トライジェット

トライジェットは、3つのジェットエンジンで駆動するジェット機です。一般的に、旅客機のトライジェットは、革新的なエンジン配置とターボファン技術の進歩により、第2世代のジェット旅客機と見なされています。トライジェットはクアッドジェットよりも効率的ですが、より大型で信頼性の高いターボファンエンジンが利用可能になったことでトライジェットに取って代わったツインジェットほど効率的ではありません。

現在も生産中のタイプ

ダッソーファルコン 7X /8X とダッソーファルコン 900は、現在も生産されている唯一の三連ジェット機です。^{[引用が必要]}

デザイン

トライジェット機で考慮すべき点の 1 つは、中央エンジンの配置である。これは通常、エンジンを中心線に沿って配置することで実現されるが、それでも困難を伴う。最も一般的な構成は、中央エンジンを後部胴体に配置し、S 字ダクトによって空気を供給するものである。これは、ホーカー・シドレー・トライデント、ボーイング 727、ツポレフ Tu-154、ロッキード L-1011 トライスター、さらに最近ではダッソー・ファルコン 7Xで使用されている。S 字ダクトは抗力が低く、3 つ目のエンジンが中心線の近くに取り付けられているため、エンジンが故障した場合でも航空機は通常簡単に操作できる。しかし、S 字ダクトの設計は、特に旅客機の場合、より複雑でコストがかかる。さらに、大規模な再エンジン化 (エンジンの改造) の場合には、中央エンジンベイの構造変更が必要になる。例えば、727の中央ベイは低バイパスターボファンを載せるのに十分な幅しかなく、より静かでより強力な新しい高バイパスターボファンを載せるには足りなかった。ボーイングは再設計は費用がかかりすぎると判断し、さらなる開発を進める代わりに生産を中止した。ロッキード・トライスターの尾部は、新しい3軸ロールスロイスRB211エンジンのみを搭載するように設計されていたため、既存の2軸エンジンを載せるには短すぎた。RB211の開発の遅れは、トライスターの就航を遅らせ、販売に影響を与えた。^[1]

マクドネル・ダグラス DC-10および関連するMD-11 は、代替の「ストレートスルー」中央エンジンレイアウトを使用しており、これにより、取り付け、変更、およびアクセスが容易になります。また、エンジンの交換がはるかに簡単であるという追加の利点もあります。ただし、これにより、S ダクトに比べて空気力学が犠牲になります。また、エンジンが翼に取り付けられたエンジンよりもはるかに高い位置にあるため、エンジンが故障するとピッチングモーメントが大きくなり、制御が難しくなります。

残りの2つのエンジンの配置は様々である。ホーカー・シドレー・トライデントやボーイング727 、中型のツポレフTu-154などのほとんどの小型機は、 T字型の尾翼構成で2つの側面搭載エンジンパイロンを備えている。より大型のワイドボディのロッキード・トライスターとDC-10/MD-11は、各翼の下にエンジンを搭載している。トライスターでは、胴体と翼を再利用して双発機の設計を行う予備調査が行われたが、ロッキードの資金不足により実現することはなかった。さらに1990年代後半、マクドネル・ダグラスを買収したボーイングは、MD-11から尾部エンジンを取り外して双発機にすることを検討したが、代わりにMD-11の生産を完全に中止した。^[1]

利点と欠点

3 発ジェット機は 4 発エンジン機よりも効率的で安価です。これは、エンジンが飛行機の中で最も高価な部分であり、エンジンの数が多いほど燃料消費量が多くなるためです。特に、クアッドジェット機と 3 発ジェット機が同程度の出力のエンジンを共有する場合はその傾向が顕著です。ワイドボディ機の場合、ジャンボジェット機の 4 発ジェットレイアウトと比較して、3 発ジェット構成は中型旅客機に適しています (つまり、DC-10 と 4 発ジェットボーイング 747を比較)。ただし、3 つ目のエンジンを尾部から取り付ける難しさと複雑さにより、コスト効率のメリットがいくらか相殺されます。それでも、1960年代から1990年代にかけてワイドボディのトライジェットと双発機が同様の出力のエンジンを共有していた時代、例えばDC-10、MD-11、ボーイング767、エアバスA300、A310、A330がゼネラル・エレクトリック CF6を搭載していた時代、これはトレードオフの価値があった。また、3つ目のエンジンからの追加出力により、DC-10/MD-11はA300/A310/A330双発機よりも長い航続距離やより重いペイロードで有利になった。1990年代以降、高バイパスターボファン技術のさらなる進歩により、大型双発機にはボーイング777のゼネラル・エレクトリック GE90などの専用設計エンジンが搭載されるようになり、双発機はほとんどのトライジェット、さらには多くのクアッドジェットと同じタスクをより効率的に実行できるようになった。

