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解決済みの質問

ヘリコプターに関しての質問です。

通常のヘリコプターはメインローターの発生するトルクに抗して機体の回転を防ぐためにテールローターを用いていますが、カモフのような二重反転式の方がエネルギー効率の点でも機体の安定性の点でも優れているのでは無いでしょうか?まぁ、確かにメインローター部分の構造が複雑になる、全高を低く抑えることが難しいなど問題(その分テールローターを取り付けるブームが不要なため全長は短くて済む)もあるのでしょうけれど、もっと採用する機体(メーカー)が多くても良い気がします。構造の複雑さは通常のテールローターを持った機種でもテールローター駆動用のトランスミッションやテールローター制御用の機構などを考えれば、構造的にはそれ程の欠点とは思えませんし、ボーイングなどの大型ヘリで見るような前後(あるいは左右(交差ロータータイプも含む))に二つのメインローターを持つものよりも複雑であるとは考えにくいのですがいかがでしょうか?何よりエンジンで発生した出力がすべて揚力(推進力)として使える点は見逃せないと思うのですが、テールローターってそれなりにエネルギを食ってますよね。それにある速度で飛行していいる時のメインローターが発生させる揚力が飛行方向とローター回転方向によってアンバランスになる問題も起こらない(ローターの回転方向が逆なので相殺される、もちろんローターシャフトには曲げの力が掛かりますが、タンデム式の物ではシャフト及び機体全体にもこの力かかるので、部位が限定される分こちらの方が対処は楽かとも思えます)ので、この点では制御が容易になり操縦性においても良いのではないかとも思えます。

全くの素人ですので何か重大な欠点があるのを見落としているのかもしれませんが、識者の方からの回答をお持ちしています。

投稿日時 - 2018-10-25 20:29:25

QNo.9551216

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

ごく部分的なお話しですが。
おっしゃる通り。効率は二重同軸反転式がよいでしょうね。
ローターは空気をかき回します。風が下向きに起こり、その反力で機体が浮き上がります。
ここまではよいのですが、空気は回転もします。後に残された回転する空気の流れはエネルギーの損失です。
同軸二重反転ローターを使えば、理論上、空気の流れは垂直な風のみとなります。
従って、エネルギーの損失は小さくなると考えます。

船のスクリューにも同じ考えの二重反転構造を持ったものがありますので、横から口を出しました。

他方、構造の複雑さは、どう考えるべきでしょう。オスプレイは、本当に危険な航空機でしょうか。
以上答にならない答でした。

投稿日時 - 2018-10-26 04:16:28

お礼

回答ありがとうございます。
そこなんですよ。船舶のスクリュープロペラや航空機の反転プロペラなども効率の向上と反トルクの相殺(この場合は操縦性の向上にもつながるでしょう)実際、航空機の単発機で通常のプロペラを使った機体では、プロペラの発生する機体を軸方向に捩じろうとする力に抗するために真っすぐに飛ぶためには当て舵を切らなければなりません、最大出力で最高速度を出そうとするときに当て舵を切るというのは(エルロンやラダーを使う)空気抵抗の増加につながりますし、どちらか片方の方向へのロールやヨーは逆方向とは異なる特性になるでしょう。ヘリの場合はローターの回転方向と進行する速度でローターブレードの位置によりローターブレードが生み出す揚力が異なってしまうので、例えば全速で前進している場合などで左右に機体をロールさせる特使や限界がかなり変わってしまうでしょう。また低空でのホバリングの時にローターの起こす風が旋回しているために地上や海面から跳ね返って戻ってくる風も旋回のエネルギーを持っています。これがテールローターに影響を与えることも無視できないでしょう。


貴重なご意見ありがとうございました。

投稿日時 - 2018-10-28 10:47:56

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回答(7)

ANo.7

エネルギーロスはそんなに大きくないですよ。
たとえば竹とんぼは回して飛び始めるとすぐに回転が落ちるということはなくかなりの時間飛び続けますが、これは回転を止める力は大きくなくロスは少ないということ。
それにヘリコプターは機体が長く後ろの方で回っているので、テールローターは少ししかエネルギー消費しないはず。
何よりも製造コストが安くなるので、安いほうが良く売れる。

投稿日時 - 2018-10-28 08:26:01

お礼

回答ありがとうございます。お礼が遅くなったことをお詫び申しげます。

確かに製造コストに関してはテールローターの方が安上がりかもしれないですね、

ただエネルギーロスについてはホバリングや低速時にはテールローターだけの分を考えれば大きなものではないかもしれませんね。
ただ、進行速度が速い場合の進行方向に対して左右で揚力差が出る分に関してはどうでしょうか?ローターブレードの対気速度はある速度で最も効率よい形状になっていると思いますが、進行方向の左右で差が出ることにおけるローターブレードの翼の断面形状やピッチの変化でも効率の変化がかなりあると思いますが、いかがでしょうか?

