カーターコプター
実験用オートジャイロ
カーターコプター
一般情報
タイプ実験用複合オートジャイロ
メーカーカーター・アビエーション・テクノロジーズ
状態2005年6月17日墜落[1]
建造数1
歴史
初飛行1998年9月24日[2]
開発されてカーターPAV

カーターコプターは、米国のカーター・アビエーション・テクノロジーズ社が開発した実験的な複合オートジャイロで、低速ローター技術の実証を目的としている。2005年6月17日、カーターコプターはμ=1（対気速度とローター先端速度の比が等しい）を達成した最初の回転翼機となったが[3]、次の飛行で墜落し[1]、それ以来運用不能となっている。[4]現在、カーター・パーソナル・エアビークル（Carter Personal Air Vehicle）に代替機が開発されている。

設計と開発

外部画像
画像アイコン1998年版
画像アイコン10枚の写真ギャラリー
画像アイコンCAD図面

カーターコプターは、翼とツインブームテールを備えたプッシャー構成のオートジャイロで、プロトタイプと技術実証機として設計されました。[5]ローターは2枚羽根設計で、各先端に55ポンド（25 kg）の劣化ウランが取り付けられており、傾斜マストに取り付けられているため、翼はあらゆる速度で最適な翼効率を維持できます。[6]船体は最大0.69バールの加圧された 全複合材設計です[7]。

三輪式の着陸装置は格納式で、大きな移動量を有し、最大20フィート/秒の速度でバウンドすることなく着陸することが可能です。この機体は2003年の事故（ギアアップ着陸）の後、改修・再建されました。[6] NASAは3つの研究助成金から100万ドルの開発資金を調達し、この機体はNASAの5つの目標のうち少なくとも1つを達成しました。[8]

コンセプト

CarterCopter のコンセプトは、従来型の翼を補完した、非常に硬く比較的重いローターを備えたジャイロコプターです。低速では、この機体はジャイロコプターとして飛行し、垂直離陸と非常に短いホバリング (約 5 秒) のためにローターをプレスピンすることができます。 [9]また、ほぼ垂直に着陸することができます。いくつかの技術的な課題により、低速ローターでの飛行は困難ですが、ローターの安定性は、ローター端のウェイトをブレード中心線より前方 (前方重心) に配置し、揚力中心をブレード中心線より後方に配置することで実現しています。[10] 高速 (約 100 mph 以上) では、機体は主に固定翼を使用して飛行し、ローターは単に風車を回転させます。ローターは対気速度より低い先端速度で回転するため、後退するブレードは完全に失速した状態で飛行します。ヘリコプターでは、これにより大きな揚力の非対称性と解決不可能な制御上の問題が発生しますが、固定翼により機体は空中に保持され、安定します。

ローターの回転速度が低く、フェザリングがフラットなため抗力がほとんど生じず、同社はこの機体は固定翼とジャイロコプターの利点を併せ持つ可能性があり、比較的単純な機械システムでヘリコプターのほぼすべての機能（ホバリングを除く）を得られると主張している。また、カーター・アビエーションは、このシステムは一般的な固定翼機よりも安全であると主張しており、他社（要出典）もこの設計はヘリコプター、ティルト・ローター、ボーイングX-50ドラゴン フライ・カナード・ローター/ウィングよりもはるかに安全で、複雑さもコストも少ないと指摘している。[11] [12] カーターコプターは現在は固定翼機でしか達成できないより高い対気速度が達成できるだけでなく、緊急時には狭い場所でもオートジャイロのように着陸できるはずだ。

脱ぐ

離陸時、パイロットは上部ローターを水平（迎え角ゼロ）にし、超高速（365～425rpm）で回転させます。[13] 次にローターをエンジンから切り離し、メインローターブレードの迎え角を急激に増加させ、機体を空中に飛び出させます。機体のメインローターは、先端部の重いカウンターウェイトにより十分な運動量を確保しているため、短時間安全にホバリングすることができます。次に、パイロットは後部のプッシャープロペラに全力をかけると、機体は前進を開始します。その際、空気がメインローターを通過し、ローターの回転速度が上昇して揚力が増加します。機体は上昇し、オートジャイロとして飛行します。

クルージング

カーターコプターが時速約90マイル（140km/h）に達すると、その短く軽量な主翼が揚力の大部分を担うようになります。パイロットはメインローターの迎え角を水平にすることで揚力をほとんど発生させず、ローターによって生じる誘導抗力を大幅に低減することができます。高速飛行中はローターは使用されませんが、ローターは毎分約80回転で回転し、ローターが引き伸ばされた状態を保つことで過度のフラッピングを防ぎます。[14] [15]

通常、ヘリコプターやジャイロコプターは、ローターの先端速度と同じかそれ以上の速度で前進飛行することはできません。これは、後退するローターブレードの対気速度が低いため後退ブレードが失速するのに対し、前進するローターブレードは機体の2倍の速度で飛行するため、揚力の非対称性により制御不能な飛行状態となるためです。

しかし、カーターコプターでは、固定翼が浮遊に必要な揚力を提供します。ローターは無負荷であるため、ローターにかかる空気力はごくわずかです。つまり、カーターコプターは理論上、ローターの周速よりもはるかに高速で飛行できます。機体の左右の揚力の非対称性により、ローターは回転時にフラッピング現象が発生しますが、カーター・アビエーション社はこれを制御可能だと主張しています。

カーターコプター型航空機の理論上の最高速度は約500mph（800km/h）とされており[16] 、これはヘリコプターの 飛行速度記録の約2倍の速さとなる。[17]