推力が追加されているため、エンジンが故障した場合、三連ジェット機は双発ジェット機に比べて離陸性能がわずかに向上します。航空機の離陸性能は通常、エンジン故障の可能性を考慮して余裕を持って計算されるため、三連ジェット機は高温の高地にある空港や滑走路付近の地形クリアランスが問題となる空港からの離陸に適しています。

双発ジェット機とは異なり、3発ジェット機は片方のエンジンが故障してもすぐに最寄りの適切な空港に着陸する必要がない（この利点は4発ジェット機にも共通している）。^[2]これは、航空機が運航者の整備基地の近くにない場合に有利であり、パイロットは飛行を継続して、修理を行うのにより適した空港に着陸することができる。さらに、片方のエンジンが故障した状態で地上にいる3発ジェット機には、2発エンジンのフェリー飛行を行う承認が与えられる場合がある。ETOPSが導入される前は、 3発ジェット機と4発ジェット機だけが、迂回空港のない地域での長距離国際飛行を行うことができた。しかし、近年ではETOPS認定の双発機も同様に飛行できるようになったため、この利点はほとんどなくなった。

3 ジェット機設計のもう 1 つの大きな利点は、すべてのエンジンが主翼に取り付けられている双発機や4 ジェット機と比較して、主翼を胴体のさらに後方に配置できることです。これにより、メインキャビンの出入り口をより中央に配置できるため、搭乗や降機が速くなり、ターンアラウンド時間が短縮されます。エンジンと主翼が後部に取り付けられているため、航空機の重心が後方に移動し、燃料効率が向上しますが、これにより離着陸時の飛行機の安定性が若干低下し、操作がより複雑になります。(マクドネル・ダグラス DC-9双発機とその派生型は、エンジンが後部尾翼近くのパイロンに取り付けられており、主翼がより後方に配置され、重心がより後方にあるなど、3 ジェット機設計と同様の利点/欠点があります。) ^[^{出典が必要}^]

歴史

飛行した最初の3発ジェット機の設計は、1947年に初飛行したツポレフTu-73爆撃機のプロトタイプでした。 ^[3]最初の商用3発ジェット機は、ホーカー・シドレー・トライデント（1962年）とボーイング727（1963年）でした。どちらも航空会社の要件を満たすための妥協案でした。トライデントの場合は、BEAの変化するニーズを満たす必要があり、727は3つの異なる航空会社に受け入れられる必要がありました。メーカー間の協力が検討されましたが、実現しませんでした。^[4]

初期のアメリカの双発ジェット機の設計は、 FAAの60 分ルールによって制限されていました。このルールでは、エンジン故障の場合、双発ジェット機の飛行経路は適切な空港から 60 分以内の飛行時間に制限されていました。1964 年、安全マージンがより大きい三発ジェット機の設計ではこのルールが解除されました。

第二世代のジェット旅客機では、高バイパスターボファンによる効率の向上と騒音の低減、ワイドボディ (双通路)による乗客/貨物容量の増大などの革新により、三発ジェット設計は、サイズ、航続距離、コストの点でクアッドジェット (4 発エンジンの航空機) と双発ジェットの中間に位置する中型ワイドボディジェット旅客機の最適な構成と見なされ、三発ジェット設計が次々と登場しました。4 発エンジンのボーイング 747 は、航続距離が長くサイズが大きいことから大洋横断飛行に人気がありましたが、高価ですべての路線で座席数を満たすことができず、エアバス A300双発ジェットのオリジナルモデルは短距離から中距離に限られていました。この期間中、マクドネル・ダグラス DC-10、エアバス A300、ボーイング 767がゼネラル・エレクトリック CF6を搭載していたように、異なるジェット旅客機が同様の出力のエンジンを共有していたが、3つ目のエンジンからの追加出力により、DC-10はA300や767双発機よりも長距離飛行や積載量の増加で優位に立った。このように、DC-10やL-1011 トライスターなどの3発ジェット機の設計は、米国の航空会社が国内線や大西洋横断路線に求めていた中長距離と中型機の最良の妥協案であった。これらの3発ジェットのワイドボディ機とボーイング 727の人気により、1980年代の全盛期には、3発ジェット機が米国のジェット旅客機の大部分を占めるようになった。

