硬式飛行船

硬式飛行船は、飛行船（または飛行船）の一種であり、その外殻は、軟式飛行船（圧力飛行船とも呼ばれる）や半硬式飛行船のように、外殻内の浮上ガスの圧力によって形状が維持されるのではなく、内部のフレームワークによって支えられている。^{[1] [2]}硬式飛行船は一般にツェッペリンと呼ばれることが多いが、これは技術的には、 Luftschiffbau Zeppelin社によって建造された飛行船のみを指す。

1900年、フェルディナント・フォン・ツェッペリン伯爵 が初の飛行船の初飛行に成功し、その後すぐに他のモデルも続いた。第一次世界大戦前、ドイツはこの分野で世界をリードしていたが、これは主にツェッペリンと彼のLuftschiffbau Zeppelin社の功績によるものであった。戦争中、硬式飛行船は様々な軍事任務を課され、その中にはドイツの戦略爆撃作戦への参加も含まれていた。1900年代から1930年代後半にかけて、多数の硬式飛行船が製造・運用され、比較的商業的に成功した。硬式飛行船の全盛期は、 1937年5月6日のヒンデンブルク号の火災により突如として終わった。この惨事は世界最大のツェッペリンを破壊しただけでなく、この映画によって硬式飛行船全般の評判にかなりのダメージを与えた。 10 年前の重大事故を受けて、いくつかの国が軍用硬式飛行船計画を終了していたが、ヒンデンブルク号の事故を受けて公共の安全に対する懸念が広がり、その後数年でいくつかの国が既存の硬式飛行船を永久に地上に留め、廃棄するに至った。

硬式飛行船は、通常、ガス袋または浮上ガスを含んだセルを多数含むドーピングされた布で覆われた構造フレームワークで構成されています。第二次世界大戦前に建造された飛行船の大半では、この目的のために非常に可燃性の水素が使用されており、その結果、英国のR101やドイツのヒンデンブルクなど多くの飛行船が壊滅的な火災で失われました。不活性ガスの ヘリウムは、 1920年代から1930年代にかけてアメリカの飛行船で使用され、現代のすべての飛行船でも使用されています。^[3]

飛行船は浮上するために揚力ガスと周囲の空気の密度の差を利用している。通常、飛行船はガス袋を約95%の容量まで膨らませた状態で飛行を開始する。飛行船が高度を上げると、周囲の大気圧が低下するため揚力ガスが膨張する。周囲の大気圧が低下すると、揚力ガスが膨張し、周囲の空気を押しのける。膨張した揚力ガスで飛行体全体が満たされると、航空機は圧力高度に達し、これが一般に最大運用限度となる。この時点で、膨張した余分なガスを排出するか、飛行船を降下させて揚力ガスを収縮させ、周囲の空気を船体内に戻す必要がある。^[3]

飛行船は昇降舵を使って機首を上げて飛行することで、ある程度の揚力を発生させることもできる。同様に、機首を下げて飛行することでダウンフォースを発生させることもできる。これは、飛行船が圧力高度を超えて上昇するのを防ぐためである。^[4]

1874年までに、何人かの人々が硬式飛行船を考案していた（1852年以来飛行していた非硬式動力飛行船とは対照的）。フランス人のジョセフ・シュピースは1873年に硬式飛行船の設計特許を取得していたが、資金を得られなかった。^[5]もう一人の似たような人物はドイツのフェルディナント・フォン・ツェッペリン伯爵 で、彼は1874年3月25日から1890年に軍を退役するまでの日記に硬式飛行船の構想を記していた。^[6]デビッド・シュワルツは1880年代に飛行船の建造を考えており、おそらく1891年には設計作業を開始し、1892年には建造を開始していた。^[7]

しかし、シュバルツの全アルミニウム製飛行船は、1897年に彼が亡くなるまで試験飛行を行うことはなかった。シュバルツは、実業家カール・ベルクとプロイセン飛行船大隊の協力を得て建造していた。シュバルツとベルクの間には独占契約が結ばれていたため、ツェッペリン伯爵はカール・ベルクからアルミニウムを得るためにシュバルツの相続人と法的合意を結ぶ必要があったが、2人の設計はそれぞれ異なり、独立していた。シュバルツの設計には、硬式飛行船の特徴である独立した内部ガス袋がなかったのだ。^[8]ベルクのアルミニウムを使用して、ツェッペリン伯爵は1899年に最初の飛行船LZ 1の建造を開始することができた。^[9]

