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後退ブレード失速は、ヘリコプターやその他の回転翼航空機における危険な飛行状態であり、後退するローターブレードの相対的なブレード速度が低下し、迎え角が増加するため、失速と揚力の損失が発生します。後退ブレード失速は、ヘリコプターの絶対超過速度、V NEの主な制限要因です。[1]
後退ブレードの失速は高速前進時に発生するため、ローターの回転数が低いために発生し、前進速度に関係なく発生するローター失速と混同しないようにする必要があります。[1]
前進ブレードと後退ブレード
航空機と同じ方向に動いているローターブレードは前進ブレードと呼ばれ、反対方向に動いているブレードは後退ブレードと呼ばれます。
ローター ディスク全体の揚力のバランスをとることは、ヘリコプターの安定性にとって重要です。翼によって生成される揚力の量は、その対気速度 (速度) の 2 乗に比例します。対気速度ゼロのホバリングでは、回転位置に関係なく、ローター ブレードの対気速度は等しく、したがって揚力も等しくなります。前進飛行では、前進ブレードの対気速度が後退ブレードの対気速度よりも速いため、ローター ディスク全体の揚力は不均等になります。
揚力の非対称性については、より詳細な説明が提供されています。
補償
ほとんどのヘリコプターの設計では、ローター ブレードの垂直方向の「フラップ」運動をある程度組み込むことでこれを補っています。フラップすると、ローター ブレードは前進時に上方に移動し、迎え角 (AOA) が小さくなるため揚力も小さくなります。ブレードが後退すると、ブレードは再び下方に下がり、AOA が大きくなるため揚力が大きくなります。
一般的な設計は 3 つあります。最も古く、今日ではまったく一般的ではない設計は、完全に剛性のあるローター システムです。ブレードはローター ハブにしっかりと固定されていますが、ある程度のフラップを可能にする柔軟な素材で作られています。
半剛性ローター システムには、回転時に羽根が揺れる水平ヒンジがブレードの基部に付いています。必然的に、対向する各ペアは振動を防ぐために機械的に接続されているため、ブレードの数は必ず偶数になります。
完全関節式ローター システムでは、フラッピングと水平方向の動きを組み合わせて、後退側のブレードをわずかに前方に動かし、前進側では再び後方に動かします。これにより、前進側を犠牲にして後退側で相対的に空気の流れと揚力が増加します。
いずれの場合も、パイロットは、左または右のサイクリック制御入力（ローターの回転によって決定）を使用して、ある程度まで誘導ロールを補正できます。ただし、ブレードのたわみと迎え角の急速な変化率は、後の段階で制御不能な縦方向のねじれと激しい振動を引き起こし、放置するとサイクリック制御が完全に失われます。ローターに損傷がないと仮定すると、この状態からの回復は可能であり、以下に説明します。
失敗
| 外部ビデオ | |
|---|---|
 ヘリコプターのブレードの失速、NASA ラングレー |
これらの補正には限界があります。ブレードの対気速度の低下を補正するために迎え角を増やすと、臨界迎え角に達するまでしか揚力を維持できず、それを超えると揚力は急激に減少します。
すべての翼には臨界迎え角（失速迎え角とも呼ばれる）があり、これは最大の揚力を生む迎え角です。この角度を超えると、翼上の流れが分離し、揚力が減少します。この状態は一般に失速と呼ばれます。
固定翼航空機が臨界迎え角を超えると、航空機全体が揚力を失い、失速と呼ばれる状態になります。固定翼航空機の失速の一般的な結果は、航空機の高度の急降下と急降下です。固定翼航空機の失速は、（十分な高度があれば）ほぼ常に回復可能な事象です。
しかし、後退ブレード失速では、ヘリコプターのローターディスクの後退側のみが失速します。前進ブレードは揚力を発生させ続けますが、後退ブレードは失速状態になり、通常は機首のピッチが予期せず増加し、ローターディスクの後退側方向にロールします。反時計回りに回転するローターシステム（ほとんどの米国製タイプなど）では左側がロールし、時計回りに回転するシステム（ほとんどのフランス製およびロシア製モデルなど）[2]では右側がロールします。
後退ブレード失速時の飛行性能
航空機が後退ブレードの失速状態に近づくと、機体が震え、機首が上向きに傾き始めます。その結果、機首が上向きに傾くことで、状況は自然に修正され、航空機の速度が低下します。飛行制御 (前方サイクリック + コレクティブ) によって加速を継続するよう強制されると、後退ブレードの側にロールする可能性があります。
回復
回復には、集合レバーを下げてブレードの迎え角を減らし、続いて後方サイクリックレバーを操作して対気速度を下げることが含まれる。[1]
後退ブレード失速の原因
ヘリコプターでは、以下の条件が単独または複数存在する場合に後退ブレードの失速が発生する可能性が高くなります。
参考文献
- ^ abc ヘリコプター飛行ハンドブック、FAA-H-8083-21A (PDF)。米国運輸省、FAA、飛行基準サービス。2012年。pp. 11-8–11-12、11-17–11-20。
- ^ ワトキンソン、ジョン（2004）。ヘリコプターの芸術。オックスフォード：エルゼビアバターワースハイネマン。p.141。ISBN 9780080472034。
- 回転翼航空機飛行ハンドブック: FAA マニュアル H-8083-21、11-6ページ。ワシントン DC: 連邦航空局 (飛行基準部門)、米国運輸省、2001 年。ISBN 1-56027-404-2。