JPH0425920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヘリコプターの回転翼のブレードに係
り、特に複合材料で作られ、曲げの力によく耐え
るだけでなく、ねじり力に対しても十分の余裕度
を以つて耐える構造のヘリコプターのブレード及
びこのヘリコプターのブレードの製造方法に関す
る。

〔従来技術および問題点〕

ヘリコプターの回転翼のブレードを、ハブの関
節部分に取り付け、ブレードの抑角、フラツピン
グ角度、抗力調整のための角度を変化させるため
に、ブレードを動かすようにした技術手段方法
は、たとえば、フランス特許第2427251号により
知られている。この技術手段の利点は、ブレード
の基部を２つに分岐させてフオークを形成し、こ
のフオークの端部を層状構造の球形荷重支持ブロ
ツクの内部フレームに直結できる点にある。この
タイプの構造は、構成部品の数を減らし、回転翼
の構造を簡素化及び軽量化し、ブレードとハブと
をブレードの振動中心の近傍で結合させることに
より、結合に要する力を減少させることができ、
ブレードの強度を向上させ、揚力発生翼巾に対す
る制限を除くことができる。

また、公知のコンパートメント型ブレードは、
前縁部近傍に一箇の区画を有するか、又はブレー
ドの翼弦方向に多数の区画を有する。この種のブ
レードの主な利点は、前記区画のねじりに対する
抵抗力を強めて、ブレードの曲げとねじりを複合
した外力による変形を防ぎ得る点にある。

しかしながら、ブレードが固定用フオークを有
する場合には、その構造が著しく複雑になるだけ
で、ブレードの風車部分とフオーク形の基部との
結合部分の強度を十分大きくすることができな
い。

実際、区画が１箇のブレードでは、フオークの
分岐部分を形成するために前記区画を二つに分割
しなければならないから、この区画からフオーク
への移行部分がねじり力の伝達に極めて不都合な
構造になる。ブレードが翼弦方向に多数の区画を
有する場合には、この区画をフオークの分岐部分
まで延ばすために、この区画のうちの少なくとも
１箇を、ねじり力の伝達に適しない構造にせざる
を得ず、そのために区画からフオークへの移行部
が脆弱になる。勿論、このような脆弱箇所を、補
強部材やリブの取付け、フープの形とし、又はそ
の他の方法で補強して連続的な構造にすることは
できるが、そのためには製造工程が極めて複雑に
なる。このように、フオーク部と区画とを有する
ブレードを簡単で経済的に作る実用的な方法はま
だ開発されていない。

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
従来の問題点を解消するとともに、ブレードが損
傷を受けても分解せずに回転を維持することがで
きるようにした、ヘリコプターのブレード及びこ
のヘリコプターのブレードの製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔発明の目的及び概要〕

本発明のヘリコプターのブレードは、ブレード
の厚さ方向に２つの区画を重ねた構造の強固な構
造部を有し、この構造部はフオーク状分岐部のた
めのフレームまで延び、ブレードを回転翼ハブに
固定する。

厳密に言えば、本発明の第１の目的は、ヘリコ
プターの回転翼に装着され、前縁の近傍から風車
部分の翼弦方向のほぼ中央部分まで強固な構造部
になつているブレードを提供することにあり、本
発明の第２の目的は、前記ブレードの製造方法を
提供することにある。

本発明のヘリコプターのブレードは、ブレード
の前縁の近傍に区画を備えた枠組を配置した複合
材料で作られたヘリコプターの回転翼のブレード
において、この枠組は、長手方向に重ねられる細
長い２つの区画を有し、上記各区画は、樹脂を含
浸させた繊維の束で形成された前部桁および後部
桁と、軽い材料で形成されこれら前部桁と後部桁
の間に配置された充填コアと、前部桁と後部桁と
充填コアを囲むケーシングとを有し、上記ケーシ
ングは、ねじり部を形成するように、ブレードの
長手方向の軸線に対して斜めに配列された平行繊
維で形成した１層以上の繊維層を有し、これら２
つのねじり部は、ケーシングの重ね合わされた結
合部分重合することで一体結合されるとともに、
枠組に後部に、充填部材および外側被覆材を配置
して構成される。

