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チャールズ・モーガン・オルムステッド（1881年1月19日- 1948年）はアメリカの航空技術者であった。
チャールズ・M・オルムステッドは天体物理学の博士号を取得しており、20世紀初頭に航空技師となった。14歳の時、彼はグライダーを設計・製作し、これは米国で初めて試験されたモデルの一つとなった。1909年の秋、オルムステッドはピッツ社を率いて、当時製造していた蒸気トラクターとは対照的に、飛行機の生産を開始しようとした。彼は1909年に誘導損失を最小限に抑えたプロペラの設計・製作から始め、1910年には、当時の超軽量構造とは対照的に、固有の安定性と効率的な流線型の翼形を持つ、堅牢な構造の試作機を製作した。オルムステッドの最小誘導損失プロペラは、1914年にカーチス社製の飛行艇「エディス」と「アメリカ」の飛行、および1917年と1918年の様々な軍用機の飛行において、上昇率、速度、および空中に運ぶ重量で多くの記録を打ち立てました。標準設計よりも効率が20%向上したため、オルムステッドの最小誘導損失プロペラは、 1919年のNC飛行機による歴史的な大西洋横断飛行の最初の区間でも使用されました。チャールズ・オルムステッドは、現代的な意味でのアメリカ初の科学的に訓練された航空技術者と位置づけることができます。つまり、数学的手法を空気の流れ、プロペラ設計の科学的研究、および航空機の設計と製造のための材料の強度と重量の分析に適用した人物です。
オルムステッドは、1894年に13歳でグライダーを設計、製作、飛行させた米国初の人物ではなかったが、おそらく子供としては最初の人物だっただろう。1894年、チャールズ・オルムステッドはグライダーを設計・製作し、翌年には当時アメリカで達成された最長のグライダー飛行を成し遂げた。特筆すべきは、1910年からオルムステッドが流線型のモノコック構造の航空機を設計・製作した最初の人物であり、誘導損失を最小限に抑えたプロペラを開発した最初の人物であることは間違いない。
1894年と1895年に、チャールズ・オルムステッドはハーバード大学に在籍した。ハーバード大学卒業後、オルムステッドは1902年から1906年までゲッティンゲン大学とボン・ヴィルヘルム研究所に通い、ボンで博士号を取得した。1908年、オルムステッドは誘導損失を最小限に抑えるプロペラの実験と理論的研究を開始した。ライト兄弟による初の動力飛行成功からわずか5年後、チャールズ・オルムステッドは飛行機用プロペラから得られる最大の効率を実現するためのブレード形状とピッチを記述する初期方程式を開発した。1909年に行われた実物大プロペラの史上初の風洞実験において、オルムステッドは自身の設計とプロペラ理論を完成させた。
このような効率の向上は、アメリカ号（1914年）や4機のカーチスNC （1919年）など、初期の大西洋横断飛行艇の成功に不可欠であり、これらはすべてオルムステッド・プロペラを使用していた。計画されていた大西洋横断飛行の準備として、1914年7月12日に最終テストを行った後、グレン・カーチスはオルムステッド・プロペラを「私がこれまで見た中で最も優れていて最も効率的なもの」と公に発表した。 1908年にプロペラ方程式を開発してから2年後、オルムステッドはバッファロー・ピッツ社と共同で試作機を量産するためにシンジケートを結成した。
1851年に設立されたバッファロー・ピッツ社は、世界最大の脱穀機と蒸気機関の製造会社へと成長した。エリー運河沿いのバッファロー港湾地区、通称「湖の女王都市」に位置する同社は、世界各地に農機具を出荷していた（図3）。1909年の秋、チャールズ・オルムステッドはバッファロー・ピッツ社の建物の3階に空気力学研究所を設立し、そこで既に開発していた「誘導損失最小」プロペラ製造のための数学的手法を検証した。オルムステッドにとって最大の魅力は、ピッツ社に電力を供給していたナイアガラの滝の巨大な発電機であった。これにより、制御可能な高出力の電動モーターを使用して高速の風を発生させ、風洞内でプロペラや飛行機の模型を正確にテストすることが可能になった。 1910年の春、オルムステッドはピッツ社を率いて、当時製造していた蒸気トラクターとは対照的に、飛行機の製造を開始しようと試みた。彼はまず、当時の超軽量構造とは対照的に、堅牢な構造の試作機を設計・製作することから始めた。この飛行機は、本来的に安定性があり、効率的な流線型のフォルムを備えていた。ピッツ社の蒸気機関が重くて扱いにくかったのとは対照的に、この飛行機は軽やかで優美だった。しかし残念ながら、バッファロー・ピッツ社は事業の多角化に踏み切るのが遅すぎ、1912年から1914年にかけての大恐慌の犠牲となった。
