
.jpg/440px-150610-Z-II459-035_(18071389214).jpg)
.jpg/440px-RCAF_Bell_CH-146_5D3_4156_(43790685721).jpg)

ヘリコプターは回転翼航空機の一種で、水平に回転するローターによって揚力と推力が供給されます。これにより、ヘリコプターは垂直離着陸、ホバリング、前進、後進、横方向への飛行が可能です。[ 1 ]これらの特性により、ヘリコプターは、固定翼航空機や多くの種類の短距離離着陸(STOL)機、あるいは短距離離陸垂直着陸(STOVL )機が滑走路なしでは飛行できない混雑した地域や孤立した地域でも使用することができます。
フォッケウルフFw 61は1936年に初めて実用化され、完全操縦可能なヘリコプターとして成功を収めました。一方、1942年にはシコルスキーR-4が初の本格生産を達成したヘリコプターとなりました。1939年から1943年にかけて、イゴール・シコルスキーはVS-300の開発に取り組みました。このVS-300は4回の反復を経て、単一のメインローターと単一のテールローターを備えた現代のヘリコプターの基礎となりました。
初期の設計では主に複数のメインローターが使用されていましたが、現在では単一のメインローターと垂直抗トルク・テールローター(ユニコプター。単翼モノコプターとは別物)を組み合わせた構成が最も一般的なヘリコプターとなっています。しかし、タンデム型または横置き型のツインローターヘリコプター(バイコプター)は、モノローター型よりもペイロード容量が大きいため、使用されることもあります。また、同軸ローター、ティルトローター、複合型ヘリコプターも現在飛行しています。 4ローターヘリコプター(クワッドコプター)は、 1907年にフランスで初めて開発され、他のタイプのマルチコプターとともに、21世紀初頭のドローンレースや航空写真市場の急速な拡大により、主に商用無人航空機(ドローン)などの特殊な用途向けに開発されてきました。また、最近では砲兵索敵、空爆、自爆攻撃などの兵器化用途にも使用されています。
英語のヘリコプター(helicopter)は、1861年にギュスターヴ・ポントン・ダメクールが作ったフランス語のhélicoptèreから派生したもので、この語源はギリシャ語のhelix(ἕλιξ)と属格helikos(ἕλῐκος)「螺旋、らせん、旋回、畳み込み」[ 2 ]、pteron(πτερόν)「翼」[3]に由来する。[ 4 ]括弧の付け直しの過程で、この単語は英語話者にheli-と-copterで構成されていると(語源の観点からは誤って)認識されることが多く、 helipadやquadcopterといった単語につながる。[ 5 ] [ 6 ]英語で「ヘリコプター」を意味する愛称には、「チョッパー」、「コプター」、「ヘリ」、「ワーリーバード」などがある。アメリカ軍では、「helo」という俗語が一般的で、/ˈhiː.loʊ/ と発音されます。

ヘリコプターは、揚力と推力が1つまたは複数の水平回転ローターによって供給される回転翼航空機の一種です。 [ 7 ]一方、オートジャイロ(またはジャイロプレーン)とジャイロダインでは、飛行範囲の全体または一部において自由回転するローターが使用され、機体を前進させるために別個の推力システムに依存しています。気流によってローターが回転し、揚力が得られます。複合ヘリコプターも別個の推力システムを備えていますが、通常飛行中はローターに動力を供給し続けます。米国連邦規則では、「ヘリコプター」とは、水平運動を主にエンジン駆動のローターに依存する回転翼航空機を指します。[ 8 ]
ローターシステム、またはより簡潔にローターとは、ヘリコプターの回転部分で、揚力を発生させます。ローターシステムは、メインローターのように水平方向に搭載され、垂直方向に揚力を発生させる場合もあれば、テールローターのように垂直方向に搭載され、メインローターからのトルクを打ち消す水平方向の推力を発生させる場合もあります。ローターは、マスト、ハブ、ローターブレードで構成されています。
マストは、トランスミッションから上方に伸びる円筒形の金属シャフトです。マストの先端には、ハブと呼ばれるローターブレードの取り付け部があります。メインローターシステムは、ローターブレードの取り付け方法とハブに対する相対的な動きによって分類されます。基本的なタイプは、ヒンジレス型、フルアーティキュレーテッド型、ティタリング型の3つですが、現代のローターシステムの中には、これらを組み合わせたものもあります。

ほとんどのヘリコプターはメインローターを1つ搭載していますが、空気抵抗によって生じるトルクは、反対方向に働くトルクで打ち消す必要があります。イゴール・シコルスキーがVS-300に採用した設計は、小型のテールローターでした。テールローターは、トルク効果を打ち消すために尾部を押したり引いたりします。この構造は、ヘリコプターの設計において最も一般的な構造となり、通常はテールブームの先端に配置されます。
一部のヘリコプターでは、テールローターの代わりに、ダクテッドファン(フェネストロンまたはファンテールと呼ばれる)やNOTARなどの他のアンチトルク制御装置を使用しています。NOTARは、コアンダ効果を利用してテールブームで翼が揚力を発生させるのと同様の方法でアンチトルクを提供します。 [ 9 ]
.jpg/440px-Belgium_Police_520N_(cropped).jpg)
2つ以上の水平ローターを反対方向に回転させることも、反トルクテールローターに頼ることなく、航空機へのトルクの影響を打ち消すために使用される構成の一つです。これにより、通常はテールローターに回す必要のある電力をメインローターに最大限に配分することができ、航空機の電力効率と揚力が向上します。回転翼機に逆回転効果を利用する一般的な構成には、以下のものがあります。
チップジェットの設計により、ローターは空気を押し進めることができ、トルクの発生を回避できます。[ 11 ]

