グライダー（航空機）

グライダーは固定翼航空機で、飛行中は揚力面に対する空気の動的反応によって支えられ、自由飛行はエンジンに依存しません。^[1]ほとんどのグライダーにはエンジンがありませんが、モーターグライダーには必要に応じて高度を維持して飛行時間を延長するための小型エンジンがあり（通常、グライダーは高度を維持するために上昇気流に依存します）、中には自力で離陸できるほど強力なものもあります。

グライダーには、翼の構造、空気力学的効率、操縦者の位置、操縦装置、および目的が異なるさまざまなタイプがあります。ほとんどは高度を維持または上昇するために気象現象を利用します。グライダーは主に、グライダー、ハンググライダー、パラグライダーなどの航空スポーツに使用されます。ただし、一部の宇宙船はグライダーとして降下するように設計されており、過去には軍用グライダーが戦争で使用されていました。グライダーのシンプルで馴染みのあるタイプには、紙飛行機やバルサ材のグライダーなどのおもちゃがあります。

glider は、動詞glideの動詞名詞形です。中英語のglidenから派生し、さらに古英語のglīdanから派生しました。glide の最も古い意味は、滑らかな動きではなく、急な走りや跳躍を意味していた可能性があります。学者たちは、その本来の由来については確信が持てませんが、「slide」や「light」との関連が指摘されています。^[2]

近代以前の初期の飛行に関する記録はほとんどの場合検証が難しく、それぞれの乗り物がグライダー、凧、パラシュートのいずれであったか、またそれらがどの程度実際に制御可能であったかは不明である。多くの場合、出来事は起こったとされる時期からかなり経ってから記録される。17世紀の記録には、9世紀の詩人アッバース・イブン・フィルナスがスペインのコルドバ近郊で飛行を試みたが、背中に重傷を負ったと記されている。^{[3]修道士で歴史家の}ウィリアム・オブ・マールズベリ（ 1080年頃-  1143 年頃）によると、修道士のエイルマー・オブ・マールズベリは、1000年から1010年の間に、イングランドのマールズベリにある彼の修道院の屋根から飛び立ち、約200メートル（220ヤード）滑空した後、墜落して足を骨折したとされている。^[4]これらの報告によると、両者とも（羽毛の）翼を使用しており、墜落の原因は尾翼がなかったことだと主張している。^[5]ヘザルフェン・アフメド・チェレビは、 1630年から1632年頃に、ワシのような翼を持つグライダーでイスタンブールのガラタ塔からウスクダル地区までボスポラス海峡上空を飛行したとされている。^{[6] [7] [8]}

公表された科学的原理に基づいた、空気より重い（つまり気球ではない）最初の有人航空機は、ジョージ・ケイリー卿の一連のグライダーであり、1849年頃から翼による短時間のホップを実現した。その後、航空技術を発展させるために、ジャン・マリー・ル・ブリ、ジョン・J・モンゴメリー、オットー・リリエンタール、パーシー・ピルチャー、オクターブ・シャヌート、オーガスタス・ムーア・ヘリングなどの先駆者たちによってグライダーが作られた。リリエンタールは、繰り返し飛行に成功した最初の人物であり（最終的には合計2,000回以上）、上昇気流を利用して飛行時間を延長した最初の人物であった。モンゴメリーのタンデム翼グライダーを使用して、ダニエル・マロニーは1905年に気球発射グライダーで4,000フィートから発射し、高高度の制御飛行を初めて実証した人物である。 ^[9]

ライト兄弟は動力飛行の実現に向けて凧を使った予備テストを行った後、3 種類の有人グライダーを開発しました。彼らは 1911 年に、後期の設計の 1 つからモーターを取り外して、グライダーのテストを再開しました。

戦間期には、ドイツでレーン・ロッシッテン社の支援のもと、レクリエーション用のグライダーが盛んに行われました。米国では、ニューヨーク州エルミラのシュバイツァー兄弟が新たな需要に応えるためにスポーツ用のグライダーを製造しました。グライダーは1930年代にも進化を続け、スポーツ用のグライダーがグライダーの主な用途となりました。性能が向上するにつれて、グライダーはクロスカントリー飛行に使われるようになり、現在では天候が良ければ 1日に数百キロメートル、場合によっては1,000キロメートル以上も定期的に飛行しています^{[10] 。}

軍用グライダーは、第二次世界大戦中に多くの国で兵士の上陸用に開発されました。1944年の戦争末期には、 オフラグ IV-Cで捕虜が脱出手段として密かにグライダー (コルディッツ コック) を製造しました。

