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ヘリコプターは、水平方向に回転するローターによって揚力と推力を得る回転翼航空機の一種です。これにより、ヘリコプターは垂直離着陸、ホバリング、前方、後方、および横方向への飛行が可能になります。[ 1 ]これらの特性により、固定翼航空機や多くの短距離離着陸機（STOL）または短距離離着陸垂直着陸機（STOVL ）が滑走路なしでは運用できない混雑した地域や孤立した地域でヘリコプターを使用できます。
フォッケウルフFw 61 は、 1936 年に初めて実用的で完全に制御可能なヘリコプターとして成功を収め、1942 年にシコルスキー R-4 は本格的な量産体制に入った最初のヘリコプターとなった。1939 年から 1943 年にかけて、イゴール・シコルスキーはVS-300の開発に取り組み、4 回の改良を経て、単一のメイン ローターと単一のテール ローターを備えた現代のヘリコプターの基礎となった。
初期の設計では複数のメインローターが使用されていましたが、現在では単一のメインローターと垂直方向のアンチトルクテールローターを組み合わせた構成（ユニコプター、単翼のモノコプターとは異なる）が最も一般的なヘリコプターの構成となっています。ただし、積載量がモノローターよりも大きいため、タンデムローターまたは横置きローター構成のツインローターヘリコプター（バイコプター）が使用されることもあり、同軸ローター、ティルトローター、複合ヘリコプターも現在では飛行しています。 4ローターヘリコプター（クワッドコプター）は、 1907年にフランスで初めて開発され、他のタイプのマルチコプターとともに、21世紀初頭のドローンレースや航空写真市場の急速な拡大に伴い、商用無人航空機（ドローン）などの特殊な用途向けに主に開発されてきました。また、最近では、砲撃観測、空中爆撃、特攻ドローンなどの兵器化された用途にも使用されています。
英語のhelicopterという単語は、1861 年にGustave Ponton d'Amécourtによって造語されたフランス語のhélicoptèreから派生したもので、古代ギリシャ語の語根helix ( ἕλιξ、属格helikos (ἕλῐκος)、「らせん、螺旋、渦巻き、巻き込み」) [ 2 ]とpteron ( πτερόν 、「翼」) [ 3 ] [ 4 ]から構成されています。
この単語は、英語話者によってしばしば（語源的には誤って）heli-と-copterから構成されるものとして再括弧に入れられ、helipadやquadcopterのような単語につながっています。[ 5 ] [ 6 ]英語の「helicopter」の愛称には、「chopper」、「copter」、「heli」、「whirlybird」などがあります。アメリカ軍では、よく使われる軍のスラングとして「helo」（発音は/ˈhiː.loʊ/）があります。
ヘリコプターは、水平方向に回転する 1 個以上のローターによって揚力と推力が供給される回転翼航空機の一種です。 [ 7 ]対照的に、オートジャイロ(またはジャイロプレーン) とジャイロダインは、飛行範囲の全部または一部で自由に回転するローターを備え、機体を前進させるために別の推力システムに依存しているため、気流によってローターが回転し、揚力が発生します。複合ヘリコプターも別の推力システムを備えていますが、通常の飛行中はローターに動力を供給し続けます。米国の連邦規則では、「ヘリコプター」とは、水平方向の動きを主にエンジン駆動のローターに依存する回転翼航空機を意味すると規定されています。[ 8 ]
ローターシステム、あるいは単にローターとは、ヘリコプターの回転部分で、揚力を発生させる役割を担います。ローターシステムは、メインローターのように水平に取り付けられ、垂直方向の揚力を発生させる場合もあれば、テールローターのように垂直に取り付けられ、メインローターのトルクに対抗する水平方向の推力を発生させる場合もあります。ローターは、マスト、ハブ、そしてローターブレードで構成されています。
マストは、トランスミッションから上方に伸びる円筒形の金属製のシャフトです。マストの最上部には、ローターブレードを取り付けるハブと呼ばれる部分があります。メインローターシステムは、ローターブレードがハブに対してどのように取り付けられ、どのように動くかによって分類されます。基本的なタイプは、ヒンジレス式、完全関節式、ティータリング式の3種類ですが、最新のローターシステムの中には、これらの組み合わせを使用しているものもあります。
ほとんどのヘリコプターはメインローターが1つですが、その空気抵抗によって生じるトルクは、反対方向のトルクで相殺する必要があります。イゴール・シコルスキーがVS-300に採用した設計は、小型のテールローターでした。テールローターは尾部を押し引きすることでトルク効果を打ち消し、これがヘリコプター設計で最も一般的な構成となり、通常はテールブームの先端に配置されます。
ヘリコプターの中には、テールローターの代わりにダクテッドファン（フェネストロンまたはファンテールと呼ばれる）やNOTARなどの他のアンチトルク制御を使用するものもある。NOTARは、テールブームのコアンダ効果を利用して翼が揚力を発生させるのと同様の方法でアンチトルクを提供する。 [ 9 ]
2つ以上の水平ローターを逆方向に回転させる構成は、アンチトルクテールローターに頼らずに航空機のトルクの影響を打ち消すために用いられるもう一つの構成です。これにより、通常テールローターに回される必要のある動力をメインローターに完全に伝達することができ、航空機の動力効率と揚力が向上します。回転翼航空機にメリットをもたらす逆回転効果を利用する一般的な構成はいくつかあります。
ヘリコプターに使用されるエンジンの数、サイズ、種類によって、そのヘリコプターの設計におけるサイズ、機能、能力が決まります。初期のヘリコプターエンジンは、ゴムバンドやスピンドルなどの単純な機械装置であったため、ヘリコプターのサイズは玩具や小型模型に限られていました。最初の飛行機が飛行する半世紀の間、蒸気機関はヘリコプターの空力学の理解を深めるために使用されましたが、出力が限られていたため、有人飛行は不可能でした。19世紀末に内燃機関が導入されたことで、ヘリコプター開発の転換点となり、人間を持ち上げられるほど強力なエンジンが開発・生産されるようになりました。
初期のヘリコプター設計では、特注エンジンや飛行機用に設計されたロータリーエンジンが使用されていましたが、これらはすぐに、より強力な自動車用エンジンや星型エンジンに取って代わられました。20世紀前半のヘリコプター開発における最大の制約要因は、エンジンの出力が垂直飛行時のエンジンの重量を上回れなかったことでした。初期の成功したヘリコプターでは、入手可能な最小のエンジンを使用することでこの問題が克服されました。小型の水平対向エンジンが開発されると、ヘリコプター業界は小型ヘリコプターに容易に適合できる軽量の動力源を見つけましたが、星型エンジンは大型ヘリコプターに引き続き使用されました。
タービンエンジンは航空業界に革命をもたらしました。そして、1951年12月に前述のKaman K-225によって初めて開発されたヘリコプター用ターボシャフトエンジンは、ついにヘリコプターに高出力かつ軽量なエンジンをもたらしました。ターボシャフトエンジンはピストンエンジンよりも信頼性が高く、特にヘリコプターに必要な持続的な高出力発生においてその優位性を発揮します。ターボシャフトエンジンは設計するヘリコプターのサイズに合わせて小型化できるため、現在では最も軽量なモデルを除くすべてのヘリコプターがタービンエンジンを搭載しています。
ローターの先端からローターを駆動するために開発された特殊なジェットエンジンは、チップジェットと呼ばれます。リモートコンプレッサーで駆動するチップジェットはコールドチップジェット、燃焼排気で駆動するチップジェットはホットチップジェットと呼ばれます。コールドジェットヘリコプターの例としてはシュドウエスト・ジン、ホットチップジェットヘリコプターの例としてはYH-32ホーネットが挙げられます。
