特許 7184562 航空機用のロータブレード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】航空機用のロータブレード

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/467 20060101AFI20221129BHJP

   B64C 29/00 20060101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

B64C27/467

B64C29/00 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018147814

(22)【出願日】2018-08-06

(65)【公開番号】P2020023217

(43)【公開日】2020-02-13

【審査請求日】2021-07-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】小林 航

(72)【発明者】

【氏名】山根 北斗

(72)【発明者】

【氏名】林 大貴

(72)【発明者】

【氏名】田口 浩

【審査官】志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０６５７８７９８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表平０８－５０９９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１０８５０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｃ ２７／００

Ｂ６４Ｃ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

航空機用のロータブレードであって、
回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力の方が大きくなる翼型を有し、一端が前記ロータブレードの第１の翼端を形成するブレード本体と、
前記ロータブレードの翼端側における端部に設けられることによって第２の翼端を形成し、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力が小さくなる翼型を有する渦発生用のブレードと、
を有し、
前記渦発生用のブレードを、前記ロータブレードの前進方向に向かって前記ブレード本体よりも前方に配置した航空機用のロータブレード。

【請求項2】

前記渦発生用のブレードが前記ロータブレードの前進方向に向かって前記ブレード本体よりも前方に配置されていない部分における前記ブレード本体の翼弦長よりも前記ブレード本体の前記第１の翼端における翼弦長が短い請求項１記載の航空機用のロータブレード。

【請求項3】

前記渦発生用のブレードが前記ロータブレードの前進方向に向かって前記ブレード本体よりも前方に配置されていない部分における前記ブレード本体の長さ方向に対して、前記渦発生用のブレードが前記ロータブレードの前進方向に向かって前記ブレード本体よりも前方に配置されている部分における前記ブレード本体の長さ方向が傾斜している請求項１又は２記載の航空機用のロータブレード。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータブレードで構成されるロータを備えた航空機。

【請求項5】

航空機用のロータブレードの翼端に、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力の方が大きくなる翼型を有する第１の翼端とは別に、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力が小さくなる翼型を有する渦発生用の第２の翼端を設け、前記第１の翼端で生じる第１の渦を、前記第２の翼端で生じる第２の渦であって前記第１の渦と逆方向に回転する前記第２の渦で弱めることによってブレード－渦干渉騒音を低減する航空機における騒音防止方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、航空機用のロータブレード、航空機及び航空機における騒音防止方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転翼航空機において低減させるべき騒音の１つとしてブレード－渦干渉（ＢＶＩ：Ｂｌａｄｅ－Ｖｏｒｔｅｘ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）騒音がある。ＢＶＩ騒音は、先行するロータブレードの翼端から発生する渦と、後続するロータブレードが干渉することによって発生する騒音である。

【0003】

回転翼航空機におけるＢＶＩ騒音を低減させる技術としては、ロータブレードの翼端に前翼と後翼を設け、前翼から生じた渦と、後翼から生じた渦が互いに干渉しあって弱められるようにする技術が知られている（例えば特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－２３３２９５号公報

【文献】特開２００２－２８４０９９号公報

【文献】特開平１０－３１６０９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、航空機におけるＢＶＩ騒音を一層低減させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係る航空機用のロータブレードは、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力の方が大きくなる翼型を有し、一端が前記ロータブレードの第１の翼端を形成するブレード本体と、前記ロータブレードの翼端側における端部に設けられることによって第２の翼端を形成し、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力が小さくなる翼型を有する渦発生用のブレードとを有し、前記渦発生用のブレードを、前記ロータブレードの前進方向に向かって前記ブレード本体よりも前方に配置したものである。

【0007】

また、本発明の実施形態に係る航空機は、上述したロータブレードで構成されるロータを備えたものである。

【0008】

また、本発明の実施形態に係る航空機における騒音防止方法は、航空機用のロータブレードの翼端に、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力の方が大きくなる翼型を有する第１の翼端とは別に、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力が小さくなる翼型を有する渦発生用の第２の翼端を設け、前記第１の翼端で生じる第１の渦を、前記第２の翼端で生じる第２の渦であって前記第１の渦と逆方向に回転する前記第２の渦で弱めることによってブレード－渦干渉騒音を低減するものである。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る航空機用のロータブレードの構造を示す上面図。

【図2】図１に示すロータブレードの翼端側における右側面図。

【図3】図１に示すロータブレードにおいてＢＶＩ騒音が低減される原理を説明する斜視図。

【図4】図３に示すブレード本体の第１の翼端から生じる第１の渦と副ブレードの第２の翼端から生じる第２の渦の各回転方向を示す図。

【図5】図１に示すロータブレードで構成することが可能なロータの例を示す図。

【図6】図１に示すロータブレードで構成することが可能なロータの別の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態に係る航空機用のロータブレード、航空機及び航空機における騒音防止方法について添付図面を参照して説明する。

