動力付きパラシュート

翼を収納した動力パラシュート (PPC) の超軽量バージョン (14 CFR § 103)。

動力付きパラシュートは、PPC と略されることが多く、モーター付きパラシュートまたはパラプレーンとも呼ばれ、モーターと車輪が付いた パラフォイルで構成された航空機の一種です。

FAA （連邦航空局）は、動力パラシュートを、機体に接続されたフレキシブルまたは半剛性の翼で構成され、機体が動き出すまで翼が飛行位置にない動力航空機と定義しています。動力パラシュートの機体には、航空機のエンジンと各乗員用の座席が備えられており、航空機の着陸装置に接続されています。^{[ 1 ]}

飛行中、パラフォイルの設計により、PPC は実質的に固定の対気速度、通常は約 40 ～ 56 km/h (25 ～ 35 mph) で移動します。PPC は、地上数フィート (スキミング、フライバイなど) から 10,000 フィート (3 km) 以上の高度までの範囲で安全に動作しますが、通常の動作高度は対地高度 ( AGL ) から 500 ～ 1,500 フィート (150 ～ 460 メートル) です。5 ～ 15 ガロンの燃料タンク (エンジンと重量制限による) を装備した PPC は、通常は燃料補給が必要になるまで約 3 時間飛行できます。離着陸は非常に短く、100 フィート (30 m) 未満の場合もあります。

PPCは最も安価な航空機の一つであり、飛行士になるための費用対効果の高い方法と考えられています。単座型PPCの新車価格は1万ドル程度から、2座型PPCは約2万ドルからです。最高級の2座型PPCはオプションによっては3万5千ドル以上になることもあります。PPCの空虚重量は200～500ポンド（91～227kg）、ペイロードは500ポンド（230kg）以上になります。

アメリカ合衆国では、最も小型の単座PPCの多くは連邦航空規則14 CFR § 103 ^{[ 2 ]}に基づいて飛行しており、超軽量航空機に分類されているため、免許や飛行訓練なしで飛行させることができます。しかし、飛行訓練は強く推奨されており、平均的な生徒は5〜10時間の飛行訓練でPPCを安全に操縦できるようになります。2人乗りのPPCはアメリカ合衆国では軽スポーツ機に分類されているため、操縦者は少なくともFAAが発行するスポーツパイロット証明書を持っていなければなりません。この証明書を取得するには、生徒パイロットとしての2時間の単独飛行を含む、最低12時間の飛行訓練が必要です。^{[ 3 ]}動力パラシュートと動力パラグライダーを混同しないでください。

動力付きパラグライダーに関する混乱

動力パラシュート (PPC) と動力パラグライダー(PPG)の違いについては、用語上だけでなく、特に飛行中の見た目でも混乱が生じることがよくあります。

簡単に言えば、PPCは多くの場合、足で押すステアリングバーで操縦されますが、オーストラリアのAerochuteやドイツのXcitorのような例外もあります。機体は航空機の不可欠な構成要素です（ FAA規則で定められています）。^{[ 4 ]}

一方、PPGは、ほぼ例外なく、手で操舵ラインを引くことで操縦します。パラグライダーにおいて、機体は純粋に高級なオプションとみなされます。実際、PPGの翼は常にハーネスに接続されるため、PPGで使用される機体が何らかの理由で故障した場合でも、翼はハーネスを介して乗員とモーターの重量を支え続けます。さらに、PPGは14 CFR § 103の規制を遵守するために小型の低出力エンジンを使用しているため、その欠点を補うために、視覚的に薄く楕円形に近い高性能パラフォイルが使用されることがよくあります。^{[ 5 ]}

その他の区別は明確ではありません。アメリカ合衆国では、すべてのパラグライダー用具は連邦規則集（14 CFR）第103条の適用を受ける必要があり、（厳密な法的意味での）操縦免許は適用されません。これは超軽量パラグライダー（PPC）とほとんど変わりません。その他の境界線はさらに曖昧です。例えば、以前は2人乗り飛行はPPCのみで許可されていると主張する人もいましたが、「タンデム」（2人乗り）パラグライダーは世界中の多くの国で容易に飛行可能であり、FAA（連邦航空局）による飛行訓練のみの免除（2018年以降、その後延長）の結果、米国では限られた種類のタンデムパラグライダーが法的に認められています。^{[ 6 ] [ 7 ]}