ヘリコプターに搭載されるエンジンの数、サイズ、種類は、そのヘリコプターの設計、機能、そして能力を決定します。初期のヘリコプターエンジンは、輪ゴムやスピンドルといった単純な機械装置であり、ヘリコプターのサイズは玩具や小型模型程度にとどまっていました。最初の飛行機が飛行する半世紀前までは、蒸気機関がヘリコプターの空気力学に関する理解を深めるために使用されていましたが、出力が限られていたため、有人飛行は実現しませんでした。19世紀末に内燃機関が導入されたことで、ヘリコプター開発は大きく転換期を迎えました。これにより、人間を乗せられるほどの強力なエンジンが開発・生産されるようになりました。
初期のヘリコプターの設計には、特注のエンジンや航空機用に設計されたロータリーエンジンが採用されていましたが、これらはすぐにより強力な自動車用エンジンや星型エンジンに置き換えられました。20世紀前半のヘリコプター開発における唯一の、そして最大の制約要因は、垂直飛行においてエンジンの出力がエンジンの重量を上回らなかったことです。初期の成功したヘリコプターでは、入手可能な最小のエンジンを使用することでこの問題を克服しました。小型で水平対向のエンジンが開発されると、ヘリコプター業界は小型ヘリコプターに容易に適合できる軽量の動力装置を発見しましたが、大型ヘリコプターでは星型エンジンが引き続き使用されました。
タービンエンジンは航空業界に革命をもたらしました。1951年12月、前述のカマンK-225によって初めて実用化されたヘリコプター用ターボシャフトエンジンは、ヘリコプターに高出力と軽量化を両立したエンジンをもたらしました。ターボシャフトエンジンはピストンエンジンよりも信頼性が高く、特にヘリコプターに必要な高出力を持続的に発生させる際に威力を発揮します。ターボシャフトエンジンは設計対象のヘリコプターのサイズに合わせて調整できるため、今日では最軽量モデルを除き、ほとんどのヘリコプターがタービンエンジンを搭載しています。
ローター先端からローターを駆動するために開発された特殊なジェットエンジンは、チップジェットと呼ばれます。遠隔コンプレッサーで駆動されるチップジェットはコールドチップジェット、燃焼排気で駆動されるチップジェットはホットチップジェットと呼ばれます。コールドジェットヘリコプターの例としては、シュドウエスト・ジン、ホットチップジェットヘリコプターの例としては、YH-32ホーネットが挙げられます。
一部のラジコンヘリコプターや小型のヘリコプター型無人航空機は、電動モーターやオートバイのエンジンを使用しています。[ 12 ]ラジコンヘリコプターには、ニトロメタンなどガソリン以外の燃料を使用するピストンエンジンが搭載されている場合もあります。ヘリコプターで一般的に使用されているタービンエンジンの中には、ジェット燃料の代わりにバイオディーゼルを使用できるものもあります。[ 13 ] [ 14 ]
人力ヘリコプターもあります。
トランスミッションは、エンジンからローターへ動力を伝達する機械システムです。トランスミッションは、ギア、ベアリング、クラッチ、シャフトで構成されるシステムで、以下の機能を果たします。(1)ドライブシャフトのアライメントをローターシャフトのアライメントに合わせる。(2) ドライブシャフトの回転数をローターの低回転数まで減速する。(3) エンジンとローターの連結または分離を可能にする。テールローターを備えたヘリコプターの場合、トランスミッションの駆動系は2つの経路に分岐します。1つはメインローターへ、もう1つはテールローターへです。[ 15 ] : 4-10~4-13 [ 16 ] [ 17 ]
ヘリコプターエンジンのドライブシャフトは通常、ローターシャフトと一直線になっていないため、トランスミッションはドライブシャフトのアライメントをローターシャフトに合わせる必要があります。多くのエンジンドライブシャフトは水平に配置されていますが、メインローターシャフト(「マスト」)は通常垂直で、テールローターシャフトはエンジンのドライブシャフトに対して垂直になっていることがよくあります。トランスミッションには、ドライブシャフトのアライメントをローターシャフトのアライメントに変換する一連のギア(通常はベベルギア)が含まれています。 [ 15 ] : 4–12 [ 18 ]
トランスミッションは、エンジンの回転数をローターが必要とする低い回転数まで下げる役割も担う。ギアリングが行われる前のエンジンの出力ドライブシャフトの回転数は、通常 3,000~50,000 RPM である(タービンエンジンの回転数は通常、ピストンエンジンよりも高い)。メインローターの回転数は通常 300~600 RPM である。テールローターがある場合は、通常 1,000~5,000 RPM で回転する。(ヘリコプターの特定のモデルの回転数は通常は固定されている。上記の回転数の範囲は、さまざまなヘリコプターのモデルを表している)。[ 19 ] トランスミッションには、エンジンの回転数をローターの回転数まで下げるための一連の減速ギアが含まれている。減速ギアには、かさ歯車、遊星歯車、 はすば歯車、平歯車など、いくつかの種類が使用できる。ほとんどのトランスミッションには複数の減速ギアが含まれています。エンジン自体には、エンジンの内部シャフトと出力ドライブシャフトの間に減速ギア(多くの場合、平歯車)が含まれている場合があります。メインローターのベースには減速ギア(通常は遊星歯車)が付いている場合があります。また、テールローターと、テールローターにつながるシャフトにも減速ギアが付いている場合があります。[ 15 ]:4–11
トランスミッションには、ローターをエンジンに接続したり、エンジンから切り離したりするためのクラッチが1つ以上含まれていることがよくあります。エンジンが始動して速度を上げ、ローターの負荷がかかる前にクラッチが必要です。エンジンが故障した場合にもクラッチが必要です。その状況では、ローターが回転を続け、オートローテーションを実行できるように、ローターをエンジンから切り離す必要があります。ヘリコプターのクラッチは通常、遠心力を利用したフリーホイールクラッチ(スプラグクラッチが一般的に使用されます)ですが、ベルト駆動クラッチも使用されます。[ 15 ]:4–7、4-12から4-13

ヘリコプターには4つの飛行制御入力があります。サイクリック、コレクティブ、アンチトルクフットペダル、そしてスロットルです。
サイクリック・コントロールは通常、パイロットの脚の間に配置されており、サイクリック・スティック、または単にサイクリック、スティックとも呼ばれ、前後左右に動かすことができます。ほとんどのヘリコプターでは、サイクリックはジョイスティックに似ています。ただし、ロビンソンR22、ロビンソンR44、ロビンソンR66には独自のティタリングバー式サイクリック・コントロール・システムが搭載されており、一部のヘリコプターでは、頭上からコックピット内に降下するサイクリック・コントロールが搭載されています。
サイクリックは、メインローターブレードのピッチを周期的に変化させることから、サイクリックと呼ばれています。前進飛行状態では、ブレードが回転すると、前進するブレードは後退するブレードに比べて速度が速く、それに応じて揚力も増加します。そのため、前進するブレードの迎え角は後退するブレードよりも小さくなければなりません。そうでなければ、ヘリコプターは後退するブレード側にロールしてしまいます。これは、ブレードが1回転するたびに周期的に起こるため、この制御装置はサイクリックと呼ばれています。サイクリックは、この差角を制御します。
サイクリックはローターの傾きを制御します。ホバリング中は、サイクリックは地上におけるヘリコプターの動きを制御します。飛行中は、サイクリックはヘリコプターのピッチとロールを制御します。
ホバリング中、パイロットがサイクリックを前方に押すと、ローターディスクが前方に傾き、ローターが前方方向の推力を生み出します。パイロットがサイクリックを横に押すと、ローターディスクがその側に傾き、その方向の推力を生み出し、ヘリコプターは横方向に移動します。
歳差運動のため、サイクリックはメインローターの所望の傾斜角に達する前にスワッシュプレートを90度動かします。これはローターが停止しているときに確認できます。ブレードが前後に揃っている場合、サイクリックを前方に動かしてもブレード角度は変わりませんが、サイクリックを横に動かすとブレード角度が変わります。
飛行中、サイクリックは飛行機の操縦桿のような働きをします。サイクリックを前方に動かすと機首が下がり、速度が上がります。サイクリックを後方に動かすと機首が上がり、速度が落ちます。サイクリックを横に動かすと、ヘリコプターはその方向にロールし、通常は協調飛行を前提として、その方向への旋回につながります。
コレクティブピッチコントロール(コレクティブ)は、操縦席の左側に配置されており、調整可能な摩擦制御によって不用意な動きを防止し、操縦士の左手を他の用途に自由に使えるようにします。コレクティブは、すべてのメインローターブレードのピッチ角を一括して(つまり、同時に)、かつ各ブレードの回転位置とは独立して変更します。そのため、コレクティブを上に上げると、すべてのブレードの迎え角が均等に増加し、結果としてメインローターシステムの揚力(出力)が増加し、ヘリコプターの速度または高度を上昇させることができます。コレクティブを下げると、メインローターシステムの揚力は減少します。
スワッシュプレートは、主翼のコレクティブピッチとサイクリックピッチを制御します。スワッシュプレートは主軸に沿って上下に動き、翼のピッチを変化させます。スティックはコレクティブシステムとサイクリックシステムを介してスワッシュプレートに接続されており、両方のシステムが独立して翼の角度を制御できます。
アンチトルク ペダルは、固定翼航空機のラダーペダルと同じ位置にあり、同様の目的、つまりヨー、つまり機首の向きを制御するために使用されます。ペダルを特定の方向に操作すると、テール ローター ブレードのピッチが変わり、テール ローターによって生成される推力が増減して、ペダルを操作した方向に機首がヨーします。ペダルはテール ローターのピッチを機械的に変え、生成される推力の量を変えます。ヘリコプターは、飛行機のように逆ヨーを示さないため、前進飛行で旋回するときには通常ペダルは必要ありません。ペダルの使用は、ホバリング時のコレクティブと密接な関係があります。たとえば、コレクティブを上げると、メイン ローター システムの空気抵抗が増加し、ヘリコプターのヨーが発生します。ペダルはそのヨーに対抗するために使用されます。
サイクリック式とコレクティブ式の両方に、パイロットが空力トリム、エンジン速度トリム、無線とインターコム、フックリリース、放水などを制御するためのさまざまなトグルとスイッチが備わっています。これにより、パイロットはコントロールから手を離さずにこれらの機能を制御できます。
ヘリコプターのローターは、狭い範囲の回転速度で作動するように設計されています。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 19 ]スロットルは、固定比トランスミッションを介してローターに接続されたエンジンの出力を制御します。スロットルの目的は、ローターの回転速度を許容範囲内に維持し、飛行に必要な揚力を発生させるために十分なエンジン出力を維持することです。スロットルコントロールは、コレクティブコントロールに取り付けられた オートバイのようなツイストグリップです。

