JPH06305492A

JPH06305492A - 回転翼羽根

Info

Publication number: JPH06305492A
Application number: JP6042675A
Authority: JP
Inventors: Frederick J Perry; フレデリック・ジョン・ペリー; Alan Brocklehurst; アラン・ブロックルハースト
Original assignee: Westland Helicopters Ltd
Current assignee: AgustaWestland Ltd
Priority date: 1993-03-13
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1994-11-01
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: DE69420603D1; JP3641491B2; DE69420603T2; EP0615903B1; US5492448A; EP0615903A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】拡大された作動範囲を達成し、高迎え角およ
び低マッハ数で作動する回転翼羽根の推力特性と、中間
マッハ数での翼型特性を改善を行う。【構成】正の迎え角で特に羽根の揚力／推力特性を改
善するよう後縁１２に隣接した下面に長手方向に延びる
固定の境界層制御装置を回転翼羽根は有している。零／
負の迎え角での予期した有害な効果が実現されることが
無く、理由が同じであることが見出された。この様な回
転翼羽根はヘリコプタの主回転翼とアンチトルク回転翼
に特に有効である。翼型の後縁または後縁付近の翼型形
状の下面の長手方向に延びる固定の境界層流れ偏向装置
１５を特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は回転翼羽根、特に揚力
乃至は推進力を生じるよう動力源によって回転される羽
根に関するものである。

【０００２】以下の説明において、多くの説明が回転翼
羽根の翼型形状の上下面に就いて行われる。これらの用
語を規定する目的のために、翼型形状は正の迎え角の時
に揚力を生じる翼のこゝとすべく考える。上面の上の流
れにおいて、空気は圧力が低下するので、従って、上面
は吸込面として呼ばれ、下面の流れでは、空気は圧力が
増大するので、従って、下面は圧力面として呼ばれる。

【０００３】

【従来の技術】動力駆動される回転翼羽根の１つの利用
にヘリコプタが有り、この様な回転翼羽根は、垂直な軸
心周りにほゞ水平な平面内で回転する主回転翼と、水平
な軸心周りにほゞ垂直な平面内で回転するアンチトルク
尾部回転翼とに使用される。

【０００４】ヘリコプタの飛行範囲は回転翼羽根に使用
される翼型形状の基本的空気力学的制限に従って決めら
れる。

【０００５】主回転翼の場合に、作動回転翼円板の前進
後退扇形部の回転翼羽根によって生じられる揚力（また
は推力）を平衡させることが必要である。これは、回転
翼羽根が後退羽根の低マッハ数および高迎え角と、前進
羽根の高マッハ数および低または負の迎え角との両方を
行わねばならない。同一翼型形状は、問題を或る程度分
離するよう出来て、性能が翼型形状によって決められ
る、英国特許第１５３８０５５号明細書に記載される様
に、前進した先端平面図形配列なしに回転翼羽根のため
に後退羽根における高失速角度と高制限マッハ数とを従
って有しなければならない。

【０００６】後退羽根における翼型形状分離境界の或る
透過を許す前進先端部平面図形を持った回転翼羽根にお
いて、翼型形状は、回転翼円板の後部周りの分離および
抗力増加に近接して残る。動的ヘッドこの領域内で高い
ために、抗力増大と失速は許容できないので、この様な
羽根の翼型形状は中間マッハ数で高い性能を取らねばな
らない。

【０００７】アンチトルク尾部回転翼における回転翼羽
根の場合には、極度な高および低マッハ数性能条件は一
層緩和されるが、中間マッハ数における高い性能は異な
った翼型形状空気力学的解決を必要とする最大重要事項
である。

【０００８】ヘリコプタの飛行範囲を広げる競争におい
ては、主回転翼とアンチトルク尾部回転翼の両方の性能
を増大するのが本質であり、３つの作動状況全部（低、
中間および高マッハ数状況）を含む改善（トレードオ
フ）が要求される。設計者達は通常の翼型形状設計技術
を用いてこの要求を達成するのが大いに困難であること
を見出している。

【０００９】周知の設計技術の発明者による徹底的な再
検討は、ガーネイ（Ｇｕｒｎｅｙ）フラップとして知ら
れる様に成った装置を示している。この装置はレーシン
グカーの固定翼型面に使用するために開発され、設計の
特徴と性能は米国宇宙航空学会、１９７８年９月発行の
「ジャーナル・オブ・エアークラフト」第１５巻、９
号、５４７〜５６１頁のロバート・エッチ・リーベック
の“高揚力のための亜音速翼型の設計”に発表されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】概略的に、ガーネイフ
ラップは、後縁に沿って翼型形状の下面から突出する固
定空気流偏向装置で、最大揚力係数（Ｃ_LMAX）の増大と
抗力の減少を利用のために関連する領域だけである正の
迎え角で提案するようリベックによって示されている。

【００１１】この様な理由のために、この様な装置はヘ
リコプタの固定翼型尾部面に用いられており、水平面に
おいては有効性を増大するか或は所要寸法を減少するよ
うに成し、垂直面においては高前進速度で尾部回転翼か
らの所要の推力を低減するよう成す。この様な装置は、
例えばヘリコプタの主回転翼の前進羽根により遭遇する
高マッハ数低／負迎え角状況の抗力の増大と組み合せら
れた羽根ピッチングモーメントを生じることが信じられ
たために、回転翼羽根に使用することが従来は考えられ
なかった。

