ボーイング RC-1

RC-1「ブルートリフター」
カナダ北部上空を飛行する RC-1 貨物機の想像図。翼のポッドは747SPとほぼ同じ大きさです。
役割	貨物機 航空機の種類
メーカー	ボーイング
デザイナー	マーヴィン・テイラー
状態	デザインのみ

ボーイングRC-1 は、「リソース キャリア 1」の略で、氷のない港がないアラスカとカナダの北部から石油や鉱物を輸送することを目的とした巨大な貨物機の設計でした。短距離の任務にのみ最適化されており、貨物を船、列車、パイプラインに積み込む場所まで輸送します。役割に応じて、この設計には「ブルート リフター」または「空飛ぶパイプライン」というニックネームが付けられました。

基本設計では、翼幅がほぼ500フィート（150メートル）の長方形の翼を持ち、12基のプラット・アンド・ホイットニーJT9Dエンジンで駆動し、主脚には56個の車輪があった。合計230万ポンド（100万キログラム）の貨物が2つの翼下ポッドと胴体に積まれていた。RC-1は、製造された最大の航空機であるアントノフAn-225ムリーヤの約2倍の大きさと質量があったが、積載量は約5倍だった。^[a]

RC-1 は 1970 年代初頭に設計されました。1973年以降、ジェット燃料価格が急騰したため、プロジェクトは不採算となりました。

RC-1 コンセプトの歴史は、ボーイング社のエンジニアであるマーヴィン・テイラーに尋ねられた非公式の質問に遡ります。石油探査ビジネスに携わっていた友人が、新たに発見されたアラスカのノーススロープ油田から原油を南部の製油所まで空輸する可能性についてテイラーに尋ねました。テイラーのざっくりとした計算では、そのようなシステムのコストは原油の市場価格の何倍にもなることが示されました。^[1]

1970 年 4 月に発令されたトランスアラスカパイプラインシステムに対する一連の差し止め命令により、これらの油田からの石油が行き場を失う可能性が生じました。提案されたさまざまな解決策の中で、ボーイングは空輸のコンセプトについてより真剣に検討を開始しました。2 つの重要な要素がこれまで十分に考慮されていなかったことが早い段階で認識されました。^[1]

1つは、アラスカからカリフォルニアへ向かう飛行機は、最も発達した海上輸送路の真上を飛ぶことになるということだ。できるだけ早く他の輸送手段（タンカーやパイプライン）に荷物を降ろすことで、燃料消費量を大幅に削減できる。さらに重要なのは、飛行機がカリフォルニアまで飛ぶよりも早く次の荷物を積むことができるようになるため、1機の飛行機で一定時間内により多くの貨物を運べるようになるということだ。これは以前の研究でも指摘されていたが、その影響は十分には理解されていなかった。^[1]

当然のことながら、このことから2番目の問題、つまり航空機の出撃率の問題が浮上した。当初の計算では、アラスカの油田からカリフォルニアまで長時間飛行するボーイング747などの民間航空機と同様の出撃率を想定していた。しかし、民間航空機の出撃率は、航空機の実際の能力ではなく、飛行したい時間帯に関する顧客の好みに基づいている。はるかに短いルートと24時間運航を想定すると、1日あたり18～20便程度の出撃率が可能と思われる。これにより、特定のレベルのサービスを提供するのに必要な航空機の数が大幅に削減された。^[1]

これら 2 つのコンセプトでは、747 のような既存の航空機を貨物用に改造することで、空輸価格が現在の原油価格をわずかに下回ると思われた。これは特に現実的ではなかったが、最初のコンセプトに比べて大幅に改善されたことから、さらなる研究が行われた。最初の研究は、既存の 747F 貨物機を改造し、航続距離が短いためジェット燃料を翼から外し (代わりに胴体と尾部のタンクを使用) るというものである。翼にかかる負荷が軽減されるため、貨物は翼幅に沿って、または翼のタンクに入れて運ぶことができる。これらの変更により、1970 年夏半ばにボーイングは 1 バレルあたり 1.50 ～ 2.00 ドル (2023 年のドル換算で 9.08 ～ 12.11 ドルに相当) で原油を輸送できる計画を提示した。石油会社は興味を示さなかった。^[1]当時、1 バレルは約 3 ドル^[2] (2023 年のドル換算で 18.17 ドルに相当) であった。

