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JP2009045977A - Tail rotor - Google Patents

Tail rotor Download PDF

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Publication number
JP2009045977A
JP2009045977A JP2007212200A JP2007212200A JP2009045977A JP 2009045977 A JP2009045977 A JP 2009045977A JP 2007212200 A JP2007212200 A JP 2007212200A JP 2007212200 A JP2007212200 A JP 2007212200A JP 2009045977 A JP2009045977 A JP 2009045977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force
tail rotor
pitch
rotation
helicopter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007212200A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Nakayama
周一 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2007212200A priority Critical patent/JP2009045977A/en
Publication of JP2009045977A publication Critical patent/JP2009045977A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tail rotor capable of generating a propulsive force in a forward flight, and increasing a forward speed. <P>SOLUTION: The trail rotor comprises: a rotating shaft 12 extending along the horizontal axis of a helicopter; a plurality of blades 11 extending orthogonally to the rotating shaft 12, rotating with the rotating shaft 12, and formed so that at least a wing tip 11a may be bent outward; and an pitch angle changing mechanism including a collective pitch mode for simultaneously changing the same amount of pitch angles of the blades 11, and a cyclic pitch mode for periodically changing the pitch angles during one rotation. The pitch angle changing mechanism causes the blades 11 to generate the force f1 going outward in a semicircle at the front side of one rotation in the cyclic pitch mode, causes the blades 11 to generate the force f2 going inward in the semicircle at the rear side of one rotation, and adjusts these forces f1, f2 to be a thrust F2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて推力を発生するテールロータに関するものである。   The present invention relates to a tail rotor that is disposed at a rear end portion of a tail boom of a helicopter and generates thrust.

ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて推力を発生するテールロータとしては、例えば、特許文献1に開示されたものが知られている。
特開2002−145196号公報(図2)
As a tail rotor that is arranged at the rear end of the tail boom of a helicopter and generates thrust, for example, the one disclosed in Patent Document 1 is known.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-145196 (FIG. 2)

しかしながら、上記特許文献1に開示されたようなテールロータは、メインロータのアンチトルクを発生させるだけのものであり、前進力に寄与する推力を発生させるものではなかった。   However, the tail rotor as disclosed in Patent Document 1 only generates anti-torque of the main rotor, and does not generate thrust that contributes to forward force.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、前進飛行時に前進力を発生させることができて、前進速度を増加させることができるテールロータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a tail rotor capable of generating a forward force during forward flight and increasing a forward speed.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るテールロータは、ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて、前進飛行時に前進力として寄与する推力を発生させるテールロータであって、前記ヘリコプタの水平軸に沿って延びる回転軸と、前記回転軸と直交する方向に沿って延び、前記回転軸とともに回転し、かつ、少なくとも翼端部が外方に折れ曲がるように形成された複数枚のブレードと、前記ブレードのピッチ角を同時に同量変えるコレクティブピッチモードと、一回転中のピッチ角を周期的に変えるサイクリックピッチモードとを備えたピッチ角変更機構とを具備し、前記ピッチ角変更機構が、前記サイクリックピッチモードにおいて、一回転中の前方側の半円内で外方に向かう力を前記ブレードに発生させるとともに、一回転中の後方側の半円内で内方に向かう力を前記ブレードに発生させ、かつ、これらの力の合力が前記推力となるように操作される。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
A tail rotor according to the present invention is a tail rotor that is disposed at a rear end portion of a tail boom of a helicopter and generates a thrust that contributes as a forward force during forward flight, and is a rotating shaft that extends along a horizontal axis of the helicopter A plurality of blades that extend along a direction orthogonal to the rotation axis, rotate with the rotation axis, and at least the blade tip is bent outward, and the pitch angle of the blades at the same time A pitch angle changing mechanism having a collective pitch mode for changing the same amount and a cyclic pitch mode for periodically changing the pitch angle during one rotation, the pitch angle changing mechanism in the cyclic pitch mode, Forces the blade to generate outward force in the front half circle during one revolution and inward direction in the rear half circle during one revolution. Starts selling force is generated on the blade, and the resultant of these forces is operated such that the thrust.

