スキージャンプ（航空）

航空学において、スキージャンプ台とは、上向きに曲がった傾斜路のことで、これを使用すると、固定翼航空機が通常必要な滑走路よりも短い滑走路から離陸することができます。スキージャンプ台の法線力から上向きのベクトルを提供することで、航空機は高い角度で発進し、滑走路を離れた後、航空機が空中で加速し続ける時間が長くなるため、水平離陸に必要な速度よりも低い対気速度で離陸することができます。スキージャンプ台は、カタパルトのない航空母艦から艦載機を発進させるためによく使用されます。

スキージャンプ台が初めて使用されたのは第二次世界大戦中、ドイツの戦艦ティルピッツを攻撃するために、重装備のフェアリー・バラクーダを援護するため、 HMS フューリアスに臨時の傾斜路を増設したときだと考えられている。^[1]冷戦中、この概念は航空母艦に必要な飛行甲板の長さを短縮し、ますます重くなる航空機を海上で運用する手段として研究された。イギリス海軍は1970年代にスキージャンプ台に特に興味を持ち、新型ホーカー・シドレー・ハリアーVSTOL戦闘機でテストを実施し、その後次世代の航空母艦であるインヴィンシブル級に傾斜路を増設した。

それ以来、多くの海軍が自国の航空母艦や強襲揚陸艦にスキージャンプを採用しており、陸上での使用も検討されている。スキージャンプは、テールフックを装備した従来の海軍航空機用の短距離離陸拘束回復 ( STOBAR )と、 V/STOL航空機用の短距離離陸垂直着陸 ( STOVL ) の2 つの方法で使用できる。カタパルトを装備した航空母艦は、スキージャンプの運用がより単純でコストが低いこともあり、21 世紀には少数派となっている。

固定翼航空機は、長い離陸滑走中に前進速度を上げなければなりません。前進速度が増加すると、翼はより大きな揚力を生み出します。十分な速度に達すると、揚力は航空機の重量を超え、航空機は持続飛行が可能になります。航空機は自身のエンジンのみの動力を使用して飛行速度に到達しなければならないため、航空機が速度を上げることができるように長い滑走路が必要です。航空母艦では、飛行甲板が非常に短いため、ほとんどの航空機は甲板の端に到達する前に飛行速度に到達できません。揚力は重力より小さいため、車輪が飛行甲板を離れた後に航空機は高度を失い、海に落ちる可能性があります。

飛行甲板の端にあるスキージャンプ台は、航空機をわずかに上向きに向け直し、航空機の前進運動の一部を正の上昇率に変換します。航空機はまだ十分な揚力を生み出すには不十分な速度で移動しているため、飛行甲板を離れるとすぐに上昇率が低下し始めます。しかし、スキージャンプ台からの発進により、航空機は加速を続けるための追加の時間を得ています。^[2]上昇速度がゼロになるまでに、航空機は翼が十分な揚力を生み出せるほどの速度で飛行します。この時点で、航空機は飛行甲板の高さを下回ることなく空母から発進し、安定した飛行状態になります。^[3]

現代の航空母艦の多くはカタパルトを欠いているため、大型航空機は自前のエンジンを使って離陸しなければならない。スキージャンプ台は水平甲板よりも大型の航空機の離陸を可能にする。しかし、スキージャンプ台での発艦は高速カタパルト発艦で可能となるペイロードには匹敵しない。^{[4]通常カタパルト発艦する}F/A 18などの航空機はスキーランプを利用できるが、これは通常燃料または弾薬の容量の減少を犠牲にし、したがって任務範囲に重大な悪影響を及ぼす。^[5]

初期の航空母艦は、風上に向かって船を旋回し、艦自身の速度と航空機の速度を加算するだけで航空機を発進させることができた。第二次世界大戦中、空母の航空機は非常に重くなり、補助離陸が望ましいものとなった。特に重い航空機を発進させる場合や進路変更が不便な場合には、デッキカタパルトを使用して航空機を離陸速度まで加速させた。^[6]スキージャンプの初期の使用は、1944年にイギリスの航空母艦HMS フューリアスがドイツの戦艦ティルピッツへの攻撃を開始したときに行われた。比較的粗雑なスキージャンプランプが飛行甲板の端に一時的に設置され、大量の爆弾を積んだフェアリーバラクーダの離陸を助けた。^{[7] [8]}

