繊維強化複合材を用いて回
転翼のハブを製作し、ハブの腕の曲げ及び捩れた
わみによつて回転翼羽根のピツチ変更、フラツプ
運動及びリードラグ運動を許容する無関節回転翼
が開発されつつある。このような回転翼の周知の
形態は、概略次の通りである。すなわち、回転軸
に固定されるハブに、断面がほゞ長方形をなした
たわみ桁の形態の腕を回転翼羽根と同数設け、こ
れを等間隔で放射方向に向けて配置し、そのたわ
み桁の外端に回転翼羽根を剛に取りつける。この
たわみ桁は、回転翼羽根のピツチ変化及びフラツ
ピング偏位を夫々許容するべく、捩れ及び上下方
向の曲げたわみに対し非常に大きなたわみ性を呈
し、他方羽根のリードラグ運動を生ずる面内には
より小さいたわみ性を呈するよう調整される。と
ころで、ヘリコプターの主回転翼の場合、必要な
たわみ性を付与するには、たわみ桁は回転翼の半
径の30％以上にも達する非常に長い長さが必要と
される。ちなみに、全関節型回転翼では、ハブは
回転翼半径の10％程度である。この長いたわみ桁
の外端に位置する回転翼羽根に所望のピツチ変化
を与えるために、長く且つ曲げ及び捩れに剛なト
ルク管の形態のピツチハウジングがたわみ桁を囲
んで設けられる。ピツチハウジングはその外端が
回転翼羽根に固定され、内端は、ピツチハウジン
グの内側で、たわみ桁に心決めするためのエラス
トマダンパーを備えた球面状軸受を介してたわみ
桁と結合し、また内端の外側に設けたピツチホー
ンがピツチリンクを介してスワツシユプレートに
連結される。

ところで、無関節型回転翼を主回転翼に用いる
場合は、羽根の不安定性を減衰するためにリード
ラグダンパーの取り付けが望まれるが、前述の如
く羽根のリードラグ運動がたわみ桁のたわみ変形
によつて許容されており、しかも、たわみが長い
桁の全長に亘つてなだらかに生じるためダンパー
の有効な取付位置が決め難く且つたわみ桁の周囲
を長いピツチハウジングで包み込んでしまうため
一層リードラグダンパーの取り付け場所を求める
ことが困難となる。更に加えて、羽根のリードラ
グ運動が羽根のピツチ角に影響を与えてピツチ角
を変化させるいわゆる「ピツチラグカツプリン
グ」が問題となる。これらの問題に対し、一つの
解決策が特開昭53−89200号で提案されているが、
この構造はリードラグ運動によつて生じるピツチ
ハウジングとたわみ桁間の相対変位をダンパーの
作動に利用するため、ダンパーはピツチハウジン
グの内端とたわみ桁の根元部の間に取りつけるこ
とを強いられ、たわみ桁の回転軸取付部付近が多
くの部品の集中によつて特に複雑化する不都合が
ある。また、リードラグ運動とピツチ運動を切り
離すため、心決め球面軸受の球体を上下に２分割
して、たわみ桁の上下面に別々に配置し、この半
球体が一方でリードラグ方向に直線状の、また他
方で球面状の複式滑動を行なうように構成するの
で、この心決め軸受は構造が複雑であるばかり
か、両半球体の中心が一致していないと偏摩耗し
たり、焼き付きを起す恐れがあり、半球体の極め
て正確な位置決めが必要となる。また、半球体と
たわみ桁の滑り面は平面で且つ平行であり、その
間隔は非常に高精度でなくてはならない。このよ
うな心決め軸受は当然非常に高価となる欠点があ
る。またこの軸受にリードラグ方向の大きな荷重
が掛つた場合はくさび効果によつて軸受のアウタ
ーレースが上下方向に押し出されるような力を受
けるので、これを支えるには非常に剛性の高いピ
ツチハウジングが必要でピツチハウジングの重量
を非常に増大させることになる。更に、球面軸受
の揺動角度を確保するためには球体の寸法をほゞ
たわみ桁の板厚に比例して大きくする必要があ
り、軸受の大型化をまねき、従つてまた、たわみ
桁の巾の寸法に制約を加える欠点がある。

一般に、回転翼は空力面、空弾性面、疲労強度
面、振動面等様々の面からの要求が集合されて設
計をまとめることが困難な装置であり、いわば固
定翼機の主翼にも似て回転翼航空機の総ての操縦
特性を決定付けてしまうような重要な部分であ
り、特にたわみ桁の厚みや巾は回転軸取付部付近
において決定的に重要なものになる。従つて、い
わば二次的な要求である心決め軸受の構造面から
の制約やダンパーの取り付け位置の面からの制約
等がたわみ桁の設計条件に加わらないような構造
にすることが望ましい。