本発明のヘリコプターのブレードの製造方法
は、ブレードの形状に対応する型部を備えた２つ
の成形半型を準備し、各成形半型にブレードの外
皮層と区画のケーシングを形成する平行なプリプ
レグ繊維層の第一部とを配置し、ブレードの前縁
となる部分に繊維の束を配置し、この繊維の束に
隣接して軽い多泡材料のコアを配置し、このコア
に隣接して区画の後部桁および区画のケーシング
を形成する平行なプリプレグ繊維層の第二部を配
置し、上記ケーシングの一方に、区画骨組の後部
を充填するための充填材料とフオークの脚を開く
ようにするための楔型部材とフオークの各脚を離
間させフオーク接合部の空間を確保するための２
箇の組立工具とを配置し、ついで、２箇の成形半
型を結合し、繊維に含浸した樹脂材料を重合する
ことで１つの成形型を形成するようにして構成さ
れる。

本発明の他の特徴は、ブレードのフオーク形の
基部から脚を延びし、このフオークに２本の分岐
枝を設け、この各分岐枝で各ねじり部の桁端を形
成する形状とし、その上側のねじり部の桁端をそ
の下側のねじり部の桁端に対して角度をなすよう
に広げ、このフオークの分岐枝の端部を適当な距
離離間させて、このフオークの分岐枝を楔形の充
填部材の両側に結合させる。このようにして、構
造部をブレードの先端部から基部までブレードに
沿い、直角方向に、且つ補強部材を使用すること
なく、容易に且つ無理なく、連続した構造とする
ことができる。

各桁の繊維の束で作り、この繊維の束をフオー
クの各分岐枝の端部のソケツトの周囲で折り返え
すことにより、ブレードを回転翼のハブに固定で
きるようにする。

さらに、ブレードの基部の近傍に（ピツチを変
えるための）制御部材又は緩衝部材を固定するた
めのフオーク接続部を設け、このフオーク接続部
の各桁に関節後の受け軸を設け、他の小さい桁を
受け軸に巻いて延ばし、この桁を適当に方向づけ
た繊維の束で作り、これを後部桁トに合わせ、他
に部材を用いることなく、ねじり部の構造部の一
部を構成するようにする。

フオーク接続部の受け軸もブレードの構造部の
中にとり込む。そのためには繊維層で受け軸をく
るんで受け軸の周囲に補強部分を形成し、これを
対応するねじり部の後部桁で支持し、ねじり部の
ケーシングで覆う。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明による複合材料で作られたヘ
リコプターの回転翼のブレード１を示し、このブ
レード１は、２つのねじり部材２，３によつて形
成された強固な構造部を有している。これら２つ
のねじり部材２，３は、ブレード１の前縁側４で
重ね合わされている。この構造部の後部はブレー
ド１の後縁部５の近くまで延びており、この後部
には充填部材６（軽くて繊維質のもの、たとえば
多泡材料）が充填されている。上記構造部及び充
填部材はブレードの外被を形成するケーシング７
で包まれている。ブレード１を回転翼のハブに固
定するために、このブレード１の基部は、２箇の
離間した分岐枝８ａ，８ｂ（第２図）を備えたフ
オーク状部分８をなしている。また、このブレー
ド１の基部にはフオーク接続部９が設けられてい
る。このフオーク接続部９は２箇の脚により京成
されている（第１図及び第２図には、１本の脚９
ａのみを示す）。さらに、前記ブレード１は前縁
部４を保護するためのキヤツプ状板１０を有す
る、このキヤツプ状板１０はステンレスにより形
成されている。

各ねじり部材２，３は、第８図に示すように、
前部桁１１ａ，１１ｂと、後部桁１２ａ，１２ｂ
と、中間コア１３ａ，１３ｂとから構成されてい
る。上記前部桁１１ａ，１１ｂは、重合性樹脂を
含浸させた繊維の束で作られ、前縁部の輪郭を形
成する。上記後部桁１２ａ，１２ｂは、前部桁１
１ａ，１１ｂと同様に重合性樹脂を含浸させた繊
維の束で作られている。上記前部桁１１ａ，１１
ｂと後部桁１２ａ，１２ｂと中間コア１３ａ，１
３ｂの桁組立体は、予め樹脂を含浸した１層以上
の繊維層１４ａ，１４ｂで被覆されている。樹脂
含浸繊維層１４ａ，１４ｂは、ブレードの長手方
向の軸線に対して角度をなす平行な（ガラス繊維
等の）繊維で作られている。前記繊維層の接合さ
れた部分は、樹脂の重合を行つた後には、単一の
壁部１５を形成する。この壁部１５は２つのねじ
り部材を連結する強固に安定した連結部を構成す
る。