足で発進する航空機は、1920年代にリリエンタールやヴァッサークッペの会議で飛行させられていました。しかし、現代のハンググライダーにつながる革新は、1951年にフランシス・ロガロとガートルード・ロガロが補強構造を備えた完全に柔軟な翼の特許を申請したことでした。アメリカの宇宙機関NASAは、ジェミニ宇宙カプセルの回収システムとして使用するために、1957年にこのロガロの翼のさまざまな柔軟および半剛性構成のテストを開始しました。チャールズ・リチャーズとポール・ビクルは、低速飛行と穏やかな着陸が可能な、簡単に構築できる翼を製造するという概念を開発しました。1960年から1962年にかけて、バリー・ヒル・パーマーがこの概念を使用して足で発進するハンググライダーを製造し、1963年にはマイク・バーンズがスキプレーンと呼ばれるカイトハンググライダーを製造しました。1963年、ジョン・W・ディケンソンが商業生産を開始しました。^[11]

1963年1月10日、アメリカ人のドミナ・ジャルバートは、翼型に分割されたセルを持つパラフォイルに関する特許を米国特許3131894で申請した。このパラフォイルは、開いた前縁と閉じた後縁を持ち、空気中の通過によって膨らむラムエア設計であった。^[12]「セイルウィング」は、NASAの宇宙カプセルの回収のためにデビッド・バリッシュによってさらに開発された。テストはリッジリフトを使用して行われた。^{[13] 1965年9月に}ニューヨーク州ハンターマウンテンでテストした後、バリッシュはスキーリゾートの夏のアクティビティとして「スロープソアリング」を推進した（明らかに大きな成功はなかった）。^[14] NASAは1960年代初頭に「パラグライダー」という用語を生み出し、1970年代初頭に「パラグライディング」が初めて使用されたのは、滑空パラシュートを足で発射することを意味するようになった。無人パラグライダーは主にレクリエーション用として使用されていますが、Atair Insectなど軍事用途にも使用されています。

現在、グライダー航空機の主な用途はスポーツとレクリエーションです。

グライダーは 1920 年代から娯楽目的で開発されました。パイロットが上昇気流の利用方法を理解し始めると、揚力と抗力の比率が高いグライダーが開発されました。これにより、次の「揚力」源までの滑空距離が長くなり、長距離飛行の可能性が高まりました。これが、グライダーと呼ばれる人気のスポーツの誕生につながりましたが、この用語は単に下降飛行を指す場合もあります。このような滑空用に設計されたグライダーは、セールプレーンと呼ばれることもあります。

グライダーは主に木材と金属で作られていましたが、現在ではその大半がガラス、カーボンファイバー、アラミド繊維を使用した複合材料で作られています。抗力を最小限に抑えるため、これらのタイプは胴体と細長い翼、つまり高アスペクト比を備えています。当初、初期のグライダーの外観には大きな違いがありました。技術と材料が進歩するにつれて、揚力/抗力、上昇率、滑空速度の完璧なバランスを求める熱望から、さまざまなメーカーのエンジニアが世界中で同様の設計を生み出すようになりました。単座と複座の両方のグライダーが利用可能です。

当初、訓練はコックピットも最小限の計器もない非常に基本的な航空機であるプライマリーグライダーで短い「ホップ」によって行われました。 ^[15] 第二次世界大戦後間もなく以来、訓練は常に2人乗りのデュアルコントロールグライダーで行われてきましたが、作業負荷を分担し、長時間の飛行を楽しむために、高性能の2人乗りも使用されています。 当初はスキッドが着陸に使用されていましたが、現在では大多数が車輪で着陸し、多くの場合は格納式です。モーターグライダーと呼ばれる一部のグライダーは、無動力飛行用に設計されていますが、ピストン、ロータリー、ジェット、または電気エンジンを展開できます。^[16]グライダーは、主に翼幅とフラップに基づいて、 FAIによってグライダー競技クラスに分類されています。

超軽量グライダーのクラスは、マイクロリフトグライダーや「エアチェア」と呼ばれるものなどがあり、最大重量に基づいてFAIによって定義されています。これらは簡単に輸送できるほど軽量で、一部の国では免許なしで飛行できます。超軽量グライダーはハンググライダーと同様の性能を備えていますが、変形可能な構造内の直立した座席に操縦者を固定できるため、衝突時の安全性がさらに向上しています。着陸は通常1つまたは2つの車輪で行われるため、ハンググライダーとは異なります。いくつかの商用超軽量グライダーが登場しては消えていきましたが、現在の開発のほとんどは個人の設計者やホームビルダーによって行われています。

グライダーはグライダーとは異なり、操縦者の脚のみで持ち運び、足で離陸、着陸することができます。^[17]