【００１２】併し、ガーネイフラップ型空気流偏向装置
の従来調査されていない特徴と作動状況の本発明者達に
よる詳細な調査は、アドバース効果が殆ど或は全く無い
回転翼羽根の性能を実際に改善する予期されないポテン
シアルを再検討している。

【００１３】従って、この発明の主な目的は、拡大され
た作動範囲を達成するよう回転翼羽根の性能を改善する
ことにある。

【００１４】この発明の別の目的は、高迎え角および低
マッハ数で作動する回転翼羽根の推力特性を改善して、
低または負の迎え角で作動する時にアドバース効果が殆
ど或は全く無く、中間マッハ数で翼型特性を改善するこ
とによって主な目的を達成することにある。

【００１５】この発明の他の目的は、羽根後縁において
流れ状態に基づいて変化可能な量によって局部的にキャ
ンバを増大する効果を有する回転翼羽根の後縁に流れ偏
向装置を用いて上述の目的を達成することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】従って、１つの形態にお
いて、この発明は、根本端部と先端部によって決められ
る長さ寸法と、前縁と後縁によって決められる翼弦寸法
とを有し、翼弦断面が翼型形状を成しており、且つ翼型
の後縁または後縁付近の翼型形状の下面の長手方向に延
びる固定の境界層流れ偏向装置を有する回転翼羽根を提
供している。

【００１７】流れ偏向装置は回転翼羽根の長手方向寸法
の全部または一部に亙って延びることが出来、下面と一
体に形成できるし、また下面に取付けることが出来る。

【００１８】流れ偏向装置は、後縁で翼型形状の翼弦線
と大体直角に下面から突出する固定条片から流れ偏向装
置が成ることが出来る。

【００１９】また、流れ偏向装置は、羽根の後縁の部分
の下面で翼型の局部的キャンバによって構成することが
出来る。

【００２０】流れ偏向装置の寸法は羽根先端部に向かっ
て高さの１％翼弦の値とすることが出来、且つ寸法を長
さに沿って変えるよう出来る。好適には、流れ偏向装置
の寸法は羽根先端部に向かって高さの約０.５〜１％翼
弦の間とすることが出来、高さを羽根長さ寸法の約７０
〜１００％の間にすることが出来る。

【００２１】境界層流れ厚化装置は、回転翼羽根が低ま
たは負の迎え角で作動される時に境界層の厚さを厚くす
るように流れ偏向装置の上流の下面に設けることが出来
る。

【００２２】境界層流れ厚化装置は下面に形成された局
部的突部から成るよう出来、且つ凸状の突部から成るよ
う出来る。

【００２３】流れ厚化装置が約８０〜９０％翼弦の間に
配置するよう出来る。

【００２４】湾曲した条片はが羽根下面と流れ偏向装置
を一体にするよう流れ偏向装置の上流に設けるよう出来
る。

【００２５】この発明に従った回転翼羽根は、揚力乃至
は推進力を生じるよう、例えばガスタービンエンジンの
様な動力源によって回転すべく連結された複数個の羽根
の組体の１つとすることが出来る。

【００２６】この様な羽根組体の１つにおいて、羽根は
固定翼航空機の様な航空機の推進力を生じるようほゞ水
平な軸心周りに回転すべく連結されたプロペラ羽根であ
る。

【００２７】別の羽根組体において、回転翼羽根は、推
進力を生じるようほゞ水平な軸心周りに羽根が回転され
る位置と、揚力を生じるようほゞ垂直な軸心周りに羽根
が回転される位置との間を傾斜すべく設けられたプロッ
プロータ用とすることが出来る。

【００２８】更に他の羽根組体において、羽根は主回転
翼のほゞ垂直な軸心周りに回転するヘリコプタ回転翼羽
根とすることが出来る。

【００２９】また別の羽根組体において、羽根はアンチ
トルク尾部回転翼のほゞ水平な軸心周りに回転するヘリ
コプタ回転翼羽根とすることが出来る。

【００３０】この発明の別の態様において、この発明
は、回転翼ボスに取付けるための根本端部と、羽根長さ
を決める先端部とを有し、羽根翼弦を決める前縁と後縁
とを有して上面と下面によって接合された翼型形状を断
面が成しており、使用中の羽根が空気流に対して迎え角
の範囲を経て作動するよう出来、且つ下面後縁に沿って
いて羽根が正の迎え角で作動する時に後縁から離れて下
面に境界層を偏向するよう出来る固定境界層流れ偏向装
置を有し、これによって回転翼羽根の揚力特性を改善す
るよう出来るヘリコプタ回転翼羽根を提供するものであ
る。