第二次世界大戦後の数年間、空母機の重量がますます重くなる傾向が続き、最終的にはカタパルトシステムの有効積載能力を超えるのではないかという懸念が生じた。そのため、離陸を支援する代替手段の研究が行われた。 1952年に完了したNACAの研究では、離陸する航空機に追加の支援を提供するために、航空機カタパルトの後にスキージャンプ台を設置することが提案された。^{[9] [3]}

1973年の修士論文で、英国海軍のDRテイラー中佐は、ハリアーのジャンプジェット機の離陸を助けるためにスキージャンプ台の使用を提案した。 ^[10]曲線を特徴とする彼のスキージャンプ台の設計は当初懐疑的に受け止められたが、他の当局者はその提案の試験を支持した。^{[8]そのため、} RAEベッドフォードでさまざまなランプ角度を使用した初期テストが実施され、使用された航空機は2人乗りのハリアー実証機G-VTOLであった。^{[2] [11]}結果は、コンピューターモデリング技術とシミュレーションによってさらに検証された。^[8]これらのテストでは、スキージャンプ台の角度とともに性能が向上することが実証されたが、計画者は最小角度を選択することを選択した。この選択の背後にある理由は、航空機の着陸装置に過度のストレスをかけないようにするためであるとされている。^[12]

1970年代、イギリス海軍は全通甲板巡洋艦または軽航空母艦の建造を検討しており、その計画にスキージャンプ装置を組み込むことを決定した。^[8]これを受けて、インヴィンシブル級航空母艦にはスキージャンプ装置が備え付けられ、ハリアーが有効なペイロードを積んでいるときでも離陸に必要な距離が大幅に短縮された。^{[12] [13]スキージャンプ装置は、可動部品のない鋼鉄構造で構成されていたため、空母への追加としては比較的安価で簡単であることが判明した。この型の最初の空母である}HMS インヴィンシブルには、バローでの艤装中にスキージャンプ装置が追加され、控えめに7度の角度に設定されました。1980年10月30日、テストパイロットのデビッド・プール中佐が、海上でスキージャンプ装置を使用したハリアーの離陸を初めて実施しました。^[8] HMS イラストリアスにも当初7度のランプが装備されていました。しかし、HMS アーク・ロイヤルは最初から12度の傾斜角で建造され、これが最適な角度であると判断されました。その後、初期の2隻は航空機の性能を向上させるために12度の傾斜角に改造されました。^[8]

ハリアーの成功後、スキージャンプは、カタパルトのような複雑さや費用をかけずに、艦船から航空機を発進させる実証済みの方法となった。さらに、後期のスキージャンプのモデルは、元の設計よりも改良が加えられており、完全に滑らかな表面に比較的小さな轍や欠陥があっても、航空機の着陸装置のひび割れを早めるのに十分であると判断された。このため、イギリス海軍は、クイーン・エリザベス級航空母艦のランプ仕様において、より厳格な設計許容範囲を実装した。^[8]現代のスキージャンプは、艦首に完全に統合されるのではなく、前方飛行甲板上に設置された単一の取り外し可能な構造物として構築される可能性がある。^[8]

スキージャンプ装置は航空母艦だけでなく、多数の強襲揚陸艦やドック型ヘリコプター揚陸艦にも追加され、STOVL機の運用を容易にした。^[8]オーストラリアとスペインのフアン・カルロス級 ドック型ヘリコプター揚陸艦（LHD）にも、潜在的なSTOVL運用を容易にするためスキージャンプ装置が装備されている。やや珍しいことに、アメリカ海軍は、ハリアー・ジャンプジェットの複数のモデルやロッキード・マーティンF-35BライトニングIIなどのVSTOL機がスキージャンプ装置を頻繁に使用しているにもかかわらず、強襲揚陸艦でスキージャンプ装置を使用したことがない。これは、ヘリコプターとボートを組み合わせて使用​​する作戦のためだと言われている。^[8]

21世紀初頭までに、イギリス、中国、インド、イタリア、ロシア、スペイン、タイの海軍はすべて、スキーランプを備えた航空母艦を保有していました。^{[8] 2017年に}ブラジルの航空母艦サンパウロが退役した後、カタパルトを備えた航空母艦を運用している国は米国とフランスのみでした。

