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ファンウィングとは、水平軸クロスフローファンを固定翼と密接に組み合わせた航空機用回転翼の一種である。ファンは固定翼面に気流を送り込み、揚力と前進推力の両方を生み出す。
このコンセプトは、デザイナーのパトリック・ピーブルズによって1997年頃に初めて考案され、彼の会社であるFanWing Ltd.によって開発が進められている。2024年12月現在、飛行試験が行われたドローンは実験機のみである。
クロスフローファンは、中心軸から放射状に伸び、軸に沿って配置されたブレードを備えています。ファンはダクト内に収容されており、ダクトはファンが回転すると方向性のある気流を誘起するように形状が設計されています。FanWingでは、ファンは固定翼の前縁部の上に配置され、翼幅全体にわたって延びています。翼上面はファンの周囲に成形され、ハーフダクトを形成しています。翼弦はファンの後方まで延びており、後部は傾斜した平坦な上面を持つ楔形のフェアリングとして形状が整えられ、後縁まで延びています。
ファンが回転し、上端が後方に、下端が前方に移動すると、固定されたハーフダクトの形状によって空気の正味後方流が発生し、前方推力が生じる。上面上のこの後方流は、ローターと翼の組み合わせの周囲に空気の正味循環を生み出し、垂直揚力をもたらす。
流れによってローター内に渦が閉じ込められ、それが対気速度よりも速く回転し、揚力と推力の両方を大幅に向上させる。[ 1 ]
ファンブレードをシリンダー式芝刈り機のようにわずかに螺旋状にねじることで、ローターの騒音を低減し、動作音を本質的に静かにすることができます。[ 2 ]
固定された後縁楔形部の長さを長くすると、抗力が減少する。[ 2 ]
動力が供給されていない場合、ローターは前進運動中に自動回転し、グライダーとして揚力を発生させます。丸みを帯びた前縁を追加すると、自動回転モードで滑空する際の性能が向上します。ただし、グライドスロープは一般的に悪く、約 1:4 です。[ 2 ]
外側尾翼を追加することで、翼端渦からエネルギーを回収し、全体的な効率を大幅に向上させることができます。これにより、さらに低い最低前進速度が可能になります。[ 3 ]
ラジアルファンはそれ自体で前進推力を発生させるだけでなく、航空機の前進運動とは無関係に翼上面の気流速度を増加させ、それによって従来の翼の失速速度よりも低い前進速度で有効な揚力を発生させる。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
ファンシステムの重量増加と複雑さに加えて、従来の固定翼機と比較していくつかの制約がある。
クロスフローファンは19世紀後半から知られていましたが、回転翼としての利用は、ヨーロッパ在住のアメリカ人パトリック・ピーブルズがSTOLデバイスとして考案し、その後FanWing Co.を設立した1997年まで研究されませんでした。風洞試験と動力付き模型飛行は英国政府の資金援助を受け、2002年と2003年にSMART助成金を受賞しました。 [ 7 ] STOL都市監視市場を主なターゲットとしたプロトタイプドローンの開発が始まりました。[ 8 ] [ 9 ]尾翼を追加する利点は、開発の継続中に発見されました。[ 3 ] 2014年までに、1.5メートル翼セクションの風洞試験に対する支援が、ドイツ航空宇宙センターからの783,000ユーロを含むEUの資金源を通じて提供されるようになりました。[ 10 ]
2024年12月現在、飛行に成功したのは無人開発プロトタイプのみである。