ほとんどのヘリコプターは単一のメインローターを持っていますが、トルクに打ち勝つために別のローターが必要です。 これは可変ピッチのアンチトルクローターやテールローターによって達成される。 これは、イゴール・シコルスキーがVS-300ヘリコプターで採用した設計で、設計はさまざまですが、ヘリコプターの設計では一般的な慣例になっています。
シングルメインローター編
シングルメインローターのヘリコプターでは、エンジンがローターを回すときにトルクが発生するため、ヘリコプターのボディがローターと反対方向に回転するトルク効果が発生します。 この効果をなくすためには、ヘリコプタが方位を維持し、ヨーを制御できるような十分な余裕をもった出力で、何らかのアンチトルク制御を行う必要があります。 現在最も一般的に使用されているのは、テールローター、ユーロコプター社のフェネストロン（ファンテイルとも呼ばれる）、MDヘリコプター社のノーターです。
Tail rotorEdit
テールローターは従来のシングルローターヘリコプターの尾部の先端で垂直または垂直に近い方向に回るように取り付けられた小さな回転子で、このローターを使用すると、尾部は垂直方向に回転しているように見えます。 テールローターの位置と重心からの距離により、メインローターの回転と反対方向に推力を発生させ、メインローターが生み出すトルク効果に対抗します。 テールローターはメインローターよりもシンプルで、ピッチを一括変更するだけで推力を変化させることができる。 テールローターのブレードのピッチは、アンチトルクペダルによってパイロットが調整することができ、パイロットはヘリコプターの垂直軸の周りに回転させることで機体の向きを変えることもできます。
Ducted fanEdit
FenestronおよびFANTAILは、ヘリコプターのテールブームの先端に取り付けられ、テールローターの代わりに使用されるダクテッドファンの商標です。 ダクテッドファンは8枚から18枚の羽根を不規則な間隔で配置し、騒音をさまざまな周波数に分散させることができます。
フェネストロンは、1960年代末にスッド・アヴィエーションのSA 340の第2実験機で初めて採用され、後のAérospatiale SA 341 Gazelleで生産されました。 ユーロコプターとその前身の他、ダクテッドファンテールローターは、中止された軍用ヘリコプタープロジェクト、アメリカ陸軍のRAH-66コマンチにFANTAILとして採用されました。
NOTAREdit
NOTAR とは NO TAIL Rotor の頭字語で、ヘリコプターにテールローターを使用しないアンチトルクシステムを指します。 コンセプトの改良には時間がかかりましたが、NOTARシステムは理論的には単純で、翼がコアンダ効果を利用して揚力を発生させるのと同じように、アンチトルクを提供します。 可変ピッチファンは、テールブームのすぐ前方の胴体後部に収められ、メインローターのトランスミッションで駆動されます。 メインローターが反時計回りに回転することで生じる時計回りのトルク（メインローターの上から見て）に対抗する横方向の力を与えるため、可変ピッチファンはテールブームの右側にある2つのスロットを通して低圧空気を送り込み、メインローターからのダウンウォッシュをテールブームに抱き込ませて揚力を生み出し、ローターウォッシュからの気流量に比例した反トルクを発生させる。
NOTARシステムの開発は、ヒューズ・ヘリコプターズのエンジニアがコンセプト開発の仕事を始めた1975年にまでさかのぼります。
NOTARシステムの開発は、ヒューズ・ヘリコプターズのエンジニアがコンセプト開発の仕事を始めた1975年にさかのぼります。 1986年3月には、より大きく改良されたプロトタイプのデモンストレータが初めて飛行し、高度な飛行試験プログラムを成功させ、将来のヘリコプター設計への応用を可能にするシステムを検証しています。 現在、NOTARの設計を取り入れたヘリコプターは3機あり、すべてMDヘリコプタによって生産されています。
このシステムの前身 (のようなもの) は、イギリスの Cierva W.9 ヘリコプターの形で存在しました。1940 年代後半の航空機は、ピストン エンジンの冷却ファンを使用して、ロータ トルクに対抗するために尾翼に組み込まれたノズルから空気を押し出すものでした。 チップジェット
メインローターはチップジェットで駆動されることがあります。 このようなシステムは、コンプレッサーから供給される高圧空気によって駆動されることがあります。 空気は燃料と混合され、ラムジェット、パルスジェット、ロケットで燃焼されることもあれば、されないこともある。 この方式はトルク反作用がなくシンプルですが、試作されたものは従来のヘリコプターに比べて燃費が悪くなっています。 未燃焼の圧縮空気で駆動するチップジェットを除き、チップジェット駆動のローターが広く受け入れられない最大の理由は、非常に高い騒音レベルである。
チップジェット駆動の回転翼機は、いくつかの例があります。 Percival P.74は出力が足りず、飛ぶことができませんでした。 ヒラーYH-32ホーネットは、揚力は良かったのですが、それ以外の性能が悪かったのです。 また、並進飛行のために補助推力を使用し、ローターが自動回転する間にチップジェットを停止できるようにした機体もある。 実験的なフェアリー・ジェットジャイロダイン、48人乗りのフェアリー・ロトダイン旅客機プロトタイプ、マクドネルXV-1複合ジャイロプレーンはこの方法でうまく飛びました。 このタイプの最も珍しい設計は、おそらくロータリーロケットロトンATVで、当初はロケットの先端のローターを使って離陸することが想定されていた。 フランスのSud-Ouest Djinnは、ローターの駆動に未燃焼の圧縮空気を使用し、騒音を最小限に抑え、生産に入った唯一のチップジェット駆動ローターヘリコプターとなるのに貢献しました。
ツインローター
