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1 世界最初のジェット戦闘機
ここでいう戦闘機とは「他の飛行機を撃墜することを第一の任務として設計された飛行機」のことである。
従って、空襲や地上攻撃を主目的として設計された飛行機は、いかに戦闘能力をもっていても戦闘機とはいわない。
なお、ジェット戦闘機の開発については、各章で一度に一国の開発を取扱うようにし、また、年を追って叙述する。
特に試作戦闘機、またはジェット戦闘機の開発順序は、その実験飛行の行われた日付によっている。
1 ジェット・エンジンの原理 top
さて、ジェット推進動力装置には、基本的に二つのタイプがある。
一つは、ロケット・エンジンである。
モーターがその内蔵する液体燃料と酸化剤を、燃焼室および排気ノズルの中で燃焼させて推力を得るエンジンのことをいう。
もう一つは、ジェット推進力を出す航空機用ガスタービン・エンジンをいう。
これは、外気を取り入れて燃料と混合し、その混合体を燃焼させて得た高熱ガスを、適正なノズルを通して高速で排出するエンジンである。
この二つのエンジンが航空機に応用されたのは、今から思えばしごく当然のことであった。
ロケット・エンジンは固体推進薬方式であるが、これは、打ち上げ花火の原理と同じであり、一般になじみのあるものだった。
ロケット・エンジンは一九二〇年代に初めてグライダーを空中に発進させるために用いられた。
しかし一九二九年九月三十日、フランクフルトで行われたオペル・サンダー・ロケット一号機の実験は完全に行きづまった。
つまり固体推進のロケット技術も飛行機自体の状態も、この強力な推力を駆使できるまでに至っていなかったのだ。
ガスタービンもまた、古い発明である。一七九一年にはすでに、イギリスのジョン・バーバーがこの種のエンジンとしては最初の特許権を得ている。
しかし、バーバー自身、このエンジンが将来、航空機に応用されるという考えをもっていたかどうかは、残念ながら記録にない。
次いで一九一七年、今日のジェット・エンジンの原型となる発明が公表された。
ジョン・バーバーのそれと類似しているが、これは、排気の付加装置を使って、ジェット推力を高めるという画期的なものだった。
が、いずれにしてもほんの初期段階の幼稚な代物にすぎなかったし、当時のエンジニアたちの技術も低く、有効なピストン・エンジンを製作するに至っていなかった。
まして、高温で作動するジェット・エンジンの製造は不可能であり、先の見通しも立たないままに、しばらくお手上げの状態が続いた。
だが、ついにジェット・エンジンが陽の目を見る目がきた。
古い発明、新しい理論、そして大胆な計画の完成に、危険を承知で浄財をつぎこんだ実業家が登場し、希望に燃えたぎった空軍士官候補生の力が、それに結集された。
――その物語は、電話のベルの音で始まる。 |
アフターバーナー(再燃焼)
推力を増大するために、ガス・タービンの延長したジェットパイプの中で燃焼したガスに、さらに燃料を追加してその混合体を再び燃焼させる。
再燃化ともいう。
「ホット・ショット」点火装置
再燃焼過程で、燃料とガスを点火するためには極めて高い温度が必要とされる。「ホット・ショット」装置は再燃ジェット・パイプに送り込むための、すでに点火された燃料の流れを作りだす小型のロケット・モーターの役割を果すものである。 |
3 中止させられた開発計画 top
ドイツ空軍省は、その成果に失望し、数ヵ月後には、開発計画を中止してしまう。
他の研究課題を優先させることにしたのだ。
また、空軍省は山積する重要な仕事で手があいていなかったという、やむおえぬ事情もあった。
当時、ヒトラーはまさにポーランドに侵略しようとしていた。
空軍は全力をあげて、これを支援し、特にポーランド空軍の動きを封じる役割になっていた。
もし、この攻撃に失敗すれば、侵攻が長びき、他国がポーランドに味方する時間を与えかねない。
そしてドイツの東方進攻作戦はその時点で挫折してしまうだろう。
ヒトラー総統を中心とする参謀たちが描いた電撃作戦――いかなる敵にも、何が起こりつつあるか判断するヒマを与えず、圧倒的な速さと破懐力とで敵を席捲する戦略――の遂行には、どうしても新しい武器が必要だった。
が、時間をかけて研究開発する余裕はない。
ドイツ軍に必要な兵器は“明日、すぐに間に合う”ものだけだった。