【0011】

（構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る航空機用のロータブレードの構造を示す上面図であり、図２は図１に示すロータブレードの翼端側における右側面図である。

【0012】

航空機用のロータブレード１は、翼端において互いに回転方向が逆向きの渦を発生させることによってＢＶＩ騒音を低減させるブレードである。ロータブレード１は、ブレード本体２に副ブレード３を設けて構成される。

【0013】

ブレード本体２は航空機に揚力を発生させるためのブレードである。従って、ブレード本体２は、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力の方が大きくなる翼型を有する。ブレード本体２の一端は、ロータブレード１の第１の翼端２Ａを形成する。このため、ロータブレード１を回転させると、第１の翼端２Ａからは渦が生じる。

【0014】

一方、副ブレード３はＢＶＩ騒音を低減させるための渦発生用のブレードである。副ブレード３はロータブレード１の翼端側における端部に設けられることによって第２の翼端３Ａを形成する。副ブレード３は回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力が小さくなる翼型を有する。すなわち、副ブレード３の翼形状は、ブレード本体２のような揚力等を得るための典型的なブレードの翼形状に対して逆向きの形状となっている。このため、副ブレード３の第２の翼端３Ａからは、ブレード本体２の第１の翼端２Ａから生じる第１の渦とは回転方向が逆向きの第２の渦が生じる。

【0015】

図３は図１に示すロータブレード１においてＢＶＩ騒音が低減される原理を説明する斜視図であり、図４は図３に示すブレード本体２の第１の翼端２Ａから生じる第１の渦Ｖ１と副ブレード３の第２の翼端３Ａから生じる第２の渦Ｖ２の各回転方向を示す図である。

【0016】

図３に示すようにロータブレード１の翼端には、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力の方が大きくなる典型的な翼型を有するブレード本体２の第１の翼端２Ａとは別に、回転させた場合に上面の圧力よりも下面の圧力が小さくなる翼型を有する渦発生用の副ブレード３の第２の翼端３Ａが設けられる。従って、ロータブレード１の翼端からは、第１の翼端２Ａで生じる第１の渦Ｖ１と、第２の翼端３Ａで生じる第２の渦Ｖ２が発生する。

【0017】

第２の渦Ｖ２を発生させる第２の翼端３Ａの翼形状は、図２に例示されるように典型的な翼形状を上下方向に逆向きにした形状であるため、第２の渦Ｖ２は図４に示すように典型的な翼型を有する第１の翼端２Ａで生じる第１の渦Ｖ１とは逆方向に回転する渦となる。従って、第２の渦Ｖ２で第１の渦Ｖ１を弱めることができる。その結果、ロータブレード１の翼端から発生する渦は、第１の渦Ｖ１と第２の渦Ｖ２を重ね合せて得られる弱い渦となる。これにより、先行するロータブレード１の翼端から発生する渦と、後続するロータブレード１が干渉することによって発生するＢＶＩ騒音を低減することができる。

【0018】

副ブレード３の翼形状は、上下方向に逆向きであるため、回転させると負の揚力が発生する。従って、ロータブレード１全体の揚抗比の劣化を低減する観点からは副ブレード３によって生じる負の揚力をできるだけ小さくすることが望ましい。但し、第１の渦Ｖ１を弱めるために十分な逆向きの第２の渦Ｖ２を副ブレード３の第２の翼端３Ａから発生させることが肝要である。

【0019】

そこで、副ブレード３の長さについては、ロータブレード１の長さの３％以上１０％以下とすることがロータブレード１全体の揚力低下を抑える観点から望ましい。一方、副ブレード３の第２の翼端３Ａにおける翼弦長については、ブレード本体２の第１の翼端２Ａにおける翼弦長よりも短くすることが好ましい条件となる。

【0020】

また、副ブレード３を、ロータブレード１の前進方向に向かってブレード本体２よりも前方に配置すれば、副ブレード３の前方には隣接するロータブレード１以外に障害物が無くなるため、ロータブレード１の前進によって翼弦長が相対的に短い副ブレード３から十分な強さを有する第２の渦Ｖ２を発生させることができる。

【0021】

第２の渦Ｖ２で第１の渦Ｖ１を弱めるためには、図４に示す例のように第１の渦Ｖ１の中心と、第２の渦Ｖ２の中心が同一直線上となるように、第１の渦Ｖ１及び第２の渦Ｖ２を発生させることが最適な条件である。従って、図示されるように、第１の翼端２Ａの端面の位置と、第２の翼端３Ａの端面の位置がロータブレード１の前進方向に平行な同一の直線上となるようにブレード本体２とブレード３の各形状と各配置を決定することがＢＶＩ騒音を低減する観点からは適切な条件となる。