昨今の混乱を招いているもう一つの要因は、一部の航空機メーカーやキットメーカーが、PPGスタイルの手動操縦またはPPCスタイルの足操舵（および幅広のキャノピー取り付けポイント）のいずれかを装備可能な超軽量ローリング機体を販売していることです。後者は、連邦規則集第14編第103条に規定された「動力パラシュート」として販売されています。結果として、操縦システムやキャノピーの種類が異なる可能性はあるものの、実質的にはほぼ同じ航空機となっています。

安全性

飛行中の側面図。

PPCは、その固有の安定性、操縦入力に対する応答の制限、そして失速抵抗から、通常の固定翼航空機よりも安全であると考える人もいます。PPCを制御する主な方法は2つあります。1つはエンジン出力を増減させること（垂直上昇率を制御する）で、もう1つは足で操舵バーを動かしてパラフォイルの左右の後縁を偏向させること（機体を左右に旋回させる）です。

フレアリングは、一般的に地面近くを飛行する際、特に着陸時に高度を微調整するために使用されます。動力付きパラシュートにおいて、フレアリングとは両方のステアリングバーを同時に押すことを指し、これによりキャノピーの左右の後縁が同時に下方に引っ張られます。その結果、機体は翼の前方（横軸上）に移動し、対気速度が低下し、迎え角が増加し、機体は一時的に揚力を増加させます。この操作を適切に行うと、この操作の主な利点は、地面から数フィート以内の着陸（特にエンジン停止着陸）をスムーズに行えることです。^{[ 4 ]}

離陸に備えて翼を広げた動力付きパラシュート。

2人乗りの電動パラシュートトライク

PPCのエンジン停止時の滑空比は3:1から6:1の範囲です。滑空比はシュートのサイズと形状によって異なります。機体が適切な着陸帯の滑空範囲内にあり、パイロットが適切なフレアリング技術の使用について適切な訓練を受けている限り、エンジン停止状態での着陸は一般的に安全です。

パイロットの操縦入力によって航空機を危険な姿勢に陥らせたり、失速させたり、シュートを潰したりすることは、可能ではあるものの困難である。シュートの潰れは、多くのパイロットによって、正方形翼では事実上不可能であると考えられている。楕円翼は、より機動性が高いが本質的に安定性に欠けるため、翼が潰れる可能性が高くなるが、そのような潰れの後には通常すぐに再膨張が起こり、パイロットが気付かないことが多い。楕円翼が潰れるまれな状況では、極端に悪天候かパイロットのエラーが原因である。FAAは、すべての航空事故の 80 % 以上がパイロットのエラーによるものだと報告している。膨張式のラムエア楕円翼は 30 個以上の個別のセルを持つことができるが、正方形翼は通常 13 個未満のセルを持つ。^{[ 4 ]}

PPCの飛行中に直面する主な危険は、風と障害物に関連しています。風速10～15mphを超える風下、または突風が吹いている状態では飛行を試みるべきではありません。風による危険には、ローターと呼ばれる地形によって引き起こされる空気の乱れが含まれます（風の流れを乱す木、山、その他の障害物からは風上にいることをお勧めします）。他の航空機の通過によって発生する後方乱気流（「翼端渦」と呼ばれる）も、特に重量があり、空気力学的に「汚い」、低速の航空機によって発生する場合、重大な危険となります。また、低速で移動するPPCは、ヘリコプターと同様に、地表付近を安全に飛行するための装備が特に充実しているため、送電線、木、その他の低高度の地形障害物を回避するために特別な注意を払う必要があります。^{[ 4 ]}

オペレーション

PPCパイロットは、低空飛行を好み、PPCは観光や写真撮影に最適なプラットフォームです。また、PPCは農業にも利用されており、法執行機関や航空捜索機関でも時折利用されています。

PPCは離着陸に 空港を必要としません。多くのパイロットは、裏庭の滑走路、小さな空港、刈り取られた干し草畑からの飛行を選択し、好んでいます。

アメリカ合衆国では、Part 103準拠の超軽量PPC（他のクラスの超軽量航空機と同様に）は夜間飛行や人口密集地上空での飛行が禁止されています。^{[ 2 ]}しかし、FAA（連邦航空局）は2004年にスポーツパイロット規則を施行し、軽スポーツ航空機（LSA）PPCが合法的に飛行できる上空域と空域を拡大しました。実際、適切な装備を備えたPPCは、 PPC資格を持つ 自家用パイロットであれば夜間飛行や都市部上空での飛行も可能です。

