しっぽの世話係

コンベア ポゴはテールシッター設計の 1 つでした。

テールシッターは、尾部で離着陸し、水平に傾いて前進するVTOL 航空機の一種です。

1920年代に発明家ニコラ・テスラによって考案されたテールシッター構成を採用した最初の航空機は、第二次世界大戦中にナチスドイツによって開発された。このような航空機の開発は、航空機設計者や防衛計画立案者らが垂直離着陸が可能で、さらに通常飛行への移行も可能な固定翼航空機の潜在的価値を認識したため、1940年代後半から1950年代にかけて急増した。テールシッター航空機に固有の問題は、パイロットの視界が悪く、特に垂直降下および着陸時に操縦が難しいことであった。有人テールシッター機の開発プログラムは、ホーカー・シドレー・ハリアーやヤコブレフYak-38などの航空機で使用されているような、より実用的な推力偏向方式の形で中止されるのが通例であった。

説明

テールシッターは、離着陸時に機尾に垂直に座り、水平飛行時には機体全体を前方に傾けます。これは、胴体が水平に向いている 他の多くのVTOL技術とは大きく異なります

テールシッターは離陸後に機体の向きを変えます。離陸時は機体の後部が地面に対して垂直な姿勢で飛行しますが、飛行中に水平姿勢に変わります。

その後、一部のテールシッターは従来の方法で水平方向に着陸しましたが、他の機体は機体を地面に背にして垂直に着陸するというはるかに野心的な目標を掲げていました。これは多くの理由から非常に危険な手順であり、その主な理由として燃料消費量の増加とパイロットの視界の制限が挙げられます。

歴史

初期の研究

尾部支持航空機の概念は、1928年に関連する特許を申請した発明家ニコラ・テスラに由来すると考えられています。 [1]しかし、この概念を機能的な航空機に実装しようとする試みは、ほぼ20年間も行われませんでした

第二次世界大戦中、ナチス・ドイツはフォッケウルフ・トリープフリューゲル（推力翼）戦闘機の開発に取り組み、その設計にテールシッターのコンセプトを取り入れました。この戦闘機は、胴体の回転部に放射状にローターとして取り付けられた3枚の翼を備え、翼端に設置された小型ジェットエンジンによって駆動され、この翼の回転によって機体を推進します。離着陸時には、ヘリコプターのように垂直に飛行し、その後水平に傾けて自走翼として飛行することで揚力と推力を生成します。同時代のハインケル・レルヒェの計画では、従来のプロペラの周りにダクトを形成する環状翼が採用され、垂直飛行から前進飛行への移行時に揚力が翼に伝達されます。[2] [3]

冷戦時代

1950年代、世界中の航空機設計者は、垂直離着陸だけでなく、通常飛行への移行も可能な固定翼航空機の開発プログラムに取り組んでいました。航空作家のフランシス・K・メイソンが指摘したように、このような特性を備えた戦闘機は、従来の水平離着陸ではなく垂直に離着陸することで、比較的脆弱な滑走路への従来の依存を効果的に排除できるでしょう。[4]したがって、実用的な垂直離着陸（VTOL）航空機の開発は、戦後初期の軍事計画者にとって特に魅力的でした。[5]ターボジェットエンジンの推力対重量比が十分に増加し、単一のエンジンで航空機を持ち上げることができるようになったため、設計者は航空機がVTOL飛行段階で飛行中に安定性を維持する方法を検討し始めました。[6]

VTOL研究に従事することを選択した企業の一つに、フランスのエンジン製造会社SNECMAがあり、同社は1956年以降、 Atar Volantと呼ばれる一連の無翼試験機を製造した。これらのうち最初の1機のみが無操縦で、2機目は自由飛行し、両方ともアウトリガーパイプのガスジェットで安定していた。3機目は、胴体が水平のときに操縦士が直立姿勢で座れるように傾斜座席があり、自由飛行中の航空機用に側面の空気取り入れ口が計画されていたが、常に可動式クレードルに取り付けられて動作した。これらの実験の操縦士はオーギュスト・モレルであった。しかし、Atar Volantはそれ自体が目的ではなく、その長期的な目的は、より大型の固定翼航空機の前身となることであった。[7]この研究とは別に、開発の方向性に大きな影響を与えたのは、オーストリアの設計技師ヘルムート・フォン・ズボロフスキーであった。彼は革新的なドーナツ型の環状翼を設計し、「動力源、全翼機の機体、そして抗力低減ハウジング」として機能する翼を考案した。この翼はラムジェットエンジンとして機能し、迎撃機に適した超音速で航空機を推進できると理論づけられた。[5]

