特許 7396908 コンパウンドヘリコプタ

(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】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】コンパウンドヘリコプタ

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/26 20060101AFI20231205BHJP

【ＦＩ】

B64C27/26

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020009491

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021115925

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉尾 匡史

【審査官】大宮 功次

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第０３５２７４８７（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｃ ２７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

胴体と、
前記胴体から一側方へ延びる第１主翼部と、
前記胴体から他側方へ延びる第２主翼部と、
前記胴体よりも上側に設けられたメインロータと、
前記胴体の前記一側方に設けられて前後方向へ延びる第１回転軸の回りを回転する複数の第１プロペラブレードを有する第１プロペラと、
前記胴体の前記他側方に設けられて前後方向へ延びる第２回転軸の回りを回転する複数の第２プロペラブレードを有する第２プロペラと、を備え、
前記第２プロペラブレードは、上から視て前記メインロータが前記胴体の機尾側から前記第１主翼部側を経て前記胴体の機首側へ回転する場合に、ピッチ角及び回転速度を同一にして回転したときにそれぞれ発生する後方への推力が、前記第１プロペラブレードよりも大きくなる形状を有し、
前記第１プロペラブレード及び前記第２プロペラブレードはねじり下げが付けられており、
前記第１プロペラ及び前記第２プロペラを駆動するプロペラ馬力上限値は、前進飛行時にホバリング時よりも大きく、
前記第２プロペラブレードのねじり下げ角は、前記第１プロペラブレードのねじり下げ角よりも小さく、さらに、ホバリング時における、前記第２プロペラブレードのねじり下げ角に対する前記第１プロペラの必要馬力と前記第２プロペラの必要馬力との和、及び、前記プロペラ馬力上限値に基づいた上限と、前進飛行時における、前記第２プロペラブレードのねじり下げ角に対する前記第１プロペラの必要馬力と前記第２プロペラの必要馬力との和、及び、前記プロペラ馬力上限値に基づいた下限との間に設定される、
コンパウンドヘリコプタ。

【請求項2】

前記第２プロペラブレードは、上から視て前記メインロータが前記胴体の機尾側から前記第１主翼部側を経て前記胴体の機首側へ回転する場合に、回転速度を同一にし且つ正ピッチ角及び負ピッチ角をそれぞれ同一にして回転したときにそれぞれ発生する推力の絶対値の差が、前記第１プロペラブレードよりも小さくなる形状を有している、請求項１に記載のコンパウンドヘリコプタ。

【請求項3】

前記第２プロペラブレードは、キャンバーが前記第１プロペラブレードよりも小さい形状を有している、請求項１又は２に記載のコンパウンドヘリコプタ。

【請求項4】

前記第１プロペラブレードは、前記キャンバーが０よりも大きいキャンバー翼であり、
前記第２プロペラブレードは、前記キャンバーが０である対称翼である、請求項３に記載のコンパウンドヘリコプタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンパウンドヘリコプタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のコンパウンドヘリコプタとして、特許文献１の回転翼航空機が知られている。この回転翼航空機は、胴体、メインロータ、一対の推進プロペラ及びスタビライザを有している。メインロータは胴体の上に配置され、一対の推進プロペラは胴体の両側に配置され、スタビライザは胴体の後端に配置されている。各推進プロペラは複数のブレードを有しており、スタビライザにはフラップが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２４３７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の回転翼航空機では、一対の推進プロペラ及びフラップが飛行安定化のために調整されている。しかしながら、推進プロペラにおける飛行効率化については記載されていない。このため、回転翼航空機の飛行効率について改善の余地がある。

【0005】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、飛行効率の向上を図ったコンパウンドヘリコプタを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様に係るコンパウンドヘリコプタは、胴体と、前記胴体から一側方へ延びる第１主翼部と、前記胴体から他側方へ延びる第２主翼部と、前記胴体よりも上側に設けられたメインロータと、前記胴体の前記一側方に設けられて前後方向へ延びる第１回転軸の回りを回転する複数の第１プロペラブレードを有する第１プロペラと、前記胴体の前記他側方に設けられて前後方向へ延びる第２回転軸の回りを回転する複数の第２プロペラブレードを有する第２プロペラと、を備え、前記第２プロペラブレードは、上から視て前記メインロータが前記胴体の機尾側から前記第１主翼部側を経て前記胴体の機首側へ回転する場合に、ピッチ角及び回転速度を同一にして正転したときにそれぞれ発生する後方への推力が、前記第１プロペラブレードよりも大きくなる形状を有している。