ジェット機は、その意味では無用のしろ物とみなされた。
さて、ジェット・エンジンは、反動を利用する推進力として、遠い昔から知られていた。
古典的な例では、紀元前のアレキサンドリア学派の哲学者ヘロによって発明された汽力計にみられる。
これは球体の内部で水を沸騰させ、そこから押し出される二つの蒸気噴射流で軸受けを回転させるものであるが、しょせん、これは実験室の実験にすぎず、原理の説明に役立っただけである。
ジェット推進の考えはその出現まで時機を待たねばならなかった。
第一の理由はエンジンの内部にいかにして、高温を発生させるかにあった。
高温とそれに伴う高圧はエンジンが赤熱している時、それに耐えられる強い機体内に封じこまねばならない。
それには新しい軽重量の金属が必要であった。
なるほど、これは古い金属でも可能である。例えば蒸気タービンは、ほとんどの部分に従来のままの金属を使用していた。
しかし、それは固定した装置の機械類の中の大きくて重いエンジンの場合である。
飛行中の飛行機に対する動力の供給には、全く適当ではなかった。
どんな型のエンジンが製作されようとも飛行のためには、強じんさと同様、軽量であることが要求される。これが一番難しい問題であり、一九〇三年当時の技術水準ではとても無理な相談であった。
「ジェット推進力」というのは、非常に一般的な用語である。
何故なら、動力によって飛ぶあらゆるものは、なんらかのジェットで推進されているからである。
プロペラ、ヘリコプターの回転翼、ターボジェットやロケットのすべてが、ジェット推進力によって航空機を飛行させる。
これらのエンジンは、周囲の空気より速いスピードで動く大量の空気を発生させる。
この運動量の差が、機体に対する推力として適用され、航空機はより速い空気のジェット噴流によって空中を飛ぶというわけである。
4 最も難しい問題点 top
ジェット推力を得るためのガスタービンは、技術者がかつてぶつかったことがないような難しい設計上の問題点を明らかにした。
基本的な問題はエンジンを通りぬける空気の運動量(質量×速度)を増大させねばならないことである。
これは燃料を燃焼させて、そのエネルギーを、外から取り入れた空気のエネルギーに加えればよく、技術面では決して難しいことではない。
困難なのは、限られた燃料で、安全に、エンジンの動く部分を固定した部分の寿命を長持ちさせて、これを完全に行うということである。
ジェット・エンジンを作り、作動させることは、簡単なことであるが、白熱した排気ガスがパイプから唸りを立てて排出され、エンジンの色も高熱によって暗色から、鈍い赤色になる中で何時間も何時間も、作動し続けることに耐え得るかどうかが難しいのだ。
5 ジェット・エンジン開発の先駆者 top
今日のジェット戦闘機の歴史は、一人の若いイギリス空軍士官候補生によつてスタートした。
彼、フランク・ホイットルは将校に任官するため、クランウェルにあるイギリス空軍士官学校で学んでいた。
ホイットルは第四学年の時『航空機設計における将来の開発』というレポートを書き、ロケットの可能性とガスタービンによるプロペラ推進の可能性を指摘した。
しかし、このレポートでは、推進のために高温のジェット空気噴流だけを作りだすガスタービンについてはふれてなかった。
ホイットルの研究が基本特許を得たのは一九一七年で、彼がイギリス空軍の実務についてから約一年半後のことであった。
『航空機用のジェット推進に関する理論』が公に認められたのだ。
しかし、この論文には明らかな欠点があった。
つまり、動力源としてピストン・エンジンを用い、ファン、または、胴体内にあるプロペラをまわし、さらに、エンジンに付加推力を与えるため再燃焼させるというのが、ホイットルの提案したものであった。
それは確かに原理としては過ちはない。
しかし、ホイットル自身、この原理通りにいかないことをよく知っていた。
そこで、さらに研究し、ピストン・エンジンの代わりに、ガスタービンを使用することを思い立ち、これをイギリス空軍省に進言した。
しかし、ガスタービンを作る基本材が、まだ存在しない、という理由で、この提案は却下された。
ホイットルはあきらめなかった。
何回となく主張を繰り返し、一九三〇年一月十六日、航空機用のガスタービンの特許を申請した。
空軍省は公式に関心をもっていなかったので、この特許は一年半後に承認され、一般にも公表された。 |
フランク・ホイットル
