シコルスキー_Xウイング
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Sikorsky X-Wing

シコルスキー S-72 Xウイング (Sikorsky S-72 X-Wing) は、1983年から1988年にかけて、NASA国防高等研究計画局 (DARPA) の資金協力を得て、シコルスキー・エアクラフト社が開発したヘリコプター固定翼機を混合させた ローター・システム検証(研究)航空機 ( Rotor Systems Research Aircraft, RSRA) である。
概要

シングルローター式ヘリコプターの胴体に固定翼機と同様の規模の主翼〔 小翼 〕がついた形状をしており、高速水平飛行時には主翼の揚力を用い、胴体脇のターボファンエンジンで前進する。この複合ヘリコプター機能を有するために追加された推進専用の TF-34 ターボファンエンジンは、純粋な回転翼のみの空力特性の計測などが必要な場合には分離作業により取り外すことも可能[1] だが、当然ながら前進推力の低下により速度性能は低下してしまう。( “諸元”の「推進専用補助エンジン( TF34 x 2 基 )を装備しない場合」の性能値を参照。)

乗員定数は 機長(正操縦士)、副操縦士、電子機器操作(観測)員の3名だが、3人目の電子機器操作員はダグラス・エアクラフトが開発したA-3 スカイウォーリアの例にならい、2名の操縦士とは操縦区画内部の隔壁で遮られ、機体の後方を向いた(飛行方向に対して反対向きの)座席に位置する。[2][3]通常の試験飛行の運用想定で、約12年間の運用寿命[4] を持つ。

初号機は1976年に SH-3 シーキング( 社内名称:S-61 ) の回転翼と動力系統を流用して完成、2号機は固定翼と補助推進エンジンを胴体左右に追加装備した複合ヘリコプターとして翌1977年6月に完成した。[4]

この固定翼は迎え角を飛行中に変更可能で、さらにはエルロンフラップの機能を備え、固定翼のみでの完全な自立飛行が可能だった。[2][4]この固定翼に加えて揚力を増すために、機体上部の主回転翼(メイン・ローター)を停止・固定することが可能だが、この回転翼の固定位置と形状を平面形で俯瞰(ふかん)した際に翼型アルファベットの“X”の文字を連想させることが、後述の「Xウイング」の名称の由来となった。

離着陸時には X字型翼の固定を解除し、4枚羽根の回転翼を有する従来型の回転翼機 (ヘリコプター)として垂直離着陸が可能である。

またヘリコプター形態(モード)における操縦機能に関しては、主回転翼の羽根角度(ローターブレードのピッチ)を制御する一般的な手法ではなく、ローター駆動用の 2基の T58-GE-5 ターボシャフトエンジンから抽気し、回転翼の羽根の翼端から圧縮空気を噴出して仮想的な翼形を生成し、それを用いるというものであった。[2]

圧縮空気の流量と各翼への配分はコンピュータ制御され、各ブレード翼端から適切な比率で噴出される。飛行原理的にはホットサイクル式ローターの考え方を更に推し進めたものと捉えることも出来る。[2]
形態変更飛行試験中のS-72 RSRA
(主・回転翼を装着していない状態)

以下の3形態の各々の飛行形態の変換に関して、最大2時間程度の地上整備作業により“組み換え変形”が可能である。[4]
「純ヘリコプター形態」:T字型尾翼(頂部の小型水平尾翼)、同・垂直尾翼の中央左側に尾部の対トルク用・副回転翼(テイルローター)を設置。

「複合ヘリコプター形態」〔ジャイロダイン (Gyrodyne) 形態〕:T字型尾翼の頂部にある“小型水平尾翼”を小型版のものに交換、上下に可変迎角の大型水平安定板を追加。

「固定翼機形態」:主・回転翼、尾部の対トルク用・副回転翼を撤去(撤去しなくても最大速度は低下するが飛行は可能、画像を参照)、T字型尾翼の頂上部にある“小型水平尾翼”を標準版のものに交換、上下の可変迎角の大型水平安定板は必要に応じて撤去。

ローター・システム検証/研究航空機(RSRA)第2号機(アメリカ航空宇宙局 登録番号 N-741 NA , 民間機登録番号 cn 72002 )。4枚羽根のX字翼 (「回転翼」兼用) を装備したS-72)

