〜従来にない画期的(効率的)な垂直飛行システム〜

従前より、離着陸の際に、十分な距離をもつ滑走路を要しない代表機種として、主に回転翼をもったヘリコプター類が挙げられますが、 如何せん、同ヘリなど、航続距離(航行可能な最長距離)等に難点があり、 又、別段、既に実用されている推力偏向式の垂直離着陸機:ハリアー等に至っても、かの用途につき、 格段、(乗員僅か1名ほどの)一機あたりの製造費自体、それ相当、高コスト故、 予め、大金を割り当てられた軍事費(国防費)から製造された軍用機(戦闘機)のみに限られているのが実状です。

そこで、とりわけ、滑走路を要しない(低コストで数名乃至数十名以上、搭乗できる)民間機として、 概ね、以下の通り、特段、高性能(尚高額)なエンジンなど要せず、 なお威力のある推力を生じさせることができるウォータージェット推進浮揚式・高圧水噴射式(加圧水ロケット方式)の垂直飛行システム機器を搭載した 独特的な新型の垂直離着陸機類をごく新たに考案いたしました。

これまで、既存の垂直飛行方法としては、例えば、垂直離着陸機の主要機種たるハリアーの場合、勿論、 主にジェット燃料を燃やした排気ガスを偏向式のエンジン・ノズル等を介して、下方噴射しているのですが、 あいにく、この方法では、推力重量比(エンジンの推力を機体の総重量で割った比率)1以上という垂直飛行の適合条件として、 適当に算出すべき推力[気流上の排気ガスの質量x同上ガスの噴出速度]計算上の実値につき、如何せん、 (燃焼ガスの熱エネルギーは、それなりに高いものの)どうしても、一定時間(秒単位)に流れる気体の質量をそれほど、上げられない為、専ら、同気流体の噴出速度ばかり向上させようとして、 追々、高速回転させるエンジンの性能をもっともっと上げざるを得ず、その結果、エンジンの機械部等が重くなった分、 機体の総重量が(飛翔させるには不向きにも)なお重くなってしまうという開発上の悪循環を繰り返している有り様なのです。

それが証拠に、なお高性能なペガサスエンジン等を搭載した実用機自体、 既に、垂直飛行を達成しているとはいえ、上記事由(不利な点)により、辛うじて、推力重量比1程度を維持しているのが実状です。

しかしながら、本高圧水噴射式垂直飛行システムの場合、さしたる排気ガス上の空気の質量(密度)より何百倍も大きい (重い)密度の水を主要な推進剤としている為、 高々、それほど、水流の噴出速度を上げなくとも、推力を増強(倍増)させることが相可能となります。

*尚、過去に、レシプロエンジン等の出力を向上させる水メタノール噴射装置という水噴射式のものが考案されていましたが、 如何せん、高がそれなど、所定の部位に、水を噴射させる際、同水が気化して、ごく軽量の水蒸気になってしまうことから、 概ね、高圧水を(それ相応の重量のある)水のまま、放出し得る本垂直飛行装置に比べ、それほど、推力を増力し得ないどころか、 さほど、気化する際に、一時的にも局部に水蒸気爆発風の現象が少なからず、生じてしまう為、専ら、安全(安定)面の観点からでも、 それ等を排除せざるを得ません。

例えば、取りあえず、水ロケット方式の本垂直飛行装置を搭載した機体の総重量が 大体、2トン(の内、積載水量1トン程)の場合、(大雑把な計算ですが)当初、 同機体自体に、2000kg x 9.8m/s2(質量x重力加速度) = 19600N (1トン時 1tf = 9800N)程の 下向きの力が生じる為、適時、なお大まかに云って、水の噴出速度が、秒速(初速)100m/sほどあれば、 (噴出水量調節機能のある)ウオータージェットノズルより、毎秒、約200リットル(200kg)ほどの水量分を 下方噴射させれば、難なく(エンジンの性能を高めなくとも)、垂直飛行の最低条件たる推力重量比1以上、 クリアすることに相成ります。

*実際には、ツィオルコフスキーのロケット方程式通り、垂直飛行中には、機体の総重量が段々と減っていく為、 上記の推力値ほど、要するものではありません。

かくして、既に(水圧利用の)水噴射式のもので実用されているものに「フライボード」などという 既成品(飛行機でなく、レジャー用品)がありますが、 いみじくもその推力を推し量れば、大体、100kg程の人間を約98m/s以上の流水の噴出速度で空中に飛ばして浮遊させており、 以て、別段、この高圧水ロケット方式の垂直飛行システムであれば、そのフライボート等の垂直飛行方法より、数段、優れている為、 実質的にもなお効率的に、是を実現(実用)化し得るでしょう・・・・。

■【本機の垂直離着陸の方法】
1、本機の垂直離陸の際には、先ず、機体内の所定の部位(胴体中央底部辺り)に付した(中小型軽量の)高圧ポンプ類 1基等の稼働により、予め、同機体(胴体)側面又は底面の所定の部分に沿って付設したウォータータンク内の水 (主に軽水・常温水、或いは、予め、エンジンの排熱等を利用した熱水)を隣接のウォーターチューブ類を介して、 左右の翼下のウォータージェットノズル上面に付する自動開閉式の特殊蓋類の中央上部の半丸状等に凹んだ各部位に 付帯させた(浅い固定式の)加圧水容器類或いは(蛇腹式等の)準タンク類の方へ、 (予め、本機体の垂直飛行用の必要推力から割り出された数値データをもとにした適切な水量に達するまで)注入する。