彼はイギリスのジェット航空機のパイオニアで、
1930年に最初のジェット・エンジンの特許をとった。
ホイットルW1ターボジェット:
両面遠心性圧縮機と、10個の相互連結した逆流燃焼室
燃料:微粒子状に燃焼するパラフィン 燃料消費量:635g/g推力/h
推力:386kg、静止推力は毎分16,500回転 推力/重量比:0.66
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6 ドイツのジェット機開発 top
もう一人のジェット機のパイオニアはドイツにいた。
聡明なる革新家、エルンスト・ハインケルである。
彼は絶えず、より速く、より高く飛ぶ飛行性能を求めていた。
そして、一九三五年『エンジン開発に関する研究』と題する論文で、ハインケルはジェット推進についてふれている。
つまり航空機の動力装置の将来の展望を述べたのだ。
当時、ハインケルはプロペラ推進による航空機の速度は、時速八〇〇キロが実際上の限界と判断しており、これを超すためには、新しい推進装置が必要であると理論づけ、主としてガスタービンによって駆動されるエンジンを、ジェット・エンジン的な考え方でとらえていた。
一九三五年が終ろうとする時期に、ハインケルは若き航空技師、ベルンヘル・フォン・ブラウンに会う。
フォン・ブラウンは自分で設計したロケット・エンジンのテスト中であり、そのテスト飛行に必要な航空機を欲しがっていた。
ハインケルは、フォン・ブラウンにHe112戦闘機を提供した。
が、実際のところは補助のロケット・エンジンを取付けたHe112改造機を飛ばして、フォン・ブラウンの実験を支援した。
一九三六年初期、ハインケルは彼の同僚であるボール教授からの手紙を一読して感動した。
教授は、ゲッチンゲン大学の科学研究所長であり、彼の助手にプロペラを必要としない新しいタイプの航空エンジンを研究している若く有望な科学者がいることを紹介してきた。
ポフル教授は、この助手パブスト・フォン・オハインの理論を信じ、ハインケルに検討するよう進言してきたのである。
ハインケルはすぐにオハインに会い、彼と、彼の助手をしていたハーンを雇った。
時を移さず、開発研究チームができあがり、マリエンネッへ飛行場の向かい側の建物にこもって、仕事を開始した。
ここは、ハインケルがドイツ空軍のために新しい工場敷地として確保した、昔のメクレンブルク州の公園跡であった。
州の北部を流れるバルノウ川に沿った平野部であり、周辺には農家が点在するだけという、のどかな片田舎であった。
だが、この記念すべき飛行場は今日、東ドイツに属している。
一九三七年九月、夜の静けさが、まず、低いハミング音で破られ、それは叫び声となり、ついで突然、ものすごい唸り声につつまれた。
開発研究チームがこもった建物から、炎が長く厚い舌のように飛び出した。
それは、熱い真っ赤なもので、川の方に向かって突き出され、格納庫の周辺をパーッと照らし、初秋の木の葉をまき散らした。
フォン・オハインの開発したエンジンに、初めて点火されたのだ。
ハーンはハインケルに、このニュースを電話で伝えた。
ハインケルは数分後に姿を現わし、自分の目と耳で、ジェット時代の誕生を確認した。
翌年の春までには、この新エンジンは、性能を連続的に発生できるまでに成長した。
燃料は開発中に用いられていた水素に代わりガソリンが使われた。
それによって、約五〇〇キロの推力を得ることができた。
ここに至ってハインケルは、このエンジンが航空機の動力としても使える見通しがついたと判断した。
秘密を厳守する立誓を行ったエンジニア、設計家、飛行技師たちの手によって、航空機の設計がただちに開始された。
一方、ハインケルは有能な科学者の参加を得たので、再びロケット飛行機に取り組み、これを空に飛ばす実験にとりかかった。
フォン・ブラウンのチームに貨したHe112改造機は、一九三七年四月に、飛行中だけ初めてロケット・エンジンを使用して実験飛行を行っていた。
その後、パイロットのエーリッヒ・バールジッツは、He112機の後尾につけたユンカース「ユモ」のピストン・エンジンと、フォン・ブラウンのロケット・エンジンを統合した動力を使って離陸を行っていた。
そして、一九三七年夏、バールジッツはついにロケット動力だけで離陸し、その後、高度を上げ、飛行場の上空をぐるっと一周して着陸してきた。
ロケット・エンジンの推力だけで、初めて完全な飛行を成し遂げたのだ。
