JP2007191144A - ヘリコプタ - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリコプタを自動的に安定させるための単純で安価な解決法を提供する。
【解決手段】主回転翼部４は、ロータシャフト８とプロペラ翼１２とを備える。補助回転翼部５は、ロータシャフト８に直交する向きに配置されたオシレーティングシャフトと、オシレーティングシャフト３０を軸に揺動可能な羽根２８を備える。機械的リンク３１は、補助回転翼部５の揺動が主回転翼部４のプロペラ翼１２の仰角を制御するように主回転翼部４と補助回転翼部５を連結する。尾部回転翼部６は、胴体２の長手方向に伸びたスイングシャフト２１の周りに揺動可能なスイング２２と、スイング２２に支持された第２のロータシャフト１７と、第２のロータシャフト１７によって駆動される翼と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘリコプタに関し、例えば、一般的なヘリコプタ、玩具ヘリコプタ、遠隔操作の模型ヘリコプタ等に関する。

ヘリコプタは、不安定で制御することが難しい複雑な機械であり、安全に操縦するためには多くの経験が必要である。

通常、ヘリコプタは胴体と主回転翼部と尾部回転翼部とを備える。

主回転翼部は、ヘリコプタを空中に保持するために上方向の力を発生し、同様に、必要とされる方向にヘリコプタを操縦するために横方向や前方向や後方向の力も発生する。これは、主回転翼部のプロペラ翼の迎角を主回転翼部の一回転ごとに周期的に変化させることによっても可能となる。

主回転翼部は、規定位置から外れ易いという性質を有する。そのため、操縦者がヘリコプタの操縦桿の制御を失った場合に、ヘリコプタの制御不能な動きをし、ヘリコプタの事故につながる虞がある。

このような課題を低減する解決法として、例えば、スタビライジング（安定化）ロッドを使用し、プロペラ翼の先端に重りを配置すること等が提案されている。

また、特許文献１には、プロペラ翼とスタビライザとを機械的リンクで連結することが開示されている（図９等）。

尾部回転翼部は、この現象から全く影響を受けないわけではなく、胴体の回転翼部の抵抗トルクの結果として胴体が回転翼部のドライブシャフトの周りに回転するのを防ぐ。

このため、尾部回転翼部は、上述した回転翼部の抵抗トルクに反作用する横方向の推進力を得るように直立しており、ヘリコプタは、垂直軸の周りの飛行位置を決定するために操縦者が横方向の推進力を制御できるようにする手段を備えている。

ヘリコプタの尾部は、主回転翼部の駆動トルクが変換すると、それが小さい場合でも、主回転翼部のドライブシャフトを軸に回転する傾向がある。そのため、ほとんどのヘリコプタは、姿勢制御装置や、無用な回転を防止するために尾部回転翼部の推進力を自動的に補償する姿勢制御装置と同等のもののような、個々の独立した、機械的又は電気的なシステムを備えている。

一般的に、ヘリコプタの安定性は、以下のものの間の相互作用の結果を含む。

ｉ） 回転翼部の回転；スタビライジングロッドのあらゆる考えられる動き；尾部回転翼部を用いた主回転翼部の抵抗トルクの補償、
ii） 姿勢制御装置や、主回転翼部の抵抗トルクにおける好ましからざる小さな変化を補償するための姿勢制御装置と同等のもののようなシステム、
iii） 主回転翼部と尾部回転翼部の回転速度を制御するヘリコプタの制御機器。

これらの要素が安定しバランスがとれているとき、操縦者は望むようにヘリコプタを操縦できるでべきである。

しかしながら、これは、ヘリコプタがそれ自体によって飛行でき、操縦者の介入なしに所定の飛行位置やマニューバや、例えば、空中静止や減速を維持できるということを意味しない。

さらに、玩具のヘリコプタや遠隔操作の模型ヘリコプタを飛行させることと同様に、運転可能な実物のヘリコプタにおいても、操縦者の集中的な訓練と多くの経験とを常に必要とする。
特公昭３０−７６６８号公報

本発明は、ヘリコプタの操縦がより単純になるように、操縦者の長年の経験の必要性を減少させることを目的とする。
また、本発明は、自動的にヘリコプタを安定させるための単純で安価な解決法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためには、ヘリコプタは、以下の要件を満たすことが望ましい。

（ａ）飛行中に外乱があった場合に、安定した空中静止位置に戻ることができること。外乱は、突風、乱気流、胴体や回転翼部の機械的な負荷の変化、主回転翼部のピッチや迎角の周期的な変化や尾部回転翼部の操舵、これらと同様な効果をもたらすそれらと同等なものに対しての調整の結果としての機体の位置の変化、の形態で起こる。

