離陸と着陸

航空機には離着陸の方法が様々です。従来の航空機は、安全な速度で離陸・上昇するのに十分な速度に達するまで、地上を沿って加速します。一部の航空機は低速で離陸でき、これは短距離離陸を意味します。ヘリコプターやハリアーなどの航空機は、垂直に離着陸できます。ロケットも通常は垂直に離陸しますが、水平に着陸できる設計もあります。

脱ぐ

航空母艦から離陸するF /A-18
離陸するエンブラエルE175

離陸（テイクオフ）とは、航空機が地面から離れて空中に浮かぶ飛行段階を指します。垂直に打ち上げられる宇宙船の場合、これはリフトオフと呼ばれます。

水平離陸（従来型離陸）する固定翼航空機の場合、通常は滑走路上で加速走行（ロールと呼ばれる）を行い、翼が十分な揚力を発生させられるように速度を上げます。気球（気球や飛行船）、ヘリコプター、ティルトローター（例：V-22オスプレイ）、推力偏向STOVL固定翼航空機（例：ハリアージャンプジェットやF-35B）の場合は、ヘリポート／STOLポートがあれば十分であり、滑走路は必要ありません。

スペースシャトルエンタープライズを搭載したシャトル輸送機の離陸

着陸

ホーカー シーフューリーFB 10の着陸

着陸とは、飛行の最終段階であり、飛行動物、航空機、または宇宙船が地上に着陸することです。飛行物体が水面に着水する過程は「着陸」と呼ばれますが、一般的には「ランディング」「タッチダウン」「スプラッシュダウン」とも呼ばれます。通常の航空機の飛行は、地上走行、離陸、上昇、巡航、降下、着陸 といった複数の飛行段階から構成されます。

2021年、日本の羽田空港に着陸する航空機
コブハクチョウが着陸する。翼の先端の羽毛が逆立っているのがわかる。これは、白鳥が失速速度で飛行していることを示す。伸びて広がった羽毛は、航空機のスラットやフラップと同じように、揚力増加装置として機能している。

水平離着陸

航空機

従来型離着陸（CTOL）

CTOL は、従来の固定翼航空機 (旅客機など) が滑走路を使用して離着陸するプロセスです。

短縮離着陸（RTOL）

RTOL航空機は、従来の航空機よりも短い滑走路を必要とし、通常は3,500フィート（1,100メートル）から4,500フィート（1,400メートル）です。[ 1 ] [ 2 ]

短距離離着陸（STOL）

珍しい着陸。パイパー J3C-65 カブが航空ショーの一環としてトレーラーに着陸しました。

STOLは短距離離着陸の略で、通常2,000フィート（610メートル）から3,500フィート（1,100メートル）の非常に短い滑走路を必要とする航空機を指します。 [ 2 ]

カタパルト発射と回収停止（CATOBAR）

CATOBAR（カタパルト支援離陸・着艦拘束回収）は、航空母艦の甲板から航空機を発進・着艦させるシステムです。この技術では、航空機はカタパルトを用いて発艦し、着艦拘束ワイヤーを用いて着艦（着艦回収）されます。

このシステムは他の方法よりもコストがかかりますが、艦艇が従来型航空機の支援を行えるため、空母の運用における柔軟性が向上します。代替の発艦・回収方法では、STOVLまたはSTOBAR能力を持つ航空機のみが使用できます。

ショートテイクオフ・アレストリカバリー（STOBAR）

STOBAR（短距離離陸・拘束回復）は、STOVL（短距離離陸・垂直着陸）とCATOBAR （カタパルト支援離陸・拘束回復）の両方の要素を組み合わせた、航空母艦の甲板からの航空機の発進と回収に使用されるシステムです。

宇宙船（HTHL）

水平離陸・水平着陸（HTHL）は、民間初の商用スペースプレーンである、アンサリXプライズ・スペースシップワン/ホワイトナイトワンの2段式スケールド・コンポジッツ・ティア1の運用モードです。また、今後予定されているティア1bのスペースシップツー/ホワイトナイトツーにも採用されています。この運用の顕著な例は、ノースアメリカンX-15プログラムです。これらのプログラムでは、宇宙船は打ち上げ前に「母船」で高度まで運ばれます。NASAのスペースシャトル後継機として提案されたものの失敗に終わったロックウェルX-30 NASPもこの運用モードを採用していましたが、単段式軌道投入機として構想されていました。

