スワッシュプレート（航空学）

航空学では、スワッシュプレートは、ヘリコプターの飛行制御装置からの入力をメインローターブレードの動きに変換する機械装置です。メインローターブレードは回転しているため、スワッシュプレートは、回転しない胴体から回転するローターハブとメインブレードに パイロットの 3 つのコマンドを伝達するために使用されます。

スワッシュプレートは、1907年にジュール・コルニュとポール・コルニュ兄弟によって初めてテストされました。彼らはこの装置の特許を取得しました（フランス特許第398,545号​​、1909年6月7日）。^[1]ただし、その原理は、他のねじの発明者による以前の特許にも記載されています。スワッシュプレートの最初の成功した実装は、1922年にデ・ラ・シエルバがオートジャイロに使用しました。^[2]

しかし、スワッシュプレートは1911年にロシアのボリス・ユリエフによって初めて提案されたというのが広く認められている。 ^[3]これに関する直接的な情報源はない。既知のヘリコプターのモックアップにはそのような装置は搭載されておらず、図面も残っておらず、特許出願もされていない。

現在、ほとんどの最新航空機では、スワッシュプレートはトランスミッションの上にあり、プッシュロッドは胴体の外側から見えるようになっていますが、初期の設計のいくつか、特にエンストロム ヘリコプターが製造した軽量ヘリコプターでは、スワッシュプレートがトランスミッションの下に配置され、回転プッシュロッドがメインシャフト内に収められています。これにより、露出したリンケージがなくなるため、ローター ハブの抵抗が軽減されます。

他のスワッシュプレートと制御設計も使用されています。たとえば、カマン エアクラフト社のヘリコプターでは、従来のスワッシュプレートは使用されず、代わりにローター ブレードのサーボ フラップを操作してブレードの迎え角を調整します。

スワッシュプレートは、固定スワッシュプレートと回転スワッシュプレートの 2 つの主要部分で構成されています。固定 (外側) スワッシュプレートはメイン ローター マストに取り付けられ、一連のプッシュロッドによってサイクリック コントロールとコレクティブ コントロールに接続されています。すべての方向に傾けることができ、垂直に移動できます。回転 (内側) スワッシュプレートはベアリングによって固定スワッシュプレートに取り付けられ、メイン ローター マストと一緒に回転できます。回転防止リンクは、内側スワッシュがブレードから独立して回転してアクチュエータにトルクを適用するのを防ぎます。外側スワッシュプレートには通常、回転防止スライダーも付いており、回転を防止します。両方のスワッシュプレートは 1 つのユニットとして上下に傾きます。回転スワッシュプレートはピッチ リンクによってピッチ ホーンに接続されています。固定 (外側) スワッシュプレートの代替機構としては、ヘキサポッドとユニバーサル ジョイントがあります。同じシャフトに 2 つのローターが取り付けられたヘリコプターのスワッシュプレートは、単一ローターのヘリコプターよりもはるかに複雑です。

サイクリック コントロールは、ヘリコプターのロールとピッチを変更するために使用されます。プッシュ ロッドまたは油圧アクチュエータは、パイロットのコマンドに応じて外側のスワッシュ プレートを傾けます。スワッシュ プレートは直感的に予想される方向に移動し、たとえば前方への入力に応じて前方に傾きます。ただし、ブレードの「ピッチ リンク」は、ピッチ情報をブレードの実際の位置よりかなり前に送信するため、ブレードが目的の位置に到達するまでに「上向きに飛ぶ」または「下向きに飛ぶ」時間があります。つまり、ヘリコプターを前方に傾けるには、ブレードの周りの揚力の差が左右の平面に沿って最大になり、ジャイロ効果によりローター ディスクが横向きではなく前方に傾くトルクが生成されます。

メインローターブレードのコレクティブピッチを制御するには、サイクリックコントロールの方向を変えずに、スワッシュプレート全体をその軸に沿って上下に動かす必要があります。従来、各制御機構 (ロール、ピッチ、コレクティブ) には、動きを担当する個別のアクチュエータがありました。ピッチの場合、スワッシュプレート全体が 1 つのアクチュエータによってメインシャフトに沿って移動します。ただし、一部の新しいモデルのヘリコプターでは、スワッシュプレート全体をそれぞれ動かすことができる 3 つの相互依存アクチュエータを使用することで、この機械的に複雑な機能の分離をなくしています。これは、サイクリック/コレクティブピッチミキシング(CCPM) と呼ばれます。CCPM の利点は、より小さなアクチュエータが連携してスワッシュプレートをその制御範囲全体にわたって動かすことができるため、アクチュエータをより小さく、より軽くできることです。^[4]

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  スワッシュプレートは休止位置にあります。
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  上昇したスワッシュプレートにより、ブレードの集合ピッチが負になり、ダウンフォースが発生します。コントロール アームがブレードの後側にあるため、上昇したスワッシュプレートによってブレード ピッチが減少することに注意してください。
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  傾斜したスワッシュプレートにより循環的なブレード制御が実現します。回転中のブレードのピッチの変化に注目してください。