1900年7月、フェルディナント・フォン・ツェッペリンがLZ 1を完成させた。^[9]ボーデン湖の浮き小屋で建造されたこの飛行船は、全長128.02メートル（420フィート）、直径11.73メートル（38フィート6インチ）、容積11,298立方メートル（399,000立方フィート）で^、 11kW ^（ 14馬力）のダイムラー製エンジン2基を搭載していた。20分間の初飛行は7月2日に行われたが、飛行船は損傷を受けて終了した。修理と改修の後、1900年10月にさらに2回の飛行が行われた。^[10] しかし、これらの最初の実験は投資家を惹きつけることができず、ツェッペリン伯爵は次の設計であるLZ 2を1906年まで完成させなかった。この飛行は1906年1月17日の1回のみ行われ、その際に両方のエンジンが故障し、ツェッペリン飛行船はアルゴイ山脈に不時着を余儀なくされ、その後嵐で修復不能なほど損傷した。^[11]それでもひるむことなく、ほぼ同様の設計の別のツェッペリン飛行船であるLZ 3がすぐに完成し、飛行を開始した。^[12]

LZ 3はドイツ軍の興味を引くほどの性能を発揮し、ドイツ軍はこれをZ Iとして購入し、 1913年まで運用することを選択した。 ^[12]それでも、ドイツ軍は24時間飛行可能な飛行船が必要であると認めた。これはLZ 3の能力を超えていたため、より大型の飛行船であるLZ 4を設計・建造することが決定された。これは全長136メートル（446フィート）、直径12.95メートル（42フィート6インチ）で、合計156kW（210馬力）のダイムラー製エンジン2基を搭載していた。^[13] LZ 4は1908年6月20日に初飛行し、7月1日にはスイス上空からチューリッヒまで飛行し、その後ボーデン湖に戻るという壮大な12時間のクロスカントリー飛行を行った。24時間の試験は8月4日に開始されたが、エンジンの1つが故障したため中断された。修理のためエヒターディンゲン近郊に停泊していたが、嵐が起こり係留場所が外れ、木にぶつかって炎上した。 ^[14]この惨事は推定4万から5万人の観客の前で起こり、^[15]ツェッペリンの研究に対する国民的な支援の並外れた波を生み出した。一般の人々から自発的な寄付が殺到し、24時間以内に飛行船を再建するのに十分な金額が集まり、最終的に600万マルクを超える寄付が集まり、ツェッペリン伯爵は実験のための健全な財政基盤を得ることができた。^[16]

7機のツェッペリン飛行船は、世界初の航空会社であるDELAGによって運航された。 ^[17] DELAGは、ツェッペリン飛行船製造会社の事業部長アルフレッド・コルスマンの提案により設立され、ドイツ国民のツェッペリン飛行船に対する熱狂的な関心に乗じて、商業的な事業として旅客輸送飛行船への搭乗を許可しようとした。フォン・ツェッペリンは、このような取り組みを俗悪な商人の事業とみなし、この商業化から距離を置いたと伝えられている。^[18] 1910年にこのような飛行を開始したDELAGは、当初は既存のツェッペリン基地の周辺での遊覧クルーズの提供に限定されていた。^[19]

DELAG社はすぐに、 LZ 10シュヴァーベンなどのより高性能な飛行船を受領した。この飛行船は、その生涯で合計1,553人の有料旅客を運び、娯楽飛行だけでなく、フランクフルト、デュッセルドルフ、ベルリンなどの目的地への長距離飛行も数多く行なった。^[20]同社の飛行船はドイツ帝国海軍の乗組員訓練にも使用され、海軍の乗組員が旅客飛行を行った。^[21]第一次世界大戦が始まる1か月前の1914年7月までに、DELAG社の飛行船は合計34,028人の乗客を1,588回の商用飛行で輸送し、これらの飛行で艦隊は3,176時間の飛行で172,535キロメートルを輸送した。^{[22] [23]}第一次世界大戦の勃発によりドイツでの商業運航は突然終了し、その後DELAGの飛行船は戦時任務のためにドイツ軍に接収された。

1911 年、ドイツのシュッテランツ社が製造した最初の硬式飛行船が飛行しました。造船技師ヨハン・シュッテが設計したシュッテランツは、数々の技術革新をもたらしました。船体の形状は、全長の大半が円筒形だった初期のツェッペリン型飛行船よりも流線型で、空気力学的効率を犠牲にして構造を簡素化しました。シュッテランツの他の技術革新には、単一のガスバッグが部分的に収縮することで生じる追加のストレスを軽減するために飛行船の全長にわたって軸ケーブルを使用すること、船の上部に放出された水素を運ぶための排気管の導入、および十字形の尾翼の簡素化などがあります。