【0007】

これによれば、コンパウンドヘリコプタの飛行時には、第１プロペラブレードは前方への推力（正推力）を発生し、第２プロペラブレードは正推力及び後方への推力（負推力）を発生する。このため、第２プロペラブレードが第１プロペラブレードよりも大きな負推力を発生する形状に形成されていることにより、コンパウンドヘリコプタの飛行効率の向上が図られる。

【0008】

コンパウンドヘリコプタでは、前記第２プロペラブレードは、上から視て前記メインロータが前記胴体の機尾側から前記第１主翼部側を経て前記胴体の機首側へ回転する場合に、回転速度を同一にして正ピッチ角及び負ピッチ角をそれぞれ同一にしたときにそれぞれ発生する推力の絶対値の差が、前記第１プロペラブレードよりも小さくなる形状を有していてもよい。

【0009】

これによれば、コンパウンドヘリコプタの飛行時には、第１プロペラブレードは正推力を発生し、第２プロペラブレードは正推力及び負推力を発生する。このため、正推力の絶対値と負推力の絶対値との差が第１プロペラブレードよりも小さくなるように、第２プロペラブレードが形成されていることによって、コンパウンドヘリコプタの飛行効率の向上が図られる。

【0010】

コンパウンドヘリコプタでは、前記第１プロペラブレード及び前記第２プロペラブレードはねじり下げが付けられており、前記第２プロペラブレードは、ねじり下げ角が前記第１プロペラブレードよりも小さくてもよい。これによれば、第２プロペラブレードが第１プロペラブレードよりも大きな負推力を発生することができるため、コンパウンドヘリコプタの飛行効率の向上が図られる。

【0011】

コンパウンドヘリコプタでは、前記第２プロペラブレードは、キャンバーが前記第１プロペラブレードよりも小さい形状を有していてもよい。これによれば、第２プロペラブレードが第１プロペラブレードよりも大きな負推力を発生することができるため、コンパウンドヘリコプタの飛行効率の向上が図られる。

【0012】

コンパウンドヘリコプタでは、前記第１プロペラブレードは、前記キャンバーが０よりも大きいキャンバー翼であり、前記第２プロペラブレードは、前記キャンバーが０である対称翼であってもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、以上に説明した構成を有し、飛行効率の向上を図ったコンパウンドヘリコプタを提供することができるという効果を奏する。

【0014】

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態１に係るコンパウンドヘリコプタを示す斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、図１の第１プロペラブレードの斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の第１プロペラブレードの断面図である。

【図3】図３（ａ）は、図１の第２プロペラブレードの斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の第２プロペラブレードの断面図である。

【図4】図１のコンパウンドヘリコプタにおける力を示した概略図である。

【図5】図５（ａ）は、図１のホバリング時におけるコンパウンドヘリコプタの効率を示したグラフである。図５（ｂ）は、図１の高速飛行時におけるコンパウンドヘリコプタの効率を示したグラフである。

【図6】図６（ａ）は、発明の実施形態２に係るコンパウンドヘリコプタの第１プロペラブレードの断面図である。図６（ｂ）は、第２プロペラブレードの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0017】

（実施の形態１）
＜コンパウンドヘリコプタの構成＞
本発明の実施の形態１に係るコンパウンドヘリコプタ１０は、揚力を発生する手段に加えて、推進力を発生する手段を備える航空機である。例えば、コンパウンドヘリコプタ１０は、胴体２０、主翼３０、メインロータ４０、一対のプロペラ（第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０）を備えている。さらに、コンパウンドヘリコプタ１０は、降着装置７０、尾翼８０及び制御部９０を備えていてもよい。

【0018】

メインロータ４０及び降着装置７０は上下方向において胴体２０を挟むように配置されている。降着装置７０よりもメインロータ４０側を上側と称し、その反対側を下側と称する。また、第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０は左右方向において胴体２０を挟むように配置されている。第２プロペラ６０よりも第１プロペラ５０側を右側と称し、その反対側を左側と称する。

【0019】

さらに、上下方向及び左右方向に対して直交する方向において、胴体２０は一方端部の機首２１及び他方端部の機尾２２を有している。この機尾２２よりも機首２１側を前側と称し、その反対側を後側と称する。但し、コンパウンドヘリコプタ１０の配置は、これらの方向に限定されない。

