2重反転プロペラ

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ウクライナのAn-70輸送機の2重反転プロペラ

2重反転プロペラまたは二重反転プロペラ(2じゅうはんてんプロペラ, : contra-rotating propellers: CRP)とは、2組のプロペラを同軸に配置し、各組を相互に逆方向に回転させるもの。機体や船体にかかるカウンタートルクを相殺できる、1組では流れのねじれとして損失となるエネルギーが、相殺により無くなることで効率が向上する、などの利点がある。英名を略してコントラペラとも呼ばれる。飛行機(動力航空機)では固定翼の各種プロペラ機のプロペラや回転翼機の回転翼に、また飛行船のプロペラなどでの採用例もある。ヴィークル類では他に船舶などの水中で使われるスクリュープロペラにも採用例は多い。その他各種のヴィークル類のプロペラや、その他の機器のファン・インペラ等にもある。

航空機[編集]

2重反転プロペラでのプロペラの動き
手前のプロペラが左回りに回転するが、奥のプロペラは右周りに回転する
旧ソ連製の輸送機An-22の2重反転プロペラ

固定翼機[編集]

レシプロ機[編集]

搭載するエンジンの出力が増大するに従って、エンジンの出力をプロペラによる推力に有効に変換することが次第に困難になってきたことへの対策と、強力なエンジンでプロペラを一方向に回転させることによって生じるカウンタートルクの相殺を狙って、大出力エンジンを搭載する高速機に採用される。

1930年代にはレース用に製作されたマッキ M.C.72などの水上機に搭載されて最高速度向上に威力を発揮し、第二次世界大戦中には、特にアメリカ軍イギリス軍において、二重反転プロペラを採用する試作機が多数製造された。

日本では陸軍キ64二式単座戦闘機(鍾馗)において、海軍でも川西航空機製の紫雲強風で採用されたが、キ64以外の制式採用された3機種についても、日本の基礎工業力の未発達から要求される工作精度が維持できず、ギアボックスの油漏れなどの問題を解決できなかったため、いずれも初期試作レベルに留まった。

この方式にはプロペラ後流の偏向を正逆回転の組み合わせで相殺できるため、垂直尾翼の小型化が可能で、空気抵抗の減少やプロペラ効率の向上などが得られるというメリットがある。

しかし、その一方で中空軸の中に中空軸の内径以下の外形寸法の中実軸あるいは中空軸を通して同軸でプロペラ軸を正逆2方向に回転させる必要があり、それぞれ回転方向の異なるエンジンを各1基搭載するか、さもなくば変速機に逆転機を内蔵して2方向の回転軸を取り出す必要がある。しかも、そのいずれにおいても中空軸の内部に中実軸あるいは中空軸を貫通させる必要があるため、高回転数となる軸受や軸そのものについて高い工作精度(回転軸の中心を一致させないと、猛烈な振動を生み出す事になる)と耐久性(前述の振動に耐える事が必要)が求められた。また単発機の場合、変速機のギアボックスは通常のものと同程度の容積で2倍近い複雑な歯車装置を組み込み、かつ大出力による強トルクに耐えることが求められるため、その内部の整備性は通常のものに比して大幅に低下し、しかも機構的な必然から重量が増大するというデメリットが存在する。

ターボプロップ機[編集]

高バイパス比ターボファンエンジンにより、大出力で高効率のエンジンはもっぱらジェットで実現されるようになっており、性能を追求したターボプロップエンジン機はあまり多くなく、研究は続けられてはいるが、あまり大きな発展は無い。しかし、Tu-95などいくつかの、2重反転プロペラによる高性能ターボプロップ機が実運用されている。

1987年から1989年にかけて本田技研工業和光基礎技術研究センターで二重反転式ターボプロップの「2.5X」が開発されたが実用化には至らなかった[1][2]

その他[編集]

鳥人間コンテスト選手権大会において、近年では金沢工業大学のチームなど、時折採用例が見られる。

回転翼機[編集]

ヘリコプターでは、一般に回転翼をローターと呼ぶため、同軸反転式ローターもしくは二重反転式ローターとなる。

採用例[編集]

P-51Dを二重反転プロペラに改造した『プレシャス・メタル』
P-51D 44-84961号機を二重反転プロペラに改造した『レッド・バロン英語版』(1979年)
二重反転プロペラを撤去しオリジナル仕様に戻された44-84961号機(2015年)

現代では、エアレース用として二重反転機への改造が見られることがある。特にリノ・エアレースではP-51を二重反転に変更した改造機が複数参加している。これらが博物館などへ、保存のために寄贈される際にはオリジナルに近い状態へ戻されることが多い。[3]

飛行機
など
ヘリコプター
など

スクリュープロペラ[編集]

非圧縮流体で使われるスクリュープロペラでの採用例などについて。

魚雷[編集]

2重反転スクリューを採用した魚雷

魚雷は、魚雷発射管の構造的な制約で本体直径から大きくはみ出す安定板を採用できない。小さな面積の安定板でスクリューの反動に抗することは難しく、得てしてスクリューの反動で本体が回転してしまい推進効率が落ちてしまう。このため反動相殺を目的として二重反転式を採用するものがある。航空機などと異なり、一度きりの駆動で長くても数十分持てば良いわけであるから耐久性上の問題が少ないという面もある。

船舶[編集]

船舶、特に大型の商船では、最大出力に近い巡航出力による長時間連続運転が前提であることなど条件が厳しい上にトラブルが損益の悪化に即結していることもあり、堅牢性が重視されることから単純な機構が好まれる傾向があるため、全般に複雑な機構の採用に関して消極的である。

新日本海フェリーはまなすあかしあにおいて、二重反転プロペラによる高出力なポッド型推進器が採用されている。

[編集]

珍しい使用例としては、リズム時計工業が卓上扇風機に二重反転プロペラを採用した例がある[4]。メーカーでは騒音、風量、省エネに優れていると解説している。スイッチ類が変更された物が無印良品にOEM供給されている[5]。他に、本田技研工業小型耕運機ARS(アクティブ・ロータリー・システム)[6] [7]や小型除雪機の「クロスオーガ」がある。

脚注[編集]

  1. ^ ホンダ航空機エンジン開発基地を初公開!”. webcartop.jp (2014年12月23日). 2017年2月12日閲覧。
  2. ^ 「宗一郎の夢」 ホンダジェットの開発現場に密着” (2015年4月24日). 2017年2月12日閲覧。
  3. ^ 博物館の目的は必ずしも一つではないのだが、保存が目的の場合は、生産された状態を未来に伝えるために元の状態に近いことが望ましい。
  4. ^ 首振り機能の付いたUSB接続ファン「Silky Wind Ⅱ」新発売! (リズム時計工業 2013年5月16日)
  5. ^ “やじうまミニレビュー - 無印良品「USBデスクファン(低騒音ファン)」”. 家電Watch (株式会社インプレス). (2012年5月15日). http://kaden.watch.impress.co.jp/docs/column_review/yajreview/20120515_532623.html 2015年2月11日閲覧。 
  6. ^ 「同軸同時正・逆転ロータリ耕うん方式の開発」Honda R&D Technical Review Vol.6 収録
  7. ^ 「フロントロータリ式小型耕うん機における同軸同時正逆転ロータリの研究」Honda R&D Technical Review Vol.15 No.2 収録