（ｂ）安定的な位置に戻るために必要とされる時間は、相対的に短く、その際のヘリコプタの動きは相対的に小さいこと。

このような要求を満たすため、第１の観点に係る本発明のヘリコプタは、限定されるものではないが、主に、尾部を備える胴体と、ロータシャフトによって駆動され、ジョイントを用いてロータシャフトにヒンジ形状で据え付けられたプロペラ翼をもつ主回転翼部とを含む、改良されたヘリコプタに関する。主回転翼部の回転面とロータシャフトとの間の角度は変化してもよい。第２のロータシャフトによって駆動される尾部回転翼部は、主回転翼部のロータシャフトと交差する向き（例えば、ロータシャフトに直交するほぼ横向き）に配置される。

例えば、ヘリコプタは、主回転翼部のロータシャフトによって駆動され、基本的に縦軸（長手方向軸）に沿って伸びる二つの羽根を備える補助回転翼部を備える。補助回転翼部の「縦軸」は、主回転翼部をその回転面に向かって見たものであり、基本的に主回転翼部のプロペラ翼のうちの少なくとも一枚の縦軸（長手方向軸）と平行に、または、比較的小さな鋭角をなして配置される。この補助回転翼部は、主回転翼部のロータシャフトに基本的に横向き（例えば、ほぼ水平で、機体の長軸に対して交差する向き）に配置されたオシレーティングシャフト（揺動シャフト、振動シャフト）周りに（を軸として）スイング（揺動）するように配置される。これは、補助回転翼部の羽根の縦軸に交差する向き（例えば、ほぼ直交する向き）に配置される。主回転翼部と補助回転翼部とは、補助回転翼部の上下方向の動きが主回転翼部のプロペラ翼のうちの少なくとも一枚の迎角を制御するような機械的連結部を通して結合される。

このような構成を有するヘリコプタは、安定していて、また、操縦者の限定された介入がある状態でもない状態でも、相対的に早くそれ自身を安定させる。

本開示の異なる観点によれば、ヘリコプタは、スイングシャフトの周りに回動（揺動）する方法を用いて尾部回転翼部をそのロータシャフトで吊り下げることによって、より安定的にすることができる。スイングシャフトは、基本的にヘリコプタの機体の縦（長手）方向に延在する。

ヘリコプタが主回転翼部のロータシャフトを軸に回転し始めることによる誤作動やそれと同等な誤動作が発生した場合、尾部回転翼部は、主回転翼部のロータシャフトを軸とした回転が尾部回転翼部の回転に作用するジャイロ効果の結果として、所定の角度で尾部回転翼部のスイングシャフトの周りに傾く（揺動する）。

この傾き（スイング）の相対的な角度変位を計測し、安定化アルゴリズムを実行して、主回転翼部と尾部回転翼部との駆動を制御するマイクロプロセッサに被測定信号を供給することによって、尾部回転翼部の推力は、外乱の好ましからざる影響に反作用し、最小限の又はいくらかの操縦者の介入によってヘリコプタの安定的な飛行状況が自動的に回復するように、調整される。

プロペラ翼を備える主回転翼部は、そのプロペラ翼が据え付けられたロータシャフトによって駆動される。補助回転翼部は、主回転翼部のロータシャフトによって駆動され、主回転翼部の回転と同じになるようなロータシャフトからの羽根を備える。

補助回転翼部は、オシレーティングシャフトの周りに相対的に上下方向に揺動するように設置される。オシレーティングシャフトは、主回転翼部のロータシャフトに基本的に交差するように横向きに配置される。主回転翼部と補助回転翼部とは、補助回転翼部の揺動が主回転翼部のプロペラ翼のうちの少なくとも一枚の迎角を制御するように機械的連結部（メカニカルリンク）によって互いに連結される。

主回転翼部の回転面とロータシャフトとがなす迎角は変化してもよい。ロータシャフトを軸にして回転可能な補助回転翼部は、ロータシャフトの周りの相対的な上下運動のためにある。相対的な異なる位置は、補助回転翼部が主回転翼部の迎角を異なるものになるようにする。主回転翼部と補助回転翼部との間の連結は、迎角の変化を伝達するために補助回転翼部の位置における変化を引き起こす。

主回転翼部のプロペラ翼と補助回転翼部の羽根とは、それぞれ機械的連結部によって互いに結合され、その機械的連結部は、プロペラ翼と補助回転翼部の羽根との間に相対的な動きを可能にする。