1970年、カナダの首相 ピエール・トルドーは、カナダ西部と北部の経済発展を研究するためにグレートプレーンズ計画を開始した。この計画は、既存の技術の能力の範囲内で「全体像」の開発のみを検討することを任務としていた。^[3]

このプロジェクトの一環として、カナダ北極諸島の既知の鉱物資源と潜在的な石油・ガス鉱床の開発が検討された。製品の輸送は大きな問題であることが判明した。海路が氷のないのは年間数か月のみであり、最も近い適切な海岸地点まで鉄道を建設するには、ツンドラの上に何百マイルもの線路を敷設する必要がある。 [ ^b]パイプラインは陸と水の両方を横断する必要があり、同様に建設が非常に困難であると考えられていた。^[4]

プロジェクトチームはボーイング社の 747F の取り組みを知り、同じ基本システムを使って石油ではなく鉱石を輸送できる可能性について同社に連絡した。これが RC-1 の究極のコンセプト開発のきっかけとなった。^[5]航空機のタンクに単純にポンプで汲み上げることができない鉱石を輸送するために、チームは空港の脇で「オフライン」で積み込むドロップオフポッドの使用を検討し始めた。ポッドは航空機に運ばれ、鉄道の終点まで飛行する。そこでポッドは降ろされ、航空機が帰路に就く間に列車に積み込まれる。その際、以前の航空機から空になったポッド一式も一緒に運ばれる。このコンセプトを調査するうちに、オフライン積み込みによって石油を含むあらゆる貨物のターンアラウンド時間が大幅に短縮されることが明らかになった。さらに、カスタムポッドによって、あらゆる種類の貨物を同じ航空機で輸送できるようになった。^[5]

すると、これらのポッドをどこに設置するかという疑問が生じた。明らかな解決策は、航空機の巨大な胴体にポッドを積み込むことである。しかし、そのためには機首または尾部を開く必要があり、複雑さが増す。貨物を翼の下に配置すれば、はるかに速く積み込めることが早くから認識されていた。貨物コンテナを航空機の両側に同時に移動させることができるのだ。これを検討するとすぐに、もう 1 つの大きな利点が明らかになった。ポッドを着陸装置の近くに配置することで、運べる貨物の総量が劇的に増加するのだ。これにより、重量物運搬機に通常見られる複雑な胴体搭載システムではなく、従来の設計のように翼にギアを配置できるようになった。これにより、各貨物ポッドの両側に 2 セットのギアを配置し、合計 8 セットのメイン着陸装置を配置して、さらに負荷を分散するというさらなる改造が行われた。^[5]

後退翼にこれだけの着陸装置を使用すると、地上で機体が旋回しようとしたときにかなりの問題が発生する。このために操縦可能な着陸装置脚を使用することも可能であったが、複雑さが増すという代償があった。より簡単な解決策は、着陸装置が一直線になるように直線翼を使用することであった。しかし、これでは設計がマッハ 0.7 未満の低速に制限される (波抗を参照)。これは、巡航時間が非常に短いため速度を追加しても往復時間にほとんど影響がない短距離飛行には完全に許容できるものであった。プロペラ機よりわずかに速い速度に制限することで、技術者は低速高揚力性能のみを目的として設計された翼を自由に選択することができた。その結果は、現代のジェット機というよりは、1930 年代の旅客機の翼に非常に似たものとなった。^[5]

グレートプレーンズ計画では特に、最後にジェット燃料の代わりにメタンを燃料として使用することが検討されました。空力制御を考慮すると、RC-1 の胴体は非常に大きくする必要がありましたが、搭載するものはほとんどありませんでした。これにより、燃料タンクに膨大なスペースが確保され、メタン、水素、またはその他の軽量燃料の使用が当然の検討事項となりました。カナダのグループは RC-1 で液化天然ガスを輸送することにも関心があったため、これを航空機の燃料として使用することは当然の選択でした (天然ガスは主にメタンです)。メタンはジェット燃料よりもはるかにクリーンに燃焼し、エンジンの寿命を大幅に延ばすと同時に、メンテナンスの必要性も軽減します。また、北部のサイトに燃料を空輸する必要もなくなり、その場で燃料を生成できるようになります。^[5]

アラスカパイプラインとマッケンジーバレーパイプラインで検討されている48インチ（1.2メートル）の石油パイプラインの容量と経済性に匹敵するためには、システムにはそれぞれ約8,000バレルの石油を運び、1日24時間飛行する50機の航空機（そのうち約15機は予備）が必要でした。^[6]航空機のコストは1機あたり7,200万ドル（2023年のドル換算で3億9,800万ドルに相当）と見積もられ、1トンマイルあたり1〜1.5セントで飛行するとされていました。^[7]

