尾翼

尾翼（/ ˌ ɑː m p ɪ ˈ n ɑː ʒ /または/ ˈ ɛ m p ɪ n ɪ dʒ / ）は、尾部または尾部アセンブリとも呼ばれ、航空機の後部にある構造物で、矢の羽根のように飛行中に安定性を提供します。^{[1] [2] [3]この用語は、}フランス語の動詞empennerに由来し、「矢に羽根をつける」を意味します。^{[4]ほとんどの航空機は、}ヨーとピッチの飛行力学を安定させる垂直安定面と水平安定面、^{[1] [2]}および制御面を組み込んだ尾翼を備えています。

効果的な操縦翼面があったにもかかわらず、安定させる尾翼のない初期の航空機の多くは、事実上飛行不可能であった。いわゆる「無尾翼航空機」でさえ、通常は尾翼（通常は垂直安定装置）を備えている。いかなる尾翼も備えていない空気より重い航空機（ノースロップ B-2など）はまれであり、通常は後縁がピッチ安定性を提供する特殊な形状の翼と、必要なヨー安定性を提供するために上反角を備えた後退翼を使用している。後退翼のある航空機の中には、翼断面または迎え角が先端に向かって急激に変化するものがある。

構造的には、尾翼は尾翼、水平尾翼、およびこれらが取り付けられている胴体部分を含む尾部アセンブリ全体で構成されています。 ^{[1] [2]旅客機の場合、これは}後部圧力隔壁の後ろにあるすべての飛行面と操縦面になります。

尾翼の前部（通常は固定）は水平安定板と呼ばれ、ピッチの安定性を保つために使用されます。尾翼の後部はエレベーターと呼ばれ、機首の上下運動であるピッチの変化を制御する可動式の翼です。一部の航空機では、水平安定板とエレベーターが1つのユニットになっており、ピッチを制御するためにユニット全体が1つになって動きます。これはスタビレーターまたはフルフライングスタビライザーとして知られています。^{[1] [2]}

垂直尾翼構造には、垂直安定装置と呼ばれる固定された前部があり、これは機体の機首の右から左への動きであるヨーを制御するために使用されます。垂直尾翼の後部はラダーであり、これは機首を右または左に向けるために使用される可動翼です。エルロンと組み合わせて使用​​すると、航空機の動きの重要な特徴であるバンク旋回、つまり協調旋回が実現します。 ^{[1] [2]}

一部の航空機には、尾翼と安定板の前方で2軸に回転するようにヒンジで取り付けられた尾部アセンブリが装備されており、これは可動尾翼と呼ばれる配置である。尾部全体が垂直方向に回転すると水平安定板が作動し、横方向に回転すると安定板が作動する。^[5]

航空機のコックピットボイスレコーダー、フライトデータレコーダー、緊急ロケーター送信機(ELT) は、多くの場合、尾翼部分に取り付けられています。これは、ほとんどの航空機墜落事故において、航空機の後方の方がこれらの機器をより適切に保護できるためです。

一部の航空機では、パイロットが昇降舵や方向舵のコントロールに一定の圧力をかける必要がないようにトリム装置が装備されている。 ^{[5] [6]}

トリム デバイスは次のようになります。

• 昇降舵または舵の後ろにあるトリムタブで、表面の空気力学的負荷を変更する働きをする。通常はコックピットのホイールまたはクランクで制御される。^{[5] [7]}
• 調整可能なスタビライザーで、スタビライザーは桁にヒンジで取り付けられ、上または下に数度の角度で調整できます。通常はコックピットのクランクで制御されます。^{[5] [8]}
• バネを使ってコントロール部に調整可能なプリロードを与えるバンジートリムシステム。通常はコックピットレバーで操作する。 ^{[5] [6]}
• アンチサーボタブは、一部のエレベーターとスタビレーターを調整し、操縦力の感覚を高めるために使用される。通常はコックピットのホイールまたはクランクで制御される。^[5]
• 主操縦面を動かすために使用されるサーボタブであり、トリムタブとしても機能します。通常はコックピットのホイールまたはクランクによって制御されます。^[5]