【００３１】この発明を例により添付図面を参照して以
下に詳細に説明しよう。

【００３２】

【実施例】図１は、先に述べた参照文献のリーベックに
より試験された固定の対象的な翼型１０の断面図であ
る。翼型１０は、翼弦Ｃを形成し且つ上面１３と下面１
４によって連接された前縁１１と後縁１２に沿って下面
から突出する固定フラップ１５を有するグルネイフラッ
プ型流れ偏向装置が設けられている。フラップ１５は
１.２５％Ｃに対応する均一深さを有し、翼弦線１６に
ほゞ垂直に配置されている。

【００３３】図２のＡ、Ｂはリーベックによるグラフ
で、図１の翼型１０の試験結果を示している。これらの
図は、試験された正の迎え角αの範囲内における揚力Ｃ
_Lの十分な増加と、フラップ１５による修正された翼型
形状の抗力Ｃ_Dの減少を夫々示している。

【００３４】図２のＣは再びリーベックにより、正の迎
え角における図１の装置の仮定の後縁流れ状態を示して
おり、後縁１２における流れが後縁１２から離れる時に
１５ａで示される様にフラップ１５に向かって部分的に
曲がるのを示している。

【００３５】リーベックの仕事の考察において、発明者
達は、流れ偏向装置１５の実施が、試験された正の迎え
角において全体揚力曲線が実際に変化したことを理解
し、図２のＡ、Ｂに示される様に減少する迎え角αで揚
力曲線が集中するよう成ることが注意される。これは、
後縁１２における流れの機構（メカニズム）が迎え角で
変化して、約２.５％Ｃに等しい深さを有した比較的大
きな流れ偏向装置１５が設けられたヘリコプタ尾翼面の
翼型形状における或る試験を任せることを発明者達に示
唆している。

【００３６】図３は、迎え角αの範囲で発生した揚力Ｃ
_Lに関する試験結果を示すグラフである。従って、リー
ベックの試験の立証で、正の迎え角で少なくとも３０％
の最大揚力Ｃ_LMAXの増大が示されている。併し、発明者
達は、負の迎え角で最大揚力Ｃ_LMAXにおける流れ偏向装
置の効果が非常に小さいことを見出した。これは、何等
かの理由で、流れ偏向装置１５の効果が減少する迎え角
αで低下されることを発明者達に示したので、発明者達
は境界層特性を研究することを決定した。

【００３７】従って、図４のＡに示される様に、正の迎
え角αにおいて、翼型１０の下面１４の矢印１７により
示される境界層はノーズ１１の下の淀み点から加速流れ
域の後縁１２に直接後方に流れる。境界層１７は従って
薄く、翼型１０の後縁１２に達した時に活発であり、境
界層１７の深さと同じ値の深さである流れ偏向装置１５
は境界層１７を約９０°曲げて後縁１２で下面１４を離
れる空気のジェットを集める。

【００３８】翼型１０の上面１３で、境界層１８は、後
縁１２に向かって流れる様にノーズ１１と厳しい圧力勾
配を無視している。従って、境界層１８は厚くて分離し
易いが、流れ偏向装置１５によって生じられる下面１７
の境界層１７の偏向に基づいて１８ａで示される様に加
速される。

【００３９】後縁１２で協同する高キャンバによって生
じられる効果と同様な効果は、全体揚力とモーメント特
性と共に翼型１０の零揚力角を設定する後縁１２におけ
る流れ角度の大きな変更を生じるよう為す。

【００４０】併し、発明者達は、翼型１０が図４のＢに
示される負の迎え角で作動する時、下面１４の境界層１
７（いまは吸気面として作用している）は厚くて不活発
であり、流れ偏向装置１５の偏向効果は後縁１２で境界
層１７の近接壁低エネルギ領域内にて消失するように成
ることを見出した。

【００４１】従って、発明者達は、図３に示される様に
負の迎え角で最大負揚力Ｃ_LMAXを達成する時に高迎え角
における増大効果が何故翼型１０から消失するかを説明
することが出来るし、厚い境界層１７内に巻き込まれる
時に一様なこの比較的高い流れ偏向の効果が消失される
よう成ることが明らかになる。

【００４２】揚力曲線の上述の変化は、流れ偏向装置１
５が設けられた修正された翼型の揚力曲線傾斜が増大さ
れる図３に明確に示されている。これは、迎え角に基づ
く流れ偏向装置１５と境界層１７の間の相互作用に基づ
いて変化する零揚力角度の結果である。これは、同じ値
によって揚力係数の正負の失速値に作用する大きな部分
の一般的なスプリットフラップ装置が設けられた翼型と
比較されるが、揚力曲線傾斜は同じである。

【００４３】図５は揚力Ｃ_Lに対する抗力Ｃ_Dを示し、図
６は、基本的に変更されない翼型に対して２.５％Ｃに
等しい深さの流れ偏向装置を有した図３にて試験された
変更翼型の迎え角αに対するピッチングモーメントＣ_M
を示している。図５に示される様に、変更された翼型は
低揚力で約０.０１５の全く均一な抗力ペナルティを示
しており、図６からは固定された翼型構造においては容
認できるが回転羽根では全体的に容認されない約−０.
１の負のピッチングモーメントペナルティを示しいる。

