ヘリコプターのローター
ロビンソン R22のローターは、次の部品で構成されている。(上部から)
ピッチ・ヒンジ:ブレードをその翼根と翼端を結んだ軸を中心として回転させる。
シーソー・ヒンジ:一方のブレードが持ち上がると、他方のブレードが下がる。この運動は、ローターが風を受けたり、サイクリック・コントロールが操作されたりした場合、常に生じる。
シザース・リンクおよびカウンターウエイト:メイン・シャフトの回転力を上部スワッシュ・プレートに伝達する。
ラバー・カバー:可動および非可動シャフトを保護する。
スワッシュ・プレート:サイクリックおよびコレクティブ・ピッチの操作をブレードに伝達する。ピッチ角の設定に必要な情報は、3本の非回転コントロール・ロッドにより、下部スワッシュ・プレートに伝達される
メイン・マスト:メイン・ギアボックスに接続されている。
ローターは、ある一定の回転速度で運用されるように設計されている(その速度は、数パーセントの範囲に維持される)。ただし、一部の実験機においては、可変速度ローターも用いられる。
ターボファン・ジェット・エンジンに用いられるファンとは異なり、大量の空気を加速しなければならないヘリコプターのメイン・ローターは、大きな直径を有している。このため、ダウンウォッシュが比較的低速であっても、必要な推力を得ることができる。少量の空気の速度を大きく増加するよりも、大量の空気の速度を僅かに増加する方が効率が良い。このため、ディスク・ローディング(単位面積当たりの推力)が小さいほど、エネルギー効率が向上し、燃料消費量が少なくなって、航続距離が長くなる。一般的なヘリコプターのホバリング効率(性能指数)は、約60%である。なお、ローター・ブレードの内側3分の1の領域は、空気との相対速度が遅いため、ほとんど揚力を発生していない。
ブレードの翼型は、2つに分類される。
対称翼
非対称翼
対称翼のブレードは、安定性が高く、ブレードにねじれを生じさせることにより、操舵力を小さくすることが可能である。
このブレードの安定性が高いのは、迎え角の変化に応ずる圧力中心の変化が小さいためである。圧力中心とは、スパン・ライン上に伸びる、全ての空気力学的上の合力が集中する想像上の点である。今日では、複合材料を用いることによって、より薄い翼型であっても、充分な剛性が得られるようになってきている。
一方、上面と下面でキャンバーが異なる非対称の翼型が用いられる場合もある。この翼型は、比較的安定性に欠けるが、トレーリング・エッジ(後縁)をそらせることにより対称翼と同じような特性を持たせることも可能である。この種のブレードは、「リフレックシング」と呼ばれ、より高速での運用が可能となっている。
非対称翼が比較的不安定である原因の1つは、迎え角の変化に応じて圧力中心が移動するためである。揚力を生じる圧力中心がローター・ブレードの軸心点よりも後方にある場合、ローター・ディスクが後方に傾いてしまう傾向にある。迎え角が増加すると、圧力中心は前方に移動する。圧力中心が軸心点よりも前方に位置すると、ローター・ディスクは前方に傾く。ローター・ブレードの迎え角は、各回転サイクルの間、常に変化し続けため、ブレードのフラッピング、フェザリングおよびドラッギングはさらに大きくなる。