フリーフライト (模型航空)
ウエークフィールド級ゴム動力競技は、すべての模型航空国際競技の起源である。
模型航空競技は、第1次世界大戦直前の1910年頃イギリスで始まり、最初の模型飛行機ブームを作った。戦時の中断を経て、1928年に国際競技としてイギリスで始められた、ゴム動力機による滞空競技がW級競技である。
現在のF.A.I.の模型航空世界選手権種目は、内燃エンジンなどの各種動力、曳航など各種の発航法によるグライダー、更にはコントロール・ラインやラジオ・コントロールなどの操縦を行うものなど数十種に増えているが、第2次世界大戦前はW級のみであった。
戦後の国際模型航空の再開によって、最初に1950年頃フリーフライト競技に曳航グライダー種目、内燃エンジン付き滞空競技種目(F.A.I.パワー: 現F1C級)が加えられた。次いで、コントロール・ライン競技種目(現F2類)とラジオ・コントロール競技種目(現F3類)の基幹種目が加えられた。以降、模型航空競技が盛んになるに従って多くの派生種目が追加され、現在の数十種目に至っている。
エンジン付き模型飛行機の始まりは、1848年に飛行したジョン・ストリングフェロー(1799~1883:英)の蒸気機関付きのスパンが3.2mの機体。廃工場の天井に張られたワイヤに懸垂して滑走し、終端から3mほど自由飛行した。 ストリングフェローは、その後1868年にロンドンのクリスタル・パレスで重さ7kg、1馬力の蒸気機関付き三葉機の公開飛行に成功した。 この時代のエンジン付き「模型」飛行機は、実機の飛行以前で厳密な意味では「模型」と言えない。用途はヒトの乗れる航空の実現のための実験・研究の手段であり、現在のような遊び・ホビー・スポーツではない。
ライト兄弟の飛行成功(1903)以降のエンジン付き模型飛行機も、依然として大型で、実機と大差ない手間のかかる複雑なものであり実験研究の手段であった。 原動機としては蒸気機関に代わり、より高性能な内燃機関となった。 1920年代になってはじめて、主翼が簡単に取り付けられて、普通の乗用車で運搬できるようになったと言われ、それまでは実機同様に飛行場に隣接する格納庫で組み立てて飛ばさなければならない代物であった。
F1B級はF.A.I.の模型航空競技のうち、最初に制定された機種・種目である。
1928年に、イギリスのチャールズ・ウェークフィールドが寄贈した銀杯(ウエークフィールド杯)を基に始められた最も歴史の長い模型飛行機の競技である。
現在の同級機体の定義と仕様制限は以下の通りである。
1928年にウエークフィールド競技が始まったとき、
と言う規定で、20cc以上のエンジンも積めるような機体制限であった。競技を始めてみると、当時の巨大なエンジン模型飛行機は小さなゴム動力機に全く歯が立たず、1934年の規定改定によって排除されてしまった。
1930年代に、個人レベルで扱える大きさの小型エンジンが出現。大きさは10cc前後、5,000回転くらいで0.2馬力内外。2サイクルのガソリンエンジンで、スパークプラグ点火のため当時の重い乾電池を搭載。代表的なエンジンはアメリカの「ブラウン・ジュニア」
機体の仕様の例(市販キットの「ミス・アメリカ」機:ZAIC年鑑1937年版に収録)
重量4.5ポンド(約2kg)、スパン7フィート(2.1m)、コード12インチ(0.3m)、翼端は楕円、主翼面積は60平方dmくらい、エンジンは1/6~1/4馬力を指定。
形は、高翼の軽飛行機、あるいはRC機に類似。
スパン330mm以下のゴム動力スケールモデル(実機の縮小模型)。室内と野外と両用であるが、1970年くらいから室内で飛ばすことも定着してきた。
A字型機の構造は、現在のライトプレーンのように、棒状の胴体の外側に動力ゴムを搭載し、翼は外縁(前縁と後縁)だけによって保持される主桁の無い片面翼である。但し、翼の縁材は竹ヒゴの代わりにピアノ線や傘の骨が使われ、絹を張っていたので、ライトプレーンより大幅に重い。また、胴体とプロペラが2つあるので、これも重く、上記の仕様のように現在ライトプレーンの機体より数倍の重量である。現在の、同程度の翼面積のライトプレーンは、全重量が30g以下で、5g程度の動力ゴムによって飛行する。
開始より20年間で、大きな変革はほぼ出揃い、以降はエンジンの出力の向上と、それに対応するモーターランの短縮が設計の変動要因。 但し、次項に後記の新技術は無視できない。
1950年の開始時期の15エンジンの出力は0.2馬力程度で、行程容積あたりの出力は80馬力/リットル 程度。高性能な09エンジンならば行程容積あたりの出力はもっと大きく、第2回に優勝した。但し、本格的な競技用のK&B15エンジンが発売されて09級は姿を消した。
日本のOS MAX15が一時は最高出力エンジンとなり0.3馬力を超えた。
以降、オリバー、ETA、MVVS、エンヤなどの高速ディーゼルが0.4馬力前後まで出力を向上。グロー・エンジンに比べて大トルク型のため、直径の大きなプロペラを使えると言う利点があった。
1970年頃グロー・エンジンが復活し、標準燃料に変わってからもスーパー・タイガーで0.45馬力、ロッシで0.5馬力を発揮。これにチューンド・サイレンサー(パイプ)がつくと30%くらい出力が向上した。0.5馬力の出力ならば、リットルあたり200馬力、それが30%向上したならば260馬力になる。
現在(2010)F.A.I.級競技のスピード種目で使う行程容積2.5ccエンジン(.15級で、ガスフリー競技用と同級)は45000回転/分で3馬力以上の出力がある。この回転数は実物のターボ・ジェットより高く、リットル当たり出力は1200馬力で、実物のレース用オートバイやF1自動車のエンジンよりも大きい。