B%C3%B6lkow_Bo_46
Bölkowボー46は、西ドイツだった実験ヘリコプターテストするために構築されたDerschmidtローター方式の伝統的なヘリコプターの設計よりもはるかに高い速度を許可することを目的としたということを。 風洞試験は有望でしたが、Bo 46は多くの問題を示し、複雑さを増してコンセプトを放棄しました。Bo 46は、1960年代初頭に建造された、高速ヘリコプター飛行を探求する多くの新しい設計の1つでした。
ボー46
Bo 46、最初のプロトタイプ
役割 実験用高速ヘリコプター
国の起源 西ドイツ
メーカー ボルクフ
初飛行 1964年1月30日
構築された数 3
コンテンツ
1 バックグラウンド
2 パフォーマンスの制限
3 ダーシュミットのソリューション
4 ボー46
5 テストパイロットのログブックエントリ
6 展示されている航空機
7 仕様（Bo 46）
8 も参照してください
9 参考文献
9.1 ノート 9.2 参考文献
10 外部リンク
バックグラウンド
ヘリコプターのローターは、通常の航空機のプロペラよりもはるかに困難な環境で動作します。まず、ヘリコプターは通常、揚力と操縦性の両方にメインローターを使用しますが、固定翼航空機は通常、これらのタスクに別々の表面を使用します。ピッチとヨーは、ローターのさまざまな側の揚力を変更することによって操作され、ベルクランクのシステムを使用して、ブレードが回転するときにさまざまな迎え角に調整します。左に転がるには、ブレードが調整され、前部の迎え角がわずかに大きくなり、後部の迎え角がわずかに少なくなります。その結果、航空機を転がす右側の正味の上方揚力が発生します。ブレードが左右ではなく前後で調整される理由は、次の原因による位相遅れによるものです。歳差運動。
前進飛行では、ローターシステムはさまざまな形態の差動荷重を受けます。ブレードの先端が静止空気に対して300km / hで回転するローターシステムを想像してみてそのヘリコプターがホバリングしているとき、ブレードは回転中に同じ300 km / hの相対風を見る。ただし、ヘリコプターが前進し始めると、その速度は、ブレードが航空機の前方に向かって前進するときにブレードの速度に加算され、後退するときに減算されます。たとえば、ヘリコプターが100 km / hで前進している場合、前進するブレードは300 + 100 km / h = 400 km / hを示し、後退するブレードは300 – 100 km / h = 200 km / hを示します。
この例では、相対対気速度は1回転ごとに2倍変化します。揚力は、空気の速度と組み合わされた相対的な気流に対する翼の角度の関数です。通常は航空機をピッチングするこの揚力の変化に対抗するために、ローターシステムは、翼の角度を動的に調整して、運動中に一定量の揚力を生成するようにする必要がこの調整は、操作に意図的に適用されている調整に追加されます。すべての制御システムには機械的な制限があるため、航空機の速度が上がると操縦性が失われます。
抗力は対気速度の2乗の関数であるため、同じ速度の変化により、抗力は4倍変化します。正味の力を可能な限り減らすために、ヘリコプターのブレードは可能な限り薄くなるように設計されており、抗力を減らしますが、これにより揚力は非効率になります。1950年代、ヘリコプターのブレードは固定翼航空機の翼とほぼ同じ方法で製造されました。スパーRANロータブレードの長さとストリンガーのシリーズはそれを適切な空気力学的形状を与えながら、構造強度の大部分を提供しました。この工法は、当時の素材を考えると、桁に大きなストレスをかけていました。
負荷、特に急激な変化を軽減するために、ローターハブには、抗力に応じて前後に移動したり、速度の変化に応じて羽ばたき運動で上下に移動したりできるベアリングシステムが含まれていました。これらは、制御を提供するために迎え角を変更するために使用されるシステムに追加されました。ローターハブは非常に複雑になる傾向がありました。
パフォーマンスの制限
初歩的な航空の観点から、そのローターシステムによって課されるヘリコプターの最大対気速度に関して2つの主要な問題が存在します。
すべての翼は、揚力を発生させるために、その表面上を流れるために一定量の空気を必要とします。ホバリングしていないヘリコプターの固有の飛行力学により、回転するブレードディスクの一部が進行方向に比べて低い対気速度を「見る」ことになります。指示された方向の胴体の速度が上がると、後退するブレードの相対対気速度が低下します。従来のヘリコプターは、後退ブレードの相対対気速度がほぼゼロに減衰し、後退ブレードの失速が発生すると、最大速度の点で厳しい制限に達します。
