人力飛行機
この日の飛行距離は正確な計測は成されなかったが、パイロットの推測として50〜70ヤード(約46〜64m)程度だったと報告されている。 現在ではこれが完全な人力飛行の最初の例とされる。全く同時期に同じくRAeSから支援を受けたイギリスの名門航空機メーカー、デ・ハビランド・エアクラフト社の従業員が中心となり結成されたハットフィールド人力飛行機クラブ(Hatfiled Man Powered Aircraft Club)によりパフィン(PUFFIN:ツノメドリ)が開発され、SUMPACに遅れることわずか一週の11月16日に初飛行した。パフィンは後に改良が行われ、人力のみの離陸、飛行で初めて1/2マイル(約805m)以上の飛行に成功し、最終的に飛距離は993ヤード(約908m)に達した。1963年にパフィンは墜落、大破した。回収されたパフィンの駆動系統を使用し、再設計された機体、パフィン2は1965年に飛行に成功した。パフィンから主翼面積の拡大、翼型の変更などが行われたが、期待された性能向上は得られなかった。 但し、旋回については人力飛行機として初めて180°旋回に成功した。
日本における人力飛行機開発の始まり
日本では当時日本大学の教授であった木村秀政が1961年末にSUMPAC、パフィンの成功に着想を得て、1963年から学生の卒業研究として人力飛行機を取り入れた。1966年2月27日にリネット1が岡宮宗孝の搭乗により日本初の人力飛行に成功した。このときの飛距離は15mであった。この成功はSUMPAC、パフィン、パフィン2に続く世界で4例目の人力飛行となった。 このリネット1を皮切りに日本大学ではほぼ1年に1機のペースで人力飛行機が製作されることとなる。
ゴッサマー・コンドルによるクレーマー・8の字飛行賞の達成
日本大学でストークBが開発された1976年、グライダーのチャンピオンとして有名だったアメリカ人ポール・マクレディ(Paul B. MacCready)もまたクレーマー8の字飛行賞に挑戦するために自らが立ち上げたエアロ・ヴァイメント社(Aero Viroment(英語版))のメンバーと共に人力飛行機・ゴッサマー・コンドル(Gossamer Condor)の開発に着手した。マクレディはハンググライダーの重量をそのままに27mまで翼幅を拡大できれば人力飛行が可能であると計算した。そのコンセプトを実現するために考案された機体は、それ以前の人力飛行機に多かったアスペクト比の大きな主翼を持ったグライダー風の機体ではなく、後退角のついた巨大な主翼と垂直尾翼を兼ねた背の高いコクピットを持った先尾翼型の形態で、多数の張線が張り巡らせたアルミニウム管の骨組みにフィルムを貼った簡素で軽量な構造であった。この簡素な構造は短時間での修復を可能とし、幾多の損傷を受けながらも10か月という短期間で、恐らくそれ以前の人力飛行機の総飛行回数を上回るであろう430回もの試験飛行を実現した。
人力飛行機を含む人力航空機はFAIスポーツ規定でクラスIに分類され、「一人またはそれ以上の搭乗し肉体運動のみの力で離陸および飛行を継続する重航空機」と定義される。さらに、空気より軽いガスや暖めた空気などで静的浮力を得ることや飛行中に動力を得ることができる装置の搭載が禁じられている。ただし、「離陸後に肉体運動による力を蓄える装置を搭載すること」は許可される。クラスIの人力航空機は固定翼機である人力飛行機、回転翼機である人力ヘリコプター、羽ばたき機であるオーニソプターに分類され、さらにそれぞれについて飛行中の動力蓄積装置の有無を含めて、以下のように細分化されている。
サブクラスI-C:人力飛行機
サブクラスI-D:蓄積装置搭載人力飛行機
サブクラスI-E:人力回転翼機
サブクラスI-F:蓄積装置搭載人力回転翼機
サブクラスI-G:人力オーニソプター
サブクラスI-H:蓄積装置搭載人力オーニソプタ
(出典:)
人力飛行機は極めて軽量な造りのプロペラ付き固定翼機である。グライダーと同様に誘導抗力を減らした翼幅の大きな非常に細長いアスペクト比の大きな主翼を持ち、長距離飛行向けの人力飛行機では翼幅は30〜40mに達し、YS-11やエアバスA320といった中型旅客機に匹敵する。2人乗りの機体では更に大きく翼幅は40mを超える場合がある。アスペクト比は30前後 から40を超える機体も存在する。 全長は大きい場合でも10m程度である。現在では主構造の材料に炭素繊維強化樹脂(CFRP)やポリアミド繊維といった軽量且つ高強度な材料を用いることで機体のみの重量は概ね25〜40kg程度で製作されている。パイロットの体重を含めても、一人乗りならば100kg程度以下の重量で、軽い物では80kg以下 という機体も存在する。機体の材料にはCFRPやポリアミド繊維の他に発泡スチロールを始めとした発泡プラスチック、フィルムといった高分子材料、バルサなどの木材、アルミニウム合金などの軽量合金および強度が要求される部位には一部ステンレスなどの金属が用いられる。
パイロットには年齢制限があり、18歳以上である必要がある。20歳未満の場合は保護者の同意書が必要となる。また、パイロットは泳げなければならない。 飛行については湖面上に限定され、陸上および湖岸近傍などが飛行禁止区域に設定されている。また、湖面上であっても救護ボートの航行が困難あるいは禁じられた区域、橋梁などの構造物、船舶などの周囲が飛行禁止区域に設定されている。 着水またその後の回収・運搬作業によって程度の差はあれど人力飛行機の構造が破壊される。また、独自の発進台から人力飛行機を落とす競技スタイルが前述のFAIスポーツ規定を満たさないため、本大会における記録は世界記録、日本記録といった公認記録となり得ない。
