ヘリコプターに回転部分(ローター)が2つある理由 ないと大変 二重反転などの工夫も

ヘリコプターに回転部分(ローター)が2つある理由 ないと大変 二重反転などの工夫も

シングルローター式のAH-64D「アパッチ」戦闘ヘリ。機体後部にテールローターを装備する(画像:陸上自衛隊)。

ヘリコプターも、竹とんぼも、上にある羽を回して飛ぶことに変わりはありませんが、竹とんぼの構造をそのまま大きくしたとしてもヘリコプターにはなりません。ヘリコプターが飛ぶためには不可欠な要素があります。

実はヘリコプターが飛ぶのは難しい

 竹とんぼとヘリコプターは、ともに羽を回して飛ぶものですが、竹とんぼの場合は軸も回っており、これはヘリコプターにたとえるなら、軸と一体になった胴体ごと回っているようなものといえるでしょう。

 実際のヘリコプターの場合、軸(シャフト)と胴体は一体ではありませんが、実は胴体には、羽、すなわちメインローター(回転翼)が回転する際に、それとは逆向きの回転力がかかっています。胴体のエンジンで軸を回したときの、反作用の力です。よって、メインローターだけを回して浮揚した場合、胴体のほうは、それとは逆向きに回転してしまいます。

 このため、ヘリコプターで主流の「シングルローター式」は、名前こそシングルですが、メインローターのほかに小さなテールローターがセットになっています。メインローターに対して垂直に付いていて、上述の反作用の力を打ち消し、機体を安定させています。
 
 ちなみに、最近のシングルローター式ヘリには、テールローターがないものもありますが、代わりに空気を吹き出してローターの代わりにしているだけで、概念は一緒です。このテールローター無しの機体は、その構造から「ノー・テールローター」、略して「ノーター機」といわれることもあります。

テールローターがないヘリコプターの種類とは

 シングルローター式のほかには、同じ大きさのローターを2基装備するツインローター式というタイプもあります。これは同規模の回転翼を、時計回りと反時計回りというふうに逆向きに回転させることで胴体が回転しようとするのを防いでいるのが特徴で、ローターの配置により、タンデム式、二重反転式、交差双ローター式などの種類があります。
 
「タンデム式」というのは、前後に回転翼を配置したもので、代表的な機体は自衛隊も使用するCH-47J「チヌーク」輸送ヘリです。

「二重反転式」は、「同軸反転ローター式」とも呼ばれるタイプで、同じ軸で上下に回転翼(ローター)があり、各々が逆方向に回ることで胴体が回転するのを防いでいます。この方式だと事実上、回転軸はひとつで済むため、機体の長さを短くすることができます。ただし、上下に回転翼を重ねるため全高が高くなってしまうほか、構造が複雑になり、生産や整備のコストが上がってしまう欠点があります。それでも機体サイズをコンパクトにできるため、ロシアはこのタイプのヘリコプターを数多く開発しています。
 
「交差双ローター式」は、簡単にいうと、その名のとおりふたつの回転翼(ローター)を交差(クロス)するような形で配置してあるタイプです。正面から見て非常に近い距離で回転翼を左右に並べた構造ですが、各々外側に傾けて、内側で羽同士がクロスするようにしてあるため、回転軸の距離が近くても同じスピードで回っている限り羽はぶつかりません。しかしこのような複雑な構造から、あまり普及はしていません。

回転翼を左右に並べたヘリコプター

 なお過去には、同規模のローターを左右に並べたサイド・バイ・サイド式もありました。これは胴体から左右にアームを伸ばしてその先に回転翼を取り付けたもので、上述したタンデム式が直列なのに対して、その並列版といえるでしょう。

 ただし、デメリットは左右のアームの先に回転翼の中心軸を設けているため、機体サイズに比して左右幅が非常に大きくなってしまう点で、また出力向上などを目的に回転翼を大型化しようとすると、上述したほかの構造と比べて簡単に大きくできないという点もあり、現在では「オスプレイ」のようなティルトローター機を除いて、純粋なヘリコプターでは用いられていません。
 
 ちなみに、回転翼はふたつでなくてもよく、3つ以上のものも存在します。これを「マルチコプター(マルチローター機)」と呼びますが、機体サイズや構造の複雑化、整備性の問題などから、2019年現在、有人タイプのマルチコプターは量産されておらず、おもにドローンやラジコンなどに見られる程度です。
 
 いずれにせよ、メインローターの回転力を打ち消し、上昇力を生み出すのがヘリコプターの肝であり、そのために回転翼は複数必要なのです。

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