【0020】

胴体２０は、左右方向の中点において左右方向に直交する仮想対称面ＶＰに対して対称な形状であってもよい、例えば、前後方向に長い長球形状を有していてもよい。また、胴体２０の機首２１に、ユーザによって操作される操縦装置が設けられていてもよい。ただし、胴体２０は仮想対称面ＶＰに対して対称な形状でなくてもよい。また、操縦装置は機首２１以外の場所に設けられていてもよい。

【0021】

胴体２０の上部には、メインロータ４０を回転駆動するメイン駆動部４１が配置されている。メイン駆動部４１は、例えば、エンジン等の原動機により構成されている。

【0022】

メインロータ４０は、揚力発生部であって、胴体２０よりも上側に配置されており、メインロータ回転軸４２及び複数（例えば、４つ）のメインロータブレード４３を有している。メインロータ回転軸４２は、胴体２０における左右方向の中央であって、前後方向の中央又はそれよりも前側に配置されている。メインロータ回転軸４２は、その下端がメイン駆動部４１の出力部に取り付けられており、そこから上方へ延びている。なお、メインロータ回転軸４２は上下方向に対して傾斜してもよい。

【0023】

メインロータブレード４３は、例えば、矩形状の長尺部材であって、一端部がメインロータ回転軸４２に接続されており、メインロータ回転軸４２に対して交差（例えば、直交）する方向に延びている。複数のメインロータブレード４３は、メインロータ回転軸４２を中心に周方向に等間隔に配置されて、メインロータ回転軸４２から放射線状に延びている。

【0024】

メイン駆動部４１の出力はメインロータ回転軸４２を介してメインロータブレード４３に与えられて、メインロータブレード４３はメインロータ回転軸４２を中心に回転して、メインロータ４０は揚力を発生する。なお、メインロータブレード４３は、メインロータ４０により発生する揚力が最大になるようにピッチ角が制御されていてもよい。

【0025】

主翼３０は、揚力発生部であって、胴体２０から左右方向に張り出している。主翼３０は、第１主翼部３１及び第２主翼部３２を有しており、第１主翼部３１と第２主翼部３２との間にメインロータ回転軸４２を挟むように配置されている。

【0026】

第１主翼部３１は胴体２０の右側面から右側に延びており、第２主翼部３２は胴体２０の左側面から左側に延びている。第１主翼部３１及び第２主翼部３２は、仮想対称面ＶＰに対して対称に形成され、仮想対称面ＶＰに対して交差（例えば、直交）する方向に延びている。

【0027】

各主翼部３１、３２は、左右方向において、胴体２０に接続される端部（翼根３３）、及び、翼根３３の反対側の端（翼端３４）を有している。各主翼部３１、３２は、例えば、上側から視て、前後方向における寸法が翼端３４よりも翼根３３が大きい台形状を有している。

【0028】

第１主翼部３１の翼端３４に、第１プロペラ５０を回転駆動する第１駆動部５１が設けられている。第２主翼部３２の翼端３４に、第２プロペラ６０を回転駆動する第２駆動部６１が設けられている。第１駆動部５１及び第２駆動部６１は、例えば、メイン駆動部４１と接続されたドライブシャフトにより駆動される。

【0029】

第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０は、推進力発生部であって、左右方向において胴体２０を挟んで、仮想対称面ＶＰに対して対称に配置されている。第１プロペラ５０は第１回転軸５２及び複数（例えば、４つ）の第１プロペラブレード５３を有し、第２プロペラ６０は第２回転軸６２及び複数（例えば、４つ）の第２プロペラブレード６３を有している。

【0030】

第１回転軸５２は前後方向に延び、その後端部が第１駆動部５１の出力部に取り付けられている。第２回転軸６２は前後方向に延び、その後端部が第２駆動部６１の出力部に取り付けられている。これにより、各駆動部５１、６１によって各回転軸５２、６２は、例えば、定速で回転する。

【0031】

第１回転軸５２の前端部には複数の第１プロペラブレード５３が取り付けられており、複数の第１プロペラブレード５３は第１回転軸５２を中心に周方向において互いに等間隔に配置され、第１回転軸５２に対して交差（例えば、直交）する方向に延びている。第２回転軸６２の前端部には複数の第２プロペラブレード６３が取り付けられており、複数の第２プロペラブレード６３は第２回転軸６２を中心に周方向において互いに等間隔に配置され、第２回転軸６２に対して交差（例えば、直交）する方向に延びている。なお、各プロペラブレード５３、６３が取り付けられる各回転軸５２、６２の前端部は、前方へ突出する円錐形等の錐体形状であってもよい。