本発明は、上記の事情に鑑み、ダンパー取り付
け位置の選択巾が広く且つ単純な構造の心決め軸
受でピツチラグカツプリングを回避できる無関節
回転翼を得ることを目的とするものである。

すなわち、本発明による無関節型回転翼は、回
転軸と、該回転軸に固定されたハブとからなり、
前記ハブは放射状に延びて先端に回転翼羽根を支
持する複数本のたわみ桁部材を有し、間隔をもつ
て前記たわみ桁部材を囲むようにピツチハウジン
グが設けられて、このピツチハウジングは外端部
が前記回転翼羽根の内端部に対し剛な関係すなわ
ち該内端部に対し一体又は剛に結合され、内端部
が前記ハブ上の球面軸受によりねじれ方向には柔
かくリードラグ方向には剛に支持されており、前
記ピツチハウジングはリードラグ方向の曲げ剛性
が低い可撓部を有し、この可撓部においてピツチ
ハウジングが回転翼羽根のリードラグ運動に応じ
て屈曲できるようになつたことを特徴とする。

本発明においては、ピツチハウジングにリード
ラグ方向の曲げ剛性が低い可撓部を設け、この可
撓部においてピツチハウジングが回転翼羽根のリ
ードラグ運動に応じて屈曲できるように構成して
あるので、リードラグ方向のたわみはほとんどこ
の可撓部でのみ生ずることになり、この区間をは
さんでダンパーを設ければ十分にリードラグ運動
の減衰効果を発揮させることができる。また、可
撓部の位置や、低剛性化には種々の方法を採用で
きるので、設計面で非常に有利である。

以下、本発明の実施例を図について説明する。
まず、第１図ないし第６図において、回転翼は回
転軸６の上端に固定されたハブ１を有し、このハ
ブ１には90゜間隔で放射方向に延びるたわみ桁部
材５が一体に形成されている。たわみ桁部材５
は、図から明らかなように、水平方向に扁平な矩
形断面の板ばね形状であり、上下方向すなわちフ
ラツプ方向にはたわみ易く、回転方向すなわちリ
ードラグ方向のたわみに対しては比較的に剛であ
る。また、このたわみ桁部材は、ねじりに対する
剛性は比較的低い。

たわみ桁部材５の外側には、該部材５に対し間
隔をもつて中空状のピツチハウジング１０３が配
置される。ピツチハウジング１０３は、第７図に
示すように、全体として中空筒形であり、内端部
付近に、回転方向前後に向いた大きな切欠き３
７，３８が形成されている。この切欠き３７，３
８は、ピツチハウジング１０３を外側部１０３ａ
および内側部１０３ｂに区切つており、外側部１
０３ａと内側部１０３ｂとは、切欠き３７，３８
により残された上下２個の連結部８３，８４によ
り連結されている。連結部８３，８４は、第７図
に示すように上下方向に長いほぼ矩形の断面形状
であり、したがつてピツチハウジング１０３は、
リードラグ方向にはこの切欠き３７，３８におい
て比較的容易にたわむことができるが、ねじりに
対しては十分な剛性を保持するので、ピツチハウ
ジングとしての目的は十分に果すことができる。
この切欠き３７，３８を有するピツチハウジング
１０３上の部分が、リードラグ方向の曲げ剛性が
低い可撓部を形成する。切欠き３８を挟んで外側
部１０３ａと内側部１０３ｂにはリードラグダン
パを取付けるための耳金具１３４，１３５が形成
され、また内側部１０３ｂにはピツチホーン１３
６が形成されている。本例の構造では、連結部８
３，８４には大きな曲げ応力が作用するので、ピ
ツチハウジングは疲労強度の高い複合材料で製造
することが好ましく、またそのばあい、連結部で
は繊維の方向が曲げ応力の方向に向くように羽根
の長手方向に配置することが好ましい。この構造
は、ヒンジ機構を用いないので、ヒンジ機構の欠
点すなわち摩耗や遊び、保守点検が必要なこと、
部品点数が多いこと、などの問題を伴なわない、
という利点がある。