ラジコンヘリコプターや小型のヘリコプター型無人航空機の中には、電気モーターやオートバイのエンジンを使用するものがある。[ 12 ]ラジコンヘリコプターには、ガソリン以外の燃料、例えばニトロメタンを使用するピストンエンジンが搭載されている場合もある。ヘリコプターで一般的に使用されているタービンエンジンの中には、ジェット燃料の代わりにバイオディーゼルを使用できるものもある。[ 13 ] [ 14 ]
人力で動くヘリコプターもある。
トランスミッションは、エンジンからローターに動力を伝達する機械システムです。トランスミッションは、ギア、ベアリング、クラッチ、シャフトのシステムで、いくつかの機能を実行します。(1)ドライブシャフトのアライメントをローターシャフトのアライメントに合わせる。(2) ドライブシャフトの回転数をローターの低い回転数に減速する。(3) エンジンがローターに接続または切断できるようにする。テールローター付きヘリコプターの場合、トランスミッションの駆動系は、メインローターにつながる経路とテールローターにつながる経路の 2 つの経路に分岐します。[ 15 ] : 4-10 ～ 4-13 [ 16 ] [ 17 ]
ヘリコプターエンジンの駆動軸は通常、ローター軸と一直線になっていないため、トランスミッションは駆動軸の向きをローターの軸に合わせるように変換する必要があります。多くのエンジンの駆動軸は水平に配置されていますが、メインローター軸（「マスト」）は通常垂直であり、テールローター軸はエンジンの駆動軸に対して垂直であることが多いです。トランスミッションには、駆動軸の向きをローター軸の向きに変換する一連のギア（通常はベベルギア）が含まれています。 [ 15 ]： 4-12 [ 18 ]
トランスミッションは、エンジンの回転数をローターに必要な低い回転数まで減速します。ギアリングを適用する前のエンジンの出力ドライブシャフトは、通常 3,000 ～ 50,000 RPM です (タービンエンジンは通常、ピストンエンジンよりも回転数が高いです)。メインローターは通常 300 ～ 600 RPM で回転します。テールローターがある場合は、通常 1,000 ～ 5,000 RPM で回転します (特定のヘリコプターモデルの回転数は通常固定されています。上記の回転数範囲は、さまざまなヘリコプターモデルを表しています)。[ 19 ] トランスミッションには、エンジンの回転数をローターの回転数まで減速するための一連の減速ギアが含まれています。ベベルギア、遊星ギア、 ヘリカルギア、平歯車など、いくつかの種類の減速ギアが使用される場合があります。ほとんどのトランスミッションには複数の減速ギアが含まれています。エンジン自体には、エンジンの内部シャフトと出力駆動シャフトの間に減速ギア（多くの場合平歯車）が含まれている場合があります。メインローターの基部には減速ギア（通常は遊星歯車）が備わっている場合があります。また、テールローターとテールローターにつながるシャフトにも減速ギアが備わっている場合があります。[ 15 ]： 4-11
トランスミッションには、ローターをエンジンに接続または切断するためのクラッチが1つ以上含まれていることが多い。クラッチは、エンジンが始動して回転速度を上げ、ローターの負荷を受ける前に回転できるようにするために必要である。また、エンジン故障時にもクラッチが必要である。その場合、ローターはエンジンから切り離されなければならず、ローターは回転を続け、オートローテーションを実行できる。ヘリコプターのクラッチは通常、遠心力を利用するフリーホイールクラッチ（スプラグクラッチが一般的に使用される）であるが、ベルト駆動クラッチも使用される。[ 15 ]： 4-7、4-12 ～4-13
ヘリコプターには4つの飛行制御入力があります。これらは、サイクリック、コレクティブ、アンチトルクフットペダル、そしてスロットルです。
サイクリックコントロールは通常、操縦士の両足の間に位置し、一般的にサイクリックスティック、または単にサイクリック、あるいはスティックと呼ばれ、前後左右に動かすことができます。ほとんどのヘリコプターでは、サイクリックはジョイスティックに似ています。しかし、ロビンソンR22、ロビンソンR44、ロビンソンR66は独自のシータリングバー式サイクリックコントロールシステムを備えており、一部のヘリコプターでは、サイクリックコントロールが頭上からコックピット内に降りてくるようになっています。
サイクリックは、メインローターブレードのピッチを周期的に変化させることからサイクリックと呼ばれています。前進飛行状態では、ブレードが回転するにつれて、前進回転するブレードは後退回転するブレードよりも高速になり、それに伴って揚力も増加します。そのため、前進回転するブレードの迎角は後退回転するブレードよりも小さくなければならず、そうでないとヘリコプターは後退回転するブレード側に傾いてしまいます。これはブレードが1回転するごとに周期的に起こるため、この制御はサイクリックと呼ばれています。サイクリックはこの差動角度を制御します。
サイクリックはローターの傾きを制御します。ホバリング時には、サイクリックはヘリコプターの地上での動きを制御します。飛行時には、サイクリックはヘリコプターのピッチとロールを制御します。
ホバリング時、パイロットがサイクリックを前方に押すと、ローターディスクが前方に傾き、ローターは前方に推力を発生させます。パイロットがサイクリックを横に押すと、ローターディスクはその方向に傾き、その方向に推力を発生させ、ヘリコプターは横方向に移動します。
歳差運動のため、サイクリックはメインローターの所望の傾斜角よりも90度前にスワッシュプレートを移動させます。これはローターが停止しているときに確認できます。ブレードが前後方向に整列している場合、サイクリックを前方に動かしてもブレードの角度は変わりませんが、サイクリックを横方向に動かすとブレードの角度が変わります。
飛行中、サイクリックは飛行機の操縦桿のように機能します。サイクリックを前方に動かすと機首が下がり、速度が上がります。サイクリックを後方に動かすと機首が上がり、機体が減速します。サイクリックを横に動かすとヘリコプターはその方向にロールし、協調飛行を前提とすれば、通常はその方向に旋回します。
コレクティブピッチコントロール（またはコレクティブ）は、操縦席の左側に配置されており、摩擦調整機構によって意図しない動きを防ぎ、操縦者の左手を他の作業に自由に使えるようになっています。コレクティブは、メインローターブレードすべてのピッチ角を、回転位置とは独立して、一斉に（つまり同時に）変更します。したがって、コレクティブを上に操作すると、すべてのブレードの迎角が均等に増加し、メインローターシステムに揚力（出力）が加わり、ヘリコプターの速度や高度を上げることができます。コレクティブを下げると、メインローターシステムからの揚力が減少します。
スワッシュプレートは、メインブレードのコレクティブピッチとサイクリックピッチを制御します。スワッシュプレートはメインシャフトに沿って上下に移動し、ブレードのピッチを変更します。操縦桿はコレクティブシステムとサイクリックシステムを介してスワッシュプレートに接続されており、両方のシステムが独立してブレードの角度を制御できるようになっています。
アンチトルクペダルは、固定翼機のラダーペダルと同じ位置にあり、機首の向き、つまりヨーを制御するという同様の目的を果たします。ペダルを特定の方向に踏み込むと、テールローターブレードのピッチが変化し、テールローターによって発生する推力が増減し、踏み込んだペダルの方向に機首がヨーします。ペダルは機械的にテールローターのピッチを変化させ、発生する推力の量を調整します。ヘリコプターは飛行機に見られるような逆ヨーを示さず、前進飛行中に旋回する際には一般的にペダルは必要ありません。ペダルの使用は、ホバリング時のコレクティブと密接に関係しています。例えば、コレクティブを上げるとメインローターシステムの空気抵抗が増加し、ヘリコプターがヨーします。ペダルはそのヨーを打ち消すために使用されます。
