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回転翼航空機のロータの揺動制御装置

国内特許コード P07A011732
整理番号 2042
掲載日 2007年11月16日
出願番号 特願2001-389991
公開番号 特開2003-182694
登録番号 特許第3728242号
出願日 平成13年12月21日(2001.12.21)
公開日 平成15年7月3日(2003.7.3)
登録日 平成17年10月7日(2005.10.7)
発明者
  • 丹羽 良之
  • 宍戸 紀彦
出願人
  • 防衛装備庁長官
  • 川崎重工業株式会社
発明の名称 回転翼航空機のロータの揺動制御装置
発明の概要 【課題】 回転翼航空機のロータの制御特性の良好な揺動制御装置を提供する。
【解決手段】 ロータ角度検出手段4はヘリコプタ1の機体2に取付けられ、ロータ3の複数箇所でのブレードの高さ位置を測定することによってロータ3のコーニング角β0、縦フラップ角β1c、横フラップ角β1sの変位量を算出し、微分演算回路22でこれらの3つの角度の1階時間微分を算出する。制御信号演算装置8は、これらの角度β0,β1c,β1sおよび1階時間微分値に基づいて、ロータ3の変位が減少するようにロータ3のコレクティブピッチ角、縦サイクリックピッチ角および横サイクリックピッチ角を制御する。これによって突風によるロータ3の揺動を効果的に抑制することができる。
従来技術、競合技術の概要


ヘリコプタなどの回転翼航空機は、複数枚のブレードを有するロータを有し、飛行時にはこのロータが円錐形(コーン形)となっている。無風状態で、ヘリコプタがホバリングしているときにはロータ面は水平にある。このとき、各ブレードのピッチ角は一定である。



この状態で、たとえば前方から突風を受けると、前進側のブレードの対気速度が増してブレードの揚力が増し、前進側ではブレードは回転するにつれて上昇する。逆に、後退側のブレードでは対気速度が低下して揚力が低下するため、後退側では回転するにつれてブレードは下降する。すなわち、ロータの前方が最も高くなり、後方が最も低くなるようにロータ面が後方に傾斜する。



このように突風によってロータが一旦後方に傾斜すると、これをきっかけにしてロータは前後に揺動し始める。また、垂直方向に突風を受けると、各ブレードの揚力が一様に変動し、ロータのコーニング角が増減を繰り返すようにロータが揺動し始める。



このような突風によってロータが揺動すると、この揺動が機体に伝達されて機体が振動し、乗り心地が悪くなる。また、これによってパイロットのワークロードが増し、安全な飛行を継続することが困難になるといった問題を有する。



ロータの角度調整は、ロータのブレードのピッチ角制御によって行うことができる。たとえば、ロータ面の傾斜角の調整は、ブレードのサイクリックピッチ角制御によって行い、コーニング角の調整は、ブレードのコレクティブピッチ角制御によって行うことができる。したがって、突風によってロータが揺動し始めたとき、ブレードのピッチ角制御によってロータの揺動を打ち消すようロータ角度を制御すれば、ロータの揺動による機体の振動を抑制することができる。



たとえば、ロータ面の傾斜角変位およびロータのコーニング角の変位を検出するセンサを設け、検出した傾斜角変位量に基づいて、ロータの傾斜角変位が減少するようにブレードのサイクリックピッチ角をフィードバック制御し、また検出したコーニング角変位量に基づき、コーニング角変位が減少するように、ブレードのコレクティブピッチ角をフィードバック制御することによって、ロータの揺動を抑制することができる。

産業上の利用分野


本発明は、ヘリコプタなどの回転翼航空機において、突風(ガスト)によってロータが揺動したとき、この揺動を抑制する回転翼航空機の揺動制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】 ロータ面の傾斜角変位およびコーニング角の変位を検出するロータ角度検出手段と、
ロータ角度検出手段の検出出力に基づき、ロータ面の傾斜角変位およびコーニング角変位の1階時間微分を算出する微分演算手段と、
ロータ面の傾斜角変位量およびロータ面の傾斜角変位の1階時間微分値に基づいて、ロータ面の傾斜角変動を抑制し基準位置に戻るようにロータのブレードのサイクリックピッチ角を制御し、コーニング角の変位量およびコーニング角変位の1階時間微分値に基づき、コーニング角変動を抑制し基準位置に戻るように、ブレードのコレクティブピッチ角を制御する制御手段とを有し、
前記ロータ角度検出手段が検出するロータ面の傾斜角は、機体の前後軸に平行な縦方向におけるロータ面の傾斜角である縦フラップ角、および前後軸に垂直な横方向におけるロータ面の傾斜角である横フラップ角から成り、
前記微分演算手段は、検出した縦フラップ角および横フラップ角に基づき、縦フラップ角の1階時間微分、および横フラップ角の1階時間微分を算出し、
前記制御手段は、縦フラップ角および横フラップ角の1階時間微分値に基づいて、縦方向のロータ面の傾斜制御を行う縦サイクリックピッチ角を制御し、横フラップ角および縦フラップ角の1階時間微分値に基づいて、横方向のロータ面の傾斜制御を行う横サイクリックピッチ角を制御することを特徴とする回転翼航空機のロータの揺動制御装置。
【請求項2】 前記微分演算手段は、ロータ角度検出手段で検出したロータのコーニング角の変位に基づき、コーニング角の1階時間微分を算出し、
前記制御手段は、コーニング角の変位量およびコーニング角の変位の1階時間微分値に基づいて、ロータのブレードのコレクティブピッチ角を制御することを特徴とする請求項1記載の回転翼航空機のロータの揺動制御装置。
【請求項3】 前記ロータ角度検出手段は、回転翼航空機の機体に設けられ、予め定める複数のロータの位置におけるブレードの高さ位置を検出し、これらの検出値に基づいてロータ面の傾斜角およびコーニング角を算出することを特徴とする請求項1または2記載の回転翼航空機のロータの揺動制御装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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18661_01SUM.gif
出願権利状態 登録
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