この問題の1つの解決策は、ローターのrpmを上げて、後退するブレードの相対対気速度を高くすることです。ただし、このソリューションにも限界が翼が音速に近づくと、波の抗力として知られる問題が発生します。亜音速飛行用に設計された翼型は、遷音速以上の対気速度にさらされると、抗力が大幅に増加します。後退するブレードの失速を緩和するためにローターの回転数を上げると、ヘリコプターは、ローターの前進するブレードの先端が超音速の相対対気速度に近づくにつれて、極端な抗力によって引き起こされる最大速度に直面します。
したがって、要約すると、メインローターの回転数が低すぎると、後退ブレードセクションが失速する速度が最高速度制限になります。メインローターの回転数が高すぎる場合、前進するブレードが超音速の気流に遭遇する速度が最大速度制限になります。カジュアルな観察者にとっても、設計者はこれら2つの制限のバランスを目指す必要があることは明らかです。これらの2つの対処された問題に加えて、最大対気速度制限に寄与する他の多くの問題があることにも言及する必要が
ダーシュミットのソリューション
ローターの設計に固有の基本的な問題は、前進ブレードと後退ブレードの対気速度の違いです。これが引き起こす多くの影響の中で、興味深いものの1つです。抗力が増減すると、ブレードはハブの周りを前後に回転します。ブレードが航空機の後部に到達し、前方に回転し始めると考えてこの間、相対対気速度は急速に増加し始め、増加する抗力によってブレードはさらに押し戻されます。この力は抗力ベアリングに吸収されます。このベアリングの周りを回転する短い期間中に、ブレードの全体的な速度が低下し、前進運動による速度がわずかに相殺されます。
ダーシュミットのローター設計は、この回転を意図的に誇張して、ブレードの回転中の速度の増減を相殺します。上記の従来のブレードと同じ回転点で、ダーシュミットローターはブレードをハブからまっすぐに伸ばした静止位置と比較して約40度の角度までかなり前進させました。ブレードが前進し続けると、リンケージがブレードを前方40度から後方40度にスイングし、先端を回転速度の約1/2だけ遅くします。このプロセスは、ブレードが最前部の位置に達すると逆になり、ブレードが後退するときにブレードの速度が上がります。
結果として生じる動きは、ブレードから見た相対対気速度を滑らかにするのに役立ちます。ヘリコプターの前進運動の影響が低減されるか、低速では排除されるため、波の抗力領域に到達することを恐れることなく、ローターを高速で回転させることができます。同時に、後退ブレードの速度が失速点に近づくことはありません。同様に、抗力の変化はさらに減少し、無視できる程度になります。これにより、ダーシュミットローターを剛性のある設計にすることができ、従来のローターで使用されていた複雑な一連のベアリング、柔軟な継手、およびリンケージが不要になります。
ダーシュミットローターの動きは、回転による抗力の自然な変化に従うため、ブレードを所定の位置に移動するためにブレードに加えられる力は非常に小さくなります。彼が初期の特許で提示したいくつかの設計のうち、ほとんどは、操作のために小さなプッシュロッドに取り付けられたブレードの内側にあるベルクランクからの非常に小さなリンケージを使用していました。これらのロッドは、回転の中心に偏心して設定されたディスクに取り付けられ、ブレードを適切な位置に駆動しました。
一連の設計の最後は、ブレードごとに1つのカウンターウェイトを使用し、その動きが機械的に増幅されるように調整された別のアプローチでした。重りは、ローターの設計速度で調和振り子を作成するように選択されました。ブレード間に機械的な取り付けはなく、アセンブリ全体がハブの外側にあり、メンテナンスのための十分な余地がありました。
ボー46
ボルクフはしばらくの間高速ローター飛行に興味を持っていて、チップジェットシステムに基づいていくつかの実験的概念を作成していました。その後、彼らは既存の金属設計よりもはるかに強力なガラス繊維複合ブレードの開発を引き受けました。 Derschmidtが1955年に最初の特許を取得したとき、Bölkowはその概念を採用し、国防省の契約によって支払われた実験的なテストベッドとしてBölkowBo46の作業を開始しました。
基本的なBo46の設計は、1959年1月に完成しました。5枚羽根のローターシステムは、最初に風洞でテストされ、印象的な結果になりました。これらは、Bo46が最大500km / h（270 kn）の速度に到達できることを示唆しています。当時の高度な設計でさえ、時速250 km（130 kn）程度の速度に制限されていました。3つの高度に合理化された胴体の建設がSiebelで始まりました。5枚羽根のダーシュミットローターを駆動する800馬力のTurbomécaTurmo ターボシャフトを動力源としていました。設計は元々、高速飛行で閉じることができる反トルクローター用のルーバー開窓を特徴としていましたが、これはプロトタイプから削除され、6枚羽根のローターは従来はテールの左側に取り付けられていました。最大速度はローターの考慮事項によって制限されたのではなく、エンジンの最大出力によって制限されました。前方推力を追加するために個別のエンジンを追加すると、700 km / h（380 kn）の高速が可能になると予想されていました。