本発明に係るテールロータによれば、ピッチ角変更機構がコレクティブピッチモードで操作されることにより外方に向かって、すなわち、テールブームと反対の側に、メインロータのトルク効果を打ち消すための力が生じることとなり、ピッチ角変更機構がサイクリックピッチモードで操作されることにより後方に向かって推力(合力)が生じることとなる。
すなわち、本発明に係るテールロータによれば、例えば、ホバリング時には、トルク効果を打ち消すための力(アンチトルク)を発生させることができ、前進飛行時には、前進力として寄与する力(補助推力)を発生させることができる。
According to the tail rotor of the present invention, the force for canceling the torque effect of the main rotor toward the outside by operating the pitch angle changing mechanism in the collective pitch mode, that is, on the side opposite to the tail boom. When the pitch angle changing mechanism is operated in the cyclic pitch mode, thrust (combined force) is generated rearward.
That is, according to the tail rotor according to the present invention, for example, a force (anti-torque) for canceling the torque effect can be generated during hovering, and a force (auxiliary thrust) that contributes as a forward force during forward flight. Can be generated.

本発明に係るヘリコプタは、例えば、ホバリング時には、トルク効果を打ち消すための力を発生させることができ、前進飛行時には、前進力として寄与する(補助)推力を発生させることができるテールブームを備えている。   The helicopter according to the present invention includes, for example, a tail boom that can generate a force for canceling the torque effect during hovering and can generate (auxiliary) thrust that contributes as a forward force during forward flight. Yes.

本発明に係るヘリコプタによれば、テールロータにより発生した力が、ホバリング時には、主としてメインロータのトルク作用を打ち消すのに利用され、前進飛行時には、主として前進力を得るのに利用されることとなる。
そして、テールロータにより発生した推力を、前進飛行時における前進力に寄与させる(利用する)ことができるので、ヘリコプタの前進速度を増加させ、ヘリコプタの高速化を図ることができる。
According to the helicopter according to the present invention, the force generated by the tail rotor is mainly used to cancel the torque action of the main rotor during hovering, and is mainly used to obtain the forward force during forward flight. .
Since the thrust generated by the tail rotor can contribute to (use) the forward force during forward flight, the forward speed of the helicopter can be increased and the speed of the helicopter can be increased.

本発明に係るテールロータによれば、前進飛行時に前進力を発生させることができて、前進速度を増加させることができるという効果を奏する。   According to the tail rotor of the present invention, it is possible to generate a forward force during forward flight and to increase the forward speed.

以下、本発明に係るテールロータの一実施形態を、図1から図3を参照しながら説明する。
なお、図1は、本実施形態に係るテールロータ10を具備したヘリコプタ(「回転翼航空機」ともいう。)1の概略全体平面図である。
Hereinafter, an embodiment of a tail rotor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is a schematic overall plan view of a helicopter (also referred to as “rotary wing aircraft”) 1 including a tail rotor 10 according to the present embodiment.

図1に示すように、ヘリコプタ1は、胴体2と、胴体2の上方に配置されたメインロータ3と、胴体2の下方に配置された降着装置4と、胴体2の後方に配置されたテールブーム5と、このテールブーム5の後端部に配置されたテールロータ(tail rotor)10とを主たる要素として構成されている。   As shown in FIG. 1, the helicopter 1 includes a fuselage 2, a main rotor 3 disposed above the fuselage 2, an landing gear 4 disposed below the fuselage 2, and a tail disposed behind the fuselage 2. The boom 5 and a tail rotor 10 arranged at the rear end of the tail boom 5 are configured as main elements.

