ボーイング707

第二次世界大戦中および戦後、ボーイングは軍用機で知られていた。同社は、B-17フライングフォートレスやB-29スーパーフォートレスからジェットエンジン搭載のB-47ストラトジェットやB-52ストラトフォートレスまで、革新的で重要な爆撃機を製造したが、その民間航空機はダグラス・エアクラフトや他の競合他社の製品ほど成功しなかった。ダグラスとロッキードが戦後の航空輸送ブームを独占する中、ボーイングの製品である377ストラトクルーザーの需要は急速に衰え、1940年代末までに56機しか売れず、新規注文もなかった。この事業は同社に1500万ドルの損失をもたらした。^{[ 6 ]} 1949年と1950年にボーイングは新しいジェット輸送機の研究に着手し、軍用と民間市場の両方をターゲットにした設計の利点を見出した。空中給油は軍用機の標準的な技術になりつつあり、800機以上のKC-97ストラトフレイターが発注されていた。KC-97は米空軍の新型ジェット戦闘機や爆撃機との運用には理想的ではなかった。ボーイング社の新設計機が軍の受注を獲得したのはまさにこの点だった。^{[ 7 ]}

新世代のアメリカ製旅客機の第一号として、ボーイングは、300番台の番号が付けられていた以前のプロペラ機との違いを強調するために、機体のモデル番号をそうしたかった。400、500、600番台はすでにミサイルや他の製品に使用されていたため、ボーイングはジェット機に700番台の番号を付けることを決め、最初の機体を707とした。^{[ 8 ]} ボーイングのマーケティング担当者は、700よりも707の方が魅力的だと考えたため、707を選んだ。^{[ 9 ]}

このプロジェクトは、 J57の民間バージョンであるプラット・アンド・ホイットニーJT3Cターボジェットエンジンによって実現した。このエンジンは、以前の世代のジェットエンジンよりもはるかに高い出力を発揮し、B-52でその性能を証明していた。1940年代後半のジェットエンジンの制約によって課せられた設計上の制約から解放されたボーイングは、堅牢で安全かつ大容量のジェット機を開発することができた。ボーイングは、新しい輸送/給油機のために多数の翼とエンジンのレイアウトを検討し、その中にはB-47とC-97をベースにしたものもあったが、最終的に367-80「ダッシュ80」4ジェット試作機に決定した。1952年のプロジェクト開始から1954年5月14日のロールアウトまで2年足らずで、最初のダッシュ80は1954年7月15日に初飛行した。^{[ 10 ]}この試作機は、軍用と民間用の両方で使用できる概念実証機だった。^{[ 10 ]}アメリカ空軍が最初の顧客であり、 KC-135ストラトタンカー空中給油・貨物機のベースとして使用した。

旅客用707が利益を生むかどうかは全く不確かだった。当時、ボーイングの収益のほぼすべては軍事契約によるものだった。1955年8月7日、シアトル郊外のワシントン湖上空でのデモ飛行で、テストパイロットのテックス・ジョンストンは367-80プロトタイプでバレルロールを行った。 ^{[ 11 ]}彼は当時ボーイング社長だったビル・アレンに、1Gの操縦で飛行機を売り込むためだと無許可の行為を正当化したが、二度とやらないように言われた。 ^{[ 12 ]}

ダッシュ 80 の胴体幅132インチ(3,400 mm)は、ストラトクルーザーのように 4 列 (2 + 2) の座席配置には十分な大きさでした。顧客の要求に応え、ダグラスとの競争の中で、ボーイングはすぐに、これでは実用的なペイロードが得られないことに気づき、5 列の座席配置と KC-135 の工具の使用を可能にするために胴体を144インチ (3,660 mm)に広げました。 ^{[ 13 ]}ダグラス エアクラフトは胴体幅147インチ (3,730 mm)のDC-8を発売しました。航空会社は広いスペースと 6 列の座席配置を気に入ったため、ボーイングは競争するために 707 の幅を再び広げ、今度は148インチ (3,760 mm)にしました。^{[ 14 ]}        