複合ヘリコプターには、推力を得るための追加システムと、通常は小型の固定翼が搭載されています。これにより巡航時のローターの負荷が軽減され、回転速度が減速されるため、機体の最高速度が向上します。ロッキードAH-56Aシャイアンは、前進飛行中にエンジン出力の最大90%をプッシャープロペラに転用しました。[ 24 ]
ヘリコプターの基本的な飛行状態は、ホバリング、前進飛行、そしてその間の移行の 3 つです。
.jpg/440px-Advanced_Helicopter_Rescue_School_(cropped).jpg)
ホバリングはヘリコプターの操縦において最も難しい部分である。ヘリコプターを所定の位置に維持するためには、パイロットによる絶え間ない操縦入力と修正が必要である。[ 25 ]タスクの複雑さにもかかわらず、ホバリング中の操縦入力は単純である。サイクリックは水平面内でのドリフトをなくすために、すなわち前後左右を制御するために用いられる。コレクティブは高度を維持するために用いられる。ペダルは機首の方向または進行方向を制御するために用いられる。これらの操縦装置の相互作用がホバリングを非常に困難にしており、いずれか 1 つの操縦装置を調整するには他の 2 つの操縦装置も調整する必要があり、絶え間ない修正のサイクルが生じるからである。さらに、メイン ローター システムの揚力中心はヘリコプターの重心 (CG) よりもかなり上にある。したがって、ホバリング中のヘリコプターの横方向の摂動は、ローター揚力とヘリコプターの CG の正のフィードバック状況においてローター揚力によってヘリコプターのロールまたはピッチが増大するにつれて増加する傾向がある。ヘリコプターの横方向の動きはローターの揚力サイドベクトルによって誘発されるロールより遅れ、経験の浅いパイロットはパイロット誘起振動 (PIO) に陥り、最終的には制御不能に陥ります。
ホバリング中のヘリコプターは、ヘリコプターを押し下げる空気の渦に囲まれています。これは、地面効果のあるホバリング、または地面効果のないホバリングです。したがって、ホバリング中は、エンジンは、ヘリコプターの重量に対抗するだけでなく、ローター システムへの下向きの空気の流れに対抗するのに十分な出力を提供する必要があります。ヘリコプターがホバリングから前進飛行に移行すると、この下向きの渦から飛び出し、出力を増加させることなく追加の揚力を提供する並進揚力と呼ばれる状態になります。この状態は、最も一般的には、対気速度が約 16~24 ノット (30~44 km/h、18~28 mph) に達したときに発生し、ヘリコプターが飛行するために必要となる場合があります。ランニング テイクオフと呼ばれる操作では、飛行に十分な揚力が得られるまで速度を上げながらヘリコプターを地上で滑らせます。
前進飛行中、ヘリコプターの操縦装置は固定翼航空機の操縦装置に似た動作をします。サイクリックを前方に押すと機首が下がり、結果として対気速度が増加し高度が低下します。サイクリックを後方に押すと機首が上がり、ヘリコプターの速度が低下して上昇します。対気速度を一定に保ちながらコレクティブ(出力)を上げると上昇し、コレクティブを下げると降下します。これら2つの入力、つまりコレクティブを下げると同時にサイクリックを後方に、またはコレクティブを上げると同時にサイクリックを前方に操作すると、高度を一定に保ちながら対気速度を変化させることができます。ヘリコプターは逆ヨーを示さないため、前進飛行中は旋回時であってもペダルを踏む必要は通常ありません。
エンジンが故障するか、ローター システムから切断されると、ヘリコプターはオートローテーション状態になります。この状態では、エンジンの動力でローターを駆動するのではなく、ローターを通って上昇する空気によってヘリコプターのメイン ローターが回転します。

ヘリコプターの運用特性(垂直離着陸、長時間ホバリング、低速条件下での操縦性など)により、これまで他の航空機では不可能であった、あるいは地上で実施するには時間や労力がかかっていた作業を遂行するのに有利であることが証明されています。今日、ヘリコプターは人や貨物の輸送、軍事、建設、消防、捜索救助、観光、医療輸送、法執行、農業、報道、空中観測など、多岐にわたります。[ 26 ]
.jpg/440px-KPRC_-_IAH_(cropped).jpg)
長いケーブルやスリングに接続された荷物を運ぶのに使用されるヘリコプターは、空中クレーンと呼ばれます。空中クレーンは、無線送信塔や大型の空調ユニットなどの重機を高層ビルの屋上に設置する場合や、丘や山の頂上にある無線塔など、遠隔地で物を持ち上げる必要がある場合に使用されます。伐採業界では、車両が通行できない場所や環境問題により道路建設が禁止されている場所から木を持ち上げる空中クレーンとしてヘリコプターが使用されています。 [ 27 ]これらの作業は、荷物を運ぶのに長い1本のスリングラインが使用されるため、ロングラインと呼ばれています。[ 28 ]軍事において、ヘリコプターは、通常の貨物機に収まらない特大の吊り荷物、たとえば大砲、大型機械 (野戦レーダー、通信機器、発電機)、ばら積み貨物のパレットなどを運ぶのにしばしば役立ちます。軍事作戦では、これらの積荷は、山岳地帯や河川地帯、あるいは海上の海軍艦艇によってアクセスできない遠隔地に運ばれることが多いです。

電子ニュース取材において、ヘリコプターは1960年代後半から主要なニュースの空中撮影に利用されてきました。また、映画においても、カメラの前と後ろの両方でヘリコプターが使用されています。[ 29 ]
史上最大の非戦闘ヘリコプター作戦は、1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故後の災害対策作戦でした。数百人のパイロットが空中投下と観測任務に従事し、数ヶ月間、毎日数十回の出撃を繰り返しました。
.jpg/440px-Flickr_-_The_U.S._Army_-_www.Army.mil_(193).jpg)
「ヘリタック」とは、ヘリコプターを用いて山火事を消火することです。[ 30 ]ヘリコプターは空中消火(放水)に使用され、タンクを装備していたり、ヘリバケットを搭載しています。バンビバケットなどのヘリバケットは通常、湖、川、貯水池、またはポータブルタンクにバケツを沈めて水を充填します。ヘリコプターに装備されたタンクには、ヘリコプターが地上にいる間にホースから水を充填するか、ヘリコプターが水源の上空をホバリングしているときに、吊り下げられたシュノーケルを通して湖や貯水池から水を吸い上げます。ヘリタックヘリコプターは、アクセスできない場所に懸垂下降する消防士を輸送したり、消防士に補給物を届けたりするためにも使用されます。一般的な消防ヘリコプターには、ベル205の派生型やエリクソンS-64エアクレーンヘリタンカーなどがあります。