実績

外観画像
画像アイコンμ（ミュー）の図と式

試作機のエンジンは自然吸気式だったため、出力はわずか320馬力（240kW）に制限され、最高速度は約173mph（270km/h）でした。[18]これは従来のオートジャイロより約40%速いものの、 1950年代のジャイロダインよりは遅いものでした。特注のジャイロプレーンは時速168.29km（104.6mph）で飛行できます。[19]また、カーター氏によれば、カーター・パーソナル・エア・ビークルは時速200マイル（170ノット、320km/h）で飛行できるとのことです。[20]

4,000ポンドの重量で、CCTDは毎分750フィート上昇することができます。[6]

1999年から2001年にかけて、致命的ではない衝突事故が4件記録されているが[4] [21] [22] [23]、カーターは7年間で10件の事故を起こしたと主張しているが[24] 、いずれも致命的ではない。[25]

テストパイロットのラリー・ニールは、カーターコプターはヘリコプター、オートジャイロ、固定翼航空機の組み合わせであるため、飛行が難しいと主張した。[26]

カーターコプターは2005年6月17日、一瞬にして最大ミュー（ミューは対気速度とローター先端速度の比）[10] [27] 1.0を達成した。これは回転翼航空機がこのレベルに達した初めての事例である。カーターコプターのパイロットは、特に大きな問題はなく、ローター回転数（107 rpm）[4]と機体対気速度の通常の変動により、ミュー1に偶然到達したと主張した。パイロットは「スムーズ」で大きな振動はなかったと述べている。[28]この試験は米陸軍との契約に基づいて実施された。 [ 25 ]カーターは、2013年にPAVでミュー1を再度達成したと述べている。[20]

しかし、2005年の同日、次のテスト飛行でカーターコプターはハードランディング（墜落）し[1] 、大きな損傷を被ったが、パイロットは無傷だった。墜落の原因はプロペラボルトの破損で、ローターを制御するワイヤーが損傷した。プロペラはカーター社が設計したもので、長さ8フィートのシミター 可変ピッチプロペラで、重量は15ポンド[6]、推力は1850lbfであった[29] [30] 。カーターコプターは当初修理不可能と思われていたが、後の検査で修理可能であることがわかった。しかし、同社は代わりに小型のオープンウィングレスオートジャイロのデモンストレーターの開発を選択した[31] 。また、2005年後半には、カーターコプターで得られた教訓を生かし、後継の複合機であるカーターPAV [ 32] [33]の設計が開始され、 2011年に飛行した[34] 。

同社は、試験の結果[35] [要出典] 、この機体構造は持続ホバリングを除くあらゆる面でヘリコプターを上回る性能を発揮する可能性があり、購入と維持にかかる費用も大幅に削減できると主張している。また、巡航速度[35]においては、固定翼一般航空機のL/Dにほぼ匹敵するが、離着陸はほぼ垂直に近いと主張している。しかしながら、主翼を取り付けた状態で、ローターに蓄えられたエネルギーを利用したジャンプ離陸能力は、約16フィート（約4.8メートル）以上まで実証されたことはない。

NASAは、μ=1以上、最大400ノットの対気速度でのCarterCopterローターのコンピュータモデルを作成した。[36]

仕様

データは Aviation Week、[37] American Helicopter Society、[38] AeroNews、[29] Jane's、[4] CarterCopters.com [39]から

一般的な特徴

  • 定員:乗務員を含む5名
  • 翼幅: 32フィート (9.8 m)
  • アスペクト比： 13.4
  • 翼型： NACA 65シリーズ
  • 空車重量: 2,000ポンド (907 kg)
  • 最大離陸重量: 4,200ポンド (1,905 kg)
  • 燃料容量: 800ポンド (363 kg)
  • 動力源: GM製V6クレートエンジン1基、350馬力（260kW）離陸時[40]
  • メインローターの直径: 32フィート (9.8 m)
  • メインローター面積: 804.35平方フィート (74.727 m 2 )
  • プロペラ： 2枚羽根のカーターシミター 可変ピッチプロペラ、直径8フィート（2.4メートル）

パフォーマンス

  • 巡航速度：海面で120ノット（140 mph、230 km/h）
予測速度: 高度50,000フィート（15,240メートル）で時速400マイル（644キロメートル）
  • 航続距離:予備燃料搭載時2,200 nmi (2,500 mi, 4,000 km)、燃料搭載量800 lb (363 kg)
予備燃料搭載時1,000マイル（1,609 km）、燃料積載量400ポンド（181 kg）
  • 実用上昇限度： 10,000フィート（3,000メートル）[4]
  • 揚力抗力比: 170 mph (274 km/h)で7

参照

関連開発

同等の役割、構成、時代の航空機

参考文献

  1. ^ abc Probable cause NTSB、2007年7月25日。2010年8月7日閲覧。
  2. ^ 「CarterCopter」.アメリカの飛行機. www.aerofiles.com. 2008年10月5日にアクセス。
  3. ^ μ-1 の重要性とそれに伴う技術的問題、Carter Aviation Technologies。
  4. ^ abcde Carter CarterCopter CC1 (米国)、航空機 - 回転翼 - 民間航空機、Jane's all the world's aircraft、2007年6月28日。2012年2月19日閲覧。
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  40. ^ 「You Say You Wanna Revolution? Archived April 5, 2012, at the Wayback Machine」AeroNews、2005年4月6日。アクセス日：2013年9月15日。
  • カーター・アビエーション・テクノロジーズの公式サイト
  • PilotBugの記事
  • 2002年のフライトジャーナルの記事
  • ファンサイト
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