1960年代初頭、同社はいくつかの生産設計の概要も説明しました。ほとんどがツインローターを使用しており、そのうち最大のものはBo 310でした。この設計は2つのT55またはT64エンジンを搭載し、それぞれがダーシュミットローターとフォワードローターの両方を駆動しました。追加の前方推力のための対面プロペラ。エンジンは、ローターの負荷を減らすために翼型セクションの端に配置されます。Bo 310のいくつかのバージョンがモデル化されました。主に旅客輸送機ですが、攻撃ヘリコプターバージョンもモデル化されています。Bo310の巡航速度は500km / h（270 kn）になります。
ローターがロックされた状態でのBo46の最初のテスト飛行は、1963年の秋に始まりました。テスト中に、一連の予期しない新しいタイプの動的負荷が発生し、ローターに危険な振動が発生しました。これらは設計自体に固有のものではないように見えましたが、ローターをさらに複雑にすることによってのみ修復できました。同じ時期に、ローターの設計は、古いスパーアンドストリンガーの設計よりもはるかに強力な複合ブレードに移行し、負荷を軽減する複雑なベアリングシステムの必要性がなくなりました。ダーシュミットローターは依然としてパフォーマンスを改善しましたが、追加された複雑さは価値がないように見えました。
システムへの関心は薄れたが、研究飛行は続いた。Bo 46には、最終的に2つのTurbomécaMarboréエンジンが搭載され、400 km / hの速度が可能になりました。しかし、グラスファイバーブレードローターは機能することが証明され、BölkowBo105で幅広いサービスが見られるようになりました。
テストパイロットのログブックエントリ
Bo 46の飛行テストパイロットは、ヴィルフリートフォンエンゲルハルトでした。彼の航海日誌のエントリは次のとおりです。
1964年2月14日：最初の離陸の試み
1964年10月27日：4回のホバー成功、合計3分間
1964年10月28日：4回のホバーに成功。合計18分の所要時間。ヘリコプターは制御できますが、動きが遅いことに注意してください
1964年10月29日：3メートル以上からの2回の着陸。合計13分の飛行時間。
展示されている航空機
Bo 46の保存された例は、ビュッケブルクのビュッケブルク美術館に公開されています。
仕様（Bo 46）
からのデータ
一般的な特性
乗組員： 1人のパイロット
収容人数： 1人の乗客/オブザーバー
総重量： 2，000 kg（4，400ポンド）
パワープラント： 1× TurbomécaTurmoIIIBターボシャフト、597 kW（800 hp）
メインローターの直径： 10.00 m（32 ft 10 in）
メインローター面積： 78.5 m 2（845平方フィート）
パフォーマンス
最高速度： 320 km / h（200 mph、170 kn）
も参照してください
シコルスキーS-69アドバンスブレードコンセプト
参考文献
コモンズには、ベルコウボー46に関連するメディアが
ノート
^ テイラー1963、ページ。132
^ rschmidt 1955、col 1 ^ テイラー1963年、ページ。131 ^ レポート1963、ページ。911 ^ Hubschrauber Museum-Bo 46 www.hubschraubermuseum.de取得日：2010年4月5日
参考文献
Hans Derschmidt（Derschmidt 1955）、「米国特許3，107，733：ヘリコプターなどの航空機で使用するためのロータリーブレードシステム」、1960年7月13日出願、1953年10月22日付与（1955年7月9日付与のドイツ特許に基づく）
ハンス・ダーシュミットによる特許（一次）
ジョン・テイラー、「VTOL航空機」、Flight International、1963年7月25日、pg。130-131（レポート1963）、「パリレポート」、フライトインターナショナル、1963年6月13日、ページ。901-912
「ベルコウBO46 V1」（ドイツ語）
外部リンク
エアバスのページ
航空のバイエルンの歴史
航空交通博物館
ダーシュミット-ラギングブレードローター
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その他のリンク