【0032】

各駆動部５１、６１の出力は各回転軸５２、６２を介して各プロペラブレード５３、６３に与えられて、各プロペラブレード５３、６３は各回転軸５２、６２を中心に回転する。この際、例えば、前から視たとき、第１プロペラブレード５３は反時計回りに定速ｖで回転し、第２プロペラブレード６３は時計回りに定速ｖで回転する。このように、第１プロペラブレード５３及び第２プロペラブレード６３は、互いに逆向きの回転方向で、互いに同じ回転速度で回転する。

【0033】

第１回転軸５２に対する第１プロペラブレード５３の取付部分には、第１回転軸５２周りにおける第１プロペラブレード５３のピッチ角を可変する第１ピッチ可変機構５４が設けられている。第２回転軸６２に対する第２プロペラブレード６３の取付部分には、第２回転軸６２周りにおける第２プロペラブレード６３のピッチ角を可変する第２ピッチ可変機構６４が設けられている。このピッチ角により、各プロペラブレード５３、６３により発生する推進力の方向と大きさが制御される。

【0034】

つまり、第１ピッチ可変機構５４は、第１プロペラ５０が前向きの推進力（正推力）を発生するように、正のピッチ角に第１プロペラブレード５３を調整する。一方、第２ピッチ可変機構６４は、第２プロペラ６０が正推力を発生するように、正のピッチ角に第２プロペラブレード６３を調整する。また、第２ピッチ可変機構６４は、第２プロペラ６０が後向きの推進力（負推力）を発生するように、負のピッチ角に第２プロペラブレード６３を調整する。

【0035】

各プロペラブレード５３、６３は、例えば、メインロータブレード４３よりも小さく、矩形状であって、各回転軸５２、６２から放射線状に長く延びている。各プロペラブレード５３、６３は、この長手方向における両端部に基端部５３ａ、６３ａ及び先端部５３ｂ、６３ｂを有している。各プロペラブレード５３、６３の基端部５３ａ、６３ａが各回転軸５２、６２に接続されている。

【0036】

各プロペラブレード５３、６３は、回転方向において先行する側の縁（前縁５３ｃ、６３ｃ）、及び、前縁５３ｃ、６３ｃに後続する側の縁（後縁５３ｄ、６３ｄ）を有している。つまり、各プロペラブレード５３、６３が回転する際に、前縁５３ｃ、６３ｃが後縁５３ｄ、６３ｄよりも前方に位置している。前縁５３ｃ、６３ｃは、回転方向における基端部５３ａ、６３ａの一端と先端部５３ｂ、６３ｂの一端とに接続されている。後縁５３ｄ、６３ｄは、回転方向における基端部５３ａ、６３ａの他端と先端部５３ｂ、６３ｂの他端とに接続されている。

【0037】

図２及び図３に示すように、各プロペラブレード５３、６３は、長手方向に直交する断面が、例えば、前縁５３ｃ、６３ｃ側が丸く、後縁５３ｄ、６３ｄ側が尖った形状であって、後縁５３ｄ、６３ｄ側よりも前縁５３ｃ、６３ｃ側の厚みが大きい形状を有している。

【0038】

各プロペラブレード５３、６３は、その長手方向及び前後方向に直交する方向において、先端部５３ｂ、６３ｂの前縁５３ｃ、６３ｃが基端部５３ａ、６３ａの前縁５３ｃ、６３ｃよりも一方側（下側）であって、先端部５３ｂ、６３ｂの後縁５３ｄ、６３ｄが基端部５３ａ、６３ａの後縁５３ｄ、６３ｄよりも他方側（上側）になるようにねじられている。

【0039】

このねじり下げ角は、基端部５３ａ、６３ａのコード線５３ａ１、６３ａ１と先端部５３ｂ、６３ｂのコード線５３ｂ１、６３ｂ１とがなす鋭角であって、例えば、１０度以上であって、５０度以下である。なお、コード線５３ａ１は、基端部５３ａにおける前縁５３ｃと後縁５３ｄとを結ぶ線であって、コード線５３ｂ１は、先端部５３ｂにおける前縁５３ｃと後縁５３ｄとを結ぶ線である。コード線６３ａ１は、基端部６３ａにおける前縁６３ｃと後縁６３ｄとを結ぶ線であって、コード線６３ｂ１は、先端部６３ｂにおける前縁６３ｃと後縁６３ｄとを結ぶ線である。