英国海軍は早くから硬式飛行船に興味を示し、1909年にバロー・イン・ファーネスのヴィッカース社に「陛下の飛行船第1号」を発注した。全長512フィート（156.06メートル）で、2基のウォルズレーエンジンを搭載していた。1911年に完成したが、初飛行前に真っ二つに折れ、廃棄された。^{[24]これにより英国の飛行船開発は一時中断されたが、1913年にHMA}第9r号が発注された。必要な資材の入手困難などさまざまな要因により、完成したのは1917年4月であった。^{[25] [26]}

フランス唯一の硬式飛行船は、アルザスの技術者ジョセフ・シュピースが設計し、サン・シル・レコール飛行場のゾディアック社が建造した。^[27]中空の木製桁をワイヤーで補強した骨組みを持ち、ゾディアック XIIと名付けられたが、外殻の側面にはSPIESS の名称が描かれていた。 ^[28]全長 113 メートル (370 フィート 9 インチ)、直径 13.5 メートル (44 フィート 3 インチ) で、2 つのプロペラを駆動する単一のシェニュ 200 馬力エンジンを搭載していた。1913 年 4 月 13 日に初飛行したが、出力不足でさらに揚力が必要であることが明らかになったため、ガスセルを 3 つ追加して全長を 140 メートル (459 フィート 4 インチ) に延長し、2 つ目のエンジンを追加した。その後、シュピースはフランス政府にこの飛行船を贈呈した。^[29]その後の試験では、フランス軍は小型の非剛性タイプの方が効果的だと考え、この飛行船を採用しなかった。^[30]シュピース飛行船は1914年に解体されたようだ。

第一次世界大戦中、ツェッペリン社は合計95機の軍用飛行船を建造しました。これらはドイツ海軍と陸軍の両方で運用されました。ドイツ軍の飛行船基地は戦争前に設立されており、1914年9月2日から3日にかけて、ツェッペリンLZ17がベルギーのアントワープに200ポンド爆弾3発を投下しました。1915年には、飛行船を使用したイギリスへの爆撃作戦が開始され、最初の空襲は1915年1月19日に行われ、2機の飛行船がノーフォークに爆弾を投下しました。1915年5月31日、最初の爆弾がロンドンに落とされました。空襲は1915年を通じて続き、1916年に入っても続きました。1916年9月2日から3日の夜、イギリス領土上空で、リーフ・ロビンソン中尉が操縦するBE 2cによって最初のドイツ飛行船が撃墜されました。この作戦とその後のイギリスの防衛の成功により、より高高度で作戦可能な新型ツェッペリン飛行船が開発されたが、この飛行船が実用化された後もドイツ軍は戦争の残りの期間、イギリスに対して飛行船による襲撃を数回しか行わず、作戦は飛行機で続行し、飛行船は北海とバルト海での海軍哨戒という主な任務に充てた。最後の犠牲者は1918年4月12日に発生した。^[31]

戦争中に完成した最初のイギリス製飛行船は9rで、1916年末に初飛行し、実験と訓練に使用された。^[25]当時、Uボートとの戦いは最高潮に達しており、9rのすぐ後には23クラスの飛行船が4隻、R23Xクラスが2隻、R31クラスが2隻続いた。^[32]最後のものはシュッテ・ランツ式木造建築の原理に基づいており、史上最大の移動式木造構造物である。^[33]これらの飛行船の唯一の目立った戦闘上の成功は、抑止効果を除けば、1918年9月にR29がSM UB-115^{の破壊を支援したことである。 [34]}

戦争の終わりまでには、R33クラスのイギリス製飛行船2隻が完成に近づいていた。R33は民間飛行船となり、実験作業を行ってその生涯を終えた。R34は1919年7月に大西洋を往復した最初の航空機となったが、1921年1月に大きな損傷を受け、その後スクラップにされた。^[35] 海軍独自の設計であるR.35は、1919年初頭に作業が中止されたときにはほぼ完成していた。 ^[36] R36とR.37はR.35の延長版である。R.36は戦後、G-FAAFとして登録された民間飛行船として完成した。R.36はドイツのL71から2基のエンジンを搭載していた。旅客サービス用の改造には、50人の乗客を収容できる131フィートの長さの操縦・旅客兼用ゴンドラの設置が含まれていた。^[37] R.36は、水平安定板1枚と垂直安定板1枚が構造的に破損した。 R.36は修理され、1921年のアスコット競馬の交通整理で警察の補助役を務めた。R.36は1921年に係留事故で損傷し、修理中は二度と飛行することはなかった。商用飛行船としての使用に備えて保管されていたR.36は1926年に解体された。^[38] R38クラス の飛行船は4隻が着工されたが、完成したのは1隻のみで、アメリカ海軍に売却されZR-2と改名された。1921年6月、配達される前にキングストン・アポン・ハル上空で空中分解し、英米人の乗組員44名が死亡した。第一次世界大戦中に発注された最後の飛行船はR80で、1920年に完成したが、商用利用は不可能と判明し、翌年に破壊テストが行​​われた。^[39]