SNECMA の設計チームは、この革新的な年次翼設計を VTOL 開発に取り入れることを決定した。したがって、この決定からC.450 Coléoptèreの基本構成が生まれた。[5] 1958 年 12 月、Coléoptère はガントリーに接続されていたものの、自力で初めて離陸した。[6]垂直ホバリング中に機体が軸上でゆっくりと回転する傾向など、いくつかの難しい飛行特性が観察された。また、パイロットは垂直速度計が非現実的であり、重要な着陸段階を実行しているときに制御装置が機体を正確に操縦できないことにも気づいた。デッドスティック着陸は不可能であるとみなされた。[5]機体の飛行の 1 つでは、集まった観客の前でホバリング性能を披露した。[8] Coléoptère の目を引くデザインは、すぐに世間一般、さらには国際的にも話題になった。作家のジェレミー・デイビスは、この航空機が国際的な取り組みにも影響を与え、アメリカ海軍がアメリカのヘリコプター製造会社カマン・エアクラフト社と契約し、独自の環状翼機（通称「フライング・バレル」）を設計するきっかけになったと指摘している。[5]

したがって、米国は独自のテールシッターの実験を行った。これは典型的には、比較的従来的な固定翼とプロペラ駆動の設計構成を含む。コンベア XFY ポゴはそのような航空機の一つで、十字形の尾翼を備えたデルタ翼を特徴としていた。最初のテスト飛行はカリフォルニア州マウンテンビューのモフェットフィールドにある海軍飛行船格納庫内で実施された。 [9] XFYは1954年11月5日に飛行モード間の完全な移行を正常に実証した。[10]似た航空機にロッキード XFVサーモンがあり、直線翼とX字型尾翼を組み合わせたが、XFVは肝心の飛行モードの移行を達成することはなかった。[11]ただし、飛行テスト中に、すべての技術的問題を無視したとしても、そのようなVTOL航空機は最も経験を積んだパイロットによってのみ操縦されることが明らかになった。したがって、以前に期待されていたようにVTOL戦闘機をすべての艦船に搭載することは現実的ではなかった。また、ジェットエンジン戦闘機の最高速度はマッハ2に近いのに対し、ターボプロップVTOL戦闘機は最高速度がマッハ1未満と不利でした。こうした状況から、XFYの開発は中止されました。[12] 1955年、アメリカ合衆国はジェットエンジン搭載の設計であるライアンX-13バーティジェットの飛行試験を開始しました。2機の試作機が製作され、どちらも飛行し、水平飛行への移行と着陸に成功しました。X-13の最後の試験飛行は1957年にワシントンD.C.近郊で実施されました。[13]

これらすべてのテールシッター設計に共通する問題は、垂直降下および着陸時のパイロットの視界、特に地面の視界が悪いことでした。最終的に、この概念を有人航空機に適用する作業のほとんどは、ホーカー・シドレー・ハリアーやヤコブレフ Yak-38などの量産機で使用されている推力偏向方式の、より実用的な VTOL の登場により中止されました。[14] [15] [16]無人航空機(UAV) はパイロットの姿勢の問題を抱えていません。ドルニエ・エアロダインはコレオプターに似たダクテッドファン構成で、テスト用の UAV は 1972 年にホバリングモードでの飛行に成功しましたが、開発は中止されました。[17]同時代の別の UAV プロジェクトとしては、アメリカ海軍が開発したNSRDC BQM-108がありましたが、1 回のテスト飛行に成功した直後に開発は中止されました。[18]

