双胴機

双ブーム航空機には、縦方向の補助ブームが 2 つあります。これらのブームには、燃料タンクなどの補助アイテムが収納されたり、他のアイテムの支持構造が設けられたりすることがあります。通常、双ブームは尾翼面を支えますが、 Rutan Model 72 Grizzlyなどの一部の機種では、ブームが翼の前方に伸びています。双ブーム構成は、中央胴体を保持するという点で双胴体設計とは異なります。

双胴型とは、操縦士と積荷を収容する短い胴体を別々に持つ点で異なり、さまざまな役割の航空機の従来の 尾翼に関するさまざまな設計上の問題を解決するために採用されています。

プッシャー構成のプロペラを備えた単発エンジンまたはジェットエンジンの場合、従来の尾翼ではプロペラまたは排気管をかなり後方に移動させる必要があり、非常に長いドライブシャフトまたはジェットパイプのいずれかが必要になり、推進効率が低下します。ツインブーム構​​成では、はるかに短く効率的な設置が可能です。^[1]サーブ21はもともとプッシャータイプとして製造され、後に21Rとしてジェット動力に改造さ​​れました。^[2]

これらの設計では、尾翼 (水平安定板) は通常、エンジンの航跡から遠ざかるために、ツイン テール フィンに高い位置に取り付けられています。スケールド コンポジッツ社のスペースシップワンとスペースシップツーの準軌道スペースプレーンでは、機体がロケット エンジンの排気ガスから遠ざかるように、外側の尾翼または外側の水平安定板 (OHS) を備えたツイン ブームを採用しました。

ツインブームは、ターボチャージャーや熱交換器などのかさばる追加部品がエンジンシステムに含まれ、大きなスペースを占める双発設計にも採用されています。例としては、ロッキード P-38 ライトニングが挙げられます。

後方の観測位置または砲撃位置の視界を遮らないために、従来の尾翼の後部に配置すると、後方に大きく移動してしまい、重心と機体のバランスに問題が生じます。従来の尾翼をなくすことで、後方の位置をより前方に配置でき、バランスの問題を解決できます。フォッケウルフ Fw 189がその例です。

しかし、双胴船のブームと橋渡しの尾翼が依然としてある程度視界を遮っており、この位置にある砲は特に側面への射撃が制限されます。

車両やコンテナなどの大型貨物の積み下ろしには、大型のアクセス ドアが必要です。従来の設計では、これらのドアは機体の先端または側面に配置する必要があり、主要構造の強力な補強が必要になります。側面ドアでは、荷物の長さがドアの幅に制限され、エンジンや車輪によってアクセスが妨げられることもあります。ツイン ブーム構成では、アームストロング ホイットワース AW.660 アルゴシーのように、尾部アセンブリによって妨げられることなく、胴体後部に大きなドアを配置できます。

しかし、後部ドアへのアクセスは、特に後部ドアにバックしてくるトラックにとっては依然として制限されており、高い位置に取り付けられた従来の後部胴体が好まれることが多いです。

ツインブームは、通常、従来の配置よりも大きな抗力をもたらします。また、通常は胴体よりも浅いため、本質的に剛性が低く、ピッチング時に尾部を固定位置に保つために追加の補強が必要になります。一方、尾翼への先端の影響は回避され、両端で支えられるため、尾翼を小型化および軽量化できます。さらに、翼に沿ったスパン荷重により、ブーム間の構造力と全体の重量を減らすことができます。

現代の高効率設計には、翼幅に沿って荷重を分散したり、構造全体を強化したりするツインブームを備えたものもあります。世界中を無着陸で飛行できるRutan Voyager は、トラクタープロペラを備えたカナード設計で、ツインブームが前方に伸びて前部機体を支え、後方に伸びてツインフィンを支えていました。後のVirgin Atlantic GlobalFlyer はジェット推進でしたが、航続距離は同様で、軽量の翼幅荷重構造にジェット燃料を収容するために大きなツインブームがまだありましたが、各ブームに小さな従来型の尾翼が付いていました。

ツインブームの設計は、初期の多くのボックスカイト航空機で使用されていたブームの格子にまで遡ることができます。この格子構造がもたらす大きな抗力を認識し、第一次世界大戦中に布で覆われたよりコンパクトな構造が開発されました。代表的な例としては、カプロニ シリーズの三発爆撃機があります。

同じ頃、最初の木製モノコック胴体が登場し、この技術が双胴機に応用されるまでにそれほど時間はかかりませんでした。おそらく最初のものは戦前のニューポール プッシャーで、ベークライトを含浸させた紙を使用していましたが、最も成功したのはAGO CIとC.IIで、型の上に木の細片を接着して作られた、より従来的な木製シェルを使用していました。第一次世界大戦後期にアルミニウム製のストレス スキン モノコックが開発されると、1920 年代から同じ技術が双胴機の設計にまで拡張されました。

初期の設計の大半では、後方に取り付けられたプロペラを回避するためにツインブームが使用されていましたが、第一次世界大戦でも、いくつかの大型航空機でツインブームが使用されており、バランスと制御の問題を引き起こす航空機の端に重量を置くことなく、砲手が尾翼の下側をカバーすることができました。

第二次世界大戦になって初めて、かさばる品物や車両を航空機で輸送することが一般的になり、荷物の積み込みを容易にするためにキャビンと一直線に後部ドアを設けることが実用的になり、また、ゴータ Go 242グライダーのように後部胴体の高さが過度に高くならないように後部胴体構造を横に動かすという実用性も実現しました。

ジェット機時代の幕開けとともに、プロペラのクリアランスの必要性は、高温の排気ガスの通路を確保する必要性に変わりました。多くの初期の設計で使用されていた長い吸気管と排気管によってジェットエンジンの効率が低下しましたが、解決策の 1 つは、デ・ハビランドが成功したヴァンパイアやヴェノムのジェット戦闘機で使用したように、ツインブームを使用して排気管を最小限に短縮することでした。

他の理由でツインブームを採用した設計は少数で、最も有名なのはロッキード P-38 ライトニングで、そのブームには過度に長いエンジン ターボ スーパーチャージャーが収められており、ナセルが異常に長くなっていた。ツインブームが開発された最終的な用途は、ルタン ボイジャーのように非常に高アスペクト比の主翼とカナード翼を結び付け、たわみを減らし、それを制限するのに必要な重量を減らすことだった。また、燃料の大部分の質量を翼幅の中央に配置することで、ほとんどのジェット輸送機でエンジンを翼幅の中央に取り付けるのとほぼ同じように、翼にかかる力を大幅に軽減している。

こうした予想された利点にもかかわらず、ツインブームは依然として珍しい。ほとんどの場合、ブームは構造上ピッチ剛性を提供する効率が低く、抗力が大きくなる。ツインブームを使用して下方向の射界を広げる場合、射界は横方向に大幅に狭まり、多くの場合は真後ろ方向にも狭まる。輸送機の場合、ブームは機体へのアクセスを容易にするかもしれないが、トラックは接近する機体に衝突しないよう細心の注意を払わなければならない。その結果、C-119は例外のままであり、C-130 ハーキュリーズなどの戦後の輸送機の大半は後部胴体を1枚に戻した。

• ツインテール

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• Green, W. および Swanborough, G.; The complete book of fighters、Salamander、1994 年。