【0040】

第１プロペラブレード５３の形状と第２プロペラブレード６３の形状とは互いに異なる。第２プロペラブレード６３は、上から視て、メインロータ４０は反時計回りに回転する場合に、ピッチ角及び回転速度を同一にして回転したときにそれぞれ発生する後方への推力（負推力）が、第１プロペラブレード５３よりも大きくなる形状を有している。ここで、第２プロペラブレード６３は、回転速度を同一にし且つ正ピッチ角及び負ピッチ角をそれぞれ同一にして回転したときにそれぞれ発生する推力の絶対値の差が、第１プロペラブレード５３よりも小さくなる形状を有している。

【0041】

例えば、第１プロペラブレード５３のねじり下げ角θ１と第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２とは互いに異なり、第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２が第１プロペラブレード５３のねじり下げ角θ１よりも小さい。これらのねじり下げ角θ１、θ２は、後述するように、各プロペラブレード５３、６３の推進力の効率により設定される。

【0042】

尾翼８０は、胴体２０の機尾２２に設けられ、例えば、Ｔ字形状であって、垂直尾翼８１及び水平尾翼８２を有している。垂直尾翼８１は、胴体２０の機尾２２において、胴体２０の上面から上方へ突出している。水平尾翼８２は、垂直尾翼８１の上端部に接続されており、垂直尾翼８１から左右方向のそれぞれへ延びている。垂直尾翼８１は、上から視て、メインロータ４０は反時計回りに回転する場合に、右向きの揚力を発生する機能を有する。

【0043】

降着装置７０は、胴体２０の下部に設けられ、例えば、スキッド等の着陸脚が用いられる。降着装置７０は、コンパウンドヘリコプタ１０が地上に着陸する際に、衝撃を受けて、胴体２０等を支持する装置である。

【0044】

制御部９０は、プロセッサ等の演算処理装置により構成されており、例えば、胴体２０内に配置されている。制御部９０は、操縦装置及び各種センサ等からの出力に基づき、メイン駆動部４１及び各ピッチ可変機構５４、６４等の各部を制御している。

【0045】

＜コンパウンドヘリコプタに作用する力＞
コンパウンドヘリコプタ１０の飛行時に発生する力を、図４に示す。なお、ここでは、コンパウンドヘリコプタ１０の飛行時に発生する力のうち、推進力及び機体のヨー回転に寄与する一部の力を図４に表している。また、コンパウンドヘリコプタ１０の飛行における各部の制御は、制御部９０により行われる。

【0046】

コンパウンドヘリコプタ１０の飛行中には、上側から視たとき、例えば、メインロータ４０は反時計回りに回転する。このため、メインロータブレード４３は、上から視て、メインロータ回転軸４２の回りを、胴体２０の機尾２２側（後側）、第１主翼部３１側（右側）を経て、胴体２０の機首２１側（前側）へ回転する。

【0047】

また、コンパウンドヘリコプタ１０の飛行中には、第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０は一定速度及び一定方向にそれぞれ回転する。この第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０は、互いに同じ回転速度で回転している。なお、第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０の回転速度は互いに異なっていてもよい。また、第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０は互いに反対方向に回転する。例えば、第１プロペラ５０は、前から視て反時計回りに回転し、第２プロペラ６０は、前から視て時計回りに回転する。

【0048】

コンパウンドヘリコプタ１０のホバリング時には、前進速度が０ｋｔであって、コンパウンドヘリコプタ１０は空中に静止している。この際、メインロータ４０の回転により機体の自重に相当する揚力を発生させるため、メインロータ４０の回転トルクが大きくなる。また、この回転トルクによって胴体２０は、メインロータ４０の回転方向の反対方向（時計回り）のモーメントＭ０を受ける。このモーメントＭ０は回転トルクに伴い大きい。

【0049】

このモーメントＭ０による胴体２０の回転を止めるために、各ピッチ可変機構５４、６４が調整される。第１ピッチ可変機構５４により第１プロペラブレード５３は正のピッチ角に調整され、第１プロペラ５０により正推力Ｆ０が発生する。また、第２ピッチ可変機構６４により第２プロペラブレード６３は負のピッチ角に調整され、第２プロペラ６０により負推力Ｓ０が発生する。

