[論文レビュー] Avrocar: a real flying saucer

Desire Francine Gobato Fedrigo, Ricardo Gobato+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2015

Mechanical Engineering and Vibrations Research被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、アヴロ・カナダが開発し、後に米空軍が資金を提供した冷戦期の飛行円盤計画であるアヴロ・VZ-9・アヴロカーを検討している。この機体は、境界層制御システムを用いてターボファンエンジンで揚力を発生させたが、超音速飛行や安定した垂直離着陸（VTOL）制御に失敗した。しかし、このプログラムは、後のロックヒューズX-35共同戦闘機およびC-17輸送機を含むSTOL機の開発に直接的影響を与えた揚力ファン技術の概念を先導した。

ABSTRACT

One of the most unusual military aircraft programs V / STOL was the Avro VZ-9 "Avrocar". Designed to be a real flying saucer, the Avrocar was one of the few V / STOL to be developed in complete secrecy. Despite significant changes in the design, during flight tests, the Avrocar was unable to achieve its objectives, and the program was eventually canceled after an expenditure of 10 million US dollars between 1954 and 1961. But the concept of a lift fan, driven by a turbojet engine is not dead, and lives today as a key component of Lockheed X-35 Joint Strike Fighter contender. Was held in a data research and information related to Avrocar project carried out during the Second World War, which was directly linked to advances in aircraft that were built after it, and correlate them with the turbo fan engines used today.

研究の動機と目的

• 1950年代に設計された円形翼を有するVTOL機、アヴロ・VZ-9・アヴロカーの技術的および歴史的発展を調査すること。
• 巨額の投資と先進的な空気力学的概念を有しながらも、アヴロカー計画が失敗した理由を分析すること。
• アヴロカーの揚力ファンおよび境界層制御システムが、現代の軍用機に与えた技術的遺産をたどること。
• X-35共同戦闘機およびC-17グローブマスターIIIなどの後続プログラムにアヴロカーが与えた影響を評価すること。
• その失敗にかかわらず、アヴロカーがVTOLおよびSTOL技術の発展に果たした役割を再評価し、意義を強調すること。

提案手法

• 図書館および研究機関の公開されたデジタルアーカイブから、歴史的文書、書籍、公に利用可能な資料を用いて定性的記述的調査を実施した。
• アヴロ・カナダおよび米空軍の風洞実験データと飛行試験報告書を分析し、空気力学的性能を評価した。
• プロトタイプの設計進化をたどり、元のプロジェクト606AからVZ-9への名称変更に伴う推力および制御システムの変更を分析した。
• アヴロカー技術が、ベラ・エアロスペースのACLS（エア・クッション着陸システム）やロックヒューズX-35にどのように移行したかを調査した。
• デイビッド・T・コンドおよびピーター・カッパスらの主要人物が、アヴロカー以降のファン駆動VTOL概念をどのように前進させたかを検討した。
• アヴロカーのターボファン推力システムを、第五世代戦闘機およびSTOL輸送機に用いられる現代のターボファンエンジンと照合した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アヴロカーが超音速飛行および安定したVTOL制御を達成できなかった、核心的な空気力学的および推力系の課題は何か？
• RQ2 ターボファンエンジンを用いた境界層制御システムが、その後のVTOL機設計にどのように影響を与えたか？
• RQ3 アヴロカーの技術的遺産は、ロックヒューズX-35共同戦闘機およびボーイングC-17グローブマスターIIIの開発にどのように寄与したか？
• RQ4 革新的な設計と巨額の資金投入にもかかわらず、アヴロカー計画が中止された理由は何か？また、何が教訓として得られたか？
• RQ5 アヴロカーは、軍用航空における揚力ファンおよびエア・クッション技術の発展に、どのような形で貢献したか？

主な発見

• アヴロカーは飛行試験で最高速度225ノット（約259マイル/時）を記録したが、超音速飛行を維持できず、安定したホバーパフォーマンスも達成できなかった。
• この機体は1,000kgのペイロードを搭載した場合に130マイルの最大航続距離を有し、地上効果内では最大2,428kgのペイロードをホバーフライトで運搬可能だったが、実用的運用には制限があった。
• 飛行試験では深刻な方向制御の非対称性が判明し、左に90度旋回するのに5秒、右に90度旋回するのに11秒を要し、重大な安定性の問題を示した。
• アヴロカーの2号機プロトタイプは、1961年12月に計画が中止されるまでに約75時間の飛行時間の累計を記録した。
• その失敗にもかかわらず、アヴロカーのターボファン揚力システムは、後にF-35ライトニングIIに進化したロックヒューズX-35共同戦闘機の開発に直接的影響を与えた。
• ファン駆動による境界層制御の概念は、ベラ・エアロスペースによってACLS（エア・クッション着陸システム）としてさらに発展され、C-115バッファローおよびC-119機で試験されたが、量産には採用されなかった。