投稿日時 - 2018-11-01 12:12:59

ANo.6

重心が高くなってしまうと言うのも二重反転の問題点ですね。
話だと転倒しやすいらしいです。
両ロータ間はある程度間を開けないとロータ同士がぶつかるのでどうしてもシャフト(マスト)が長く全高が高くなります。

それとご指摘どおり構造の複雑化です。
テールローターなら小さいですが、二重反転は同じサイズのメインローターを2つ持つ訳です。
これはタンデム機も同様です。

投稿日時 - 2018-10-26 16:04:27

お礼

回答ありがとうございます。お礼が遅くなったことをお詫び申し上げます。

やはり、マストの高さは問題ですよね。他の方のお答えにあるコストやカモフ社以外に経験がほとんどない事も手伝ってのことなのでしょうね。

投稿日時 - 2018-11-01 12:16:35

ANo.5

私も不思議に思いまして、いろいろと調べてみました。そんでですね、二重反転式の欠点はなんだろうと思ったのですが、シャフトが長くなるとか全高が高くなるとかまあ色々ありましたが、そんなに致命的とは思えませんでした。
で、テールローター式の長所も調べてみましたが、二重反転式に比べてそんなにあるわけじゃない。つまりどっちの方式のほうが極端に優れているというわけではなさそうだということが分かりました。んー、完全に行き詰まりましたね。

それで、私の結論としては「今さら二重反転式を作るのは、面倒くさい」なのではないかなーとなりました。

ご存知のように、二重反転式を実用化してノウハウを確立しているのは実質的にロシアのカモフ社(現・ロシアンヘリコプターズ)だけです。他の会社が二重反転式のヘリコプターを作ろうと思ったら、ゼロから試作機を作らなければなりません。開発費が結構かかりそうです。
おまけに既存の生産施設や部品がすべて流用できません。量産するとなると、設備投資にもお金がかかりそうです。その割に、既存のテールローター式に比べて突出して何かが優れているわけでもなく、更にはいくつかのガレージでは頭が引っかかりそうで、それでは買い替え需要に対応できません。整備士にも、新たなノウハウが必要でしょう。

そんなこんなを考えたら、誰にとってもあまりメリットがなくなります。操縦士も今までの操縦経験が全て役立つわけではなく、二重反転式独自の癖や欠点も把握しておく必要があります。それは整備士も同じ。製造する会社も、ノウハウ不足による事故のリスクがあるわけです。

既存のヘリコプターメーカーではない、例えばドローンを作っていた会社がそのノウハウを生かしてヘリコプター産業に参入してくるような場合にあえて二重反転式を採用するということはあるかもしれませんが、既存のメーカーがわざわざリスクと開発費をかけてゼロからやろうというほどの魅力がないということなのではないかなと思います。

蛇足:
そういえばロシア(ソ連)って、Tu-95という二重反転式プロペラを採用した爆撃機も作ってるんですよね。ロシア人は二重反転式に男のロマンを感じているのかもしれませんね。

投稿日時 - 2018-10-26 12:02:45

お礼

回答ありがとうございます。お礼が遅くなったことwお詫び申し上げます。

やはりその辺りの問題に帰着するのでしょうねぇ。

Tu-95知ってますよ。世界一速いプロペラ機ですよね。そして世界一五月蠅いともいわれてますね。非常に大馬力のターボプロップに4翅プロペラを2重反転で装備した輸送機(爆撃機)ですね。

この質問を上げた後で色々考えてみたのですが、いっそのこと超高バイパス費のターボファンエンジンをティルトローターやティルトウイングのように配置してしまえ場良いのではとかも考えてみました。多翼のダクテッドファンをガスタービンで直接駆動するようなイメージです。場合によってはファンを囲むダクトそのものの形状を工夫してダクト自体が揚力を生む形状も可能であるかと思われますので、戦闘機のような高度な機動を必要とされない分野では高速で翠帳離着陸が可能な期待もできるのではと夢想してます。

投稿日時 - 2018-11-01 12:35:44

ANo.3

 
同軸であろうと、二軸であろうと、メインローターを重ねると上のローターが作る風が下のローターに影響する。
 

投稿日時 - 2018-10-25 21:45:59

お礼

回答ありがとうございます。

確かに反転するローター間でのブレードが交差するときの影響はあるかと思います。ただ、ローターからの空気の流れは真下にではなく螺旋を描く形で外側に拡散しながらの動きとなるはずですが、固定翼機の二重反転プロペラやジェットエンジンなどの動翼に対する静翼のように螺旋の方向と反対方向の動きをする動翼や、螺旋運動を推進方向に替えるような固定翼を組み合わせることは、効率上げる働きはあっても効率を下げることはあまりないかと思われます。このあたりの事はどうでしょうか?

ローターブレードに限った特殊な事情があるのでしょうか?

投稿日時 - 2018-10-25 22:47:59

ANo.2

同軸上で2重反転は、リスクが高すぎて使えない、ヘリのプロペラは長く撓るので、2重反転だとペラが突風などでしなりが変わり接触する可能性が非常に高い、その場合は即墜落になる。
実用的な2順反転は同軸でなく2軸式でKaman K-1200 K-MAX
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%9E%E3%83%B3_K-MAX

投稿日時 - 2018-10-25 21:08:31

お礼

回答ありがとうございます。
ご指摘の機体は知っていました。質問中で挙げた交差ローター型ですよね。
確かにこの方法であれば同軸式のようにローターブレード同士の接触の危険性はないですね。実際初期のカモフではローター同士の接触で事故を起こしていますしね。ご紹介の機体は主に運搬用などの目的で使われるためにホバリングを多用するためにテールローターを持たない設計にされた経緯があったように記憶しています。機体自体は非常に細身ですので機体に対して斜めにダウンウォッシュが当たることもそれほど問題にはならないのでしょう。

投稿日時 - 2018-10-25 21:32:54

ANo.1

エネルギー効率を犠牲にしても、他の用途に使う事が多いのでしょう

投稿日時 - 2018-10-25 20:42:15

お礼

回答ありがとうございます。

質問の本意は、実際にそうなっている理由を知りたいという事ですので、なぜ犠牲にしているのかをお答え願いたいのです。

投稿日時 - 2018-10-25 21:38:00

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