【００４４】併し、リーベックによる試験（図２のＡ、
Ｂ）にて約１.２５％Ｃの深さによる流れ偏向装置の実
際の抗力減少が示されていることが思い出されて、深さ
に対する詳細な注意を回転羽根設計者がヘリコプタ回転
羽根の翼型に流れ偏向装置を作用することによって達成
できる揚力の増大と比例した抗力ペナルティまたは利点
を選ぶよう出来ることを発明者達が実感した。

【００４５】迎え角αの範囲に関する流れ偏向装置のポ
テンシァルを達成するために、ポテンシァルが低および
中マッハ数、重要には有害な影響なく高マッハ数で実現
できるか否かことを決めるのが実際である。この後者の
特長は、通常の尾部荷重（例えばフラップ）または多量
の分配された尾部キャンバ等の利用が知られているの
で、ピッチングモーメントと抗力に関する実行ペナルテ
ィによってヘリコプタ回転羽根翼型にて除外されている
ことが特に重要である。

【００４６】併し、この発明の流れ偏向装置が境界層と
同一寸法にすべく特記できることが確認されているの
で、ローター推力能力の十分な増大を得るようローター
形状の他の発展と組み合わせて使用出来ることを発明者
達は確認している。前進する羽根の示すマッハ０.７お
よび負の迎え角で作動する既存の修正されないヘリコプ
タ回転翼羽根翼型（ＲＡＥ９６４５）に関する計算が図
７のＡに示されており、境界層変位厚さに対して翼弦位
置Ｘ／Ｃを示している。境界層厚さが後縁に向かって約
０.５％Ｃに対応する厚さに増大することをこの図は示
している。これは約０.５％Ｃに等しい深さを有した流
れ偏向装置がこの様な作動状態において厚い境界層に隠
れてしまうことを発明者達に示している。

【００４７】先に示した様に、この発明の流れ偏向装置
は後縁に流れを付けて翼型の後部で荷重を増大するよう
作用するために、前縁近くの流れ状態を大きく変えるこ
となく与えられた迎え角で揚力を増大するように為す。
従って、低マッハ数で、後縁分離の抑制のためと前縁分
離に対する傾向のために揚力の増大は悪化しない。

【００４８】この発明の流れ偏向装置は、先に説明した
様に後縁に特別な部分的キャンバの配置の効果を有して
いる。結果的なキャンバ線速度配分は前縁における流れ
状態を変えない。また、同一の効果が中マッハ数で真実
であり、流れを制限する方法は上面ノーズ近くに衝撃誘
起した分離を含んでいる。従って、翼型の最大揚力はマ
ッハ数にまでプラントルグラワート係数に従って増大さ
れ、衝撃は流れ偏向装置によって影響されるべく十分に
後尾に動かされる。

【００４９】マッハ数Ｍが増大される時に有害でない効
果と組み合わせて図８に示される様に重要な全マッハ数
範囲（低マッハ数から中マッハ数）における最大揚力係
数を全体的効果が増大するよう為す。

【００５０】もし、上述の改良が通常の尾部荷重やキャ
ンバを用いて試みられるならば、揚力が零にされねばな
らない前進する羽根の性能（高マッハ数における）は低
下される。零揚力を達成するために、負の付加的な荷重
はキャンバに基づく正の理想荷重を克服するよう使用せ
ねばならない。翼型前縁の下の高速度ピークは強い衝
撃、抗力増大、分離を誘起した衝撃等を増大するよう成
す。増大する後キャンバと悪化するこの問題は、ノーズ
キャンバを低減するよう緩和装置が通常なので高揚力、
特に中間マッハ数での性能の低下に起因する部分的ノー
ズ形状変化により問題を緩和するよう試みる。

【００５１】高マッハ数（前進する羽根に適した）で零
または負の揚力で近代の翼型と協同する回転羽根を作動
する時に、ノーズ近くの下翼型面に強い衝撃が有る。こ
の衝撃は通常のノーズキャンバと負の零揚力角度に基づ
いて強力である。この様な回転羽根にこの発明の流れ偏
向装置を実施すると、衝撃は下面の境界層を厚くし、従
って、厚い境界層は効果を減少する流れ偏向装置を展開
するよう成す。流れ偏向装置は従って衝撃強さを増大し
て容認できる小さい値に抗力を維持する。この機構は先
に説明した様に、低マッハ数で作動する時に負の高揚力
で消滅する流れ偏向装置の効果に基づくことゝ同様であ
る。

【００５２】発明者達は、この発明の流れ偏向装置が取
付けられた回転羽根におけるアドバーズ効果が、特にヘ
リコプタ回転羽根の場合に必要とされる如く寸法が小さ
く維持されると、造波抗力と所要しないピッチングモー
メントに関して同じ様に予期される程に一層小さくされ
ることを従って理解している。

【００５３】図９は翼弦Ｃを形成する前縁２０と後縁２
１を有するヘリコプタ回転翼羽根１９を示している。羽
根１９はロータボス（図示しない）に取付けるために作
動中適した根本端部３３と、羽根長さを決める先端部３
４とを有しており、根本取付部は、通常約２５％Ｃに位
置されたピッチ変更軸心回りの羽根迎え角の変化を許す
ように出来る。