用途

法執行機関

動力パラシュートは警察署の監視プラットフォームとして運用されており、容疑者の逮捕、河川救助、重要インフラの上空飛行、犯罪現場の写真撮影、麻薬取締り、犯罪鎮圧などに役立っており、そのコストは警察ヘリコプターの数分の1に相当します。ある事例では、この低コストの航空資産は米国司法省航空技術プログラムから調達されました。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

救急医療サービス

I-Fly Maverick は、エクアドルのアマゾン熱帯雨林に住むワオラニ族の先住民に緊急医療サービスを提供するために設計された、公道走行可能な実験認定航空機です。

狩猟と偵察

米国では、非常に限られた特定の状況を除いて、航空機から実際に狩猟/射撃を行うことは一般的に違法である。^{[ 11 ]} しかし、PPCは元々低速で飛行するという特性があるため、狩猟シーズンの数日前または数週間前に動物や群れの位置を最初に偵察するには理想的な航空機であると考えられている。狩猟シーズン中、ほとんどの米国の州では、ハンターが航空機を使用してから実際に狩猟できるまでの待機期間について厳しい規則があり、^{[ 12 ]}事実上すべての州で、リアルタイムでの狩猟（空対地連携/通信など）に航空機を使用することに制限と厳しい罰則がある。多くの州で狩猟や野生生物への嫌がらせに関連するあらゆる状況でのUAVの使用が全面的に禁止されているため、PPCはより動物に優しく費用対効果の高い代替手段であると考える人もいる。

歴史

1930 年、 Modern Mechanix 10 月号の表紙記事で、バディ・ブッシュマイヤーの動力付きパラシュートのプロジェクトについて紹介されました。「動力付きパラシュート」という概念が生まれ、実際にパラフォイルを使用しているにもかかわらず、このスポーツが動力付きパラシュートと呼ばれる理由の 1 つとなっています。

第二次世界大戦後、スポーツジャンプはレクリエーション活動となり、当時入手可能な直径20フィートから30フィートの丸型パラシュートから始まりました。^{[ 4 ]}

1964年10月1日、ドミナ・ジャルベールは、彼が「パラフォイル」（ラムエアー翼とも呼ばれる）と名付けた新しいパラシュート設計である「マルチセル翼」の特許を申請しました。彼のアイデアは、1966年11月15日に米国特許3,285,546号として登録されました。^{[ 4 ]}

ジャルバートの設計の可能性はすぐに明らかになった。パラフォイルは膨張すると翼型を形成するため、滑空比を高め、シュートの下に吊り下げられた人や積載物に推力が加われば、飛行距離を延ばすことが可能になる。さらに推力を上げれば、迎え角を変え、水平飛行や上昇飛行さえも可能になる。

1968年、ローウェル・ファランドはまさにこの試みに挑戦し、ノートルダム大学のジョン・ニコライデス博士が開発した「アイリッシュ・フライヤーI」と呼ばれる動力付きバージョンを飛行させた。これはベンセン・ジャイロコプターの標準型を改造したもので、ローターが取り外され、代わりに6フィートの横木が取り付けられ、そこにパラフォイルが取り付けられていた。プロペラはパラフォイルのラインとの絡まりを防ぐため、シュラウドで覆われていた。アイリッシュ・フライヤーIは1968年夏、上空に曳航され、長時間の動力滑空飛行を行う試験が行われた。その後数年間にわたり、曳航式の試作機がさらに開発され、飛行が行われた。^{[ 13 ]}

残念ながら、重いエンジンと、強くて軽いパラフォイルやフレームの材料の入手の制限が、このコンセプトの実現を困難にしていました。

その後、最初の量産型動力パラシュートの開発には約 2 年半かかりました。

航空技術者のスティーブ・スナイダーは、四角いラムエアパラフォイルの使用を実装して完成させ、アマチュアでも簡単に打ち上げて飛行させることができる安全でシンプルな航空機を作成するというアイデアと目標を追求することを決意しました。

自力で離陸できる最初の動力パラシュートは、1981年にスティーブ・スナイダー、ダン・トンプソン、エイドリアン・ヴァンデンバーグの才能と創造性が結集した時に誕生しました。スナイダーは、スカイダイビングの最新パラフォイル設計に新型（かつ軽量）エンジンを追加するというアイデアを考案し、ヴァンデンバーグの機械工としての技術は、1981年3月に完成したコックピットフレームの製作に大きく貢献しました。3ヶ月後、超軽量航空機の設計者であり小型エンジン整備士でもあったダニエル・トンプソンがプロジェクトに加わり、機体の動力源を特定しました。彼は機体にクライスラー製の小型エンジン2基を搭載し、P-1試作機の最初のプロトタイプ機が誕生しました。^{[ 14 ]}