初生産型707-120の初飛行は1957年12月20日に行われ、FAA認証は1958年9月18日に取得されました。^{[ 15 ]}テストパイロットのジョセフ・ジョン「ティム」ティムチシンとジェームズ・R・ギャネットの両名は、認証取得につながったテスト飛行に対して、初代アイベン・C・キンチェロー賞を受賞しました。 ^{[ 16 ]}試作機から量産型には多くの変更が加えられました。初期の707-120および-320型では、内側エンジンと外側エンジンの間の前縁に沿ってクルーガーフラップが取り付けられました。^{[ 17 ]}これは、離陸時にオーバーローテーションした後に発生したデ・ハビランド・コメットのオーバーラン事故への対応でした。707でもオーバーローテーションで翼失速が発生するため、尾部が滑走路に引きずられていても失速を防ぐために前縁フラップが追加されました。^{[ 18 ]}

当初の標準モデルは、JT3C ターボジェットエンジンを搭載した 707-120 でした。カンタス航空は、胴体の短いバージョンである 707-138 を発注しました。これは、-120 から 6 つの胴体フレーム (翼の前方 3 つと後方 3 つ) を取り除いたものです。707 のフレームは20インチ (510 mm)間隔で配置されていたため、これにより全長が10フィート (3.0 m)短縮され、134フィート 6インチ (41.0 m)になりました。最大離陸重量は -120 と同じ ( 247,000ポンド (112トン) ) であるため、-138 はカンタス航空が必要とする長距離路線を飛行することができました。ブラニフ国際航空は、プラット・アンド・ホイットニー JT4 A エンジンを搭載した高推力バージョン、707-220 を発注しました。最後の主要な派生型は707-320で、翼幅が延長され、JT4Aエンジンを搭載していた。一方、707-420は-320と同じだが、コンウェイ製ターボファンエンジンを搭載していた。         

当初はターボジェットエンジンを搭載していたものの、ボーイング707ファミリーの主力エンジンはプラット・アンド・ホイットニーJT3Dで、これはJT3Cのターボファン版で、燃費が良く推力も高かった。JT3Dエンジン搭載の707と720には「B」の接尾辞が付いていた。707-120Bと-720Bの多くは既存のJT3C搭載機を改造したものであったが、707-320Bは最大離陸重量が19,000ポンド（8,600kg ）増加したため、翼の改造とより強固な構造で支えられるよう、新造機としてのみ提供された。707-320Bシリーズは、ヨーロッパからアメリカ西海岸、そしてアメリカから日本への西行きノンストップ飛行を可能にした。  

707の最終型は707-320C（Cは「コンバーチブル」の略）で、貨物用の大きな胴体ドアを備えていた。主翼は3分割の前縁フラップを備えた改良型で、離着陸性能が向上し、腹部フィンを取り外すことが可能になった（ただし、背の高いフィンは残された）。1963年以降に製造された707-320Bは、-320Cと同じ主翼を使用しており、707-320Bアドバンスト機として知られていた。

1958年から1978年の間に民間用に合計1,010機の707が製造されたが、その多くは軍用機として使われた。707の生産ラインは、軍用専用機のために1991年まで稼働しており、^{[ 19 ]}最後に製造された707の機体はE-3とE-6航空機であった。

707の痕跡は737にも残っており、707の胴体を改良したものを使用しているほか、機首やコックピットの外部形状も707と同じである。これらは以前の727にも使用されており、757も707の胴体断面形状を採用していた。

707の翼は35°後退しており、すべての後退翼機と同様に、ヨーイングとローリングが交互に繰り返される望ましくない「ダッチロール」と呼ばれる飛行特性を示します。ボーイングはB-47とB-52で既にこの特性についてかなりの経験を積んでおり、B-47でヨーダンパーシステムを開発し、後に707のような後退翼機にも適用しました。しかし、707に初めて乗るパイロットの多くは、ダグラスDC-7やロッキード・コンステレーションのような直線翼のプロペラ機に慣れていたため、この不安定性について経験がありませんでした。

顧客受け入れ飛行の際、新人パイロットに飛行技術を習得させるためにヨーダンパーをオフにしたところ、訓練中のパイロットの操作によりダッチロールの動きが激しく悪化し、4基のエンジンのうち3基が翼から引きちぎられた。ブラニフ航空向けだった真新しい707-227型機、機体番号N7071は、ワシントン州アーリントンのシアトル北部の川床に不時着し、乗員8名のうち4名が死亡した。^{[ 20 ]}