リンクスロケットプレーンは、 XCOR Aerospace社が開発した亜軌道HTHL宇宙飛行機で、2011年後半に大気圏内飛行試験を開始する予定でした。 [ 3 ]しかし、度重なる遅延の後、XCOR Aerospace社は試作機を完成することなく2017年に倒産しました。[ 4 ]

リアクションエンジンズ・スカイロンは、1980年代のイギリスのHOTOL（水平離着陸）設計プロジェクトの設計を受け継いだもので、現在イギリスで開発の初期段階にあるHTHL宇宙飛行機である。[ 5 ]

リンクスロケットプレーンとスペースシップツーは、NASAの飛行運用プログラムに基づくNASAの弾道再使用型打ち上げ機（sRLV）の募集に応じて、弾道研究ペイロードを運ぶためにNASAに提案された。 [ 6 ]

初期の例としては、1960年代のノースロップHL-10大気圏試験機が挙げられる。HLは「水平着陸機」の略である。[ 7 ]

垂直離着陸

離陸と着陸は、使用する推力の源によって異なる用語が使用されます。VTVLはロケットを使用し、VTOLは何らかのローターシステムを介して空気で推進します。

航空機（VTOL）

垂直離着陸（VTOL）機には、ホバリング、垂直離着陸が可能な固定翼機や、ヘリコプター、ティルトローターなどの動力付きローターを備えた航空機が含まれます。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]宇宙船やロケットの用語は、VTVL（垂直離陸垂直着陸）です。[ 12 ]一部のVTOL機は、CTOL（従来型離陸着陸）、STOL（短距離離着陸）、および/またはSTOVL （短距離離陸垂直着陸）など、他のモードでも動作できます。一部のヘリコプターなど他の機体は、水平方向の動きに対応できる着陸装置がないため、VTOLでのみ動作できます。 VTOLは、 V/STOL（垂直および/または短距離離着陸） のサブセットです。

どこにでも見られるヘリコプターに加え、現在軍用機には2種類のVTOL機が運用されています。ベル・ボーイングV-22オスプレイのようなティルトローター機と、ハリアーファミリーのような指向性ジェット推進機です。民間部門では、現在ヘリコプターのみが一般的に運用されています（2017年現在、他の種類の商用VTOL機が提案され、開発が進められています）。

ロケット（VTVL）

垂直離着陸（VTVL）は、ロケットの離着陸方式の一種です。複数のVTVL機が飛行しています。最も広く知られ、商業的に成功したVTVLロケットは、SpaceXのFalcon 9第一段です。

VTVL技術は、2000年以降、 Lunar Lander Challengeなどの賞金付きコンテストの恩恵もあって、小型ロケットで大きく発展しました。成功した小型VTVLロケットは、Masten Space Systems、Armadillo Aerospaceなど によって開発されました。

垂直離陸と水平着陸

航空機（VTOHL）

航空業界では、VTOHL (垂直離陸および水平着陸) という用語のほか、VTOHL の航空業界特有のサブタイプとして、VTOCL、VTOSL、VTOBAR が存在します。

ゼロ長発射システム

ゼロレングス・ローンチ・システム（ZLL、ZLTO、ZEL、ZELL）は、移動式発射プラットフォームに取り付けられたロケットにジェット戦闘機や攻撃機を搭載することを目的としたシステムである。ゼロレングス・ローンチの実験のほとんどは、冷戦期の1950年代に行われた。

宇宙船（VTHL）

垂直離陸・水平着陸（VTHL ）は、ボーイングX-37、NASAのスペースシャトル、1988年のソビエト連邦のブランスペースシャトル、中国の再使用型実験宇宙船（神龍）など、現在および過去に運用されていたすべての軌道上スペースプレーンの運用モードです。打ち上げ機にとって、VTHLがHTHLよりも優れている点は、主翼が離陸重量ではなく着陸重量のみを担えばよいため、主翼を小さくできることです。[ 13 ]

