回転翼航空機

回転翼航空機、回転翼航空機、または回転翼航空機は、揚力を発生させるために垂直のマストの周りを回転する回転翼を備えた空気より重い航空機です。1つのマストに取り付けられた複数の回転翼ブレードのアセンブリは、ローターと呼ばれます。国際民間航空機関(ICAO) は、回転翼航空機を「1つまたは複数のローターに対する空気の反応によって飛行中に支えられる」と定義しています。^[1]

回転翼航空機には、一般的に、ヘリコプター、オートジャイロ、ジャイロダインなど、1 つ以上の回転翼が飛行中ずっと揚力を提供する航空機が含まれます。複合回転翼航空機は、追加の推力エンジン、プロペラ、または静的揚力面で回転翼を補強します。ヘリコプターなどの一部のタイプは、垂直離着陸が可能です。垂直飛行では回転翼の揚力を使用し、水平飛行では固定翼の揚力のみに変更する航空機は、回転翼航空機ではなく転換式航空機です。

ヘリコプターは、飛行中ずっとエンジンによって回転翼が駆動される動力回転翼航空機で、垂直離着陸、ホバリング、前進、後進、横方向への飛行が可能です。ヘリコプターには、1 つ以上のメインローターのさまざまな構成があります。

単一軸駆動のメインリフトローターを備えたヘリコプターには、テールローター、ファンテイル、またはNOTARなどの何らかの反トルク装置が必要です。ただし、ほとんどトルクを生成しないチップジェット推進 を使用するヘリコプターのまれな例を除きます。

オートジャイロ（ジャイロコプター、ジャイロプレーン、またはロータプレーンと呼ばれることもある）は、自動回転状態で空気力学的な力によって駆動される無動力のローターを使用して揚力を発生させ、固定翼航空機のものに似たエンジン駆動のプロペラを使用して推力を生成します。外観はヘリコプターのローターに似ていますが、オートジャイロのローターは、回転を生成するためにローターディスクを介して空気を上方に流す必要があります。初期のオートジャイロは、当時の固定翼航空機に似ており、翼と、航空機を空中で引っ張るためのトラクター構成の前方に取り付けられたエンジンとプロペラを備えています。後期型のオートジャイロは、プッシャー構成の後方搭載エンジンとプロペラを備えています。

オートジャイロは 1920 年にJuan de la Ciervaによって発明されました。プッシャー プロペラを備えたオートジャイロは、Etienne DormoyのBuhl A-1 Autogyroによって初めてテストされました。

ジャイロダインのローターは、通常、離着陸時にはエンジンで駆動され、ヘリコプターのようにホバリングします。前進飛行時には、短い翼または短い翼に取り付けられた 1 つまたは複数のプロペラによって反トルクと推進力が提供されます。プロペラの出力が増加すると、前進推力を提供するのにローターが必要とする電力が少なくなり、ピッチ角とローター ブレードのバタつきが減少します。巡航速度では、ほとんどまたはすべての推力がプロペラによって提供されるため、ローターはプロファイル抗力を克服して揚力を維持するのに十分な電力のみを受け取ります。その結果、回転翼航空機はオートローテーション時にオートジャイロのフリーホイール ローターよりも効率的に動作し、高速度でのヘリコプターの後退ブレード失速の悪影響を最小限に抑えます。

ローター カイトまたはジャイログライダーは、動力のない回転翼航空機です。オートジャイロやヘリコプターと同様に、飛行には 1 組以上のローターによって生み出される揚力が必要です。ヘリコプターとは異なり、オートジャイロとローター カイトにはローターを動かすエンジンがありません。オートジャイロにはローターを回転させ続けるための前方推力を提供するエンジンがあるのに対し、ローター カイトにはエンジンがまったくなく、別の航空機から持ち上げられて落とされるか、車やボートの後ろで空中に牽引されて飛行します。

