ティルトローター

ティルトローターは、通常は固定翼の端にある回転軸またはナセルに取り付けられた1 つ以上の動力ローター(プロップローターと呼ばれることもある)によって揚力と推進力を生み出す航空機です。ほとんどすべてのティルトローターは横方向ローター設計を採用していますが、他のマルチローターレイアウトを使用する例外もいくつかあります。

ティルトローターの設計は、ヘリコプターのVTOL機能と、従来の固定翼航空機の速度および航続距離を組み合わせたものです。垂直飛行の場合、ローターは回転面が水平になるように角度が付けられ、通常のヘリコプターのローターと同じように揚力を生成します。航空機の速度が上がると、ローターは徐々に前方に傾き、回転面は最終的に垂直になります。このモードでは、ローターはプロペラとして推力を供給し、固定翼の翼型が航空機全体の前進運動を介して揚力の提供を引き継ぎます。ローターは推進のためにより効率的に構成できるため (例: 根元と先端のねじれ)、ヘリコプターの後退ブレードの失速の問題を回避できるため、ティルトローターはヘリコプターよりも高い巡航速度と離陸重量を達成できます。

ティルトローター機は、翼全体ではなくローターのみが旋回する点でティルトウィング機とは異なります。この方式では、垂直飛行の効率とSTOL / STOVL操作の効率がトレードオフになります。

ティルトローター（フランス語で「コンバーチブル」）の方向への最初の研究は、フランス人とスイス人の兄弟であるアンリとアルマン・デュフォーによって1902年頃に始められたようで、彼らは1904年2月に特許を取得し、1905年4月にその研究を公開しました。^{[1] [信頼できない情報源？ ]}

ヘリコプターのようなローターを使用して垂直離着陸（VTOL）機を建造するという具体的なアイデアは、1930年代にさらに推し進められた。現代のティルトローターに似た最初の設計は、1930年5月にジョージ・レーバーガーによって特許取得されたが、彼はその概念をさらに発展させることはなかった。第二次世界大戦では、ドイツのヴェーザーフルークが1938年頃にP.1003/1の概念を思いついた。これは、翼の一部が上方に傾くが、翼全体が傾くわけではないため、ティルトローターとティルトプレーンの中間である可能性がある。その直後、ドイツの プロトタイプであるフォッケアハゲリスFa 269が1942年に開発され始めたが、これは地面に対して傾斜していたが、飛行することはなかった。^{[2] [3] [4]} プラットとルページは、アメリカ初のティルトローター機であるPL-16の特許を取得した。しかし、1946年8月に資金不足のため会社は閉鎖された。^[5]

飛行に成功した試作機は、1人乗りのトランセンデンタル モデル 1-Gと2人乗りのトランセンデンタル モデル 2 の2機で、それぞれ単一のレシプロエンジンを搭載していました。モデル 1-G の開発は1947年に開始されましたが、実際に飛行したのは1954年でした。モデル 1-G は、 1955年7月20日にチェサピーク湾で墜落するまで約1年間飛行しましたが、試作機は破壊されましたが、パイロットは重傷を負いませんでした。モデル 2 はその後すぐに開発され飛行しましたが、米国空軍はベル XV-3 を支持して資金提供を撤回し、ホバリングテスト以外はほとんど飛行しませんでした。トランセンデンタル 1-G は、飛行中にヘリコプターから航空機への移行の大部分 (真の水平飛行の10度以内) を達成した最初のティルトローター機です。

1953 年に製造された実験機ベル XV-3 は1966 年まで飛行し、ティルトローター コンセプトの基本的な健全性を証明し、将来の設計に必要な技術的改善に関するデータを収集しました。

関連する技術開発としてティルトウイングがある。カナディアCL-84ダイナバートとLTV XC-142の2つの設計は技術的には成功したが、他の問題のためどちらも生産には至らなかった。ティルトローターは一般にティルトウイングよりもホバリング効率が良いが、ヘリコプターほどではない。^[6]

1968年、ウェストランド・エアクラフト社は、SBAC ファーンボロー航空ショーで自社の設計である小型実験機（We 01C）と68人乗り輸送機We 028を展示した。^[7]

1972年、ベル・ヘリコプター・テキストロン社はNASAとアメリカ陸軍からの資金援助を受けて、双発ティルトローター研究機XV-15の開発を開始した。ティルトローターの設計を証明し、軍事および民間用途での運用飛行範囲を調査するために2機の航空機が製造された。^{[8] [9]}