1970年代には、艦上での使用を目的としたジェネラル・ダイナミクスF-16ファイティング・ファルコンのテールシッティングバージョンの研究と風洞模型がいくつか製作されたが、大きな推力が必要となることと、離着陸を扱うための大規模な装置が必要となることから、このコンセプトのさらなる開発は行われないことが決定された。[19]

現在

現在、テールシッターのプロジェクトや提案のほとんどは、ベル・アプトやノースロップ・グラマンのターンなどの無人航空機のカテゴリーに分類されます。 「ティルト機アーキテクチャ」 [20]を備えたピボタル・ブラックフライeVTOLも、テールシッターの一種と見なすことができます

テールシッターのリスト

種類国日付役割状態説明
エアロバイロンメント スカイトートアメリカ合衆国2010無人航空機プロトタイプなし
アンドゥリル・ロードランナーアメリカ合衆国2023ミサイルプロトタイプ再使用可能ミサイル
バッヘム Ba 349ドイツ1944迎撃機プロトタイプ垂直の塔から発射され、パラシュートで着陸した
ベルアパートアメリカ合衆国2019無人航空機プロトタイプ納入予定[21]
ボルケーノ P 110.1西ドイツ1950年代VTOL戦闘機プロジェクトなし[22]
スホーイ シュクヴァルソ連1960年迎撃機開発中止、部分的なモックアップ従来型の着陸装置とサイドバイサイドのアフターバーナーエンジンを装備
CDADI VD200中国2014無人航空機プロジェクトなし
コンベア XFY-1 ポゴアメリカ合衆国1954戦闘機プロトタイプなし
ドルニエ・エアロダインドイツ1972無人航空機プロトタイプなし
フォッケウルフ トライプフリューゲルドイツ1944迎撃機プロジェクト胴体中央付近にローター翼を配置。飛行中の遷移は解決されなかった。
フォッケウルフ Fw 860西ドイツ1950年代VTOL戦闘機プロジェクトなし[22]
ハインケル・レルヒェドイツ1944戦闘機プロジェクトなし
ハインケル He 231西ドイツ1950年代VTOL戦闘機プロジェクトなし
ユンカース Ju EF 009 主力戦闘機[23]ドイツ1930年代迎撃機プロトタイプ10基の放射状に配置されたターボジェットエンジンと伏せ式コックピットを備えたポイントディフェンス迎撃機
ロッキード・マーティン・コーモラントアメリカ合衆国2008無人航空機プロトタイプなし
ロッキード XFV-1アメリカ合衆国1954戦闘機プロトタイプなし
メッサーシュミット Me X1-21西ドイツ1950年代VTOL戦闘機プロジェクトなし[22]
NASAパフィンアメリカ合衆国2010民間プロジェクトなし[24]
ノースロップ・グラマン・ターンアメリカ合衆国2018UCAVプロトタイプなし
NSRDC BQM-108アメリカ合衆国1976無人航空機なしなし
ピボタル・ブラックフライアメリカ合衆国2018eVTOL2025年から「Pivotal Helix」として市販開始 [1]「ティルト航空機構造」。テールシッターで離陸し、その後固定翼で水平飛行に移行します。
ロータリーロケットロトン ATVアメリカ合衆国1999実験的プロトタイプ提案されたSSO宇宙ロケット用回転翼航空機試験機
ライアン X-13 バーティジェットアメリカ合衆国1955実験的プロトタイプジェットエンジン
シコルスキー・ローター・ブロウン・ウィング[25]アメリカ合衆国2025無人航空機プロトタイプDARPA先進航空機インフラ不要の発射・回収（補助）[26]
スネクマ コレオプテールフランス1959実験的プロトタイプ移行は達成されなかった。片方の翼は円筒形だった