サイクリックとコレクティブの両方に、パイロットが空力トリム、エンジン回転数トリム、無線機とインターホン、フックリリース、ウォーターリリースなどを制御するためのさまざまなトグルスイッチやスイッチが用意されています。これにより、パイロットは操縦桿から手を離すことなくこれらの機能を操作できます。
ヘリコプターのローターは、狭い回転数範囲で動作するように設計されています。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 19 ]スロットルは、固定比のトランスミッションを介してローターに接続されているエンジンによって生成される動力を制御します。スロットルの目的は、ローターの回転数を許容範囲内に維持し、飛行に必要な揚力を発生させるのに十分なエンジン出力を維持することです。スロットル制御は、コレクティブ制御に取り付けられたオートバイ式のツイストグリップです。
複合ヘリコプターは、推力のための追加システムと、通常は小型の固定翼を備えています。これにより、巡航時にローターの負荷が軽減され、回転速度を落とすことができるため、航空機の最高速度が向上します。ロッキード AH-56A シャイアンは、前進飛行中にエンジン出力の最大 90% をプッシャー プロペラに振り向けました。[ 24 ]
ヘリコプターの飛行には、ホバリング、前進飛行、そしてその2つの間の移行という3つの基本的な状態がある。
ホバリングはヘリコプター操縦で最も難しい部分です。ヘリコプターを必要な場所に維持するためには、パイロットによる絶え間ない操縦入力と修正が必要です。[ 25 ]タスクの複雑さにもかかわらず、ホバリング中の操縦入力は単純です。サイクリックは水平面内のドリフトをなくすために使用され、つまり前後左右を制御します。コレクティブは高度を維持するために使用されます。ペダルは機首の方向または方位を制御するために使用されます。ホバリングを非常に難しくしているのは、これらの制御の相互作用です。いずれかの制御を調整すると、他の 2 つの調整が必要になり、絶え間ない修正のサイクルが生まれます。さらに、メイン ローター システムの揚力中心は、ヘリコプターの重心 (CG) よりかなり上にあります。したがって、ホバリング中のヘリコプターの横方向の摂動は、ローター揚力がヘリコプターのロールまたはピッチを増大させるため、正のフィードバック ローター揚力とヘリコプターの CG の状況で増加する傾向があります。ヘリコプターの横方向の動きは、ローターの揚力側ベクトルによって誘発されるロールよりも遅れるため、経験の浅いパイロットはパイロット誘発振動（PIO）に陥り、最終的には操縦不能に陥る。
ホバリング中のヘリコプターは、機体を押し下げる空気の渦に囲まれています。これは、地面効果内でのホバリング、または地面効果外でのホバリングの場合があります。したがって、ホバリング中は、エンジンはヘリコプターの重量と、ローターシステムへの下向きの空気の流れの両方に対抗するのに十分な出力を供給する必要があります。ヘリコプターがホバリングから前進飛行に移行すると、この下向きの渦から抜け出し、並進揚力と呼ばれる状態に入ります。この状態では、出力を増やすことなく揚力が増加します。この状態は、通常、対気速度が約16～24 ノット (30～44 km/h、18～28 mph)に達したときに発生し、ヘリコプターが飛行するために必要となる場合があります。ランニング テイクオフと呼ばれる操縦では、飛行に必要な揚力が得られるまで、ヘリコプターを地面上で徐々に速度を上げて滑走させます。
前進飛行時、ヘリコプターの操縦系統は固定翼機の操縦系統とよく似た挙動を示します。サイクリックを前方に押すと機首が下がり、結果として対気速度が増加し高度が低下します。サイクリックを後方に押すと機首が上がり、ヘリコプターの速度が低下して上昇します。一定の対気速度を維持しながらコレクティブ（出力）を上げると上昇し、コレクティブを下げると下降します。コレクティブを下げる操作とサイクリックを後方に押す操作、またはコレクティブを上げる操作とサイクリックを前方に押す操作を組み合わせることで、一定の高度を維持しながら対気速度を変化させることができます。ヘリコプターは逆ヨーを示さず、旋回時であっても前進飛行中は一般的にペダル操作は必要ありません。
エンジンが故障したり、ローターシステムから切り離されたりすると、ヘリコプターはオートローテーション状態に入ります。この状態では、エンジンの動力でローターを回転させるのではなく、ローター内を上昇する空気の流れによってヘリコプターのメインローターが回転します。
ヘリコプターの運用特性、すなわち垂直離着陸能力、長時間ホバリング能力、低速条件下での操縦性により、他の航空機ではこれまで不可能だった、あるいは地上で実行するには時間や労力がかかった作業を行う上で有利であることが証明されています。今日、ヘリコプターの用途には、人や貨物の輸送、軍事用途、建設、消防、捜索救助、観光、医療輸送、法執行、農業、報道、航空観測などがあります。[ 26 ]
長いケーブルやスリングで荷物を運ぶのに使われるヘリコプターは、空中クレーンと呼ばれます。空中クレーンは、無線送信塔や大型空調設備などの重機を高層ビルの屋上に設置したり、丘や山の頂上に建てられた無線塔のように遠隔地で物を持ち上げる必要がある場合に使われます。ヘリコプターは、伐採業界で空中クレーンとして使われ、車両が通行できない地形や、環境上の懸念から道路建設が禁止されている場所から木を持ち上げます。[ 27 ]これらの作業は、荷物を運ぶのに長い一本のスリングラインが使われることから、ロングラインと呼ばれています。[ 28 ]軍事では、ヘリコプターは、通常の貨物機には収まらない特大の吊り下げ荷物、例えば大砲、大型機械（野戦レーダー、通信機器、発電機）、またはばら積み貨物のパレットの配送によく使われます。軍事作戦において、これらのペイロードは、山岳地帯や河川地帯、あるいは海上の海軍艦艇によってアクセスが困難な遠隔地に届けられることが多い。
電子ニュース収集において、ヘリコプターは1960年代後半から主要なニュース記事の空撮映像を提供してきた。また、映画ではカメラの前と後ろの両方でヘリコプターが使用されている。[ 29 ]
史上最大規模の非戦闘ヘリコプター作戦は、1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故後の災害対策作戦であった。数百人のパイロットが空中投下や偵察任務に従事し、数ヶ月にわたり1日に数十回の出撃を行った。
「ヘリタック」とは、山火事の消火にヘリコプターを使用することです。[ 30 ]ヘリコプターは空中消火（放水）に使用され、タンクを装備したり、ヘリバケットを運搬したりすることができます。バンビバケットなどのヘリバケットは、通常、湖、川、貯水池、または可搬式タンクにバケットを沈めて水を汲み上げます。ヘリコプターに装備されたタンクは、ヘリコプターが地上にいる間にホースから水を汲み上げるか、ヘリコプターが水源の上空でホバリングしている間に吊り下げられたシュノーケルを通して湖や貯水池から水を吸い上げます。ヘリタックヘリコプターは、アクセスできない場所にロープ降下する消防士を輸送したり、消防士に物資を補給したりするためにも使用されます。一般的な消防ヘリコプターには、ベル205の派生型やエリクソンS-64エアクレーンヘリタンカーなどがあります。
