インタビュー

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2016年6月24日金曜日

ジェットエンジンの形式 Form of jet engine

ジェットエンジンって何で飛行機を飛ばせれるほどの力が出るのか、よくわかんない感じがありませんか?


https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%83%83%E3%83%88%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

だってね、上の図が原理図なんですが、吸い込んだ空気をファンで圧縮して火をつけるだけでしょう?言い換えると効率の良いプロペラに覆いを付けて燃料を燃やしているだけじゃん。そこからどう推力が生まれるのって感じちゃう。

どうもね、ファンの多段化と段々流路を絞ることで、爆発的な燃焼が出来るところまで、空気を圧縮できちゃうようなんです。感覚的にはピンときませんがそう思い込むようにしています。

んで、こないだプロペラ機の最高速をターボプロップエンジン機が持っていると書いたので、ターボファンエンジンとどう違うんだと思って、調べながら書いちゃおうというわけです。



ターボファンエンジンは、ジェットエンジン前面にそのまま空気を後ろに流すファンを付けたもので、亜音速域での効率向上を目論んで作られたものです。
(ちなみに世界初のターボファンエンジンもロールスロイス製)


コアエンジン(燃焼する部分)の流入空気量とファンのみを通過する流入空気量との比率を”バイパス比”と言って、初期のターボファンエンジンと超音速戦闘機などは、このバイパス比が1~2程度。
左が低バイパス比エンジン、
右が高バイパス比エンジン

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%9C%E3%83%95%E3%82%A1%E3%83%B3%E3%82%A8%E3%83%B3%E3%82%B8%E3%83%B3

最近の旅客機には燃費の向上のためバイパス比が8.7もある高バイパス比エンジンが主流になりつつあり、バイパスファンが1段という事もあって、”プロペラへの回帰”とも言われているそうです。

ターボプロップとターボファンの境目が曖昧になりつつあるという事です。定義としては、プロペラかファンかの違いだけで、大きさ等は似通ってきているんですね。


2016年6月12日日曜日

シュナイダー・トロフィー・レースの機体⑤1929-1931+α aircrafts of Schneider Trophy

ここからは開発時間がもっといるつう事で隔年開催になりました。

1929年 スーパーマリンS.6  イギリス 528km/h  ロールスロイス1,500ps

特に下の写真、驚くほど小さくなってますね。

こいつからは、オールジュラルミンですが一部に未だ張り線は使われています。離水を楽にするためにフロートは大型化されてますが、大きくせざるを得なかったフロートに燃料タンク+冷却水ラジエター(表面冷却)、胴体にはオイルクーラー(これも表面)のみ、胴体がほっそいですよね。

設計者はのちにスピットファイアを設計した人で、これが出世作なんだそうです。

エンジンはロールスロイスの1,500ps 2年で倍近い!機械式過給気(ターボじゃない。ドラッグレーサーと同じやつ)が付いてたそうです。

もう、WWⅡ(1939~)の準備が始まってる感じですね。このレースのために研究したわけじゃぁないでしょう。過給機はね。やっぱり高高度用ですよね。

ロールスロイスって面白そうな会社ですよね。高級車から始まって、ジェットエンジン屋ですもんね。よっぽど頭のいい人(開発者というより研究者に近い人)を継続して雇ったんですよね。

ハリアー(世界初の実用垂直離着陸ジェット機・エンジン名ペガサス)だって、機体がっていうより、ノズルの向きを変えれるジェットエンジンのほうが技術的にはすごいんでしょう。ロールスロイスですよあれもね。


1931年 スーパーマリンS.6B  イギリス 547km/h  ロールスロイス2,350ps

こいつが最後の優勝艇です。3回連続でイギリスが勝っちゃいましたからね。

外観はS.6と何処が変わったのかわからないですが、エンジンは相当パワーアップしていますね。はっきりは判らないですが、今回写真を相当引用させてもらっている”大空の天使たち”http://plaza.rakuten.co.jp/zerowagaya/diary/ というブログに書かれている事から類推するとスーパーチャージャーの性能アップだけで、このパワーアップが出来ているようなんです。1,500→2,350 ps。だけでってもちろん、各部の強度を上げるなど全く新造なんでしょうけど、排気量は同じじゃないかな。

また、パワーアップの割りに速度が上がってないのも、そろそろレシプロの限界に近ずいてて、パワーがほとんど空気抵抗に持ってかれちゃう速度域に達しちゃった事を表しています。


番外 マッキMC72 イタリア 709km/h(現水上機世界記録) フィアット3,000ps

勝ったスーパーマリンよりも有名じゃないかな。だって水上飛行機の世界速度記録を未だに持ってんだもん。カッコいいしねぇ。

スーパーマリンだってカッコいいけど、スーパーマリンはアウディA8でマッキはフェラーリだよねぇ。

フィアット1,500psX2で、2重反転プロペラで反動トルクをキャンセルするという先進の設計。でも、先進の設計って、開発要素が多くなるから予定どうりには進まない。例外はムスタングだけじゃないかな?