1985年から2003年の間に、運航中のそのような飛行機の数は1488機から602機に減少しました。一方、双発ジェット機の数は同時期に4倍以上に増加しました。^[5]ロッキードとマクドネル・ダグラスはどちらもワイドボディ市場での競争で財政的に弱体化し、その結果ロッキードは損益分岐点の半分のユニットしか生産しなかった1984年にL-1011の生産を終了しました。また、DC-10の致命的な墜落事故の数も販売を鈍化させました。^{[1]ボーイングは1984年に727の生産を終了しました。静かな高バイパスターボファンを収容するために中央エンジンベイに非常に高価な再設計が必要になったためです。すぐにエアバスの}A320とボーイングの737と757に取って代わられました。高バイパスターボファン技術のさらなる進歩とそれに続く航空会社の安全規則の緩和により、3 ジェット機、さらには 4 ジェット機は旅客サービスではほぼ時代遅れとなり、777のゼネラル・エレクトリック GE90などの専用設計エンジンを搭載した大型の 2 ジェット機の方が航続距離と積載量を効率的にカバーできるようになった。

1980年代、マクドネル・ダグラスはDC-10の改良型MD -11で三発ジェット機の設計開発を継続した唯一の西側諸国のメーカーであった。MD-11は当初、最も近い中型ワイドボディ機の競合機である双発ジェット機、生産中のボーイング767、および間もなく登場するエアバスA330に対して航続距離とペイロードの優位性を持っていた。マクドネル・ダグラスはMD-11の延長版であるMD-XXと呼ばれる新しい三発ジェット機を計画していた。MD-XX長距離航空機は最大8,320海里（15,410 km）の距離を飛行でき、翼幅は65メートル（213フィート）であった。このプロジェクトは、マクドネル・ダグラスがボーイングに買収される1年前の1996年に中止された。 MD-11は767や777と競合するため、ボーイングは残りの顧客注文を処理した後、MD-11の生産を終了した。MD-11の尾部エンジンを取り外す（双発機にする）研究は、非常に高価になり、MD-11は他のボーイングの旅客機と設計や型式定格の点で共通点がほとんどなかったため、実現しなかった。 ^[6]マクドネル・ダグラスが既存の3発ジェット機の構成に固執したのとは対照的に、エアバス（3発ジェット機を生産することはなかった）とボーイングは、それぞれA330と777となる新しいワイドボディの双発ジェット機の設計に取り組んだ。 MD-11 の長距離優位性は長くは続かず、すぐに A330 の 4 発派生型であるA340と 777 に脅かされた。1980 年代の他の注目すべき 3 発ジェット機の開発はソビエト連邦でのみ行われ、ツポレフ Tu-154がソロヴィエフ D-30エンジンに換装され、新しい翼設計が採用され、1984 年からTu-154Mとして量産に入った。

ダッソーファルコン 7X、ファルコン 8x、ファルコン 900ビジネスジェットを除き、現在 3 発エンジンの旅客機を製造しているメーカーはありません。

現在の状況

現代のエンジンは故障率が極めて低く、初期のタイプよりもはるかに高い軸出力と推力を生成できる。このため、双発ジェット機は以前よりも長距離の大洋横断運航に適したものとなり、ETOPS制限が緩和された。現代のワイドボディ双発ジェット機は通常ETOPS 180または（ボーイング777および787の場合）ETOPS 330の定格を持ち、エアバスA350の場合はETOPS 370の定格さえ持っている。^{[7]そのため、ボーイング}747、エアバスA380（混合クラス構成で400席以上）、アントノフAn-124、An-225などの非常に大型または重量のある航空機、または主にオーストラリア（ETOPS 330規格をまだ採用していない）との南半球経由の飛行（一部の飛行では最も直接的なルートが南極上空となる）を除いて、2基以上のエンジンを持つことはもはや必要ないと考えられている。^[8]

2000年以降、ナローボディとワイドボディの両方のトライジェットの生産はほぼすべての民間航空機で中止され、双発ジェットに置き換えられました。2016年の時点で、 Sダクトを使用するファルコン7X、8X、900ビジネスジェットのみが生産されているトライジェットです。727 、Tu-154 、DC-10、MD-11などの生産が終了したトライジェットは、貨物機として、また限定的なチャーター、政府、軍事サービスとして第二のキャリアを見つけました。しかし、トライジェットの平均年齢とCOVID -19パンデミックのため、ほとんどの非民間オペレーターはクアッドジェットとトライジェットを退役させ、より効率的でコストを節約できる双発ジェットに置き換えることを選択しました。今日、広く使用されているトライジェットはMD-11のみで、主にUPS航空とフェデックスエクスプレスが貨物サービスで運航しています。

定期路線を運航する航空会社に比べ、燃料効率の最大化がそれほど重要でないことが多い小規模な民間航空会社や法人航空会社にとって、ETOPSの適用外であることや、より短い滑走路から離陸できるため、より多くの空港にアクセスできるという点から、トライジェット機は依然として興味深い存在である。その結果、新たに製造されたダッソーファルコンなど、相当数のトライジェット機が民間航空会社や法人の航空部門で使用されている。