ヘリコプターは、救急車が容易に、あるいは迅速に現場に到着できない場合、あるいは患者を医療施設へ時間通りに搬送できない場合に、緊急医療支援のための救急ヘリコプターとして使用されます。また、患者を医療施設間で搬送する必要があり、航空機による搬送が最も現実的な方法である場合にも、ヘリコプターが使用されます。救急ヘリコプターは、飛行中に患者の容態を安定させ、限定的な医療処置を提供するための装備を備えています。ヘリコプターを救急ヘリコプターとして使用することは「MEDEVAC(救命救急搬送)」と呼ばれることが多く、患者は「空輸される」または「救命救急される」と呼ばれます。この用途は朝鮮戦争で初めて導入され、医療施設への到着時間は第二次世界大戦では8時間かかっていたのが3時間に短縮され、ベトナム戦争ではさらに2時間に短縮されました。[ 31 ]海軍における救難ヘリコプターの主な役割は、空母の発進時または着艦時に墜落事故に巻き込まれた搭乗員を迅速に救助することです。過去数年間、この機能は空母を護衛する駆逐艦によって実行されていたが、その後、ヘリコプターの方がはるかに効果的であることが証明された。
警察署やその他の法執行機関は、容疑者の追跡や上空パトロールにヘリコプターを活用しています。ヘリコプターは独自の空中視点から状況を把握できるため、地上の警察官と連携して容疑者の位置や動向を報告することがよくあります。夜間追跡のために、照明や熱感知装置が搭載されている場合もあります。
.jpg/440px-MIL24_HIND_HELICOPTER_GUNSHIP_AT_THE_LUFTWAFFEN_MUSEUM_RAF_GATOW_BERLIN_GERMANY_JUNE_2013_(9040808927).jpg)
軍隊は、地上目標への空中攻撃を行うために攻撃ヘリコプターを使用します。これらのヘリコプターには、ミサイルランチャーとミニガンが搭載されています。輸送ヘリコプターは、滑走路がなく固定翼航空機による輸送が不可能な場所で、兵士と物資を輸送するために使用されます。目標への攻撃部隊として兵士を輸送するために輸送ヘリコプターを使用することは、「エアアサルト」と呼ばれます。様々な規模の無人航空システム(UAS)ヘリコプターシステムは、軍事偵察および監視任務のために企業によって開発されています。海軍はまた、小型艦艇から運用できるため、 対潜水艦戦にディッピングソナーを搭載したヘリコプターを使用しています。
石油会社は、作業員や部品を海上または遠隔地にある掘削現場へ迅速に輸送するためにヘリコプターをチャーターしています。船舶に比べて速度に優れているため、ヘリコプターの高額な運航コストは、石油プラットフォームの継続的な稼働を確保する上で費用対効果の高いものとなっています。このタイプの輸送を専門とする企業は数多くあります。
NASAは、火星探査(ローバー搭載)に使用される1.8kg(4.0ポンド)のヘリコプター「インジェニュイティ」を開発しました。2021年2月に運用を開始し、73回の出撃後、2024年1月にローターブレードの持続的な損傷により退役しました。火星の大気は地球の100分の1であるため、2枚のブレードは毎分約3,000回転で回転し、これは地上のヘリコプターの約10倍の速度です。[ 32 ]
2017年には、民間ヘリコプター926機が36億8000万ドルで出荷され、エアバス・ヘリコプターが369機で18億7000万ドル、レオナルド・ヘリコプターが102機(最初の3四半期のみ)で8億600万ドル、ベル・ヘリコプターが132機で6億9600万ドル、ロビンソン・ヘリコプターが305機で1億6100万ドルで出荷された。 [ 33 ]
2018年10月時点で、民間および政府機関が運用する運用中および保管中のヘリコプターは38,570機で、ロビンソン・ヘリコプターが24.7%で首位を占め、次いでエアバス・ヘリコプターが24.4%、ベルが20.5%、レオナルドが8.4%、ロシアン・ヘリコプターが7.7%、シコルスキー・エアクラフトが7.2%、MDヘリコプターが3.4%、その他が2.2%となっている。最も普及している機種はピストン式のロビンソンR44で5,600機、次いでH125/ AS350が3,600機、ベル206が3,400機となっている。最も多かったのは北米で34.3%、次いでヨーロッパが28.0%、アジア太平洋が18.6%、ラテンアメリカが11.6%、アフリカが5.3%、中東が1.7%でした。[ 34 ]

垂直飛行に関する最も古い記録は中国に遡ります。紀元前400年頃から[ 35 ] 、中国の子供たちは竹製の空飛ぶおもちゃ(または独楽)で遊んでいました。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]この竹製のコマは、回転翼に取り付けられた棒を転がすことで回転します。回転によって揚力が生じ、放すとおもちゃは飛びます。[ 35 ] 4世紀の道教の書物『抱朴子』 (抱朴子、簡素を抱く師)には、回転翼航空機に固有のいくつかの概念が記述されていると伝えられています。[ 39 ]
中国のヘリコプターのおもちゃに似たデザインは、ルネサンス絵画やその他の作品にも登場しています。[ 40 ] 18世紀から19世紀初頭にかけて、西洋の科学者たちは中国のおもちゃをベースにした飛行機械を開発しました。[ 41 ]
垂直飛行への進歩が記録に残るのは、1480年代初頭、イタリアの博学者レオナルド・ダ・ヴィンチが「空中スクリュー」とも言える機械の設計を考案した時です。彼の記録には、小型の飛行模型を製作したという記述が見られますが、ローターによる機体の回転を止めるための手段については何も記されていませんでした。[ 42 ] [ 43 ]科学的知識が蓄積され、より広く受け入れられるようになるにつれ、人々は垂直飛行のアイデアを追求し続けました。
1754年7月、ロシアのミハイル・ロモノーソフは、中国の独楽をモデルにした小型の共軸回転翼機を開発していたが、これは巻き上げバネ装置で駆動されていた[ 41 ] 。これはバネで駆動され、気象計器を揚力計器を持ち上げる方法として提案された。1783年、クリスチャン・ド・ローノワと彼の機械工ビアンヴニュは、回転翼として逆回転する七面鳥の風切羽[ 41 ]で構成されたモデルで、中国の独楽の共軸バージョンを使用し、1784年にフランス科学アカデミーでこれを実演した。ジョージ・ケイリー卿は、子供のころ中国の空飛ぶ独楽に魅了された影響を受け、ローノワとビアンヴニュのものと似た羽のモデルを開発したが、これは輪ゴムで駆動するものであった。19世紀末までに、彼は回転翼にスズの板を、動力にバネを使用するまでに進歩していた。実験と模型に関する彼の著作は、後の航空界の先駆者たちに大きな影響を与えました。[ 42 ]アルフォンス・ペノーは後に1870年に、同じく輪ゴムで駆動する同軸回転翼模型ヘリコプターを開発しました。父親から贈られたこのおもちゃの一つが、ライト兄弟に飛行の夢を追求するきっかけを与えました。[ 44 ]