第１図の左側の破断した形で記載した部分に、
外側湾曲形前部桁１１ａ、コア１３ａ、後部桁１
２ａ及びケーシング１４ａの一部分を示す。この
ケーシング１４ａは、第８図に示すように隆起し
て前記ブレードの外表面を形成し、このケーシン
グの他方の端部に結合されている。前記各部の組
立体は前記壁部１５の上にあり、この壁部１５の
下に前記ねじり部材の外側湾曲形の前縁桁１１ｂ
と、コア１３ｂと、後部桁１２ｂがある。前記ケ
ーシング１４ｂの後端部と前記ケーシング１４ａ
の後端部との間に、第８図に示すように、前記充
填部材６の最も厚い部分が入る。

第１図の右側の部分に前記ブレードの基部を示
す。この図は前記ブレードの基部を、その外皮を
部分的に剥いだ状態で示す。この図に示すよう
に、このブレードの基部の構造部は、従つて前記
固定用フオーク８の各構造部も、これに対応する
ねじれ部材の前記桁１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１
２ｂの延長部によつて形成される。前記桁は繊維
の束で作られ、この繊維の束は、前記フオークの
分岐枝の端部の受け軸１６，１７で折り返えされ
る。前記分岐枝８ａ，８ｂ（第２図）の構造部は
前記ブレードの風車部の各ねじり部材部２，３を
自然に延長した部分である。従つて、前記ブレー
ドの風車部とその取付用基部との間に不連続な構
造部分がないので、この両者の間の移行部もねじ
り部となり、力をごく自然に伝達する。

第２図に繊維の束１２ａ，１２ｂを示す。この
繊維束１２ａ，１２ｂは上記風車部に沿い（前記
桁１１ａ，１１ｂの繊維束と同様）、前記壁部１
５にて隣接して延び、楔形部材１８の各側部で広
げられて前記分岐枝を形成する。前記繊維束は前
記ケーシング１４ａ，１４ｂの方にも延びて前記
壁部１５を形成する。

第３図に前記フオークの接続部９の各脚９ａ，
９ｂを線図で示すが、この各脚９ａ，９ｂに公知
の方法で弧状の受け軸、１９が取り付けられ、こ
の各足は上記ブレード基部のねじれ部材と一体で
ある。受け軸１９を取り囲むように折り返えされ
た繊維から成る繊維の束２９は、前記後部桁のス
トランド２１に加えられて前記組立体と一体にな
る。前記ソケツトも、平行に傾斜した繊維より成
る布で覆うことへ勿論である。

第４図に第３図の構造の変形を示す。この構造
では、フオークの接続部９の足は、予め樹脂を含
浸して厚板状に作られた部材２２を重ねたもので
あり、この厚板状部材２２は前記ソケツト１９の
周囲を補強すると共に対応する繊維束１２ａのス
トランドを支持する。この厚板状部材は、すでに
図を用いて説明したと同様に、前記ねじり部材の
ケーシングで取り囲まれる。

第５図乃至第７図に、本発明のブレードをモー
ルド成形する方法を、段階を追つて略示する。２
箇の成形用半型２３，２４を設定し、連続的に次
の工程を行なう。

すなわち、ブレードの長手方向の軸線に対して
斜めに平行配置し繊維層とともにケーシングを形
成する樹脂含浸繊維層２５を成形用半型２３，２
４に配置し、この樹脂含浸繊維層２５の上に、前
部桁１１ａ，１１ｂを形成するための樹脂含浸繊
維束２６、コア１３ａ，１２ｂを形成する多泡質
の厚板状材料２７、後部桁ストランド１２ａ，１
２ｂを形成するための樹脂含浸繊維束２８を配置
し、これら樹脂含浸繊維束２６、厚板状材料２
７、樹脂含浸繊維束２８を、ブレードの内側ケー
シング１４ａ，１４ｂの第２の部分を形成するた
めの予め樹脂を含浸させた繊維布層２９で覆い、
一方の成形用半型の中に充填部材６を形成する多
泡質の厚板状部材３０を配置し、ついで成形用半
型を閉じることでブレードのをモールド成形を行
うが、この成形用半型を閉じる前の段階におい
て、成型に必要な部品及び材料を全て前記半型の
中に配置される。これらは、繊維束のストランド
の間に入れられる前記フオーク固定用受け軸１
６，１７、前記繊維束を広げるための楔形部材１
８、前記フオーク接続部９を形成するための部
材、前記フオーク８の脚を分離する空間と前記フ
オーク接続部９を形成する空間とを形成するため
の金属挿入部材及び後で取外す成型用部材（中
子）である。前記成型に必要な後で取り外す部材
はたとえば第７図に符号３１で示す部材であり、
この部材３１はフオーク８の分岐枝８ａ，８ｂを
離間させるための楔形部材１８をを保持するため
のものである。