プロジェクトはRC-1の提案に大喜びし、その後、この提案に関するいくつかの有名な記事が続いた。彼らは特に、この提案が市場の柔軟性をもたらす点に興味を抱いた。RC-1は、オンタリオ州コクランのパイプライン、アルバータ州の既存のパイプヘッドのいずれか、またはその間の任意のポイントに到達できる。市場の需要が変化すれば、彼らは単にガスを別の場所に出荷することができるため、パイプラインネットワークのさまざまなポイント間で見られる価格の循環を避けることができる。^[3]

この計画では、北極海とハドソン湾を一年中航行できるタンカーや貨物船、 ^[7]およびこれらの船舶を支える「ノースポート」と呼ばれる新しい北部深水港も研究された。これは当時ハドソン湾で唯一の主要港であったマニトバ州チャーチルの町でかなりの懸念を招いた。チャーチルはハドソン湾鉄道で南と結ばれていたが、その港は検討されていた深船型の砕氷船を扱うには浅すぎた。チェスターフィールド入江かリパルス湾のいずれかで検討されたノースポートは、新しい鉄道線路でチャーチルと結ばれる予定だったが、^[4]チャーチルに取って代わる有用な商業港でもあった。RC-1はこれらの懸念を和らげただろう。チャーチルに空港を建設する方が、新しい港と鉄道を建設してそこに接続するよりはるかに安価だった。

このプロジェクトでは、巨大な地下温水帯水層から水が供給される草原の巨大な養魚場や、北極圏の通年「野菜工場」など、無関係のプロジェクトも検討された。^[3]

これらの変更が行われたことで、ボーイングは再びプルドーベイ油田の開発者に新しいRC-1設計を提示する準備が整いました。この時までに、 1969年と1970年にSS マンハッタンが北西航路を強制的に通過する試みを何度か成功させていましたが、「砕氷タンカー」は継続的な運用を検討するにはリスクが大きすぎると考えられていました。1972年にボーイングは代替としてRC-1を提案することができ、適切な港、鉄道の終点、パイプラインへの積み替えが可能になりました。^[8]これらの最新の研究では、コストは1バレルあたり86セントから1.02ドルでした。^[9]

この時点でボーイングはRC-1研究シリーズに約50万ドルの自己資金を投入していた。カナダと米国両国からの関心を受け、グレートプレーンズプロジェクトは完全な設計研究に必要な1500万ドルの資金提供を希望する企業グループを結成できると確信していた。^[3]

1973年の石油危機という形で、歴史はこれらの計画に終止符を打った。1973年から1974年にかけてジェット燃料の価格が約2倍に上昇したため^{[10]、 RC-1はパイプラインと競争できなくなった。設計に関するさらなる作業は行われなかったようだ。アラスカの油田は最終的に}トランスアラスカパイプラインシステムによって供給されることになった。^[11]

RC-1 は主に、500 マイルから 1,000 マイル (800 km から 1,610 km) の短距離飛行を目的としており、飛行の終点で急速な方向転換が求められました。これにより、巡航速度を上げる必要性が減りました。

低速コンセプトにより、ジェット機に通常見られるいくつかの特徴、特に後退翼を設計から省くことができた。従来の長方形の翼を使用することで、高速抗力が大幅に増加したが（波動抵抗を参照）、低速揚力も同様に大幅に増加した。さらに、長方形の平面形状により、2つの翼桁を一体化することができ、エンジン、着陸装置、貨物のすべてを桁に直接取り付けることができた。後退翼の場合、翼と胴体が接合する部分にかなりのトルク負荷がかかる。^[12]

その他のほとんどの点では、この設計は当時の他の貨物機と比較的似ていた。胴体は大きく、ワイドボディの旅客機とほぼ同じ大きさ（ただし、長さからするとナローボディの設計のようだった）で、先端にT字型の尾翼があった。12基のエンジンは翼に沿って均等に配置され、各側とも外側部分に4基ずつ、貨物ポッドと胴体の間に2基ずつあった。^[12]