7 課題は時速一〇〇〇キロ top
ハインケルは次の一歩をふみ出すことにした。
He112機や他の飛行機を改造する代わりに、ロケット推力だけによる特別の飛行機を製作したいと考えたのである。
ハインケルとバールジツツは、新型機はきりのよい数字、時速一〇〇〇キロを目指すべきであるという点て同意した。
その設計はバールジッツを中心に進められた。
最初の試作機は、翼長、わずか四メートルで、機体の最高部はバールジッツの腰のところにくる程度の、ほんの小型のものだった。
事故に備えて離脱ができるようになっていた。
といっても、機首に浮上パラシュートをつけて落下速度を落とし、その間にバールジッツが自分のパラシュートで機外に飛び出せる、という簡単なものだった。
このロケット・エンジンの開発機もHe176機の設計・製作には、約一年の時を要した。
完成したHe176機はぺーネミュンデ実験飛行場に搬送された。
余談になるが、このHe176機が後に、フォン・フラウンの手によって改造され、世界的に有名になったA4ロケット兵器の開発へと進んでいった。
He176機の飛行準備が完全になるまで、さらに一年の月日がかかり、開発のテンポはなかなかあがらなかった。
その開、バールジッツは、速力と飛行距離を拡大するために地上滑走に取り組んだ。
ペーネミュンデの滑走路は、そのテストのために一・六キロ近く延長され、バールジッツはそのおかげで、時々、小さな飛行機を数秒間、空中に浮き上がらせることができた。
8 ついに完全飛行に成功 top
そうするうちに、空軍省がこのHe176機に強い関心を示し始めた。
すなわち、将来はこのHe176機を重武装し、敵の爆撃機群の中に突人させ、その優れたロケット推進によって、有能な要撃機になり得ると考えたのだ。
この空軍省の要請を受けて、ハインケルは機体にふくらみをつけて武装する準備をし、実際にはそこに各種のテスト機器を設置した。
ついにHe176機の飛行準備は完了し、バールジッツが操縦席におさまった。
やがて、この小さな飛行機は、最初の完全飛行を目指して、滑走路を離れた。
一九三九年六月三十日のことである。
この時の飛行は、わずか一分にも満たなかったが、バールジッツとハインケルを中心とする研究チームは、その成果に大いに満足し、歓喜の声をあげた。
以前にも、ロケット動力の飛行機が短い距離を、ほんの短時間、飛行したことはあった。
しかし、それは改造機であり、動力装置に関する飛行データを得る手段にすぎなかった。
従って、誰もがそれを戦闘機開発の候補機としては考えていなかったし、ハインケル自身の心の中でも、あまり大きな関心事としていなかった。
翌七月一日、ハインケルはついに完全飛行するHe176機を見た。空軍省から派遣された多くの人々も一緒であった。
その中にはもちろん、ウーデットもいた。
バールジッツが着陸すると、ウーデットは駈け寄って、彼に握手を求めた。
だが、そのウーデット自身が、He176機のこれ以上の飛行を禁止したのである。
「これは飛行機ではない」というのが彼の意見だった。
当然、ハインケルとバールジッツはテストの継続を主張し、反論した。
一時は許可されたものの、すぐに取消しとなり、以後、たびたび、許可と取消しとが繰り返される。
しかし、ヒトラーのために新しい飛行機を展示する計画があり、空軍省はその中にHe176機も含めることにし、そのためにテストの許可かおりだ。
ヒトラーもHe176機が実際に飛行するのを見たが、ただ簡単な祝辞を述べただけで飛行場を去っていった。
バールジッツは後日、ヒトラーと直接話をする機会を得たが、その時にも、He176機のことは話題にも上がらなかった。従って、この開発プロジェクトが、公に支援される見通しのないことが明らかになった。
He176機とHe178機は、マリエンネッヘ工場の特別格納庫に翼を並べていた。
だが、ハインケルとバールジッツは、He176機の早期飛行に全力を投入し続けた。
9 無理解なドイツ空軍省 top
一九三九年八月二十七日の早朝、バールジッツはHe178機に乗りこみ、エンジンをスタートさせた。
轟々たるうなりを発して、エンジンはどんどん加速され、やがて滑走、と見る間に空に舞い上がった。
この飛行で、バールジッツは離着陸装置の故障に気づき、いろいろ試みたがついにあきらめ、滑走輪を出したまま、高度四五〇メートルの上空を飛び回った。
