新しいX飛行機の形成

防衛高等研究計画局はベルテキストロンの折りたたみ式ローター実証機をX-76に指定し、音の壁を初めて突破したX-1とX-15ロケット飛行機を含む、米国の著名な実験航空機の系統への最新の追加となりました。X-76は、ヘリコプターのように垂直に離着陸できながら、固定翼飛行機の速度と効率で飛行できるようにする技術を探索するように設計されています。

この航空機はDARPAのSpeed and Runway Independent Technologies プログラム(SPRINT として知られている)の下で開発されています。このプログラムは、航空工学で最も根強い課題の1つを克服することを目指しています。それは、回転翼航空機の垂直離着陸能力と従来の飛行機の高速・長距離性能を組み合わせることです。現在のヘリコプターはVTOL機能のために速度を犠牲にし、固定翼航空機は性能のために滑走路の独立性を犠牲にしています。

折りたたみ式ローターの仕組み

X-76の中核革新は、垂直離着陸時に展開しますが、前進飛行時に折りたたむローターシステムです。従来のヘリコプターの速度を制限する抗力を減らします。VTOLモードでは、ローターは滑走路なしで離着陸するために必要な揚力を提供します。飛行中になり前進飛行に移行すると、ローターは引き込まれ、航空機の胴体に沿った流線形の構成にロックされ、個別の推進力を使用して従来の固定翼航空機として飛行できるようになります。

このアプローチはV-22オスプレイなどの傾斜ローター航空機とは異なり、エンジンナセル全体を垂直から水平方向に回転させます。V-22設計は運用上能力があることが証明されていますが、重量と複雑性のペナルティを課し、その速度と効率を制限します。折りたたみコンセプトは、気流からローターを完全に除去することによって、前進飛行でより清潔な空気力学的構成を実現することを目指しています。

エンジニアリングの課題は実質的です。ローター駆動飛行と翼駆動飛行間の遷移は滑らかで制御可能である必要があり、折りたたみメカニズムは飛行の振動と荷重条件の下で信頼性がある必要があり、ローターから翼に揚力を移転する短い期間、航空機は安定したままである必要があります。

性能目標

DARPAはSPRINTプログラムの野心的な性能目標を設定しています。X-76は従来のヘリコプター(通常、後退ブレードの失速により約180ノットに制限されている)を大きく超える速度を示すと予想されています。これは、航空機の移動方向に対して後ろに移動するブレードが高速で揚力を失う空気力学的現象です。

巡航中に飛行方程式からローターを排除することで、X-76は400ノット以上の速度を達成しながら、準備されていない場所、船舶甲板、および滑走路へのアクセスが利用できない他の限定的な地域から操作する能力を保持できる可能性があります。この組み合わせは軍事作戦に革命的な影響を与える可能性があり、速度とアクセス間の緊張は数十年間航空機設計の決定を形作ってきました。

有人および無人アプリケーション

X-76は、有人および無人の両方の構成を念頭に置いて設計されています。初期の実証機は無人であり、DARPAが技術成熟化の高リスク段階でパイロットを危険にさらすことなく飛行包帯を探索できるようにします。折りたたみ式ローターコンセプトが実行可能であることが証明されれば、兵員輸送機、偵察航空機、物流車両、攻撃プラットフォームなど、さまざまな軍事プラットフォームに適用できる可能性があります。

無人バリアントは、軍の自律および準自律航空機への強調が高まっている文脈では特に興味深いものです。高速でランウェイに依存しない無人プラットフォームは、飛行場へのアクセスとパイロットのリスクの両方が懸念事項である紛争の多い環境でミッションを実行できます。たとえば、前進位置への補給品の配達、拒否された空域での諜報収集の実施、または有人戦闘機への忠実な僚機としての役割などです。

タイムラインと競争

DARPAはX-76が2028年に飛行することを計画しており、ベルのエンジニアリングチームに現在の設計段階から製造と地上試験を通じて初飛行まで約2年を与えます。このタイムラインは積極的ですが、全規模開発プログラムにコミットする前に新しい概念を検証または無効にするための急速なプロトタイピングを推し進めるというDARPAのアプローチと一致しています。

ベルはSPRINTプログラムの下で他の設計と競争しています。ボーイングの子会社であるAurora Flight Sciencesは、異なるVTOL対巡航移行メカニズムを使用する代替アプローチを提案しました。競争により、DARPAは複数の技術的ソリューションを評価し、今後の開発のために最も有望なものを選択できるようになります。

歴史的背景

実用的な高速VTOL航空機の探求は1950年代にさかのぼります。その時、Convair XFY PogoやRyan X-13Vvertijjetなどの実験設計は垂直離着陸を実証しましたが、運用使用には実用的でないことが判明しました。V-22オスプレイは数十年の困難な開発の後2007年にサービスに入り、現在のところ最も成功した高速VTOL航空機のままですが、その速度と効率は折りたたみ式ローターコンセプトが約束する以下です。X-76はこの根深い課題を解決する最新の試みを表し、以前のエンジニアの世代には利用できなかった現代の材料、飛行制御システム、および計算設計ツールで武装しています。

この記事はtwz.comのレポートに基づいています。オリジナル記事を読む。