VTOL Xプレーン

垂直離着陸実験機（VTOL X-Plane）プログラムは、国防高等研究計画局（DARPA）が後援したアメリカの研究プロジェクトでした。プログラムの目標は、従来の回転翼航空機よりも高速で飛行しながら、垂直に離陸して効率的にホバリングできるVTOL航空機の設計を実証することでした。^[1]これまでにも多くの試みがありましたが、2015年時点でそのほとんどは失敗に終わりました。^{[2] [3]}

従来のローターレイアウトのヘリコプターの理論上の最高速度は200ノット（230 mph、370 km/h）で、それを超えると揚力の非対称性に悩まされる。ベル・ボーイングV-22オスプレイ ティルトローターは275ノット（316 mph、509 km/h）で飛行でき、シコルスキーX2 複合ヘリコプターは260ノット（300 mph、480 km/h）で飛行できるなど、いくつかの設計ではホバリングと高速の航空機を生み出すことに成功しているが、どちらもホバリングの効率や範囲に関して空力面で大きな妥協を強いられている。DARPAの目標は、300～400ノット（345～460 mph（555～740 km/h））の最高速度を持続的に達成できるVTOL航空機を実証することだった。^[1]

このプログラムの参加者は全員、必須ではなかったにもかかわらず無人航空機を使用してコンセプトを実証することを選択したが、その技術は有人航空機にも適用されることが意図されていた。^[4]

オーロラ・フライト・サイエンシズ社がテスト設計の作成に選ばれ、2018年に飛行する予定でした。 ^[5] DARPAは商業的関心の高まりと軍事パートナーの不足を理由に、飛行テスト前の2018年にプログラムをキャンセルしました。^[6]

2022年9月、DARPAは軽量、高積載、長時間航続能力を備えた小型VTOL無人航空システム（UAS）を開発するためのANCILLARYプログラムを開始し、Xプレーンの飛行試験は2026年に予定されている。^{[7] [8] [9]}

DARPAは2013年2月にこのプログラムを発表し、垂直離着陸技術と従来の航空機の両方の最良の機能を備えた新しい航空機を開発することを要求しました。^[10]ハイブリッド航空機は4つの領域の改善を目指します。

• 速度 - 少なくとも300ノットの最高速度を達成する。^[11]
• ホバリング - ホバリング効率を少なくとも75パーセントまで向上させる。^[11]
• 巡航効率 - 揚力抗力比を少なくとも10に達成する。^[11]
• 荷重 - ソリューションが計画総重量の少なくとも40％の有効荷重を運ぶことができることを確認します。^[11]

関与する最初の2社は2013年12月に発表され、シコルスキー・エアクラフト社が1,440万ドルの契約を獲得し、オーロラ・フライト・サイエンシズ社がフェーズ1の予算4,700万ドルの一部として予備設計調査のために1,400万ドルを獲得した。^{[12] [13]}

2014年3月18日、DARPAは、シコルスキー、オーロラ・フライト・サイエンシズ、ボーイング、カレム・エアクラフトの4社がVTOL Xプレーンの競争相手に選ばれたと発表した。4社は無人航空機を設計のベースにしており、今後20か月間競争する。オーロラの提案の名前は2月にライトニングストライクと明らかにされ、設計は不明であったが、同社はダクテッドファンとハイブリッド推進機を製造した実績がある。カレム・エアクラフトは、最適速度ローターを備えたティルトローター機を提案すると予想されていた。ボーイング・ファントムスイフトは、胴体内にツイン・リフティング・ファンを組み込み、翼端にティルト・ダクテッド・ファンを取り付けて揚力と前進推力を得た。スケール・デモンストレーターは同社によって2013年に製作され、飛行した。シコルスキーはロッキード・マーティンとチームを組み、固定翼の空気力学と高度なローター制御を組み合わせた「複雑性の低い」設計を行った。 2015年秋には、フェーズ2のデモンストレーターを建造するための9500万ドルの契約^{[14]として単一の設計が選定される予定でした。[15]}

