阅读说明：本技术 旋翼航空器的降落装置 (Landing device for rotorcraft ) 是由 秋叶公三郎 村田岩 于 2018-04-06 设计创作，主要内容包括：实施方式的旋翼航空器的降落装置为了在更良好的条件下能够使旋翼航空器着陆时的充分的能量吸收和避免机体与地面的接触并存而具有2根滑行管和横管,所述横管用于连结所述2根滑行管并安装于旋翼航空器的机体,其中由复合材料构成所述横管的至少一部分。另外,实施方式的旋翼航空器具备上述降落装置,能够在更良好的条件下使着陆时的充分的能量吸收和避免机体与地面的接触并存。(The landing device for a rotorcraft according to the embodiment includes 2 glide pipes and a cross pipe for connecting the 2 glide pipes and attaching the cross pipe to the airframe of the rotorcraft so as to enable sufficient energy absorption when the rotorcraft lands and avoid contact between the airframe and the ground under better conditions, wherein at least a part of the cross pipe is made of a composite material. In addition, the rotorcraft according to the embodiment includes the landing device described above, and can achieve both sufficient energy absorption during landing and avoidance of contact between the body and the ground under better conditions.)

旋翼航空器的降落装置

技术领域

本发明的实施方式涉及旋翼航空器的降落装置、旋翼航空器及旋翼航空器的降落方法。

背景技术

目前，作为旋翼航空器的降落装置，已知有滑行器(例如，参照专利文献1、专利文献2及专利文献3)。滑行器是使用橇状(そり状)的滑动材料的降落装置。在旋翼航空器着陆时，通过滑行器的变形吸收能量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－343309号公报

专利文献2：日本特开2004－098832号公报

专利文献3：日本特开2009－073209号公报

发明所要解决的技术问题

为了充分确保旋翼航空器着陆时的能量的吸收量，需要使滑行器产生大的变形。另一方面，当滑行器过度变形时，机体有可能与地面接触。因此，在滑行器的设计中，使充分的能量吸收和避免机体与地面的接触并存是重要的。

因此，本发明的目的在于，能够在更良好的条件下使旋翼航空器着陆时的充分的能量吸收和避免机体与地面的接触并存。

用于解决问题的技术方案

本发明的实施方式的旋翼航空器的降落装置具有2根滑行管和用于连结所述2根滑行管并安装于旋翼航空器的机体的横管，由复合材料构成所述横管的至少一部分。

另外，本发明的实施方式的旋翼航空器具备上述的降落装置。

另外，本发明的实施方式的旋翼航空器的降落方法中，通过由复合材料构成用于连结构成旋翼航空器的降落装置的2根滑行管并安装于所述旋翼航空器的机体的横管的至少一部分，确保所述旋翼航空器着陆时的能量的吸收量，同时避免所述旋翼航空器的机体与地面接触。

附图说明

图1是具备作为本发明的第一实施方式的降落装置的滑行器的旋翼航空器的侧视图。

图2是表示安装于图1所示的旋翼航空器的滑行器的结构的立体图。

图3是表示图1及图2所示的横管的结构例的剖视图。

图4是表示图1～图3所示的横管变形的样子的图。

图5是表示赋予图1～图3所示的横管的机械特性的一例的曲线图。

图6是表示图1及图2所示的横管的另外的结构例的剖视图。

图7是表示由共同的纤维强化层构成纤维的取向角不同的2块板状的复合材料的一部分时的一例的部分放大剖视图。

图8是表示作为本发明的第二实施方式的降落装置的滑行器的结构的主视图。

图9是表示作为本发明的第三实施方式的降落装置的滑行器的结构的主视图。

实施方式

参照附图对本发明的实施方式的旋翼航空器的降落装置、旋翼航空器及旋翼航空器的降落方法进行说明。

(第一实施方式)

(结构及功能)

图1是具备作为本发明的第一实施方式的降落装置的滑行器的旋翼航空器的侧视图，图2是表示安装于图1所示的旋翼航空器的滑行器的结构的立体图。

如图1所示，旋翼航空器1将作为降落装置的滑行器4安装于具备旋翼2的机体3而构成。如图1及图2所示，典型的滑行器4由橇状的2根滑行管10和用于将各滑行管10安装于机体3的弯曲的2根横管11构成。

各滑行管10是与作为旋翼航空器1的基准轴之一的纵轴X平行配置的滑动材料。另一方面，各横管11是用于在连结2根滑行管10的状态下安装于机体3的下部的支承部件。因此，各横管11的长度方向在与旋翼航空器1的纵轴X大概垂直的平面上成为曲线。而且，一横管11配置于前方侧，另一横管11配置于后方侧。进而，各横管11由于变形也起到旋翼航空器1着陆时吸收能量的作用。

