モノコプター

モノコプターまたはジャイロプターは、回転するブレードを 1 つ使用する回転翼航空機です。この概念は、木から落ちるヘリコプターの種子が回転するのと似ています。ジャイロプターという名前は、飛行中に機体全体が質量の中心を回転するモノコプターに適用されることがあります。「モノコプター」という名前は、アンドレアス・ペッツォルトが構築した個人用ジェットパックにも適用されています。^[1]

ジャイロプテールは、1913年から1914年にかけてフランスのアルフォンス・パパンとディディエ・ルイイによって、カエデの種子からヒントを得て設計された。^[2]パパンとルイイはこの発明でフランス特許440,593号と440,594号を取得し、後に1915年に米国特許1,133,660号を取得した。 ^[3]ジャイロプテールは、1914年に当時のフランスの雑誌「ラ・ナチュール」で「 un boomerang géant」（巨大なブーメラン）と評された。 ^[4]小型ロケット動力モデルのデモンストレーションの後、陸軍は1913年に有人試作機を発注した。^[5]

パパンとルイイの「ジャイロプテール」は、搭載されているフロートを含めて 500 kg (1,100 ポンド) の重さがありました。面積が 12 平方メートル (130 平方フィート) の中空ブレードが 1 枚あり、1,200 rpm で回転する 80 馬力のル・ローヌ ロータリー エンジンで駆動するファンによってカウンターウェイトが付けられ、1 秒あたり 7 立方メートル (250 立方フィート) 強の空気を排出しました。ファンは中空ブレードを通して空気も噴射し、そこから L 字型のチューブを通って 100 m/s (330 フィート/s) の速度で排出しました。方向制御は、空気の一部が通過する小さな補助チューブによって行われ、パイロットが望む方向に向けることができました。パイロットの位置は、ブレードとファンの間の重心でした。

第一次世界大戦の勃発により試験は延期され、1915年3月31日にコート・ドール県のセルセイ湖で行われた。機体のバランス調整が難しかったため、離陸に必要な回転速度60rpmではなく、わずか47rpmしか達成できなかった。さらに、使用されたロータリーエンジンは出力が足りず、当初は100馬力の自動車エンジンを使用する予定だったが、入手不可能であった。残念ながら、機体は不安定になり、パイロットは機体を放棄しなければならず、その後沈没した。^{[6] [7]}

シコルスキー XV-2は、シコルスキー・エアクラフト社型番S-57としても知られ、アメリカ空軍とアメリカ陸軍の共同研究プログラムのために開発された計画された実験用停止可能ローター機である。この設計ではシングルローター設計が採用されており、カウンターウェイトがローターシステムに安定性を与え、^[8]チップジェット配置がローターに動力を与え、停止時にはローターが胴体上部に格納され、XV-2はデルタ翼の従来の航空機のように飛行する。^[9]前進飛行用に単一のジェットエンジンが提供され、テールローターの代わりにホバリング時の操縦と反トルク制御のための推力偏向装置が装備されることになっていた。 ^[10]このプログラムはプロトタイプの製造が始まる前にキャンセルされた。

ベルコウBo 103は偵察および指揮統制の目的で設計された超軽量ヘリコプターで、 1961年にドイツ連邦国防省の研究注文の一環としてベルコウ開発合弁会社によって製造された。直径6.66m（21.9フィート）のモノブレードローターはGRPで一体化されており、カウンターウェイトが組み込まれていた。試作機が1機製造されたが、西ドイツ軍の関心が薄かったため1962年に開発は中止された。^[11]

VJ-1Xは、ローター搭載パルスジェットエンジンを搭載した超軽量のシングルブレードヘリコプターです。^[12] Windspire社は、その設計図を「ジェットヘリコプターの作り方」という本に掲載して販売しています。^[13]

飛行中に機体全体が質量の中心を回転するモノコプターは、設計者にとって無人航空機(UAV) としての利点と課題を提示します。求心力の強い機械であるため、有人を乗せることはできません。