つぎに、図1に示すテールロータ10を拡大して描いた図2および図3を用いて、テールロータ10の構成および動作等について説明する。
テールロータ10は、複数枚(本実施形態では2枚)のブレード11と、ヘリコプタ1のY軸(ピッチ軸:水平軸)に沿って延びる回転軸12と、図示しないピッチ角変更機構とを備えている。
Next, the configuration and operation of the tail rotor 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 in which the tail rotor 10 shown in FIG. 1 is enlarged.
The tail rotor 10 includes a plurality of (two in the present embodiment) blades 11, a rotating shaft 12 extending along the Y axis (pitch axis: horizontal axis) of the helicopter 1, and a pitch angle changing mechanism (not shown). ing.

図2および図3に示すように、ブレード11はそれぞれ、平面視略矩形状、コード(翼弦長)方向に沿った断面視翼型形状を呈する板状の部材であり、各ブレード11の翼端部11aは、翼端11bが回転軸12の先端(取付端)よりも外方(外側)に位置するように、すなわち、テールブーム5と反対の側に張り出す(突出する)ように折り曲げられている。また、ブレード11はそれぞれ、フェザリングヒンジ(図示せず)のみを介してテールロータハブ(図示せず)に取り付けられて(固定されて)いる。   As shown in FIGS. 2 and 3, each blade 11 is a plate-like member having a substantially rectangular shape in a plan view and a blade shape in a sectional view along the chord (blade chord length) direction. The end portion 11a is bent so that the blade tip 11b is located outward (outside) from the tip (attachment end) of the rotating shaft 12, that is, is projected (projected) to the side opposite to the tail boom 5. It has been. Each blade 11 is attached (fixed) to a tail rotor hub (not shown) only through a feathering hinge (not shown).

回転軸12は、図示しない原動機(例えば、ガスタービンエンジン等)の回転力が、図示しないメイン・ギアボックス、ドライブ・シャフト(駆動軸)、およびテール・ギアボックスを介して与えられることにより、回転軸線回りに回転するようになっており、その先端部(取付端部)には、テールロータハブが取り付けられて(固定されて)いる。そして、回転軸12が回転すると、テールロータハブ、フェザリングヒンジ、およびブレード11も一体的(一緒)に回転するようになっている。   The rotary shaft 12 is rotated by the rotational force of a prime mover (not shown) (for example, a gas turbine engine) provided through a main gear box, a drive shaft (drive shaft), and a tail gear box (not shown). It rotates around an axis, and a tail rotor hub is attached (fixed) to its tip (attachment end). When the rotating shaft 12 rotates, the tail rotor hub, the feathering hinge, and the blade 11 also rotate integrally (with each other).

ピッチ角変更機構は、フェザリングヒンジをブレード11のスパン方向に沿って延びる軸線回りに回動させて、ブレード11のピッチ角を変更するものであり、全ブレード11のピッチ角を同時に同量変えるコレクティブピッチモードと、一回転中のピッチ角を周期的に変えるサイクリックピッチモードとを備えている。   The pitch angle changing mechanism changes the pitch angle of the blades 11 by rotating the feathering hinge around the axis extending along the span direction of the blades 11 and simultaneously changes the pitch angles of all the blades 11 by the same amount. It has a collective pitch mode and a cyclic pitch mode that periodically changes the pitch angle during one rotation.