【0050】

正推力Ｆ０及び負推力Ｓ０により、モーメントＭ０が相殺されて、コンパウンドヘリコプタ１０はヨー方向に停止する。また、負推力Ｓ０は正推力Ｆ０と同じ又はほぼ同じであり、コンパウンドヘリコプタ１０は前後方向にも移動しない。

【0051】

続いて、コンパウンドヘリコプタ１０が低速（例えば、８０ｋｔ）で前進する。この前進方向の推進力を発生するため、第１プロペラ５０の正推力をＦ０からＦ１に増加する。

【0052】

この前進によって、主翼３０により揚力が発生し、メインロータ４０による揚力の寄与が小さくなり、メインロータ４０の回転トルクが減少する。このため、回転トルクの反作用である胴体２０のモーメントＭ１はモーメントＭ０よりも小さくなる。これに伴い、モーメントによる回転を止めるための第２プロペラ６０の負推力を、Ｓ０からＳ１に減少させる。また、垂直尾翼８１に揚力Ｒ１が右向きに発生する。

【0053】

この揚力Ｒ１、正推力Ｆ１及び負推力Ｓ１によりモーメントＭ１が相殺されて、コンパウンドヘリコプタ１０はヨー方向に停止する。また、正推力Ｆ１が負推力Ｓ１よりも大きく、コンパウンドヘリコプタ１０は正推力Ｔ１を有し、前進する。

【0054】

さらに、コンパウンドヘリコプタ１０の前進する速度が増し、例えば、１５０ｋｔになる。この際、前進方向の推進力を上昇するため、第１プロペラ５０の正推力をＦ１からＦ２に増加する。また、第２ピッチ可変機構６４により第２プロペラブレード６３を負のピッチ角から正のピッチ角に変更し、第２プロペラ６０から正推力Ｓ２を発生させる。これにより、第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０の推力は、コンパウンドヘリコプタ１０の推力に用いられ、コンパウンドヘリコプタ１０は正推力Ｔ２にて速度を増して前進する。

【0055】

この速度が増すことに伴い、主翼３０による揚力がさらに増加し、これに伴い胴体２０のモーメントがＭ２に低下する。さらに、垂直尾翼８１の揚力がＲ１からＲ２に増加する。この揚力Ｒ２、正推力Ｆ２及び正推力Ｓ２によりモーメントＭ２が相殺されて、コンパウンドヘリコプタ１０はヨー方向に停止する。

【0056】

そして、コンパウンドヘリコプタ１０の前進する速度が一層、増し、例えば、２００ｋｔになる。この前進方向の推進力を上昇するため、第１プロペラ５０の正推力をＦ２からＦ３に増加し、第２プロペラ６０の正推力をＳ２からＳ３に増加する。この和であるコンパウンドヘリコプタ１０の正推力は、Ｔ３に増加して、高速で前進する。なお、正推力Ｓ３は正推力Ｆ３に等しい又はほぼ等しい。

【0057】

高速化による主翼３０による揚力の更なる増加に伴い、胴体２０のモーメントがＭ３に低下する。また、垂直尾翼８１の揚力がＲ３に増加する。このモーメントＭ３は揚力Ｒ３により打ち消されて、コンパウンドヘリコプタ１０はヨー方向に停止する。

【0058】

＜第１プロペラブレード及び第２プロペラブレードのねじり下げ角＞
図５（ａ）は、コンパウンドヘリコプタ１０のホバリング時における各プロペラの効率のグラフを示し、図５（ｂ）は、コンパウンドヘリコプタ１０の高速（２００ｋｔ）飛行時における各プロペラの効率のグラフを示している。各グラフにおいて、横軸は各プロペラブレード５３、６３のねじり下げ角を示し、縦軸は各飛行状態の際に必要な推力を発生させるために各プロペラを回転させる必要馬力を示している。

【0059】

各グラフにおいて、四角形ドットを通る線が第１プロペラ５０の必要馬力と、第１プロペラブレード５３のねじり下げ角θ１との関係を示している。三角形ドットを通る線が第１プロペラ５０の必要馬力と第２プロペラ６０の必要馬力との和と、第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２との関係を示している。太線は、プロペラ馬力上限値（メイン駆動部４１の馬力上限値からメインロータ４０を回転させる必要馬力を差し引いたもの）を示している。