ヘリコプタは、その胴体の縦軸に横向きと下向きに配置された翼と、ヘリコプタの尾部に下向きに配置されたスタビライザとを備えてもよい。これは地上での安定性の向上を促進する。

図に例示されているヘリコプタ１は、基本的に、着陸装置を備えた胴体２と、尾部３と、主回転翼部（メインロータ）４と、主回転翼部４に同期して駆動される補助回転翼部（補助ロータ）５と、尾部回転翼部（テイルロータ）６とを備える遠隔操作型ヘリコプタである。

主回転翼部（主回転翼部）４は、上向きに配置されたロータシャフト８にいわゆるロータヘッド７を用いて取り付けられている。ロータシャフト８は、回転可能にヘリコプタ１の胴体２にベアリングを用いて設置されている。ロータシャフト８は、モータ９と変速機１０とにより駆動される。モータ９は、例えば、電池１１によって電力を供給される電動機である。

この例において、主回転翼部４は、一直線に又は実用上ほぼ一直線に配置された二つのプロペラ翼１２を備える。なお、主回転翼部４を３枚以上のプロペラ翼１２で構成してもよい。

主回転翼部４はロータシャフト８にジョイントを使用してヒンジ状に取り付けられている。プロペラ翼１２の傾き（迎角、入射角）Ａ、言い換えれば、図６に示すような主回転翼部４の回転面１４とプロペラ翼１２とが形成する角度Ａは、調節可能である。これにより、主回転翼部４の回転面１４とロータシャフト８との間の角度が自由に変化可能となる。

二つのプロペラ翼１２を備える主回転翼部４の例の場合、ジョイントはロータヘッド７のスピンドル（軸）１５で形成される。

このスピンドル１５の中心線１６は、ロータシャフト８に対して交差するように配置される。また、中心線１６は、基本的にプロペラ翼１２のうちの一枚の縦（長手方向）軸１３の方向に伸びる。中心線１６は、図２に示すように好ましくは縦軸１３と鋭角Ｂをなす。

尾部回転翼部６は、第２のモータ１８と変速機１９とにより、第２のロータシャフト１７を介して駆動される。モータ１６は、電動機である。ロータシャフト１７と駆動部（第２のモータと変速機）１８，１９を備える尾部回転翼部６は、スイング２０に吊るされる。スイング２０は、二つの支柱２２，２３によってヘリコプタ１の尾部３に固定されたスイングシャフト２１の周りに回動（揺動、スイング）可能である。

スイング２０は、底部にエクステンションピース（延長部）２４を備える。スイング２０は、静止状態にあるとき、スプリング２５等により中央の位置に保持される。それによって、この位置の第２のロータシャフト１７は、水平で第１のロータシャフト８と交差する方向に位置する。

スイング２０のエクステンションピース２４の下部末端にはマグネット２６が取り付けられている。スイング２０の上述の静止状態におけるマグネット２６の位置の反対側の位置（対向する位置）には、磁気検出器２７が固定される。その結果、スイング２０の相対的な角度変位と、スイングシャフト２１の周りの尾部回転翼部６の相対的な角度変位とを計測することが可能になる。

このスイング２０の角度変位を、他の方法、例えば、電位差計を使用して計測してもよい。

被計測信号は、図示されないコントロールボックスに入力信号として供給される。コントロールボックスは、主回転翼部４と尾部回転翼部６との駆動を制御する。コントロールボックスは、ロータシャフト８の周りのヘリコプタ１の好ましからざる回転に起因して、スイングシャフト２１の周りに尾部回転翼部６の突然の好ましからざる角度変位が検出されたときに、ヘリコプタ１の位置を回復するように、それに対応する操舵命令を発するスタビライザアルゴリズムを共に備える。

ヘリコプタ１は、また、補助回転翼部５を備える。補助回転翼部５は、同じロータシャフト８とロータヘッド７とによって、主回転翼部４とほぼ同期して駆動される。

この場合の補助回転翼部５は、二つの羽根２８を備える。二つの羽根２８の縦軸（長手方向軸）２９は本質的に一致し、直線になっていて、主回転翼部の回転面Ｒに向かって見ると、基本的に主回転翼部４のプロペラ翼１２の縦（長手方向）軸１３に平行であるか、または、縦軸１３と相対的な小さな鋭角Ｃをなす。結果として、両方の回転翼部４，５は、多かれ少なかれ互いに平行で且つ重なっているプロペラ翼１２と羽根２８とを備える。