• オリジナルの、そして現在でも最も一般的な設計であるクラス 1 では、パイロットは柔軟な翼の中央から吊り下げられ、体重を移動することで航空機を制御します。
• クラス 2 ( FAIではサブクラス O-2 と指定) は、スポイラーなどの可動空力面を主な操縦手段として備えた剛性の主要構造を備えています。パイロットはフェアリングで囲まれることがよくあります。これらは最高の性能を発揮しますが、最も高価です。
• クラス 4 のハンググライダーは、無風状態で安全に離陸および/または着陸する一貫した能力を実証することはできませんが、パイロットの脚を使用して離陸および着陸することは可能です。
• クラス 5 のハンググライダーは、主な制御方法として可動式空力表面を備えた剛性の主要構造を備えており、無風状態でも安全に離着陸できます。パイロット フェアリングは許可されていません。

ハンググライダーでは、翼の形状は構造によって決定され、これが、技術的にはクラス3である、他の主要なタイプの足で発進する航空機であるパラグライダーとハンググライダーを区別するものです。一部のハンググライダーにはエンジンがあり、動力付きハンググライダーとして知られています。部品、構造、設計が共通しているため、飛行中ずっとエンジンを使用する場合でも、航空当局によってハンググライダーと見なされることがよくあります。一部のフレキシブル翼動力航空機であるウルトラライトトライクには、車輪付きの着陸装置があり、ハンググライダーではありません。

パラグライダーは、足で離陸して自由に飛行する航空機です。操縦者は、布製の翼の下に吊り下げられたハーネスに座ります。翼にフレームがあるハンググライダーとは異なり、パラグライダーの翼の形状は、翼の前面にある通気孔またはセルに入る空気の圧力によって形成されます。これはラムエア翼と呼ばれています (小型のパラシュート設計に似ています)。パラグライダーは軽量でシンプルな設計のため、大きなバックパックに詰めて運ぶことができ、最もシンプルで経済的な飛行モードの 1 つとなっています。競技レベルの翼は、最大 1:10 の滑空比を達成し、時速 45 km (28 mph) の速度で飛行できます。

セールプレーンやハンググライダーと同様に、パラグライダーは上昇気流（サーマルまたはリッジリフト）を利用して高度を上げます。このプロセスは、ほとんどのレクリエーション飛行や競技の基本ですが、アクロバット飛行や「スポット着陸競技」も行われます。発進は、斜面をジョギングして行うことが多いですが、牽引車の後ろでウインチを使って発進することもあります。パラモーターは、パイロットの背中に取り付けられたモーターで駆動するパラグライダーの翼で、動力付きパラグライダーとも呼ばれます。このバリエーションは、パイロットの背中ではなく車輪付きのフレームにモーターが取り付けられた パラプレーンです。

グライダー、ハンググライダー、パラグライダーは混同されることがあります。パラグライダーとハンググライダーはどちらも足で離陸するグライダーで、どちらの場合も操縦者は揚力面の下に吊り下げられます (「ぶら下がる」)。「ハンググライダー」は機体に剛性構造が含まれているものを指す用語ですが、パラグライダーの主要構造は柔軟で、主に織物で構成されています。

軍用グライダーは、主に第二次世界大戦中に兵士や重装備（グライダー歩兵を参照）を戦闘地域に輸送するために使用された。これにはイギリスのエアスピード ホルサ、ロシアのポリカルポフ BDP S-1、アメリカのウェーコ CG-3、日本のコクサイ Ku-8、ドイツのユンカース Ju 322などがある。これらの航空機は、C-47 ダコタなどの軍用輸送機や、ショート スターリングなどの二次的な任務に就いていた爆撃機によって空中に牽引され、目標までのほとんどの距離を移動した。目標付近で牽引から解放されると、それらは目標に可能な限り近い場所に着陸した。空挺部隊に対する利点は、重装備を着陸させることができることと、兵士が降下地点に分散されるのではなく素早く集合できることであった。グライダーは使い捨てとして扱われ、木材などの一般的な安価な材料で作られたが、少数は回収されて再利用された。朝鮮戦争の頃には輸送機も大型化、高性能化し、軽戦車もパラシュートで投下できるようになり、グライダーは人気を失っていった。

動力飛行機の開発後も、研究目的でグライダーが製造されてきました。動力装置がないため、複雑さが軽減され、製造コストが削減され、開発が迅速化されます。特に、機体の大幅な変更が必要になる可能性のある、十分に理解されていない新しい空力アイデアをテストする場合に有効です。例としては、デルタ翼、全翼、揚力体、その他の非従来型の揚力面が挙げられますが、これらの理論は、実物大の特性を予測するには十分に開発されていませんでした。