1861年、フランスの発明家ギュスターヴ・ド・ポントン・ダメクールが小型の蒸気動力模型を実演し、「ヘリコプター」という言葉を作り出した。新金属アルミニウムの革新的な使用法として称賛されたが、この模型は結局離陸することはなかった。ダメクールの言語的貢献は、後に彼が思い描いた垂直飛行を説明する言葉として生き残った。蒸気動力は他の発明家にも人気があった。1877年、イタリアの技術者、発明家、航空の先駆者であるエンリコ・フォルラニーニが、蒸気エンジンで動く無人ヘリコプターを開発した。このヘリコプターはミラノの公園から垂直離陸した後、高度13メートル(43フィート)まで上昇し、20秒間その位置に留まった。[ 45 ]ミラノはエンリコ・フォルラニーニに捧げられた市営空港、リナーテ空港[ 46 ]と、近くのフォルラニーニ公園を建立している。 [ 47 ]エマニュエル・ディウエイドの蒸気動力設計は、地上のボイラーからホースを通して動力を得る逆回転ローターを特徴としていた。[ 42 ] 1887年、パリの発明家ギュスターヴ・トゥルーヴェが、係留電動模型ヘリコプターを製作し、飛行させた。
1901年7月、ヘルマン・ガンスヴィントのヘリコプターがベルリン・シェーネベルクで初飛行を行った。これはおそらく、空気より重いエンジン駆動の有人飛行としては初のものであった。この出来事を記録した映像はマックス・スクラダノフスキーによって撮影されたが、現在も失われている。[ 48 ]
1885年、トーマス・エジソンはジェームズ・ゴードン・ベネット・ジュニアから1,000ドル(現在の35,000ドルに相当)の助成金を受け、飛行実験を行いました。エジソンはヘリコプターを製作し、株価表示機に使用していた紙から綿火薬を作り、内燃機関の動力源として利用しようと試みました。ヘリコプターは爆発で損傷し、作業員の1人が重度の火傷を負いました。エジソンは自身の実験に基づき、成功するには1馬力あたり3~4ポンドの比のモーターが必要だと報告しました。[ 49 ]スロバキアの発明家ヤン・バヒーは、1901年に高度0.5メートル(1.6フィート)に達したヘリコプターの模型に内燃機関を応用した。1905年5月5日には、彼のヘリコプターは高度4メートル(13フィート)に達し、1,500メートル(4,900フィート)以上を飛行した。 [ 50 ] 1908年にエジソンは、ローター用のケーブルでマストに取り付けられた箱凧とガソリンエンジンで動くヘリコプターの独自の設計の特許を取得したが、[ 51 ]結局飛行することはなかった。[ 52 ]
1906年、フランス人の兄弟、ジャックとルイ・ブレゲがヘリコプターの翼の実験を始めた。1907年、その実験の結果、おそらくクワッドコプターの最も古い例としてジャイロプレーン1号が生まれた。日付については不確かな点もあるが、1907年8月14日から9月29日の間のいつか、ジャイロプレーン1号は操縦者を約0.6メートル(2フィート)の高さまで1分間持ち上げた。[ 53 ] [ 54 ]ジャイロプレーン 1号は非常に不安定であることが判明し、機体の四隅に人が1人ずつ立って操縦を安定させる必要があった。このため、ジャイロプレーン 1号の飛行はヘリコプターの初の有人飛行と考えられているが、自由飛行や拘束されていない飛行ではない。

同年、同じくフランス人の発明家ポール・コルニュは、直径6.1メートル(20フィート)の二重反転ローターと24馬力(18kW)のアントワネットエンジンを搭載したコルニュ・ヘリコプターを設計・製作した。1907年11月13日、コルニュは発明者を高度0.3メートル(1フィート)まで上昇させ、20秒間空中に留まった。この飛行はジャイロプレーン1号の飛行記録を上回ることはなかったものの、パイロットによる真の自由飛行としては初めてのものだったと報告されている。[ n 1 ]コルニュのヘリコプターはさらに数回の飛行を行い、高度2メートル(6.5フィート)近くまで到達したが、不安定であることが判明し、放棄された。[ 53 ]
1909年、コネチカット州ダービーのJ・ニュートン・ウィリアムズとワシントンD.C.のエミール・ベルリナーは、ワシントンのブライトウッド地区にあるベルリナーの研究所で「3回」ヘリコプターを操縦した。 [ 55 ]
1911年、スロベニアの哲学者で経済学者のイヴァン・スロカールはヘリコプターの構成の特許を取得しました。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]
デンマークの発明家ヤコブ・エレハンマーは1912年にエレハンマー・ヘリコプターを製作した。このヘリコプターは、2枚の逆回転ディスクを備えたフレームで構成され、各ディスクの円周には6枚のベーンが取り付けられていた。屋内試験の後、このヘリコプターは屋外で実証飛行し、数回の自由離陸を行った。ヘリコプターの実験は1916年9月まで続けられたが、離陸中に転倒し、ローターが破損した。[ 59 ]
第一次世界大戦中、オーストリア・ハンガリー帝国は実験的なヘリコプターの試作機であるPKZを開発し、2 機を製造しました。
1920年代初頭、ヨーロッパで研究していたアルゼンチン人のラウル・パテラス=ペスカーラ・デ・カステルッチョが、周期的ピッチの応用で初めて成功した例の一つを実証した。[ 53 ]共軸二重反転複葉ローターを曲げることで、発生する揚力を周期的に増減させることができた。ローターハブを数度前方に傾けることもでき、別のプロペラで押したり引いたりしなくても飛行機を前進させることができた。パテラス=ペスカーラはオートローテーションの原理も実証した。1924年1月までにペスカーラのヘリコプター 1号がテストされたが、出力不足で自重を持ち上げることができなかった。彼の2Fはより良い成績を収め、記録を樹立した。[ 60 ]英国政府はペスカーラによるさらなる研究に資金を提供し、その結果、250馬力 (190kW) の星型エンジンを搭載し最長10分間飛行できるヘリコプター3号が完成した。[ 61 ] [ 62 ]
1923年3月、タイム誌はトーマス・エジソンがジョージ・ド・ボゼザにヘリコプターの試験飛行成功の祝辞を送ったと報じた。エジソンは「私の知る限り、あなたは最初のヘリコプターを成功させた」と記した。ヘリコプターはマクック・フィールドで試験飛行され、高度15フィート(約4.5メートル)で2分45秒間飛行した。[ 63 ]
1924年4月14日、フランス人のエティエンヌ・エミヘンがクアッドローターヘリコプターで360メートル(1,180フィート)を飛行し、国際航空連盟(FAI)が認定した初のヘリコプターの世界記録を樹立した。 [ 64 ] 1924年4月18日、ペスカーラがエミヘンの記録を破り、736メートル(2,415フィート) [ 60 ] (約0.80キロメートルまたは0.5マイル)の距離を4分11秒(約13 km/hまたは8 mph)で飛行し、高度1.8メートル(6フィート)を維持した。[ 65 ] 5月4日、エミヘンは彼の2号機で7分40秒で1キロメートル(0.62マイル)の閉回路ヘリコプター飛行を初めて達成した。[ 53 ] [ 66 ]
米国では、ジョージ・デ・ボゼザがアメリカ陸軍航空隊向けに クアッドローターヘリコプター「デ・ボゼザ」を製造したが、陸軍は1924年にこの計画を中止し、この航空機は廃棄された。
オランダの航空技術者、アルバート・ギリス・フォン・バウムハウアーは、1923年に回転翼航空機の設計を研究し始めた。彼の最初の試作機は1925年9月24日に「飛行」(実際には「ホバリング」し「ホップ」した)した。 [ 67 ]操縦はオランダ陸軍航空隊のフロリス・アルバート・ファン・ハイスト大尉が務めた。ファン・ハイストが使用した操縦装置は、フォン・バウムハウアーの発明であるサイクリック式とコレクティブ式のものであった。[ 68 ] [ 69 ]フォン・バウムハウアーは、1927年1月31日にイギリス航空省から 特許番号265,272を取得している。
1927年[ 70 ] 、ドイツのエンゲルベルト・ザシュカは、2つのローターを備えたヘリコプターを製作しました。このヘリコプターは、ジャイロスコープを用いて安定性を高め、滑空飛行から着陸までのエネルギーを蓄積する役割を果たしました。ザシュカの航空機は、小型ヘリコプターとして初めて成功を収め、垂直上昇・下降だけでなく、任意の高度で静止することが可能でした。[ 71 ] [ 72 ]
1928年、ハンガリーの航空技術者オスカル・アスボーは、少なくとも182回の離着陸を行い、最大飛行時間が53分であるヘリコプターの試作機を製作した。[ 73 ] [ 74 ]
1930年、イタリアの技術者コラディーノ・ダスカニオは、二重反転ヘリコプターD'AT3を製作しました。この比較的大型の機体は、2枚の2枚羽根を持つ二重反転ローターを搭載していました。操縦は補助翼、または羽根の後縁にサーボタブを取り付けることで実現され、[ 75 ]このコンセプトは後にブリーカーやカマンを含む他のヘリコプター設計者にも採用されました。機体に取り付けられた3つの小型プロペラは、ピッチ、ロール、ヨーの制御に使用されました。D'AT3は、高度(18メートル、59フィート)、飛行時間(8分45秒)、飛行距離(1,078メートル、3,540フィート)など、当時のFAI速度・高度記録を保持していました。[ 75 ] [ 76 ]