1912年までにほぼ完成したオルムステッド・モノコック・バードは、科学的に設計された構造を持つ、真に堅牢な「飛行機」として初めて建造されたもののひとつとなるだろう。その翼は、薄板クロムバナジウム鋼板、アルミニウム、バスウッドの積層材でできており、すべてしっかりとリベットで接合されていた。胴体は、スプルース・グースという名前にもかかわらず、モノコック積層バーチ材で成形されていた。建造に使用された材料と部品の重量と強度を慎重にテストすることが設計において極めて重要な役割を果たし、抗力を最小限に抑え揚力を最大化するために風洞でのテストも行われた。オルムステッド・バッファロー・ピッツ機と同時代の飛行機は、木製の骨組みと、多くの場合竹製のフレームを漆塗りの布で覆った、基本的に超軽量設計の機体であった。カーチス飛行艇でさえ、薄い木製の船体を持ち上げるためにゴム引きの布製の翼を使用していた。オルムステッドの飛行機では、操縦席は圧縮可能な積層木材構造に囲まれるため、墜落時にはこれらの構造が衝撃の大部分を吸収する。飛行中および失速付近での「固有の安定性」と、機首から着陸するための「特殊な着陸装置」を組み込むことで、オルムステッドは「飛行機による移動を自動車による移動と同じくらい安全で実現可能なものにしたい」と考えていた。
チャールズ・オルムステッドが1910年にバッファロー・ピッツ・オルムステッド・シンジケートのために設計した試作機は、1935年のDC-3と同じ形状の、傾斜角が無限に変化する高アスペクト比の翼を備えている。また、機首から引き込む着陸装置、高アスペクト比のT字型尾部、進行方向に回転するジャイロスコープで安定した空冷式グノームエンジンも備えている。最大効率の2つの逆回転プッシャープロペラは、翼の頂点と車輪取り付け部の覆われた表面に近接して取り付けられ、渦流を打ち消している。その上と後ろには、残りの渦流を直接揚力と推力に変換するための特別な支柱がある。プロペラの渦流は上昇行程では抑制されるが、下降行程では自由に回転し、離陸時の揚力を増加させる。
この飛行機の画期的な革新は、すべての部品が標準的な強度冗長性と最小重量に基づいて慎重に応力解析されたことです。すべての木製部品は中空スキン応力構造でした。すべての部品の設計図と型紙が作成されたため、バッファロー・ピッツ社は1912年後半に成功した試作機の組み立てライン生産をすぐに開始することができました。バッファロー・ピッツ・オルムステッド飛行機の多くの特徴は、2007年と2008年のNASA賞を受賞したカーボンファイバー製の2008年型ピピストレル・ウイルスにも取り入れられています。ウイルスもまた、翼の下に吊り下げられた流線型の胴体と、高く持ち上げられたT字型の尾部を採用しています。ウイルスのプロペラもオルムステッド特許タイプです。100年近く隔てられた2機の飛行機の全体的な類似性は非常に印象的です（図18～19）。現在、この飛行機はスミソニアン博物館のウドヴァー・ハジー・センターで誰でも見ることができるが、バッファロー・ピッツ社の痕跡は何も残っていない。第4通りの両側、バージニア通りとカロライナ通りの間のブロックを占めていた複合施設全体は更地になり、学校の運動場になっている。おそらく、もしオルムステッド・バードが飛ぶ機会を与えられていたら、着陸時の前輪の衝撃を吸収したであろうスポールディング社のフットボールを偲んで、今ではフットボール場のゴールポストが、バードが翼を失った場所を示している。
薄板クロムバナジウム鋼板、アルミニウム板、バスウッド積層材で翼を作り、モノコック構造の積層バーチ材とクロムバナジウム鋼板で胴体を成形したオルムステッド・バッファロー・ピッツ1912モノコックバードは、科学的に設計された構造を持つ最初の真の「飛行機」の一つとして製造された。この飛行機の開発は、1912年夏にバッファロー・ピッツ社が倒産したため、90%完成した時点で中止された。その後、チャールズ・オルムステッドはCMO物理研究所を設立し、超高効率プロペラの製造と販売を7年間独自に続けた。
実際、オルムステッドプロペラを搭載した飛行艇は1914年に世界重量記録を2度更新し、オルムステッドプロペラを搭載したマクドネル水上飛行機は1917年に海軍の上昇記録を樹立し、ル・ペール戦闘機は1918年にオルムステッドプロペラで史上最速の飛行を記録した。オルムステッドプロペラはNCボートが1500ポンドの重量増で飛行することを可能にし、離陸距離も半分に短縮した。チャールズ・オルムステッドは1942年の春にスーパー輸送用WIGE（地面効果翼）機を設計した最初の人物でもある。この取り組みから最終的にハワード・ヒューズの巨大飛行艇「スプルース・グース」が開発されたことは、ジョン・タワーズとの会合のメモが示している（オルムステッド2020：226～230）。
オルムステッドは生涯で動力飛行をわずか4回しか行わなかった。
オルムステッド、ギャレット。『翼を切り落とされた：飛行史におけるチャールズ・オルムステッドの役割』 2020年。Academia.edu。