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明細書 :航空機動安定試験装置

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B1)
特許番号 特許第2913626号 (P2913626)
登録日 平成11年4月16日(1999.4.16)
発行日 平成11年6月28日(1999.6.28)
発明の名称または考案の名称 航空機動安定試験装置
国際特許分類 G01M  9/00      
G01M  9/08      
FI G01M 9/00
G01M 9/08
請求項の数または発明の数 3
全頁数 6
出願番号 特願平10-150081 (P1998-150081)
出願日 平成10年5月29日(1998.5.29)
審査請求日 平成10年5月29日(1998.5.29)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】391037397
【氏名又は名称】科学技術庁航空宇宙技術研究所長
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
発明者または考案者 【氏名】三輪 等
【氏名】林 良生
【氏名】志子田 繁一
【氏名】中嶋 勝己
【氏名】八木 栄一
【氏名】米本 浩一
【氏名】大垣 正信
個別代理人の代理人 、【弁理士】、【氏名又は名称】西教 圭一郎 (外3名)
審査官 【審査官】菊井 広行
参考文献・文献 特開 平4-89543(JP,A)
特開 平10-115572(JP,A)
特開 平3-37542(JP,A)
特開 昭61-175541(JP,A)
調査した分野 G01M 9/00
G01M 9/06
G01M 9/08
要約 【課題】 ロール運動に関する動安定微係数を正確に求めることができる航空機動安定試験装置を提供すること。
【解決課題】 航空機模型78に運動を与えるための駆動用モータ16と、航空機模型78内に配設された共役カムユニット22と、共役カムユニット22を支持するためのスティング20と、スティング20内に回転自在に支持された駆動軸24とを具備する航空機動安定試験装置。共役カムユニット22の入力軸36は駆動軸24を介して駆動用モータ16に駆動連結され、共役カムユニットの出力軸38は航空機模型78に取付けられ、駆動用モータ16からの駆動力は駆動軸24および共役カムユニット22を介して航空機模型78に伝達され、かくして航空機模型78にロール運動が付与される。
特許請求の範囲 【請求項1】
風洞試験用航空機模型に所定の運動を与える航空機動安定試験装置において、
前記航空機模型に運動を与えるための駆動源と、前記航空機模型内に配設された共役カムユニットと、前記共役カムユニットを支持するためのスティングと、前記スティング内に回転自在に支持された駆動軸とを具備し、
前記共役カムユニットの入力部は前記駆動軸を介して前記駆動源に駆動連結され、前記共役カムユニットの出力部は前記航空機模型に取付けられ、前記駆動源からの駆動力は前記駆動軸および前記共役カムユニットを介して前記航空機模型に伝達され、かくして前記航空機模型には前記共役カムユニットの作用によってロール運動が付与されることを特徴とする航空機動安定試験装置。

【請求項2】
前記共役カムユニットは、前記駆動軸に駆動連結される入力軸と、前記入力軸に設けられた一対のカムプレートと、前記航空機模型に取付けられる出力軸と、前記出力軸に設けられた一対の従動部材とを備え、前記一対の従動部材の一方の先端部は、前記一対のカムプレートの片側から対応するカムプレートのカム作用部に沿って移動され、それらの他方の先端部は、前記一対のカムプレートの他側から対応するカムプレートのカム作用部に沿って移動されることを特徴とする請求項1記載の航空機動安定試験装置。

【請求項3】
前記共役カムユニットの前記出力軸の中心軸線の延長線は、前記航空機模型の重心を実質上通って延びていることを特徴とする請求項1または2記載の航空機動安定試験装置。
発明の詳細な説明 【発明の詳細な説明】

【1】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機の動的安定性能を風洞実験で把握するときに用いる航空機動安定試験装置に関する。