んで、結局1931年のレースにはもう飛んでたんだけど間に合わず、トロフィーは持ってかれちゃった。でも開発を続けたんだね。1933年に703km/hの世界記録を作ったんです。

ちなみにレシプロエンジン(=内燃機+プロペラ)の世界最高速は、F8Fベアキャット改のReabear というリノ・エアレーサーが持つ850㎞/h。ノーマルのF8F後期型が2,250㎰に対し、世界最高速チャレンジの時は3,200㎰/3,000rpm。プロペラ減速比も大きくし大径プロペラを積んだので、尾輪接地の3点離陸じゃないとプロペラがつかえてしまう限界設計だそうです。

ついでにターボプロップ(エンジンはほぼジェットエンジンでプロペラを駆動する)は、Tu-95という旧ソ連時代の爆撃機で950㎞/hです。15,000㎰x4!気が遠くなる出力。+独自のプロペラ形状と2重反転方式でゆっくり目にプロペラを回すオリジナリティーがあって、未だに世界最高速プロペラ機の記録を破られていない。





 


2016年6月11日土曜日

シュナイダー・トロフィー・レースの機体④1925-1927 aircrafts of Schneider Trophy

1924年はいろいろトラブって延期

1925年 カーチス R3C-2 アメリカ 374km/h  カーチス619ps

 分類上は変わりないですが、よりコンパクトになっています。

特筆すべきは、上下の翼の間隔が狭まった事。現在は翼弦と翼の影響範囲はほぼ同じと判っていますが、このころにはもうそれが判ったんでしょう。

後、張り線もまだありますが、すごく少なくなっています。


1926年 マッキM.39 イタリア 396km/h フィアット800hp

wiki では、前年優勝艇のカーチスの構成をオマージュし、低翼単葉に変えて出した。と書いてありました。また、イタリアファシスト党の何とかっていうえらいさんのお声掛かりがあって、すんごく力を入れて作られたそうです。

そうそう、5年間の内に3回優勝すると、トロフィーがその国のものになるという規定があったので、ここでアメリカが勝つとアメリカに決定というシーンだったんです。

ところで、フェラーリの前からイタリアって赤がイメージカラーだったんですね。


1927年 スーパーマリン S.5 イギリス 453km/h  ネピア900hp

ついに胴体が金属製になりました。でも翼はまだ木製で張り線もあるそうです。それとね、機首が特に細いのが判るでしょうか。これはエンジンがW型といって、V型にさらに1列加えたものなので、排気量の割りに頭が低いためだそうです。


2016年6月10日金曜日

シュナイダー・トロフィー・レースの機体③1921-1923 aircrafts of Schneider Trophy

1921年 マッキ M.7bis イタリア 189km/h イゾッタ・フランスキー二  260hp

大分形が洗練され、イタリアっぽくなって来ましたね。

紅の豚でヒロインが乗ってたのがこれだってどっかで読んだ気がします。塗装の色が良く、カリカリしたレーサーというより、避暑地で優雅にみたいに感じるんですよね。

飛行機の塗装というより、高級なスピードボートみたい。艇の茶色のところは木を生かしたニス塗りです。(多分)


1922年 スーパーマリン シーライオンII イギリス 234km/h  ネピア・ライオン450hp


この頃はイギリスも単胴だったんですね。ハフ張り張り線有です。エンジンがネピア・ライオンというやつで、それが良かったみたい。前年度優勝艇のエンジンが260hpですからね倍近い。

同じ単胴でも、前年のマッキと比べると洗練度の違いは明らか!どうして?ってくらいにイタリアはデサインが良いですねぇ。


1923年 カーチス CR-3 アメリカ 285km/h カーチス450ps
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いよいよアメリカの登場です。

構成上は、あまり真新しく無いですが、全幅がはっきり狭くレーサーらしくなってます。高翼面加重でも飛べるって判ったんでしょうね。多分、エンジンも良いはず。カーチス自製V12 475Hp.。

カーチスって元々の社名が、カーチスライト、エアロプレーン&モーターカンパニーで、エンジンも作ってたんですね。
           

2016年6月8日水曜日

シュナイダー・トロフィー・レースの機体②1914-1920 aircrafts of Schneider Trophy

1914年 ソッピース タブロイド イギリス 139km/h グノーム100ps


双翼・羽布貼り・張り線有・双胴+補助フロート ですね。

機体の構成には真新しいところはないんですが、小さいことで性能が良く、同型機はそこそこ量産されたようです。 前回のドゥペルデュサンが全幅 8.95mに対し、こちらは7.77mです。