テストパイロットのテックス・ジョンストンは自伝の中で、初期の商用ボーイング707便に搭乗中に経験したダッチロールの事故について述べている。機体の揺れが止まらず、乗客のほとんどが気分が悪くなったため、彼は方向制御オートパイロット（ヨーダンパー）の不具合を疑った。彼は操縦室に行き、乗務員が状況を理解して解決できないことを知った。彼は自己紹介をし、顔面蒼白の機長と交代した。機長は気分が悪くなり、すぐに操縦室を出て行った。ジョンストンは故障したオートパイロットを解除し、「2回のわずかな操縦操作」で機体を手動で安定させた。^{[ 21 ]}

ジョンストンはボーイングに対し、尾翼の高さを上げ、方向舵を強化し、腹部フィンを追加することを推奨した。これらの変更は、ヨー方向の方向安定性を高めることでダッチロールを軽減することを目的としていた。^{[ 22 ]}

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  初期型JT4Aターボジェットエンジン
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  後期のJT3D低バイパスターボファンエンジン

当初の全長145フィート（44メートル）の707-120型機は、プラット・アンド・ホイットニーJT3Cターボジェットエンジンを搭載していた。 

JT3D-3Bエンジンは、機首カウルにある大きな灰色の二次空気取り入れ口ドアによって容易に識別できます。これらのドアは離陸時に完全に開いて（後方が吸い込まれるように）追加の空気を供給します。速度が上がると、ドアは自動的に閉じます。

707は、クラムシェル型逆推力装置を搭載した最初の商用ジェット機だった。^{[ 23 ]}

エンジンのアップグレード

プラット・アンド・ホイットニーは、セブン・キュー・セブン（SQS）およびオメガ・エアとの合弁事業で、ボーイング707ベースの航空機の代替動力装置としてJT8D-219低バイパスターボファンを選択し、その改良構成を707REと呼んだ。^{[ 24 ]}ノースロップ・グラマンは、米空軍の19機のE-8ジョイントスターズ航空機のエンジンを換装するために-219を選択し、エンジンの燃費効率の向上によりJ-STARSの滞空時間を延長できるとした。NATOもE-3セントリーAWACS航空機のエンジンを換装する計画を立てた。-219は、競合する動力装置であるCFMインターナショナルCFM56の半額で、 元のJT3Dエンジンよりも40dB静かであると宣伝されている。^{[ 24 ]}

1957年7月に、より短い滑走路からの短距離飛行向けに開発された派生型として発表された707-020は、1959年11月23日に初飛行した。型式証明は1960年6月30日に発行され、同年7月5日にユナイテッド航空で就航した。派生型である720は開発コストが低く抑えられたため、販売台数は少なかったものの収益性を確保することができた。

707-120と比較すると、全長が9フィート（2.7メートル）短縮され、翼が改良され、機体が軽量化されて最大離陸重量が低減されている。4基のプラット・アンド・ホイットニーJT3Cターボジェットエンジンを搭載した初期の720は、2クラスで131人の乗客を乗せて 2,800海里（5,200 km、3,200マイル）の航続距離をカバーできた。JT3D ターボファンエンジンを搭載した720Bは、1960年10月6日に初飛行し、1961年3月に就航した。1クラスで156人の乗客を乗せて3,200海里（5,900 km、3,700マイル）の航続距離をカバーできた。1967年までにボーイング720と720Bは合計154機製造された。一部の720は後に720B仕様に改造された。 720型機の後継機は、3発ジェット機のボーイング727型機だった。      

707-120は、ダッシュ80よりも胴体が長く幅広く、翼幅も大きい、最初の量産型707の派生型でした。キャビンには長方形の窓が一式あり、最大189人の乗客を収容できました。^{[ 38 ]}大陸横断路線用に設計されており、北大西洋を横断する際には給油のために着陸することがよくありました。軍用J57の民間バージョンであるプラット・アンド・ホイットニーJT3C-6ターボジェットエンジンを4基搭載し、当初は水噴射で13,000 lbf (57.8 kN)の推力を発生しました。最大離陸重量は247,000 lb (112,000 kg)で、初飛行は1957年12月20日でした。主な受注は、パンアメリカン航空による20機の707-121のローンチオーダーと、アメリカン航空による30機の707-123のオーダーでした。最初の商業飛行は1958年10月26日でした。^{[ 39 ]} 56機が製造され、さらに短胴型の-138が7機製造されました。最後の-120は1960年5月にウェスタン航空に納入されました。    