Helicopters are used as air ambulances for emergency medical assistance in situations when an ambulance cannot easily or quickly reach the scene, or cannot transport the patient to a medical facility in time. Helicopters are also used when patients need to be transported between medical facilities and air transportation is the most practical method. An air ambulance helicopter is equipped to stabilize and provide limited medical treatment to a patient while in flight. The use of helicopters as air ambulances is often referred to as "MEDEVAC", and patients are referred to as being "airlifted", or "medevaced". This use was pioneered in the Korean War, when time to reach a medical facility was reduced to three hours from the eight hours needed in World War II, and further reduced to two hours by the Vietnam War.[31] In naval service a prime function of rescue helicopters is to promptly retrieve downed aircrew involved in crashes occurring upon launch or recovery aboard aircraft carriers. In past years this function was performed by destroyers escorting the carrier, but since then helicopters have proved vastly more effective.
Police departments and other law enforcement agencies use helicopters to pursue suspects and patrol the skies. Since helicopters can achieve a unique aerial view, they are often used in conjunction with police on the ground to report on suspects' locations and movements. They are often mounted with lighting and heat-sensing equipment for night pursuits.
Military forces use attack helicopters to conduct aerial attacks on ground targets. Such helicopters are mounted with missile launchers and miniguns. Transport helicopters are used to ferry troops and supplies where the lack of an airstrip would make transport via fixed-wing aircraft impossible. The use of transport helicopters to deliver troops as an attack force on an objective is referred to as "air assault". Unmanned aerial systems (UAS) helicopter systems of varying sizes are developed by companies for military reconnaissance and surveillance duties. Naval forces also use helicopters equipped with dipping sonar for anti-submarine warfare, since they can operate from small ships.
石油会社は、海上や遠隔地にある掘削現場へ作業員や部品を迅速に輸送するためにヘリコプターをチャーターする。船舶に比べて速度が速いため、ヘリコプターの高い運用コストは、石油プラットフォームの操業継続を確保する上で費用対効果が高い。この種の業務を専門とする企業は数多く存在する。
NASAは、火星探査（探査車と共に）に使用される重量1.8kg （4.0ポンド）のヘリコプター「インジェニュイティ」を開発した。2021年2月に運用を開始し、73回の出撃後、ローターブレードの損傷が続いたため2024年1月に退役した。火星の大気は地球の100分の1の薄さであるため、2枚のブレードは毎分約3,000回転で回転し、これは地上のヘリコプターの約10倍の速さである。[ 32 ]
2017年には、民間ヘリコプター926機が36億8000万ドルで出荷され、エアバス・ヘリコプターズが369機で18億7000万ドル、レオナルド・ヘリコプターズが102機で8億600万ドル（最初の3四半期のみ）、ベル・ヘリコプターが132機で6億9600万ドル、ロビンソン・ヘリコプターが305機で1億6100万ドルでトップとなった。 [ 33 ]
2018年10月時点で、民間または政府機関が運用する運用中および保管中のヘリコプター38,570機のうち、ロビンソン・ヘリコプターが24.7%でトップ、次いでエアバス・ヘリコプターズが24.4%、ベルが20.5%、レオナルドが8.4%、ロシアン・ヘリコプターズが7.7%、シコルスキー・エアクラフトが7.2%、MDヘリコプターズが3.4%、その他が2.2%となっている。 最も普及しているモデルはピストンエンジンのロビンソンR44で5,600機、次いでH125/ AS350が3,600機、ベル206が3,400機となっている。 最も多かったのは北米で34.3%、次いでヨーロッパが28.0%、アジア太平洋が18.6%、ラテンアメリカが11.6%、アフリカが5.3%、中東が1.7%でした。[ 34 ]
垂直飛行に関する最も古い記録は中国から来ています。紀元前400年頃から[ 35 ] 、中国の子供たちは竹製の飛行玩具（または中国のコマ）で遊んでいました。[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]この竹製のコプターは、ローターに取り付けられた棒を転がすことで回転します。回転によって揚力が発生し、放すと玩具は飛びます。[ 35 ] 4世紀の葛洪による道教の書物『抱朴子（簡素さを抱く師）』には、回転翼航空機に内在するいくつかの考え方が記述されていると伝えられています。[ 39 ]
中国のヘリコプターのおもちゃに似たデザインは、ルネサンス期の絵画やその他の作品にも登場している。[ 40 ] 18世紀から19世紀初頭にかけて、西洋の科学者たちは中国のおもちゃを基にした飛行機械を開発した。[ 41 ]
1480年代初頭、イタリアの博学者レオナルド・ダ・ヴィンチが「空中スクリュー」と形容できる機械の設計図を作成した時になって初めて、垂直飛行に向けて記録に残る進歩が遂げられた。彼のメモには、彼が小型の飛行模型を製作したことが示唆されているが、ローターが機体を回転させないようにするための仕組みについては何も示されていない。[ 42 ] [ 43 ]科学的知識が増え、より広く受け入れられるようになるにつれて、人々は垂直飛行のアイデアを追求し続けた。