各横管11由通过纤维强化树脂的复合材料构成。作为复合材料的例子，可举出通过玻璃纤维强化树脂的玻璃纤维强化塑料(GFRP：Glass fiber reinforced plastics)、通过碳纤维强化树脂的碳纤维强化塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)及通过纸强化树脂的Nomex(注册商标)。

现有的滑行管及横管由金属构成。复合材料与金属相比，比刚性高。因此，通过由复合材料构成至少在旋翼航空器1着陆时承担能量吸收的横管11，能够实现轻量化。当然，也可以由复合材料构成滑行管10。

当由复合材料构成横管11时，能够对横管11的机械特性赋予各向异性。即，复合材料依赖于纤维的层叠方向而使机械特性变化，且具有各向异性。因此，利用复合材料的各向异性缩小对于横管11在垂直方向的弯曲的刚性，另一方面，能够增大对于横管11在长度方向的拉伸的刚性。即，能够设计及制作弯曲弱、拉伸强的横管11。

图3是表示图1及图2所示的横管11的结构例的剖视图。

如图3所例示，通过组合2块弯曲的板状的复合材料片20A、20B而能够制作横管11，复合材料片20A、20B彼此例如能够通过粘接剂或紧固件结合。或者，也可以将复合材料片20A、20B一体成型(Co－curing，共固化)。在将复合材料片20A、20B一体成型的情况下，如后述，能够由共同的纤维强化层构成复合材料片20A、20B的一部分。

各复合材料片20A、20B的横截面的形状成为圆弧状。因此，当组合2块复合材料片20A、20B时，形成为圆筒状的横管11。横管11在长度方向上弯曲，因此，各复合材料片20A、20B也成为在长度方向上弯曲的形状。

第一复合材料片20A可以由覆盖横管11的上面侧的3/4左右范围的板状的复合材料构成。另一方面，第二复合材料片20B可以由覆盖横管11的下面侧的1/4左右范围的板状的复合材料构成。而且，能够将构成第一复合材料片20A的纤维的取向角和构成第二复合材料片20B的纤维的取向角决定为相互不同的取向角。

这样，能够对横管11的刚性赋予各向异性。横管11长度方向为纤维长度方向的复合材料在横管11长度方向的弯曲刚性及拉伸刚性都高。另一方面，与横管11长度方向垂直的圆周方向为纤维长度方向的复合材料在横管11长度方向的弯曲刚性及拉伸刚性都低。

因此，可以最大地设定强化横管11的下侧的第二复合材料片20B的纤维中的与横管11长度方向垂直的方向上强化的纤维的比例。另一方面，可以最大地设定强化覆盖由横管11的前方侧、上侧及后方侧构成的剩余部分的第一复合材料片20A的纤维中的在横管11的长度方向上强化的纤维的比例。

这样，能够制作仅横管11的下侧的刚性相对小，包含前方侧、上侧及后方侧的其他部分的刚性相对大的滑行器4。

通过组合纤维的取向角为0度、45度及90度的复合材料制作典型的航空器的结构部件。因此，通过组合纤维的取向角为0度、45度及90度的复合材料也能够制作构成横管11的第一复合材料片20A及第二复合材料片20B。

另外，如果横管11的横截面为圆形，则将与横管11的长度方向垂直的圆周方向设为长度方向的取向角为90度的纤维在横管11的横截面上成为圆弧状。另一方面，将横管11的长度方向设为长度方向的取向角为0度的纤维在横管11的横截面上成为点状。

在横管11中，在各方向上赋予最低限的刚性是重要的。因此，例如，可以以第一复合材料片20A及第二复合材料片20B双方均包含最低10％以上纤维取向角为0度的复合材料及纤维取向角为90度的复合材料的方式，决定纤维的取向。

作为实用的例子，覆盖横管11的前方侧、上侧及后方侧的第一复合材料片20A可以成为将纤维取向角为0度的复合材料的比例设为50％，将纤维取向角为45度的复合材料的比例设为40％，将纤维取向角为90度的复合材料的比例设为10％的富0度的复合材料。另一方面，覆盖横管11的下侧的第二复合材料片20B可以成为将纤维取向角为0度的复合材料的比例设为10％，将纤维取向角为45度的复合材料的比例设为40％，将纤维取向角为90度的复合材料的比例设为50％的富90度的复合材料。