前記成形用半型に、上述のように所要の部品、
材料を取り付けた後、この半型を第６図に示すよ
うに閉じられる。これは、この半型の内部の各種
部品、材料を圧縮するためである。次にこの半型
を開く。これは前記ブレードの前縁部の保護部材
１０を前記半型の中の所定の位置に取り付けるた
めである。その後に前記半型を再び閉じ、加熱し
て重合を行なう。

前記方法により得られるブレードは、外力によ
る変形に対して極めてすぐれた抵抗力を有する。
これはブレードの構造部がブレードのピツチ軸線
（この軸線は通常、翼弦の前部にある）の周囲に
配設された４つの桁と、３箇の板状部分（外側湾
曲部分、内側湾曲部分、及び中央の繊維層）で構
成された３つの板状部分と、これら構成部材を接
着剤または性質の異る樹脂のフイルムを使用せず
に連続的かつ均一に結合する連結部を備えている
からである。

本発明のブレードは、フオークの分岐枝の構造
を簡素化できるので、ブレードが銃撃等を受けた
時に、その被弾衝撃による損壌を防ぐ安全上の長
所（フエールセーフ特性）があり、これは軍用ヘ
リコプターにとつて重要である。この銃撃等は、
実際には、地上砲火であり、弾は下から撃ち上げ
られる。従つて弾はブレードの下側のねじり部に
当り、この下側のねじり部のねじり強度が激減す
る。

しかしながら、このブレードのねじり対する抵
抗力は上側のねじり部によつて維持され、前記ブ
レードの前部のねじり力は、被弾前とほぼ同様
に、ピツチ軸線に各側部に十分に分布する。この
ねじりに対する抵抗力は、４箇の強度部材すなわ
ち桁によつて強化され、この桁は、如何なる場合
でも、ピツチ軸線の周囲にねじり力を充分分布さ
せる構造部分を形成する。ねじり部が１箇のブレ
ードではこのような作用は全く期待できず、被弾
部のねじりに対する抵抗力がほとんどゼロにな
り、また、多数のねじり部をブレードの翼弦方向
に配設された構造でも、被弾部はねじりに対する
抵抗力が残つてはいるものの、役に立つ強さでは
ない。従つてピツチ軸線に対するねじり抵抗力残
留部分が変り、歪の分布に重大な変化が生ずる。

本発明のブレードでは、被弾して一方のねじり
部が破壊されても、剪断中心が垂直方向にある他
方のねじり部に移動するだけであるから、空気力
学的な力は常に剪断中心の極く近傍に加わり、従
つてこの剪断中心との組合せによる危険な振動の
発生を防ぐことができる。

通常、ブレードの風車部分のフエールセーフ特
性は、ねじり部と桁との結合箇所を増し、その結
合強度を上げれば向上するが、本発明では、接着
剤を使わず、重合によつて単一成形部分を形成し
得る材料（繊維層、粗糸、及び樹脂）を使用する
ことにより、フエールセーフ特性を向上させる。