飛行に至らなかったVTHL機の提案はいくつかある。例えば、1960年頃のアメリカ空軍のボーイングX-20ダイナソア計画、NASAのスペースシャトル代替案、ロッキード・マーティンX-33、そしてベンチャースターなどである。1990年代のNASAの構想宇宙機、HL-20有人発射システム（HLは「水平着陸機」の略）はVTHL機であり、2003年頃のHL-20の派生型である軌道宇宙機構想もVTHL機であった。

2011年3月現在、2機のVTHL商用スペースプレーンが様々な提案/開発段階にあり、どちらもHL-20設計の後継機である。シエラネバダ・コーポレーションのドリームチェイサーは、先行HL-20の外側のモールドラインを踏襲している。2011年頃に提案されたオービタル・サイエンシズ・コーポレーションのプロメテウスは、HL-20の派生型である2003年頃のオービタル・スペース・プレーンの外側のモールドラインを踏襲したブレンデッド・リフティング・ボディ・スペースプレーンであったが、プロメテウスはNASAから契約を獲得できず、オービタル・スペース・プレーンはこれ以上の開発を進めないことを発表した。[ 14 ]

ドイツ航空宇宙センターは1999年から再利用可能なVTHL液体燃料フライバックブースターを研究してきた。この設計はアリアン5固体ロケットブースターの代替として意図されていた。[ 15 ]アメリカ政府が資金提供した2億5000万ドルの再利用可能ブースターシステムプログラムは、2010年にアメリカ空軍によって開始され、[ 16 ] 設計はVTHLであるべきという高レベルの要件を指定していたが、[ 17 ] 資金提供は2012年以降中止された。[ 18 ]

2017 年に DARPA はXS-1に VTHL 設計を選択しました。

水平離陸と垂直着陸

F-35Bのように、従来の離陸と垂直着陸（およびそのサブタイプであるSTOVL、 CATOVL ）で運用できる航空機はほとんどありません。

宇宙飛行における水平離陸・垂直着陸（HTVL）は未だ実用化されていないが、航空機搭載型の第一段ロケットとカプセル型帰還ロケットを備えた二段式軌道投入システムを用いたいくつかのシステムでは提案されている。数少ないHTVLコンセプト機の一つとして、フィリップ・ボノが設計した1960年代のコンセプト宇宙船ハイペリオンSSTOが挙げられる。[ 19 ]

マルチモード構成

複数のモードを使用する車両も存在します。

垂直離陸着陸（V/STOL）

垂直離着陸機および／または短距離離着陸機（V/STOL）は、垂直または短い滑走路で離着陸できる航空機です。垂直離着陸機（ VTOL）には、滑走路を全く必要としない航空機も含まれます。一般的に、V/STOL機はホバリング能力を必要とし、ヘリコプターは通常、V/STOLの分類には含まれません。

ローリング離陸（場合によってはランプ（スキージャンプ）を使用）は、航空機を地面から持ち上げるために必要な推力を低減します（垂直離陸と比較して）。これにより、一定の推力で達成できるペイロードと航続距離が増加します。例えば、ハリアーは武装と燃料を満載した状態では垂直離陸できません。そのため、V/STOL機は滑走路が利用可能な場合は通常、滑走路を使用します。つまり、短距離離陸垂直着陸（STOVL）または従来型離陸着陸（CTOL ）の運用がVTOL運用よりも好まれます。

V/STOL は、森林の空き地や非常に短い滑走路、そしてこれまではヘリコプターしか搭載できなかった小型航空母艦から高速ジェット機を運航できるようにするために開発されました。

V/STOL機の主な利点は、敵基地に近いため、対応時間とタンカー支援の必要性が軽減されることです。フォークランド紛争の例では、カタパルトを備えた大型空母を必要とせず、高性能戦闘機による航空援護と地上攻撃を可能にしました。

最新のV/STOL機は2015年に就役したF-35Bである。 [ 20 ]

