JPH07300098A - 低騒音型ブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘリコプタの降下時、先行ブレードから発生
する翼端渦が、後方のブレードと干渉して騒音を発生す
る、いわゆる、ＢＶＩ騒音が都市間の交通手段としての
ヘリコプタの活用を防げている。本発明は、通常飛行時
におけるブレード特性を損うことなく、ＢＶＩ騒音を低
減できる低騒音型ブレードを提供することを課題とす
る。 【構成】 ブレード翼端部に、ブレードの上面と下面と
を連通する開口、および当該開口を飛行条件に応じて、
随時開閉できる開閉装置とを設けた。これにより、都市
部におけるヘリコプタ降下時等、ＢＶＩ騒音低減を必要
とする飛行時には、開口を開放して、ブレード翼端部の
ブレード上、下面間の圧力差を小さくし、翼端渦の強さ
を低減してＢＶＩ騒音レベルを低減し、また通常飛行時
においては開口を閉鎖して、開口を通過する空気流れに
伴うブレードの空力性能の低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、先行するヘリコプタの
ブレードから発生する翼端渦が、後方のブレードと干渉
（Blade Vortex Interaction、以下ＢＶＩという）する
ことによって生じる騒音を、低減できる低騒音型ブレー
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２に示すように、ヘリコプタ０１０
はその飛行条件により、あるブレード０１の翼端０５で
生じた翼端渦０６が、後方のブレード０４と干渉０７し
て、そのブレード０４に短時間の揚力変動が生じるとい
う、ＢＶＩ現象を起すことがある。なお、翼端渦０６を
生じるのは、ブレード０１ばかりでなく、ブレード０２
〜０４でも発生し、残りの何れのブレードとも干渉を引
起す可能性はあるが、説明を簡単にする都合上、翼端渦
０６はブレード０１からのみ発生し、この翼端渦０６は
ブレード０４のみと、干渉するとして説明する。この現
象は、特に着陸のための降下時にＢＶＩ騒音０８として
観測され、ヘリコプタ０１０の運行上の問題となってい
る。

【０００３】このＢＶＩ騒音は次のようにして発生す
る。図１３（Ｂ）に示す平面な形状に翼端０５が形成さ
れた、普通のブレード０１が動き出すと、図１４（Ａ）
に示すように、ブレード０１の後面から見て翼端０５付
近での、ブレード０１上面０１１と下面０１２との間に
は、図１４（Ｂ）に示すような大きな圧力勾配Δｐ／Δ
ｘが生じる。そして、図１４（Ｃ）に示すように、この
大きな圧力勾配Δｐ／Δｘにより、急激にブレード０１
の下面０１２から、翼端０５を通って上面０１１へ回り
込もうとする空気の流れ０１３が生じ、その慣性によ
り、翼端渦０６が生じる。ブレード０１の翼端０５がさ
らに移動すると、図１２の矢印で示すように、この翼端
渦０６が空中に取り残され、あとからやってくるブレー
ド０４と干渉し、ＢＶＩ騒音が発生する。

【０００４】そのレベルは翼端渦０６の循環Γ（または
渦度）の強さに比例する。したがって、このＢＶＩ騒音
のレベルを下げるには、図１５に示すように、翼端０５
付近でのブレードの上面０１１と下面０１２との間の圧
力勾配Δｐ／Δｘを小さくすることにより、翼端渦０６
の循環Γの強さを小さくすればよい。

【０００５】図１３（Ａ）は、このような翼端渦０６を
弱めることにより、ＢＶＩ騒音の低減しようとする発想
で使用されている、従来のブレード０１′の翼端形状を
示す図である。すなわち、図の矢印で示す方向に回動す
るブレード０１′の、翼端０５部の後縁側を削除するこ
とにより、図１５に示すように、ブレード０１′の上面
と下面との間に生じる圧力勾配Δｐ／Δｘを小さくし、
翼端渦の循環の強さを小さくして、ＢＶＩ騒音を低減す
ることは出来る。

