非対称航空機

非対称の航空機は、左側と右側が互いに正確に鏡像ではありません。ほとんどの航空機は対称ですが、対称でなければならない根本的な理由はなく、設計目標は非対称の航空機で最もよく達成されることがあります。

非対称性は、さまざまな設計上の決定から生じます。航空機の種類に固有のものもあれば、意図的に導入されたものもあります。

強力なプロペラ駆動の航空機では、プロペラを駆動するエンジントルクが、エンジン自体に等しく反対方向のトルクを発生させます。エンジンは機体に固定されているため、この反作用トルクが航空機に伝達され、プロペラと反対方向にロールする傾向が生じます。

初期のタイプ、特に開拓時代のタイプでは、単一のエンジンが 2 つのプロペラを駆動し、駆動装置はプロペラを反対方向に回転させてトルクを打ち消すように配置されていました。例としては、ライトフライヤー号やJW ダンの初期の設計などがあります。

第一次世界大戦中に一般的だったロータリーエンジンでは、クランクケースとシリンダーのアセンブリ全体がプロペラとともに回転します。これにより、特に強力なトルク反応が得られます。比較的重いクレルジェ 9Bエンジンを搭載したソッピース キャメルなどの一部の航空機は、片側への旋回がもう片側よりも速いことで知られており、このエンジンを使用するか使用しないかにかかわらず、戦闘戦術に影響を与えました。対照的に、逆回転式のシーメンス ハルスケエンジンはよりバランスが取れていました。

イタリアのアンサルドSVAエンジンのような、より従来的なエンジンを搭載した一部の単発タイプでは、片方の翼を長くしてその側に余分な揚力を作り出し、反トルクを提供することでトルクを打ち消していました。

第二次世界大戦の終わりに向けてエンジンがより強力になるにつれ、一部の単発戦闘機は、直径を大きくせずに高出力を処理し、トルクの非対称性を減らすために、二重反転プロペラを使用しました。

プロペラが同じ方向に回転する双発機も非対称である。二重反転プロペラでは、クランクシャフトを反対方向に回転させるエンジンを2つ作るか、プロペラ減速ギアボックスの1つに逆転ギアを使用することで、この問題を回避している。左右反転エンジンはコストの問題でほとんど使用されていないが、シーホーネットなどの海軍機では狭い空母甲板での操縦を簡素化するために使用されることがあった。

プロペラの後流は角運動量を増し、特にエンジン出力が最大で機体速度が低い離陸時に尾翼操縦翼面に非対称効果を生じさせることがあります。これは、機体自体の対称性などには影響しません。

ほとんどの航空機は中央に推力線があるが、対称性を崩すことが有利な場合もある。例えば、前方にトラクタープロペラを 1 つ取り付けるだけで十分な推力が得られ、操縦士の視界を良くするために機首にコックピットを取り付けている場合などである。このような場合、エンジンの推力線は片側にオフセットされ、旋回モーメントが生じる。このモーメントは通常、尾翼を横向きの翼のように機能させることで相殺され、横向きの揚力が生じて、等しく反対方向の旋回力が生じる。ノースロップ グラマン B-2 スピリット ステルス爆撃機は、ヨー制御を強化する手段として非対称推力を利用している。^[1]

後退翼の角度を変える機構は複雑で、重く、高価です。2 つの半分は互いに一直線に並び、それぞれ一方の端で支える必要があります。1 つの斜めの翼は中央で支えることができ、連結ギアは必要ありません。このアイデアはNASA AD-1で成功裏に試されました。

初めて飛行した飛行機であるライトフライヤー号は、パイロットとエンジンが非対称に配置されていました。どちらも翼の前部上部の重心に近づける必要があったため、それぞれを片側に寄せてもう片方のためのスペースを確保しました。プロペラは対称的に配置されていたため、一方のエンジン駆動チェーンがもう一方よりも長くなっていました。長い左舷の駆動ベルトもねじれており、プロペラが反対方向に回転するようになっていました。

第一次世界大戦中、スイス生まれのハンス・ブルクハルトはいくつかの非対称航空機を設計した。ブルクハルトは1915年9月22日にその設計でドイツ特許番号300 676を取得した。ゴータG.VIは1918年に初飛行したが、戦争終結前に生産には至らなかった。^{[2] [3]}

第二次世界大戦中、ドイツの設計者リチャード・フォークトは、次のようないくつかの非対称航空機の実験を行いました。

• ブローム・アンド・フォス BV 141観測機、1938 年
• ブローム＆フォス BV 237対地攻撃用ストゥーカ
• ブローム・アンド・フォス P 178ジェット推進地上攻撃シュトゥーカ
• ブローム・ウント・フォス P.194混合動力地上攻撃機および軽爆撃機
• ブローム・ウント・フォス P 202 斜翼ジェット戦闘機、1942 年

BV 141はドイツ人によって最初の非対称航空機として歓迎され、^[2]評価バッチが製造されたが、本格的な生産は発注されなかった。BV 237地上攻撃機は発注されたが、後にキャンセルされた。

この時期の他のプロジェクトと設計研究には以下のものが含まれます。

• メッサーシュミット P.1109斜翼ジェット機
• アイザックソン戦闘爆撃機。ネイピア・セイバー2機を搭載。^[4]

• NASA AD-1には斜めの翼が付いており、1979 年から 1982 年まで飛行しました。
• ルタンブーメランは、エンジンが前部にある従来の胴体の横に「アウトリガー」エンジンとブームを備えた双発の軽飛行機です。
• ARESは、機体の左側にエンジン吸気口が 1 つあり、右側にガトリング砲が搭載された試作型の地上攻撃機でした。これにより、機関砲の燃焼ガスが吸気口に吸い込まれるという問題が回避されました。