如果仅将覆盖横管11的下侧的第二复合材料片20B设为富90度的复合材料，将覆盖横管11的前方侧、上侧及后方侧的第一复合材料片20A设为富0度的复合材料，则成为仅横管11的下侧容易弯曲变形，横管11的前方侧、上侧及后方侧难以弯曲变形的横管11。

对横管11的弯曲刚性有效的主要是上侧和下侧的刚性。另一方面，对横管11的轴向上的刚性有效的是全周的刚性。因此，当成为上述的复合材料的层叠结构时，横管11整体与遍及全周均匀的层叠结构的情况相比，能够使弯曲刚性和轴向的刚性产生差异。即，能够制作横管11的弯曲刚性相对低，轴向的刚性相对高的滑行器4。

图4是表示图1～图3所示的横管11变形的样子的图。

当旋翼航空器1着陆时，上下方向的负荷作用于具有图4中实线所示的弯曲形状的变形前的横管11。因此，如图4中虚线所示，在横管11产生大致垂直下方的弯曲变形。

当横管11的弯曲变形变大时，大致水平方向的负荷作用于横管11。其结果，在滑行管10和地面30之间产生摩擦力。当滑行管10和地面30之间的摩擦力超过最大静止摩擦力时，如图4中点划线所示，横管11以沿水平方向扩大的方式变形。

因此，除弯曲负荷外，拉伸负荷也作用于滑行管10。即，在横管11的变形的初期阶段，作用弯曲负荷，然后，作用拉伸负荷。

因此，如图3所示，缩小横管11的下侧的刚性，另一方面，能够较大地设定其他部分的刚性。由此，在旋翼航空器1着陆而上下方向的弯曲负荷作用于横管11的阶段，通过使横管11的下侧容易变形，能够充分吸收能量。而且，在横管11的变形变大而拉伸负荷作用于横管11的阶段，通过赋予横管11的前方侧、上侧及后方侧的刚性能够抑制变形的增加。其结果，能够可靠地避免旋翼航空器1的机体3与地面30接触。

图5是表示赋予图1～图3所示的横管11的机械特性的一例的图表。

图5中横轴表示横管11的位移，纵轴表示横管11的刚性。如图3所示，如果缩小横管11的下侧的刚性，而较大地设定其他部分的刚性，则如图5所示，能够制作具有刚性相对于位移的变化呈非线性变化的特性的横管11。更具体而言，能够在将图5所示的横轴设为位移，将纵轴设为刚性的坐标系中对横管11赋予向下凸的曲线表示的机械特性。

如果这样将变形越大，刚性越高的非线性的特性赋予给横管11，则能够确保旋翼航空器1着陆时的能量的吸收量，同时避免旋翼航空器1的机体3与地面30接触。而且，旋翼航空器1着陆时的能量的吸收量和避免旋翼航空器1的机体3与地面30接触的效果的平衡能够通过调节构成复合材料的纤维的取向进行优化。

另外，即使使由富90度的复合材料构成的、覆盖1/4的范围的第二复合材料片20B和由富0度的复合材料构成的、覆盖3/4的范围的第一复合材料片20A上下反转，也能够得到同样的效果。即，即使制作仅横管11的上侧的刚性相对小，包含前方侧、下侧及后方侧的其他部分的刚性相对大的滑行器4，也能够得到同样的效果。

即，如果将强化构成横管11的复合材料的上侧及下侧的任一方的纤维中的与横管11长度方向垂直的方向上强化的纤维的比例设为最大，将强化复合材料的剩余部分的纤维中的在横管11长度方向上强化的纤维的比例设为最大，则能够对横管11赋予随着位移的增加而呈非线性增加的刚性。其结果，能够得到如下效果：能够确保旋翼航空器1着陆时的能量的吸收量同时避免旋翼航空器1的机体3与地面30接触。

图6是表示图1及图2所示的横管11的其他的结构例的剖视图。

如图6所示，也可以由前方侧、后方侧、上侧及下侧的4个复合材料片20C、20D、20E、20F构成横管11。即，还可以将横管11分割为4块。

该情况下，配置于横管11的前方侧及后方侧的复合材料片20C、20D与图3所示的第一复合材料片20A同样，可以由富0度的复合材料构成。另一方面，配置于横管11的上侧及下侧的复合材料片20E、20F可以由富90度的复合材料构成。

但是，与图3所示的分割为两块的结构例比较，在图6所示的分割为四块的例子中，由于由富90度的复合材料构成的范围变大，因此，也可以减少纤维取向角为90度的复合材料的比例。作为具体例，配置于横管11的上侧及下侧的复合材料片20E、20F使纤维取向角为0度的复合材料的比例和纤维取向角为90度的复合材料的比例相同，另一方面，配置于横管11的前方侧及后方侧的复合材料片20C、20D可以由富0度的复合材料构成。