〔効 果〕

以上述べたように本発明によれば、従来の問題
点を解消するとともに、ブレードが損傷を受けて
も分解せずに回転を維持することができ、このタ
イプの構造は、基部が分岐した構造のブレードに
も応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブレードの一部を切断して示
す平面図、第２図は第１図のブレードの線−
に沿う断面図、第３図及び第４図はブレードの異
るタイプのブレード基部近傍部分の斜視図、第５
図はブレードを成形するための成形型及びこの型
に入れるブレード成形用部品、材料をブレードの
風切部の断面方向で示す分解図、第６図は第５図
の成形型の閉じた状態の断面図、第７図はブレー
ドの分岐した基部の細部示す図、第８図はブレー
ドの風車部の断面図である。 １…ブレード、２，３…ねじり部材、４…前縁
部、５…後縁部、６…充填部材、７…外皮、８…
フオーク、８ａ，８ｂ…分岐枝、９…フオーク接
続部、９ａ，９ｂ…脚、１０…前縁保護部材、１
１ａ，１１ｂ…前部桁、１２ａ，１２ｂ…後部
桁、１３…コア、１４ａ，１４ｂ…ケーシング、
１５…繊維層、１８…楔形部材、２０…繊維束、
２３，２４…半型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブレードの前縁の近傍に区画を備えた枠組を
   配置した複合材料で作られたヘリコプターの回転
   翼のブレードにおいて、この枠組は、長手方向に
   重ねられる細長い２つの区画を有し、上記各区画
   は、樹脂を含浸させた繊維の束で形成された前部
   桁および後部桁と、軽い材料で形成されこれら前
   部桁と後部桁の間に配置された充填コアと、前部
   桁と後部桁と充填コアを囲むケーシングとを有
   し、上記ケーシングは、ねじり部を形成するよう
   に、ブレードの長手方向の軸線に対して斜めに配
   列された平行繊維で形成した１層以上の繊維層を
   有し、これら２つのねじり部は、ケーシングの重
   ね合わされた結合部分重合することで一体結合さ
   れるとともに、枠組に後部に、充填部材および外
   側被覆材を配置したことを特徴とするヘリコプタ
   ーのブレード。 ２ ブレードの基部は、取付部の側部から延びる
   脚と２本の分岐枝とを有するフオークの形をな
   し、このフオークの各分岐枝の構造部は各ねじり
   部の桁端に形成され、上側じり部の桁端は、フオ
   ークの分岐枝の端部から離れるように、楔形充填
   部材の両側に分離することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載ヘリコプターのブレード。 ３ 各桁は繊維の束で作られ、この繊維の束はブ
   レードを回転翼に固定するために受け軸を回るよ
   うに折り返えされてフオークの各分岐枝の端部に
   配設されることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項に記載のヘリコプターのブレード。 ４ ブレードは、脚の近傍にフオーク接続部を有
   し、このフオーク接続部は制御部材又は緩衝部材
   を固定し、この各フオーク接続部に弧状の受け軸
   が設けられ、他の繊維の束が前記受け軸の周囲を
   回つてから各ねじり部の後部桁の繊維の束に合わ
   されることを特徴とする特許請求の範囲第３項に
   記載のヘリコプターのブレード。 ５ ブレードの基部の近傍に、制御部材又は緩衝
   部材を固定するためのフオーク接続部を有し、こ
   のフオーク接続部の各脚に弧状の受け軸が設けら
   れ、この各受け軸は繊維層でくるまれ、この繊維
   層は対応する後部桁で支持され、前記ねじり部の
   ケーシングによつて被覆されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のヘリコプターのブ
   レード。 ６ ブレードの形状に対応する型部を備えた２つ
   の成形半型を準備し、各成形半型にブレードの外
   皮層と区画のケーシングを形成する平行なプリプ
   レグ繊維層の第一部とを配置し、ブレードの前縁
   となる部分に繊維の束を配置し、この繊維の束に
   隣接して軽い多泡材料のコアを配置し、このコア
   に隣接して区画の後部桁および区画のケーシング
   を形成する平行なプリプレグ繊維層の第二部を配
   置し、上記ケーシングの一方に、区画骨組の後部
   を充填するための充填材料とフオークの脚を開く
   ようにするための楔型部材とフオークの各脚を離
   間させフオーク接合部の空間を確保するための２
   箇の組立工具とを配置し、ついで、２箇の成形半
   型を結合し、繊維に含浸した樹脂材料を重合する
   ことで１つの成形型を形成することを特徴とする
   ブレードの前縁の近傍に区画を備えた枠組を配置
   した複合材料で作られたヘリコプターのブレード
   の製造方法。 ７ 成形半型を、最初に組み込んだ部材を圧縮す
   るために閉じ、次に成形半型を開いて前記ブレー
   ドの前縁を保護する板状部材を所定の位置に取り
   付け、成形半型を再度閉じ、この閉じた成形半型
   を加熱して含浸した樹脂材料を重合することを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載のヘリコプ
   ターのブレードの製造方法。