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| カーターコプター | |
|---|---|
| 一般情報 | |
| タイプ | 実験用複合オートジャイロ |
| メーカー | カーター・アビエーション・テクノロジーズ |
| 状態 | 2005年6月17日墜落[1] |
| 建造数 | 1 |
| 歴史 | |
| 初飛行 | 1998年9月24日[2] |
| に発展した | カーターPAV |
カーターコプターは、米国のカーター・アビエーション・テクノロジーズ社が低速ローター技術を実証するために開発した実験的な複合オートジャイロである。2005年6月17日、カーターコプターはμ-1（対気速度とローター先端速度の比が等しい）を達成した最初の回転翼機となったが[3]、次の飛行で墜落し[1]、それ以来運用不能となっている。[4]カーター・パーソナル・エアビークルに置き換えられている。
設計と開発
| 外部画像 | |
|---|---|
 1998年版 | |
| 10枚の写真のギャラリー | |
| CAD図面 |
カーターコプターは、翼とツインブームテールを備えたプッシャー構成のオートジャイロで、プロトタイプおよび技術デモンストレーターとして設計されました。 [5]ローターは2枚羽根設計で、各先端に55ポンド（25 kg）の劣化ウランが取り付けられており、傾斜マストに取り付けられているため、翼はあらゆる速度で最適な翼効率を維持できます。[6]船体は最大0.69バールの圧力がかけられた 全複合材設計です。 [7]
三輪式の着陸装置は格納式で、最大20フィート/秒の速度でバウンドすることなく着陸できる大きな移動距離がある。この機体は2003年の事故（ギアアップ着陸）後に改造され、再建された。[6] NASAは3つの研究助成金を使って開発に100万ドルを投じ、この機体はNASAの5つの目標のうち少なくとも1つを達成することができた。[8]
コンセプト
CarterCopter のコンセプトは、非常に硬く、比較的重いローターと、従来の翼を備えたジャイロコプターです。低速では、この機体はジャイロコプターとして飛行し、垂直離陸と非常に短いホバリング (約 5 秒) のためにローターを事前スピンさせることができ、[9]多かれ少なかれ垂直に着陸することができます。いくつかの技術的な課題により、低速ローターでの飛行は困難ですが、ローターの安定性は、ブレードの中心線より前方のローター先端の重りの位置 (前方重心) と、ブレードの中心線より後方の揚力中心の組み合わせによって実現されます。[10] 高速 (約 100 mph 以上) では、航空機は主に固定翼を使用して飛行し、ローターは単に風車のように回転します。ローターは対気速度よりも低い先端速度で回転するため、後退するブレードは完全に失速した状態で飛行します。ヘリコプターでは、これにより大きな揚力の非対称性と解決不可能な制御上の問題が発生しますが、固定翼により航空機は空中に浮かんで安定します。
ローターの回転速度が低く、フェザリングがフラットなため抗力がほとんどなく、同社はこの機体が固定翼とジャイロコプターの利点を併せ持つ可能性があり、比較的単純な機械システムでヘリコプターのほぼすべての機能（ホバリングを除く）を備えていると主張している。また、カーター・アビエーションは、このシステムは一般的な固定翼機よりも安全であると主張しており、他の人たち[要出典]は、この設計はヘリコプター、ティルト・ローター、ボーイングX-50ドラゴン フライ・カナード・ローター/ウィングよりもはるかに安全で、複雑さもコストも少ないと述べている。[11] [12] カーターコプターは、現在は固定翼機でしか達成できないより高速な飛行が可能になるだけでなく、緊急時にはどんな狭い場所でもオートジャイロのように着陸できる。
脱ぐ
離陸時に、パイロットは上部ローターをフラット（迎え角ゼロ）にし、非常に高速（365〜425 rpm）で回転させます。[13] 次に、ローターをエンジンから切り離し、メインローターブレードの迎え角を急激に増加させて、機体を空中に飛び出させます。航空機のメインローターは、先端の重いカウンターウェイトにより十分な運動量があり、短時間安全にホバリングすることができます。次に、パイロットは後部のプッシャープロペラに全力をかけると、機体は前進し始めます。その際、空気がメインローターを通過して回転が速くなり、より多くの揚力が発生します。機体は空中に上昇し、オートジャイロとして飛行します。
クルージング
カーターコプターが時速約90マイル（140 km/h）の前進速度に達すると、その短くて軽量な翼が揚力の大部分を担う。パイロットはメインローターの迎え角を平らにし、揚力をほとんど生み出さないようにすることで、ローターによって生じる誘導抗力を大幅に減らすことができる。ローターは高速では使用されないが、回転によってローターが引き伸ばされ、過度のバタつきを防ぐため、ローターは約80 RPMで回転し続ける。[14] [15]
通常、ヘリコプターやジャイロコプターは、ローターの先端速度と同じかそれより速い速度で前進することはできません。これは、後退するローターブレードの低速により後退ブレードが失速するのに対し、前進するローターブレードは航空機の 2 倍の速度で移動し、揚力の非対称性により制御不能な飛行が生じるためです。
しかし、CarterCopter では、固定翼が飛行に必要な揚力を提供します。ローターは無負荷なので、ローターにかかる空気力学的な力は非常に小さいです。つまり、CarterCopter は理論上、ローターの先端速度よりもはるかに速く飛行できます。機体の両側の揚力の非対称性により、ローターは回転時にバタつきますが、Carter Aviation は、これは管理可能だと主張しています。