ツインローターは、反トルクのテールローターに頼ることなく、航空機へのトルク効果を打ち消すために反対方向に回転します。 これにより、テールローターを駆動していた動力をメインローターに当て、揚力を増加させることができる。 この逆回転効果を利用した回転翼機は、主に3つの方式がある。 タンデムローター：2つのローターが1つのローターの後ろに取り付けられているもの。 同軸ローターは、2つのローターが同じ軸上に1つずつ取り付けられている。 インターメッシングローターは、2つのローターが航空機の上部でかみ合うように、十分な角度で互いに接近して取り付けられている。 ティルトローターや初期のヘリコプターに見られる別の構成は、横型ローターと呼ばれ、一対のローターが翼型構造物やアウトリガーのそれぞれの端に取り付けられています
TandemEdit
タンデムローターは、他の背後にマウントされた2つの水平メインローターアセンブリです。 タンデムローターは、サイクリックピッチと呼ばれるプロセスを通じて、ヘリコプターを加速・減速させるためにピッチの姿勢変化を実現します。 前方へのピッチと加速は、両方のローターが同じトルクを保ちながら、後方のピッチを大きくし、前方のピッチを小さくします（サイクリックピッチ）。 ヨーコントロールは、各ローターのサイクリックピッチを反対にすることで展開されます。 右に旋回するときは、フロントローターが右に、リアローターが左に傾く。 左に旋回する場合は、フロントローターが左に、リアローターが右に傾きます。 すべてのローターパワーが揚力に寄与し、重心位置が前方・後方に変化しても対応しやすくなります。 しかし、一般的な1つの大きなメインローターとはるかに小さなテールローターではなく、2つの大きなローターを必要とする。
CoaxialEdit
同軸ローターとは、一対のローターが同じ軸の上に取り付けられ、反対方向に回転しているものです。 同軸ローターの利点は、前進飛行では、それぞれのローターの前進する半分が提供する揚力が、もう一方のローターの後退する半分を補い、揚力の非対称性の重要な影響の1つである後退翼の失速をなくすことです。 しかし，同軸ローターには他の設計上の問題がある． 2 つのローターシステムのリンケージと斜板を必要とするため、ローターシステムの機械的な複雑さが増す。 また、ローターは反対方向に回転しなければならないので、マストはより複雑になり、上部ローターシステムへのピッチ変更のための制御リンクは下部ローターシステムを通過しなければなりません。
IntermeshingEdit
ヘリコプターのインターメッシングローターは、ブレードが衝突せずにかみ合うように、各ローターマストが他に対してわずかな角度でヘリコプターに取り付けられており、反対方向に回転する2つのローターで構成されています。 この構成は、シンクロプターと呼ばれることもある。 インターメッシング・ローターは安定性が高く、強力な揚力を持っている。 1939年にナチス・ドイツのアントン・フレトナー氏が設計したフレトナーFl265が先駆けで、その後フレトナーFl282コリブリとして限定生産され、ドイツ海軍の軽対潜水戦用実験ヘリとして少数（24機生産）使用され、成功した。 冷戦時代には、アメリカのカマン・エアクラフト社がアメリカ空軍の消火・救助任務用にHH-43ハスキーを生産していた。
TransverseEdit
横型ローターは、翼やアウトリガーの端に、航空機のボディと垂直に取り付けられています。 タンデムローターやインターメッシングローターと同様に、横型ローターも差動コレクティブピッチを採用しています。 しかし、インターメッシングローターと同様に、トランスバースローターも回転機のロール姿勢の変化に対してこの概念を用いる。 この構成は、最初に実用化されたヘリコプターであるフォッケウルフFw61とフォッケアッケリスFa223、そして世界最大のヘリコプターであるミルMi-12に見られるものである。 また、ベル・ボーイング社のV-22オスプレイやアグスタウェストランド社のAW609などのティルトローターにも搭載されている。
Quad rotorEdit
Etienne Oehmichen, Paris, France, 1921 Source
A quad rotor or quadrotor comprises four rotors in an “X” configuration. Rotors to the left and right are in a transverse configuration while those in the front and to the rear are in a tandem configuration.
An advantage of quad rotors on small aircraft such as drones is the opportunity for mechanical simplicity. A quadcopter using electric motors and fixed-pitch rotors has only four moving parts.
2種類の翼型は
- 対称翼
- 非対称翼
対称翼は非常に安定しており、翼のねじれと飛行制御負荷を最低限に抑えることができます。
また、翼の中には上面と下面が同じキャンバーを持っていない非対称翼があります。通常、これらの翼は安定しませんが、後縁を曲げることで対称翼と同じ特性を得ることができます。 これを “リフレクティング “と呼んでいます。 非対称翼が安定しない理由の1つは、迎え角の変化により圧力中心が変化することである。 圧力の中心がローターブレードのピボットポイントより後方にある場合、ローターディスクがピッチアップする傾向があります。 迎角が大きくなると圧力中心は前方に移動し、ピボットポイントより前方に移動するとローターディスクのピッチは小さくなる。 ローターブレードの迎え角は回転するたびに変化するため、フラップ、フェザー、リード、フラッグが大きくなる傾向がある
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