羽根２８がプロペラ翼１２より小さい全長をもつので、補助回転翼部５の直径は、主回転翼部４の直径より小さい。ただし、これに限定されるものではない。２枚の羽根２８は、互いに、堅く結合されている。補助回転翼部５は、全体として、ロータシャフト８のロータヘッド７に固定されるオシレーティング（振動）シャフト（揺動シャフト、振動シャフト、補助シャフト）３０の周りに上下に揺動するように構成及び配置されている。オシレーティングシャフト３０は、羽根２８の縦軸にもロータシャフト８にも交差する（ほぼ直交する）向きに配置される。

主回転翼部４と補助回転翼部５とは、機械的連結部（機械的リンク）によって互いに結合される。機械的連結部は、補助回転翼部５の羽根２８に主回転翼部４のプロペラ翼１２の少なくとも一つの迎角Ａを制御させる。この例においては、この機械的連結部はロッド３１で形成される。

このロッド３１は、ジョイント３３とレバーアーム３４とを用いて固定点３２で主回転翼部４のプロペラ翼１２にヒンジ状に据え付けられる。また、ロッド３１は、固定点３２から離れた第２の固定点３５で第２のジョイント３６と第２のレバーアーム３７を用いて補助回転翼部５の羽根２８にヒンジ状に据え付けられる。

主回転翼部４の固定点３２は、主回転翼部４のプロペラ翼１２のスピンドル１５の中心線１６から距離Ｄのところに配置される。それに対して、補助回転翼部５の固定点３５は、補助回転翼部５のオシレーティングシャフト３０の中心線３８から距離Ｅのところに配置される。

距離Ｄは、好ましくは、距離Ｅより大きいほうがよい。また、距離Ｄは、好ましくは、距離Ｅの二倍程度であるほうがよい。ロッド３１の固定点３２，３５は、回転面Ｒに向かって見ると、主回転翼部４のプロペラ翼１２又は補助回転翼部５の羽根２８の同じ側に配置される。言い換えると、固定点３２，３５は、回転面に向かって見ると、プロペラ翼１２と羽根２８との前か、後に配置される。

また、好ましくは、補助回転翼部５の羽根２８の縦（長手方向）軸２９は、回転面Ｒに向かって見ると、主回転翼部４のプロペラ翼１２の縦軸１３と角度Ｆをなし、角度Ｆは１０°程度である。羽根２８の縦軸２９は、回転面Ｒに向かって見ると、プロペラ翼１２の縦軸１３を先導する。なお、角度Ｆは、例えば、５°から２５°の範囲にあることが望ましい。

補助回転翼部５は、羽根２８の、ロータシャフト８から一定の距離離れた位置にそれぞれ固定された二つの安定用の重り３９を備える。

さらに、ヘリコプタ１は、図示しないリモコンに遠くから制御される受信機を備える。

本形式のヘリコプタの機能として、最大限の自動的な安定性を保証するために、実験により、角度Ｂ，Ｆ，Ｇの適切な値と関係、距離Ｄ，Ｅの間の関係、重り３９の質量、主回転翼部４と補助回転翼部５との間の直径の関係を調べることは可能である。

以下、本実施形態に係るヘリコプタ１の動作について説明する。

飛行時に、回転翼部４，５，６は、回転翼部が所定速度で駆動され、その結果として、相対的な気流が作り出され、主回転翼部４がヘリコプタ１を上昇させたり、下降させたり、所定の高さで維持させたりするように上向きの力を生成し、また、尾部回転翼部６がヘリコプタ１を操縦するために使われる横向きの力を生成する。

主回転翼部４は、通常、回転面１４（一般にほぼ水平面）で、回転する。主回転翼部４は、ジャイロ効果と外乱と他の要素との影響で、仮に制御されなかったとしたら、任意の望ましくない位置を取る虞がある。

補助回転翼部５の回転面は、回転翼部５，４がロータシャフト８に関して異なる傾きを取る場合に、主回転翼部８の回転面１４に関して、他の傾きを持っても良い。

傾きにおけるこれらの違いは、何らかの内部か外部の力か、外乱に起因する。

ヘリコプタ１が、内的な、または、外的な力を全く乱さない状態で安定的に空中静止している状況では、補助回転翼部５は、基本的にロータシャフト８に垂直な平面を保ったまま回転を維持する。

しかしながら、胴体２が外乱によってバランスを失ったときや、ロータシャフト８がその平衡位置を外れて回転しているときは、補助回転翼部５は自由にオシレーティングシャフト３０を軸にして駆動（揺動）するので、補助回転翼部５は、すぐにはこの動きに追従しない。

