沖縄の飛行場の変遷

沖縄本島(と伊江島)の飛行場の変遷をまとめてみました。

■米軍上陸前(～1945年3月)
来たるべき米軍との対決に向け、日本陸海軍が猛烈な勢いで飛行場建設を開始しました。

茶色は旧日本陸軍の飛行場
青色は旧日本海軍の飛行場

第２章  旧軍飛行場用地問題の歴史的な背景とその後の経過■ (2コマ目)にこんな一節がありました。　

「昭和１８年（１９４３年）９月、大本営は戦局の劣勢を挽回するために確保すべき圏域を千島～小笠原～マリアナ諸島～西部ニューギニア～スンダ～ビルマの範囲に絞った「絶対国防圏」を設定した。この絶対国防圏を確保するためには前線に展開した航空部隊を支援する後方基地が不可欠であった。南西諸島は、マリアナ諸島の航空基地に展開した航空部隊を支援するための中継基地として設定され、多数の飛行場建設が実施されていった。」 

それまで本島にあった飛行場は海軍の小録飛行場(現在の那覇空港)だけだったのですが、

新たに陸軍6、海軍1を加え、合計8つの飛行場とする計画が立てられました。

陸軍のメインは伊江島、北(読谷)、中(嘉手納)の3飛行場で、いずれも1943年から建設が始まりました。

そして翌年の1944年、小型特攻機用発進基地として、南(牧港)、東(西原)、石嶺の建設が追加されました。

与根は小禄の補助飛行場として1944年着工しました。

猛烈な勢いで整備が進められた各飛行場だったのですが、

米軍上陸直前になって日本軍は方針を転換、米軍が飛行場を使用できないように破壊しました。

 

■米軍上陸後(1945年3月～)
米軍は沖縄戦、本土攻撃のため、占領した飛行場の修復、拡張に加え、新設工事を行いました。

赤字は米軍が新規建設した飛行場
茶字は日本軍の飛行場を修復・拡張したもの
灰字は放棄された飛行場

上陸した米軍はすぐさま日本軍が破壊した飛行場の修復、拡張を行うのですが、

日本軍の8飛行場のうち、石嶺、与根の2飛行場は米軍から利用されませんでした。

この2飛行場は元々未完成で日本軍に放棄されていたものでした。

それ以外の日本軍が建設した6つの飛行場は全て米軍により利用されています。

米軍はあっという間に飛行場を使用可能な状態にしてしまったのですが、

修復、拡張した6つに加え、米軍は更に10の新規飛行場建設計画を追加しました。

合計16の飛行場になったわけですが、その使用内訳はおおよそ次の通りです。

本土爆撃用等大規模飛行場：伊江島、ボーロー、嘉手納、普天間、牧港、小録
中型爆撃機用飛行場：金武、読谷
本土爆撃時の偵察機用飛行場：本部
海兵隊ヘリ用飛行場：ハンビー
連絡機用等小規模飛行場：奥間、宮里、瑞慶覧、西原、福地

(備考)
泡瀬飛行場は米海軍専用の飛行場として新規建設されたのですが、日本敗戦により放棄されました。
沖縄は元々自動車道が未整備なため、迅速な移動のため小型機用飛行場が新設されました。
元日本軍の飛行場を米軍が使用するに際し、牧港はマチナトに、西原は与那原に、小録は那覇に、それぞれ名称が変更されています。

 

■現在(～2012年)
日本の敗戦により嘉手納への集約が進み、ほとんどの飛行場は使用されなくなりました。

赤字は米軍の飛行場
青字は日本の飛行場
灰字は使用しなくなった飛行場

(備考)
辺野古は建設予定地として議論が続いていますが、一応ここです、ということで記入しました。
読谷は後に読谷補助に名称変更になり、2006年12月に全面返還されました。
伊江島は3本の滑走路のうち1本だけ日本に返還され、今日に至ります。

HondaJet・5 翼型

HondaJet・1　年表■　　　　
HondaJet・2　MH02■　　　　
HondaJet・3　エンジン開発■　　　　
HondaJet・4　OTWEM■　　　　　
HondaJet・6　機体の特徴など■　　 

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■自然層流翼型

HondaJetの主翼には「自然層流翼型」が採用されています。

オイラをはじめ一般人には馴染みのない言葉と思いますが、

「層流」とは、翼や胴体の表面を流れる気流が乱れることなく整然と動いてゆく状態のことで、

こうした状態を特別の装置を使って作り出す方法もあるのですが、

特別の装置なしで実現できるのが「自然層流」・NLF(Natural Laminar Flow)です。

 

翼断面は一般に漫画的表現の涙を引き延ばしたような形になっており、

丸みを帯びた前縁から徐々に厚みが増し、それから徐々に薄くなって後縁に至ります。

飛行中この翼にどんな現象が起こるかというと、徐々に厚みが増して最大翼厚(翼が最も分厚くなる部分)までは

層流が維持されるのですが、最大翼厚部分を越えて、徐々に翼が薄くなる後縁までの部分に気流の乱れが生じ、

剥離が起こります。

そしてこの気流の乱れ、剥離が大きな摩擦抵抗を生みます。

ではこの抵抗を減らすにはどうすればよいでしょう？

なるべく長く層流の状態を保ち、乱流、剥離の発生を遅らせればよいわけですが、

そのためには最大翼厚をなるべく後方にもってゆく翼形にすれば、それだけ摩擦抵抗が減らせる。ということになります。

これが自然層流翼型の一般的な概念です。

一例ですが、リアジェット28/29クラスのビジネスジェット機で自然層流翼型を採用した結果、

翼の摩擦抗力が従来翼型のおよそ半分になったというデータもありますからこれは画期的です。

 