【００５４】図１０のＡは、簡単な形状のこの発明に従
って構成された回転翼羽根１９の断面図である。回転翼
羽根１９は、翼弦Ｃを有する翼型形状を形成する上面２
２と下面２３とによって接合される前縁２０と後縁２１
とを有している。

【００５５】回転翼羽根１９は、後縁２１に沿って設け
られたこの発明に従った流れ偏向装置２４を有してい
る。この実施例の流れ偏向装置２４は、羽根１９の後縁
２１に沿って翼弦線２６とほゞ直角に下面２３から突出
する適宜な金属または複合材料の薄い条片２５から構成
されている。

【００５６】また、発明者達は、強い下面衝撃の開始の
前に翼型形状の下面２３の注意深い設計が流れ偏向装置
２４の有益な効果を奏するよう出来ること、および回転
翼羽根の性能の一層十分な改良を行うようポテンシアル
を企てた図１０のＡに符号２５で示される様に下面境界
層と流れ偏向装置を自然的に厚くするのを促進するよう
装置を組み合わせることを考えた。

【００５７】同様な増大された後部荷重が障害に成る状
態の下で境界層内の流れ偏向装置２５（或は突出するス
トリップまたは限定された後縁キャンバ）を隠すのが設
計の目的であることが留意され、流れ偏向装置２５のア
ドバーズ効果を弱めるよう作用する下面後縁における厚
い境界層を促進するよう流れ偏向装置２５の局部的に丁
度上流の下面２３に手を加えるよう出来るべく為すこと
を発明者達は示した。

【００５８】図１０のＢは、図１０のＡの回転翼羽根と
同様な回転翼羽根１９を示しているが、回転翼羽根１９
の下面２３の約８０〜９０％Ｃの間の流れ偏向装置２５
の上流に位置された凸状突部２７を含むよう仮説の結果
として偏向される。凸状突部２７による下面の部分的増
大曲線の領域の導入の目的は、小迎え角での流れ偏向装
置２５のアドバーズ効果を一層低減するよう後縁２１に
向かう境界層空気流を迅速に厚くすることを人工的に助
長するように境界層空気流を減速することである。

【００５９】図１０のＣは、この発明の更に別の実施例
を示しており、羽根全長に亙って後縁２１の直前に凹状
面２９を設ける後縁２１における大きな局部的なキャン
バ２８によって流れ偏向装置２４が形成されている。こ
の実施例は、局部的なキャンバ２８の上流側の下面２３
に凸状突部２７を維持している。

【００６０】作動中は、図１０のＡにて説明した如くこ
の発明の回転翼羽根１９は、先に説明した理由のため
に、回転翼後退羽根において遭遇する様な高迎え角低マ
ッハ数作動中の揚力を増大するようポテンシアルを設け
ると共に、主回転翼前進羽根にて遭遇する様な低または
負の迎え角高マッハ数作動中のアドバーズ効果を最小に
するよう為す。

【００６１】上流側の凸状突部２７と協同する図１０の
Ｂ、Ｃの実施例に関して、境界層変位厚さ（％Ｃ）に対
する翼弦位置（Ｘ／Ｃ）を示す図７のＢに図示される様
に本発明者達による計算は、境界層空気流の急激な減速
に基づく下面２３の後縁２１付近の境界層厚さの急激な
増大を示している。本発明者達は、変位厚さが１％Ｃに
急激に達し、下面Ｈパラメーター（変位厚さに対する境
界層モーメント厚さの比）が迎え角部分後縁分離を示す
ことを見い出した。更に、粘性および非粘性圧力分布の
比較は、零揚力における角度の有効な減少を起こす下面
境界層の故意に厚くすることに基づく衝撃位置および強
さの良好な変化を示す。図７のＢに示される計算は、図
７のＡと同様な状態、すなわち前進羽根状態、に関する
もので、この様な実施例における流れ偏向装置２５また
は２８の深さが、前進羽根の性能を損なうことなく約１
％Ｃ増大でき、後退羽根の揚力を一層改善することを本
発明者達に示している。

【００６２】この様な翼型形状における流れ偏向装置２
５または２８の使用は先に説明した様に、高マッハ数低
または負の迎え角状態で厚い境界層内で変化するので、
衝撃位置、造波抗力またはピッチングモーメントに殆ど
アドバース効果を有しない。

【００６３】併し、本発明者達は、高マッハ数低または
負の迎え角状態において凸状突部２７と流れ偏向装置２
５または２８の組み合わせから予期していなかった付加
的な利点が起こることを見出した。従って、境界層が下
面２３で約９０％Ｃ分離するよう成り、流れ偏向装置２
５または２８が結果的に分離された剪断層の再取付のた
めの配置点を設けていることを本発明者達は見出した。
局部的分離泡または非常に低エネルギーの境界層が下面
２３の流れ偏向装置２５または２８の前に形成され、外
非粘性流れに関する限りは、翼型１９が９０％Ｃ領域内
の下面の処理に基づくキャンバの効果を失うと共に、流
れ偏向装置２５または２８自体に基づくキャンバ構成要
素を失うことを本発明者達は見出した。従って、造波抗
力と尾部荷重のアトバース効果とを一層低減する低キャ
ンバの一層薄い翼型に翼型が同様に作用する。