最初のモノコプターはチャールズ・W・マカッチェン博士によって製作され、1952年に往復動型模型飛行機エンジン^{[14]で駆動されました。彼はそれを}レイクプラシッドで飛ばし、「カリブディス機」と名付けました。他の初期の実験者はウィリアム・フォシャグとジョー・カーターでした。

こうしたタイプのモノコプターは模型飛行機の世界で人気を博し、特に東ヨーロッパではハンガリーのジョージ・ホルバート、ロシアのセルゲイ・ヴォラビエフ^[15]とV・ナイドフスキー、ルーマニアのステファン・ピュリスらが自由飛行記録を樹立したモデルを製作した。米国で熱意がなかった例外としては、フランシス・ボアハムの1964年の「バズコプター」^[16]とケン・ウィラードの1984年の「ロートリザー」^[17]がある。 2002年、ロン・ジェスメは初の電動プロペラモノコプターを成功させた。^[18] ユタ州ローガンのダイダロス・リサーチも、0.049模型飛行機エンジンを使用したモノコプターキット「メープルシード」を製造した。

MITモデルロケット協会のゴードン・マンデルは、モデルロケットエンジンで動くモノコプターを設計し、「ターボコプター」と名付け、 1969年にモデルロケットマガジンのコラム「Wayward Wind」で設計コンセプトを発表しました。この後のバージョンは1980年にMITで研究されました。^[19] この設計に触発されて、トリポリロケット協会の初期メンバーであるコーリー・クラインは、長時間燃焼するモデルロケットエンジンで飛ぶ独自のロケット駆動モノコプターを設計しました。これらは1980年代のさまざまなロケット打ち上げイベントで実演され、その性能に観衆は絶賛しました。^[20] 当時、エースロケット社によってキットとして数機が製造されました。

コーリー・クラインは、ロケットであろうとなかろうと、モノコプターに関する出版をほとんどしなかったため、1990年代までにはモノコプターは姿を消していた。ペンシルバニア州のエドワード・ミラーは、1990年代後半に再びモノコプターの実験を開始し、オハイオ州ケント州立大学の物理学教授フランシス・グラハムも同様であった。1999年までには、両者ともロケットモノコプターを飛ばしていた。フランシス・グラハムは、1999年にモノコプターの飛行特性に関する理論をまとめた『モノコプター』[21] という本を執筆し 、コロラドスプリングスのアポジー・コンポーネンツから販売した。エド・ミラーは、8フィートの大きな木製翼にグラスファイバーを張った、史上最大の高出力ロケットモノコプター[22] [23] を製作し、^販売もしている。チャック・ルディは、固体燃料と液体燃料を使用するハイブリッドロケットエンジンを搭載した大型モノコプターを飛行させた。^{[24]フランシス・グラハムはモノコプターの推進を続け、2001年にペンシルベニア州ワシントンで小規模な会議を開催した。また、2003年にデイトンで開催された}AIAA 主催の「飛行世紀会議」でこのテーマに関する論文を発表した。^[25]

マーティンズフェリーのジョセフ・ペクリツは、小型の模型ロケットエンジンを使用してモノコプターをキット形式に縮小し^{[26] [27]}、個人や学校に多数販売しました。彼のキットは現在でも入手可能で、広く販売されています。2008年には、テキサス州カービルのアート・アップルホワイトも、ロケット動力モノコプターキットの人気シリーズを販売し始めました。

完全に回転するモノコプターは2003年以前は実用的な用途がなかったが、グラハムの著書の影響もあり、状況は一変した。2006年にミネソタ州エディナのVera-Tech Aero RPV Corp.のマイケル・A・ダマーが、遠隔操作で短時間の露出撮影が可能なモノコプター軍事偵察装置に対して特許7,104,862 ^[28 ]を取得した。屋内で電動モーターを使って飛行でき、地球の磁場を基準とする別の遠隔操作モノコプターは、 2007年から2008年にかけてMITのウッディ・ホーバーグとジェームズ・ホートンによって開発された。

• チップジェット

引用

文献