ロールスロイス推力測定装置

推力測定装置
ロンドン科学博物館に展示されている
一般情報
タイプ実験的な垂直離陸
国籍イギリス
メーカーロールスロイス
建造数2
歴史
初飛行1954年8月3日（無料）

ロールス・ロイス推力測定装置（TMR ）は、1950年代にロールス・ロイス社が開発した先駆的な垂直離着陸機（VTOL）である。「世界で初めて飛行したジェット機」という称号を持つ。[ 1 ]

TMRの設計は独特である。2基のニーン型ターボジェットエンジンを背中合わせに水平に鋼鉄製のフレーム内に搭載し、このフレームはキャスター付きの4本の脚で支えられていた。TMRには翼などの揚力面はなく、揚力は下向きの推力によってのみ発生していた。その斬新な外観から、「空飛ぶベッドステッド」というニックネームが付けられた。[ 1 ]

TMRは、当時新たに開発されたジェット推進の垂直飛行への応用可能性を探る研究を目的として構想されました。1954年8月に初飛行が行われ、一連の試験飛行において、ホバリング中の機体の安定化方法について広範な研究が行われました。この研究は、VTOL機に必要な出力レベルと適切な安定化方法の理解を深めるとともに、コンセプト全体の実現可能性を証明することにも貢献しました。[ 2 ]

発達

TMRの開発に大きく貢献したのは、1920年代に英国王立航空機研究所（RAE）でガスタービンの設計に携わり、ジェット揚力技術の先駆者でもあったアラン・アーノルド・グリフィス博士でした。1939年、グリフィスはロールス・ロイス社に入社しました。 [ 3 ] 1940年代、彼はジェット推進を用いて垂直離陸可能な航空機を開発するために、垂直揚力を直接供給する方法を考案しました。研究目的でそのような航空機を建造するというアイデアは、グリフィスによって提案されました。[ 1 ]

ロールス・ロイスはグリフィスの構想に感銘を受け、同時に自社の新開発ジェットエンジンの性能を探求し活用することにも熱心だったため、英国ノッティンガムシャー州ハックナル飛行場にある自社施設でこの航空機の建造を開始した。 [ 1 ]この航空機の重要な自動安定装置は、英国王立航空機研究所（RAE）の計器・航空写真部門によって設計・製造された。この航空機は推力測定装置（TMR）と命名され、試験プログラム用に2機が製造された。[ 1 ] [ 4 ]

1953年8月19日、TMRシリアルXJ314の初号機がハックナル飛行場で初飛行を行った。[ 1 ]これらの飛行を行うために、ハックナルで専用のガントリーのような装置が考案され組み立てられた。この装置は、機体の動きを制限しないものの、その境界を超えることを防ぐものであった。また、損傷を避けるために最大降下率を10フィート/秒（3 m/s）に制限し、パイロットが容易にスロットルを閉じても事故を起こさないようにした。[ 5 ]飛行の最初の1年間、機体は飛行試験のためにガントリーシステム内に固定されたままであった。1954年8月3日、TMRはロールスロイスの主任テストパイロット、ロナルド・トーマス・シェパードの操縦で初の自由飛行を行った。 [ 1 ]

1954年後半、TMRはRAEの研究施設に移管され、最初はRAEファーンバラに配属された。[ 6 ] 1956年6月、更なる飛行試験を行うため、ベッドフォードシャーのRAEベッドフォードに移転された。操縦性に関する実用性はハックナルに所在していた間にも検討されていたが、RAEはTMRを用いて、ホバリングと低速飛行の両方において人工的な安定化が必要かどうかを判断し、安定した垂直飛行を達成するための望ましい特性を調査することに関心を寄せていた。[ 6 ]