スペインの航空技術者でパイロットのフアン・デ・ラ・シエルバは、1920年代初頭にオートジャイロを発明し、初の実用的な回転翼航空機となった。 [ 77 ] 1928年、デ・ラ・シエルバはオートジャイロでイギリス海峡を横断し、ロンドンからパリまで飛行に成功した。[ 78 ] 1934年、オートジャイロは船の甲板上で離着陸に成功した最初の回転翼航空機となった。[ 79 ]同年、オートジャイロはアストゥリアス反乱の際にスペイン軍に採用され、回転翼航空機の初の軍事配備となった。オートジャイロは、ヘリコプターが発明される前にも、ニュージャージー州とペンシルベニア州で郵便や新聞の配達に使用されていた。 [ 80 ]真の垂直飛行能力はなかったが、オートジャイロの研究はヘリコプターの分析の基礎となった。[ 81 ]
ソビエト連邦では、中央航空流体力学研究所(TsAGI)に勤務していた2人の航空技術者、ボリス・N・ユリエフとアレクセイ・M・チェレムキンが、TsAGI 1-EA単動揚力回転翼ヘリコプターを製作し、飛行させた。このヘリコプターは、オープンチューブ構造、4枚羽根の主揚力回転翼、直径1.8メートル(5.9フィート)の2枚羽根のアンチトルク回転翼を機首と尾部に2組ずつ備えていた。第一次世界大戦時のグノーム・モノソウパペ9型B-2出力100CVロータリーエンジンの改良型であるM-2エンジン2基を搭載し、TsAGI 1-EAは低高度飛行を数回行った。[ 82 ] 1932年8月14日、チェレムキンは1-EAを非公式高度605メートル(1,985フィート)まで上昇させ、ダスカニオの以前の記録を破った。しかし、ソ連はまだFAIに加盟していなかったため、チェレムキンの記録は認められなかった。[ 83 ]
ロシア人技師ニコラ・フロリーヌは、自由飛行を可能とする初のツインタンデムローター機を製作した。1933年4月、ベルギー航空技術研究所(現カルマン研究所)のサン・ジェネシウス・ローデで飛行し、高度6メートル(20フィート)と滞空時間8分を達成した。フロリーヌは、ローターのジャイロ安定性が相殺されないよう、共回転構成を選択した。そのため、トルクに対抗するため、ローターをわずかに反対方向に傾ける必要があった。ヒンジレスローターと共回転により、機体へのストレスも最小限に抑えられた。当時、このヘリコプターは最も安定した機体の一つであった。[ 84 ]
ブレゲ・ドラン・ジャイロプレーン・ラボラトワールは1933年に建造された。二重反転式の同軸ヘリコプターであった。幾度もの地上試験と事故を経て、1935年6月26日に初飛行した。間もなく、パイロットのモーリス・クレースが操縦するこの機体は記録を樹立した。1935年12月14日、クレースは直径500メートル(1,600フィート)の閉鎖回路飛行の記録を樹立した。[ 85 ]翌年の1936年9月26日、クレースは158メートル(518フィート)の高度記録を樹立した。[ 86 ]そしてついに1936年11月24日、彼は44キロメートル(27マイル)の閉回路を時速44.7キロメートル(27.8マイル)で飛行し、1時間2分50秒の飛行時間記録を樹立した[ 87 ]。この機体は1943年、ヴィラクーブレー空港で連合軍の空襲により破壊された[ 88 ] 。
アメリカの発明家アーサー・M・ヤングは1928年、改造した電動ホバーモーターをローターヘッドの駆動に用いた模型ヘリコプターの開発に着手した。ヤングはスタビライザーバーを発明し、まもなく特許を取得した。共通の友人がヤングをローレンス・デールに紹介し、デールは彼の作品を見てベル・エアクラフト社への入社を打診した。1941年にベル社に着任したヤングは特許を譲渡し、ヘリコプターの開発に着手した。2機の実用ヘリコプターを製作するための予算は25万ドル(現在の価値で530万ドルに相当)だった。わずか6ヶ月で最初のベル・モデル1が完成し、これがベル・モデル30の原型となり、後にベル・モデル47へと引き継がれた。[ 89 ]
フォッケウルフ社のハインリヒ・フォッケは、シェルバ・オートジャイロ社からライセンスを取得していました。フランク・キングストン・スミス・シニアによると、このライセンスには「完全制御可能なサイクリック/コレクティブピッチハブシステム」が含まれていました。その見返りとして、シェルバ・オートジャイロ社はフォッケ・アハゲリス社製ヘリコプターの製造に関するクロスライセンスを取得しました。フォッケは世界初の実用ヘリコプター、横置き双回転翼機フォッケウルフ Fw 61を設計し、1936年6月に初飛行を行いました。1938年2月、ベルリンのドイッチュラントハレでハンナ・ライチュによって実演されました。[ 90 ] Fw61は1937年から1939年にかけて、最高高度3,427メートル(11,243フィート)、最大距離230キロメートル(140マイル)、最高速度124キロメートル/時(77マイル/時)など、数々のFAI記録を樹立した。[ 91 ]オートジャイロの開発は、ヘリコプターの開発に重点が置かれるようになり、後回しにされ始めた。[ 92 ]
第二次世界大戦中、ナチス・ドイツは観測、輸送、医療搬送のために少数のヘリコプターを使用しました。アントン・フレットナー自身の先駆的なFl 265と同じ基本構成を持つフレットナーFl 282コリブリ・シンクロプターは、バルト海、地中海、エーゲ海で使用されました。[ 93 ]フォッケ・アハゲリスFa 223ドラヘは、Fw 61と同様に横置き2つのローターを搭載し、大戦中最大の回転翼航空機でした。[ 94 ]連合軍による大規模な爆撃により、ドイツは戦時中にヘリコプターを大量生産することができませんでした。