参照

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参考文献

引用文献

  1. ^ 「ニコラ・テスラ米国特許1,655,114 - 航空輸送装置」。2015年3月1日。 2016年7月7日閲覧。テスラ・ユニバース
  2. ^ シャープ、ダン著『ドイツ空軍：第三帝国の秘密兵器』モートンズ、2015年、98～101ページ
  3. ^ フォード、ロジャー（2013年）『第二次世界大戦におけるドイツの秘密兵器』ロンドン、イギリス：アンバーブックス、224頁。ISBN 9781909160569。
  4. ^ メイソン 1967年、3ページ
  5. ^ abcde デイビス、ジェレミー（2012年7月）「キャンセル：Vertical Flyer」Air & Space Magazine
  6. ^ Gaillard 1990、p. 200より。
  7. ^ ガイヤール1990、180ページ。
  8. ^ ヘイムズ、ブライアン・J.（2006年11月15日）「コレオプター - 革命的な実験航空機」ニューサイエンティスト誌。
  9. ^ テイラー1977年、63ページ。
  10. ^ 「コンベアXFY」。フライト誌、1954年11月12日、696ページ。
  11. ^ ウィンチェスター 2005年、135ページ。
  12. ^ アレン 2007、20ページ。
  13. ^ Darling, Jeff (2011年6月13日). 「Ryan X-13 Vertijet」. Diseno . 2014年1月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年2月9日閲覧。
  14. ^ ウィルソン2000、145ページ。
  15. ^ 「Yak-36 フォージャー - 暫定V/Stol」Flight International、1981年5月2日。
  16. ^ ブラウン 1970年、81ページ。
  17. ^ "Eine Dokumentation zur Geschichte des Hauses Dornier."ドルニエ GmbH、1983 年。p. 214.
  18. ^ アイラーソン 1977.
  19. ^ ニューサム、ウィリアム・A.、アングリン、アーニー・L.（1975年9月）「垂直姿勢VTOL戦闘機の自由飛行モデル調査」（PDF）アメリカ航空宇宙局（NASA ） 2016年10月16日閲覧。
  20. ^ https://www.pivotal.aero/newsroom/pivotal-starts-selling-helix-the-first-production-light-evtol-aircraft-in-the-us
  21. ^ 「Bell APT」. Bell Flight . 2019年10月14日閲覧。
  22. ^ abc Hirschberg, Mike (2000年11月1日). 「ドイツのV/STOL戦闘機プログラム：1956-1975」(PDF) . robertcmason.com.
  23. ^ “Junkers Ju EF 009 Luft '46 entry”. 2003年2月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2025年8月29日閲覧。
  24. ^ Choi, Charles Q. (2010年1月19日). 「電動イカロス：NASAがワンマンステルス機を設計」. Scientific American . 2010年2月27日閲覧。
  25. ^ 「シコルスキー、ローターブローウィングUASのヘリコプターモードと飛行機モードでの飛行に成功」メディア - ロッキード・マーティン。 2025年4月1日閲覧。
  26. ^ 「シコルスキー、DARPAプロジェクト向けにスケーラブルな『ローターブローウィング』UASの飛行試験を実施」メディア - ロッキード・マーティン。 2025年5月20日閲覧。

参考文献

  • アレン、フランシス・J.「ボルト・アップライト：コンベアとロッキードのVTOL戦闘機」エア・エンスージアスト（キー・パブリッシング）第127巻、2007年1月/2月号、13～20ページ。ISSN 0143-5450
  • ブラウン、ケビン。「飛行場を時代遅れにする飛行機」『ポピュラーメカニクス』133(6)、1970年6月、80～83頁。
  • Eilertson, WH (1977). XBQM-108A 垂直姿勢離着陸機. ワシントンD.C.: 国防技術情報センター. ASIN  B00073EVPK.
  • ガイヤール、ピエール (1990)。レ アヴィオン フランセ 1944 年から 1964 年まで。パリ: EPA 版。ISBN 2-85120-350-9。
  • テイラー、ジョン・WR、マイケル・JH著『ジェーンの研究と実験用航空機のポケットブック』コリアーブックス：ニューヨーク、1977年ISBN 0-356-08405-1。
  • ウィルソン、スチュワート著『 1945年以降の戦闘機』フィッシュウィック、オーストラリア：エアロスペース・パブリケーションズ、2000年。ISBN 1-875671-50-1。
  • ウィンチェスター、ジム著。「ロッキード XFV-1 サーモン」。コンセプト・エアクラフト：プロトタイプ、Xプレーン、実験機。英国ケント：Grange Books plc.、2005年。ISBN 978-1-84013-809-2。
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