主回転翼部４と補助回転翼部５とは、補助回転翼部５の揺動（上下方向の動き）をプロペラ翼１２の傾斜角または迎角Ａに迅速に変えるような関係にある。

二つの翼を備える主回転翼部４にとって、これは、回転翼部４，５のプロペラ翼１２と羽根２８とが基本的に平行であるか、大きい主回転翼部４と小さい補助回転翼部５とについては、回転Ｒの方向から見れば、例えば１０°の鋭角をなさなければならないことを意味する。

この角度は、全てのヘリコプタ１に、または、ヘリコプタの種類毎に実験によって計算できる、または、決定できる。

ヘリコプタ１が空中静止している状況で、ロータシャフト８の軸が、上述した平衡の位置に一致する傾き以外の傾きを取った場合、以下のことが起きる。

１：補助回転翼部５が先ずその絶対の傾きを保持しようとする。それは、ロータシャフト８に関する、補助回転翼部４の回転面の相対的な傾きが変化する結果である。

結果として、ロッド３１は、プロペラ翼１２の上向きの力が主回転翼部４の片側で増加し、主回転翼部の正反対の側で減少するようにプロペラ翼１２の迎角Ａを調整する。

主回転翼部４と補助回転翼部５との相対的な位置は、相対的に迅速に効果が得られるように選択される。上向きの力におけるこの変化は、ロータシャフト８と胴体２１とがそれらの始めの平衡の位置に戻されることを確実にする。

２：羽根２８の遠端と主回転翼部４の回転面１４との距離は、一様に等しくはないので、羽根２８は上向きの力を引き起こす。このため主回転翼部４と補助回転翼部５の間で主回転翼部の片側で正反対の側より大きい圧力が生成される。

３：振り子のように、ヘリコプタは、その始めの状況に戻る傾向がある。この振り子効果は、主回転翼部のプロペラ翼に横向きに配置されたスタビライザバーを備えた既知のヘリコプタに関して言えば、不安定にするジャイロ力を生成しない。振り子効果は、第１と第２の効果を強化するように作用する。この現象は、ヘリコプタが過度に前や後や横に傾き始めたときに役割を果たす。

それらの効果は、異なる原因を持つが、類似の性質を備える。それらは、操縦者の一切の介入なしにヘリコプタ１の平衡の位置を修正するように互いに強化する。

尾部回転翼部６は、上下に動く（振動する）方法で配置され、さらなる安定性を提供し、尾部回転翼部６が、模型ヘリコプタのように存在するヘリコプタにおいてよく使われているような姿勢制御装置の機能を担うことを可能にする。

外乱により、胴体２が、ロータシャフト８の周りに回転し始めると、結果として、尾部回転翼部６は、スイングシャフト２１の周りにどちらかの方向にある角度に曲がる。これは、ロータシャフト８の周りで尾部回転翼部６が回転する結果として尾部回転翼部６の回転に作用するジャイロ効果によるものである。その角度変位は、外乱の大きさに対応するものであり、ロータシャフト８の周りの胴体２の回転に対応するものである。これは、磁気検出器２７によって計測される。

磁気検出器２７の信号は、不具合を是正するために、外乱による尾部回転翼部の角度変位を無効にするように尾部回転翼部６の推力を調整するためにコンピュータのコントロールボックスによって使用される。

これは、ヘリコプタ１の種類によらず、尾部回転翼部６の回転速度を調整することによって、及び／又は、尾部回転翼部６のプロペラ翼１２の迎角を調整することによってなされる。

必要ならば、上述の特徴は、別々に適用されてもよい。例えば、図７は、別々に適用した例を示す図７に示す構成は、補助回転翼部５と連結した主回転翼部４を備えるが、尾部回転翼部６は通常の構成を有するタイプのヘリコプタ１を表している。その尾部回転翼部のシャフトは、スイングによって曲がることができず、尾部３に対してベアリングで取り付けられている。

実際に、両方の特徴の結合は、あらゆる方向にあらゆる飛行状況において極めて安定していて、経験が浅い操縦者にさえ制御が容易なヘリコプタを作り出すことを可能にする。

主回転翼部４と補助回転翼部５は、必ずしも厳格な全体として作られる必要はないことは明らかである。プロペラ翼１２と羽根２８は、それらが比較的に別々に据え付けられ、回転するようにロータヘッド７上に提供されることもまた可能である。その場合は、例えば、二つのロッド３１が一つのプロペラ翼１２が一つの羽根２８にそれぞれ連結するように適用されるかもしれない。

必要ならば、ジョイントやヒンジ継ぎ手は、また、例示されているものではなく、他の方法で、例えば、トージョンフレキシブルエレメントを使用して、実現してもよいことは明らかである。