多発エンジン機では、単発エンジンでの運航など、非対称推力の状況で機体を直進させるためにパイロットの労力を軽減するために、舵にトリムタブが付いていることが多い。 ^[7]

航空機の尾翼の設計は、安定板と尾翼の構成によって大まかに分類できます。

個々の尾翼面（尾翼平面形、フィンプロファイル）の全体的な形状は、翼平面形に似ています。

尾翼は尾部に取り付けられた固定水平安定装置と可動昇降舵で構成されています。平面形状の他に、次のような特徴があります。

• 構成 –尾翼なしまたはカナード。
• 尾翼の位置 - 胴体、垂直尾翼、または尾翼ブームの上部、中央、または下部に取り付けられます。
• 固定安定板と可動昇降舵面、または単一の複合安定板または「[全]飛行尾翼」。^[9] (ジェネラル・ダイナミクス F-111 アードバーク)

いくつかの場所には特別な名前が付けられています:

• 従来型の尾翼 –垂直安定板と水平安定板は胴体後部に取り付けられています。これは尾翼の機能であるトリム、安定性、制御の3つの側面すべてを実行する最も単純な構成です。^[10]現在の航空機設計の約60％^[10]、そしてこれまでで約80％^{[11]がこのタイプの尾翼を採用しています。一般的な}セスナ172のような一般的な航空機から、エアバスA380のような史上最大の旅客機まで、あらゆるサイズと役割の航空機に例が見られます。このタイプの尾翼の例は、​​1907年のブレリオ7世の頃から使用されていました。
• 十字形尾翼 – 水平安定板は垂直安定板の中間に配置され、正面から見ると十字のように見えます。十字形尾翼は、T 字尾翼の多くの欠点を回避しながら、水平安定板をエンジンの後流から遠ざけるためによく使用されます。例としては、ホーカー シーホークやダグラス A-4 スカイホークなどがあります。
• T 型尾翼 – 水平安定板はフィンの上に取り付けられ、正面から見ると「T」の形になります。T 型尾翼は安定板をエンジンの後流から遠ざけ、ピッチ制御を向上させます。T 型尾翼は滑空比が良好で、低速機でより効率的です。ただし、T 型尾翼にはいくつかの欠点があります。深い失速状態になる可能性が高く、スピンから回復するのがより困難です。このため、小さな二次安定板またはテールレットを、航空機が失速したときに自由空気中にある低い位置に取り付ける場合があります。 ^[12] T 型尾翼はより強力である必要があり、したがって従来の尾翼よりも重くなります。T 型尾翼はレーダー断面積も大きくなる傾向があります。例としては、グロスター ジャベリンやマクドネル ダグラス DC-9などがあります。

フィンは固定された垂直安定板と方向舵で構成されており、その形状の他に次のような特徴があります。

• ひれの数 – 通常は 1 枚または 2 枚。
• フィンの位置 – 胴体（上または下）、尾翼、尾翼ブーム、または翼

ツインフィンはさまざまなポイントに取り付けることができます。

• 双尾翼双尾翼はH 尾翼とも呼ばれ、水平安定板の両側にある 2 つの小さな垂直安定板で構成されています。例としては、アントノフ An-225 ムリーヤ、 B-25 ミッチェル、アブロ ランカスター、 ERCO エルクーペなどがあります。
• ツインブームツインブームは、胴体またはブームが 2 つあり、それぞれに垂直安定板が 1 つ、その間に水平安定板が 1 つあります。例としては、ノースロップ P-61 ブラックウィドウ、 P-38 ライトニング、デ・ハビランド シービクセン、サドラー ヴァンパイア、エドグレイ オプティカなどがあります。
• F7Uカトラスのように主翼中央に取り付けられた主翼、またはハンドレページマンクスやルタンロングEZのように翼端に取り付けられた主翼

