上るときはタケトンボで下りるときはグライダーに？

実機はともかく模型あるいは玩具でこのようなものは存在するでしょうか。

No.7 ベストアンサー 回答者： funflier 回答日時： 2013/01/28 19:52

No.3・4です。

当初のご質問内容が解って来たので、もう少し加えます。
条件として、
1）上昇にも前進にも動力を持たない。上昇時は回転慣性による竹トンボ
　状態であり、降下は滑空飛行であって完全にグライダーである。
2）降下時のグライダー状態は主翼からの揚力を得るのであって、ローター
　の回転によるのではない。つまりヘリコプターのオートローテーションや
　オートジャイロの原理によらない。純粋に固定翼機である。

これを単順に具現化すると、グライダーの中央付近に「軸」が通るマスト
があって、それにローターが付き、モーターかエンジンで地上で回しておいて
その勢いで上昇するというものになります。
ただ、これは考えると問題がありそうなのです。

(1)重心と上昇時の空力中心の問題：
通常、揚力尾翼でなければ重心位置は主翼翼弦の前方から1/4程のところ
にあります。揚力尾翼の場合は翼弦80～100％のところにあります。
（ヘリコプターの重心はマストのあたりにあるのが普通です。）
ですが、垂直に上昇する際は特に竹トンボの様な急上昇ではここを
吊り上げる訳にはいかないのです。グライダーや飛行機が「上から」
風を受けたときの空気による抗力の中心が重心とは一致しません。

適当に試算をしてみると、水平尾翼容積＝1の機体では「吊り上げる」
マスト位置が大体主翼の後方に主翼翼弦程度離れたところで上からの風
に対し、主翼が発生するノーズダウンモーメントと水平尾翼の発生する
ノーズアップモーメントが相殺します。つまり空力的には水平にすること
が出来ます。しかし、これでは明らかに重心よりずっと後方を吊るので
必ずノーズダウンになります。妥協点を探そうにも、重心から離れたところ
を吊るノーズダウンモーメントは「重量ｘモーメントアーム」で一定なのに
対し、空力は動圧、速度の自乗で変化するので「ただひとつの上昇速度」の時
しか釣り合うノーズアップモーメントが得られません。

つまりはヘリコプターの様な「ゆっくり」上昇するのと違って、高速で水平の
まま飛行機・グライダーを垂直に引き上げていくのは困難です。
また当然主翼と尾翼による上昇時の大きな抗力も大問題です。

これらを解決するには、離昇時には主翼も水平尾翼も「垂直に」立てて抗力を
受けない様にすると回避できます。フリーフライト機で「デサマライザー」と
呼ばれる、時間がくると機械式タイマーか導火線式かで動作して水平尾翼を
跳ね上げて機体を強制降下させるものがあり、（水平姿勢で木の葉の様に落とす、
飛びすぎて回収不能になることを防止する装置）この応用で出来そうです。
その方式をとれば重心位置を吊って上昇できます。

(2)ローター停止後の処置：
「オートジャイロ」状態を使わないのですから、竹トンボ＝ローターは
畳むか分離してしまう必要があります。（「半分オートジャイロ」でもいいので
あれば、ピッチがマイナスに変わる変更機構を持つか、固定ピッチなら自動で
回転が反転する事を使いますが、「前進しながら」回すためには回転面が後傾
していなくてはなりません。これは(1)の翼の角度にも関わってきます。）

設計や工作は難しいのですが、不可能ではない気はします。逆に言うと
これらをクリアしないと実現出来ないと思います。

蛇足ですが離陸上昇時はヘリコプター、水平飛行は飛行機というのは前述の
ロートダイン以外にもこんなのもあります。（ロートダインは厳密に言うと
水平飛行時は半分程度飛行機、半分程度オートジャイロでしたが、これは完全に
ローターは停止させて揚力発生する固定翼として働かせる構想です。）
シコルスキー　Ｘウィング
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%82%B3% …

この回答へのお礼

大変有益なお話を伺いありがとうございました。かなり複雑な機構をらり備えたものでないとうまくいかないということがよくわかりました。

お礼日時：2013/01/29 11:05

No.6 回答者： CC_T 回答日時： 2013/01/28 12:13

オスプレイのようなティルトローター機やティルトウイング機は条件に適合しないですかね？

実験機ならテイルシッター機もありますけど。

その他、折りたたみ式や格納式のプロペラを備えたモーターグライダーが存在します。
上昇時はプロペラ機として、高度を稼いだ後はグライダーのように滑空します。

この回答へのお礼

もともとタケトンボを主体にして何か模型でできないかと考えていたのですが、ご教示のような観点からも勉強したいと思います。どうもありがとうございました。

お礼日時：2013/01/28 12:25

No.5 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/01/28 08:35

ジャイロコプターのなかにそのようなものがあります。

　⇒オートジャイロ - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%83%A3% … )
　離陸するときだけエンジンを接続して上昇し、滑空時はプロペラで進みますが、推進力を失っても滑空できます。