即，如果配置于横管11的上侧及下侧的复合材料片20E、20F中所含的纤维取向角为90度的复合材料的比例比配置于横管11的前方侧及后方侧的复合材料片20C、20D中所含的纤维取向角为90度的复合材料的比例大，则能够对横管11赋予成为目的的各向异性。换而言之，如果强化构成横管11的复合材料的上侧及下侧的纤维中的、与横管11长度方向垂直的方向上进行强化的纤维的比例比强化复合材料的前方侧及后方侧的纤维中的、与横管11长度方向垂直的方向上进行强化的纤维的比例大，则能够对横管11赋予随着位移的增加而呈非线性增加的刚性。

除上述例外，也可以将纤维取向角为90度的复合材料的比例逐步地改变为3阶段以上而不是2阶段。即，还可以将横管11分割成比前方侧、后方侧、上侧及下侧的4个区域更细的区域并调整纤维的取向。另外，还可以未必使用纤维的取向角为0度的复合材料或纤维的取向角为90度的复合材料对横管11赋予各向异性。作为具体例，通过调节纤维的取向角为45度的复合材料的比例或纤维的取向角为60度的复合材料的比例，也能够设计及制作刚性依赖于位移呈非线性变化的横管11。

而且，具体的纤维的取向能够通过模拟或试验决定，以得到成为目的的刚性的非线性变化。

由复合材料构成的中空的横管11能够通过任意的方法制作。作为复合材料的代表的成型法，可举出层叠使未固化的热固化性树脂浸渍于纤维所得到的片状预浸料，并且在使预浸料的层叠体与复合材料的形状一致而赋形后，通过高压釜装置进行加热固化的方法，和RTM(Resin Transfer Molding，树脂传递模塑)法。

RTM法是在层叠片状的纤维而进行赋形后，浸渍热固化性树脂并进行加热固化的复合材料的成型方法。RTM法中通过真空压力使树脂浸渍于纤维的手法称为VaRTM(Vacuumassisted Resin Transfer Molding，真空辅助的树脂传递模塑)法。另外，也可以通过并用预浸料的层叠和RTM法的混合成型法制作横管11。

横管11是中空的。因此，例如，能够通过在水溶性的型芯上层叠预浸料或纤维，通过浸渍于纤维的树脂的加热固化将复合材料成型，之后除去型芯的制法将横管11一体成型。该情况下，如图3所示，如果将横管11分割为两块，则能够通过强化方向不同的至少2种预浸料或纤维的层叠制作横管11。因此，能够降低制造劳力。

作为其他的制造方法，可举出在分别对构成横管11的弯曲的复合材料片进行加热成型后进行组装的方法。该情况下，如图6所示，如果由前方侧、后方侧、上侧及下侧的4个复合材料片20C、20D、20E、20F构成横管11，则可以使用具有弯曲成凸状的表面的成型模具分别对各复合材料片20C、20D、20E、20F进行加热成型。而且，通过组装加热成型后的各复合材料片20C、20D、20E、20F能够制作横管11。因此，如图6所示，如果将横管11分割为4块，则使用成型模具的制作会变得容易。

另一方面，如图3所示，在由2个复合材料片20A、20B构成横管11的情况下，覆盖前方侧、上侧及后方侧的第一复合材料片20A也可以使用具有水溶性型芯或柔性的囊袋(ブラダバッグ)等进行加热成型，构成横管11的下侧的第二复合材料片20B可以使用具有弯曲成凸状的表面的成型模具进行加热成型。而且，能够组装成型后的第一复合材料片20A及第二复合材料片20B制作横管11。该情况下，成为组装的对象是2个复合材料片20A、20B，因此，与将横管11分割为4块的情况相比，组装作业变容易。

当然，也可以将覆盖前方侧、上侧及后方侧的第一复合材料片20A进一步分割成2个复合材料片，将成型模具从复合材料片拆下。该情况下，能够通过将使用成型模具的3个复合材料片加热固化和将加热固化后的复合材料片组装，来制作图3所示的横管11。

另外，不进行一体成型而是通过组装制作横管11时的复合材料片彼此的接合可以使用粘接剂或金属零件进行。

在通过组装制作横管11的情况下，也能够将横管11在长度方向上进行分割。该情况下，如果将横管11分割成能够拉出型芯的程度的长度，则能够将横截面为圆形的复合材料片进行一体成型。