【0060】

なお、図５（ａ）と図５（ｂ）の各縦軸のスケールは必ずしも同一ではない。また、コンパウンドヘリコプタ１０が前進すると、メイン駆動部４１は空冷される。このため、図５（ｂ）の高速飛行時におけるプロペラ馬力上限値は、図５（ａ）のホバリング時におけるプロペラ馬力上限値よりも大きい値を示す。

【0061】

第１プロペラ５０は、上記の通り、飛行状態によらず正推力を発生する。このため、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１プロペラブレード５３のねじり下げ角θ１が大きいほど、第１プロペラ５０の必要馬力が小さくなる。この場合には、ねじり下げ角θ１が４０度で、第１プロペラ５０の必要馬力が最小になる。このため、ねじり下げ角θ１が大きい（例えば、ねじり下げ角θ１が４０度に近い）ほど、第１プロペラ５０の推力効率が向上する。

【0062】

一方、第２プロペラ６０は、コンパウンドヘリコプタ１０の速度に応じて推力の方向が変わり、ホバリング時には負推力を発生するのに対し、高速飛行時には正推力を発生する。このため、図５（ｂ）に示すように、高速飛行時には、第１プロペラ５０と同様に、第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２が大きいほど、第２プロペラ６０の必要馬力が小さくなる。このため、ねじり下げ角θ２が大きい（例えば、ねじり下げ角θ２が４０度に近い）ほど、第２プロペラ６０の推力効率が向上する。

【0063】

これに対し、図５（ａ）に示すように、ホバリング時には、第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２が小さいほど、第２プロペラ６０の必要馬力が小さくなる。このため、ねじり下げ角θ２が小さいほど、第２プロペラ６０の推力効率が向上する。

【0064】

このように、ねじり下げ角θ２に対する推力効率の傾向が、飛行状態により異なる。このため、第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２については、第２プロペラ６０の必要馬力のうち、プロペラ馬力上限値よりも小さい範囲においてできるだけ両方の必要馬力が小さくなるように決定される。

【0065】

この場合、図５（ａ）によりねじり下げ角θ２の上限が設けられ、例えば、２６度である。図５（ｂ）によりねじり下げ角θ２の下限が設けられ、例えば、１８度である。この範囲において、マージンを考慮し、例えば、ねじり下げ角θ２は、２２度に設定される。

【0066】

＜作用、効果＞
このように、第２プロペラブレード６３のねじり下げ角θ２は、第１プロペラブレード５３のねじり下げ角θ１よりも小さい。これにより、第１プロペラブレード５３及び第２プロペラブレード６３が互いに同一の回転速度及び同一の負ピッチ角で回転する場合、第２プロペラブレード６３の負推力は第１プロペラブレード５３の負推力よりも大きくなる。

【0067】

また、例えば、第１プロペラブレード５３及び第２プロペラブレード６３が互いに同一の回転速度及び同一の正ピッチ角で回転した際、第１プロペラブレード５３により正推力＋Ｆｐが発生し、第２プロペラブレード６３により正推力＋Ｓｐが発生する。また、第１プロペラブレード５３及び第２プロペラブレード６３が互いに同一の回転速度及び同一の負ピッチ角で回転した際、第１プロペラブレード５３により負推力－Ｆｍが発生し、第２プロペラブレード６３により負推力－Ｓｍが発生する。

【0068】

このとき、ねじり下げ角が０度であって、正ピッチ角の絶対値と負ピッチ角の絶対値が等しい時、正ピッチ角で発生する正推力の絶対値と、負ピッチ角で発生する負推力の絶対値が等しくなる。また、正ピッチ角の絶対値と負ピッチ角の絶対値が等しい時、ねじり下げ角が大きくなるほど、正推力の絶対値が負推力の絶対値よりも大きくなる。この場合、第２プロペラブレード６３の推力の絶対値の差（Ｓｐ－Ｓｍ）は、第１プロペラブレード５３の推力の絶対値の差（Ｆｐ－Ｆｍ）よりも小さくなる。

【0069】

このため、第１プロペラブレード５３は、正推力を発生するのに適した形状に形成される。一方、第２プロペラブレード６３は、正推力及び負推力に対する効率の低下を抑制した形状に形成される。よって、コンパウンドヘリコプタ１０の飛行効率の向上が図られる。

【0070】

また、第１プロペラ５０及び第２プロペラ６０による推力によって、コンパウンドヘリコプタ１０の高速化が図られると共に、ヨー方向におけるコンパウンドヘリコプタ１０の動きを制御することができる。

