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2009年7月25日 (土)

WW2大戦機の主翼構造の考察(その4、F4F、F4U、F6F)

F4FとF4Uは単桁構造で、外翼部はいずれも前縁・主桁間を閉断面としている。翼内にブローニングM2をずらっと並べていることと、内翼と外翼が翼折りたたみジョイントでつながっている構造からみてこの構造は当然だろう。大きく異なるのは内翼部(主脚引き込み部~翼胴交差部)の構造だ。

図 F4F-4の主翼構造と胴体断面

F4f

F4Fの主桁はまっすぐ通すとパイロットの足のあたりに干渉するため、大きく前方に曲げられて防火壁のあたりを貫通している。燃料タンクはパイロットの真下、ビヤダル型の胴体の下半分を占めている。主脚は胴体内引き込み方式のため、主翼の設計の自由度は高い。面白い事にF4Fの主桁とF6Fの前桁はどちらも後ろに傾いている。斜めになった主桁をさらに斜めに切ってヒンジをつけると、ちょうど後ろ斜め方向に主翼をひねって折りたたむことができる(図参照)。しかし折りたたみ機構だけのためならばヒンジだけ傾斜させれば良いことだ。主翼に加わる力は上向きの揚力と後ろ向きの抗力だから合成すれば斜め後ろ上方となるからこれで良いと考えたのかもしれない。

図 F4U-1Aの主翼構造

F4u

F4Uの内翼部は複雑でかなり無理をしている。主脚引き込み部の下面は主脚付け根のある前縁付近からフラップ付け根まで大きく切り開かれており、この部分は箱型断面ではなくフレームで支える構造になっている。おまけに主脚支柱を避けるために主桁下側をかなり切り欠いておりなんとも危なっかしい。その内側は前縁がキャブレター・インタークーラー・オイルクーラーのインテークを配置したダクトになっているので主桁からフラップ付け根までが箱型断面となる。F4Uのこの辺の主翼構造は写真で見てもかなり大袈裟なものでいかにも重そうだ。その一方で(F4F-1の場合)外翼部の主桁より後方は木材と帆布を組み合わせてチマチマと重量低減を図っているあたりがなんだかチグハグだ。

図 F6Fの主翼構造

F6f

F6Fは二本桁構造で、翼内タンクは桁間に、胴体内燃料タンクは後桁後方パイロットの真下に置く。燃費の悪そうなR-2800エンジンにも関わらず十分な航続距離を稼げたのは、上下にタッパのある胴体を有効活用した成果だろう。
F6Fの主脚も後方引き込み方式なので主翼下面は前から後までザックリと切り開かれる。しかしF4Uに比べるとタイアを後桁後方に置いているために開口部の幅は小さく、2本桁間の箱型断面構造をある程度残している。主脚引き込み部から主翼折りたたみ部までの構造がどうなっているのかは資料が十分でなくはっきりしないが、おそらく2本の桁で支えているのだろう。
この図では縦通材を書き込んでいないのでわかりにくいが、胴体も含めたF6Fの構造は障子の桟のように縦横の小骨を密に配置して、被弾しても崩壊しにくい機体構造を実現している。胴体後半部に凸リベットを用いていることは有名だが、これも一見大雑把なように見えて緻密な判断があると思う。つまり、枕頭鋲のために手間のかかる工作を行うよりは、小骨を密に配置し十分な数のリベットを打つことで撃たれ強い機体としたのだろう。

<参考文献>
1) “エアロ・ディテール グラマンF4Fワイルドキャット”、大日本絵画、1998.10
2) “エアロ・ディテール ヴォートF4Uコルセア”、大日本絵画、1999.08
3) “世界の傑作機No.115 グラマンF4F/F6F”、文林堂、1979.11

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