空気力学研究用に作られた無動力飛行翼機には、アームストロング・ホイットワース AW52ジェット動力飛行翼機の縮小グライダー版であるホルテン 飛行翼機があります。

揚力体は、動力のないプロトタイプを使用しても開発されました。このアイデアは、 1921年のヴィンセント・ジャスタス・バーネリにまで遡りますが、宇宙船の帰還のための解決策として登場するまで、関心はほとんどありませんでした。従来の宇宙カプセルは方向制御がほとんどなく、従来の翼のある航空機は再突入のストレスに対処できませんが、揚力体は両方の利点を兼ね備えています。揚力体は、通常の薄くて平らな翼を使用せずに胴体自体を使用して揚力を発生させ、宇宙船の再突入中に経験する可能性のある非常に高い超音速または極超音速飛行の翼の構造と抗力を最小限に抑えます。このタイプの例としては、ノースロップ HL-10とマーティン・マリエッタ X-24があります。

NASAの Paresev Rogalloフレキシブル ウィング グライダーは、宇宙船を回収する代替方法を調査するために製造されました。この用途は放棄されましたが、宣伝効果により愛好家がフレキシブル ウィングの翼を現代のハンググライダーに採用するようになりました。

ロケット推進航空機は燃料を急速に消費するため、他の動力源がない限り、ほとんどの航空機は無動力で着陸しなければならない。最初のロケット機はリピッヒ・エンテで、その後の例にはメッサーシュミットMe163ロケット推進迎撃機がある。^{[27] 1946年の}ベルX-1からノースアメリカンX-15までのアメリカの研究用航空機シリーズは、動力ありよりも無動力で飛行する時間の方が長かった。1960年代には無動力揚力体とX-20ダイナソアプロジェクトの研究も行われたが、X20は中止されたものの、この研究は最終的にスペースシャトルにつながった。

NASAのスペース シャトルは 1981 年 4 月 12 日に初飛行しました。シャトルは各宇宙飛行の最後にマッハ25 で再突入し、完全にグライダーとして着陸しました。スペース シャトルと、そのソビエト版であるブラン シャトルは、これまでで断然最速の航空機でした。最近のロケット グライダーの例としては、弾道飛行を目的とした民間資金によるスペースシップワンや、エンジンのテストに使用されているXCOR EZ-Rocketなどがあります。

動力のない回転翼航空機のほとんどはグライダーではなく凧であり、つまり、自由飛行が可能なのではなく、通常は車やボートの後ろに牽引されます。これらは ローター凧として知られています。しかし、ローターからの揚力を利用して垂直速度を下げ、オートジャイロのように降下できる回転翼グライダー「ジャイログライダー」が研究されました。これは、他の航空機から人や機器を降ろす方法として評価されました。

紙飛行機、紙飛行機（英）、紙飛行機（米）、紙グライダー、紙ダーツ、ダーツは、紙や板紙で作られたおもちゃの飛行機（通常はグライダー）です。紙飛行機を作ることは、日本の紙を折る芸術である折り紙にちなんで、エアロガミ（日本語：紙飛行機）と呼ばれることもあります。^[28]

模型グライダーは、実在または架空のグライダーの飛行可能なまたは飛行不可能な模型であり、多くの場合、ポリスチレン、バルサ 材、発泡スチロール、グラスファイバーなどの軽量素材を使用した実物大の飛行機の縮小版です。デザインは、シンプルなグライダーから正確なスケールモデルまで多岐にわたり、非常に大きなものもあります。

大型の屋外モデルは、通常、地上から送信機を使って遠隔操縦する無線操縦グライダーです。これらは、斜面や上昇気流によって生じる揚力を利用して、長時間空中にとどまることができます。これらは、胴体下のフックにリングで取り付けられたロープで風上に巻き上げることができ、モデルが頭上にいるときにロープが下がります。その他の発射方法には、模型動力飛行機を使用して上空に牽引する方法、伸縮性のあるバンジーコードを使用したカタパルト発射、および手動発射があります。手動発射の場合、翼端で手動発射する新しい「ディスカス」スタイルが、以前の「ジャベリン」タイプの発射に大きく取って代わりました。

滑空爆弾は、弾道飛行ではなく滑空飛行を可能にする空力表面を備えた爆弾です。これにより、爆撃機は標的から離れて安全な距離から爆弾を発射できます。ほとんどのタイプには、航空機が爆弾を正確に標的に向けることができる遠隔操作システムがあります。滑空爆弾は、1915 年という早い時期からドイツで開発されました。第二次世界大戦では、対艦兵器として最も効果的でした。今日、一部の空軍は、クラスター爆弾の弾頭で空軍基地を遠隔攻撃できる滑空装置を装備しています。

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