二枚以上のプロペラ翼１２を備える主回転翼部４の場合において、プロペラ翼１２の少なくとも一つが、基本的に補助回転翼部の羽根２８の一つに平行であることを確かにした方が好ましい。主回転翼部４の結合は、好ましくは、玉継手として、または、スピンドル１５として作られた方がよい。ただし、スピンドル１５は、基本的に補助回転翼部５のオシレーティングシャフト３０の中心線の横向きに配置され、基本的に羽根２８と平行な一つのプロペラ翼１２の縦方向に延びる。

他の形態では、ヘリコプタは、尾部を備える胴体と、ロータシャフトによって駆動されるプロペラ翼を備える主回転翼部とを備える。尾部回転翼部は、主回転翼部のロータシャフトの横向きに配置された第２のロータシャフトによって駆動される。補助回転翼部は、主回転翼部のロータシャフトによって駆動され、主回転翼部の回転と同じ方向に伸びるロータシャフトからの羽根を備える。

補助回転翼部は、オシレーティングシャフトを軸として相対的に上下に動くように取り付けられる。オシレーティングシャフトは、基本的に主回転翼部のロータシャフトの横向きに提供される。主回転翼部と補助回転翼部は、補助回転翼部の上下方向の動きが主回転翼部のプロペラ翼の少なくとも一枚の迎角を制御するように、互いに機械的連結部によって連結される。

回転翼部の回転面とロータシャフトの迎角は変化してもよい。ロータシャフトを備え、回転する補助回転翼部は、ロータシャフトの周りに相対的な上下運動をするためのものである。異なる相対的な位置は、補助回転翼部が主回転翼部の迎角を異なるものにするためのものである。主回転翼部と補助回転翼部との間の連結部は、迎角における変化に伝達するために補助回転翼部の位置における変化を引き起こす。

主回転翼部のプロペラ翼と補助回転翼部の羽根は、それぞれ、プロペラ翼と羽根との間の相対的な動きをさせる機械的連結部によって互いに連結される。プロペラ翼への主回転翼部のジョイントは、主回転翼部のロータシャフトに固定される軸で形成される。

機械的連結部は、一方の固定点で補助回転翼部の羽根に取り付けられるロッドヒンジを含み、主回転翼部のプロペラ翼にもう一方の固定点でヒンジ状に取り付けられる。

胴体は、ヘリコプタの機体の縦軸の横向きに配置された翼を備える。翼１００，１０２は、横向き、かつ、下向きに配置される。翼１００，１０２の先端１０４，１０６は、地上にあるときのヘリコプタの機体を安定させることを可能にする。

ヘリコプタの尾部には、下方に配置されるスタビライザ１０８が存在する。図１５は、また、ヘリコプタの操縦のための無線制御装置を図示している。この装置は、回転翼部を駆動させるモータとそれらの相対的な位置との操作を送信するために適切にコンピュータ制御された制御機器を備える。

本開示は、例として説明された、それから、添付された図によって示された形態によって限定されない。大きさと範囲と特徴において多くの異なる応用が可能である。例えば、電気モータの代わりに、電動以外のものも可能である。異なる枚数の翼を回転翼部に備えさせてもよい。

本開示の範囲に限定されることなく、本開示によるヘリコプタは、全ての種類の形と寸法において作られることが可能である。本開示におけるヘリコプタは、玩具、または、模型ヘリコプタとして説明されたが、説明され、それから、図示された特徴は、実物大のヘリコプタの一部分、または、全体において利用することができる。

それぞれの開示によるヘリコプタを模式的に表した図である。 図１の矢印Ｆ２による上面図である。 図２のIII−III線における断面図である。 図２のIV−IV線における断面図である。 図１のＦ５によって指し示される後部回転翼部分の拡大図である。 図５における矢印Ｆ６による背面図である。 図１の変形を表した図である。 図５の変形を表した図である。 図８の尾部回転翼部の異なる視点からの図である。 ヘリコプタの断面図である。 それぞれの開示によるヘリコプタの代替図を模式的に表した図である。 主回転翼部と補助回転翼部との斜視図である。 ヘリコプタの第２の形態における尾部回転翼部と尾部安定器との斜視図である。 ヘリコプタの第２の形態における垂直断面図である。 ヘリコプタの第２の形態における斜視図である。 ヘリコプタの第２の形態における上面図である。 ヘリコプタの第２の形態における背面図である。 図１６の１８−１８線におけるヘリコプタの第２の形態における断面図である。