第一次世界大戦の終結後、ツェッペリン飛行船会社は民間飛行船の建造と運航を再開した。ベルサイユ条約の規定により、ドイツは28,000 m ³ (1,000,000 cu ft)を超える容積を持つ飛行船の建造を禁止されていたため、会社の規模は大幅に制限されていた。^[40]しかし、ベルリンとフリードリヒスハーフェンの間で使用することを目的として、 LZ 120ボーデンゼーと姉妹船のLZ 121ノルトシュテルンの2隻の小型旅客飛行船が建造された。その後、これらは没収され、 1919年に乗組員によって破壊された戦時中のツェッペリン飛行船の代わりとして戦争賠償金としてイタリアとフランスに引き渡された。ツェッペリン社は、米国海軍から飛行船USSロサンゼルスの注文を受けたことで消滅を免れた。この飛行船は1924年8月27日に初飛行を行った。^{[41]グッドイヤーとツェッペリンの提携は}第二次世界大戦の勃発まで続いた。^[42]

1924年、英国政府は帝国飛行船計画を開始した。これは大英帝国全土に飛行船路線を開設する計画であった。これには政府の資金援助による2隻の大型飛行船、 R100とR101の建造が含まれていた。R100は、既存の商業慣行を利用してヴィッカース・アームストロング社によって個人的に建造され、設計チームは以前にR80の共同設計者であったバーンズ・ウォリスが率いた。 ^[43] R100は1929年12月に初飛行した後、翌年の7月と8月にカナダのケベックへの往復飛行を成功させた。 ^{[44]競合機のR101は}航空省によって設計・建造され、新しいアプローチを促進することになっていた。R101は火災の危険性を減らすためにディーゼルエンジンを使用するという決定により大幅に重量超過となり、揚力を増やすために飛行船の船体を長くすることが決定された。 1930年10月、R101は初の海外飛行でカラチに向けて出発したが、悪天候のためフランス北部で墜落し、航空大臣と設計チームの大半を含む搭乗者54名のうち48名が死亡した。^[45]この事故の後、R100は飛行停止となり、1931年11月に最終的に廃棄され、イギリスの硬式飛行船への関心は終焉を迎えた。^[46]

1925年、連合国によってヴェルサイユ条約の制限が緩和され、ツェッペリン飛行船建造会社の会長であったフーゴ・エッケナー博士は、大陸間航空旅客サービスを開始するのに適したツェッペリンを開発するという自身の構想を追求することができた。 ^[47] 250万ライヒスマルク（当時のレートで60万ドルに相当^[48]、2018年のドル換算で1100万ドル^[49]）が公募により調達され、ドイツ政府もこのプロジェクトに100万ライヒスマルク（400万ドル）以上を交付した。^{[50] [51]}これを受けて、ツェッペリン飛行船建造会社は新世代飛行船の第1号機、LZ 127グラーフ・ツェッペリン号の建造を開始した。1928年9月18日、完成した飛行船が初飛行を行った。^[52]その後まもなく、DELAGはグラーフ・ツェッペリン号の運航を開始し、飛行機が大西洋をどちらの方向にも止まることなく横断できるほどの航続距離を実現できるようになる数年前から、大西洋を無着陸で定期的に横断する飛行が可能になった。1931年、グラーフ・ツェッペリンはドイツと南米の間で定期旅客サービスを開始し、この路線は1937年まで続いた。グラーフ・ツェッペリンは、その生涯で南大西洋を合計136回横断した。^[53]この飛行船は、地球一周飛行を含む数々の記録破りの飛行も達成した。 ^[54]

