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2014年3月29日 (土)

キネマ航空CEO セトリング・ウィズ・パワーについて考える。(その2の補足)

ベル 206 シリーズをいきなり前回に登場させているので、オスプレイに対してどんなポジションにいるのか、ヘリコプター特性をツインローター機で比較をした表(覚えていましたか?)に併記してみました。

ヘリコの特性は当CEOが勝手に決めた指標で、「ローター回転面積荷重」、「ローターの吹き降ろし速度」、「ホバリング必要推力/エンジン定格出力比」の三つです。

一般に前二つの特性指標は、ヘリコが大きく(あるいは燃料や貨物などの積載で重く)なるほど、またローターの直径が小さくなるほど、大きくなります。特に三番目は大きくなりすぎると一般に信じられている「ヘリコプターは垂直に離陸・着陸ができる」という概念があやしくなってきます。

ベル 206 は中型のシングル・ローター、シングル・(ターボシャフト)エンジンの標準的な機体です。

逆に見ればツイン・ローター、ツイン・(ターボシャフト)エンジンのオスプレイ V-22 とはどんなヘリコプターなのかを浮き立たせることにもなります。

そのためには、シコルスキー CH-53E 、シングル・ローター、トライ (ターボシャフト)エンジンの大型機とロビンソン R-22 などのシングル・ローター、シングル・(レシプロ)エンジンの小型機も必要です。

その間に入るシングル・ローター、ツイン (ターボシャフト)エンジンのシコルスキー HH-65C ドルフィン (ユーロコプターAS 365 ドーファン)やシコルスキー HH-60J ジェイホークなど救難機に使われる汎用中型機(オスプレイも救難機として期待されている?)も加えて並べるべきですが・・・それはさて置き、

           ---------ヘリコプター特性比較表---------

---カタログ情報-----------------------------------------------------------
                                ベル・ボーイング    バートル/ボーイング    ボーイング・バートル   ベル
                                      -               V-107                Model 234           206
                                   V-22             CH-46                CH-47             TH-57
                   オスプレイ         シーナイト                チヌーク                 シーレンジャー

-------------------------------------------------------------------------
機体重量:W
  空虚重量(kg)           15,032       7,048        10,185        425
  最大離陸重量(kg)   
       STO               27,443   
       VTO                      23,859             11,023                22,680              1,445
-------------------------------------------------------------------------
プロップ・ローター
       直径(m)  : D           11.62               15.24                 18.29                10.78
       面積/基(m2): A       106.05              182.41               262.73                91.27
-------------------------------------------------------------------------
エンジン
       メーカー                 ロールス・ロイス      ゼネラル・エレクトリック        ライカミング          アリソン
                                     /アリソン
       型式               T406/AE 1107C-    T58-GE-16            T55-L712      250-C20BJ
                                   リバティ
       仕様                  ターボシャフト         ターボシャフト               ターボシャフト     ターボシャフト
      ---------------------------------------------------------------------
      最大定格出力(kW)    4,586              1,400                 3,631                310
       搭載基数                   2                   2                       2                      1
----------------------------計算結果-------------------------------------
ローター回転面積荷重(kg/m2)   
       空虚重量                70.9                19.3                     19.4                  4.7
       STO                     129.4   
       VTO                     112.5                30.2                     43.2                15.8
吹き降ろし速度(m/sec)   
      空虚重量                 33.3                17.4                    17.4                  8.5
      STO                        45.0   
      VTO                        42.0                21.8                     26.0                15.8
ローター必要推力(kW)   
     空虚重量                4,911              1,202                   1,740                  35.6
     STO                      12,114   
     VTO                       9,820              2,351                   5,782                 223.1
     -----以下、ローター効率(含むローター抵抗損失分) x 減速機伝達効率 = 1 として計算---- 
ホバリング必要推力   
 /エンジン定格出力比
   
     空虚重量                  0.54                0.43                   0.24                 0.11
     STO                         1.32 
     VTO                         1.07               0.84                    0.80                 0.72
  片発停止時   
    空虚重量                   1.07                0.86                    0.48
    STO                          2.64   
    VTO                          2.14                1.68                    1.59
------------------------------------------------------------------------

この表から言えることは、効率や損失を無視しても必要推力/出力比が「1」を超えるオスプレイは、公称定格出力では最大積載状態での垂直離陸VTO(Vertical TakeOff)は難しいようです。

もちろんエンジンには短時間の使用が許される離昇出力という出力増加の運用や地面効果による揚力があります。しかし、カタログ値で「VTO」という定義に整合するのはチヌークまでのようです。

オスプレイのカタログ最大航続力、最大搭載能力を同時に実現するにはSTO(Short TakeOff)すなわち短距離滑走離陸によって可能となる、ということです。つまり、固定翼機の主翼と同様に滑走してローターにかかる風速を使って揚力に変えることで成立します。

これに関しては別の見方もあります。それは次回に。

ただ、飛行によって燃料を消費したあとの着陸はVL(Vertical Landing)ができ、帰投時にはVTOのできるVTOL(Vertical TakeOff Landing)機になっています。

もちろん、大型のヘリコもこれに近い運用をしているようですがカタログ値がVTOLの条件を満たしてヘリコプターと定義していると思われる範ちゅうにあるはずです。いずれにせよ オスプレイはこれまでのヘリコプターではない、ことは間違いない。

結論としてオスプレイは、○(まる)に H のヘリポートではなく、「滑走路があり、複雑な整備や速やかな補給が可能な陸上飛行場」をベースにする前提に設計されているといえます。

はたして、ビルの屋上から運行する高速商用モビリティ機になれるのかどうか?
はたまた、異様に大きい吹き降ろし速度は救難機として適しているのかどうか?

航空雑誌や思い入れの強い航空機ファンの描くオスプレイ像はいささかあやしいとも思えてきます・・・これらは、先延ばしした拡張ヘリコ特性比較表から裏付けられるはずですが・・・それは、いずれまた、の予定ということで。

ただティルト・ローター・システムを、あたまから否定する理由にはならない。数回前のヘリコの開発を振り返った歴史のように新しい概念の航空機が確立するには時間がかかることは間違いない。特にオスプレイには競争相手(ライバルもしくはコンペティターの参入)がないから、なおさらに、といえそうです。

ちなみに、シングル・ローターのシーレンジャーの必要推力/出力比が 0.72 なのはテール・ローターを駆動する部分を差っ引いていないためで、実質はシーナイトチヌークの 0.8 前後と考えられます。

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