ヘリコプターの反動トルクと二重反転ローターの仕組み｜機体にかかるストレスの真実

ヘリコプターは空中で静止しながら自由に動ける乗り物ですが、その独特の飛行原理には大きな力のバランスが関係しています。特に「反動トルク」と呼ばれる力は、ヘリコプターの構造や操縦に大きく影響します。この記事では、反動トルクの基本原理から、二重反転ローター搭載機との違いまでをわかりやすく解説します。

ヘリコプターにかかる反動トルクとは？

ヘリコプターのメインローターが回転すると、物理の法則「作用・反作用」により、機体はその逆方向に回転しようとします。この力を「反動トルク」と呼びます。通常の単一ローター機では、これを打ち消すためにテールローター（尾部の小型プロペラ）を使用します。

例えば、ローターが時計回りに回転している場合、機体は反時計回りに回転しようとするため、テールローターがその力を相殺するように回転力を加えています。これにより機体が安定してホバリングできます。

質問にもある通り、常に反動トルクを打ち消すための力が働いているため、確かに機体には常時ストレスがかかっています。しかし、このストレスは設計段階で想定されており、構造的に十分対応できるよう設計されています。

特に回転軸やトルクチューブ、トランスミッションなどの部品には高い強度が求められ、定期的な整備により安全性を確保しています。言い換えると、ヘリコプターは「常に力の綱引き状態」にありながらも、その力をうまく利用して安定飛行しているのです。

二重反転ローター（コアクシャルローター）を持つ機体では、上と下のローターが逆方向に回転します。この構造により、両ローターの反動トルクが打ち消し合うため、テールローターが不要になります。

この方式を採用している代表的な機体には、ロシアのカモフKa-52「アリゲーター」やシコルスキーの実験機があります。これらの機体では、トルクバランスが自動的に取れるため、ホバリング性能が高く、横風にも強いという利点があります。

自衛隊で使用されているCH-47チヌークのような大型輸送ヘリは、2つの大きなローターを前後に配置しています。これらのローターも互いに逆方向に回転しており、やはり反動トルクを打ち消し合う構造です。

この仕組みにより、テールローターが不要で、重い貨物を安定して運搬できるのが特徴です。また、2つのローターによって揚力を分散できるため、効率的に重量物を持ち上げられる点もメリットといえます。

単一ローター機は構造がシンプルで整備性に優れていますが、反動トルクの制御が必要です。一方で、二重反転ローターやタンデムローターは構造が複雑でコストも高くなりますが、安定性と揚力効率に優れています。

どちらの構造にも一長一短があり、用途や運用環境に応じて最適な方式が選ばれます。たとえば、軍用や極地観測機など、高精度なホバリング性能を求める場面では二重反転ローターが有利です。

ヘリコプターは確かに反動トルクという力を常に受けていますが、それを前提に設計された機械であり、機体に過度な負担がかかるわけではありません。二重反転ローターやタンデムローター機では、このトルクを構造的に相殺することで、より安定した飛行を実現しています。

空を舞うその姿の裏には、精密なバランス制御と構造設計があり、「空中の力学の結晶」といえる存在です。