符号の説明

１ ヘリコプタ
２ 胴体
３ 尾部
４ 主回転翼部（メインロータ）
５ 補助回転翼部（補助ロータ）
６ 尾部回転翼部（テイルロータ）
７ ロータヘッド
８ ロータシャフト
９ モータ
１０ 変速機
１１ 電池
１２ プロペラ翼
１３ 縦軸
１４ 主回転翼部４の回転面
１５ 二つのプロペラ翼１２を接合するジョイントとしてのスピンドル（軸）
１６ このスピンドル１５の中心線
１７ 第２のロータシャフト
１８ 第２のモータ
１９ 変速機
２０ スイング（揺動部）
２１ スイングシャフト
２２，２３ 支柱
２４ エクステンションピース（延長部）
２５ スイング保持用のスプリング
２６ マグネット
２７ 磁気検出器
２８ 羽根
２９ 羽根２８の縦軸（長手方向軸）
３０ オシレーティングシャフト（振動シャフト、揺動シャフト）
３１ ロッド
３２ 固定点
３３ ジョイント
３４ レバーアーム
３５ 固定点
３６ ジョイント
３７ レバーアーム
３８ オシレーティングシャフト３０の中心線
３９ 重り

Claims (25)

1. 尾部を備える胴体と、
   ロータシャフトと、該ロータシャフトに据え付けられ、該ロータシャフトにより駆動されるプロペラ翼とを備える主回転翼部と、
   前記主回転翼部の前記ロータシャフトと交差する向きに配置された第２のロータシャフトによって駆動される尾部回転翼部と、
   前記主回転翼部の前記ロータシャフトに取り付けられ、前記主回転翼部の前記ロータシャフトによって駆動され、主回転翼部の回転方向に回転する羽根を備える補助回転翼部と、
   前記主回転翼部と前記補助回転翼部とを連結する機械的リンクと、
   を備え、
   前記補助回転翼部は、オシレーティングシャフトに揺動可能に据え付けられ、オシレーティングシャフトを軸として相対的に上下方向に揺動し、
   前記オシレーティングシャフトは、前記主回転翼部の前記ロータシャフトに交差する向きに配置され、
   前記機械的リンクは、前記補助回転翼部の前記揺動が前記主回転翼部のプロペラ翼の仰角を制御するように前記主回転翼部と前記補助回転翼部とを連結する、
   ことを特徴とするヘリコプタ。
2. 前記主回転翼部は、互いに直線になるように配置された二つのプロペラ翼を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ。
3. 前記主回転翼部のプロペラ翼と前記補助回転翼部の羽根とは、それぞれ、前記プロペラ翼と前記補助回転翼部の羽根との間で相対動作を行うように機械的リンクで互いに連結され、
   前記プロペラ翼と前記主回転翼部との接続部は、前記主回転翼部の前記ロータシャフトに固定されたスピンドルから形成される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のヘリコプタ。
4. 前記スピンドルは、前記主回転翼部の前記プロペラ翼の長手方向に伸び、
   前記プロペラ翼は、基本的に前記羽根のうちの一枚に平行であるか、または、前記羽根のうちの一枚の長手方向に対して鋭角をなす、
   ことを特徴とする請求項３に記載のヘリコプタ。
5. 前記機械的リンクは、一方の固定点で前記補助回転翼部の羽根にヒンジ状に取り付けられ、他方の固定点で前記主回転翼部のプロペラ翼にヒンジ状に取り付けられたロッド、を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のヘリコプタ。
6. 前記ロッドの前記一方の固定点は、前記主回転翼部の前記プロペラ翼の前記スピンドルの軸から一定の距離をおいて配置され、
   前記ロッドの前記他方の固定点は、前記補助回転翼部の前記オシレーティングシャフトの軸から一定の距離をおいて配置される、
   ことを特徴とする請求項５に記載のヘリコプタ。
7. 前記主回転翼部の前記ロッドの前記一方の固定点と前記主回転翼部の前記プロペラ翼の前記スピンドルの軸との間の距離は、前記補助回転翼部の前記ロッドの前記他方の固定点と前記オシレーティングシャフトの軸との間の距離より大きい、
   ことを特徴とする請求項６に記載のヘリコプタ。
8. 前記主回転翼部の前記ロッドの前記一方の固定点と前記主回転翼部の前記プロペラ翼の前記スピンドルの軸との間の距離は、前記補助回転翼部の前記ロッドの前記他方の固定点と前記オシレーティングシャフトの軸との間の距離のほぼ二倍である、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のヘリコプタ。
9. 前記ロッドは、前記主回転翼部の一部である前記一方の固定点と前記補助回転翼部の一部である前記他の固定点でそれぞれレバーアームに固定される、
   ことを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載のヘリコプタ。
10. 回転面に向かって見たときに、前記補助回転翼部の前記羽根の長手軸は、前記主回転翼部のプロペラ翼のうちの一枚の長手軸と１０°以内の角度をなすように配置される、