【10】
さらに本発明は、前記共役カムユニットの前記出力軸の中心軸線の延長線は、前記航空機模型の重心を実質上通って延びていることを特徴とする。

【11】
本発明に従えば、共役カムユニットの出力軸の中心軸線の延長線は、航空機模型の重心を実質上通って延びているので、共役カムユニットによる航空機模型のロール運動の揺動中心はこの重心を通るようになり、したがって実質上重心を通る軸線を中心とするロール運動を航空機模型に与えることができる。

【12】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発明に従う航空機動安定試験装置の一実施形態について説明する。図1は、本発明に従う動安定試験装置の要部を一部断面で示す断面図であり、図2は、図1の動安定試験装置の共役カムユニットを示す断面図であり、図3は、図2におけるIII-III線による断面図である。

【13】
主として図1を参照して、航空機動安定性能の風洞試験を行うための風洞2にはスティング支持装置4が設けられ、スティング支持装置4にスティングポッド6が所要のとおりに取付けられ、このスティングポッド6に動安定試験装置8が取付けられている。動安定試験装置8は、スティングポッド6に支持された主ハウジング10と、主ハウジング10の先端部に取付ねじ12によって装着された副ハウジング14とを有し、主ハウジング10内に、駆動源を構成する駆動用モータ16が設けられ、副ハウジング14内に、駆動用モータ16の回転数を減速する減速機18が設けられている。駆動用モータ16の出力部は減速機18の入力部に駆動連結されている。

【14】
動安定試験装置8は、また、スティング20および共役カムユニット22を備えている。スティング20は中空スリーブ部材から構成され、その一端部(図1において右端部)が取付ねじ24によって副ハウジング14の先端部に取付けられている。このスティング20の内部には、駆動用モータ16からの駆動力を伝達するための駆動軸24が配設されている。駆動軸24の一端部近傍は、スティング20の一端部に装着された軸受26を介して回転自在に支持され、その他端部近傍は、スティング20の他端部に装着された軸受28を介して回転自在に支持されている。駆動軸24の一端部は軸受26から突出しており、この一端突出部が上記減速機18の出力部に駆動連結されている。また、駆動軸24の他端部は軸受28から突出しており、この他端突出部に、共役カムユニット22の入力部に駆動力を伝達するための歯車30が取付けられている。

【15】
共役カムユニット22はスティング20の他端部に取付けられている。図1とともに図2を参照して、共役カムユニット22はユニットハウジング32を有し、このユニットハウジング32が取付ねじ34によってスティング20の他端部に固定されている。共役ユニット22は、図1および図2において上下方向に間隔を置いて配設された入力軸36および出力軸38を備えている。入力部を構成する入力軸36は、その軸線方向(図1および図2において左右方向)に間隔を置いて配設された軸受39,40,42を介してユニットハウジング32に回転自在に支持されている。出力部を構成する出力軸38は、その軸線方向(図1および図2において左右方向)に間隔を置いて配設された軸受44,46を介してユニットハウジング32に回転自在に支持されている。図2に示すとおり、この実施形態では、入力軸36の中心軸線48と出力軸38の中心軸線50とは実質上平行に延び、この出力軸38の中心軸線50と駆動軸24の中心軸線52とは実質上合致している。このように構成することによって、共役ユニット22全体を比較的コンパクトにしながら駆動軸24からの駆動力を後述する如くして入力軸36を介して出力軸50に伝達することができる。

【16】
図3をも参照して、入力軸36の一端部近傍は軸受39を介して支持され、その一端部は軸受39を通してユニットハウジング32から外方に突出し、この突出部に入力歯車54が取付けられ、入力歯車54が駆動軸24の歯車30に噛合されている。また、入力軸36の中間部、すなわち軸受40,42間の部位には、第1および第2のカムプレート54,56が設けられている。この実施形態では、第1および第2カムプレート54,56は入力軸36と一体に形成されているが、これと別体に形成して固定用ねじを用いて固定するようにすることもできる。第1および第2カムプレート54,56は略円板状のカムから構成され、それらの外周面はカム作用部として機能する。