【００６４】比較するに、低マッハ数および正の迎え角
において、下面２３の凸状突部２７が境界層厚さに殆ど
効果が無く、従って、流れ偏向装置２５または２８だけ
の使用に関連した揚力強化特性を低下しないことを見出
した。有効な後縁角度は流れ偏向装置２５または２８の
影響によって増大され、上面境界層が付着するよう残
る。

【００６５】先に検討した様に、ヘリコプタの回転翼羽
根の翼型形状の設計は意図する使用に従ってアンチトル
ク尾部回転翼か主回転翼のいずれかに一般に分けられ
る。後者の場合に、極端なマッハ数は、尾部回転翼のた
めに、先端部状況や、この極端なマッハ数が設計しない
状態で起こること等が、空中停止飛行および前進飛行状
況に適合するよう中間マッハ数において翼型性能が最適
化てきるので、極端なマッハ数が設計に強く特徴付けら
れる。

【００６６】本発明者達は、従って、この発明に従って
構成された回転翼羽根がヘリコプタの主回転翼およびア
ンチトルク尾部回転翼の両方から付加的な推力を形成
し、これによってこれら回転翼が取付けられるヘリコプ
タの作動範囲の延長により主目的を達成することを確信
している。

【００６７】ヘリコプタ尾部回転翼の回転翼羽根が翼型
失速境界付近の高推力値で度々作動されて一般にピッチ
制限されるので、この発明の流れ偏向装置の有益な全効
果が得られ、零揚力角度の変化が既存の尾部回転翼から
特別な推力を生じるよう必要とされる付加的なピッチ範
囲の制限に有効である。流れ偏向装置の有効性を最大に
するために、ピッチングモーメントにおける効果を制限
して、例えば高さや形状等の特徴を羽根の長さに沿って
変えるよう出来るので、これによって回転翼の空気力学
的捩りを増大する。もし、尾部回転翼推力が、与えられ
た作動に必要なピッチの減少の如く、改良された性能が
取る利点よりも一層増大されると、付加的な動力が消費
されるが、誘起された（推力従属の）動力が、翼型抗力
分散および失速から離れた限界の増大によって幾分か外
らすように出来ることが理解される。

【００６８】図１１は、運動限界が考慮される時に、尾
部回転翼推力の改善が如何な具合に効果的に重積される
かを百分率で示している。同図は、横方向飛行速度Ｖに
対して尾部回転翼推力Ｔを示しており、正常推力条件を
３８で示す。また、３９は修正されない回転翼羽根を有
する尾部回転翼の最大推力を示し、４０はこの発明に従
った回転翼羽根を有する尾部回転翼の最大推力を示す。
２つの飛行状態、すなわち空中停止飛行状態Ａと、横方
向飛行状態Ｂとが考えられる。修正しない回転翼羽根を
有した尾部回転翼の各運動限界がＡ₁、Ｂ₁で示され、こ
の発明に従った回転翼羽根を有する尾部回転翼の対応す
る運動限界がＡ₂、Ｂ₂で示される。本発明者達は、この
発明の実施で、与えられた尾部回転翼に付加的に１０〜
１５％の尾部回転翼推力を生じるよう出来、従って、３
０％迄に運動限界を改善するものと考えている。

【００６９】また、本発明者達は、多くの型のヘリコプ
タの主回転翼羽根にこの発明が良好に適用できることを
確信している。また、付加的な空気力学的捩りを設けて
空中停止飛行効率を改善し、前進平面図形およびピッチ
ングモーメント考察を補足するよう後縁流れ偏向装置特
性が回転翼羽根の長さに沿って変えるよう出来る。

【００７０】先に説明した様に、流れ偏向装置の高さ
は、前進羽根における抗力損失とピッチングモーメント
を避けるために注意深く選ばれ、回転翼作動円板（ディ
スク）の後退および尾部扇形部分に必要な推力を生じる
よう十分に効果的である。これら組み合った条件は、回
転翼羽根におけるこの発明の流れ偏向装置の高さが、先
端部に向かう羽根の外側部分、例えば作動中に高マッハ
数を経験する約７０％〜１００％間の回転翼長さ寸法、
の確かな固定翼型形状に従前使用されるものよりも十分
に小さいことが理由である。一般的には、回転翼羽根の
外側部分の流れ偏向装置の高さは、試験と計算で０.５
〜１.０％Ｃ間に成るよう示される前進羽根の下面の境
界層の厚さと同一値に成るが、上述の実施例では高さは
羽根の長さに亙って変わり、内側部分の高さは１.０％
を越えることが有る。後縁流れ偏向装置と上流境界層厚
化装置を組み合せる実施例はこの発明の適切な形状の選
択に特に有効である。現代のヘリコプタ回転翼羽根の翼
型形状と羽根の平面図形の特徴は初期の設計荷重におけ
る前進および後退羽根の変化する状態に良好に適合する
が、この発明の流れ偏向装置が最小動力またはピッチン
グモーメントペナルティの１０％の回転翼推力の増大を
生じるよう出来ることが予期される。

