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テールシッターは、尾部で離着陸し、その後水平に傾いて前進する タイプのVTOL 航空機です。
1920年代に発明家ニコラ・テスラによって考案されたテールシッター構成を採用した最初の航空機は、第二次世界大戦中にナチスドイツによって開発されました。航空機設計者と防衛計画担当者の両方が、垂直離着陸が可能で、さらに通常飛行への移行も可能な固定翼航空機の潜在的価値を認識したため、1940年代後半から1950年代にかけて、このような航空機の開発が急増しました。テールシッター航空機に固有の問題は、パイロットの視界が悪く、特に垂直降下と着陸時に制御が難しいことでした。有人テールシッターの開発プログラムは、ホーカー・シドレー・ハリアーやヤコブレフYak-38などの航空機で使用されているような、より実用的な推力偏向アプローチの形で終了するのが一般的でした。
説明
テールシッターは、離着陸時には機尾に垂直に座り、水平飛行時には機体全体を前方に傾けます。これは、胴体が水平に向いている 他の多くのVTOL技術とは大きく異なります。
テールシッターは離陸後に機体の向きを変えます。最初は機体の後ろが地面に向かって垂直に向いていますが、飛行中に水平に向きを変えます。
その後、一部のテールシッターは従来のように水平姿勢で着陸しましたが、他の機体は機体を地面に背にして垂直に着陸するというはるかに野心的な目標を掲げていました。これは、燃料消費量の増加とパイロットの視界の制限など、さまざまな理由で非常に危険な手順でした。
歴史
初期の作品
尾部座席航空機の概念は、 1928年に関連する特許を申請した発明家ニコラ・テスラに由来するとされています。 [1]しかし、この概念を機能的な航空機にすぐに実装する試みは、約20年間も行われませんでした。
第二次世界大戦中、ナチスドイツはテールシッターコンセプトを設計に取り入れたフォッケウルフ・トリープフリューゲル（翼駆動）戦闘機の開発に取り組んでいた。機体の回転部に放射状にローターとして取り付けられた3つの翼が特徴で、翼端に配置された小型ジェットエンジンで駆動され、この翼の回転によって航空機を推進する。離着陸時には垂直に飛行し（ヘリコプターに似ている）、その後水平に傾いて自走翼として飛行し、揚力と推力の両方を生成する。同時代のハインケル・レルヒェ計画では、従来のプロペラの周りにダクトを形成する環状の翼があり、垂直飛行から前進飛行への移行時に揚力が翼に伝達されるはずだった。[2] [3]
冷戦時代
1950 年代、世界中の航空機設計者は、垂直離着陸が可能なだけでなく、通常の飛行に移行したり、通常の飛行から離脱したりできる固定翼航空機の開発プログラムに取り組んでいました。航空作家のフランシス・K・メイソンが指摘したように、そのような特性を持つ戦闘機は、従来の水平離着陸ではなく垂直に離着陸することで、比較的脆弱な滑走路への従来の依存を効果的に排除できるでしょう。[4]したがって、実用的な垂直離着陸(VTOL) 航空機の開発は、戦後初期の軍事計画者にとって特に魅力的でした。[5]ターボジェットエンジンの推力対重量比が十分に増加し、単一のエンジンで航空機を持ち上げることができるようになったため、設計者は航空機が VTOL 飛行段階で飛行中に安定性を維持する方法の研究を始めました。[6]
VTOL研究に従事することを選択した企業のひとつが、フランスのエンジン製造会社SNECMAで、同社は1956年から、Atar Volantと呼ばれる一連の無翼試験装置を製造した。これらのうち最初のものだけが無人であり、2番目は自由飛行し、両方ともアウトリガーパイプのガスジェットによって安定していた。3番目は、胴体が水平のときにパイロットが直立姿勢で座れるように傾斜シートがあり、自由飛行する航空機用に側面の空気取り入れ口が計画されていたが、常に可動式クレードルに取り付けられて動作した。これらの実験のパイロットはオーギュスト・モレルであった。しかし、Atar Volantはそれ自体が目的ではなく、その長期的な目的は、より大型の固定翼航空機の前身となることであった。[7]この研究とは別に、オーストリアの設計技師ヘルムート・フォン・ズボロフスキーが開発の方向性に大きな影響を与えた。彼は「動力源、全翼機の機体、抗力低減ハウジング」として機能する革新的なドーナツ型の環状翼を設計した。この翼はラムジェットエンジンとして機能し、迎撃機に適した超音速で航空機を推進できると理論づけられた。[5]