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のヘリコプタ。
11. 前記主回転翼部の前記プロペラ翼のうちの一枚の長手方向軸は、前記ロータシャフトに前記プロペラ翼を据え付けるスピンドルの軸と鋭角をなす、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のヘリコプタ。
12. 前記補助回転翼部の直径は、前記主回転翼部の直径より小さい、
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ。
13. 前記補助回転翼部は、それぞれ羽根に固定された安定用の重りを備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ。
14. 前記胴体は、ヘリコプタの機体の長手方向軸と交差するように配置された翼を備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ。
15. 前記翼は、それぞれ、斜め下向きに配置され、前記翼の先端は、地上にあるときの当該ヘリコプタの機体が安定することを可能にする、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のヘリコプタ。
16. 当該ヘリコプタの尾部に下向きに配置されたスタビライザを備える、
    ことを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ。
17. 当該ヘリコプタの尾部に下向きに配置されたスタビライザを備える、
    ことを特徴とする請求項１４に記載のヘリコプタ。
18. 尾部を備える胴体と、
    ロータシャフトと、該ロータシャフトに固定されて駆動されるプロペラ翼を備える主回転翼部と、
    前記ロータシャフトにより回転可能で、ロータシャフトの周りに相対的に揺動して異なる相対位置をとる補助回転翼部と、
    を備え、
    前記回転翼部は、プロペラ翼の迎角が変化するように構成され、
    前記補助回転翼部は、異なる相対位置をとることにより、前記主回転翼部の迎角を変化させる、
    ことを特徴とするヘリコプタ。
19. 補助回転翼部の位置の変化を前記迎角の変化に変換するように、前記主回転翼部と前記補助回転翼部との間をつなぐリンクをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１８に記載のヘリコプタ。
20. 尾部を備える胴体と、
    ロータシャフトによって駆動されるプロペラ翼を備え、主回転翼部の回転面と当該ロータシャフトとの間の角度が変化するように当該ロータシャフトに据え付けられる主回転翼部と、
    前記主回転翼部のロータシャフトと交差する方向に向いている第２のロータシャフトによって駆動される尾部回転翼部と、
    前記主回転翼部の前記ロータシャフトによって駆動される二枚の羽根を備える補助回転翼部と、
    前記補助回転翼部の動きが前記主回転翼部のプロペラ翼のうちの少なくとも一枚の迎角を制御するように、前記主回転翼部と前記補助回転翼部とを互いにつなぐ機械的連結部と、
    前記胴体に配置された翼と、
    前記尾部に配置されたスタビライザと、
    を備えることを特徴とするヘリコプタ。
21. 尾部を備える胴体と、
    ロータシャフトによって駆動され、回転面とロータシャフトとの間の角度を変えられるように当該ロータシャフト上に据え付けられるプロペラ翼を備える回転翼部と、
    当該ヘリコプタの前記胴体の長手方向軸の方向に伸びたスイングシャフトの周りに回動可能に構成されており、前記主回転翼部のロータシャフトに交差する向きに配置された第２のロータシャフトによって駆動される尾部回転翼部と、
    を備えることを特徴とするヘリコプタ。
22. 前記尾部回転翼部は、前記第２のロータシャフトがスイングによって支持されており、当該スイングは、当該ヘリコプタの前記胴体の長手軸方向に伸びたスイングシャフトの周りに回動可能である、
    ことを特徴とする請求項１乃至２１の何れか１項に記載のヘリコプタ。
23. スイングシャフトの周りのスイングの相対的な角度変位を測定するセンサを備え、
    前記センサにより測定された角度変位は、安定化アルゴリズムに基づいて、前記主回転翼部と前記尾部回転翼部とを制御するマイクロプロセッサの入力として使用される、
    ことを特徴とする請求項２２に記載のヘリコプタ。
24. 前記センサは、前記スイングに固定されたマグネットと、当該ヘリコプタの前記尾部のマグネットの振り子の経路に対向する側に配置された磁気センサと、から構成される、
    ことを特徴とする請求項２３に記載のヘリコプタ。
25. 静止状態において前記スイングを中心位置に保持する手段を備える、
    ことを特徴とする請求項２１乃至２４の何れか一項に記載のヘリコプタ。

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