交差反転式ローターの構造と特徴

交差反転式ローター（こうさはんてんしきローター、英語: intermeshing rotors）は、2つの回転翼が互いに交差した状態で反対方向に回転することにより、反動トルクを相殺するヘリコプターの回転翼配置形式の一つである。「シンクロプター」とも呼ばれ、開発者であるアントン・フレットナーに因んで「フレットナーシステム」とも称される。

歴史的背景

第二次世界大戦中、ナチス・ドイツにおいて艦載用対潜哨戒任務を目的としたフレットナー Fl 282が開発された。これが交差反転式ローターを採用した初期の代表的な機体である。冷戦期に入ると、アメリカ合衆国のカマン社において同様の構成を持つヘリコプターがアメリカ空軍向けに開発・生産された。

カマン社の開発したヘリコプターは、従来のテールローター式と比較して高い自律安定性を備えていることが特徴として挙げられる。また、回転翼の回転軸の下に重心が存在するため慣性モーメントが少なく、機動性にも優れている。

カマン K-MAXは空中懸架に特化した設計がなされており、建設業や林業などの分野で活用されている。

特徴と利点・欠点

二重反転式やタンデム式などの複数ローター形式と同様に、メインローターを駆動する際の反動として発生するトルクを互いに打ち消し合うため、テールローターを必要としない。これにより、エンジン出力を効率的にメインローターの揚力として利用できる。

構造面では、同軸二重反転式よりもローター回転軸やトランスミッションの構造が比較的簡素であり、整備性に優れている。また、回転面が完全には重ならないため円盤荷重を下げやすく、タンデム式のように一方が他方の後流に巻き込まれてバランスを損なう恐れがない。さらに、並列式のように大きな支柱を設けて前面投影面積を広げる必要もない。

一方で欠点として、ローターを外側に傾斜させることで発生する横向きの揚力を打ち消し合うためのパワーロスが存在する点が挙げられる。また、ローター回転面が交差しているため、ローター同士の干渉による損失が同軸二重反転ローターと比較して大きい。他の2ローター形式と同様に両ローター回転の完全な同調が必要であり、交差反転式の場合における同調不良はメインローター同士の衝突に直結するため、厳密な制御が求められる。

応用例

ヘリコプター特有のトルクキャンセル制御を複雑な機構なしで実現できる特性から、科学玩具などの分野でも採用例が見られる。既存の商品としては、「空中戦機AIRBOTS」や、学研の「手回し発電ヘリ クロスコプター」および「クロスコプターEX」などが挙げられる。