フリーフライト (模型航空)
本節では2000年代以降のF1B級機体について記す。
大きさは、翼幅(スパン)1600mm程度で、大きいものは1800mmを越す。 上記規定の「翼面積」は、主翼と水平尾翼の合計面積であり、主翼面積単独では概ね16~17平方dmである。
機体材料には、プラスティック、カーボン繊維、フィルムなどの素材が多用され、バルサ構造は少ない。規定からB.O.M.(自作機使用)条項が削除されたので、従前は許されなかった完成機や、キット機も競技に使われるようになった。これらは、ウクライナなどの選手たちが、自己の世界選手権機などを商品化したものである。
プロペラの軸受けとハブは、工作機械によって精密に加工されていて、動力ゴムのトルク変動に対応して自動可変ピッチ・直径が可能である。(詳細は「模型航空機のプロペラ」を参照。)
機体には電子式の多機能タイマーが搭載されていて、オートラダー(自動操舵の方向舵)、V.I.S.(可変迎角の水平尾翼)などを適時に操舵できる。また、プロペラ回転の固定・解放装置をつけることによってD.R.P.(遅延解放プロペラ)を操作して、プロペラを畳んだまま高初速で投げ上げ、投げ上げによる高度獲得を試みている。
2000年代以降のフリーフライトは、「飛行者と物理的関係の無い」という基本定義は満たしているが、タイマーにより多くの操作が為されていて、実質は高度に管理された飛行である。
第8回(1960)の世界選手権では13人のパーフェクト・タイムが出て、3分MAXのフライオフを12回繰り返したが5人が残り、5人のジョイント・チャンピオン誕生と言う異常な結末になった。要するに、5人の選手権者は5ラウンドの競技に加えて12回のフライオフで、合計17回の3分MAX飛行を続けたことになる。
5人のジョイント・チャンピオンは次のとおり。
サンディー・ピメノフ(フィンランド:「アセンダー」機)、ETAエンジン、オートラダー付き、機首が短い
ロルフ・ハーゲル(スウェーデン:「ミスター・マックス」機)、オリバー・タイガーエンジン、高いパイロン、長モーメント、
G.グエラ(伊:「ラ・ベスティア」機)、スーパー・タイガーエンジン
ラリー・コノバー(米:「ラッキー・リンディー」機)、OS MAX15エンジン、3枚垂直、オートラダーなし
ジョー・シェパード(ニュージーランド:「グロワーム」機)、ETAエンジン
開始時(1951年)には、適当な15エンジンが無くて苦労した国際級ガス・フリーが、10年経過した1960年には、競合できる高出力エンジンが4種類は揃った。
W級の競技に使われる機体は、草創期は当時の標準的なものが適当に使われたものと思われるが、試行錯誤的に仕様の制限が様々変更され、あるいは加えられ、現在のF1B仕様(前記の競技規定)に至っている。しかしながら、全体の大きさ(重量、翼面積)はあまり変化していない。
滞空性能は、設計と製作の技術進歩により大幅に向上したが、それに対しては動力ゴムの制限によって対処されている。1953年までは、動力ゴムは無制限であり機体重量230gの過半である150g以上が搭載された。1954年以降動力ゴムは80g以下に制限され、以降50g、40g、35gを経て現在の30gに切り下げられた。現在はそれを25gに切り下げる案が検討されている。
このように動力を1/5にして滞空性能が確保できる、つまり効率が5倍になるような技術進歩は、材料の革新と模型航空力学によって達成された。
材料は、1930年ころにバルサ材が導入、ならびに近年進行したプラスティック、カーボン繊維などの新素材が利用された。これらにより、最新の模型航空工学の知見に基づき、細長く、空力的効率の高い機体設計が可能となった。
空力効率は主翼の縦横比や翼幅(スパン)に表れるが、近年の2m近いスパンは戦前の設計の2倍近い大きさである。
同時代のエンジン機規格(フリーフライト滞空競技)として「日本模型航空記録規定」(昭和16年7月改訂版)では、以下の級が制定されている。
上記の規定は欧米のものを参考にして制定されている。 エンジンの大きさに付いては、3.25立方糎≒0.2立方インチ、5.00立方糎≒0.3立方インチ、10.00立方糎≒0.6立方インチで、アメリカのA級(19)、B級(29)、D級(60)を踏襲している。
社会の発展に伴う空き地の減少のため、オープン・ラバー級のような滞空時間の長い機種を充分に飛ばせる場所は、現在は存在しない。
1960年代当時、イギリスのオープン・ラバー競技は、5分の飛行を3回行っていた。全英大会ではこの飛行を行った機体が10数機に達し、無制限の決勝飛行では10分を越す飛行を行う機体が半分くらい存在した。だから、この時点の技術水準でも、オープン・ラバー級の滞空性能は10分超であるといえる。
1908年に始まった最初の模型飛行機ブームは、アメリカのライト兄弟、フランスのガブリエル・ヴォアザン、アンリ・ファルマン、ルイ・ブレリオ、イギリスのサミュエル・フランクリン・コーディとアリオット・ヴァードン・ローなどの実物機の飛行の成功に刺激されて起こった。当初、これらを手本としたスケールモデル的な模型機が試みられたが、当時の模型航空の技術では飛べなかった。主な原因は、プロペラのトルクによって機体が傾くことを防ぐ手段がわからなかったからである。(現在は、強い上反角や、推力線を右に向けることによって対処している。)
翌、1909年になってC.フレミング‐ウイリアムスとW.G.アストンが、個別に独立して、互いに逆転するプロペラによる双発推進式の、最初のA字型ゴム動力機を製作した。この形式は、プロペラのトルクが相殺されるために傾かず、直進性が優れていた。以来A字型模型飛行機は、上記の変形を派生しながら、1920年代後半まで模型飛行機の主流形式になった。
航空の草創期に模型航空機が出現した時点では、模型機に対して飛行中に行うことができる操縦手段は存在しなかった。従って、すべての模型航空機はフリーフライト状態にあり、操縦の可能性の有無によって区分する必要はなかった。
しかし1930年代に、電波や鋼索によって模型航空機を操縦する方法が発明・開発され、操縦の可否による模型航空機の分化が生じた。
初期の各種の模型航空機操縦装置は複雑で重かったため、RC機とCL機は、その負担を容認した上で操縦機能を使って楽しむことに特化した。他方、フリーフライト状態で競技飛行を行う模型航空機はその状態にこだわり、同時に性能低下を避けるために重量増加を伴う操縦装置を排除した。
従って、この時代においては、機体の設計や装備などのハードウエアにおいて、操縦型の模型機とフリーフライト型の模型機と明確な差異が存在した。そのため、慣習的に機体の型や装備によって「フリーフライト機」と呼び、それによってフリーフライト競技への参加条件とされていた。
技術進歩によって操縦装置が小型軽量化し、信頼性も向上した結果、FF機にも競技性能の犠牲を伴わずに搭載可能となった。第2次世界大戦が終了し、模型航空の国際活動が再開するとき、技術進歩した環境の下に「フリーフライト」の内容が再検討され、文頭の定義のように、機体の構造ではなく、飛行状態を意味するものであることが確認された。