ピツチハウジング１０３の外側部１０３ａは、
その外端部において一方ではたわみ桁部材５に、
他方では回転翼羽根２の内端部に剛に結合されて
いる。したがつて、たわみ桁部材５は、ピツチハ
ウジング１０３の外側部１０３ａを介して羽根２
に剛結合されている。ピツチハウジング１０３の
内側部材１０３ｂは、内端部で、球面軸受７を介
してたわみ桁部材５に支持される。すなわち、第
２図および第３図に示すように、たわみ桁部材５
の内端部には開口５１が形成され、この開口５１
に突出するように支持軸７１がたわみ桁部材５に
固定されており、この支持軸７１に球状の軸受部
材７２が支持されている。ピツチハウジング３の
内側部材３２には、その内端に球面の座７３を有
する支持部材７４が取付けられ、この座７３にお
いて軸受部材７２により支持されている。したが
つて、ピツチハウジング３の内端は、リードラグ
方向およびフラツピング方向にはたわみ桁部材５
に対し剛に支持され、たわみ桁部材５の長手方向
軸まわりには回転可能である。

ピツチハウジング１０３の外側部１０３ａと内
側部１０３ｂとの間には、リードラグダンパ４が
配置されている。すなわち、外側部１０３ａには
取付耳金具１３４が形成され、内側部１０３ｂは
取付耳金具１３５が形成されており、リードラグ
ダンパ４の両端のクレビス金具４１，４２がこれ
ら耳金具３４，３５に取付けられる。また、ピツ
チハウジング３の内側部１０３ｂには、内端部付
近にピツチホーン１３６が形成され、このピツチ
ホーン１３６にピツチリンク８が連結され、公知
の形式のスワツシユプレート（図示せず）を介し
て操縦力が与えられるようになつている。したが
つて、ピツチリンク８から伝えられる操縦力はピ
ツチハウジング１０３を介して回転翼羽根２に伝
えられ、たわみ桁部材５のねじりを生じながら羽
根２にピツチ角変化を与える。飛行中に空気力に
よつて生じるフラツピングに対しては、ピツチハ
ウジング１０３は内端部が球面軸受７により支持
されているため、たわみ桁部材５の上下方向のた
わみを拘束することはない。また、リードラグ方
向の動きに対しては、ピツチハウジング１０３は
可撓部を構成する切欠き３７，３８のところで折
れまがることができ、たわみ桁部材５のたわみに
拘束を与えない。また、このときのピツチハウジ
ング３の折れ曲りは必ず可撓部を構成する切欠き
３７，３８のところで生じるので、リードラグダ
ンパ４はリードラグ運動に対し十分な減衰力を与
えることができる。

この構造においては、リードラグダンパの取付
位置は自由度が大きく、回転翼構造も特にハブ付
近がすつきりとした簡単な構造になる。また、リ
ードラグ運動とピツチ角運動との関係を考察する
と、たとえば第６図に示すラグ運動のばあい、羽
根の後退角αが生じると、ピツチハウジング１０
３の内側部１０３ｂは球面軸受７のまわりに前向
きに角βだけ回転し、ピツチリンク８に傾斜を生
じるが、ピツチリンク８の取付点での内側部３２
の移動量は小さく、したがつてピツチリンク８の
傾斜も非常に小さいので、羽根２のピツチ角変化
は無視し得る程度しか生じない。

第８図ないし第１０図は、本発明の別の実施例
を示すもので、本例におけるピツチハウジング２
０３は、内端部付近に波形の可撓部２０４を有す
る。第９図に水平断面で示すように、この可撓部
２０４は回転方向に見て前後部にのみ形成され、
ピツチハウジング２０３はリードラグ方向には容
易にたわむことができる。また、第１０図の垂直
断面で示すように、可撓部２０４では上下部の壁
厚を大きくして上下方向の曲げ剛性を高めるよう
にしてある。ピツチハウジング２０３には可撓部
２０４を挟んでリードラグダンパ取付けのための
耳金具２３４，２３５が設けられ、内端部付近に
はピツチホーン２３６が設けられている。本例の
構造は、前述した各実施例に比べて構造内に連続
しており、軽量化をはかりやすい、という利点が
ある。さらに、全体として板厚にばらつきがな
く、複合材料で製作するのに適している。複合材
料で本実施例のピツチハウジングを製作するばあ
いには、繊維方向を長手方向に対し±45゜方向に
向けて配置した捩れ部材９３を全周に配置し、上
下部、ならびにリードラグダンパー取付金具３４
より羽根長手方向外側では回転方向前後部にも、
曲げ部材９４，９５を一方向材を用いて配置する
ことが好ましい。この一方向材は、羽根長手方向
にその繊維方向を向けることが良いと考えられ
る。