【0071】

（実施の形態２）
実施の形態２に係るコンパウンドヘリコプタ１０は、図６に示すように、第１プロペラブレード１５３及び第２プロペラブレード１６３の形状が実施の形態１と異なる。これ以外の構成等は実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。

【0072】

第２プロペラブレード１６３は、キャンバーが第１プロペラブレード１５３よりも小さい。例えば、図６（ａ）に示すように、第１プロペラブレード１５３は、キャンバーが０よりも大きいキャンバー翼である。図６（ｂ）に示すように、第２プロペラブレード１６３は、キャンバーが０である対称翼である。なお、各プロペラブレード１５３、１６３にはねじり下げが付けられていない。

【0073】

このキャンバーは、コード線１５３ｇ、１６３ｇと中心線１５３ｆ、１６３ｆとの差である。外形線１５３ｅ、１６３ｅは、各プロペラブレード１５３、１６３の長手方向に直交する断面の形状を表す線である。中心線１５３ｆ、１６３ｆは、外形線１５３ｅ、１６３ｅのうち、前縁１５３ｃ、１６３ｃと後縁１５３ｄ、１６３ｄとを直線で結んだコード線１５３ｇ、１６３ｇよりも上側と下側との間の中心を通る線である。

【0074】

第１プロペラブレード１５３では、中心線１５３ｆがコード線１５３ｇよりも上側に位置しており、キャンバー１５３ｈが０よりも大きくなる。この場合、第１プロペラブレード１５３は、コード線１５３ｇから一方側に反っていることにより、第１プロペラブレード１５３は正推力を発生し易い。

【0075】

第２プロペラブレード１６３では、中心線１６３ｆがコード線１６３ｇと一致しており、キャンバーが０になる。このように、第２プロペラブレード１６３は、コード線１６３ｇに対して対称な形状であることにより、第２プロペラブレード１６３は正推力及び負推力の両方を発生し易い。

【0076】

このため、例えば、同一の回転速度及び同一の負ピッチ角で回転するときに発生する後方への推力（負推力）は、第２プロペラブレード１６３が第１プロペラブレード１５３よりも大きくなる。よって、コンパウンドヘリコプタ１０は、飛行効率の向上を図ることができる。

【0077】

（その他の実施の形態）
実施の形態２に係る各プロペラブレード１５３、１６３について、実施の形態１と同様のねじり下げ角θ１、θ２をつけてもよい。つまり、対称翼の第２プロペラブレード１６３及びキャンバー翼の第１プロペラブレード１５３のそれぞれにねじり下げが付けられており、第２プロペラブレード１６３のねじり下げ角θ２は、第１プロペラブレード１５３のねじり下げ角θ１よりも小さい。

【0078】

上記全ての実施の形態において、ねじり下げ及び断面形状の違いを除いた形状について、第１プロペラブレード１５３及び第２プロペラブレード１６３は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。例えば、基端部１５３ａ、１６３ａ、先端部１５３ｂ、１６３ｂ、前縁１５３ｃ、１６３ｃ及び後縁１５３ｄ、１６３ｄにより囲まれた平面形状は、第１プロペラブレード１５３及び第２プロペラブレード１６３で同じであっても異なっていてもよい。

【0079】

上記全ての実施の形態において、第１プロペラ５０及び第１駆動部５１が第１主翼部３１に取り付けられ、第２プロペラ６０及び第２駆動部６１が第２主翼部３２に取り付けられている。但し、第１プロペラ５０が胴体２０の一方側に設けられ、第２プロペラ６０が胴体２０の他方側に設けられていれば、これらの位置はこれに限定されない。例えば、第１プロペラ５０及び第１駆動部５１が胴体２０の一方側に取り付けられ、第２プロペラ６０及び第２駆動部６１が胴体２０の他方側に取り付けられていてもよい。

【0080】

また、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0081】

本発明のコンパウンドヘリコプタは、飛行効率の向上を図ったコンパウンドヘリコプタ等として有用である。

【符号の説明】

【0082】

１０ ：コンパウンドヘリコプタ
２０ ：胴体
２１ ：機首
２２ ：機尾
３０ ：主翼
３１ ：第１主翼部
３２ ：第２主翼部
４０ ：メインロータ
５０ ：第１プロペラ
５２ ：第１回転軸
５３ ：第１プロペラブレード
６０ ：第２プロペラ
６２ ：第２回転軸
６３ ：第２プロペラブレード
１５３ ：第１プロペラブレード
１６３ ：第２プロペラブレード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】