1981年、ベルとボーイング・ヘリコプターズは、XV-3とXV-15で得た経験を活かし、アメリカ空軍とアメリカ海兵隊向けの双発ターボシャフト軍用ティルトローター機であるV-22オスプレイの開発を開始した。^[8]

ベルはボーイングと提携して商用ティルトローター機を開発しましたが、ボーイングは1998年に撤退し、アグスタがベル/アグスタBA609を開発しました。^{[9] [10]}この航空機は、2011年にアグスタウェストランドに完全な所有権が譲渡された後、AW609に再指定されました。^[11]ベルはティルトローター無人航空機（UAV）TR918イーグルアイも開発しました。

ロシアはミルMi-30など、主に無人のティルトロータープロジェクトをいくつか実施しており、2015年には新たなプロジェクトを開始した。^[12]

2005年頃^{[13] ～2010年[14]}、ベルとボーイングは再び協力し、米陸軍の統合重量物輸送（JHL）プログラム向けに、より大型のクアッド・ティルトローター（QTR）の概念研究を行った。QTRはV-22の大型4ローターバージョンで、2組のタンデム翼の固定翼と4つのティルトローターを備えている。

2013年1月、FAAはICAO規則に準拠するために米国のティルトローター騒音規則を定めた。騒音認証には大型ヘリコプターと同じく58万8千ドルの費用がかかる。^{[15] [16]}

アグスタウェストランド社は、翼幅内にローターを搭載した有人電動ティルトローター機「プロジェクトゼロ」を2013年に自由飛行させたと発表している。 ^{[17] [18] [19]}

2013年、ベル・ヘリコプターのCEOであるジョン・ギャリソンは、ボーイングが米陸軍の将来の輸送要件を満たすために別の機体パートナーを選んだことに対して、ベルがロッキード・マーティンと共同でベルV-280ヴァロールの開発を主導することを示唆した^[20]。

2014年、クリーン・スカイ2プログラム（欧州連合と業界による）は、アグスタウェストランドとそのパートナーに、オフショア市場向けの「次世代民間ティルトローター」^{[21] [22] [23]設計の開発に3億2800万ドルを授与し、2016年末に}詳細設計レビューが行われる予定である。目標は、ティルト翼セクション、最大離陸重量11トン、19〜22人の乗客用座席、2021年の初飛行、巡航速度300ノット、^[24]最高速度330ノット、高度上限25,000フィート、航続距離500海里である。^{[10] [25] [26]}

垂直飛行では、ティルトローターは双発またはタンデムローターヘリコプターと非常によく似た制御を使用します。ヨーはローターを反対方向に傾けることで制御されます。ロールは差動出力または推力によって提供されます。 ピッチはローターブレードのサイクリック、またはナセルの傾斜によって提供されます。垂直方向の動きは、従来のローターブレードのピッチと、従来のヘリコプターコレクティブコントロールレバー（ベル/アグスタBA609の場合）またはスラストコントロールレバー（TCL）と呼ばれる固定翼エンジンコントロールに似た独自のコントロール（ベル-ボーイングV-22オスプレイの場合）のいずれかで制御されます。^[27]

ティルトローターの利点は、ヘリコプターよりも大幅に速い速度である。ヘリコプターでは、最大前進速度はローターの回転速度によって決まる。ある時点で、ヘリコプターはローターの後進側の回転と同じ速度で前進し、その側のローターの対気速度がゼロまたは負になり、失速し始める。これにより、現代のヘリコプターの巡航速度は約 150ノット/ 277 km/h に制限される。しかし、ティルトローターではこの問題は回避される。なぜなら、プロペラは飛行状態の高速部分で運動に対して垂直であるため (したがって、この逆流条件の影響を受けない)、ティルトローターは比較的高い最大速度を持ち、これまでに飛行した 2 種類のティルトローターで 300 ノット / 560 km/h 以上が実証されており、巡航速度 250 ノット / 460 km/h が達成されている。^[27]