【０００６】しかし、このように、ブレードの翼端形状
を変形することにより、翼端渦を弱めて、ＢＶＩ騒音を
低減するという、従来のやり方は、あまり良い効果を発
揮していない。すなわち、ブレード０１の翼端０５形状
は、ブレードの空力性能を決める上で、重要なものであ
り、ＢＶＩ騒音低減のために翼端０５形状を変形する
と、これに伴い、ブレード０１の空力性能を劣化させる
ことに連るからである。翼端形状を変形することによっ
て、ＢＶＩ騒音を低減できても、ＢＶＩ現象の起こらな
い飛行条件下においては、このブレード０１を装着した
ヘリコプタは、普通のヘリコプタに比べ、大きなエンジ
ン出力を必要とすることとなり、ヘリコプタの性能を悪
くするという結果をもたらすからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ヘリコプタ
がＢＶＩ騒音を発生する飛行条件下にあり、ＢＶＩ騒音
を低減する必要のある際のみに、翼端渦を発生するブレ
ードの翼端付近の上面と下面との間に生じる圧力勾配を
小さくし、ＢＶＩ騒音レベルを低減するとともに、ＢＶ
Ｉ騒音の発生しない、通常の飛行条件下（水平飛行、上
昇、ホバリング時）、若しくはＢＶＩ騒音の低減より
も、空力性能を良好に保つ必要のある飛行条件下の際に
は、空力性能を下げることなく、ヘリコプタの飛行を行
えるようにした低騒音型ブレードを提供することを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の低騒
音型ブレードは次の手段とした。ヘリコプタ用ブレード
において、回動するブレードの翼端部に、ブレードの上
面と下面とを連通する開口を設けるとともに、必要に応
じて、この開口を開放し、又は完全に閉鎖できる開閉装
置を設けた。

【０００９】

【作用】本発明の低騒音型ブレードは、上述の手段によ
り、ヘリコプタがＢＶＩ騒音を発生する飛行条件下にあ
り、さらに、ＢＶＩ騒音を低減する必要のある飛行時に
おいては、翼端渦を発生しているブレードの翼端部に設
けた、ブレードの上面と下面をつなぐ開口を開けること
により、この翼端渦の循環（もしくは渦度）を弱め、こ
れによりＢＶＩ騒音を低減する。また、ヘリコプタがＢ
ＶＩ騒音を発生しない通常の飛行条件下にある場合、若
しくはＢＶＩ騒音を発生する飛行条件下にあっても、Ｂ
ＶＩ騒音の低減よりも、ブレードの空力性能を良好に保
つ必要のある飛行時においては、開口を開閉装置により
閉鎖して、ブレードの空力性能を良好にすることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の低騒音型ブレードの実施例を
図面により説明する。図１は、本発明の低騒音型ブレー
ドの第１実施例を示す平面図である。図示するように、
ブレード１の翼端部２に、ブレード１の上面１１と下面
１２とを連通する、円形、または楕円形の開口３，
３′，３″を複数個開けている。本実施例においては、
翼端部２付近の圧力勾配が翼端４に向けてスムーズに小
さくなるよう、各開口３，３′，３″の大きさを、翼端
４近傍になる程大きくして、そこを通る空気の流量を大
きくして、ブレード１の上面１１と下面１２の圧力差
が、翼端４に向けて除々に小さくなるように調整してい
る。

【００１１】図２は、第２実施例を示す平面図である。
第１実施例と同様に、翼端部２に円形または楕円形の開
口５を複数個開けているが、本実施例においては、開口
５の大きさは同一にして、開口４の内部に金属多孔質
材、又はセラミック多孔質材等の多孔質材６を入れ、多
孔質材６の空孔率により、ブレードの下面１２から上面
１１へ抜ける空気の流量を、翼端４に近づくつれ大きく
なるように調整している例である。翼端４近傍になる程
空孔率を大きくして、開口５を通る空気の流量を大きく
することにより、翼端４近傍になる程、ブレードの上面
１１と下面１２との圧力差が小さくなって、圧力勾配が
小さくなり、その結果、翼端渦の循環Γの強さを低減
し、ＢＶＩ騒音を低減できる。