在将横管11在长度方向上进行分割的情况或使用水溶性的型芯将横管11进行成型的情况等，将横管11在圆周方向上进行一体成型的情况下，即使是纤维的取向角不同的多个圆弧状的复合材料，如上述那样，也能够使一部分的纤维强化层成为共同的。

图7是表示由共同的纤维强化层构成纤维的取向角不同的2块板状的复合材料的一部分时的例子的部分放大剖视图。

如图7所示，在连结纤维的取向角相互不同的2块板状的复合材料片41A、41B的端部制作1块板状的复合材料42的情况下，能够使一部分的纤维强化层成为共同的。即，能够在仅特定层、纤维的长度方向不同的纤维强化层构成2块复合材料片41A、41B。

在图7所示的例中，仅1层的一个复合材料片41A的纤维的长度方向为0度，与此相对，另一个复合材料片41B的纤维的长度方向成为90度。而且，其他层中，由纤维的长度方向为0度、45度及90度的共同的纤维强化层构成复合材料片41A、41B双方。

以上的旋翼航空器1是由复合材料制作横管11的航空器，该横管11构成作为降落装置的滑行器4。另外，上述的滑行器4是利用复合材料的各向异性对横管11赋予根据位移而呈非线性变化的刚性。

(效果)

因此，根据安装滑行器4的旋翼航空器1，与安装现有的金属制的滑行器的旋翼航空器相比，能够实现轻量化。另外，通过对横管11赋予根据位移而呈非线性变化的刚性，能够使旋翼航空器1着陆时的充分的能量吸收和避免机体3与地面30之间的接触进一步可靠地并存。

(第二实施方式)

图8是表示作为本发明的第二实施方式的降落装置的滑行器的结构的主视图。

在图8所示的第二实施方式的滑行器4A中，不由复合材料构成横管11整体，而由复合材料构成横管11的一部分的点与第一实施方式的滑行器4不同。第二实施方式的滑行器4A的其他结构及作用与第一实施方式的滑行器4实际上没有不同，因此，仅图示滑行器4A，对相同的结构或对应的结构标注相同符号并省略说明。

如图8所示，由复合材料构成横管11的弯曲量小的中央部分11A，另一方面，也可以由金属构成横管11的两端部分11B。这样一来，由于管状的复合材料的弯曲量小，因此，在制作管状的复合材料时，容易将囊袋或型芯拉出。其结果，横管11的制作变容易。即，将横管11在圆周方向上进行一体成型变容易。另外，由复合材料构成的中央部分11A和由金属构成的两端部分11B可以由粘接剂或紧固件连结。

这样，如果由复合材料构成横管11的至少一部分，则能够进行横管11的轻量化和呈非线性变化的刚性的赋予。而且，如果对横管11赋予呈非线性变化的刚性，则能够使旋翼航空器1着陆时的充分的能量吸收和避免机体3与地面之间的接触进一步可靠地并存。

(第三实施方式)

图9是表示本发明的第三实施方式的作为降落装置的滑行器的结构的主视图。

在图9所示的第三实施方式的滑行器4B中，由没有弯曲的非弯曲部分11C和弯曲部分11D构成横管11，非弯曲部分11C由复合材料构成，另一方面，弯曲部分11D由金属构成的点与第二实施方式的滑行器4A不同。第三实施方式的滑行器4B的其他结构及作用与第二实施方式的滑行器4A实际上没有不同，因此，仅图示滑行器4B，对相同的结构或对应的结构标注相同符号并省略说明。

如图9所示，能够由非弯曲部分11C和弯曲部分11D构成横管11。即，能够由非弯曲部分11C构成横管11的中央部分及两端部分，由弯曲部分11D连结中央和两侧的非弯曲部分11C之间。

该情况下，非弯曲部分11C能够容易拉出型芯。因此，能够通过纤维的取向角不一定的复合材料的一体成型而容易制作非弯曲部分11C。其结果，能够有效利用复合材料的优点。即，能够发挥难以由复合材料制作的弯曲部分11D通过由金属制作而容易制作，同时容易由复合材料制作的非弯曲部分11C通过由复合材料制作而轻量化及赋予呈非线性变化的刚性的所谓复合材料的特质。

另外，由复合材料构成的非弯曲部分11C和由金属构成的弯曲部分11D能够由粘接剂或紧固件连结。

(其他实施方式)

以上，对特定的实施方式进行了记载，但记载的实施方式仅为一个例子，不限定发明的范围。在此记载的新方法及装置能够通过各种其他方式具体化。另外，在此记载的方法及装置的方式中，在不脱离发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、替换及变更。附加的权利要求的范围以及其等价物包含于发明的范围及宗旨中，含有这样的各种方式及变形例。