滑走路の負荷を軽減するため、この航空機は 56 個の車輪を備えた大規模な着陸装置を採用した。車輪の大部分は 8 本の脚に 6 個の車輪が取り付けられており、荷重を分散するために翼の下側に沿って片側に 4 個ずつ配置されていた。前脚は 1 本の脚に 8 個の車輪が取り付けられており、それ自体が 747 の主脚と同じサイズであった。完全に展開すると、この着陸装置は 400 フィート (120 m) の幅の滑走路を必要としたが、航空機が無荷重の場合は外側の車輪を上げて既存の商用滑走路に着陸できるようにした。これはフェリーやサービス飛行に便利であった。^[12]

貨物は翼に取り付けられたポッドで運ばれ、各ポッドは直径26フィート (7.9 m)、セミトレーラーとほぼ同じ長さの円筒形で構成されていた。このサイズは、747Fと同様に、標準的な8 x 8フィート (2.4 x 2.4 m) の貨物コンテナを2 x 2の配置で運ぶことができるように選択された。各航空機は、2つの桁の前後に1つずつ、両側に2つずつ、合計4つのポッドを搭載する。地上で準備されている間、円筒は、翼の前部または後部のどちらに取り付けるかに応じて、空力フェアリングに結合された。翼自体には、ポッドに固定される「プラグ」セクションがあった。翼上で組み合わせると、707とほぼ同じ長さの約150フィート (46 m) の単一の流線型のポッドになった。ポッドは約2,000バレルの石油または50万ポンド（23万kg）のその他の貨物を運ぶことができた。^[12]

ポッドの積み込みは、航空機の両側に2本の線路が敷かれた平行線路で行われた。ポッドの前半分と後半分は、主翼のラインより下になるように、ローダーの線路の端に置かれた。航空機はレールの間の所定の位置まで移動し、ローダーはポッドを桁に固定する位置に持ち上げる。その後、ポッドは航空機に向かって移動し、結合する。^[12]

「空飛ぶパイプライン」構想を機能させるために必要な出撃率を達成するために、ボーイングは航空機の周りに空港を設計した。これは同時に稼働する3本の平行滑走路を特徴としていた。航空機は2本の外側の滑走路に着陸し、その後滑走路の両端にある大きな運用エプロンに沿ってタキシングした。ここで貨物ポッドを降ろし、帰路のために空のポッドを拾い上げた。必要な出撃率を維持するために、このような転送ステーションが両端に2つ設置された。^[13]

荷物を降ろした後、機体の重量が大幅に軽減されたため、風下離陸が簡単に達成され、中央滑走路の風上端までタキシングするのに必要な時間と燃料を節約できました。非常に強い風の場合、中央滑走路は離陸のために機体を2つの外側滑走路の端に戻すための誘導路として使用されます。これにより、出撃率が下がります。同様に、ルートの積載端では、機体は風下に着陸し、荷物を積み、風上に向かって離陸します。^[13]

自重は985,000ポンド（447,000kg）で、当時製造された最大かつ最重量の航空機であるアントノフAn-225の285,000キログラム（628,000ポンド）のほぼ2倍であった。 ^[14]

テイラーのデータ（1973年）

一般的な特徴

• 乗員: 3
• 長さ: 338 フィート (103 メートル)
• 翼幅: 478 フィート (146 メートル)
• 高さ: 86 フィート (26 メートル)
• 翼面積: 32,560平方フィート (3,025 m ² )
• 自重: 985,000 ポンド (446,788 kg)
• 最大離陸重量: 3,550,000 ポンド (1,610,253 kg)
• 貨物室、直径26フィートの円筒4つ、長さ40フィート以上、それぞれ4つの標準貨物コンテナを収容できる設計
• 動力装置:プラット・アンド・ホイットニー JT9D ターボファン12 基、各 45,000 lbf (200 kN) の推力

パフォーマンス

• 巡航速度: 460 mph (740 km/h、400 kn)
• 航続距離: 1,000 マイル (1,600 km、870 nmi) 航続距離は貨物満載時の数値です

• TTS-IS
• ベリエフ Be-2500

• アンダーソン、RJ (1972 年 9 月 20 日)。「北部の成長の鍵となる港」モントリオール ガゼット、19 ページ。
• デスベラッツ、ピーター (1972 年 7 月 17 日)。「グレートプレーンズ プロジェクトの計画が明らかに」。レスブリッジ ヘラルド、p. 4。
• 「グレートプレーンズプロジェクトの計画が発表される」。オタワジャーナル。1972 年 7 月 13 日。7 ページ。
• テイラー、マーヴィン (1973 年 4 月)。「RC-1: 北極圏資源航空輸送の概念」ICAO 速報: 18–21。