図2に示すように、コレクティブピッチモードは、例えば、ホバリング時においてメインロータ3のトルク効果を打ち消すための力(アンチトルク)F1を発生させるモードであり、力F1の大きさ、すなわち、ブレード11のピッチ角は、原動機の出力(エンジンパワー)の変化に応じて調整(変更:制御)される。
また、図3に示すように、サイクリックピッチモードは、前進飛行時において前進力(補助推力)F2を発生させるモード、すなわち、一回転中の前方側の半円内で外方(外側)に向かって(テールブーム5と反対の側に)力f1を発生させるとともに、一回転中の後方側の半円内で内方(内側)に向かって(テールブーム5の側に)力f2を発生させるモードであり、力F2の大きさ、すなわち、ブレード11のピッチ角は、ヘリコプタ1の前進速度および原動機の出力に応じて調整(変更:制御)される。
なお、F2は、f1とf2との合力である。
As shown in FIG. 2, the collective pitch mode is a mode for generating a force (anti-torque) F1 for canceling the torque effect of the main rotor 3 during hovering, for example, the magnitude of the force F1, that is, the blade 11 Is adjusted (changed: controlled) in accordance with a change in the output (engine power) of the prime mover.
Further, as shown in FIG. 3, the cyclic pitch mode is a mode for generating a forward force (auxiliary thrust) F2 during forward flight, that is, outward (outside) within a semicircle on the front side during one rotation. A force f1 is generated toward (on the side opposite to the tail boom 5), and a force f2 is generated toward the inside (inside) (on the tail boom 5 side) within a semicircle on the rear side during one rotation. The magnitude of the force F2, that is, the pitch angle of the blade 11, is adjusted (changed: controlled) according to the forward speed of the helicopter 1 and the output of the prime mover.
F2 is the resultant force of f1 and f2.

本実施形態に係るテールロータ10によれば、ピッチ角変更機構がコレクティブピッチモードで操作されることにより外方(外側)に向かって、すなわち、テールブーム5と反対の側に、メインロータ3のトルク効果を打ち消すための力F1が生じることとなり、ピッチ角変更機構がサイクリックピッチモードで操作されることにより後方(後側)に向かって前進力(補助推力)F2が生じることとなる。
すなわち、本実施形態に係るテールロータ10によれば、例えば、ホバリング時には、トルク効果を打ち消すための力F1を発生させることができ、前進飛行時には、前進力として寄与する力(補助推力)F2を発生させることができる。
According to the tail rotor 10 according to the present embodiment, the pitch angle changing mechanism is operated in the collective pitch mode to move outward (outside), that is, on the side opposite to the tail boom 5, A force F1 for canceling the torque effect is generated, and a forward force (auxiliary thrust) F2 is generated backward (rear side) by operating the pitch angle changing mechanism in the cyclic pitch mode.
That is, according to the tail rotor 10 according to the present embodiment, for example, a force F1 for canceling the torque effect can be generated during hovering, and a force (auxiliary thrust) F2 that contributes as a forward force during forward flight. Can be generated.

また、テールロータ10は、テールブーム5の後端部に取り付けられ、かつ、従来のテールロータと同様、図示しない原動機(例えば、ガスタービンエンジン等)の回転力が、図示しないメイン・ギアボックス、ドライブ・シャフト(駆動軸)、およびテール・ギアボックスを介して与えられるように構成(設計)されているので、既存のヘリコプタに搭載されているテールロータを取り外して、その代わりに適用することも可能である。   The tail rotor 10 is attached to the rear end portion of the tail boom 5 and, like the conventional tail rotor, the rotational force of a prime mover (not shown) (for example, a gas turbine engine or the like) Since it is configured (designed) to be provided via a drive shaft and a tail gearbox, the tail rotor mounted on an existing helicopter can be removed and applied instead Is possible.

本実施形態に係るテールロータ10を具備したヘリコプタ1によれば、テールロータ10により発生した力(補助推力)F2を、前進飛行時における前進力に寄与させる(利用する)ことができるので、ヘリコプタ1の前進速度を増加させ、ヘリコプタ1の高速化を図ることができる。   According to the helicopter 1 including the tail rotor 10 according to the present embodiment, the force (auxiliary thrust) F2 generated by the tail rotor 10 can be contributed (utilized) to the forward force during forward flight. 1 can be increased, and the speed of the helicopter 1 can be increased.