707-138は-120の胴体を採用しており、翼の前後両方から5フィート（1.5メートル） （3フレーム）が取り除かれ、航続距離が伸びた。最大離陸重量は標準型と同じ247,000ポンド（112,000キログラム）のままだった。この派生型はカンタス航空向けに製造され、機体番号に同社の顧客番号である38が含まれていた。フィジーでの途中給油時に満載離陸を可能にするため、翼の前縁スラットが揚力増加のために改造され、最大離陸出力を使用できる許容温度範囲が10 °F（5.5 °C）増加した。7機の-138が1959年6月から9月にかけてカンタス航空に納入され、同年7月に初めて乗客を乗せて飛行した。      

707-120B には、より静かで、より強力で、より燃費効率の良い Pratt & Whitney JT3D-1 ターボファン エンジンが搭載されており、定格推力は17,000 lbf (75.6 kN)で、後の JT3D-3 バージョンでは18,000 lbf (80 kN)となった。(この推力では水噴射は不要で、システムと 5,000～6,000ポンドの水の両方が不要になった。) -120B には 720 で導入された翼の変更と、より長い尾翼が採用されていた。合計 72 機が製造され、アメリカン航空向けに 31 機、TWA 向けに 41 機、さらにカンタス航空向けに短胴型の -138B が 6 機製造された。アメリカン航空は、現存する 23 機の -123 を -123B に改造したが、TWA は 15 機の -131 を改造しなかった。他に改造されたのは、パンアメリカン航空の現存する5機の-121と1機の現存する-139、アメリカ空軍に-153として納入された3機、そしてカンタス航空の短胴型-138 7機（1959年から1964年の間にカンタス航空に納入された707は合計13機）のみである。-120Bの初飛行は1960年6月22日で、アメリカン航空は1961年3月に最初の乗客を乗せた。最後の納入は1969年4月にアメリカン航空に対して行われた。最大重量は、長胴型と短胴型ともに258,000ポンド（117,000kg ）であった。       

707-220は、高温高地での運用を想定して設計され、-120の胴体と、-320で初めて使用されたより強力な15,800 lbf (70.3 kN)のプラット・アンド・ホイットニーJT4A-3ターボジェットエンジンを搭載していた。この機体は5機製造されたが、最終的に納入されたのは4機のみで、1機は試験飛行中に失われた。これらの機体はすべてブラニフ国際航空向けに製造され、モデル番号は707-227であった。最初の機体は1959年12月に就航した。このバージョンは、ターボファンエンジンを搭載した707-120Bの登場により旧式化した。  

707-320インターコンチネンタルは、ターボジェットエンジンを搭載した707-120の胴体延長型で、当初はJT4A-3またはJT4A-5ターボジェットエンジン（それぞれ15,800 lbf（70.3 kN））を搭載していました（最終的にはほとんどの機体に17,500 lbf（77.8 kN）のJT4A-11が搭載されました）。機内は-120および-220シリーズと同じ最大189名の乗客を収容できましたが、翼の前方の胴体を80インチ延長（138 ft 10 in（42.32 m）から145 ft 6 in（44.35 m））したことにより、2クラス制の座席数が向上し、垂直尾翼と水平尾翼の延長により機体の長さがさらに延長されました。^{[ 40 ]}翼が長くなったことで燃料搭載量が増え、航続距離が1,600 マイル (2,600 km)伸び、この航空機は真の大西洋横断機として運用できるようになった。翼の改造には、外側と内側のインサートに加え、内側の面積を増やすために後縁にキンクが設けられた。離陸重量は当初302,000ポンド (137,000 kg)に増加し、より高定格の JT4A エンジンと中央部タンクにより312,000ポンド (142,000 kg)に増加した。初飛行は 1958 年 1 月 11 日。69 機のターボジェット 707-320 が 1963 年 1 月までに納入され、最初の乗客は 1959 年 8 月に (パン アメリカン航空により) 運航された。ボーイングからこの派生型を直接注文した他の顧客は、エールフランス、サベナ、南アフリカ航空、TWAのみであった。               