• ローターブローウィング - シコルスキーとロッキード・マーティンは、無人のローターブローウィングコンセプトの開発で提携した。同社は、このコンセプトは固定翼の空力特性と高度なローター制御を統合し、複雑さの少ない構成を提供すると主張した。^[12]シコルスキーのローターブローウィングの芸術的な描写は、ボーイングのヘリウィングに外見的に似ている。ヘリウィングは、前進飛行で最高速度180ノット（210 mph、330 km/h）に達することを目的とした無人のテールシッターである。1995年4月に初飛行したが、7月に墜落し、プロジェクトは棚上げとなった。シコルスキーは、ローターブローウィングがテールシッターであることを確認した。その名前は、垂直と前進の間の遷移中に翼がプロペラウォッシュに揃ったままになり、ホバリングモードでの翼への負荷を軽減することを示唆している。^{[3] [16]}
• LightningStrike - Aurora Flight Sciences の LightningStrike は、推進力を航空機の空力設計に統合することで、高い全体効率を実現します。同社は、DARPA プログラムのもと、 Goldeneyeシリーズの航空機を通じてダクトファン設計の経験があり、 Excalibur 無人航空機の概念実証機によるハイブリッド電気推進により、垂直離着陸と高速水平飛行を実現する設計を生み出しました。^{[17]この経験を活かして、Aurora Flight Sciences は、3 MW の電力で駆動する 18 個の 31 インチ (79 cm) 翼ファンと 6 個の 21 インチ (53 cm) カナードファンに電気分散推進 (} EDP ) を採用した革新的な航空機コンセプトを開発しました。^[3]
• カレム・ティルトローター - カレム・エアクラフトは、高アスペクト比のガルウィングを備えた細身の胴体を採用したTR36XPと呼ばれるティルトローターのコンセプトを提出した。翼の外側部分は、2つの36フィートのローター/プロペラとともに、ホバリングと前進飛行の遷移のために90度回転し、2つのロールスロイス・ターボメカRTM322によって駆動された。^{[3] [18]}
• ファントムスウィフト - ボーイングのファントムスウィフトコンセプトには、揚力を生み出す2つの大型内部ファンと、ホバリング中の安定性を保つ2つの翼端ファンが搭載されていた。前進飛行中は、内部ファンは電力供給を停止し、翼端ファンが推力を供給する。ボーイングは、この構成は一般的なヘリコプターよりもホバリング時に50％効率が高く、最高速度740 km/h（460 mph、400 kn）になると予想している。フルサイズ版は、翼幅50フィート（15 m）、胴体長44フィート（13 m）、重量12,000ポンド（5,400 kg）になる予定だった。^[19]デモ機はゼネラルエレクトリックCT7-8エンジン1基または2基で駆動される予定だったが、^[3]量産版は全電動駆動になる予定だった。^[20]

設計、開発、統合の段階は18か月かかると予想されており、第2段階では企業が設計を成熟させることができます。^{[11] [12]}

2016年3月3日、DARPAはAurora Flight Sciencesに、他の3つの競合企業に勝利し、LightningStrikeコンセプトの構築と実証のために8,940万ドルを授与しました。LightningStrikeはティルト翼設計で、V -22オスプレイで使用されているのと同じタイプのロールスロイスAE1107C ターボシャフトエンジン1基を搭載し、ハネウェルの発電機3台で電力を生成して、前部カナードに3台ずつ、主翼全体に18台、合計24台の分散ダクテッドファンを稼働させます。他のすべての競合企業のように従来のエンジンを使用するのではなく、この航空機は「分散電気推進」に依存しており、商用風力タービンと同量の3メガワット（4,023馬力）の電力を生成する3台の発電機が、ファンを駆動する個別のモーターに電力を供給します。この航空機の重量は10,000～12,000ポンド（4,500～5,400 kg）で、UH-1Yヴェノムとほぼ同じサイズで、巡航速度は300ノット以上、V-22より50ノット速い。VTOL X-PlaneプロジェクトのフェーズIIでは、2018年9月までに飛行試験を行う予定。^{[5] [21] [22] [23] [24]重量325ポンド（147 kg）で、炭素複合材と}3Dプリントプラスチック製の翼と先板を使用した20%スケールのデモンストレーターが2016年3月29日に飛行した。^{[25] [26]}実物大の航空機はXV-24Aと命名される。^[27]

第3段階は2017年2月から2018年2月までの12か月間続き、実験設計の地上試験と飛行試験で構成される予定だった。^{[11] [12]}

DARPAは飛行試験前にプロジェクトを中止した。^[6]

外観イメージ
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