回転翼航空機
ベル47ヘリコプターは、動力付き回転翼航空機の初期の例である。

回転翼航空機、回転翼航空機、または回転翼航空機は、揚力を発生させるために垂直のマストの周りを回転する回転翼を備えた、空気より重い航空機です。[ a ] [ b ] 1つのマストに取り付けられた複数のローターブレードのアセンブリをローターと呼びます。

回転翼航空機には、ヘリコプター、ジャイロプレーン、オートジャイロ、ジャイロダインなど、飛行全体を通して1つまたは複数のローターが揚力を提供する航空機が一般的に含まれます。複合回転翼航空機は、ローターに加えて、追加の推力エンジン、プロペラ、または静止揚力面を備えています。ヘリコプターなど、一部の機種は垂直離着陸が可能です。垂直飛行ではローターの揚力を利用し、水平飛行では固定翼のみの揚力を利用する航空機は、回転翼航空機ではなく転換式航空機です。

回転翼航空機のクラス

ヘリコプター

ベルUH-1イロコイヘリコプター

ヘリコプターは、飛行中ずっとエンジンによって回転翼が駆動される動力回転翼航空機です。これにより、垂直離着陸、ホバリング、前進、後進、横方向への飛行が可能になります。ヘリコプターには、1つまたは複数のメインローターの異なる構成がいくつかあります。

単一軸駆動のメインリフトローターを備えたヘリコプターには、テールローター、ファンテール、NOTARなどの何らかの反トルク装置が必要です。ただし、ほとんどトルクを生成しないチップジェット推進を使用するヘリコプターのまれな例を除きます。

オートジャイロ

マグニM-16タンデムトレーナーオートジャイロ

オートジャイロ（ジャイロコプター、ジャイロプレーン、ロータプレーンとも呼ばれる）は、自動回転状態で空気力学の力によって駆動される無動力のローターを使用して揚力を発生させ、エンジンで駆動するプロペラ（固定翼航空機のプロペラに類似）を使用して推力を生成します。外観はヘリコプターのローターに似ていますが、オートジャイロのローターが回転を生成するには、ローター ディスクを介して空気が上昇および通過する必要があります。初期のオートジャイロは、当時の固定翼航空機に似ており、翼と、航空機を空中で牽引するためのトラクター構成の前方に搭載されたエンジンとプロペラを備えています。後期型のオートジャイロは、プッシャー構成の後方搭載エンジンとプロペラを備えています。

オートジャイロは1920年にフアン・デ・ラ・シエルバによって発明されました。プッシャープロペラを備えたオートジャイロは、エティエンヌ・ドルモワがBuhl A-1オートジャイロで初めて試験しました。

ジャイロダイン

フェアリー・ロトダイン試作ジャイロダイン[ 3 ]

ジャイロダインのローターは通常、離着陸時はエンジンで駆動され、ヘリコプターのようにホバリングします。前進飛行時は、短い翼または短い翼に取り付けられた1つまたは複数のプロペラによって反トルクと推進力が提供されます。プロペラの出力が増加すると、前進推力を得るためにローターが必要とする電力が減少し、ピッチ角とローターブレードのフラッピングが減少します。巡航速度では、推力のほとんどまたはすべてがプロペラによって提供されるため、ローターにはプロファイル抵抗を克服して揚力を維持するのに十分な電力のみが供給されます。その結果、回転翼機はオートローテーション時にオートジャイロのフリーホイールローターよりも効率的に動作し、高速度でのヘリコプターの後退ブレード失速の悪影響を最小限に抑えます。

ローターカイト

ベンセンB-6ローターカイト

ローターカイトまたはジャイログライダーは、動力を持たない回転翼航空機です。オートジャイロやヘリコプターと同様に、1組以上のローターによって発生する揚力を利用して飛行します。ヘリコプターとは異なり、オートジャイロとローターカイトはローターを駆動するエンジンを搭載していません。オートジャイロはローターを回転させるための推力を生み出すエンジンを搭載しているのに対し、ローターカイトにはエンジンが全く搭載されておらず、他の航空機から持ち上げられて投下されるか、車やボートに牽引されて空中に浮かべられることで飛行します。

ローター構成

ブレードの数

回転翼はブレードの数によって特徴付けられます。通常、駆動軸1本あたり2枚から6枚です。

ローターの数

回転翼航空機には1つまたは複数の回転翼が搭載されています。様々な回転翼構成が採用されています。

  • 単回転翼機。動力付きローターは、ティップジェット駆動の場合を除き、ヨー角を引き起こすトルク反作用を補正する必要があります。単回転翼機は通常、モノコプターと呼ばれます。
  • 2つのローター。これらは通常、反対方向に回転してトルク反作用を打ち消すため、テールローターなどのヨー安定装置は不要です。これらのローターは以下のように配置できます。
    • タンデム – 1 人がもう 1 人の前に並びます。
    • 横向き – 並んで配置。
    • 同軸 – 一方のローター ディスクがもう一方のローター ディスクの上にあり、同心のドライブ シャフトが付いています。
    • インターメッシュ – 互いに鋭角をなすツインローター。そのほぼ垂直なドライブシャフトが連動してローターブレードを同期させ、インターメッシュします。シンクロプターとも呼ばれます。
  • 3つのローター。1948年型Cierva Air Horseは3つのローターを搭載していましたが、これは珍しい構成でした。当時、そのサイズに対して十分な強度を持つローターを1つだけ製造することは不可能だと考えられていたためです。3つのローターはすべて同じ方向に回転し、各ローター軸を傾けることで、トルクに対抗するローター推力成分を発生させ、ヨー角を補正していました。
  • 4つのローター。クワッドコプターまたはクアドローターとも呼ばれます。通常、2つのローターは時計回りに、2つのローターは反時計回りに回転します。
  • 4つ以上のローターを持つ機体。一般的にはマルチローター、あるいはヘキサコプターやオクトコプターと呼ばれることもある。これらの構成は、通常、互いに反対方向に回転するローターの組を備えている。フルサイズの有人航空機では一般的ではないが、無人航空機（UAV）ではよく見られる。