707-420は-320と同一でしたが、ロールス・ロイス コンウェイ 508 (RCo.12) ターボファン (ロールス・ロイスではバイパス ターボジェットと呼んでいました) がそれぞれ18,000 lbf (80 kN)の推力で搭載されていました。^{[ 41 ]}最初に発表された顧客はルフトハンザでした。BOACの物議を醸す注文は 6 か月後に発表されましたが、この英国の航空会社は最初の実用可能な機体を生産ラインから入手しました。英国航空登録委員会は、ヨー制御が不十分、ラダー力が過剰、離陸時にオーバーローテーションして地上で翼が失速する可能性がある (デ・ハビランド コメット 1 の欠陥) ことを理由に、この航空機に耐空証明書を与えることを拒否しました。ボーイングはこれに対し、垂直尾翼を40インチ（100cm ）延長し、ラダーブーストを部分的なものから完全なものに変更し、過回転を防ぐためにアンダーフィンを取り付けた。尾翼下のフィンを除くこれらの変更は、すべての707派生型で標準となり、以前のすべての707にも後付けされた。37機の-420は、1963年11月までにBOAC、ルフトハンザ、エア・インディア、エルアル、ヴァリグに納入され、ルフトハンザが1960年3月に最初に旅客を乗せて飛行した。    

707-320Bは、インターコンチネンタルにJT3Dターボファンエンジンを適用したが、空力的な改良が加えられていた。翼は-320から変更され、内側に2つ目の屈曲部が追加され、前縁が犬歯状になり、以前の鈍い翼端の代わりに湾曲した低抗力翼端が採用された。これらの翼端により、全体の翼幅は3.0フィート（0.9メートル）増加した。離陸総重量は328,000ポンド（149,000キログラム）に増加した。175機の707-320Bはすべて新造機であり、民間で使用されたオリジナルの-320モデルはファンエンジンに改造されなかった。初就航は1962年6月、パンアメリカン航空によるものだった。   

707-320B アドバンストは、-320B の改良型で、-320C ですでに採用されていた 3 分割式の前縁フラップが追加されています。これにより、離着陸速度が低下し、翼の揚力配分が変更されたため、初期の 707 に見られた腹部フィンを取り外すことができました。1965 年以降、-320B には、同じ335,000ポンド (152,000 kg)の最大離陸重量を可能にする強化された -320C の降着装置が装備されました。これらはしばしば 707-320BA-H として識別されました。  

707-320Cは旅客機と貨物機を兼ねる構成で、707シリーズの中で最も多く生産された派生型となった。707-320Cは、-320B型に強化された床と新しい貨物ドアを追加したものである。翼には3分割の前縁フラップが取り付けられ、下フィンを取り外すことが可能になった。この派生型は合計335機製造され、その中にはJT3D-7エンジン（離陸推力19,000 lbf（85 kN））と離陸重量335,000 lb（152,000 kg）を搭載したものもあった。-320Cのほとんどは旅客機として納入され、航空会社は貨物ドアによって中古機の価値が上がることを期待していた。翼の後方両側に1つずつ、計2つの新しい非常口が追加されたことで、最大乗客数は219人に増加した。純粋な貨物機として納入された機体はごく少数であった。最後の注文の一つは、VIP輸送、通信、空中給油の任務が可能な707-3J9C型機14機をイラン政府から発注したものであった。^{[ 42 ]}    

707-700は、707の機体にCFMインターナショナルのCFM56エンジンを使用する実現可能性を研究し、既存の航空機にエンジンを後付けできる可能性を研究するために使用された試験機でした。1979年の試験の後、最後の商用707機体であるN707QTは、707-320C構成に復元され、「民間」注文によりタンカー機としてモロッコ空軍に納入されました。ボーイングは、757および767プログラムに脅威を与えると感じたため、後付けプログラムを中止しました。^{[ 43 ] [ 44 ]}試験から得られた情報は、最終的にUSAFのC-135/KC-135RモデルへのCFM56エンジンの後付けにつながり、707の軍用バージョンの一部もCFM56を使用しました。 CFM56エンジンを搭載したダグラスDC-8「スーパー70」シリーズは、より厳しい騒音規制環境下でDC-8の寿命を延ばすために開発された。その結果、21世紀に入っても707よりも多くのDC-8が運用され続けた。