六分間飛行して、着陸態勢に入り、滑走路に下りたったが、最終ポイントにきて横すべりし、そのままコースをそれて、草原の中をゴロゴロと音を立てて走り、やっと停止した。
二つのジェット推進による先駆的航空機、一つはロケット式、もう一つはガスタービン式に取り組んだハインケルと、その設計陣にとって、この前後数時間に及んだテストは、彼らの正当性を立証するものであった。
当時においては、ハインケルが組織したこのチームこそ、他の科学技術チームをはるかに引き離すリーダーであったといえよう。
だが、一九三九年九月に戦争が勃発し、計画が行きづまった。
二つのジェット機は、わずか二、三回の飛行を行っただけで、今はまた格納庫で眠りについた。
ハインケルは空軍省にたびたび足を運んだ。何時間もの討論をし、説得し、嘆願を繰り返したが、すべて無駄な努力であった。
当時の至上命令は、とにかく生産であり、研究や開発に割愛する時間的余裕は全くなかった。
それだけでなく、冬が来る前に終らせようとしている短期決戦を目指す戦争に、今ごろ研究中のものは間に合うわけもなく必要でもない、と判断していたのだ。
ハインケルの心は悲しみに満たされた。
He176機とHe178機が、木枠に包まれている。
ベルリン航空博物館で陳列される“見世物”となって送り出されていくのだ。
この両機の運命は、考えてみれば、ヒトラーの観閲を受けた時に決まっていたことだった。
そして、一九四三年。
航空史上、この上なく貴重なコレクションである両機は、空襲によって航空博物館が爆撃を受け、アッという問にただのクズ鉄と化してしまったのである。
Caproni-Campini N1
カプロニ・カンピーニN1●乗員:2 エンジン:900馬力「イソッタ・フラスキーニ」ピストン・エンジン(3段階式ダクトファン再燃焼装置)
全幅:15.32m 全長:13.3m 重量:4,186kg 最高速度:375km/h(高度3,000m)
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10 イタリアのジェット機開発 top
一九三九年のハインケルによるジェット推進力航空機の初飛行の後、まもなくして、イタリアの実験機がジェット推力によって、ミラノからローマまで飛んだ。
これは燃料補給のため、途中で着陸したとはいえ、ジェット推力飛行による初の長距離横断飛行であり、実に画期的なことだった。
この飛行機がカプロニ・カンピーニN1機である。
円筒形の機体の低い位置に翼をつけた単葉機で、機首に丸いヘコミがあり、後尾に排気ノズルがあるところがこれまでの飛行機とちがっていた。
それはまた内部様式にしても変っていることを意味する。
なんらかの点で、今日の最も発達しかジェット・エンジンにつながるものをもっていたが、当時は、たんにジェット推進に移行する転換段階における実験機にすぎなかった。
N1機は、九〇〇馬力まで出力を高めたイソッタ・フラスキーニ・ピストン・エンジンが使用され、またターボジェット・エンジンの開発で最も発達した経済的なタイプであるダクト・ファンの原理を応用した三段可変ピッチのアフターバーナー式であった。
設計者のセコンド・カンピーニは、ジェット推進の飛行機について、過去八年間もの間、頭を突っこんでいた。
この特別な計画を思いついたのも、その間に蓄積した知識にもとづいて、他の人々の研究、特許の中に見出したものであろう。
N1機は、ミラノの近くにあるフォーラニーニの飛行場で、一九四〇年八月二十七日に初めての飛行を行った。
その時の飛行時間は約一〇分間である。
ローマまでの横断飛行も、実際にはガイドニアにあるイタリア航空試験場にN1機を持っていくための輸送飛行であった。
この飛行には、前もって大々的な宣伝が行われ、人々が注目する中をN1機はフルーラニーニの飛行場を離陸し、一路南下していった。燃料供給のため、ピザで一時着陸を行い、ついにローマに舞い下りたのだった。
その後N1機を通じてのジェット推力の完成方法としては、あまり効率的でないことが判明した。
しかし、カンピーニは戦闘機のための有力な補助動力装置として使用するという基本的な理論の採用を強力に要請し続けた。
にもかかわらず、イタリアにおけるジェット機の開発計画は、初飛行からおよそ二年で、すべてを廃止されてしまったのである。
top
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