同軸反転ローター式

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二重反転式ローター

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/12/11 02:10 UTC 版)

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カモフKa-32A-12

二軸交差反転式ローター(にじくこうさはんてんしきローター、英: coaxial rotors)、または二軸交差反転式は、単軸型のヘリコプターのメインローターを2重反転プロペラ状としたものであり、それぞれのローターによってカウンタートルクを相殺できるという利点がある。

特徴

火星で運用されている小型ロボットヘリコプターインジェニュイティ

ツインローター形式としては最も歴史あるもので、乗物としての用途でなければ気球以前より実物が存在していた。また18世紀にジョージ・ケイリーが作成したモデルも、最終的には上反角付の並列ローターを採用しているが、原案は二重反転式だった。2機のメインローターを同軸に配置して上段と下段を逆回転させるものである。

ロシア（かつてはソビエト連邦）のカモフが得意としている方法であり、ほぼ全てのカモフ機に採用されている。アメリカ合衆国のシコルスキー・エアクラフトなどでも試作されたことがある。シングルローター+テールローターが主流の現在においては少数派となる方法だが、テールローター式、ノーター、直列式、並列式、交差反転式に対して以下の利点と欠点を持つ。

利点

• ローターの直径を小さくできる。
• テールローターが不要になり、テールブームをメインローター回転面の外まで伸ばす必要が無い。またテールローターが低空飛行時や着陸時に、何らかの物体や地上の人と接触することによって起こる事故が無くなり、安全性が向上する。
• メインローターに全出力を回せるためパワーロス低減が可能。
• 小型化し易く艦上機あるいは艦載機としての使用に有利となる。陸上機の場合もヘリポートの面積を節約できる。
• ヘリコプターに不利とされる高速性能の追求が容易。
• テールローターを装備する形式と比較して自立安定性が優れているので高度な制御が無くても一定の安定性を維持できる^[1]。

欠点

• ローター回転軸やトランスミッションの構造が複雑になり、操縦系統を含め、設計・製造、メンテナンスの難度が高い。
• 飛行中の応力によりローターが衝突するのを防ぐため上下間隔を広げる必要があり、非常にローターマストが高くなる。このため格納庫の天井を高くしなければならない。
• 上下の干渉による損失が発生する。
• 機体のヨーイングを2つのローターのトルク差を利用して制御している機種の場合、オートローテーション中は操作が逆になるため、方向舵が必要になる^[2]。
• ヨーイングに反トルクを利用している関係上、方向舵のきかない低速時かつ反トルクの小さい低コレクティブピッチの状況下においてヨーイングが不可能となる。

ABCローター

二重反転式ローターを発展させた形式としてアドヴァンスト・ブレイド・コンセプト・ローター^[3]（ABCローター）がある。

これは主回転翼の各々の羽根の迎角を羽根の前進時から後退時に掛けて周期的に変化させる「フェザリング・ヒンジ」のみで構成され、他の関節部を持たない「リジッドローター」を用いた二重反転式ローターのことで、上下に配置された各々の回転翼の前進側の羽根だけで全ての揚力を賄う〔 後退側は揚力を発生させないようにされ、利用しない 〕形式であり、後退側の逆流や失速による左右の揚力バランス喪失に対する解決策の1つとされている。

この形式では、より高速飛行に向いた翼型の回転翼の羽根形状を用いることが可能になるため、従来では不可能だった高速ヘリコプターが実現できるとされている。

通常のヘリコプターではメインローターの前進側が遷音速に達し衝撃波が発生する速度が限界となり、解決策としてローター先端に後退翼をつけ、さらにその部分には遷音速翼型を用いるヘリも実用化されているが、シングルローターでは後退側の逆流と失速による限界があるので、この対策も大きな効果は見込めない。この問題はABCローターを用いることで後退側ローターに依存しない飛行が可能になるため解決できるという。

またリジッドローターはヒンジが存在しないという性質上フラッピング動作も小さいため、高速飛行時における後退側の失速も抑え易く (前述の通り本来は後退側に依存しない形式ではあるが) なり、またローターの衝突防止のために上下間隔を広くとる必要から背が高くなりがちな二重反転式ローターの欠点もある程度解決できる。

ギャラリー

• 
  カモフ Ka-27
• 
  Ka-31
• 
  Ka-32
• 
  Ka-50

他の反トルク解決方式

• チップジェット
• ホットサイクル式ローター

ツインローター式

• タンデムローター式
• 交差反転式ローター
• サイドバイサイドローター式

シングルローター式

• ノーター式
• ダクテッドファン式

脚注

[脚注の使い方]

1. ^ このため、小型の無線操縦ヘリコプターで多用される
2. ^ “航空工学講座 11 ヘリコプタ” (PDF). 公益社団法人 日本航空技術協会 (2013年3月). 2018年2月12日閲覧。P.7
3. ^ 英: advanced blade concept rotor

参考文献

出典は列挙するだけでなく、脚注などを用いてどの記述の情報源であるかを明記してください。 記事の信頼性向上にご協力をお願いいたします。（2020年12月）

• 村山堯『航空工学概説』。 

外部リンク

ウィキメディア・コモンズには、二重反転式ローターに関するカテゴリがあります。

表 話 編 歴 回転翼機
ヘリコプター	シングルローター式 テールローター ノーター フェネストロン(ファンテイル) ツインローター式 二重反転式ローター タンデムローター サイド・バイ・サイド・ローター 交差反転式ローター マルチローター式 トライコプター クアッドコプター ヘキサコプター オクトコプター
その他	複合ヘリコプター オートジャイロ
航空機の分類・回転翼機

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同軸反転ローター式

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/06/03 00:16 UTC 版)

「ヘリコプター」の記事における「同軸反転ローター式」の解説

ローターが同軸上に2つあり、互いに反転して回るもの。ローターの反トルクは互いに打ち消し合うため、横方向に推力を発生するテールローターを必要としないためにホバリング時の反トルクドリフトが発生せず、ホバリング安定に優れる方式である。全長がメインローターの直径のみで決まる事から、全長が小さくなる上、揚力に関係のないテールローターに出力を割く必要がないという利点がある。特に全長が短くてすむ、テールローターが障害物や人員に接触する危険がないという点は、面積が限られる船舶上で運用する際には非常に好都合である。反面、上下2つのメインローターが接触しないようにするためにそれらの間隔を離さねばならず、ローターマストが高くなる（その分、格納庫の天井を高くしなければならない）、ローターハブと操縦装置が複雑になり、重量が増加するという不利な点もある。またヨー軸の制御は一方のローターのピッチ角を大きくし、もう一方のローターのピッチ角を小さくすることで意図的に反トルクの不均衡を発生させ行うが、反トルクが発生しないオートローテーション時にはヨー軸の制御が出来ないという欠点もある。そのため飛行機のように垂直尾翼に方向舵を設ける事で対処している。ロシア（旧ソ連）のカモフ社が得意とするレイアウトであり、前述のような理由から艦載ヘリコプター中心に採用されている。