707-620は、707-320Bの国内向け航続距離延長型として提案された機体である。707-620は、707-320Bのいくつかの特徴を維持しながら、約200人の乗客を運ぶ予定だった。1968年頃に納入される予定で、ダグラスDC-8シリーズ60の延長型に対するボーイングの回答でもあった。707-620が製造されていたら、費用は約800万ドルだっただろう。^{[ 45 ]}しかし、エンジニアたちは、胴体と翼を長くすると、翼と着陸装置構造の綿密な再設計が必要になることを発見した。エンジニアのジョー・サッターは、707のアップグレードに費用をかけるよりも、会社は「707にお金をかける価値はないと判断した」と述べた。このプロジェクトは、より新しいボーイング747を優先して、1966年に中止された。^{[ 46 ]}

707-820 は、707-320B の大陸間路線向けに提案された胴体延長型でした。この最大離陸重量 412,000 ポンド (187,000 kg)の派生型は、22,500 ポンド推力 (100 kN)の Pratt & Whitney JT3D-15 ターボファン エンジン4 基を搭載し、翼幅は10 フィート (3.0 m)近く延長され、 155.5 フィート (47.4 m)になる予定でした。707-820(505) モデルと 707-820(506) モデルの 2 つのバリエーションが提案されました。505 モデルは、707-320B より胴体が45 フィート (14 m)長く、全長は198.6 フィート (60.5 m)になる予定でした。このモデルは、混合クラス構成で209人、全エコノミー構成で260人の乗客を乗せる予定だった。506 モデルは、707-320B より55 フィート (17 m)長い胴体で、全長は208.6 フィート (63.6 m)になる予定だった。この 2 番目のモデルは、混合クラス構成で 225 人、全エコノミー構成で 279 人の乗客を乗せる予定だった。707-620 と同様に、707-820 も、延長された DC-8-60 スーパー シリーズ モデルと競合するように設定されていた。この設計は、1965 年初頭に提案された当時、アメリカン航空、TWA、BOAC、パン アメリカン航空に売り込まれていた。^{[ 47 ]} 707-820 の費用は 1,000 万ドルになる予定だった。^{[ 45 ]} 707-620と同様に、707-820も翼とギア構造の大規模な構造変更が必要だっただろう。707-820も1966年に747に取って代わられ、開発中止となった。^{[ 46 ]}        

米国をはじめとする各国の軍隊は、民間用航空機であるボーイング707を様々な用途で、また異なる名称で使用してきた。（707と米空軍のKC-135は、ボーイング367-80の試作機を基に並行して開発された。）

ボーイングE-3セントリーは、ボーイング707をベースにしたアメリカ軍の早期警戒管制機（AWACS）であり、全天候型の監視、指揮、統制、通信機能を提供する。

ノースロップ・グラマンE-8ジョイントSTARSは、ボーイング707-300シリーズの民間旅客機を改造した航空機である。E-8は、特殊なレーダー、通信、運用、制御サブシステムを搭載している。最も目立つ外観上の特徴は、 機体前部下部にある全長40フィート（12メートル）のカヌー型のレドームで、その中に全長24 フィート（7.3メートル）のAPY-7アクティブ電子走査アレイ式サイドスキャンレーダーアンテナが収められている。

ストラトライナーのVC-137型は、アメリカ合衆国大統領の専用機であるエアフォースワンとして設計された特殊機です。これらの機体は1962年から1990年まで運用されました。最初の大統領専用ジェット機であるVC-137B型（機体番号SAM 970）は、シアトルの航空博物館に展示されています。VC-137C型機は2機あり、1機はオハイオ州デイトン近郊のアメリカ空軍国立博物館にSAM 26000として、もう1機はカリフォルニア州シミバレーのロナルド・レーガン大統領図書館にSAM 27000として展示されています。

カナダ軍は1971年から1997年まで、ボーイング707をCC-137ハスキー（707-347C）の名称で運用していた。

イスラエル国防軍はKC-707「レエム」空中給油機を運用している。^{[ 48 ]}

ボーイング717は、367-80の派生型であるC-135ストラトリフターとKC-135ストラトタンカーの社内呼称でした。（717という呼称は、後にマクドネル・ダグラス社がボーイング社と合併した後、MD-95をボーイング717に改名する際に再利用されました。）^{[ 49 ]}

以下は、707の各バリエーション間の主な相違点の一覧です。^{[ 50 ]}