なお、上述した実施形態においてテールブーム5の後端部に垂直尾翼が設けられているとさらに好適である。
これにより、前進飛行時におけるアンチトルクが垂直尾翼が発生する力によって相殺され、テールロータ10が発生する力F2のすべてを前進力に寄与させることができて、ヘリコプタ1の前進速度をさらに増加させ、ヘリコプタ1のさらなる高速化を図ることができる。
In the above-described embodiment, it is more preferable that a vertical tail is provided at the rear end portion of the tail boom 5.
As a result, the anti-torque during forward flight is offset by the force generated by the vertical tail, and all the force F2 generated by the tail rotor 10 can contribute to the forward force, further increasing the forward speed of the helicopter 1. Further speeding up of the helicopter 1 can be achieved.

また、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更実施可能である。例えば、ブレード11のスパン方向に沿った断面視形状は、図1から図3に示すような形状に限定されるものではなく、上述した力F2を発生させることができるものであればいかなる形状(スパン方向に沿って幾度か折れ曲がる形状(例えば、W型や波形))であってもよい。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified as necessary. For example, the cross-sectional view shape along the span direction of the blade 11 is not limited to the shape shown in FIGS. 1 to 3, and any shape (as long as it can generate the force F <b> 2 described above) ( The shape may be bent several times along the span direction (for example, W-shaped or corrugated).

本発明の一実施形態に係るテールロータを具備したヘリコプタの概略全体平面図である。1 is a schematic overall plan view of a helicopter including a tail rotor according to an embodiment of the present invention. 図1に示すテールロータの拡大図であって、ホバリング時の状態を示す図である。FIG. 2 is an enlarged view of the tail rotor shown in FIG. 1 and shows a state during hovering. 図1に示すテールロータの拡大図であって、前進飛行時の状態を示す図である。FIG. 2 is an enlarged view of the tail rotor shown in FIG. 1 and shows a state during forward flight.

符号の説明Explanation of symbols

1 ヘリコプタ
5 テールブーム
10 テールロータ
11 ブレード
11a 翼端部
12 回転軸
F2 推力
f1 力
f2 力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Helicopter 5 Tail boom 10 Tail rotor 11 Blade 11a Blade end part 12 Rotating shaft F2 Thrust f1 Force f2 Force

Claims (2)

ヘリコプタのテールブームの後端部に配置されて、前進飛行時に前進力として寄与する推力を発生させるテールロータであって、
前記ヘリコプタの水平軸に沿って延びる回転軸と、
前記回転軸と直交する方向に沿って延び、前記回転軸とともに回転し、かつ、少なくとも翼端部が外方に折れ曲がるように形成された複数枚のブレードと、
前記ブレードのピッチ角を同時に同量変えるコレクティブピッチモードと、一回転中のピッチ角を周期的に変えるサイクリックピッチモードとを備えたピッチ角変更機構とを具備し、
前記ピッチ角変更機構が、前記サイクリックピッチモードにおいて、一回転中の前方側の半円内で外方に向かう力を前記ブレードに発生させるとともに、一回転中の後方側の半円内で内方に向かう力を前記ブレードに発生させ、かつ、これらの力の合力が前記推力となるように操作されることを特徴とするテールロータ。
A tail rotor that is disposed at the rear end of a helicopter tail boom and generates thrust that contributes as forward force during forward flight;
A rotation axis extending along a horizontal axis of the helicopter;
A plurality of blades extending along a direction orthogonal to the rotation axis, rotating with the rotation axis, and formed so that at least the blade tip portion is bent outward;
A pitch angle changing mechanism having a collective pitch mode for simultaneously changing the pitch angle of the blade by the same amount and a cyclic pitch mode for periodically changing the pitch angle during one rotation;
In the cyclic pitch mode, the pitch angle changing mechanism causes the blade to generate an outward force in a semicircle on the front side during one rotation, and generates an inner force in the semicircle on the rear side in one rotation. The tail rotor is characterized in that a force directed in the direction is generated in the blade and the resultant force of these forces becomes the thrust.
請求項1に記載のテールロータを具備してなることを特徴とするヘリコプタ。   A helicopter comprising the tail rotor according to claim 1.
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