典型的な飛行からの情報は、主にパイロットの報告された経験を通じて得られた。[ 7 ]安定性試験中は、複数のパイロットに同じ一連の操縦を指示することによって、より定量化可能なデータを得た。その多くは、VTOL機がホバリング飛行に移行することを意図したものであった。また、複数の観察者も採用された。試験飛行にはいくつかの安全上の制限が課された。TMRは通常、風速が10ノット以上の場合は飛行せず、故障時に航空機を制御できる気象条件下でのみ飛行することになっていた。[ 8 ]パイロットは離陸と制御着陸を行うことができたが、風がある場合、特に風の影響を打ち消すためにTMRを傾ける必要がある場合は、どちらの技もより困難になることがわかった。[ 9 ]

伝えられるところによると、パイロットがTMRを飛行させる際に当初最も困難に感じたのは機体の高度制御であった。これはパイロットが指示したスロットル操作に対するエンジンの反応が遅いことに一部起因していた。[ 10 ]スロットルとエンジンの反応の遅れは1～2秒程度であったが、パイロットはこの機体の特殊性に適応し、高度制御を習得していくのが通例であった。高度制御を改善する試みが2度行われ、スロットルに単純なトリマーを追加して速度を制限することと、「スロットル・アンティシペーター」を取り付けたが、どちらも意図したとおりに動作しなかった。[ 11 ] TMRは高度制御の反応の遅れがVTOL機の大きな問題点となることを効果的に実証し、後のVTOL機のエンジンは概して応答時間がより速くなっていた。[ 11 ] [ 12 ]

この飛行機は、1957年9月16日にRAEのスタン・ハバード中佐が操縦中に推力偏向制御システムの故障に見舞われたが、生き残った。 [ 13 ] 1957年11月28日、2番目のTMR、シリアルXK426がテスト飛行中に破壊され、この飛行機を初めて操縦していたHGFラーセン中佐が死亡した。[ 14 ] [ 15 ]

TMRの試験プログラムの研究は、少なくともいくつかの分野において、将来のVTOL機にとって非常に価値のあるものであった。航空省が発表した公式報告書は、「この経験から得られる主な結論は、実用的なジェットリフト機は、非常に好ましい気象条件以外で運航する場合、ホバリング中に何らかの人工的な安定化手段を備える必要があるということである…この機体の操縦を習得する上で最大の難しさは高度制御であった。エンジン応答の時定数を少しでも短縮できれば、ジェットリフト機の操縦を習得する問題はより容易になるだろう」と要約している。[ 16 ] TMRの試験が比較的成功した後、ロールス・ロイスはロールス・ロイスRB108直噴ターボジェットエンジンの開発を進めることを決定した。このエンジン5基は、英国初の真のVTOL機であるショートSC.1に搭載された。[ 17 ]

デザイン

ロールスロイス推力測定装置（TMR）は、VTOL機の実用性、特性、要件を調査するために開発された。[ 2 ]この機は、航空機としては非常に斬新な外観から「空飛ぶベッドステッド」の愛称で広く知られていた。基本的には、エンジンの周囲に長方形の管状の骨組みが作られ、その上にパイロット1名が搭乗できるプラットフォームが設​​置されていた。翼も尾翼も​​なく、空力的な形状は持たなかったが、その代わりにエンジンの推力を真下に向けることで揚力をすべて生成していた。[ 18 ]この機体は小型であったため、最大飛行時間はわずか6分であった。[ 4 ]

この機体は背中合わせに配置された2基のニーンターボジェットエンジンを搭載していた。 [ 6 ]ジェットの出力は機体の重心に向けられており、1つのジェットパイプは中央のノズルから下向きに排気され、もう1つのジェットは両側の2つの小さなノズルから下向きに排気されていた。飛行中に1つのエンジンが故障しても、急激な逆方向の動きが生じないようにするためであった。このようなエンジン故障を安全に乗り切るために、相当な予防措置が講じられていた。4本脚の着陸装置は、34フィート/秒 (10 m/s) の垂直速度をサポートし、50フィート (15 m) 以下の高度からの単発着陸にも耐えられるように設計されていた。[ 6 ] TMR はわずかな過剰出力しか持たなかったため、航空機の飛行操作を複雑にし、さらにスロットル変更に対するエンジンの応答時間が遅いことがこの状況を複雑にしていた。したがって、目標高度を超えないようにし、着陸時に穏やかな着陸を確実にするために必要なエンジン出力の使用には、かなりの予測が必要でした。[ 11 ]