アメリカ合衆国では、ロシア生まれの技術者イゴール・シコルスキーとウィン・ローレンス・ルパージュが、米軍初のヘリコプターの開発を競い合った。ルパージュはFw 61をモデルにしたヘリコプターの開発特許を取得し、1941年にXR-1 [95] を開発した。一方、シコルスキーはよりシンプルな単ローター設計に落ち着き、 1939年にVS-300を開発した。これは後に実用化された最初の単ローター式ヘリコプターとなった。シコルスキーは、単一のメインローターが生み出すトルクを打ち消すための構成を試行錯誤した結果、テールブームに搭載された単一の小型ローターを採用した。
VS-300をベースに開発されたシコルスキー社のR-4は、 1942年に100機の生産発注を受け、初めて大規模量産されたヘリコプターとなった。R-4は第二次世界大戦で使用された唯一の連合軍ヘリコプターであり、主にビルマ作戦における捜索救助(アメリカ陸軍航空軍第1航空コマンドグループによる)、[ 96 ]アラスカ、その他の過酷な地形の地域で使用された。R-4がR-5やR-6などのシコルスキー製ヘリコプターに置き換えられるまでに、総生産数は131機に達した。シコルスキー社は第二次世界大戦終結までに合計400機以上のヘリコプターを生産した。[ 97 ]
ルページとシコルスキーが軍用ヘリコプターを製造していた一方で、ベル・エアクラフトはアーサー・ヤングを雇用し、ヤングの2枚ブレード・ティタリング・ローター設計を採用したヘリコプターの開発を依頼しました。この設計では、ローターブレードに対して90度の角度で設置された重り付きのスタビライザーバーが採用されていました。1943年に発表されたモデル30ヘリコプターは、この設計の簡素さと使いやすさを実証しました。モデル30は1945年にベル47へと発展し、1946年3月にアメリカ合衆国で初めて民間用として認証されたヘリコプターとなりました。複数の国で生産されたベル47は、30年近くにわたり最も人気のあるヘリコプターモデルでした。
.jpg/440px-C-GAWW_CZNL_2-13-2008_AerospatialeSA315B_(cropped).jpg)
1951年、海軍省の関係者の強い勧めで、チャールズ・カマンは自身のK-225シンクロプターを改良し、新種のエンジンであるターボシャフトエンジンを搭載した。K-225は、アントン・フレットナーが1939年に初めて開発したツインローターヘリコプターのコンセプトで、前述のドイツのFl 265ピストンエンジン設計をベースにしたものである。タービンエンジンのこの改良により、カマンのヘリコプターは、重いエンジンブロックと補助部品を持つピストンエンジンよりも軽量でありながら、大きなパワーを得ることができた。1951年12月11日、カマンK-225は世界初のタービンエンジン搭載ヘリコプターとなった。2年後の1954年3月26日、同じくカマンのヘリコプターである海軍HTK-1を改良したものが、初のツインタービンヘリコプターとして飛行した。[ 98 ]しかし、タービンエンジンを搭載して生産された最初のヘリコプターとなったのは、シュド・アビエーションのアルエットIIであった。 [ 99 ]
安定したホバリング飛行が可能な信頼性の高いヘリコプターは、固定翼航空機の開発より数十年も遅れて開発されました。これは主に、固定翼航空機よりも高いエンジン出力密度が求められたためです。20世紀前半における燃料とエンジンの改良は、ヘリコプター開発において重要な要素でした。20世紀後半には軽量ターボシャフトエンジンが利用可能になり、より大型で高速、そして高性能なヘリコプターの開発につながりました。小型で安価なヘリコプターでは依然としてピストンエンジンが使用されていますが、今日のヘリコプターの動力源としてはターボシャフトエンジンが主流となっています。

ヘリコプターが固定翼航空機ほど高速で飛行できない理由はいくつかあります。ヘリコプターがホバリングしているとき、ローターの外側の先端は、ブレードの長さと回転速度によって決まる速度で移動します。しかし、移動中のヘリコプターでは、空気に対するブレードの相対速度は、回転速度だけでなく、ヘリコプターの速度にも依存します。前進するローターブレードの対気速度は、ヘリコプター自体の速度よりもはるかに速くなります。このブレードが音速を超え、抗力と振動が大幅に増加する可能性があります。
同時に、前進ブレードは前進時により大きな揚力を生み出し、後退ブレードはより小さな揚力を生み出します。航空機がブレード先端の回転速度まで加速した場合、後退ブレードはブレードと同じ速度で移動する空気を通過するため揚力を全く生み出しません。その結果、中央シャフトに非常に高いトルク応力が生じ、後退ブレード側が機体に倒れ込み、操縦不能を引き起こす可能性があります。デュアル・カウンターローテーション・ブレードは、前進ブレードと後退ブレードをそれぞれ2枚ずつ備え、それらの力が均衡しているため、このような状況を防ぎます。

前進ブレードは後退ブレードよりも対気速度が高く、揚力の非対称性が生じるため、ローターブレードは「フラップ」するように設計されている。つまり、前進ブレードが跳ね上がり、迎え角が小さくなるように揚力とねじれが生じる。逆に、後退ブレードは跳ね下がり、迎え角が大きくなり、より大きな揚力が生じる。高速飛行では、ローターにかかる力は過度に「フラップ」し、後退ブレードの角度が大きくなりすぎて失速する可能性がある。このため、ヘリコプターの最大安全前進対気速度にはV NE (速度)と呼ばれる設計定格が与えられており、この速度が決して超えてはならない。[ 100 ]さらに、後退ブレードが過度に失速するような対気速度でヘリコプターが飛行する可能性があり、その結果、大きな振動、機首上げ、後退ブレードへの横揺れが生じる。
20世紀末、設計者たちはヘリコプターの騒音低減に取り組み始めました。都市部では騒音を出す航空や航空機に対する強い嫌悪感がしばしば表明されており、警察や旅客用ヘリコプターも騒音のために不人気となることがあります。こうした再設計は、一部の都市ヘリポートの閉鎖や、国立公園などの自然美を楽しめる場所での飛行経路を制限する政府の措置を受けて行われました。

振動を低減するため、すべてのヘリコプターにはローターの高さと重量を調整する機能が備わっています。調整が不十分なヘリコプターは、簡単に振動が大きくなり、機体がバラバラになるほどです。ブレードの高さは、ブレードのピッチを変えることで調整します。重量は、ローターヘッドやブレードエンドキャップに重りを追加または削除することで調整します。ほとんどのヘリコプターには、高さとピッチの振動ダンパーも備わっています。振動を感知して抑制するために、機械式フィードバックシステムを使用するものもあります。通常、フィードバックシステムは「安定した基準」として質量を使用し、質量からのリンク機構によってフラップを操作してローターの迎え角を調整することで振動を抑えます。調整が困難な理由の一つは、振動の測定が困難で、通常は機体やギアボックス全体に高度な加速度計を設置する必要があるためです。最も一般的なブレード振動調整測定システムは、ストロボフラッシュランプを使用し、ローターブレードの裏側に塗装されたマーキングまたは色付き反射板を観察する方法です。伝統的なローテクな方法としては、ローターの先端に色付きのチョークを取り付け、リネンのシーツに跡が残るのを観察する方法があります。健全性・使用状況監視システム(HUMS)は、振動監視、ロータートラックおよびバランス調整ソリューションを提供し、振動を抑制する。[ 101 ]ギアボックスの振動は、ほとんどの場合、ギアボックスのオーバーホールまたは交換が必要となる。ギアボックスまたはドライブトレインの振動は、パイロットにとって極めて有害となる可能性がある。最も深刻な影響は、痛み、しびれ、触覚の識別能力や器用さの喪失である。
単一のメインローターを備えた標準的なヘリコプターの場合、メインローターブレードの先端が空気中に渦輪を発生させます。これは、螺旋状に円を描くように回転する気流です。機体が前進するにつれて、これらの渦は機体の後方へと消えていきます。
前方斜め横風でホバリングしているとき、または前方斜め方向に移動しているとき、メインローターブレードから発生する回転渦がテールローターの回転と一直線になり、飛行制御の不安定さを引き起こします。[ 102 ]
テールローターに衝突する後流渦が同じ方向に回転すると、テールローターの推力が失われます。一方、後流渦がテールローターと反対方向に回転すると、推力が増加します。これらの不安定性を補正するために、フットペダルを使用してテールローターの迎え角を調整する必要があります。
これらの問題は、露出したテールローターが機体後部の周囲の空気を切り裂くことによって発生します。この問題は、テールローターをダクト化し、テール内に内蔵インペラを配置し、高圧の空気をテールから横方向に噴出させることで解消されます。メインローターの渦が内蔵インペラの動作に影響を与えることはないためです。
単一のメインローターを備えた標準的なヘリコプターの場合、横風下での安定飛行を維持するには、飛行制御上の新たな問題が生じます。特定の角度からの強い横風によって、メインローターの揚力が増減するからです。この影響は、無風状態で機体を様々な方向に斜めに動かす際にも、メインローターの回転方向に応じて発生します。[ 103 ]
これにより、予期せぬ突然の揚力の喪失と回復するための時間と距離の不足により、低高度での運航時に制御不能となり、墜落またはハードランディングにつながる可能性があります。
従来の回転翼航空機は、ガスタービンの高回転速度を主回転翼と尾翼の駆動に必要な低回転速度に変換するために、複雑な機械式ギアボックスを使用しています。動力装置とは異なり、機械式ギアボックスは冗長性のために複製することができず、ヘリコプターの信頼性における大きな弱点となってきました。飛行中のギアの重大な故障は、ギアボックスの詰まりとそれに続く死亡事故につながることが多く、潤滑油の喪失は機内火災を引き起こす可能性があります。機械式ギアボックスのもう一つの弱点は、構造疲労限界による過渡的な出力制限です。最近のEASA(欧州航空宇宙局)の調査では、パイロットエラー直後の墜落の主な原因として、エンジンとトランスミッションが指摘されています。[ 104 ]
対照的に、電磁トランスミッションは接触する部品を一切使用しないため、潤滑は大幅に簡素化、あるいは不要となる。その固有の冗長性により、単一障害点に対する優れた耐性が得られる。ギアがないため、耐用年数に影響を与えることなく高出力の過渡応答が可能となる。ヘリコプターに電気推進と電磁駆動を応用するというコンセプトは、世界初の有人・自由飛行電動ヘリコプターを設計、製作、飛行させたパスカル・クレティエンによって実現された。このコンセプトは、2010年9月10日のコンセプトモデル(コンピュータ支援設計)から、2011年3月1日の30%出力での最初の試験まで、わずか6ヶ月足らずで進められた。初飛行は2011年8月12日。すべての開発はフランスのヴェネルで行われた。[ 105 ] [ 106 ]
規制措置に加えて、ヘリコプター運航者は、事故データを分析し、具体的な対策を推進する自主的な安全チームからも支援を受けています。例えば、米国では、米国ヘリコプター安全チーム(USHST)が、飛行中の制御喪失、計器飛行気象条件(IIMC)への不注意な飛行、低高度運航などの問題に対処する事故レビューと安全性向上策を発表し、訓練、運航上の意思決定、安全性向上技術の活用の改善を奨励しています。[ 107 ] [ 108 ]