SNECMA の設計チームは、この革新的な年次翼設計を VTOL 開発に取り入れることにした。その結果、C.450 Coléoptèreの基本構成が生まれた。[5] 1958 年 12 月、Coléoptère はガントリーに取り付けられていたものの、初めて自力で離陸した。[6]垂直ホバリング中に機体がゆっくりと軸を中心に回転する傾向など、いくつかの難しい飛行特性が観察された。また、パイロットは、垂直速度計が非現実的であり、重要な着陸段階を実行しているときに制御装置が機体を正確に操縦できないことにも気づいた。デッドスティック着陸は不可能とみなされた。[5]機体の飛行の 1 つでは、集まった観客の前でホバリング性能を公開した。[8] Coléoptère の目を引くデザインは、国際的にも急速に世間の注目を集めた。作家のジェレミー・デイビスは、この航空機が国際的な取り組みにも影響を与え、アメリカ海軍がアメリカのヘリコプター製造会社カマン・エアクラフト社と契約して独自の環状翼機（通称フライング・バレル）を設計するきっかけになったと指摘している。[5]
したがって、米国は、比較的従来的な固定翼を備えたプロペラ駆動の設計構成を含む、独自のテールシッターの実験を行った。コンベアXFYポゴはそのような航空機の1つで、十字形の尾部構成のデルタ翼を特徴としていた。最初のテスト飛行はカリフォルニア州マウンテンビューのモフェットフィールドにある海軍飛行船格納庫内で行われた。 [9] XFYは、1954年11月5日に飛行モード間の完全な移行を正常に実証した。[10]やや似た航空機に、直線翼とX字型尾部を組み合わせたロッキードXFVサーモンがあったが、XFVは重要な飛行移行を達成することはなかった。[11]しかし、飛行テスト中に、すべての技術的問題を無視したとしても、そのようなVTOL航空機は最も経験豊富なパイロットによってのみ操縦されることが明らかになった。したがって、以前に期待されていたようにVTOL戦闘機をすべての船に搭載することは現実的ではなかった。また、ジェット戦闘機の最高速度はマッハ2に近いのに対し、ターボプロップVTOL戦闘機は最高速度がマッハ1未満と不利であった。これらの状況の結果、XFYの作業は中止された。[12] 1955年、米国はジェット推進設計のライアンX-13バーティジェットの飛行テストを開始した。2機のプロトタイプが製造され、どちらも飛行し、水平飛行との移行に成功し、着陸した。X-13の最後のテスト飛行は1957年にワシントンDC近郊で実施された。[13]
これらすべてのテールシッター設計に共通する問題は、垂直降下および着陸時のパイロットの視界、特に地面の視界が悪いことでした。最終的には、ホーカー・シドレー・ハリアーやヤコブレフ Yak-38などの量産機で使用されている推力偏向という形で、より実用的な VTOL の登場により、有人航空機へのコンセプトの適用に関するほとんどの作業は放棄されました。[14] [15] [16]無人航空機(UAV) はパイロットの姿勢の問題を抱えていません。ドルニエ・エアロダインはコレオプターに似たダクトファン構成で、テスト用 UAV は 1972 年にホバリングモードでの飛行に成功しましたが、その後開発は中止されました。[17]同時代の別の UAV プロジェクトは、米国海軍が開発したNSRDC BQM-108でしたが、1 回のテスト飛行に成功した後、作業はほぼすぐに中止されました。[18]
1970年代には、艦船での使用を目的としたジェネラル・ダイナミクスF-16ファイティング・ファルコンのテールシッティングバージョンの研究と風洞模型がいくつか作られたが、大きな推力が必要であることと、離着陸を処理するための大規模な装置が必要であることから、このコンセプトのさらなる開発は行われないことが決定された。[19]
現在
現在、テールシッターのプロジェクトや提案のほとんどは、ベル・アプトやノースロップ・グラマン・ターンなどの無人航空機のカテゴリーに分類されます。
テールシッターのリスト
参照
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参考文献
引用