1754 年 7 月、ロシアのミハイル・ロモノーソフは、巻き上げ式バネ装置で動く中国のコマを模した小型の同軸コマを開発し[ 41 ] 、ロシア科学アカデミーで実演した。これはバネで動くもので、気象観測機器を持ち上げる方法として提案された。1783 年、クリスチャン・ド・ローノワと彼の技師ビアンヴニュは、ローターブレードとして逆回転する七面鳥の羽[ 41 ]で構成されたモデルに中国のコマの同軸バージョンを使用し、1784 年にフランス科学アカデミーで実演した。子供の頃に中国のコマに魅了されたサー・ジョージ・ケイリーは、ローノワとビアンヴニュのものに似た羽のモデルを開発したが、動力はゴムバンドだった。世紀末までに、彼はローターブレードに錫板を、動力にバネを使うまでに進歩した。彼の実験や模型に関する著作は、将来の航空の先駆者たちに影響を与えることになるだろう。[ 42 ]アルフォンス・ペノーは後に1870年にゴムバンドで動く同軸ローターの模型ヘリコプターのおもちゃを開発した。父親から贈られたこれらのおもちゃの一つが、ライト兄弟に飛行の夢を追い求めるきっかけを与えた。[ 44 ]
1861年、「ヘリコプター」という言葉は、小型の蒸気動力模型を実演したフランスの発明家ギュスターヴ・ド・ポントン・ダメクールによって造語されました。新しい金属であるアルミニウムの革新的な使用法として称賛されましたが、模型は地面から離陸することはありませんでした。ダメクールの言語的貢献は、最終的に彼が構想した垂直飛行を表現するために残りました。蒸気動力は他の発明家にも人気がありました。1877年、イタリアのエンジニア、発明家、航空のパイオニアであるエンリコ・フォルラニーニは、蒸気機関で動く無人ヘリコプターを開発しました。ミラノの公園から垂直離陸した後、 13メートル（43フィート）の高さまで上昇し、20秒間その位置にとどまりました。[ 45 ]ミラノは、市内の空港をエンリコ・フォルラニーニにちなんでリナーテ空港と名付けました[ 46 ]。近くの公園もフォルラニーニ公園です。[ 47 ]エマニュエル・デューアイドの蒸気動力設計では、地上のボイラーからホースを通して動力を得る逆回転ローターが特徴でした。[ 42 ] 1887年、パリの発明家ギュスターヴ・トゥルヴェは、係留された電動模型ヘリコプターを製作し、飛行させました。
1901年7月、ヘルマン・ガンスヴィントのヘリコプターの初飛行がベルリン・シェーネベルクで行われた。これはおそらく、人間を乗せた最初の動力付き重航空機の飛行であった。この出来事を記録した映画はマックス・スクラダノフスキーによって撮影されたが、現在も行方不明である。[ 48 ]
1885年、トーマス・エジソンは、ジェームズ・ゴードン・ベネット・ジュニアから1,000ドル（現在の36,000ドルに相当）の資金提供を受け、飛行技術開発のための実験を行った。エジソンはヘリコプターを製作し、株価表示用の紙を使って綿火薬を作り、それを使って内燃機関を動かそうと試みた。ヘリコプターは爆発で損傷し、作業員の一人が重度の火傷を負った。エジソンは、自身の実験に基づき、成功するには馬力あたり3～4ポンドの重量比を持つモーターが必要だと報告した。[ 49 ]スロバキアの発明家ヤン・バヒルは、内燃機関を改造してヘリコプターの模型を製作し、1901年に0.5メートル（1.6フィート）の高さに到達させた。 1905年5月5日、彼のヘリコプターは高度4メートル（13フィート）に達し、 1,500メートル（4,900フィート）以上飛行した。[ 50 ] 1908年、エジソンはガソリンエンジンで動くヘリコプターの設計を特許取得した。このヘリコプターは、ローターとしてケーブルでマストに取り付けられた箱型凧を使用していたが、[ 51 ]実際に飛行することはなかった。[ 52 ]
1906年、フランス人の兄弟ジャックとルイ・ブレゲはヘリコプター用の翼型の実験を始めた。1907年、これらの実験の結果、ジャイロプレーン1号機が誕生した。これはおそらく、クワッドコプターの最も初期の例である。日付については多少の不確実性があるものの、1907年8月14日から9月29日の間に、ジャイロプレーン1号機はパイロットを約0.6メートル（2フィート）の高さまで1分間持ち上げた。[ 53 ] [ 54 ]ジャイロプレーン1号機は非常に不安定で、機体の四隅に人がいて安定させる必要があった。このため、ジャイロプレーン1号機の飛行はヘリコプターの最初の有人飛行と考えられているが、自由飛行や係留されていない飛行ではない。
同年、フランスの発明家ポール・コルニュは、 24馬力（18kW）のアントワネットエンジンで駆動される2つの6.1メートル（20フィート）の逆回転ローターを使用したコルニュ・ヘリコプターを設計・製造した。1907年11月13日、このヘリコプターは発明者を0.3メートル（1フィート）まで持ち上げ、20秒間空中にとどまった。この飛行はジャイロプレーン1号の飛行には及ばなかったものの、パイロットを乗せた最初の真の自由飛行であると報告された。[ n 1 ]コルニュのヘリコプターはその後も数回飛行し、約2.0メートル（6.5フィート）の高さに達したが、不安定であることが判明し、放棄された。[ 53 ]
1909年、コネチカット州ダービーのJ・ニュートン・ウィリアムズとワシントンDCのエミール・ベルリナーは、ワシントンのブライトウッド地区にあるベルリナーの研究所で「3回」ヘリコプターを操縦した。[ 55 ]
1911年、スロベニアの哲学者で経済学者のイヴァン・スロカーはヘリコプターの構成を特許取得した。[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]
デンマークの発明家ヤコブ・エレハンマーは1912年にエレハンマー・ヘリコプターを製作した。それは、2つの逆回転ディスクを備えたフレームで構成され、それぞれのディスクの周囲には6枚の羽根が取り付けられていた。室内での試験の後、この航空機は屋外で実演され、何度か自由離陸に成功した。ヘリコプターの実験は1916年9月まで続けられたが、離陸中に転倒し、ローターが破損した。[ 59 ]
第一次世界大戦中、オーストリア＝ハンガリー帝国は実験的なヘリコプターの試作機であるPKZを開発し、2機を製造した。
1920年代初頭、アルゼンチン人のラウル・パテラス＝ペスカーラ・デ・カステリュッチョは、ヨーロッパで研究中に、サイクリックピッチの最初の成功例の1つを実証した。[ 53 ]同軸の逆回転複葉ローターを歪ませることで、発生する揚力を周期的に増減させることができた。ローターハブを数度前方に傾けることで、別のプロペラで押したり引いたりすることなく、航空機を前進させることができた。パテラス＝ペスカーラは、オートローテーションの原理も実証できた。1924年1月までに、ペスカーラのヘリコプター第 1号機がテストされたが、出力不足で自重を持ち上げることができなかった。彼の2Fはより優れた結果を示し、記録を樹立した。[ 60 ]英国政府はペスカーラによるさらなる研究に資金を提供し、その結果、 250馬力（190kW ）の星型エンジンを搭載したヘリコプター第3号機が完成し、最大10分間飛行することができた。[ 61 ] [ 62 ]
1923年3月、タイム誌は、トーマス・エジソンがジョージ・ド・ボテザットにヘリコプターの試験飛行の成功を祝うメッセージを送ったと報じた。エジソンは「私の知る限り、あなたは最初の成功したヘリコプターを製作した」と書いた。ヘリコプターはマクック飛行場で試験され、高度15フィートで2分45秒間飛行した。[ 63 ]
1924年4月14日、フランス人のエティエンヌ・オエミシェンは、クワッドローターヘリコプターで360メートル（1,180フィート）を飛行し、国際航空連盟（FAI）が認めた最初のヘリコプター世界記録を樹立した。[ 64 ] 1924年4月18日、ペスカーラはオエミシェンの記録を破り、 736メートル（2,415フィート）[ 60 ]（約0.80キロメートルまたは0.5マイル）の距離を4分11秒（時速約13キロメートルまたは8マイル）で飛行し、高度1.8メートル（6フィート）を維持した。[ 65 ] 5月4日、オエミシェンは、 2号機で7分40秒で最初の1キロメートル（0.62マイル）の周回ヘリコプター飛行を完了した。 [ 53 ] [ 66 ]