珍しいフィンの構成には次のものがあります:

• マクドネル・ダグラス X-36 のようにフィンなし。この構成は誤って「無尾翼」と呼ばれることがあります。
• 複数のフィン – 例としては、ロッキード コンステレーション(3 つ)、ベランカ 14-13 (3 つ)、ノースロップ グラマン E-2 ホークアイ(4 つ) などがあります。
• 腹側フィン – 胴体の下部にあります。ノースアメリカン X-15やドルニエ Do 335のように、従来のフィンに加えて使用されることがよくあります。

尾翼と水平尾翼のアプローチに代わる方法として、V字型尾翼とX字型尾翼の設計があります。これらの尾翼は対角線上に設置され、それぞれの尾翼がピッチとヨーの両方に作用します。舵翼とも呼ばれる操縦翼面は、ヨー制御（舵の代わりに）を行うために差動的に動作し、ピッチ制御（エレベーターの代わりに）を行うために共同で動作します。^[1]

• V 字尾翼: V 字尾翼は、フーガ マジスタートレーナー、ノースロップ グラマン RQ-4 グローバル ホークRPV、X-37宇宙船のように、状況によっては従来の尾翼よりも軽量で、抗力も少なくなります。V字尾翼はレーダー シグネチャも小さくなります。V 字尾翼を備えた他の航空機には、ビーチクラフト モデル 35 ボナンザ、デイビス DA-2などがあります。V 字尾翼に若干の改良を加えたものが、ワイエクスとモネット モニで見られ、Y 字尾翼と呼ばれています。
• 逆V字型尾翼:無人機プレデターは、ラザールやミニIMPと同様に逆V字型尾翼を採用しています。
• Y字尾翼：V字尾翼に下部垂直尾翼を追加したもの（通常は後部プロペラを保護するために使用）。LearAvia Lear Fan
• X テール:ロッキードXFV は「X」字型のテールを特徴としており、強化され、各表面に車輪が取り付けられているため、機体は尾部に座って垂直に離着陸することができます。

アウトボードテールは2つに分かれており、それぞれの半分は各翼端のすぐ後ろと外側にある短いブームに取り付けられています。これはアウトボード水平安定板（OHS）で構成され、追加のブームに取り付けられた垂直安定板（フィン）を含む場合と含まない場合があります。この位置では、尾翼表面は翼端渦と建設的に相互作用し、慎重に設計することで、翼の構造負荷を過度に増やすことなく、抗力を大幅に減らして効率を向上させることができます。^[13]

この構成は、第二次世界大戦中にブローム・アンド・フォスのリチャード・フォークトとジョージ・ハーグによって初めて開発されました。1944年にシュコダ・カウバSL6で提案された制御システムをテストし、いくつかの設計提案の後、戦争が終わるわずか数週間前にブローム・アンド・フォスP 215の注文を受けました。 ^{[14] [15]}アウトボード尾翼は、 2003年にスケールド・コンポジッツのスペースシップワンで、2010年にスペースシップツーで再登場しました。 ^[16]

無尾翼航空機（多くの場合、無尾翼）は、伝統的にすべての水平操縦翼面を主翼面上に有する。水平安定装置 （尾翼またはカナード前翼）は有さない（また、タンデム配置の第 2 翼も有しない）。「無尾翼」タイプでも、通常は垂直安定翼（垂直安定装置）と操縦翼面（方向舵）を有する。ただし、NASA は、カナード前翼はあるが垂直安定翼のない新しいX-36 研究用航空機に「無尾翼」という表現を採用した。^{[引用が必要]}

最も成功した無尾翼構成は、特に戦闘機用の無尾翼デルタである。 ^[要出典]

• トライジェット
• Sダクト
• テールシッター