- ^ 「ニコラ・テスラ米国特許 1,655,114 - 航空輸送装置」。2015年3月1日。 2016年7月7日閲覧。、テスラユニバース。
- ^ シャープ、ダン。ドイツ空軍：第三帝国の秘密兵器。モートンズ、2015年、98-101頁。
- ^ フォード、ロジャー（2013年）。第二次世界大戦におけるドイツの秘密兵器。ロンドン、イギリス：アンバーブックス。224ページ。ISBN 9781909160569。
- ^ メイソン1967年、3ページ。
- ^ abcde Davis, Jeremy (2012年7月)。「キャンセル：Vertical Flyer」。Air & Space Magazine。
- ^ Gaillard 1990、p.200より。
- ^ ガイヤール1990、180ページ。
- ^ Haimes, Brian J. (2006 年 11 月 15 日)。「Coleopter - 革命的な実験航空機」。New Scientist。
- ^ テイラー1977年、63ページ。
- ^ 「コンベア XFY」Flight、1954年11月12日、696ページ。
- ^ ウィンチェスター2005年、135ページ。
- ^ アレン 2007、20ページ。
- ^ Darling, Jeff (2011年6月13日). 「Ryan X-13 Vertijet」. Diseno . 2014年1月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年2月9日閲覧。
- ^ ウィルソン2000、145ページ。
- ^ 「Yak-36 フォージャー - 暫定V/Stol」Flight International、1981年5月2日。
- ^ ブラウン1970年、81ページ。
- ^ "Eine Dokumentation zur Geschichte des Hauses Dornier."ドルニエ GmbH、1983 年。p. 214.
- ^ アイラートソン 1977.
- ^ ニューサム、ウィリアム A.、アングリン、アーニー L. (1975 年 9 月)。「垂直姿勢 VTOL 戦闘機の自由飛行モデル調査」(PDF)。アメリカ航空宇宙局。2016年10 月 16 日閲覧。
- ^ 「Bell APT」。Bell Flight 。 2019年10月14日閲覧。
- ^ abc Hirschberg, Mike (2000 年 11 月 1 日). 「ドイツの V/STOL 戦闘機プログラム: 1956-1975」(PDF) . robertcmason.com.
- ^ Choi, Charles Q. (2010年1月19日). 「Electric Icarus: NASA Designs a One-Man Stealth Plane」. Scientific American . 2010年2月27日閲覧。
文献
- アレン、フランシス・J.「ボルト・アップライト: コンベア社とロッキード社の VTOL 戦闘機」。Air Enthusiast (Key Publishing) Volume 127、2007 年 1 月/2 月、13 ～ 20 ページ。 ISSN 0143-5450。
- ブラウン、ケビン。「飛行場を時代遅れにする飛行機」ポピュラーメカニクス、133(6)、1970年6月、80-83ページ。
- Eilertson, WH (1977)。XBQM -108A 垂直姿勢離着陸機。ワシントン DC: 国防技術情報センター。ASIN B00073EVPK 。
- ガイヤール、ピエール (1990)。レ アヴィオン フランセ 1944 年から 1964 年まで。パリ: EPA 版。ISBN 2-85120-350-9。
- テイラー、ジョンWR & マイケルJHジェーンのポケットブック研究と実験航空機。コリアーブックス：ニューヨーク、1977年ISBN 0-356-08405-1。
- ウィルソン、スチュワート。1945年以降の戦闘機。オーストラリア、フィッシュウィック：Aerospace Publications、2000年。ISBN 1-875671-50-1。
- ウィンチェスター、ジム。「ロッキード XFV-1 サーモン」。コンセプト航空機：プロトタイプ、X プレーン、実験航空機。ケント、イギリス：Grange Books plc、2005 年。ISBN 978-1-84013-809-2。