【００７１】この発明がヘリコプタの主回転翼とアンチ
トルク回転翼の回転翼羽根に使用するよう特別な例に就
いて説明されたが、この発明に従った回転翼羽根は他の
多くの利用に好適に使用できる。従って、水平軸心周り
に回転する通常のプロペラ羽根や、推進力を生じるよう
ほゞ水平な軸心周りに羽根が回転される位置と、傾斜ロ
ータまたは傾斜翼航空機の揚力を生じるようほゞ垂直な
軸心周りに羽根が回転される位置との間に傾斜すべく設
けられたプロップロータ等の様に推力と揚力とを生じる
様に、動力源、例えばガスタービンエンジンによって回
転連結された複数個の回転翼羽根の組体に回転翼羽根が
使用できる。

【００７２】この発明の流れ偏向装置は金属や複合材の
回転翼羽根の新しい部門の設計に勿論実施できるし、流
れ偏向装置２５と上流側流れ厚化装置２７とを設けるよ
う後縁タブの適宜な曲げによる等の様な既存の特別な金
属回転翼羽根に実施できる。

【００７３】また、この発明は、適宜な接着または機械
的手段によって羽根の表面に取付けるべく後縁流れ偏向
装置と上流流れ厚化装置とを特別に形成された条片の使
用によって既存の回転翼羽根に改装条項として適用でき
る。図１２は、既存の回転翼羽根に取付けるよう符号３
７によって全て同一図示される取付条片、すなわち流れ
偏向装置の幾つかの可能な形状を示している。これら流
れ偏向装置の特徴は明らかであると確信するが、幾つか
の変更が特に重要である。従って、羽根の下面と一体に
成るよう図１２のＧ、Ｈ、Ｋの形状に符号３０で示され
る様に流れ偏向装置３７の上流側の湾曲した条片３０の
使用は、下面の流れ偏向装置３７の上流側に形成される
分離泡の効果を最小にするよう使用でき、これによって
この状態の流れ偏向装置の有効性を改善して流れ偏向装
置の高さを最小にすべく出来る。湾曲した条片３０は、
付加的な取付部分を設けるよう取付条片である流れ偏向
装置３７（Ｇ、Ｈ）の一部とするよう出来るし、上後縁
面（Ｋの形状）に取付けられた流れ偏向装置３７の表面
と一体に成るように用いる条片を形成できる。これは、
図１２のＫ、Ｊの形状の径方向上面後縁隅部３１の形成
が効果的に出来る上面後縁の第３の形状変更の追加を成
す別の変更を導く。この様な変更は、流れ偏向装置３７
の効率の一層の改善に加えて羽根が低迎え角である時に
後縁で上方に境界層流れを偏向することによって有益と
成る。この様な特徴は、上面後縁に取付けられた単一の
折曲げた条片と一体にしたり（図１２のＫの形状）、分
離条片や形状変更（Ｊの形状）の追加によって実施でき
る。また、補助上流境界層厚化装置が、図１２のＪの形
状に符号３２で示す様に改装の目的のために取付条片に
よって設けることが出来る。

【００７４】この発明の幾つかの実施例が図示説明され
たが、添付の請求の範囲に規定される様にこの発明の範
囲から逸脱することなく種々の変更ができることが明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の流れ偏向装置と協同する固定翼型形
状の断面図である。

【図２】ＡとＢは図１の装置の作動特性を夫々示すグラ
フで、Ｃは図１の装置の概略断面図で正の迎え角で仮定
した後縁流れ状態を示す図である。

【図３】修正および修正しない翼型構造の揚力特性を示
すグラフである。

【図４】Ａは後退ヘリコプタ回転翼羽根により夫々遭遇
した正の迎え角と状態における図３で試験した翼型構造
において本発明者達によって達成された境界層流れ特性
を示す図で、Ｂは前進ヘリコプタ回転翼羽根により夫々
遭遇した低／負の迎え角と状態における図３で試験した
翼型構造において本発明者達によって達成された境界層
流れ特性を示す図である。

【図５】図３の試験した翼型の揚力と抗力特性を示すグ
ラフである。

【図６】図３の試験した翼型のピッチングモーメント特
性を示すグラフである。

【図７】Ａは既存のヘリコプタ回転翼羽根翼型形状の下
面境界層厚さの計算を示すグラフで、Ｂはこの発明の別
の実施例の下面境界層厚さを示す同様なグラフである。

【図８】この発明に従って修正した翼型形状の改善した
特性を示すグラフである。

【図９】この発明に従って構成されヘリコプタ主回転翼
に使用すべく出来る回転翼羽根の斜視図である。

【図１０】Ａは図９のＡ−Ａ線に沿って矢印方向に見た
断面図で、この発明に従った回転翼羽根の１つの実施例
を示す図で、Ｂは同様にこの発明に従った回転翼羽根の
別の実施例を示す断面図で、Ｃは同じくこの発明に従っ
た回転翼発明の他の実施例を示す断面図である。