アメリカの硬式飛行船計画は、ニュージャージー州レイクハースト海軍航空基地を拠点としていた。シェナンドー  （ZR-1）はアメリカで建造された最初の硬式飛行船であり、1923年から1925年まで運用されたが、悪天候により空中分解し、乗組員14名が死亡した。^[55] ロサンゼルス （ZR-3）は 、1924年にアメリカ向けに建造されたドイツの飛行船であった。この船は大恐慌のため1931年に地上待機となったが、5年以上解体されることはなかった。アメリカ海軍は、飛行空母として機能するアクロンとメイコン^{という2隻の大型飛行船を調達した。 [56]}しかし、両船とも別々の事故で破壊された。アクロンは悪天候で海に流されて分解し、アメリカ海軍の飛行船推進者の一人であるウィリアム・A・モフェット少将を含む70人以上が死亡した。^[57]メイコンも以前の事故による損傷が修復されていない状態で悪天候に遭遇し海に落ちたが、アクロンの喪失後に救命胴衣が導入されたため、死者は2人だけで済んだ。^{[58] [59]}

LZ 129ヒンデンブルクは、ドイツから北米や南米へ定期商業便で旅客、郵便、貨物を運んだ。しかし、そのような便は1937年のヒンデンブルク号の事故で突然終了した。ヒンデンブルク号の姉妹船であるLZ 130グラーフ・ツェッペリン IIは完成したが、ヨーロッパでのテスト飛行と政府主催の飛行を30回行っただけで永久に運航停止となった。1938年、ルフトシュイフバウ・ツェッペリン社はツェッペリンの製造を中止せざるを得なくなり、既存の飛行船の運航も2年以内にすべて停止された。^[60]グラーフ・ツェッペリンとグラーフ・ツェッペリン IIのフレームは、ヒンデンブルク号のスクラップとともに、その同じ年にスクラップにされ、その材料はドイツ空軍の固定翼軍用機の戦時需要を満たすために使用された。^[61]

ヒンデンブルク号の事故の後、ツェッペリン社は将来の旅客飛行船にヘリウムを使用することを決定した。しかし、この時までにヨーロッパは第二次世界大戦への道を歩み始めており、十分なヘリウム備蓄を持つ唯一の国である米国は必要なガスの販売を拒否した。戦争中は国際商業航空が制限されたため、新しい飛行船の開発は中止された。グッドイヤーを含むいくつかの会社が戦後の商業設計を提案したが、これらはほとんど無駄に終わった。^[62] 1943年の航空省の戦後計画会議で、航空省仕様C.18/43を満たすR.104が提案された。ネヴィル・シュートと航空団司令官TRケイブ・ブラウン・ケイブという2人の飛行船の重鎮の存在にもかかわらず、飛行船は採用されなかった。提案されたR.104は、ビーバーブルック卿によって「見た目は美しいが、台所では役に立たない」と評された。ブリストル・ブラバゾンをC.18/43に適合するように開発することが決定された。 ^[63]ブラバゾンは戦後大々的に宣伝された失敗作だった。第二次世界大戦中および戦後の航空技術の急速な進歩により、硬式飛行船よりもはるかに高速で飛行できる固定翼の重航空機が国際航空旅行の好まれる手段となった。

最後に設計・建造された硬式飛行船は 1960 年代に建造された。AEREON III は1960 年代半ばにニュージャージー州マーサー郡で建造された。この飛行船は、1860 年代にソロモン・アンドリュース博士が開発・実証した「推進」方式と、船尾に搭載されたエンジンを利用することになっていた。3 枚の船体を並列に備えた AEREON III は、地上走行テスト中にひっくり返ってしまい、修理されることはなかった。デルタ構成の代替機であるAEREON 26 が1970 年代初頭に建造され、飛行テストが行​​われた。無人機エンジンの寿命が尽きたため、テストプログラムは終了した。最後に報告されたのは、ニュージャージー州のトレントン・ロビンズビル空港の格納庫に保管されていたときである。50 年近く経った今でもまだ存在しているかどうかは不明である。^[64]

ツェッペリン社はNT船を硬質船と呼んでいますが、船体形状は揚力ガスの超高圧によって部分的に保持されるため、NTはより正確には半硬質船として分類されます。^[1]

エアロスクラフトは2013年9月にFAAから耐空証明を取得し、飛行試験を開始した。^[65]

2023年には、LTAリサーチ社による電気飛行船の試作機「パスファインダー1」が発表された。全長124.5メートルで、現代最大の飛行船である。^[66]

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ウィキメディア・コモンズには、硬式飛行船に関連するメディアがあります。

• Airships.net: ヒンデンブルク号とその他のツェッペリン号
• 「これまで飛んだ最大の鳥」ポピュラーサイエンス誌、1962年5月