ヘリコプターのローター部のヒンジの必要性に付いて

質問

本やネット上の質問によっては、　フラッピング、リード・ラグ　フェザリングは、安定して飛ぶために必要とありますが、その必要性の解釈に関して疑問があります。
フラッピングもリード・ラグも前進時に発生する揚力不平衡をキャンセルするために有効で、フェザリングもフラッピングと組み合わせて適切に用いれば効果的なのは理解できていると思いますが、実際のところは、ローターハブやローターの根元の強度が十分なものを作るのが難しいため、応力の集中を避けるために用いているに過ぎないのではという疑問を持っています。
もちろん、応力の集中を避けるというのは重要なことですが、物事の本質を明確にしないといけないと思い詳しい方の意見をお願いします。
たとえば、揚力不均衡が起きようが根元に大きな曲げ荷重が発生しようがそれに耐えるリジッドなローターがあれば、サイクリックの操作だけでヘリは安定に飛ぶのではないかということです。
その場合もちろん前進時にはサイクリックはどちらかに倒さなければいけないでしょうが、それだけで不安定だというわけにはいかないと思います

なお完全な剛体は現実的ではないので、剛性と振動の問題は発生すると思いますがそれは別問題だと考えています

回答No.2

chihaya9725 · ベストアンサー

＞しならないローターの場合で安定性を保てるのではないかということです。
ということは、確かにあまり考えたことありませんでした。

サイクリック操作で補正できるぐらいのものだから、いいとなると、パイロット操作が多くなり
負担がその分増えたりします。　実際そっちのほうが問題だと思います。
ただでさえ不安定な乗り物ですから。

確かに現在では、今の機体はＳＡＳやオートパイロットが搭載されてきているので、その辺にサイクリックの補正の役割をしてもらえればできるかもしれません。

金属よりも疲労度が高いＦＲＰでも破損しているのは実際の問題です。強くつくりたい。けど、軽くもしたいという矛盾した作り方をしていますから。
ただその問題がクリアさせしたら今後できるかもしれませんね！

お礼

再度の書き込みありがとうございます
趣味でラジコンヘリを始めまして、この歳でヘリなんて不安定なものを、まして小さくてより機敏なものを飛ばせるとは思いもよらなかったので、ヘリの安定性に関して調べていました。
ラジコンの方はベルとヒラー式をかなり巧妙に組み合わせた独特の複雑なメカニズムの他に、最近の時世なので、多軸のジャイロで補正する方法が実用化されつつあります。ただ電気仕掛けなので実際に何が行われているか見るのが厄介ですが。
この手のタイプは、ローターもカーボンなどの強度の高い材料を比較的曲げに強くなるようにリードタグだけは対応できるようにしてローターを上下から挟みこむようにしたローター取り付け具に固定し、これをハブに防振用のゴムを介してとは言っていますが、ほとんどリジッドにハブに接続しています。
それで結構安定して飛んでいます。
実は今日、たまたま海外からのラジコンヘリのメーカーの技術者と話す機会がありまして、それで今回の質問となりました。
彼らの今回の目的は、3Dフライという実機ではとてもじゃないけど不可能な高Gの機動を行う機体の調整方法の伝授が目的なので私のようなただ飛ばしているだけの人間とは目指しているものが違い過ぎですが、その中でも、やはり高機動の出来る機種は、リードラグさえもよりしっかり固定気味にした方が良いと言っていました。
したがってやはり安定さに関しては、本質的ではないのかなと思いました。
ただし、最近の戦闘機が不安定な形状にしてそれを電気仕掛けで制御することで安定性と高い機動性を確保しているといった意味での安定性に関しては回答者様の感覚通りひんじは必要なのだと思っています。

今回のような、専門的な質問にもすぐ回答していただいた回答者様に感謝いたします

回答No.1

chihaya9725

結論からもうしますと、すでにヒンジレスのヘリコプターがあります。
FRPを使っているのですが、ローター内部のFRPの構造に工夫しており、そこですべての力を吸収しています。
ヒンジレス（無関節）ローターと言っています。
剛性と柔軟性を使っており、ヒンジがないから曲がってないわけではないのですが、しなりをもたせています。
ブレード単体で、フラッピング、フェザリング、リード・ラグを吸収しているってことですね。

kup-ueさんの言うとおりヒンジには応力の集中を避けるために作っている目的もあります。
ブレードに負荷を与えるか、それをヒンジで吸収するって違いだけですね。
正確には乗り心地や操縦性も変わってきます。

ちなみにヒンジレスといえど、どちらかにサイクリックを倒さないといけないってことはないですよ＝

補足

さっそくの回答ありがとうございます。
ただ、私が知りたいのは、しならないローターの場合でも（それでローターが壊れないものがあればの話ですが、ラジコンなどのものではスケール効果の相対強度アップも、ありかなりしなりは少ないです。それでもコーニングはしてるようですが）安定性を保てるのではないかということです。
ローターのヒンジやしなりは安定性に対しての絶対条件じゃないのではないかと思うからです。
もちろん、ヒンジやしなりを利用して揚力の不均衡を是正はしているのでしょうけど、所詮サイクリックの補正で済む話ではないかと思うのです。