【図１１】ヘリコプタのアンチトルク回転翼にこの発明
に従った回転翼羽根を適用して有益なポテンシアルを示
すグラフである。

【図１２】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋは
既存の回転翼羽根にこの発明を実施した種々の流れ偏向
装置を夫々示す図である。

【符号の説明】

１０翼型１１前縁１２後縁１３上面１４下面１５流れ偏向装置１６翼弦線１７境界層１９回転翼羽根２０前縁２１後縁２２上面２３下面２４流れ偏向装置２５条片２６翼弦線２７凸状突部２８キャンバ２９凹状突部３０条片３７流れ偏向装置

フロントページの続き (72)発明者アラン・ブロックルハーストイギリス国、ドーセット、シャーボーン、ブラッドフォード・アバス、クロス・ロード９、ソレント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】根本端部と先端部によって決められる長
さ寸法と、前縁と後縁によって決められる翼弦寸法とを
有し、翼弦断面が翼型形状を成している回転翼羽根にお
いて、翼型の後縁または後縁付近の翼型形状の下面の長
手方向に延びる固定の境界層流れ偏向装置を特徴とする
回転翼羽根。
【請求項２】流れ偏向装置が長手方向寸法の全体に亙
って大体延びていることを特徴とする請求項１記載の回
転翼羽根。
【請求項３】流れ偏向装置が翼型下面と一体に形成さ
れたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記
載の回転翼羽根。
【請求項４】流れ偏向装置が翼型下面に取付けられた
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の
回転翼装置。
【請求項５】後縁で翼弦線と大体直角に下面から突出
する固定条片から流れ偏向装置が成っていることを特徴
とする請求項４記載の回転翼羽根。
【請求項６】羽根の後縁の部分の下面で翼型の局部的
キャンバによって流れ偏向装置が設けられていることを
特徴とする請求項１または２のいずれか記載の回転翼羽
根。
【請求項７】流れ偏向装置の寸法は羽根先端部に向か
って高さの１％翼弦の値であることを特徴とする請求項
１乃至６のいずれか１項記載の回転翼羽根。
【請求項８】流れ偏向装置の寸法は羽根先端部に向か
って高さの約０.５〜１％翼弦の間であることを特徴と
する請求項１乃至７のいずれか１記載の回転翼羽根。
【請求項９】約０.５〜１％翼弦の間の高さは羽根長
さ寸法の約７０〜１００％の間に延びていることを特徴
とする請求項８記載の回転翼羽根。
【請求項１０】流れ偏向装置の寸法は長さ寸法の長さ
に沿って変化することを特徴とする請求項１乃至９のい
ずれか１項記載の回転翼羽根。
【請求項１１】流れ偏向装置の上流の下面に境界層流
れ厚化装置が設けられていることを特徴とする請求項１
乃至１０のいずれか１項記載の回転翼羽根。
【請求項１２】流れ厚化装置は下面に形成された局部
的突部から成っていることを特徴とする請求項１１記載
の回転翼羽根。
【請求項１３】突部が凸状突部であることを特徴とす
る請求項１２記載の回転翼羽根。
【請求項１４】流れ厚化装置が約８０〜９０％翼弦の
間に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の
回転翼羽根。
【請求項１５】湾曲した条片が羽根下面によって流れ
偏向装置と一体に成っている請求項１乃至１４のいずれ
か１項記載の回転翼羽根。
【請求項１６】羽根が、揚力乃至は推進力を生じるよ
う動力源によって回転すべく連結された複数個の羽根の
組体の１つであることを特徴とする請求項１乃至１５の
いずれか１項記載の回転翼羽根。
【請求項１７】羽根は、航空機の推進力を生じるよう
ほゞ水平な軸心周りに回転すべく連結されたプロペラ羽
根であることを特徴とする請求項１６記載の回転翼羽
根。
【請求項１８】羽根は、推進力を生じるようほゞ水平
な軸心周りに羽根が回転される位置と、揚力を生じるよ
うほゞ垂直な軸心周りに羽根が回転される位置との間を
傾斜すべく設けられたプロップロータ用であることを特
徴とする請求項１６記載の回転翼羽根。
【請求項１９】羽根は、主回転翼のほゞ垂直な軸心周
りに回転すべくヘリコプタ回転翼羽根であることを特徴
とする請求項１６記載の回転翼羽根。
【請求項２０】羽根は、アンチトルク尾部回転翼のほ
ゞ水平な軸心周りに回転すべくヘリコプタ回転翼羽根で
あることを特徴とする請求項１６記載の回転翼羽根。
【請求項２１】回転翼ボスに取付けるための根本端部
と、羽根長さを決める先端部とを有し、羽根翼弦を決め
る前縁と後縁とを有して上面と下面によって接合された
翼型形状を断面が成しており、使用中の羽根は、空気流
に対する迎え角の範囲を経て作動すべく出来るヘリコプ
タの回転翼羽根において、回転翼羽根は、下面後縁に沿
っていて羽根が正の迎え角で作動する時に後縁から離れ
て下面に境界層を偏向するよう出来る固定の境界層流れ
偏向装置を有し、これによって回転翼羽根の揚力特性を
改善することを特徴とする回転翼羽根。