デイビスウィング

1937年の夏、コンソリデーテッド・エアクラフト社の社長ルーベン・H・フリートは、フリーランスの航空エンジニアであるデイビッド・R・デイビスと会談した。デイビスは、自身の翼型設計「流体翼」の開発資金を求めていた。デイビスは、基本的な低抗力の涙滴型から始めて、揚力を生み出すように改良するという「逆算」で翼型を設計した。従来の設計と比較すると、デイビスの設計は比較的厚みがあり、短い翼弦長でありながら、高いアスペクト比を実現できるほどの深さがあった。デイビスは、この新しい翼は当時使用されていた設計よりも抗力を低減し、小さな迎角でもかなりの揚力を生み出すと主張した。また、厚みのある翼は燃料貯蔵スペースや、当時流行していたエンジンの埋め込みスペースも確保できるという利点もあった。

彼はコンソリデーテッド社に、同社の大型飛行艇へのライセンス供与を持ちかけた。低迎角で揚力を発生させる能力は、飛行艇にとって特に魅力的だった。なぜなら、飛行艇では水面によって制限される離着陸時の機首上げの必要性を軽減できるからだ。しかし、フリートもコンソリデーテッド社の主任技師であるアイザック・M・ラドンも感銘を受けず、デイビスは彼らに自身の新設計を試してもらうよう説得することができなかった。

しかし数日後、ラドンは考えを変え、フリートを説得してカリフォルニア工科大学での模型と翼風洞試験の建設費用を負担させた。彼らはその設計を社内で設計されたものと比較するつもりだった。カリフォルニア工科大学の風洞試験の初期結果は期待外れだった。試験機器はデイビスの予測を裏付けなかった。しかし、デイビスらは、カリフォルニア工科大学の風洞の機器は当時としては最も高度なものであったにもかかわらず、デイビスの翼試験による改善を検出するのに十分な感度を持っていなかったと判断した。カリフォルニア工科大学の風洞機器を再校正した後、試験では大幅に改善された測定値が示された。^{[ 1 ]}

風洞試験の結果があまりにも良好だったため、技術者たちは疑念を抱いた。カリフォルニア工科大学は風洞を再調整し、2回目、そして3回目の試験を実施した。コンソリデーテッド社に提出した報告書では、翼は謳い文句通りの性能を発揮しているように見えるとしながらも、風洞試験でのみ良好な結果が得られる偶然の産物である可能性も示唆した。これはよくある問題で、風洞の壁が実効アスペクト比を増加させることで結果に影響を与えたり、使用されたレイノルズ数が不適切だったりする可能性があるためだ。

艦隊は、コンソリデーテッド社の新型双発飛行艇、モデル31 XP4Y コレヒドールにそれを使用することを許可した。モデル31は1939年5月5日に初飛行し、デイビス翼の正当性を証明した。この時点で、コンソリデーテッド社は、就役したばかりのボーイングB-17フライングフォートレスを改良する新型爆撃機の秘密プロジェクトに取り組んでおり、このプロジェクトにもデイビス翼を選定していた。モデル32は、後にB-24リベレーターとなり、1939年12月29日に初飛行した。同じ基本翼は、コンソリデーテッドB-32ドミネーターにも選定された。しかし、この翼はB-17フライングフォートレスよりも薄く、多くのコンソリデーテッドB-24リベレーターは大きな被害を受けた。翼に大きな負荷がかかり、銃撃を受けると構造的に破損することが多かった。翼が非常に高かったため、三輪式の着陸装置が採用されたが、そのため不時着水が難しくなり、胴体着陸も複雑になった。

デイビス翼の優れた性能の理由が正しく理解されたのは、ずっと後のことだった。偶然にも、その形状は前縁から後方、翼弦長の約20～30%まで層流を維持することができた。これは、当時のほとんどの翼型断面が達成していた5～20%という範囲を大きく上回る。後の設計ではこの点が大幅に改善され、翼弦長の60%以上まで層流を維持できるものもあったが、デイビス翼は当時としては画期的な進歩だった。

翼の厚みが大きかったため、すぐに後継機種に取って代わられることになった。戦前の空力試験では、高速時の抗力は造波抵抗によって翼の厚みと密接に関係していることが示されていたが、高速化が進み、それが解決不可能な問題となったのは戦争末期になってからのことだった。航空機の速度が上がるにつれて、デイビス翼の低速時の抗力低減効果は、高速時の抗力増加を相殺することができなくなったのである。