合計 4 本のアウトリガー アームがリグから伸びており、左右に 1 本ずつ、前後に 1 本ずつありました。飛行中は、これらのアームから圧縮空気が放出され、ロール、ピッチ、ヨーが制御されました。 [ 19 ]ヨーと高度の制御は機械式でしたが、ピッチとロールの制御は電気信号で行われ、機械操作に戻すための手段はありませんでした。当初、電気制御システムの主要部品は重複していましたが、障害の検出を万全にするために、RAE の自由飛行テスト段階では、より安全な部分的 3 重構成が採用されました。[ 20 ] TMR には固有の安定性がないため、実験的な自動安定装置が組み込まれていました。[ 21 ]数多くのテスト飛行中に、安定装置によるさまざまな介入が行われ、中には安定装置がまったく作動しない飛行もいくつかありました。[ 22 ]

展示されている航空機

最初の機械（シリアルXJ314 ）はイギリスのロンドンにある科学博物館に保存され、一般公開されています。 [ 23 ] [ 24 ]

仕様（推力測定装置）

一般的な特徴

  • 長さ: 28フィート0インチ (8.53メートル)
  • 幅: 14フィート0インチ (4.27 m)
  • 高さ: 12フィート8インチ (3.86 m) (パイロンを除く)
  • 空車重量: 6,000ポンド (2,722 kg)
  • 総重量: 7,500ポンド (3,402 kg)
  • 動力源:ロールスロイス ニーン遠心流ターボジェットエンジン2基、推力4,050 lbf (18.0 kN)

パフォーマンス

航空電子機器

  • 自動安定化

参照

同等の航空機

参考文献

  1. ^ a b c d e f gイリングワース 1961年、2ページ。
  2. ^ a bイリングワース 1961年、2-3頁。
  3. ^ベッドステッドの飛行 - パート2。エアロプレーン・マンスリー誌、1985年4月。
  4. ^ a bフリッカー 1962年、25ページ。
  5. ^イリングワース 1961年、2、17頁。
  6. ^ a b c dイリングワース 1961年、3ページ。
  7. ^イリングワース 1961年、6ページ。
  8. ^イリングワース 1961年、6-7頁。
  9. ^イリングワース 1961年、8ページ。
  10. ^イリングワース 1961年、7ページ。
  11. ^ a b cイリングワース 1961年、7-8頁。
  12. ^フリッカー 1962年、60-61頁。
  13. ^ 「ウィング・コマンダー・スタン・ハバード — 死亡記事」デイリー​​・テレグラフ、2015年1月1日。
  14. ^ 「垂直ジェット機墜落、英国の『空飛ぶベッド』試験失敗、パイロット死亡」ニューヨーク・タイムズ、1957年11月29日、6ページ5段。 2023年5月23日閲覧。
  15. ^ 「1957年11月29日のこの日」。タイムズ紙。ロンドン。2007年11月29日。 2023年5月23日閲覧。
  16. ^イリングワース 1961年、13ページ。
  17. ^フリッカー 1962年、60ページ。
  18. ^イリングワース 1961年、3、13頁。
  19. ^イリングワース 1961年、3-4頁。
  20. ^イリングワース 1961年、4ページ。
  21. ^イリングワース 1961年、12ページ。
  22. ^イリングワース 1961年、9-10頁。
  23. ^「ロールスロイス・フライング・ベッドステッド、1954年」makingthemodernworld.org.uk、2016年1月7日閲覧。
  24. ^「ロールスロイス垂直離陸推力測定装置、1954年」サイエンスミュージアム、2016年1月7日閲覧。

出典

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