*注:本項で云う「加圧水・・」とは、既存の加圧水型原子炉の仕組みなどと何ら、関与しないことに留意されたし。

2、前述の通り、当該部の方へ、水を適量ほど、注入すると同時に(もしくは直前に)、 格段、上段のウィング<フレーム>プレートと下段のウィング<フレーム>プレートを 巧みに分離させることなどを相可能にした二重構造からなる 折曲げ式の翼類を(尚もその強度等を保持し得る)上下の枠板(主に軽金属製の外板)共々、 的程に折り曲げ始めながら、当該翼内の気嚢を膨らますスペース(余白部・中空部)を徐々に確保しつつ、 適時、(水平方向に風力を起こす)吸引ファン類の稼働により、とりわけ、機体下の所定の通気孔から、 空気(大気)を多量に吸い込んでは、隣接の(当該気嚢の局部にある空気注入口と連結する)エアチューブ類を介して、 左右の翼下の(エア&)ウォータージェットノズル上面に密着させた各気嚢内(の貯水面の上方)に (予め、水ロケットの最大・最長飛距離上の最適な水と空気の比率から勘案した数気圧乃至十数気圧程度の 高圧下での圧縮空気量に達するまで)空気注入する。

3、順次、所定の部分に溜め込んだ、本垂直飛行用推進剤となる (中小型ポンプ類に於けるインペラ等の作動により加圧された)高圧水と (軸流式等のエアコンプレッサーにより高圧化された)圧縮空気を機体外へ効果・効率的にも(順々に)吐き出すべく、 適時、各々の(エア&)ウォータージェットノズル上面の自動式の特殊蓋類を (その周辺に付属させた、吐出し空気量&軽水量等を自動調節し得る制御機器を効率よく活用させながら)適当に開扉しつつ、 さほど複数口(主に二口)のエア&ウォータージェットノズルより、機体下方へ、 (超)高圧水ロケット方式の垂直飛行(離陸)用ジェット噴流をコンパクトにも一気に起こす。

4、上述の通り、離陸した本機自体、当初の(必要上の)目標高度に達すれば、 特段、同機自ら、ジェット機の場合には、(前もって)メインエンジンを稼働させては、 機体の中央下部に付属のエアインテークより、空気(大気)を大量に吸い込みながら、 機体後方へ、勢いよくジェット噴射し始めるとともに、 必要に応じて、(垂直飛行中の機体前後云々の姿勢・バランスを保持・調整する役目も為す)機首辺りの推力偏向式ダクテッドファン類の 風向きを垂直方向から、水平方向へ直ぐ様変えつつ、さほど、垂直飛行から、水平飛行へと無難なく、転じさせる。  

5、同機の着陸時には、先ず、(推力偏向式ファン類を水平方向から、垂直方向へ、 徐々に傾かせると同時に)その手前の上空(やや低空)より、同上翼類を折曲げ始めながら、所定の気嚢内に、 圧縮空気を持続的に送り込みつつ、その高圧化した圧縮空気を下方に噴射し続け、 尚も必要なら、偏向式ダクテッドファン類を下方へ傾けたまま、強風を吹き下ろしては、機体の落下スピードを極力、減速させ、 追々、本機自体、着陸地点の間近の低空(高度100m程)に達すれば、予め、所定の部位に溜め込んでいた高圧水 (着陸用の残水)を効果的に降り下ろしつつ、同機を軟着陸(ソフトランディング)させる。

*尚必要に応じて(水切れ等の緊急の際)主翼の左右の両端辺りから拡張し得る伸縮式のウィング・シート類を設け、 いみじくも、地上に溜め込まれた翼下の空気(大気)がクッションの役目を為す地上効果(グラウンド・エフェクト)などを応用させながら、 同上機自体、極力、地面との(突発的な)衝突を回避させるようにする。

■ [THE SILVER VERSION]
*本機体(推力偏向ファン付きタイプ)の銀バージョンは、翼類を閉じた水平飛行時の様相を表現しております。

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■ [THE GOLD VERSION]
*同機体(推力偏向ファン無しタイプ)の金バージョンは、翼類を折り曲げた垂直飛行時の状態を表しております。

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*本垂直飛行システム機器にあっては、水平飛行中、デッドウェイトになってしまいますが、如何せん、 既存のVTOL機類に搭載された高出力のリフトエンジン1基等に比べれば、それほど、重量負荷になることはございません。

*概ね、本機がジェット機の場合、水平飛行中、機首辺りの推力偏向ダクテッドファン類のナセル等が、 それ相当、抗力を受ければ、別段、空気抵抗を極力、無くせるよう、同ファンの前方を尖らせたものなどに改良する所存です。

*尚、本機の離着着陸の際、なおコンパクトに水噴射させる為、それほど周囲に、 沢山の水しぶきをまき散らすものではない・・・などと存じております。

   

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