この速度は、ペイロードをある程度犠牲にして達成されています。ペイロードの減少の結果、一部の人^{[誰？ ]}は、ティルトローターはヘリコプターの輸送効率（速度×ペイロード）を超えないと推定していますが、^[28]その逆の結論を下す人もいます。^[10]さらに、ティルトローター推進システムは、大型の関節式ナセルと追加の翼のために、従来のヘリコプターよりも複雑です。しかし、ヘリコプターよりも巡航効率と速度が向上することは、特定の用途では重要です。速度、そしてさらに重要な全体的な応答時間の利点は、ティルトローターを使用している軍隊が求める主な利点です。ティルトローターは、前進飛行（飛行機モード）時にヘリコプターよりも本質的に騒音が少ないです。^[要出典]これと速度の向上により、商業用途では人口密集地域での実用性が向上し、軍事用途では検出の脅威が軽減されると期待されています。しかし、ティルトローター機は、ホバリング飛行中は通常、同サイズのヘリコプターと同じくらいの騒音を発する。90人乗りのティルトローター機の騒音シミュレーションでは、低周波振動は高いかもしれないが、キャビン内の巡航騒音はボンバルディア・ダッシュ8型機よりも低いことが分かった。^[29]

ティルトローターは、ヘリコプターよりも大幅に高い巡航高度能力も備えています。ティルトローターは簡単に 6,000 m (20,000 フィート) 以上にまで到達できますが、ヘリコプターは通常 3,000 m (10,000 フィート) の高度を超えません。この機能により、これまで固定翼航空機のみで使用が想定されていた用途の一部が、滑走路を必要とせずにティルトローターでサポートできるようになります。ただし、ティルトローターの欠点は、高高度から離陸すると積載量が大幅に減少することです。

モノ ティルトローター機は、揚力と推進力を得るために、傾斜可能な回転プロペラ、または共軸プロペラを使用します。垂直飛行の場合、プロペラは推力を下向きに向けるように傾けられ、揚力を生み出します。この動作モードでは、機体は基本的にヘリコプターと同じです。機体が速度を上げると、共軸プロペラはゆっくりと前方に傾き、ブレードは最終的に地面に対して垂直になります。このモードでは翼が揚力を生み出し、翼の効率が高いため、ティルトローターは高速を達成できます。このモードでは、機体は基本的にターボプロップ機です。

モノティルトローター機は、プロペラが翼端に取り付けられている従来のティルトローター機とは異なり、同軸のプロペラが機体の胴体に取り付けられている。この構造効率の結果、モノティルトローター機はヘリコプターと従来のティルトローター機の両方の輸送効率（速度×ペイロード）を上回っている。 ある設計研究では、モノティルトローター機が技術的に実現されれば、サイズは半分、重量は3分の1、速度はヘリコプターのほぼ2倍になると結論付けられた。^[30]

垂直飛行では、モノティルトローターはカモフKa-50などの同軸ヘリコプターと非常によく似た制御を使用します。ヨーは、たとえば上部プロペラの揚力を増加させ、下部プロペラの揚力を減少させることによって制御されます。 ロールとピッチはローターサイクリックによって提供されます。垂直方向の動きは、従来のローターブレードのブレードピッチで制御されます。^[31]

• アグスタウェストランド AW609
• アグスタウェストランド プロジェクトゼロ
• アメリカンダイナミクス AD-150
• ベル XV-3
• ベル XV-15
• ベルイーグルアイ
• ベル V-280 ヴァラー
• ベル・ボーイング V-22 オスプレイ
• カーチス・ライト X-19
• フォッケ・アハゲリス Fa 269
• IAI パンサー
• 超越モデル 1-G

• ピッチドロップバック
• ティルトジェット
• ティルトウイング
• テールシッター
• PTOL
• 垂直離着陸機
• 推力偏向

ウィキメディア・コモンズには、ティルトローター航空機に関連するメディアがあります。

• 「無人ティルトローターハイブリッドTRH-14」。アルタモノフテクノロジーズ。^{[プロモーション？ ]}
• ジャン＝クロード・カイエズ（2006 年 6 月 1 日）。 「アンリとアルマン・デュフォーによる最高の歴史の発明」。Les pionniers de l'aéronautique à Genève (フランス語)。
• Ghostarchive および Wayback Machine にアーカイブされています: AeroSpaceNews (2012 年 12 月 25 日)。ティルトローターの歴史。YouTube。
• リチャード・ワード (2018 年 4 月 6 日)。「ティルトローターへの長い道のり」。AIN。