次はWWⅠによる中止を挟んで、


1919年、サボイアS.13 イタリア ?km/h 無効レース イゾッタ・フランスキーニ250ps


これを単葉にしたらまるで紅の豚ですね。


双翼・羽布貼り・張り線有・単胴+補助フロート。

今まで出てきた機体は、通常のタイヤの付いた足の変わりにでっかいフロートを履かせた形ですが、これは胴体自身が船になっています。こうするとでっかいフローとは不要になるんですが、プロペラを水面から離すためにエンジンナセルを別に置く事になります。

前面投影面積ではこちらが得な気がしますが、エンジン推力中心が胴体から離れるのでこのままでは機体が前のめりになっちゃう。尾翼などで、逆方向に力をかけて辻褄を合わすことを考えると、抵抗が増えるので損得は微妙です。

ただ、水上機のオリジナルな形なので、惹かれますね。


1920年 サボイア S.12bis 170km/h アンサルド500ps

前年度とほぼ同じ構成ですが、正面からの写真がなく不恰好なエンジンナセルがいくらかましになったのかどうか、判らないです。

エンジンはアンサルドというメーカーで500ps となってますが、翌年以降の優勝艇の有名なエンジンが450psなので、結構盛ってる数値ではないかと思います。

このサボイア2機のCG画は、多分アマチュアの方が作って公開してくれたものです。有難いですね。




 

2016年6月7日火曜日

シュナイダー・トロフィー・レースの機体①1913 aircrafts of Schneider Trophy

前にも書いたんですが、シュナイダー・トロフィー・レース。

飛行機の形の変化が面白い時代なので、もう一回写真を多用して書いて見ます。

そもそも、何で水上機という今ではマイナーな機種のレースなのかって言うと、当時はフラップの発明以前だったので、高速機=滑走路が長い という常識があり、滑走路を長く取れる水上機の方が早かったんです。

水上機は大きなフロートが必要な為、空気抵抗が大きく速度を出す上でデメリットが大きいんですが、航空機の黎明期には滑走路が自由に取れるメリットが大きかったんです。

なので、水上機を駆逐したのはブルドーザーだと言われているそうです。(長い滑走路が作れるようになったという意味)

優勝機一覧wikiより勝手に転載しました

開催年開催地優勝機優勝国パイロット速度(km/h)
1913モナコの旗 モナコドゥペルデュサンフランスの旗 フランスモーリス・プレヴォ73.56
1914モナコの旗 モナコソッピース タブロイドイギリスの旗 イギリスハワード・ピクストン139.74
1915-1918第一次世界大戦のため中断
1919イギリスの旗 ボーンマス条件の中イタリアのG.ジャンネロが乗るサヴォイア S.13が優勝したが、後、自ら辞退したためレース自体が無効とされた
1920イタリア王国の旗 ヴェネツィアサボイア S.12bisイタリア王国の旗 イタリアルイージ・ボローニャ170.54
1921イタリア王国の旗 ヴェネツィアマッキ M.7bisイタリア王国の旗 イタリアジョヴアンニ・ド・ブリガンティ189.66
1922イタリア王国の旗 ナポリスーパーマリン シーライオンIIイギリスの旗 イギリスアンリ・バード234.51
1923イギリスの旗 カウズカーチス CR-3アメリカ合衆国の旗 アメリカディビッド・リッテンハウス285.29
1924アメリカ合衆国の旗米に対抗できず仏伊は欠場、英は予選でクラッシュしたため延期
1925アメリカ合衆国の旗 ボルティモアカーチス R3C-2アメリカ合衆国の旗 アメリカジミー・ドーリットル374.28
1926アメリカ合衆国の旗 ハンプトン・ローズマッキ M.39イタリア王国の旗 イタリアマリオ・ベルナルディ396.69
1927イタリア王国の旗 ヴェネツィアスーパーマリン S.5イギリスの旗 イギリスシドニー・ウェブスター453.28
以降隔年開催
1929イギリスの旗 Calshot Spitスーパーマリン S.6イギリスの旗 イギリスヘンリー・ワグホーン528.89
1931イギリスの旗 Calshot Spitスーパーマリン S.6Bイギリスの旗 イギリスジョン N. ブースマン547.31
1913 ドゥペルデュサン・モノコック・レーサー フランス 73km/h  ノーム160ps
水上機はこの模型の写真しか出てきませんでした


中翼・単葉・翼のみ羽布貼り・胴体は木製モノコック・張り線有り・双胴+補助フロート、という分類になりますね。

エンジンが何処にあるのか判らないほど、スピナーとエンジンカウルの隙間が少ないのと、スピナーが妙に丸いのが特徴的ですね。木製モノコックも中翼・単葉も当時としては先端の設計です。

丸いスピナーなど、空気を引き裂くというイメージではありませんね。

ところで、今回のノームというエンジンと次回のグノームというエンジンは共にロータリーエンジンです。ロータリーつっても例のマツダのやつじゃあないです。空冷星形の初期にはシリンダー側が回るエンジンがあったんです。プロペラと一緒に回るやつ。

怖いですねぇ~。