【0022】

ＢＶＩ騒音を低減する観点からは原因となる第１の渦Ｖ１の強さを小さくすることも重要である。そこで、副ブレード３がロータブレード１の前進方向に向かってブレード本体２よりも前方に配置されていない部分におけるブレード本体２の翼弦長よりも、ブレード本体２の第１の翼端２Ａにおける翼弦長を短くするようにしても良い。

【0023】

加えて、揚力を得るためのロータブレード１の翼端となるブレード本体２の第１の翼端２Ａを後方に傾斜させることが空力性能を向上させる観点から好ましい。そこで、副ブレード３がロータブレード１の前進方向に向かってブレード本体２よりも前方に配置されていない部分におけるブレード本体２の長さ方向Ｄ１に対して、副ブレード３がロータブレード１の前進方向に向かってブレード本体２よりも前方に配置されている部分におけるブレード本体２の長さ方向Ｄ２をロータブレード１の前進方向と逆方向に向かって傾斜させることによって、ブレード本体２の形状を空力性能上好ましい形状にすることができる。従って、副ブレード３をブレード本体２よりも前方に配置すれば、ブレード本体２の第１の翼端２Ａの形状を空力性能上好ましい形状にできるという効果も得ることができる。

【0024】

尚、２つ以上の副ブレード３をブレード本体２に取付けるようにしても良い。また、日本国特開２００１－２３３２９５号公報に記載されている例のように、ブレード本体２の翼弦長を第１の翼端２Ａにおいて段階的に短くするようにしても良い。換言すれば、ロータブレード１の翼端に主翼端と副翼端を設けた構造とし、ブレード本体２の第１の翼端２Ａを主翼端で構成する一方、副ブレード３を副翼端で構成することもできる。

【0025】

以上のようなロータブレード１は、翼端において互いに回転方向が逆方向である渦を発生させて干渉させることによって渦を弱めるようにしたものである。そして、このような形状を有するロータブレード１で航空機に備えられるロータを構成することができる。

【0026】

図５は、図１に示すロータブレード１で構成することが可能なロータの例を示す図である。

【0027】

図５に示すように回転翼航空機１０のメインロータ（回転翼）１１を上述したロータブレード１で構成することができる。すなわち、ロータヘッド１２に複数のロータブレード１を取付けることによって回転翼航空機１０のメインロータ１１を構成することができる。

【0028】

もちろん、回転翼航空機１０のテールロータ１３についても上述したロータブレード１で構成することができる。また、図５はテールロータ１３がファンを環状のケーシングで保護した構造を有するダクテッドファンで構成される場合の例を示しているが、他の構造を有するテールロータ１３の各ブレードについても同様に上述したロータブレード１で構成することができる。

【0029】

図６は、図１に示すロータブレード１で構成することが可能なロータの別の例を示す図である。

【0030】

図６に示すように固定翼航空機２０には、揚力を得るためのロータ（回転翼）としてリフトファン２１が備えられるものがある。そこで、固定翼航空機２０のリフトファン２１の各ブレードをロータブレード１で構成することができる。すなわち、回転シャフト２２に複数のロータブレード１を放射状に取付けることによって固定翼航空機２０のリフトファン２１を構成することができる。尚、図６はリフトファン２１が固定翼航空機２０の胴体に配置される場合の例を示しているが、リフトファン２１が固定翼航空機２０の主翼に配置される場合においても同様に上述したロータブレード１で固定翼航空機２０のリフトファン２１を構成することができる。

【0031】

（効果）
以上の航空機用のロータブレード１、ロータブレード１で構成されるロータを備えた航空機及び航空機における騒音防止方法によれば、ブレード本体２の端部によって形成される第１の翼端２Ａから発生する渦を、副ブレード３の端部によって形成される第２の翼端３Ａから発生する回転方向が逆方向である渦によって弱めることができる。その結果、ＢＶＩ騒音を低減することができる。

【0032】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【符号の説明】

【0033】

１ ロータブレード
２ ブレード本体
２Ａ 第１の翼端
３ 副ブレード
３Ａ 第２の翼端
１０ 回転翼航空機
１１ メインロータ（回転翼）
１２ ロータヘッド
１３ テールロータ
２０ 固定翼航空機
２１ リフトファン
２２ 回転シャフト
Ｖ１ 第１の渦
Ｖ２ 第２の渦

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】