第１１図はリードラグダンパ４の代りに別の形
式のダンパを使用した例であり、第１２図に示す
ように、断面Ｕ字型の剛なダンパー支持部材４０
８がピツチハウジング１０３の切欠き３７，３８
より外側で、該ピツチハウジング１０３に一端を
固定され、他端は切欠き３７，３８より内側で、
ピツチハウジング１０３の上下面に夫々矩形断面
のエラストマー部片４１２を介して接着結合され
る。従つて、ピツチハウジング１０３がその切欠
において屈曲すればダンパー支持部材４０８の内
端とピツチハウジングとの間に相対変位が生じエ
ラストマー部片４１２は減衰作用を発生する。更
にまた、必要に応じ、ピツチハウジングの内端部
とハブとの間にダンパーを取りつけることも勿論
可能である。

なお、本発明ではピツチハウジングやハブを羽
根を含めて一体化することも可能であり、またハ
ブを実施例で示した以外の部分で分割したり結合
したりすることも出来る。更にまた、本発明は主
回転翼以外に尾部回転翼にも十分適用できるもの
である。

本発明は以上のように構成されているので、次
のような効果を奏する。

まず、羽根のリードラグ運動によつてピツチハ
ウジングが、所望の位置で屈曲運動するので、リ
ードラグダンパーの取りつけの問題を全関節型回
転翼のばあいと同様に扱うことが可能となり、殊
に、たわみ桁を介さずにダンパーを取りつけるこ
とも可能であつて、無関節主回転翼におけるダン
パー取り付けに関する問題は一掃される。さらに
加えて、ピツチハウジングの内側部は羽根のリー
ドラグ運動によつて単に心決め軸受を中心に首振
り運動するだけであるので、心決め軸受部では従
来のようなリードラグ方向の変位を許容する機能
が全く不要となり、従つて心決め軸受部の構造が
著しく簡素化できると共にリードラグ運動による
羽根のピツチ角変化量も極く僅かとなし得て、無
関節回転翼におけるピツチラグカツプリング問題
は全く無視できるものとなる。かくの如く本発明
によれば構造が簡単で保守点検の容易な実用的無
関節回転翼が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による回転翼の要部
の平面図、第２図はピツチハウジングの詳細を示
す斜視図、第３図は第２図のａ−ａ線断面図、第
４図は第２図のｂ−ｂ線断面図、第５図は第３図
のｄ−ｄ線断面図、第６図はラグ運動時のピツチ
ハウジングの動きを示す平面図、第７図はピツチ
ハウジングの斜視図、第８図は本発明の他の実施
例を示すピツチハウジングの斜視図、第９図は第
８図のピツチハウジングの水平断面図、第１０図
はその垂直断面図、第１１図はダンパ取付けの他
の例を示す断面図、第１２図は第１１図のｅ−ｅ
線断面図である。 １…ハブ、２…回転翼羽根、３…ピツチハウジ
ング、４…ダンパ、５…たわみ桁部材、６…回転
軸、７…球面軸受、３１…ピツチハウジング外側
部、３２…ピツチハウジング内側部、７１…支持
軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸と、該回転軸に固定されたハブとから
   なり、前記ハブは放射状に延びて先端に回転翼羽
   根を支持する複数本のたわみ桁部材を有し、間隔
   をもつて前記たわみ桁部材を囲むようにピツチハ
   ウジングが設けられて、このピツチハウジングは
   外端部が前記回転翼羽根の内端部に対し剛の関係
   にあり、内端部が前記ハブ上の球面軸受によりね
   じれ方向には柔かくリードラグ方向には剛に支持
   されており、前記ピツチハウジングはリードラグ
   方向の曲げ剛性が低い可撓部を有し、この可撓部
   においてピツチハウジングが回転翼羽根のリード
   ラグ運動に応じて屈曲できるようになつたことを
   特徴とする無関節型回転翼。 ２ 上記ピツチハウジングはその一部の区間にお
   いて、回転方向前後部で切欠かれ、この切欠きに
   より前記可撓部が形成されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の無関節型回転翼。 ３ 上記ピツチハウジングは、強化繊維と樹脂よ
   り成り、前記切欠きにより残された連結部におい
   ては羽根長手方向に繊維を配置したことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の無関節型回転
   翼。 ４ 上記ピツチハウジングは筒状をなし、回転方
   向前後部に波状の凹凸部を有し、この凹凸部によ
   り前記可撓部が形成されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の無関節型回転翼。 ５ 上記ピツチハウジングは強化繊維と樹脂より
   成り、前記凹凸部を含む全面は羽根長手方向に対
   して±45゜方向に繊維を向けて配置し、上下部に
   は該可撓部を含み、帯状に一方向材を配置し、該
   一方向材はその繊維方向を羽根長手方向に向けた
   こことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   無関節型回転翼。