【17】
出力軸38の一端部は軸受44を介して支持され、その他端部近傍は他方の軸受46を介して支持されている。この出力軸38の中間部には、第1および第2カムプレート54,56に対応して、それぞれ、第1および第2従動部材58,60が設けられている。本実施形態では、第1および第2の従動部材58,60は出力軸38と一体的に形成されているが、これと別体に形成して固定用ねじを用いて固定するようにすることもできる。第1のカムプレート54に対応する第1の従動部材58は、第1および第2のカムプレート54,56の片側(図2において手前側、図3において左側)に配置され、その先端部にはピン62を介してフォロアローラ64が回転自在に装着され、このフォロアローラ64が第1のカムプレート54の外周面、すなわちカム作用部に作用している。また、第2のカムプレート56に対応する第2の従動部材60は、第1および第2のカムプレート54,56の他側(図2において奥側、図3において右側)に配置され、その先端部にはピン66を介してフォロアローラ68が回転自在に装着され、このフォロアローラ68が第2のカムプレート56の外周面、すなわちカム作用部に作用している。このように第1の従動部材58のフォロアローラ64が片側から第1のカムプレート54に作用し、第2の従動部材60のフォロアローラ68が他側から第2のカムプレート56に作用するので、第1および第2の従動部材58,60の動きは相互に拘束し合い、第1(または第2)の従動部材58(または60)のフォロアローラ64(または68)と第1(または第2)のカムプレート54(または56)との接触状態は、第2(または第1)の従動部材60(または58)および第2(または第1)のカムプレート56(または54)の作用によって保持され、ばね部材等を用いることなく第1および第2の従動部材58,60と第1および第2のカムプレート54,56との接触状態を保持することができ、これによって共役カムユニット22の小型化を図ることができる。

【18】
再び主として図1および図2を参照して、出力軸38の他端部は、ユニットハウジング32から外方、図1および図2において左方に突出しており、この突出端部に固定用ねじ70によって取付部材72が取付けられ、この取付け部材72に固定ピン74等によって空力荷重測定用センサ76が取付けられ、この空力荷重測定用センサ76に、風洞試験に用いられる航空機模型78が取付けられる。このように航空機模型78を取付けると、共役カムユニット22は航空機模型78の内部に収容され、スティング20は航空機模型78の後方に向けて延び、前方からの風に対してスティング20等が障害となることが防止される。このような航空機模型78は、風洞実験によって設計の際の動安定微係数を求めるために用いられる。

【19】
このような動安定試験装置8では、風洞実験の際、駆動用モータ16が所定方向に回転駆動される。かくすると、駆動用モータ16からの駆動力が減速機18を介して駆動軸24に伝達され、さらに歯車30を介して共役カムユニット22の入力歯車54に伝達される。駆動用モータ16からの駆動力がかく伝達されると、その入力軸36が矢印80(図3)で示す方向に回転駆動され、これによって第1および第2カムプレート54,56も矢印80で示す方向に回転される。かくすると、第1および第2のカムプレート54,56のカム作用部が第1および第2の従動部材58,60のフォロアローラ64,68に作用し、第1および第2のカムプレート54,56を介して出力軸38が矢印82および84(図3)で示す方向に所定角度範囲、たとえば±1~3度程度の角度範囲に渡って揺動運動される。かくして、空力荷重測定用センサ76を介して航空機模型78が回転され、駆動用モータ16によって航空機模型78にロール運動を付与することができ、その結果、空力荷重測定センサ76の検出信号を利用してロール運動に関する動安定微係数を求めることができる。なお、航空機模型78の揺動運動の範囲は、第1および第2のカムプレート54,56の形状、すなわちカム作用部を変えることによって所望のとおりに設定することができる。