安全対策として書類選考時の安全対策確認、救護ボートの配備、競技前の機体チェック、パイロットに対する競技前後のメディカルチェックなどが行われており、代表者およびパイロットの安全講習会参加が義務付けられている。しかしながら、10mからの落下させる独特の発進スタイルのため通常の水平離陸とは異なり、急降下荷重に備えた機体が求められる 他、10mの高度は人力飛行機の発進には不必要であり、発進現場の風と相まって岸壁衝突などの事故原因になりうるという指摘が一部でなされている。 過去には悪天候のため競技が行われなかったこともあるが、荒天下でも競技が決行される場合がある。
また、日本大学の成功を契機に日本においても人力飛行機開発が活発となった。この中でグライダー設計者として著名な前田建一が設計し、福岡第一高等学校航空機関科の手により製作された佐藤前田式SM-OXは1969年に初飛行に成功し、1971年には最長となる69mの飛行に成功した。日本大学の同時期の機体であるリネットシリーズに続く2例目の成功であり、同時にリネットシリーズにも劣らない記録を残した。
ジュピターによる世界記録の更新
1972年初頭までに日本で5機(リネット1,2,3,4,SM-OX)、イギリスで4機(SUMPAC、パフィン1,2,ダンボ(Dambo)オーストラリアで1機(スカイサイクル)の計10機が人力飛行に成功した。
1972年にパフィンの持つ世界記録は再びイギリス人によって更新された。後にジュピター(Jupiter)と呼ばれることになるその機体は1963年にクリス・ローパーが設計し、RAeSの支援の下で多くの協力者と共に製作された。1968年にローパーが体調を崩し中断されたが、1970年から当時イギリス空軍大尉であったジョン・ポーター指揮の下で製作された。 1972年に完成したジュピターは6月29日に1171ヤード(約1071m)を飛行し、当時の世界記録を樹立する。また、非公式には1355ヤード(約1239m)の飛行にも成功した。最長飛行記録時のパイロットを務めたポーターは滑走路の末端に達したため着地したに過ぎず、体力の限界だったわけでないとし、15kgから20kgほど軽量化できれば問題なく8の字飛行を達成できると述べた。
新材料、新形態への挑戦
8月には前述のアメリカ人以外を対象としたクレーマー・8の字飛行賞を獲得したマスキュレアーが記録を更新し、クレーマー・世界速度記録賞3度目の受賞となった。マスキュレアーはエネルギー蓄積装置を搭載しておらず、モナークBやバイオニック・バットのおよそ2/3の出力で記録更新に成功した。 12月には再びバイオニックバットが速度記録を更新して、クレーマー・世界速度記録賞4度目の受賞となった。
1985年になってグンター・ローヘルトはマスキュレアーを交通事故により失い、これを契機に純粋な速度記録機としてマスキュレアー2の開発に着手した。そして10月2日に1500mのコースを2分2秒で飛行、現在のFAI公認周回路速度記録でもある44.32km/hを樹立し、記録更新によるクレーマー・世界速度記録賞を獲得した。これがクレーマー・世界速度記録賞、最後の獲得となる。当初3分に設定されたクレーマー・世界速度記録賞の目標タイムがおよそ1年半の間に2/3まで短縮されたことになる。マスキュレアー2は前身であるマスキュレアー同様、エネルギー蓄積装置を搭載しない機体であり、その優れた空力設計は後述するダイダロスと共に後の人力飛行機に大きな影響を与えた。
飛行張線はほぼ主翼直下に位置するコクピット下部から左右の主翼下面にワイヤーが張られる。
飛行時、長い主翼のあらゆるところで生じる揚力により主桁を上へ曲げようとする荷重が掛かる。この荷重は胴体と接続される翼根部に近づくにつれて急激に増大する。この荷重に対し、主桁のみで負担させる設計では翼根部の重量が増してしまうため、翼の中ほどから飛行張線を張り、荷重の一部を負担することで主桁の軽量化を図る。飛行張線が切れてしまうと、ワイヤーが負担していた荷重が全て主桁にかかり、多くの場合主桁の許容荷重を超えてしまい主桁が折損、主翼が破壊されてしまう。また、飛行張線はコクピット最下部に取り付けられることが多いため、踏みつける危険性があり、飛行張線が張られているときは常に注意を払う必要がある。着陸張線は地上で主翼が大きく垂れ下がることを防ぎ、離着陸時に慣性によって大きく主翼が下向きに撓んだ際に主桁が破壊されることを防ぐ役割がある。前述の通り、いずれの張線も主桁の軽量化に役立つ一方で空気抵抗を生じるため、軽量化による必要出力の低減と空気抵抗による必要出力の増加を天秤にかける必要がある。空気抵抗のうち形状抗力は速度の2乗に比例するため、一般的に巡航速度の大きな高速飛行向けの機体では採用されない傾向にある。また、張線を持つ機体では上反角を調整するために張線の長さを変更する方法が採用されることがある。
"The Fight of the Gossamer Condor"(英語版)ゴッサマー・コンドルの開発を描いた短編ドキュメンタリー映画。1978年公開。1979年、第51回アカデミー賞のアカデミー短編ドキュメンタリー映画賞受賞作品。 "The Light Stuff"(ノヴァ(Nova(TV series)(英語版)) シーズン16エピソード9、1988年11月22日放送)ダイダロス計画を追ったドキュメンタリー。 『運命の滑走』(『プロジェクトX〜挑戦者たち〜』第124回、NHK制作、2003年9月13日放送)日本大学による日本初の人力飛行の様子を描いたドキュメンタリー。