ローター・システム検証/研究航空機 ( 回転翼機構・検証/研究航空機、The Rotor Systems Research Aircraft , RSRA ) は、アメリカ航空宇宙局(NASA)とアメリカ陸軍の要求によりシコルスキー社によって、ヘリコプターの回転翼特性の飛行中の許容範囲の測定値のデータを取得するために2.5億ドルの予算を提供され開発された。[2][4]

機体は、既存の シコルスキー S-61の主回転翼、同じく S-61 の“ローラー・ギアボックス”、加えて大幅な改造変更を施した シコルスキー S-67 「ブラックホーク」の機体を流用して開発された。[2][4]

ローター・システム検証/研究航空機は、複合ヘリコプターとしての機体システム構成による 300ノット(560 km/h)までの速度の実験的調査を許容するために、ゼネラル・エレクトリック TF34/CF34ターボファンエンジンと従来型ヘリコプターの標準だった操縦機能を持たない小翼ではなく、完全な操縦翼面を備えた固定翼を装備することが可能だった。この本格的な操縦翼面と当初より予定された機体設計によりこの機体は、 回転翼を取り外し、固定翼航空機として飛行可能だった。[4]
回転翼機として稀有な脱出機構

また、同時代の回転翼航空機として特異な特徴として乗員のみを座席から切り離す、後の時代のカモフKa-50射出座席とも異なる「スタンリー・ヤンキー摘出システム」[5] と呼ばれた非常脱出装置一式を備えていた。脱出手順は、主回転翼の羽根を切断するために活性化(アクティベーション)された分離ボルトが発火し分離が開始されるのと連動し、適切な時機〔タイミング〕に航空機の操縦室の天井の脱出口パネルもまた同様に火薬の爆発作用により吹き飛ばされ、2名ないし3名の乗員はこの Yankee (ヤンキー)システムと呼ばれたロケット装置により、コックピットの座席から“乗員のみを”引き抜かれた。したがって、乗員は背負い式の落下傘 を身に付けることが前提になる。
計画の推移

ローター・システム検証/研究航空機 (RSRA) は、回転翼航空機の設計分析、風洞試験と飛行結果の間の測定値が存在しない間隙(かんげき)を満たすために開発された特異な「回転翼と固定翼の相互関係と両者間の遷移飛行に関する純粋な研究航空機」だった。

アメリカ航空宇宙局(NASA)とアメリカ陸軍の共同開発研究計画は、1970年12月より開始され、1979年2月11日までの必着期限付きでシコルスキー社からアメリカ航空宇宙局 (NASA) に到着・領収する契約であった2機の試作機により、期限より約2年4ヶ月早く、1976年10月12日に初飛行した。このローター・システム検証/研究航空機で実行された1件の著名な飛行試験の項目は、機体の垂直面の空力抵抗を定義設定し、中立点を規定するための、主回転翼および尾部回転翼の搭載可能荷重の測定システムの使用だった。

1981年に、NASAとアメリカ陸軍は、後にX字翼(Xウイング)と呼ばれた、4枚羽根の主回転翼をローター・システム検証/研究航空機(RSRA)に取り付けることをシコルスキー社に提案要求した。シコルスキー社は、自社の提案でローターシステム研究航空機 (RSRA)に UH-60A の主回転翼を適合させることを提案し、ヒューズ・ヘリコプターズ社は、YAH-64A の主回転翼を適合させることを提案し、更に、ボーイング・バートル社は YUH-61A か、“Model 347”( 4枚羽根・主回転翼構成の CH-47の社内名称 )の 主回転翼を適合させることを提案したが結局、この計画は継続されることは無かった。

X字型翼・循環制御・概念は1970年代中頃であった1976年10月にアメリカ国防高等研究計画局 (DARPA) 投資下のデイビッド W. テイラー・海軍技術研究所 によって発展し、ロッキード社は概念を実証試験するために大規模な回転翼を開発するというアメリカ国防高等研究計画局 (DARPA)間との確定契約を獲得した。

1983年後半にシコルスキー社は、X字型・回転翼システムのための概念実証(デモンストレーション)試験機として既存の試作機から1機( 第2号機、アメリカ航空宇宙局 登録番号 N-741 NA , 民間機登録番号 cn 72002 ) を改造母体として選出し、S-72 ローター・システム検証/研究航空機 (RSRA)を改修する契約を受けた。改修された機体は1986年に生産されたが、1988年に計画が中止されるまでの間に一度も飛行することは無かった。


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