参照

参考文献

  1. ^ Wragg, David W. (1973). 『航空辞典』（初版）. Osprey. p. 222. ISBN 9780850451634。
  2. ^ a b Campbell, John P.「電動リフト技術の概要」、ジョージワシントン大学。
  3. ^ Messier, Doug (2011年2月23日). 「Lynxの開発、初飛行に向けて前進」 . Parabolic Arc. 2020年11月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年2月28日閲覧。同社は年末までに初飛行を目指す初の試験飛行機の製作を順調に進めている。
  4. ^ Foust, Jeff (2017年11月15日). 「XCOR Aerospaceが破産申請」 . Space.com . 2019年8月28日閲覧。
  5. ^ 「Skylon FAQ」 .よくある質問. Reaction Engines Limited. 2010. 2015年6月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年2月6日閲覧。
  6. ^ 「sRLVプラットフォームの比較」 NASA 2011年3月7日。2021年2月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年3月10日閲覧。Lynx ：タイプ：HTHL / 有人…SpaceShipTwo：タイプ：HTHL / 有人
  7. ^ HL-10 リフティングボディファクトシートArchived 2021-12-18 at the Wayback Machine、NASA、2009-12-03、アクセス日2011-02-16。
  8. ^「垂直離着陸機」、ジョン・P・キャンベル、マクミラン社、ニューヨーク、1962年。
  9. ^ロジャース 1989.
  10. ^ Laskowitz, IB「垂直離着陸機（VTOL機）」ニューヨーク科学アカデミー紀要、第107巻、第1条、1963年3月25日。
  11. ^「Straight Up - A History of Vertical Flight」、スティーブ・マークマン、ビル・ホルダー、Schiiffer Publishing、2000年。
  12. ^「Masten Space Systems、宇宙への道で史上初のVTVL空中エンジン再点火マイルストーンを達成」SpaceRef.com、2010年5月29日。2011年7月10日閲覧。
  13. ^ 「AIAA 2003-09-09 有人亜軌道再使用型打ち上げ機の飛行力学と打ち上げおよび回収に関する推奨事項 - M Sarigul-Klijn & N Sarigul-Klijn」（PDF）。
  14. ^ 「オービタル、商業乗組員事業を縮小か」。ニュースペース・ジャーナル。2011年4月22日。2011年4月25日閲覧。CEOのデイブ・トンプソン氏は、「現時点では、この競争において自社のプロジェクトを継続することは予想していません。状況を見守り、機会があれば再検討するかもしれません。しかし、現時点では、商業乗組員市場において当社が大きな動きを見せることは予想していません。」と述べた。
  15. ^ 「液体フライバックブースター（LFBB）」 DLR。2015年6月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月9日閲覧。
  16. ^ 「空軍、再利用可能ブースター用上段システムを検討中」 RLV and Space Transport News 2010年9月20日。2011年7月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年3月24日閲覧。
  17. ^ Cogliano (2011-03-22). 「空軍、2億5000万ドル規模の再使用型ブースター計画を開始」 . Dayton Business Journal . 2011-03-24閲覧.当局はこのプロジェクトに最大3件の契約を締結する予定で、契約締結者は再使用型ブースターシステム（RBS）の技術、プロセス、その他の特性に関する実験および実証の個別タスクを競うことになる。空軍当局は、再使用型ロケットと使い捨ての上段ロケットを含むRBSを想定している。再使用型ロケットは垂直に打ち上げられ、宇宙船を使い捨て型ロケットが引き継ぐ地点まで運んだ後、航空機のように滑走路に着陸して帰還する。
  18. ^ Ferster, Warren (2012年10月19日). 「米国の予算難により再利用可能ロケット試作機の開発が頓挫」 . Space News . 2012年10月21日閲覧。
  19. ^ウェイド、マーク。「ハイペリオンSSTO」。Astronautix。2002年8月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年2月6日閲覧。「ハイペリオン」号は、水平打ち上げ・垂直着陸（HTVL）という極めて珍しい組み合わせを実現した点で、実に注目すべき機体でした。搭載可能貨物は110名の乗客または18トンの貨物でした。
  20. ^ 「米海兵隊、F-35Bの運用開始を宣言」アメリカ海兵隊、2015年7月31日。 2019年8月28日閲覧。
  • WiktionaryのHTHLの辞書定義
  • WiktionaryのVTHLの辞書定義
  • WiktionaryのHTVLの辞書定義
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