アメリカでは、ジョージ・ド・ボテザットがアメリカ陸軍航空隊向けにクワッドローターヘリコプター「ド・ボテザット・ヘリコプター」を開発したが、陸軍は1924年に計画を中止し、機体は廃棄された。
オランダの航空技師アルバート・ギリス・フォン・バウムハウアーは、1923年に回転翼機の設計の研究を始めた。彼の最初の試作機は、1925年9月24日にオランダ陸軍航空隊のフロリス・アルバート・ファン・ヘイスト大尉の操縦で「飛行」（実際には「跳ねたり」ホバリングしたり）した[ 67 ] 。ファン・ヘイストが使用した操縦装置は、フォン・バウムハウアーの発明であるサイクリック式とコレクティブ式であった[ 68 ] [ 69 ]。フォン・バウムハウアーは、1927年1月31日に英国航空省からサイクリック式とコレクティブ式の操縦装置に関する特許を 特許番号265,272で取得した。
1927年、ドイツのエンゲルベルト・ザシュカは、 2つのローターを備えたヘリコプターを製作した。このヘリコプターでは、ジャイロスコープを使用して安定性を高め、滑空飛行で着陸するためのエネルギー蓄積装置として機能した。ザシュカの航空機は、ミニチュアでこれほど成功した最初のヘリコプターであり、垂直に上昇および下降するだけでなく、任意の高度で静止することもできた。[ 71 ] [ 72 ]
1928年、ハンガリーの航空技師オスカール・アスボートは、少なくとも182回の離着陸を行い、1回の飛行の最大持続時間が53分であるヘリコプターの試作機を製作した。[ 73 ] [ 74 ]
1930年、イタリアのエンジニア、コラディーノ・ダスカニオは、同軸ヘリコプターであるD'AT3を製作した。比較的大きな機体には、2枚羽根の逆回転ローターが2つ搭載されていた。操縦は、補助翼またはブレードの後縁にあるサーボタブを使用して行われた[ 75 ]。このコンセプトは、後にブリーカーやカマンを含む他のヘリコプター設計者にも採用された。機体に取り付けられた3つの小型プロペラは、ピッチ、ロール、ヨーの追加の制御に使用された。D'AT3は、高度（18m または59 フィート）、飛行時間（8分45秒）、飛行距離（1,078m または3,540フィート）など、当時のFAIの速度と高度の記録を保持していた[ 75 ] [ 76 ] 。
スペインの航空技師でパイロットのフアン・デ・ラ・シエルバは、1920年代初頭にオートジャイロを発明し、最初の実用的な回転翼機となった。 [ 77 ] 1928年、デ・ラ・シエルバはオートジャイロでロンドンからパリまで英仏海峡を横断することに成功した。[ 78 ] 1934年、オートジャイロは船の甲板で離着陸に成功した最初の回転翼機となった。[ 79 ]同年、オートジャイロはアストゥリアス反乱の際にスペイン軍によって使用され、回転翼機の最初の軍事配備となった。オートジャイロはヘリコプターの発明以前にニュージャージー州とペンシルベニア州で郵便物や新聞の配達にも使用されていた。 [ 80 ]真の垂直飛行能力はなかったものの、オートジャイロの研究はヘリコプターの分析の基礎となっている。[ 81 ]
ソビエト連邦では、中央航空流体力学研究所（TsAGI）に勤務する航空技術者のボリス・N・ユーリエフとアレクセイ・M・チェレムヒンが、開放型チューブ構造、4枚ブレードのメインリフトローター、直径1.8メートル（5.9フィート）の2枚ブレードのアンチトルクローターを2セット（機首に2セット、尾部に2セット）備えた、単発リフトローターヘリコプターTsAGI 1-EAを製作し、飛行させた。第一次世界大戦時のグノーム・モノスーパップ9型B-2 100CV出力ロータリーエンジンの改良型であるM-2エンジン2基を搭載したTsAGI 1-EAは、低高度飛行を数回行った。[ 82 ] 1932年8月14日までに、チェレムヒンは1-EAを非公式ながら605メートル（1,985フィート）の高度まで上昇させ、ダスカニオの以前の記録を破った。しかし、ソビエト連邦はまだFAIの加盟国ではなかったため、チェレムヒンの記録は認められなかった。[ 83 ]
ロシア人エンジニアのニコラ・フロリンは、自由飛行を行う最初のツインタンデムローター機を製作した。この機は1933年4月にシント＝ヘネシウス＝ローデのベルギー航空技術研究所（現在のフォン・カルマン研究所）で飛行し、高度6メートル（20フィート）、航続時間8分を達成した。フロリンは、ローターのジャイロ安定性が相殺されないため、同方向回転構成を選択した。そのため、トルクを打ち消すためにローターをわずかに反対方向に傾ける必要があった。ヒンジレスローターと同方向回転を使用することで、機体にかかるストレスも最小限に抑えられた。当時、この機は現存するヘリコプターの中で最も安定性の高いものの1つであった。[ 84 ]
ブレゲ・ドラン・ジャイロプレーン・ラボラトワールは1933年に製造された。これは同軸ヘリコプターで、逆回転する。多くの地上試験と事故の後、1935年6月26日に初飛行を行った。間もなく、パイロットのモーリス・クレイスの操縦により、この航空機は記録を打ち立てた。1935年12月14日、彼は直径500メートル（1,600フィート）の閉回路飛行の記録を樹立した。[ 85 ]翌年の1936年9月26日、クレイスは158メートル（518フィート）の高度記録を樹立した。[ 86 ]そしてついに、1936年11月24日、彼は44キロメートル（27マイル）の周回コースを時速44.7キロメートル（27.8マイル）で1時間2分50秒の飛行時間記録を樹立した。 [ 87 ]この航空機は1943年にヴィラクブレー空港で連合軍の空襲により破壊された。[ 88 ]
アメリカの発明家アーサー・M・ヤングは、 1928年に改造した電動ホバーモーターを使ってローターヘッドを駆動する模型ヘリコプターの開発に着手した。ヤングはスタビライザーバーを発明し、その後すぐに特許を取得した。共通の友人がヤングをローレンス・デールに紹介し、デールはヤングの作品を見てベル・エアクラフト社に入社するよう誘った。ヤングは1941年にベル社に入社すると、特許を譲渡し、ヘリコプターの開発に着手した。彼の予算は25万ドル（現在の550万ドルに相当）で、2機の実動ヘリコプターを製作することだった。わずか6ヶ月で最初のベル・モデル1が完成し、これがベル・モデル30の原型となり、後にベル47へと発展した。[ 89 ]
Heinrich Focke at Focke-Wulf had purchased a license from Cierva Autogiro Company, which according to Frank Kingston Smith Sr., included "the fully controllable cyclic/collective pitch hub system". In return, Cierva Autogiro received a cross-license to build the Focke-Achgelis helicopters. Focke designed the world's first practical helicopter, the transverse twin-rotorFocke-Wulf Fw 61, which first flew in June 1936. It was demonstrated by Hanna Reitsch in February 1938 inside the Deutschlandhalle in Berlin.[90] The Fw 61 set a number of FAI records from 1937 to 1939, including: maximum altitude of 3,427 metres (11,243 ft), maximum distance of 230 kilometres (140 mi), and maximum speed of 124 kilometres per hour (77 mph).[91] Autogiro development was now being bypassed by a focus on helicopters.[92]