【００１２】図３は、第３実施例を示す平面図である。
本実施例は一つの大きな開口７を翼端部２に開けた例で
ある。翼端部２付近の圧力勾配がスムーズになるよう、
開口７の幅は翼端４近傍になる程大きくして、そこを通
る空気の流量を上述と同様に調整している。

【００１３】また、図４は、第４実施例を示す平面図で
ある。第３実施例と同様に本実施例においても、翼端部
２に一つの大きな開口８を設けているが、本実施例の開
口８の幅は、ブレード１の幅方向に同じにしてあり、こ
の開口８の内部に第２実施例と同様の多孔質材６を入
れ、その空孔率により空気の流量を調整している。この
ようにして翼端２近傍になる程、空孔率を大きくして、
そこを通る空気の流量を調整し、翼端部２におけるブレ
ード１の上面１１、下面１２における圧力勾配を小さく
して、循環Γの強さを小さくして、ＢＶＩ騒音の低減を
図っている。

【００１４】以上、ブレード１の翼端部２に設ける開口
の平面形に関する実施例を示したが、図５はこれらを立
体的に示した斜視図である。

【００１５】次に、図６、図７は図５の矢視断面図を示
し、開口３の断面形状を示す。図６（Ａ）は図５の矢視
Ａ−Ａで示す、ブレード１の開口３部の横断面図、図６
（Ｂ）は図５の矢視Ｂ−Ｂで示す、ブレード１の開口３
部の縦断面図を示し、開口断面形の第１実施例を示す。
本実施例では、圧力の高いブレード１の下面１２から上
面１１への空気の流れの方向が、ブレード１に作用する
対気の流れと同じ方向になり、スムーズになるように、
横断面図において斜め後方上部に向けて開口３を開けて
いる。さらに、縦断面図においても、翼端４をまわり、
下面１２から上面１１へ流れる空気の流れと、同様の空
気の流れが発生するような断面形状にして、効率良く、
ブレード１の上面１１と下面１２の圧力勾配が小さくす
るようにしている。

【００１６】また、図７（Ａ）は図５の矢視Ａ−Ａで示
す、ブレード１の開口３部の横断面図、図７（Ｂ）は図
５の矢視Ｂ−Ｂで示す、ブレード１の開口３部の縦断面
図を示し、開口断面形の第２実施例を示す。本実施例の
横断面図、縦断面図における、ブレード１の下面１２か
ら上面１１へ連通する開口３の方向は、第１実施例と同
じあるが、本実施例のものは、開口３の出、入口の角に
円弧部１４が形成されており、ブレード１の下面１２か
ら上面１１へ流れる空気の流れがスムーズになり、かつ
通過する空気流による気柱共鳴や空力音が生じない利点
がある。

【００１７】次に、上述した開口を開閉するための開閉
装置について説明する。図８は、図６に示す開口３を開
閉するための開閉装置の第１実施例を示す横断面図であ
る。本実施例の開閉装置１５は、ブレード１の上面外皮
１６、および下面外皮１７の各内面で、ブレード１の翼
弦方向に摺動するとともに、開口３部で上面外皮１６、
および下面外皮１７の各外面と同一面をなして、開口３
を塞ぐシャッタ１８と、シャッタ１８を、上述のように
作動させる作動機構、およびサーボモータ等からなる駆
動装置とからなる。シャッタ１８は図９（Ａ）で示すよ
うに開口３を全閉することも、開口３の一部を開放して
開ける量を任意に調整することも、図９（Ｂ）に示すよ
うに開口３を全開することもできる。また、上面外皮１
６、および下面外皮１７部分に収納される、上、下のシ
ャッタ１８は収納時横（翼幅方向）に平行移動して、図
８、および図９（Ｂ）に示すように、ブレード１の上面
外皮１６、および下面外皮１７の内面側にしまい込まれ
る。