停止したローター

一部の回転翼航空機は、前進飛行時にローターを停止させ、固定翼として機能するように設計されています。垂直飛行およびホバリング時にはローターが回転して回転翼またはローターとして機能し、高速前進飛行時には停止して固定翼として機能し、必要な揚力の一部または全部を提供します。安定性と操縦性を向上させ、補助的な揚力を得るために、追加の固定翼が設けられる場合もあります。

初期のアメリカの提案は、ロッキードF-104スターファイターを三角形の回転翼に改造することだった。このアイデアは後にヒューズによって再検討された。 [ 4 ]シコルスキーS-72研究機は広範囲にわたる飛行試験を受けた。

1986年、シコルスキーS-72ローターシステム研究機（RSRA）に、Xウイングとして知られる4枚羽根のストップド・ローターが搭載されました。この計画は2年後、ローターが飛行する前に中止されました。

後に登場したカナード・ローター/ウィング（CRW）コンセプトでは、従来の尾翼に加えて「カナード」前翼が追加され、ローター翼の負荷を軽減し、前進飛行中の操縦性を高めた。垂直飛行および低速飛行では、主翼はジェットエンジンの排気によってヘリコプターのローターのように先端駆動され、テールローターは不要である。高速飛行では、翼は三面翼航空機の主翼のように翼幅方向に停止し、エンジンは通常のジェットノズルから排気する。2枚羽根ローターを搭載したボーイングX-50ドラゴンフライの試作機2機が2003年から飛行したが、両機とも移行に失敗、墜落したためプログラムは終了した。[ 5 ]

2013年、米国海軍研究所（NRL）は、垂直飛行から水平飛行への移行方法と関連技術を発表し、2011年12月6日に特許を取得しました。 [ 6 ]これはストップ・ローター回転翼機と呼ばれています。[ 7 ]オーストラリアのStopRotor Technology Pty Ltd社は、ハイブリッド・ローターウィング（HRW）機のプロトタイプを開発しました。[ 8 ] [ 9 ]この設計では、高アルファ気流を使用してすべてのローターブレードに対称的な気流を提供し、移行中にほぼ垂直に下降する必要があります。[ 9 ]固定モードから回転モードへの飛行中の移行は、2013年8月に実証されました。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

もう一つのアプローチは、離陸時に揚力面がローターとして機能し、機体が水平飛行のために傾き、ローターが停止して固定翼として機能するテールシッター構成を提案している。 [ 13 ]

参照

注記

  1. ^米国連邦航空規則（米国連邦規則集第14編、連邦航空規則）第1章A節第1部[ 1 ] （定義と略語）では、回転翼航空機とは「飛行中の主な支持を1つ以上の回転翼によって発生する揚力に依存する、空気より重い航空機を意味する」と規定されている。
  2. ^国際民間航空機関（ICAO）は回転翼航空機を「1つ以上の回転翼に対する空気の反作用によって飛行を支えられる航空機」と定義している。 [ 2 ]

参考文献

  1. ^ [1]
  2. ^「ICAO附属書7」。2009年9月30日閲覧。
  3. ^写真: J Thinesen、 SFF 2009年8月28日アーカイブ、 Wayback Machine写真アーカイブ
  4. ^「ヒューズ・ローター・ウィング・パンフレット」Wayback Machineで2018年2月27日にアーカイブ。The Unwanted Blog（2014年5月15日閲覧）
  5. ^マッケナ、ジェームズ・T.「ワン・ステップ・ビヨンド」、ローター＆ウィング、2007年2月、54ページ
  6. ^ "「USPTO 8,070,090」. 2021年12月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年12月15日閲覧。
  7. ^「ストップ・ローター回転翼航空機」。米国海軍研究所技術移転局。（2014年5月16日閲覧）
  8. ^「Stoprotor、ハイブリッド・ローターウィングVTOL」 2015年9月24日アーカイブ、Wayback Machineより。sUAS News
  9. ^ a b「ハイブリッド・ローターウィング設計、飛行中に固定翼から回転翼へ移行」 2016年7月16日アーカイブ、Wayback Machine gizmag.com
  10. ^ Rotor & Wing「ハイブリッド・ローターウィングが飛行中の固定翼/回転翼の移行を実施」Wayback Machineに2016年8月13日アーカイブ。Rotor & Wing、2013年8月30日。
  11. ^ 「Top Tech – The Flying Transformer」 2018年1月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年2月27日閲覧。
  12. ^「ストップローター、初の移行飛行に成功」 Wayback Machineで2014年5月8日にアーカイブ。Australian Aviation、2013年8月28日。2014年5月7日にアクセス。
  13. ^ NASAPAV (2009-12-21)、NASA Tanzenflugel VTOL UAV Concept、オリジナルから 2016-12-14 にアーカイブ、2017-01-08 に取得
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外部ビデオ
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