During World War II, Nazi Germany used helicopters in small numbers for observation, transport, and medical evacuation. The Flettner Fl 282Kolibrisynchropter—using the same basic configuration as Anton Flettner's own pioneering Fl 265—was used in the Baltic, Mediterranean, and Aegean Seas.[93] The Focke-Achgelis Fa 223 Drache, like the Fw 61, used two transverse rotors, and was the largest rotorcraft of the war.[94]Extensive bombing by the Allied forces prevented Germany from producing helicopters in large quantities during the war.
アメリカでは、ロシア生まれのエンジニア、イゴール・シコルスキーとウィン・ローレンス・ルページが、アメリカ軍初のヘリコプターの開発を競い合った。ルページはFw 61を模したヘリコプターの開発特許権を取得し、1941年にXR-1 [ 95 ]を製造した。一方、シコルスキーはよりシンプルなシングルローター設計、 1939年のVS-300に落ち着き、これが最初の実用的なシングルリフティングローターヘリコプター設計となった。シコルスキーは、単一のメインローターによって発生するトルクに対抗するための構成を実験した後、テールブームに取り付けられた単一の小型ローターに落ち着いた。
VS-300 から発展したシコルスキーのR-4は 1942 年に登場し、100 機の生産発注を受けた最初の大規模量産ヘリコプターでした。R-4 は第二次世界大戦で使用された唯一の連合軍ヘリコプターで、主にビルマ戦線での捜索救助(アメリカ陸軍航空隊第 1 航空コマンドー グループによる) 、[ 96 ]アラスカやその他の険しい地形の地域で使用されました。R-4 はR-5やR-6などの他のシコルスキー ヘリコプターに置き換えられるまでに合計 131 機が生産されました。シコルスキーは第二次世界大戦終結までに合計 400 機以上のヘリコプターを生産しました。[ 97 ]
ルページとシコルスキーが軍用ヘリコプターを製造していた一方で、ベル・エアクラフトはアーサー・ヤングを雇い、ヤングの2枚ブレードのティータリングローター設計を採用したヘリコプターの開発に着手した。この設計では、ローターブレードに対して90度の角度で配置された重り付きスタビライザーバーが用いられていた。1943年に登場したモデル30ヘリコプターは、この設計のシンプルさと使いやすさを証明した。モデル30は1945年にベル47へと発展し、1946年3月には米国で初めて民間用として認証されたヘリコプターとなった。複数の国で生産されたベル47は、約30年間、最も人気のあるヘリコプターモデルだった。
In 1951, at the urging of his contacts at the Department of the Navy, Charles Kaman modified his K-225synchropter—a design for a twin-rotor helicopter concept first pioneered by Anton Flettner in 1939, with the aforementioned Fl 265 piston-engined design in Germany—with a new kind of engine, the turboshaft engine. This adaptation of the turbine engine provided a large amount of power to Kaman's helicopter with a lower weight penalty than piston engines, with their heavy engine blocks and auxiliary components. On 11 December 1951, the Kaman K-225 became the first turbine-powered helicopter in the world. Two years later, on 26 March 1954, a modified Navy HTK-1, another Kaman helicopter, became the first twin-turbine helicopter to fly.[98] However, it was the Sud AviationAlouette II that would become the first helicopter to be produced with a turbine-engine.[99]
Reliable helicopters capable of stable hover flight were developed decades after fixed-wing aircraft. This is largely due to higher engine power density requirements than fixed-wing aircraft. Improvements in fuels and engines during the first half of the 20th century were a critical factor in helicopter development. The availability of lightweight turboshaft engines in the second half of the 20th century led to the development of larger, faster, and higher-performance helicopters. While smaller and less expensive helicopters still use piston engines, turboshaft engines are the preferred powerplant for helicopters today.
There are several reasons a helicopter cannot fly as fast as a fixed-wing aircraft. When the helicopter is hovering, the outer tips of the rotor travel at a speed determined by the length of the blade and the rotational speed. In a moving helicopter, however, the speed of the blades relative to the air depends on the speed of the helicopter as well as on their rotational speed. The airspeed of the advancing rotor blade is much higher than that of the helicopter itself. It is possible for this blade to exceed the speed of sound, and thus produce vastly increased drag and vibration.