他の移動体と同様に、ヘリコプターも安全でない操作をすると、制御不能、構造物の損傷、あるいは人命の損失につながる可能性があります。以下は、ヘリコプターに潜在する危険性の一部です。
| 日付 | オペレーター | 航空機 | イベントと場所 | 死者数 |
|---|---|---|---|---|
| 2002年8月19日 | ロシア | ミルMi-26 | チェチェン上空で撃墜 | 127 [ 113 ] |
| 1982年12月9日 | ニカラグア | ミルMi-8 | 88人を乗せた飛行機がサンディニスタンの反政府勢力によって撃墜された。乗客84人全員が死亡し、乗組員4人全員が生き残った。[ 114 ] | 84 |
| 1997年2月4日 | イスラエル | シコルスキー CH-53 シースタリオン(2機) | イスラエル上空での衝突 | 73 |
| 1992年12月14日 | ロシア(ロシア空軍) | ミルMi-8 | アブハジアにおいて、グルジア軍のSA-14 MANPADによる強力な護衛にもかかわらず撃墜された。乗員3名、乗客58名(主にロシア難民)であった。[ 115 ] | 61 |
| 1993年10月4日 | ジョージア | ミルMi-8 | 東アブハジアからの難民60人を輸送中に撃墜され、乗員全員が死亡した。[ 115 ] | 60 |
| 1977年5月10日 | イスラエル | CH-53 | ヨルダン渓谷のイタブ近郊で墜落事故 | 54 |
| 1968年1月8日 | アメリカ合衆国 | シコルスキー CH-53A シースタリオン、米海兵隊 | 南ベトナムのドンハ戦闘基地付近で墜落。乗員5名と乗客41名全員が死亡した。 | 46 [ 116 ] |
| 1972年7月11日 | アメリカ合衆国 | シコルスキー CH-53D シースタリオン、米海兵隊 | 南ベトナムの クアンチ近郊でミサイルにより撃墜された。搭乗していたのは米海兵隊員6名とベトナム海兵隊員50名。米海兵隊員3名とベトナム海兵隊員43名が死亡した。 | 46 [ 117 ] |
| 1982年9月11日 | アメリカ合衆国 | ボーイング CH-47 チヌーク、アメリカ陸軍 | 当時西ドイツにあったマンハイムの航空ショーで墜落した。 | 46 [ 118 ] |
| 1986年11月6日 | ブリティッシュ・インターナショナル・ヘリコプターズ | ボーイング234LRチヌーク | シェトランド諸島での墜落 | 45 |
| 1992年1月28日 | アゼルバイジャン | ミルMi-8 | 撃墜 | 44 |
| 2009年7月3日 | パキスタン(パキスタン軍) | ミルMi-17 | クラッシュ | 41 |
| 2011年8月6日 | アメリカ合衆国 | CH-47 チヌーク | 撃墜、アフガニスタン | 38 [ 119 ] |
| 1971年8月18日 | アメリカ合衆国 | CH-47 チヌーク、アメリカ陸軍 | 西ドイツ、ペグニッツ近郊で墜落。乗員4名全員と乗客33名が死亡。 | 37 [ 120 ] |
| 2005年1月26日 | アメリカ合衆国 | シコルスキー CH-53E スーパースタリオン、米海兵隊 | イラク、アル・ルトバ近郊に不時着 | 31 [ 121 ] |
| レコードタイプ | 記録 | ヘリコプター | パイロット | 日付 | 位置 | 注記 | 参照 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| スピード | 時速400.87キロメートル(時速249.09マイル) | ウェストランドリンクス | ジョン・トレバー・エギントン(英国) | 1986年8月11日 | 英国 | [ 122 ] | |
| 着陸なしの距離 | 3,561.55 km (2,213.04 マイル) | ヒューズ YOH-6A | ロバート・G・フェリー(米国) | 1966年4月6日 | アメリカ合衆国 | [ 123 ] | |
| 世界一周のスピード | 時速136.7キロメートル(時速84.9マイル) | アグスタ A109S グランド | スコット・カスプロヴィッチ(アメリカ) | 2008年8月18日 | ヨーロッパ、ロシア、アラスカ、カナダを経由してニューヨーク市 へ | 空中給油なし | [ 124 ] |
| ペイロードなしの最高高度 | 12,442メートル(40,820フィート) | アエロスパシアル・ラマ | ジャン・ブレ(フランス) | 1972年6月21日 | フランス | [ 125 ] | |
| 最高高度 | 11,010メートル(36,120フィート) | シコルスキー CH-54 タルヘ | ジェームズ・K・チャーチ | 1971年11月4日 | アメリカ合衆国 | [ 126 ] | |
| 40トンのペイロードを搭載した高度 | 2,255メートル(7,398フィート) | ミルV-12 | Vasily Kolochenko 他 | 1969年8月6日 | ソビエト連邦 | [ 127 ] | |
| 最高離陸高度(タービン) | 8,848メートル(29,029フィート) | ユーロコプター AS350 | ディディエ・デルサール | 2005年5月14日 | ネパール | エベレスト山 | [ 128 ] |
| 最高離陸(ピストン) | 4,300.7メートル(14,110フィート) | ロビンソンR44 | マーク・ヤング | 2009年10月12日 | アメリカ合衆国 | コロラド州パイクスピーク | [ 129 ] |
| 初の有人電気飛行 | 純電動ホバー | ソリューションFプロトタイプ | パスカル・クレティエン | 2011年8月12日 | フランス | ヴェネル | [ 130 ] |
| 最長の人力リフト | ペダリング、リフト64秒の持久力、高さ3.3メートル、対角幅:46.9メートル | AeroVelo Atlas、4ローター | トッド・ライヒェルト | 2013年6月13日 | カナダ | 屋内サッカースタジアム。イゴール・I・シコルスキー・コンクール優勝者 | [ 131 ] |