試験飛行の初日には、PPC を単純に地面から離陸させることが試みられた。体重 150 ポンドのスナイダーは、最終的に離陸時に全開から出力を緩め、高度 40 ～ 50 フィートまで機体を飛行させることに成功した。両エンジンのプロペラが同じ方向に回転することで生じるトルクのため、スナイダーは機体を制御するのに苦労した。合計飛行時間は 20 ～ 25 mph の速度で 30 ～ 35 秒であった。P-1 は 10 回以上飛行し、そのうちの 1 回は体重 110 ポンドの女性が搭乗したため、試験飛行のパフォーマンスが向上した。これらの試験飛行中に、垂直安定板、フラップ、エルロンの追加、パラフォイル トリムの最適化など、 多くの改良が行われた。

当時のラムエアパラフォイルは扁平な形状で、操縦性が限られていました。そのため、より下反り（下向きの曲線）のデザインが採用され、パラフォイルにリブが追加されました。これにより、機体の安定性と与圧が向上し、操縦性の問題が解決されました。

パラフォイルの設計と制御方法が検討される中で、トンプソンは機体設計の改良を進めました。これには、スナイダーの考案した、持ち運びを容易にする折りたたみ式の着陸装置も含まれていました。トルクの問題は、プロペラを逆回転させることによって解決され、互いのトルク効果を打ち消しました。P-2機は1983年1月に完成しました。

P-3の設計と製造は1983年2月26日に開始されました。3か月後、試作機はフロリダで開催されたサン＆ファン航空ショーで初公開されました。反響は圧倒的で、パラプレーン社が設立され、最初の商業的に実現可能なP-3動力パラシュートを製造しました。それ以来、多くの革新と改良が重ねられてきました。^{[ 15 ]}

モデルエンジニアリング

動力付きパラシュートには無線操縦式のモデルもある。^{[ 16 ]}

参照

• フォイルカイト
• ハンググライダー
• パラウィング
• 動力付きパラグライダー- 足で蹴って飛び立つ動力付きパラモーター。
• 動力付きハンググライダー- 足で飛び立つハンググライダー。
• 超軽量トライク
• 超軽量航空

人々

• ドミナ・ジャルベール
• フランシス・ロガロ

参考文献

1. 米国連邦規則集「14 CFR 1.1 - 一般的な定義」www.ecfr.gov。
2. 米国連邦規則集。「14 CFR 103 - 超軽量車両」www.ecfr.gov。
3. 米国連邦規則集「14 CFR 61 -資格認定：パイロット、飛行教官、地上教官」www.ecfr.gov。
4. 連邦航空局 (2007). 「FAA-H-8083-29: 動力パラシュート飛行ハンドブック」(PDF) . www.faa.gov .
5. 「FAR Part 103 – 超軽量車両」 .米国動力パラグライディング協会 (USPPA) . 2022年1月8日. 「スポーツパイロット：PPCとPPGの違いを解説」 . 2023年2月13日閲覧。
6. 米国ハンググライダー・パラグライダー協会（USHPA）. 「FAA免除4721 - タンデム操縦」 . www.ushpa.org . 2022年8月16日閲覧。
7. 米国動力パラグライダー協会（USPPA）（2022年5月1日）「FAA免除9751 - タンデム操縦」usppa.org . 2023年2月13日閲覧。
8. 「RPD Aviation Unit」 . www.riponpd.org. 2012年7月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。
9. Applegate, Alex. 「Powered Parachute Affords Police Aerial Perspective」 PublicCEO . 2022年8月16日閲覧。
10. 「Powered Parachute takes crime-fighting to new heights」 www.WDBJ7.com 2011年10月10日。2012年1月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。
11. 「[USC07] 16 USC 742j-1: 空中狩猟」 uscode.house.gov . 2018年11月27日閲覧。
12. 「コロラド州改正法典 第33編 公園・野生動物 § 33-6-124 | FindLaw」 Findlaw 2018年11月27日閲覧。
13. Nicolaides, John (1972). 「パラフォイル動力飛行性能」(PDF) . 空軍飛行力学研究所. 2022年6月2日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
14. 「Defying Physics」 . www.aopa.org . 2000年5月9日. 2018年11月27日閲覧。
15. 「パラプレーンの開発」 Inland Paraflite, Inc. 2023年3月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年11月5日閲覧。
16. 「Para-RC Cloud 1.5」 . Model Aviation . 2021年6月15日. 2022年8月16日閲覧。