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2009年4月 9日 (木)

F4Uコルセアの着艦問題に関する考察(その1、対策と原因)

 F4Uコルセアはアクの強いデザインと高性能の故に根強いファンを持つ機体であるが、悪名高い空母着艦困難がどのような原因によるものであったかについては案外情報が少ない。気になるのは、施された改修がいずれも部分的な手直しである点だ。もしも失速特性とか安定性そのものが悪いのであればそれは戦闘機として致命的な欠陥であり、尾翼面積とか主翼形状など空力設計の大幅見直しを必要とするはずだ。そうしなかったのは問題が着艦時などの特定の状況で機体の一部分にのみ発生する現象であり、運用法と部分的な改修で解決できると判断したからであろう。
 いったい何が、どう、問題だったのか?ネット上でも議論されていたらしいが「視界だろ」「失速特性が」「主脚オレオだよ」とかバトルになって収拾がつかなかったようだ。ここでは、解決法をよく観察してそこから逆に原因を推測すること、要するにリバースエンジニアリングを試みたい。

~主な改修点とそのねらい~

 F4Uに施された主な改修は以下の通りだ。

<XF4U→F4U-1(バードケージ)>
 ・機首上面機銃を撤去、翼内に12.7mm機銃6門を装備
 ・翼内インテグラルタンクを撤去、胴体中央部にタンクを設置
 ・操縦席を915mm後方へ移動
 ・フラップ(下げ角60°のデフレクタープレートを用いたフラップ)を通常のスロッテッドフラップ(下げ角50°)に変更
 ・上面カウルフラップを廃止
 ・右翼前縁に楔形スポイラーを追加
 ・尾輪延長、三点角を13.5°から11.5°に減少

<F4U-1(バードケージ)→F4U-1A>
 ・風防をバブルキャノピーに改め、操縦席を178mm上方へ移動。
 ・主脚オレオをソフトなものに変更

☆ 尾輪延長(3点角の減少)

 「三点着陸」と言うのは大きな迎角をとり主輪と尾輪を同時に着地させる着陸方法だが、一部に言われるような「ドスン」と乱暴に着地するものではなく、着地の直前に操縦桿をジワリジワリと引いて行くと迎角の増大とともに揚力・抗力が増大し、これに地面効果も加わってフワリと三輪が着地する(上手にやればの話だが)。着地と同時に揚力が消滅することが望ましいので、3点角と主翼の失速角はほぼ等しいはずだ。
 F4Uの場合、尾輪を延長して三点角を13.5°から11.5°へと減少したが機体の空力設計は変わっていないので、結局のところ迎角を小さくとり失速領域に近づかないような着陸方法を採用したと言うことになる。

☆ 楔形スポイラー

 超音速機の主翼前縁は尖っているが通常の亜音速機ではまるくなっている。前縁の丸みの半径を小さくするとそれだけ主翼は失速しやすくなるからだ。F4U-1では右主翼の前縁に小さな楔形の部品を追加しているが、これは迎角が大きくなった際にここから気流を剥離させてわざと右翼の失速を誘発するものだ。逆に言うとこれは、この様にしないと左翼が突然失速して左へ傾く悪癖があったのだと推測できる。

☆ 主脚オレオのソフト化

 ここまで見てきてわかったことは、F4Uは迎角が11.5°を超えると突然不安定になり左翼が先に失速したらしいと言うことだ。いろいろ施された対策は簡単にまとめてしまえば、迎角を小さく保ちより緩やかなグライドパスで着艦アプローチを行い、急な引き起こしを行わずにタッチダウンする、そう言った操縦方法に機体を適合させるための改修だったと言えなくもない。(もちろんこの他に視界不良の件もある。それまでの着艦方法では空母甲板上の誘導士官の姿が見えなかったと言う。これも機体を水平に保つことで前下方の視界も改善するし、もしかするとゆるやかに旋回しながらアプローチしたのかもしれない。)
 しかし、これで上手く減速できたのだろうかと言う疑問が残る。後述するように、F4Uの逆ガル翼は横滑りに対しても悪さをしそうな気がする。横滑りや急激な引き起こしなど速度調整の手段が乏しい上に、3点角が減少しているから着地しても揚力が残っている。丁寧に着地したつもりでもボヨーンと機首が上がりバウンシングになってしまい、主脚の緩衝能力増大が必要になったのではないだろうか。

 次回以降、これらの対策から推測できる不安定の原因を考察してみる。

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