ヘリコプターのメインローターについて

質問

駐機しているヘリコプターのメインローターを見ると、自重で少し垂れ下がっていますが、これでどうして重い機体を空中に引っ張り上げるかこができるのか理解できません。

回答No.5

noname#94887

２人の人間が数メートル長のロープを引っ張り合っています。
この真ん中に数キロの物を吊り下げます。
この場合、ロープはカチッとした固さである必要はないはずです。
このとき：
引っ張ってる人一人の力　→　ローターの遠心力
物の重さ　→　ヘリコプターの重さ
の関係になってます。

同様にヘリコプターのローターは自重を支える揚力に対し、
何倍も強い遠心力で横に引っ張られているので上に反り返って
折れるということがないのです。一例では、８.５トンのヘリコプター
を６枚のローターで支えると一枚の揚力は約１.５トン弱、このとき
遠心力は２０トン近くあり、この揚力と遠心力の合力でローターは
僅かに上向き（４°位）に反る程度になります。（この角度を円錐
を形成することから「コーニング角」と言います。）

ついでに付け加えておくとローターにかかる力は下記４つです。
１）遠心力　（これが最も大きい）
２）揚力　（上に弓なりに反らせようとしている）
３）空力捻りモーメント　（捩れ：ピッチを増そうとしている）
４）遠心捻りモーメント　（ピッチをゼロにしようとする、３）より大きい）
ローターはこれらに対抗して希望のピッチを保て、折れたり引き千切
れたりしない強度があれば良く、ガッチリ固い必要はありません。
特に最近のヘリコプターは上に反る動きを付け根の可動ではなく、
ローター自体が反り返って吸収するように柔軟な複合材等で作るの
で地上で停止しているときは逆に垂れ下がって見えます。

お礼

瞬間、瞬間の加速度の360度の合計が機体重量を上回れば・・・なんて悩んでいました。
そういえば、ローターの先端が音速を超えないように云々・・を聞いた（見た）ことがあります、非常な速さで回転するため遠心力も中途ハンパじゃないんですね。
ありがとうございました。

回答No.4

ask13

はじめまして。

まず、紐の先に重りを付けて振り回してみて下さい。
紐はピンと伸びて直線状になりますよね。
それと同じように垂れ下がったメインローターも回転することにより
ピンと張ります。

メインローターは、上面と下面が同一形状ではなく、上面が膨らんでいます。
回転することにより、浮力が発生し、メインローターが、傘を逆に開いた様な
形になります。それにより中心が引き上げられ、ヘリコプターが上昇するという
仕組みです。

逆にメインローターが固い物質で作られていたら、飛行中、気流の乱れで
メインローターに強い力がかかると、羽根が折れてしまいます。
そのため、メインローターには柔軟性のある物質で作成されています。
日の結果として、停止中は羽根が垂れ下がっているように見えるのです。

時間があれば、こんな資料も読んでみてください。

http://ocw.universia.net/ja/tags/33/rotor-aerodynamics/

稚拙な説明ですみません。
少しでも理解していただけると嬉しいです。

回答No.3

tarsan0013

私も同じように思うことがありました。
あんな自分の重ささえ支えきれずに垂れ下がってしまうようなふにゃふにゃした羽根では重い機体を吊り下げたら傘がおちょこになるようにひん曲がって浮き上がらないのではないかと。
No.1の方の回答のようにたぶん遠心力でピンと張って機体を浮かび上がらせているんだと私も思ってましたが今日この質問を見て考えて見たらじゃあ回転してない羽根の末端をクレーンとかで吊り下げたらおちょこになってしまうのかどうか・・・？新たな疑問ができてしまいました。

どうなんでしょうね？

回答No.2

ymmasayan

回転して空気を下に押し下げればその反力でローターが持ち上げられて
丁度いいのでは無いでしょうか。

飛行機の翼も普段は下がっていますね。
飛行中は揚力で持ち上がっているような気がします。

補足

ローターの自重をうち消しただけで、おそらく何十倍以上の機体を持ち上げる話にはなりません。

回答No.1

noname#101096

ご質問の趣旨がいまいちわからないのですが・・・
自重で垂れ下がっているとなぜ、機体を空中に引っ張り揚げられないと思われるのでしょうか？その理屈がよくわかりませんでした。

もっとも、回転させれば遠心力でピンと張りますけどね。
（ちなみに飛行機の固定翼も駐機中は少し垂れ下がっていますよ。飛行中は逆に機体の重さを受けて少し上に反り返っていますし）

お礼

固定翼機の翼の揚力の中心は片側の翼の中程よりやや機体寄り（多くは先細のため）と想像し、両翼のその位置を下から支え、持ち上げればその形、大きさ等から、感覚的、経験的におそらく持ち上がるだろうと直感します、一方ヘリコプターは一枚のローターの中程が揚力の中心（幅は先端まで同じ）と想像し、その位置を下から支え持ち上げても形状、大きさ等から持ち上げは不可能と直感するからです。
上記の直感のもてない方、駐機中のヘリコプターを観察したことののない方にはわからない話です。
自重でたれさがるのは固定翼機の翼に限らず、瀬戸大橋の鉄橋始め大抵のものは大なり小なりありますが現実には「問題なし」の答えはでています