【００１８】また、図１０は開閉装置の第２実施例を示
す横断面図である。本実施例の開閉装置１９は、開口３
へ繰り出されて開口３を塞ぐ構造のものであり、、繰り
出し方向には可撓にされ、これと直交する方向は剛体と
されたシャッタ２０と、シャッタ２０を巻出し、巻戻し
するローラ２１と、ローラ２１を駆動する駆動装置とか
らなる。開口３を塞ぐため、ローラ２１からシャッタ２
０を巻き出すと、繰り出されたシャッタ２０は、開口３
の両側に設けられた溝内を摺動して、後方へ移動し、上
面外皮１６、および下面外皮１７の外表面と同一面をな
して、開口３を点線で示すように閉鎖する。また、ロー
ラ２１の回動量を調整することにより、開口３の部分開
放も任意に調整して行うことができる。本実施例は第１
実施例に比較して、シャッタ２０の駆動、および収納機
構が簡単にできる利点がある。

【００１９】図１１は、図２および図４に示したよう
に、開口５又は８の内部に、多孔質材６を充填して空孔
率を調整した、開口に適用される開閉装置を示す第３実
施例で、図１１（Ａ）は、この様な開口５に図８の開閉
装置１５を適用した横断面図を示す。この実施例の開口
５では、多孔質材６の外表面が上面外皮１６、および下
面外皮１７の外表面と略同一面をなしており、開口５に
上面外皮１６、および下面外皮１７と同一面をなすシャ
ッタ８を設けなくても、ブレード１の外表面には、顕著
な凹凸面は生じず、開口５の凹凸面形成に伴う、ブレー
ド１の空力性能の劣化の問題はきわめて少いため、多孔
質材６の厚み方向、中央部に貫通孔２２を設け、シャッ
タ８を１枚だけ設けたものである。

【００２０】また、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の同様
な貫通孔２２に、図１０のシャッタ２０を挿入して開口
５の開閉を行うようにしたものである。

【００２１】また、図１２は上述した開口、および開閉
装置を設置する部分のブレード１を切欠き、この切欠き
部分２４と同形状にされ、上述の開口、および開閉装置
を一体化し、カセット状にした機構部２３を嵌め込むよ
うにしたものである。このようにすることにより、ブレ
ード１の開口作製、又はブレード１内への開閉装置の組
込み等が、ブレード１の製作と独立に行うことができる
とともに、保守点検作業等がきわめて容易になる。

【００２２】以上述べたように、ブレード１の翼端部に
開口と、開口を開閉できる開閉装置を設けたので、図１
３（Ａ）に示すように、開口の開放により、ブレード１
の翼端部２の、ブレード１の下面１２から上面１１へ
の、ブレード１を貫通する空気の流れが発生し、図１３
（Ｂ）実線に示すように、下面１２から上面１１へかけ
ての圧力勾配が小さくなり、翼端４を旋回する空気の流
れが低減して、翼端渦の強さが減少する。これにより、
ＢＶＩ騒音レベルを低減させることができる。

【００２３】また、開口を開閉装置により閉鎖すること
により、図１３（Ｂ）点線に示すように、通常のブレー
ドと同様の圧力勾配にでき、ブレード１の空力性能を通
常のブレードと同様にすることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の低騒音型ブ
レードによれば、特許請求の範囲に示す簡素な構成によ
り、ヘリコプタがＢＶＩ騒音を発生する飛行条件下にあ
り、しかも、従来のブレードを装着したヘリコプタで
は、騒音問題により難しかった、人口密度の高い都市部
での離着陸時等、ＢＶＩ騒音を低減する必要のある飛行
時においては、ブレードの翼端部に設けた、ブレードの
上、下面を連通する開口を開放することにより、ＢＶＩ
騒音を低減し、これにより、ヘリコプタを都市間交通手
段として、大いに利用できることとなり、ヘリコプタ需
要の増大および価格低下につなげることができる。