At the same time, the advancing blade creates more lift traveling forward, the retreating blade produces less lift. If the aircraft were to accelerate to the air speed that the blade tips are spinning, the retreating blade passes through air moving at the same speed of the blade and produces no lift at all, resulting in very high torque stresses on the central shaft that can tip down the retreating-blade side of the vehicle, and cause a loss of control. Dual counter-rotating blades prevent this situation due to having two advancing and two retreating blades with balanced forces.
Because the advancing blade has higher airspeed than the retreating blade and generates a dissymmetry of lift, rotor blades are designed to "flap" – lift and twist in such a way that the advancing blade flaps up and develops a smaller angle of attack. Conversely, the retreating blade flaps down, develops a higher angle of attack, and generates more lift. At high speeds, the force on the rotors is such that they "flap" excessively, and the retreating blade can reach too high an angle and stall. For this reason, the maximum safe forward airspeed of a helicopter is given a design rating called VNE, velocity, never exceed.[100] In addition, it is possible for the helicopter to fly at an airspeed where an excessive amount of the retreating blade stalls, which results in high vibration, pitch-up, and roll into the retreating blade.
At the end of the 20th century, designers began working on helicopter noise reduction. Urban communities have often expressed great dislike of noisy aviation or noisy aircraft, and police and passenger helicopters can be unpopular because of the sound. The redesigns followed the closure of some city heliports and government action to constrain flight paths in national parks and other places of natural beauty.
振動を低減するため、すべてのヘリコプターにはローターの高さと重量の調整機構が備わっています。調整が不十分なヘリコプターは、振動が激しくなりすぎてバラバラになってしまう可能性があります。ブレードの高さは、ブレードのピッチを変更することで調整します。重量は、ローターヘッドやブレードエンドキャップにウェイトを追加または取り外すことで調整します。ほとんどのヘリコプターには、高さとピッチの振動ダンパーも備わっています。また、振動を感知して打ち消すために機械式フィードバックシステムを使用するものもあります。通常、フィードバックシステムは質量を「安定した基準」として使用し、質量からのリンク機構がフラップを操作してローターの迎角を調整し、振動を打ち消します。調整が難しい理由の一つは、振動の測定が困難であるためです。通常、機体とギアボックス全体に高度な加速度計を取り付ける必要があります。最も一般的なブレード振動調整測定システムは、ストロボフラッシュランプを使用して、ローターブレードの下面に塗装されたマーキングや色のついた反射板を観察することです。従来のローテクなシステムは、ローターの先端に色のついたチョークを取り付け、リネンシートに跡がつくのを確認することです。健康および使用状況監視システム(HUMS) は、振動監視とロータートラックおよびバランスソリューションを提供し、振動を抑制します。[ 101 ]ギアボックスの振動は、ほとんどの場合、ギアボックスのオーバーホールまたは交換を必要とします。ギアボックスまたは駆動系の振動は、パイロットにとって非常に有害です。最も深刻な影響は、痛み、しびれ、触覚識別または器用さの喪失です。
単一のメインローターを備えた標準的なヘリコプターでは、メインローターブレードの先端が空気中に渦輪（渦状で円形に回転する気流）を発生させます。機体が前進するにつれて、これらの渦は機体の後方に消えていきます。
前方斜めの横風を受けてホバリングしているとき、または前方斜め方向に移動しているとき、メインローターブレードから発生する回転渦がテールローターの回転と揃い、飛行制御が不安定になる。[ 102 ]
テールローターに衝突する後流渦が同じ方向に回転している場合、テールローターの推力が低下します。後流渦がテールローターと逆方向に回転している場合は、推力が増加します。これらの不安定性を補正するために、フットペダルを使用してテールローターの迎角を調整する必要があります。
これらの問題は、露出したテールローターが機体後部の周囲の空気を切り裂くことによって発生します。テールローターをダクト化し、テール内部にインペラを内蔵して高圧空気を横方向に噴射するようにすると、この問題は解消されます。これは、メインローターの渦流が内部インペラの動作に影響を与えないためです。
単一のメインローターを備えた標準的なヘリコプターの場合、横風の中で安定した飛行を維持することは、飛行制御上の新たな問題となります。特定の角度からの強い横風は、メインローターからの揚力を増減させます。この効果は、無風状態でも、機体をさまざまな方向に斜めに移動させると、メインローターの回転方向に応じて発生します。[ 103 ]
低高度での飛行中に、突然予期せぬ揚力の喪失が発生し、回復するための時間と距離が不足すると、操縦不能に陥り、墜落またはハードランディングにつながる可能性がある。
従来の回転翼航空機は、複雑な機械式ギアボックスを使用して、ガスタービンの高速回転をメインローターとテールローターを駆動するために必要な低速に変換します。動力装置とは異なり、機械式ギアボックスは（冗長性のために）複製することができず、ヘリコプターの信頼性の大きな弱点となってきました。飛行中のギアの致命的な故障は、ギアボックスの詰まりとそれに続く死亡事故につながることが多く、潤滑油の喪失は機内火災を引き起こす可能性があります。機械式ギアボックスのもう1つの弱点は、構造疲労限界による過渡的な出力制限です。最近のEASAの調査では、パイロットのミスに次いで、エンジンとトランスミッションが墜落の主な原因であると指摘されています。[ 104 ]
対照的に、電磁トランスミッションは接触する部品を使用しないため、潤滑を大幅に簡素化するか、または排除することができます。その固有の冗長性により、単一障害点に対する優れた耐性が提供されます。ギアがないため、耐用年数に影響を与えることなく高出力の過渡状態を実現できます。ヘリコプターに適用された電気推進と電磁駆動の概念は、世界初の有人自由飛行電動ヘリコプターを設計、製造、飛行させたパスカル・クレティエンによって実現されました。この概念は、2010年9月10日の概念的なコンピュータ支援設計モデルから、2011年3月1日の30%出力での最初のテストまで、6か月未満で実現しました。航空機は2011年8月12日に初飛行しました。すべての開発はフランスのヴェネルで行われました。[ 105 ] [ 106 ]
規制措置に加えて、ヘリコプター運航者は、事故データを分析し、具体的な対策を推進する自主的な安全チームからも支援を受けています。たとえば、米国では、米国ヘリコプター安全チーム（USHST）が、飛行中の制御不能、計器気象状態（IIMC）への意図しない飛行、低高度運航などの問題に対処する事故レビューと安全強化策を公表し、訓練、運航上の意思決定、および安全性を高める技術の使用の改善を奨励しています。[ 107 ] [ 108 ]
As with any moving vehicle, unsafe operation could result in loss of control, structural damage, or loss of life. The following is a list of some of the potential hazards for helicopters:
