三葉機

三葉機は、垂直に積み重ねられた 3 つの主翼を備えた固定翼航空機です。尾翼とカナード前翼は通常この数に含まれませんが、時々含まれることがあります。^{[引用が必要]}

三葉機の配置は、さまざまな点で 複葉機と比較することができます。

三葉機の配置は、同様の翼幅と面積の複葉機よりも翼弦が狭い。これにより、各翼面は細長い外観になり、アスペクト比が高くなり、効率が向上し、揚力も増加する。これにより、上昇率が上がり、旋回半径が小さくなる可能性があり、どちらも戦闘機にとって重要である。ソッピース三葉機は成功した例で、同等の複葉機であるソッピース パップと同じ翼幅を持っていた。

一方、三葉機は、同じ翼面積とアスペクト比を持つ複葉機に比べて翼幅が狭く、よりコンパクトで軽量な構造になっています。これにより、戦闘機の機動性が向上し、大型機の地上での取り扱いが容易になり、積載量も増える可能性があります。

有名なフォッカー Dr.I三葉機は、同等の複葉機であるフォッカー D.VIよりも適度に短い翼幅と適度に高いアスペクト比を備え、2 つのアプローチのバランスを実現しました。

同じ翼型を持つ複葉機と三葉機の間では、さらに 3 つ目の比較ができます。三葉機の 3 番目の翼は翼面積を大きくし、揚力を大幅に増加させます。余分な重量は、全体の構造の深さが増すことで部分的に相殺され、より効率的な構造が可能になります。カプロニ Ca.4とレヴィ ベッソンの大型多発三葉機シリーズは、どちらもこの方式である程度成功を収めました。

これらの利点は、どのような設計においても、構造支柱の余分な重量と抗力、および翼を積み重ねた構成での翼間の空気力学的干渉から生じる揚力の損失によって、多かれ少なかれ相殺されます。 多葉機のアイデアは、四葉機によってさらに一歩進みました。成功した例はなく、複葉機の設計が進むにつれて、三葉機と四葉機の欠点が利点を上回ることが明らかになりました。

実用的な陸上飛行機の設計では、下側の翼は通常、航空機の胴体の下側とほぼ同じ高さに設定され、中側の翼は胴体の上部と同じ高さに設定され、上側の翼はキャバン支柱で胴体の上に支えられています。実用的な飛行艇では、最も低い翼でさえ船体の水線よりかなり上に配置する必要があり、全体的に背の高い構造になります。

人を乗せて自由飛行した最初の空気より重い航空機は三葉機で、動力飛行の出現よりはるか昔の1848年にまで遡る。1907年に飛行した数少ないデンマークの設計のうちの1つであり、ドイツで飛行した最初の動力付きタイプも三葉機であった。しかし、三葉機が実用的な解決策となることはめったになく、生産に入ったタイプはわずかである。三葉機の設計の大部分は、1908年から1923年までの狭い期間に登場した。第一次世界大戦の有名な戦闘用三葉機のほかに、いくつかのより大型のタイプが、時には同じ基本設計の異なる派生型として、戦中および戦後すぐに、爆撃機、旅客機、海上哨戒機として成功した。最後の三葉機の設計は、民間で自家製されたもので、第二次世界大戦勃発の直前に発表された。

人間を乗せて自由飛行させた最初の重飛行機は、ジョージ・ケイリーが製作し、1848年に飛行した三葉グライダーである。この飛行機は現代的な形状をしており、胴体上部に3枚の翼が積み重ねられ、安定させるために独立した尾翼と水平尾翼を備えていた。翼はケイリーの凧のような典型的な平面形状で、アスペクト比は低かった。この飛行機は大人を乗せるには小さかったため、地元の少年が乗客として選ばれた。彼の名前は不明である。^{[1] [2]}

1907 年から 1911 年にかけて、多くの先駆者が三葉機の実験を行いましたが、飛行可能なものもあれば、飛行できないものもありました。どれも傑出した成果は得られませんでしたが、AV ロー社が製造したシリーズはある程度の成功を収め、少数が販売されました。

1907 年、デンマークの先駆者ヤコブ・エレハマーが動力三葉機を飛行させ、後にドイツで飛行賞を受賞しました。

1908 年のフランスのブッソン・ボルニのカナード三葉機は失敗に終わった。1908年にアンブロワーズ・グピーが設計し、ヴォワザンが製造したグピー No.1は、より成功した。グピー No.1 が飛行した数週間後、ハンス・グラードの三葉機は、飛行した最初のドイツ製飛行機となった。同年、ファルマンはオリジナルのヴォワザン機を三葉機構成に改造し、ドランも軍用三葉機を製造した。

1909年にアメリカ人のモーリス・ボコールが独自のカナード三葉機^[3]を製作し、フランス人のアルフレッド・グルースも飛行に失敗した三葉機を製作した。1909年から1910年にかけて、イギリスの航空界の先駆者であるAVローは、タイプI、II、III、IVの4種類の実験的な三葉機を製作し、タイプIIとIIIの設計を少数販売した後、三葉機の製造を中止した。

アレクサンダー・グラハム・ベルは「八面体」翼の設計を実験し、1910年に三葉機の例としてオイオヌス I を製作したが、飛行には失敗した。

1911年、ベルギーのセザール・バタイユは短距離飛行やホップが可能な三葉機を製作し、ロシアのロジェストヴェイスキーも三葉機を製作した。

第一次世界大戦中、一部の航空機製造会社は戦闘機に三葉機構造を採用した。実際には、これらの三葉機は同等の複葉機よりも性能が劣る傾向があり、1917年頃に一時流行したものの、わずか4種類が限定生産されただけだった。

ニューポールは1915 年から 1917 年にかけて、パイロットの視界を良くするために上翼を大きく後方にずらし、3 つの翼を支える特徴的な三角形の支柱配置を備えた一連の三葉機の試作機を製作しました。この設計は操縦性が悪く、最終的に中止されました。

ソッピースは 1916 年に 3 種類の三葉機を開発した。そのうちの 1 つは単にソッピース トライプレーンと呼ばれ、生産が開始され、実戦配備された最初の軍用三葉機となった。この機体は等幅で高アスペクト比の主翼を持ち、先行するパップ複葉機と非常によく似た胴体に搭載され、両側を最小限のワイヤー支柱で支えられていた。この機種はRFCとRNAS の両方から発注されたが、RFC は別の機種と交換し、ソッピースは RNAS でのみ運用され、そこで成功を収めた。

ソッピース型の性能上の優位性とアルバトロス D.IIIに対する初期の成功は、特にドイツとオーストリア＝ハンガリー帝国で、この設計に対する軍の関心を刺激した。1917 年から 1918 年にかけて、時には軍からの圧力を受けながら渋々ながら、戦闘機の試作機が次々と生産された。例としては、アルバトロス、アヴィアティック、ブランデンブルク、DFW、オイラー、フォッカー、フリードリヒスハーフェン、LFG ローランド、ロイド、ローナー、エファグ、ファルツ、サブレーティング、シュッテランツ、シーメンス・シュッケルト、WKF などが生産し、イギリスではオースティン、アメリカではカーチスが生産した。フォッカーとカーチスの 2 社のみが、自社の設計を量産化した。

1917年のフォッカーV.4試作機（一部ではV.3と称される）は、支柱のない珍しい片持ち翼を備え、最上翼は胴体にキャバン支柱のみで取り付けられていた。飛行中、翼は過度に振動したため、次の試作機であるV.5は、ソッピースに似ているがシュラウドと呼ばれるワイヤーのない、片側1本の翼間支柱を備えていた。これが、1917年の有名なフォッカーDr.I三葉機の試作機となり、大衆文化では「赤い男爵」ことマンフレート・フォン・リヒトホーフェンと最も密接に結び付けられた航空機として不滅のものとなった。上昇率は良好で機動性も高かったが、特に高速というわけではなかった。空中で2機が分解した後、この機種は強化のために退役し、再導入されたときには、もはや最先端性能を備えていなかった。

一方、米国では、カーティス社が 1916 年から 1918 年にかけて多くの三葉機の設計を製造しました。これらのうち、モデル L練習機 (そのうち 3 機は水上機として製造されました) やモデル Sおよびモデル 18-T戦闘機など、いくつかの戦闘機と関連タイプが生産に入りました。1918年のカーティス GS-1プロトタイプは、最初から水上機偵察機であったという点で珍しいものでした。

戦闘用三葉機の性能は、すぐに改良された複葉戦闘機に追い抜かれました。しかし、1919 年になってもソッピース スナークの試作機 3 機が飛行しており、1920 年と 1921 年には、重装甲のボーイング GA-1およびGA-2地上攻撃用三葉機は重すぎて実用に耐えないことが判明しました。

数人のイギリス人設計者が、対ツェッペリン飛行船として三葉機の構成を追求した。1915年からは、アームストロング・ホイットワース社がFK5とFK6の試作機を開発した。これらは、双発エンジンと、他の機体よりも著しく長い中央翼を備えた大型の3人乗りタイプだった。その後、1917年にブラックバーン社が単座の三葉機を製作した。これは、以前の時代と同じように、推進プロペラとブームに取り付けられた尾翼を特徴とする、ある意味では先祖返りの機体だった。この配置は、上向きに発射する2ポンド無反動砲を前部胴体に取り付けられるように意図されていた。どちらのタイプも試作段階から先には進まなかった。

フランスは1915年に爆撃機の設計実験を始めた。1915年と1916年のモラーヌ＝ソルニエTRKとヴォワザンの三葉機の試作機は成功しなかった。ヴォワザンの設計は胴体の上に補助的な尾部ブームがあり、尾部を支えるのに役立っているのが珍しい。フランスの三葉機は長距離海上任務ではより成功した。ラブルデット＝ハルブロンは1918年に双胴三葉雷撃機の試作機HT1を、1919年には改良型HT2の試作機2機を製作した。ベッソンは1917年から1919年にかけて、当初はレヴィと共同で数機の三葉飛行艇を設計した。1917年のレヴィ＝ベッソン アラートは他のものよりも翼幅の大きい中央翼が特徴で、多くの例が対潜水艦戦や哨戒任務に使用された。彼らの最後の設計である1919年のレヴィ＝ベッソン ハイシーズは、上翼が中央翼と同じ幅に延長されており、量産も命じられたが、比較的少数が納品された後に中止された。ベッソンはレヴィと袂を分かち、同年に独自のベッソンLB海上哨戒飛行艇を製作し、またパリ1919航空ショーで展示したベッソン ハイドラビオン エコールも製作した。その後、彼は他の用途向けにいくつかの小型設計を開発し、その中には1921年に飛行したベッソン H-6郵便機も含まれている。 ^[4]

1917年のイタリアのカプロニCa.4もまた成功した設計であり、1918年にイタリア空軍で重爆撃機として就役した。戦時中と戦後にさらに多くの派生型が生産された。カプロニは後にこれらの派生型の多くを新しいタイプとして番号変更し、その中にはCa.48 旅客機も含まれていた。イタリア初の民間航空事故であり、最も初期かつ当時最も犠牲者を出した旅客機事故の一つとして、1919年8月2日、イタリアのヴェローナ上空を飛行中のCa.48が墜落し、乗員全員（14人から17人）が死亡した。^{[5] [6] [7]大西洋}横断水上機の試作機としては不成功に終わったが、Ca.4から三葉翼を3組取り、計9枚の翼となったこの機体は、一般に多葉機に分類される。

1916年から1918年にかけて米国でカーチス社が製造した多くの大型水上飛行機の設計の中には三葉機もいくつかあったが、ワナメーカー三葉機のプロトタイプを含め、いずれも量産には至らなかった。

イギリスも1917年に単発のソッピース ライノで初の三葉爆撃機を手に入れた。これは成功せず、ソッピースが製造した唯一の双発タイプであるソッピース コブハムも2年後にあまり良い結果を残さなかった。1918年からはイギリスのブリストル社が一連の大型三葉機を開発し、カプロニの設計と同様に、異なる役割を狙った様々な派生型が登場した。^[8]最初のものはブリストル ブレーマー爆撃機で、1918年に飛行し、Mk IIバージョンは1919年に飛行した。14人乗りの輸送型であるブリストル プルマンは1920年に飛行した。これに続いて、ブリストル トランプとして知られる軍用貨物機用の新しい大型設計の2機が続いた。別のはるかに大型のイギリス爆撃機であるタラント テイバーは、必要な6基のエンジンを搭載するために3翼で製造された。より強力な4基のエンジンが入手できなかったためである。タボールは、高所からのパワーアンバランスが原因で、1919 年の初飛行で墜落しました。設計者のウォルター バーリングは、同様の大きさのアメリカのウィットマン ルイス XNBL-1三葉機を設計しました。これは「バーリング ボンバー」と呼ばれ、1923 年に初飛行しました。より小型のAvro 547旅客機は、 Avro 504に翼を追加して改造したものです。2 機が製造され、最初の飛行は 1920 年に行われました。この機はクイーンズランド州およびノー​​ザンテリトリー州の航空サービスに売却されましたが、オーストラリアの奥地の厳しい条件には適さないことが判明しました。イギリスが海上分野で貢献した唯一の三葉機は、1918 年のフェリクストウ フューリープロトタイプ (別名ポルト スーパー ベイビー) でした。

バーリング爆撃機とほぼ同じ頃、1922年に日本は三菱1MT雷撃機を飛ばしました。この機は海軍10型として生産が開始されました。

第一次世界大戦後、カーチス18-Tのいくつかの例がレースに使用されました。18T-2は1922年のカーチスマリントロフィーレース（米国海軍パイロット限定）で優勝寸前でしたが、パイロットのサンディサンダーソンはゴール直前で燃料切れになりました。 ^[9]

1921 年、「カクタス キトゥン」レース用三葉機は、「テキサス ワイルドキャット 2」複葉機 (単葉機「テキサス ワイルドキャット」の改良型) を改造して作られ、単葉機から複葉機、そして三葉機の構成へと移行した歴史上唯一の設計となりました。カーチス コックス レーサーとも呼ばれるカクタス キトゥンは、テキサス州のコックスが設計およびスポンサーとなり、435 馬力 (324 kW) のカーチス C-12 エンジンを搭載し、翼幅は 20 フィート (6 m) でした。1922 年のピューリッツァー レースでは、カーチス複葉機に次いで 2 位になりました。三葉機の構成により、キトゥンは操縦性と速度において単葉機や複葉機の先駆機を上回り、1922 年の短期間、三葉機は再び注目を集め、キトゥンは時速 200 マイルを超える世界最速の飛行機として宣伝されました。同年、キトゥンは海軍に寄贈され、1922 年のピューリッツァー レースの練習機として使用されましたが、名声はつかの間のものでした。

1927年、カトロン＆フィスクCF-10双発22座席旅客機が燃料タンクの追加とエンジンの改良により改造され、「プライド・オブ・ロサンゼルス」と名付けられた。ドール航空レースに参加する予定だったが、レース開始前に飛行中の事故で墜落した。^{[10] [11]}

いくつかの三葉機は個人使用のために開発されました。おそらく最も珍しいのは、1917 年のカーチス オートプレーン、三葉機の空飛ぶ車です。同じ年に、より従来的なカーチス ジャドソン トライプレーン、カーチス モデル Fのわずかに大型化された 1 回限りの三葉機の派生型が個人使用のために販売されました。

戦後、フランスでは1921年にベッソンH-3民間ツアラーが飛行した。^[4]そして1923年にはドイツのハンググライダー愛好家ハンス・リヒターが三葉機の派生型を飛行させた。

自家製のタンデム翼機「Mignet Pou du Ciel (空飛ぶノミ)」の流行を受けて、1939年頃にアメリカで三葉機の派生型である「American Flea」が製造されました。この派生型では上翼が固定され、下翼が全方向のエルロンとして機能しました。

1975年、当時のソ連領リトアニアでブロニウス・オシュキニスがBrO-18「Boružė」（Lith . Ladybird）と名付けられた三葉グライダーを製作した。翼幅4.9メートルのこの航空機は、当時世界最小のグライダーという称号も獲得した。同様の構成は、ハイドログライダーBrO-17V「Antelė」（Lith. Duckling）にも使用されていた。^[12]

タンデム三葉機は、前後に 2 組の三葉機の翼を備えています。製造されたものはわずかです。

1908 年のデュフォー三葉機は、小型の複葉水平安定装置を備えたタンデム三葉機として構成された、スイス初の国産航空機設計でした。

1909年のローI三葉機は、比較的大きな三葉機の後部翼を備えていることから、 タンデム三葉機^[13]とも呼ばれています。

1917 年のフォッカーV.8 は、真のタンデム三葉機ではないものの、三葉の前翼、複葉の後翼、単葉の尾部安定装置を備えた別のタンデム設計でした。

1921年、イタリアのジャンニ・カプロニは、Ca.4シリーズの三葉機の翼を3枚重ねて1つの胴体に縦列三葉機の配置で結合し、カプロニCa.60 ノビプラノ大西洋横断旅客機の試作機を製作した。この機は不安定であることが判明し、2回目の飛行で墜落した。

さらに別の例は、1922年までカンザス州カンザスシティで建設中だった。^[14]

最近、「タンデム三葉機」という用語は、従来の主翼と水平尾翼に加えて、アクティブな「カナード」前部翼面を持ついくつかの新しい単葉機タイプに使用されています。3 つの同等の揚力面をタンデムに持つ構成は、より一般的には三面航空機、またはタンデム三葉機、タンデム三葉機と呼ばれることがありますが、厳密には三葉機ではありません。これらの最新のタイプは、同じく大きな主翼とより小さな前後翼を持つ先駆的なVoisin-Farman IおよびCurtiss No. 1と比較することもできます。小さな翼は主翼配置の一部とは見なされず、タンデムタイプとは説明されませんでした。

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• 多面体（航空学）
• ジョン・ストリングフェロー
• フレデリック・マリオット