【００２５】また、これらの開口は音波レーダーに対す
るステルス性能を有するので、このような性能を必要と
するヘリコプタに活用することもできる。

【００２６】また、ＢＶＩ騒音を低減する必要のない飛
行時、又はＢＶＩ騒音が発生しない通常の飛行条件下に
おいては、開口を開閉装置により閉鎖することにより、
ブレードの空力性能を充分に発揮させることができ、ヘ
リコプタの性能向上に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低騒音型ブレードに係るブレードに設
ける開口の第１実施例を示す平面図、

【図２】図１の開口の第２実施例を示す平面図、

【図３】図１の開口の第３実施例を示す平面図、

【図４】図１の開口の第４実施例を示す平面図、

【図５】図１に示す実施例の斜視図、

【図６】図５に示す開口部の翼断面形の第１実施例を示
す図で、図６（Ａ）は図５の矢視Ａ−Ａで示す横断面
図、図６（Ｂ）は図５の矢視Ｂ−Ｂで示す縦断面図、

【図７】図５に示す開口部の翼断面形の第２実施例を示
す図で、図７（Ａ）は図５の矢視Ａ−Ａで示す横断面
図、図７（Ｂ）は図５の矢視Ｂ−Ｂで示す縦断面図、

【図８】本発明の低騒音型ブレードに係る、ブレードに
設ける開閉装置の第１実施例を示す横断面図、

【図９】図８に示す実施例を具えたブレード全体横断面
を示す図で、図９（Ａ）は開口閉鎖時を示す横断面図、
図９（Ｂ）は開口開放時を示す横断面図、

【図１０】図８の開閉装置の第２実施例を示す横断面
図、

【図１１】図８の開閉装置の第３実施例を示す図で、図
１１（Ａ）は図８の実施例を図２、又は図４の開口に適
用した横断面図、図１１（Ｂ）は図１０の実施例を図
２、又は図４の開口に適用した横断面、

【図１２】本発明を構成する開口、および開閉装置を、
ブレードと別体化した実施例を示す斜視図、

【図１３】本発明の低騒音型ブレードの作動状況および
効果を示す図、

【図１４】ＢＶＩ騒音の発生を説明するための飛行中の
ヘリコプタの斜視図、

【図１５】ブレードの翼端を示す平面図で、図１５
（Ａ）は従来のＢＶＩ騒音低減に使用されているブレー
ド翼端平面図、図１５（Ｂ）は通常のブレードの翼端平
面図、

【図１６】ブレード翼端における空気の流れの状況を示
す図で、図１６（Ａ）は座標系を示すためのブレード縦
断面図、図１６（Ｂ）は圧力勾配を示す図、図１６
（Ｃ）は翼端の空気の流れの状況を示す模式図、

【図１７】翼端渦の循環の強さを低減した時の、ブレー
ド翼端における空気の流れの状況を示す図で、図１７
（Ａ）は翼端の空気の流れの状況を示す模式図、図１７
（Ｂ）は図１７（Ａ）の空気の流れにおける圧力勾配を
示す図である。

【符号の説明】

１ ブレード ２ （ブレードの）翼端部 ３，３′，３″，５，７，８ 開口 ４ 翼端 ６ 多孔質材 １１ （ブレードの）上面 １２ （ブレードの）下面 １３ 気流 １４ 円弧部 １５，１９ 開閉装置 １６ 上面外皮 １７ 下面外皮 １８ シャッタ ２０ シャッタ ２１ ローラ ２２ 貫通孔 ２３ 機構部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動して機体を空中に保持するヘリコプ
   タ用のブレードにおいて、前記ブレードの翼端部に、前
   記ブレードの上面と下面とを連通させて設けられた開口
   と、前記開口を開閉する開閉装置とを設けたことを特徴
   とする低騒音型ブレード。