【2】

【従来の技術】航空機を設計するに際し、動安定微係数を求めるために、航空機模型を用いて風洞実験が行われる。この風洞実験に用いる航空機動安定試験装置として、たとえば特開平3-37542号公報に開示されたものが知られている。この公知の動安定試験装置は、航空機模型に運動を与えるための駆動源と、ヒンジを中心として揺動自在に支持された加振用スティングと、加振用スティングの一端部に取付けられた航空機模型と、加振用スティングの他端部と駆動源の出力部との間に介在された上下動連結機構とを備えている。上下動連結機構は、駆動源の出力軸に駆動連結された回転円板と、この回転円板に偏心して設けられたカムフォロアと、加振用スティングの他端部に設けられた移動部材とを備え、この移動部材が上下方向に移動自在に支持されている。移動部材には横方向に延びる細長いスリットが形成され、このスリットにカムフォロアが移動自在に受入れられている。

【20】
この実施形態では、図1から理解されるとおり、共役カムユニット22は航空機模型78内に配置されているので、共役カムユニット22によって付与される揺動運動の揺動中心は航空機模型78内に位置し、したがって航空機模型78のロール運動がより実際の運動状態に近いものとなり、上記動安定微係数を正確に求めることができる。特に、航空機模型78内に配設された共役カムユニット22の出力軸38の中心軸線50(揺動運動の揺動中心として作用し、航空機模型78の前後方向に延びている)が航空機模型78の重心を実質上通るように構成されている。それ故に、共役カムユニット22によって付与される揺動運動は、航空機模型78の重心を通る軸線を中心とする運動、換言すると、現実のロール運動とほぼ同一の運動となり、上記動安定微係数を一層正確に求めることができる。

【21】
以上、本発明に従う航空機動安定試験装置の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

【22】
たとえば、図示の実施形態では、駆動用モータ16によって駆動される駆動軸24と共役カムユニット22の入力軸36とを歯車30および入力歯車54を介して駆動連結しているが、これに代えて、駆動軸24を共役カムユニット22の入力軸としても機能させ、この駆動軸24に第1および第2のカムプレート54,56を設けるようにすることもできる。

【23】
また、たとえば、図示の実施形態では、駆動用モータ16と駆動軸24との間に減速機18を介在させているが、駆動用モータ16によって駆動軸24を所望のとおりに回転駆動することができる場合、この減速機18を省略することができる。

【24】
さらに、たとえば、図示の実施形態では、第1および第2の従動部材58,60の先端部にフォロアローラ64,68を設けてスムースに従動するように構成しているが、このようなスムースな動きができる場合、フォロアローラ64,68を省略することもできる。

【25】

【発明の効果】本発明の請求項1記載の航空機動安定試験装置によれば、航空機模型内に共役カムユニットが設けられ、この共役カムユニットによって航空機模型に運動が付与されるので、航空機模型の運動は共役カムの配置部位を中心とした揺動運動となる。それ故に、航空機模型の揺動中心は航空機模型内に位置し、これにより航空機模型の揺動運動が実際の運動状態により近いものとなり、かくして動安定微係数を正確に求めることができる。また、共役カムユニットは航空機模型にロール運動付与を付与するので、ロール運動に関する動安定微係数を求めることができる。

【26】
また本発明の請求項2記載の航空機動安定試験装置によれば、共役カムユニットは、入力軸に設けられた一対のカムプレートと、出力軸に設けられた一対の従動部材とを備え、一方の従動部材の先端部が片側から対応するカムプレートのカム作用部に沿って移動し、他方の従動部材が他側から残りのカムプレートの周面に沿って移動する。それ故に、一方のカムプレートに対する一方(または他方)従動部材の動きは、残りのカムプレートによって従動される他方(または一方)の従動部材の動きによって拘束され、したがってばね部材等を用いることなく一対の従動部材の先端部を一対のカムプレートのカム作用部に沿って確実に従動させることができる。また、ばね部材等を必要としないので、カムユニット自体を小さくすることができる。

【27】
さらに本発明の請求項3記載の航空機動安定試験装置によれば、共役カムユニットの出力軸の中心軸線の延長線は、航空機模型の実質上重心を通って延びているので、共役カムユニットによる航空機模型のロール運動の揺動中心はこの重心を通るようになり、したがって実質上重心を通る軸線を中心とするロール運動を航空機模型に与えることができる。