この回答へのお礼

オートジャイロは最も近いもののひとつですね。ご教示感謝いたします。

お礼日時：2013/01/28 12:23

No.4 回答者： funflier 回答日時： 2013/01/27 22:04

No.3です。

＞私の想像力を超えたものでした。
どうも違ったようですね。
＞私は単純に普通のグライダをタケトンボで上昇させられるだろうかと考えていました。
一番近いものは実機でこれではないかと思います。
フェアリー ロートダイン
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A7% …
ただ、垂直上昇した後は「グライダー」ではなく推力で前進する「飛行機」と
なります。また開発のみで実用化はされませんでした。
これの飛行可能な模型化というのはそのままではローター先端からガスを噴出すと
いう方式から、またこの方式通りでなくとも「ヘリコプターとして」の重量と
飛行機の性能を両立させるのはなかなか困難で恐らく前例は無いと思います。

先のご回答にある様に「動力で上がって後はグライダー」というのはフリーフライト
模型飛行機は全てそうで、実機であれば「モーターグライダー」でしょう。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A2%E3%83%BC% …
竹トンボ＝垂直上昇用ローターで上昇だけして後はグライダー、という当初のご質問
通りのものは実機も模型も存在しないと思います。無理やり作れないこともないの
でしょうが、グライダーとして垂直離昇用の動力、あるいは無動力だが慣性を保存して
ローターを駆動する、といったシステムの重量を組み込むことは損失でしかなく、
曳航によるか自身の動力で「飛行機」として上昇する方が合理的なので行われない
のだと思います。

この回答へのお礼

大変参考になる詳しいご教示ありがとうございます。

お礼日時：2013/01/28 04:56

No.3 回答者： funflier 回答日時： 2013/01/27 19:51

ご想像の状態が解りませんが、

1）上昇時は慣性または動力でローター推力を得る。
2）下降時はヘリコプターの「滑空」に相当するオートローテーションで
　　降りてくる
ということでしたら、実機やラジコンヘリコプターは可能です。ただ多分
存在をお聞きになりたいのはこの様なものと想像します。
http://www.amazon.com/Cox-Flight-Power-Helicopte …
http://coxengines.ca/files/Helicopter.pdf


これはどうなっているか簡単に言いますと、
・プロペラのつくエンジンはその台座ごと回転する。
・台座はエンジンのトルクで反対方向に強制回転させられる。その台座には
　ローターがついている。
・ローターピッチは突き出したウェイトによって、静止時はマイナスピッチに
　なろうとするが、回転が高くなると、ウェイトが回転面に近づく「遠心捻り
　モーメント」を発生し、これが結果的にピッチをプラスにする。
・エンジン回転時はこの遠心捻りモーメントでローターは上向きに推力発生する。
　エンジンのプロペラも推力発生し、これでヘリは上昇。
・エンジン停止後、回転が落ちるとマイナスピッチになって行き、オートローテー
　ションに移行して降りてくる。この際ローター回転速度とピッチは相互に自動
　調整される。（回転が上がるとマイナスピッチが減り、降下速度も減少、すると
　回転は下がる。再びマイナスピッチが増えると回転が上がる。この繰り返し。）

と、いうものでしたら存在します。（調べるまで数十年前まであっただけで現在は
売っていないものと思っていました。同様のものは以前ジーマーク社から国内でも
販売されていました。）
　

この回答へのお礼

私の想像力を超えたものでした。大変興味がありました。どうもありがとうございました。私は単純に普通のグライダをタケトンボで上昇させられるだろうかと考えていました。

お礼日時：2013/01/27 20:40

No.2 回答者： yhabnwesoigyh 回答日時： 2013/01/27 18:51

＃１です。

すみません、１文句足りなかったです。

原理だけで考えたら、ゴム動力飛行機を”真上に飛ばせば”みんなそうなのでは？

この回答へのお礼

私は、グライダーをタケトンボで引っ張り上げるようなものを想像していました。ご教示感謝いたします。

お礼日時：2013/01/27 20:47

No.1 回答者： yhabnwesoigyh 回答日時： 2013/01/27 18:47

原理だけで考えたら、ゴム動力飛行機はみんなそうなのでは？