カーターコプター型航空機の理論上の最高速度は約500mph（800km/h）とされており[16] 、これはヘリコプターの 飛行速度記録の約2倍の速さとなる。[17]
実績
| 外観イメージ | |
|---|---|
| μ（ミュー）の図と式 |
プロトタイプのエンジンは自然吸気式だったため、出力はわずか320馬力（240kW）に制限され、機体の最高速度は173mph（270km/h）でした。[18]これは、従来のオートジャイロよりも約40％高速ですが、 1950年代のジャイロダインよりも遅いです。カスタムジャイロプレーンは時速168.29km（104.6mph）で飛行できます。[19]また、カーターによると、カーターパーソナルエアビークルは時速200マイル（170ノット、320km/h）で飛行します。[20]
重量4,000ポンドのCCTDは毎分750フィート上昇することができます。[6]
1999年から2001年にかけて、致命的ではない衝突事故が4件記録されているが[4] [21] [22] [23]、カーターは7年間で10件の事故を起こしたと主張しているが[24] 、いずれも致命的ではない。[25]
テストパイロットのラリー・ニールは、カーターコプターはヘリコプター、オートジャイロ、固定翼航空機を組み合わせたものであるため、飛行が難しいと主張した。[26]
カーターコプターは2005年6月17日に一瞬、最大ミュー（ミューは対気速度とローター先端速度の比）[10] [27] 1.0を達成したが、これは回転翼航空機がこのレベルに達した初めての事例である。カーターコプターのパイロットは、特に大きな問題はなく、ローター回転数（107rpm）[4]と機体対気速度の通常の変動により、偶然ミュー1に達したと主張した。パイロットは、大きな振動はなく「スムーズ」だったと述べている。[28]このテストは米軍との契約に基づいて実施された。[25]カーターは、2013年にPAVでミュー1を繰り返したと述べている。[20]
しかし、2005年の同じ日に行われた次のテスト飛行で、カーターコプターはハードランディング（墜落）し、[1]大きな損傷を被ったが、パイロットは無傷だった。墜落の原因は、プロペラボルトの破損によりローターを制御するワイヤーが損傷したためである。プロペラはカーター社が設計したもので、長さ8フィートの可変ピッチシミター プロペラで、重量は15ポンド[6]、推力は1850lbfであった。[29] [30]当初、カーターコプターは修理不可能と思われていたが、後の検査で修理可能であることがわかったが、同社は代わりに小型のオープンウィングレスオートジャイロデモンストレーターの開発を選択した。[31]また、2005年後半には、カーターコプターから学んだ教訓を生かして、後継の複合機であるカーターPAV [32] [33]の設計が開始され、2011年に飛行した。[34]
同社は、テストの結果[35] [要出典] 、この機体構造は持続的なホバリングを除くすべての面でヘリコプターを上回る性能を発揮する可能性があり、購入と維持にかかる費用がはるかに安くなるはずだと主張している。同社はまた、巡航速度でのL/Dが固定翼の一般航空機にほぼ匹敵する[35]が、ほぼ垂直な離着陸であると主張している。しかし、蓄積されたローターエネルギーを使用したジャンプ離陸能力は、主翼を取り付けた状態で約16フィート以上まで示されたことはない。
NASAは、 μ=1以上、最大400ノットの対気速度でのカーターコプターのローターのコンピュータモデルを作成した。[36]
仕様
データ元： Aviation Week、[37] American Helicopter Society、[38] AeroNews、[29] Jane's、[4] CarterCopters.com [39]
一般的な特徴
- 定員:乗務員を含め5名
- 翼幅: 32 フィート (9.8 m)
- アスペクト比: 13.4
- 翼型： NACA 65シリーズ
- 自重: 2,000 ポンド (907 kg)
- 最大離陸重量: 4,200 ポンド (1,905 kg)
- 燃料容量: 800 ポンド (363 kg)
- 動力源: GM V-6クレートエンジン1基、離陸時出力350馬力（260kW）[40]
- メインローター直径: 32 フィート (9.8 m)
- メインローター面積: 804.35平方フィート (74.727 m 2 )
- プロペラ: 2枚羽根カーターシミター 可変ピッチプロペラ、直径8フィート（2.4m）
パフォーマンス
- 巡航速度:海面で120ノット（140 mph、230 km/h）
- 予測: 高度50,000フィート（15,240メートル）で時速400マイル（644キロメートル）
- 航続距離:予備燃料搭載時 2,200 海里 (2,500 マイル、4,000 km)、燃料搭載量 800 ポンド (363 kg)
- 予備燃料搭載で1,000マイル（1,609 km）、燃料積載量400ポンド（181 kg）
- 実用上昇限度： 10,000フィート（3,000メートル）[4]
- 揚力抗力: 170 mph (274 km/h) で 7
参照
- シコルスキー S-72 - 固定式停止可能ローターを備えた複合ヘリコプター
- マカロック J-2 - クラッチ付きローターを備えたオートジャイロ
- マクドネル XV-1
関連開発
同等の役割、構成、時代の航空機
参考文献
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外部リンク
- カーター・アビエーション・テクノロジーズ公式サイト
- PilotBugの記事
- 2002年のフライトジャーナルの記事
- ファンサイト