【3】
このような動安定試験装置では、駆動源が駆動されると、回転円板は所定方向に回転駆動され、これによって偏心したカムフォロアも一体的に回動される。かくすると、このカムフォロアの移動によって移動部材が上下方向に移動され、加振用スティングはヒンジを中心として上下方向に揺動され、かくして航空機模型にピッチ運動を付与することができる。

【4】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公知の動安定試験装置には、次のとおりの解決すべき問題が存在する。すなわち、この動安定試験装置では、容易に理解されるとおり、航空機模型に上下方向の運動、すなわちピッチ運動を付与することができるが、たとえば航空機模型の前後方向に延びる軸線を中心とする揺動運動、すなわちロール運動を付与することができず、したがってロール運動に関する動安定微係数を求めることができない。また、この動安定試験装置では、航空機模型の揺動中心がこの模型の外側に位置する加振用スティングの揺動中心、すなわちヒンジであるため、航空機模型胴体内の機体重心位置まわりの運動を航空機模型に与えることができず、このことに起因して風洞実験における動安定微係数を正確に求めることができない。

【5】
本発明の目的は、ロール運動に関する動安定微係数を正確に求めることができる航空機動安定試験装置を提供することである。

【6】

【課題を解決するための手段】本発明は、風洞試験用航空機模型に所定の運動を与える航空機動安定試験装置において、前記航空機模型に運動を与えるための駆動源と、前記航空機模型内に配設された共役カムユニットと、前記共役カムユニットを支持するためのスティングと、前記スティング内に回転自在に支持された駆動軸とを具備し、前記共役カムユニットの入力部は前記駆動軸を介して前記駆動源に駆動連結され、前記共役カムユニットの出力部は前記航空機模型に取付けられ、前記駆動源からの駆動力は前記駆動軸および前記共役カムユニットを介して前記航空機模型に伝達され、かくして前記航空機模型には前記共役カムユニットの作用によってロール運動が付与されることを特徴とする航空機動安定試験装置である。

【7】
本発明に従えば、航空機模型内に共役カムユニットが設けられ、この共役カムユニットによって航空機模型に運動が付与されるので、航空機模型の運動は共役カムの配置部位を中心とした揺動運動となる。それ故に、航空機模型の揺動中心は航空機模型内に位置し、これにより航空機模型の揺動運動が実際の運動状態により近いものとなり、かくして動安定微係数を正確に求めることができる。また、共役カムユニットは航空機模型にロール運動を付与するので、ロール運動に関する動安定微係数を求めることができる。

【8】
また本発明は、前記共役カムユニットは、前記駆動軸に駆動連結される入力軸と、前記入力軸に設けられた一対のカムプレートと、前記航空機模型に取付けられる出力軸と、前記出力軸に設けられた一対の従動部材とを備え、前記一対の従動部材の一方の先端部は、前記一対のカムプレートの片側から対応するカムプレートのカム作用部に沿って移動し、それらの他方の先端部は、前記一対のカムプレートの他側から対応するカムプレートのカム作用部に沿って移動することを特徴とする。

【9】
本発明に従えば、共役カムユニットは、入力軸に設けられた一対のカムプレートと、出力軸に設けられた一対の従動部材とを備え、一方の従動部材の先端部が片側から対応するカムプレートのカム作用部に沿って移動し、他方の従動部材が他側から残りのカムプレートのカム作用部に沿って移動する。それ故に、一方カムプレートに対する一方(または他方)従動部材の動きは、残りのカムプレートによって従動される他方(または一方)の従動部材の動きによって拘束され、したがってばね部材等を用いることなく一対の従動部材の先端部を一対のカムプレートのカム作用部に沿って確実に従動させることができる。また、ばね部材等を必要としないので、カムユニット自体を小さくすることができる。
図面
【図1】
0
【図3】
1
【図2】
2