短距離離陸・着陸拘束型航空母艦（STOBAR）では、従来型の航空機はスキージャンプを使用して発進する。パイロットはアフターバーナーをオンにして航空機の推力を増加させ、ブレーキで飛行機を保持する。航空機の主脚の前にある航空母艦の甲板から2つのパネルが持ち上がり、飛行機が動かないようにする。パイロットが指示すると、ブレーキを解除し、甲板のパネルがスロットに戻り、航空機は最大推力で急速に前方にタキシングする。スキーランプを横切ると、航空機は上方と前方の両方に発進する。^{[14] [15]}

クズネツォフ級航空母艦のスキージャンプ台から発進するMiG -29は、通常の140ノット（260 km/h、160 mph）ではなく、約70ノット（130 km/h、81 mph）の速度で離陸することができます（総重量など多くの要因によって異なります）。^[16]

アメリカとフランスを除き、現在空母から海軍固定翼機を運用している世界の海軍はすべてスキージャンプ台を使用している。^[17]

短距離離陸垂直着陸機（STOVL）は、従来のローリング離陸を行い、ジェット排気口が最大の前進推力を提供するように設定されている。飛行機がスキージャンプ台に近づくと、ジェット排気口が回転し、前進推力だけでなく揚力も提供する。このような離陸では、最も必要なときにスキージャンプ台が垂直方向の推進力を提供するため、最も遅い離陸速度で離陸するため、補助なしの水平離陸よりも大きな離陸重量が可能になる。^[18]

スキージャンプ台からの離陸は、フラットトップ空母からの離陸よりも安全だと考えられている。ハリアーがアメリカの強襲揚陸ヘリコプター（LHA）から発進すると、離陸滑走を終えて水面から60フィート（18メートル）の高さで飛行を開始する。特に離陸滑走中に機首が下がっていた場合は、上昇率がプラスにならない可能性がある。スキージャンプ台を使用すれば、ハリアーは確実に上昇率プラスで発進し、その勢いで水面から150～200フィート（46～61メートル）の高さまで上昇する。^[17]

1988年、米海兵隊のマクドネル・ダグラス AV-8B ハリアー IIの分遣隊がプリンシペ・デ・アストゥリアスで一連の飛行試験を実施した。タラワ級の飛行甲板750フィート (230 m) すべてを使用する離陸条件が、アストゥリアスの12°スキージャンプ台では300フィート (91 m) しか必要としないことが判明した。カタパルトのない艦艇としてはこの劇的な改善は「驚くべきこと」と評された。^[17]

1990年代初頭、アメリカ空軍は短距離離陸を可能にするために陸上でのスキージャンプの使用を検討した。この方法は冷戦中に「ヨーロッパの滑走路拒否問題に対する可能な解決策」と見なされていた。9度の離陸角度のスキージャンプを使用すると、マクドネル・ダグラスF/A-18ホーネットの離陸に必要な距離が約半分に短縮されることが判明した。^[19]

• アナドル（トルコ）
• キャンベラ級揚陸ヘリコプタードック（オーストラリア）
• カヴール（イタリア）
• チャクリ・ナルエベット（タイ）
• ジュゼッペ・ガリバルディ（イタリア）
• エルメス/ヴィラート（イギリス/インド）
• インヴィンシブル級航空母艦（イギリス）
• フアン・カルロス1世（スペイン）
• クズネツォフ級航空母艦（ソ連/ロシア/中国）
• アストゥリアス王子（スペイン）
• クイーン・エリザベス級航空母艦（イギリス）
• 遼寧省（中国）
• 山東省（中国）
• トリエステ（イタリア）
• ヴィクラマーディティヤ（インド）
• ヴィクラント（R11）（インド）

• 終わりのない滑走路
• ロケットそり打ち上げ

ウィキメディア・コモンズには、航空母艦ランプに関連するメディアがあります。

• スキージャンプ：英国の空母打撃能力の伝統を引き継ぐ 2020-11-12ウェイバックマシンにアーカイブ
• 空母搭載型航空機のスキージャンプ離陸の概略図（researchgate.net より）
• これらのグラフィックは、世界の3種類の航空母艦の決定的な違いを示しています（businessinsider.com経由）