回転翼はブレードの数によって特徴付けられます。通常、これはドライブシャフトあたり 2 枚から 6 枚です。

回転翼航空機には 1 つ以上の回転翼が搭載されています。さまざまな回転翼構成が使用されています。

• 1 つのローター。動力付きローターは、ティップジェットドライブの場合を除き、ヨーの原因となるトルク反応を補正する必要があります。1 つのローターを持つ回転翼航空機は、通常、モノコプターと呼ばれます。
• 2つのローター。これらは通常、反対方向に回転してトルク反応を打ち消すため、テールローターやその他のヨー安定装置は不要です。これらのローターは次のように配置できます。
  • タンデム – 1 人がもう 1 人の前に並びます。
  • 横向き – 並んで配置。
  • 同軸 - 一方のローター ディスクがもう一方のローター ディスクの上にあり、同心のドライブ シャフトが付いています。
  • インターメッシュ – 互いに鋭角をなすツインローター。ほぼ垂直のドライブシャフトが連動してローターブレードを同期させ、インターメッシュします。シンクロプターとも呼ばれます。
• 3 つのローター。珍しい構成です。1948 年のCierva Air Horseには 3 つのローターがありました。これは、そのサイズに対して十分な強度を持つ単一のローターを製造できるとは考えられなかったためです。3 つのローターはすべて同じ方向に回転し、各ローター軸を傾けてトルクに対抗するローター推力成分を生成することでヨー補正が行われました。
• 4 つのローター。クワッドコプターまたはクアドローターとも呼ばれます。通常、2 つのローターは時計回りに回転し、2 つのローターは反時計回りに回転します。
• 4 つ以上のローター。一般的にはマルチローター、時には個別にヘキサコプターやオクトコプターと呼ばれるこれらの構成は、通常、反対方向に回転するローターのセットを備えています。^[要出典]フルサイズの有人航空機では珍しいですが、無人航空機(UAV) では一般的です。

一部の回転翼航空機は、前進飛行時にローターを停止し、固定翼として機能するように設計されています。垂直飛行およびホバリング時には回転して回転翼またはローターとして機能し、高速前進飛行時には停止して固定翼として機能し、必要な揚力の一部またはすべてを提供します。安定性と制御を助け、補助揚力を提供するために、追加の固定翼が提供される場合もあります。

初期のアメリカの提案は、ロッキードF-104スターファイターを三角形の回転翼に改造することだった。このアイデアは後にヒューズによって再検討された。^[3]シコルスキーS-72研究機は広範囲にわたる飛行試験を受けた。

1986 年、シコルスキー S-72ローター システム研究機 (RSRA) に、X ウイングとして知られる 4 枚ブレードのストップド ローターが装備されました。このプログラムは 2 年後、ローターが飛行する前に中止されました。

後のカナードローター/ウィング（CRW）コンセプトでは、従来の尾翼に加えて「カナード」前翼が追加され、ローター翼の負荷を軽減し、前進飛行中に制御を提供します。垂直飛行および低速飛行では、主翼はジェットエンジンからの排気によってヘリコプターのローターのように先端駆動され、テールローターは不要です。高速飛行では、翼は3面航空機の主翼のように翼幅方向の位置で停止し、エンジンは通常のジェットノズルから排気します。2003年から2枚羽根のローターを備えた2機のボーイングX-50ドラゴンフライプロトタイプが飛行しましたが、両方とも正常に移行できずに墜落したためプログラムは終了しました。^[4]

2013年、米国海軍研究所（NRL）は、垂直飛行から水平飛行への移行方法と関連技術を発表し、2011年12月6日に特許を取得しました。^[5]彼らはこれをストップローター回転翼航空機と呼んでいます。^[6]オーストラリアの会社StopRotor Technology Pty Ltdは、ハイブリッドローターウィング（HRW）機のプロトタイプを開発しました。^{[7] [8]}この設計では、高アルファ気流を使用してすべてのローターブレードに対称的な気流を提供し、移行中にほぼ垂直に落下する必要があります。^[8]固定モードから回転モードへの飛行中の移行は、2013年8月に実証されました。^{[9] [10] [11]}

別のアプローチでは、離陸時に揚力面がローターとして機能し、機体が水平飛行のために傾き、ローターが停止して固定翼として機能するテールシッター構成が提案されている。 ^[12]

• コンバーチプレーン
• 電動リフト
• ローター翼

ウィキメディア・コモンズには、回転翼航空機に関連するメディアがあります。

外部ビデオ
StopRotorビデオ

• アメリカヘリコプター協会
• グラハム・ワーウィック (2017 年 12 月 13 日)。「回転翼航空機開発の簡潔な歴史」。Aviation Week & Space Technology。2018年 10 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年12 月 13 日閲覧。