■自然層流翼型開発

この自然層流翼型は1930年代からNASAの前身NACAが研究/開発しており、概念としては以前からありました。

大戦期のヒコーキにも採用され、米、英はじめ各国で研究/採用されており、

日本でも戦闘機の強風、紫電、紫電改等に採用されました。

以下、自然層流翼型の数値をA～Dまで4例だけですが並べてみます。

因みに「上面40%」とは、翼の上面で、前縁から40%まで層流が維持される。ということで、

この数値が大きいほど、層流の状態が長く維持され摩擦抵抗の少ない翼型ということになります。

それぞれ、開発年、翼型名、上面と下面で層流が維持される数値の順です。

 

A.1930～1940年　NACA64-215　　　上面40%、下面40%

B.1981～1983年　NLF(1)-0414F　　 上面70%、下面70%

C.1984～1985年　HSNLF(1)-02413　上面55%、下面65%

D.1995年　　　　 Honda SHM-1　　　上面42%、下面63%

 

この数値だけ見ると、Bの翼型が最も長く層流を維持しており、「摩擦抵抗の少ない翼型」ということになります。

因みに DのHonda SHM-1がHondaJetに採用されている翼型です。

この数値だけで比較すると、

「な～んだ。 HondaのSHM-1って、大したことないじゃん」と思ってしまいますが、

「層流」を追求すると、他の部分に様々なネガが出てしまうのです。

翼は離着陸時の低速/大迎え角から、高速巡航時まで、様々な状況下に置かれ、

その中で安定して性能を発揮することが求められます。

層流翼型は「抵抗が少ない」という点では理想的なのですが、

他に様々な問題点があり、これまで採用例は非常に限られていました。

どんなネガが出てしまうのか、 以下具体的に挙げてみます。

 

■自然層流翼型のデメリット

当たり前のことですが、翼は揚力を発生させて空を飛ぶためにあり、

この翼こそがヒコーキをヒコーキたらしめている訳ですが、

層流を追及した翼は揚力をあまり発生できなくなってしまいます。

ヒコーキの性能向上の為に抵抗を減らすことは極めて重要なのですが、

そのために揚力が発生できないのでは本末転倒です。

ヘルシーを追求し過ぎて全然甘くないケーキとか、エコを追求し過ぎて全然走らない車のようなものです。

加えて、失速特性の面でも層流翼型は素性が悪くなります。

また翼表面を平滑にしないと却って逆効果になってしまうため、製作には非常に気を遣います。

更にAの翼型とBの翼型は低速域のヒコーキ用の翼型で、高速で飛行するビジネス機には不向きでした
(Bはマッハ0.4まで)。

1980年代に入ってNASAは改めて高速域で使用可能な自然層流翼型を開発しました。

それがCの翼型でマッハ0.7に対応した翼型なのですが、

こうした高速用の自然層流翼型は、どうしても翼が薄くなってしまいます。

翼が薄いと、燃料をあまり入れることができません。

このため、この高速用の層流翼型を採用した機体は、燃料の搭載量を確保するために

必要以上に主翼面積を大きくするケースもあるのだそうです。

翼を薄く作るためには強度の確保も難しくなり、いたずらに重くなってしまう可能性もあります。

1980年代に入って開発された翼型でも失速特性が悪いという問題は解消できず、

更に、高速飛行時の安定性(ピッチングモーメント)が悪いという問題まで抱えていました。

要するに自然層流翼型は、抵抗を減らすことはできるのですがそれと引き換えに、

揚力発生しない、燃料入らない、作るの大変で重くなる、操縦に神経使う等々、性悪の翼になってしまうのです。

 

■Honda SHM-1の開発

こうした現状を踏まえた上で、ホンダ開発陣は翼に最初から十分な厚みをもたせた上で、

高速飛行も可能で、しかも素性の良い自然層流翼型の開発を目指しました。

飛行中の翼には、前縁から後縁に至るまで、部位ごとに圧力係数が変化します。

前縁部分から急激に圧力係数が高まり、それから後縁にかけて圧力係数が小さくなります。

この圧力係数のピークが大きすぎると、高速飛行時に造波抵抗につながる衝撃波が生じやすくなります。

一方で、この圧力係数のピークが低くては揚力を十分に発生させることができません。

ホンダは従来の翼型設計の常識を覆し、この圧力変化が最適化するように翼型を精密にデザインしました。

SHM-1の圧力分布は、ピークの高さを下げつつ、しかもピークが複数に分散して発生するように設計されています。

従来の翼型ではこのピークが富士山のような高い独立峰になるのですが、

ホンダが開発した翼型は低い山脈が続くような感じです。

これにより高速飛行時に衝撃波が発生しにくく、しかも揚力は十分に確保できる翼になりました。

これはきちんと確認することができなかったので、オイラの想像なのですが、

ピークが低く、長く続くのは、層流から乱流、剥離への遷移を遅らせることにつながり、

その分摩擦抵抗も少ないのだと思います。多分。

 

ホンダが翼型開発で行ったことが某所で次のように説明されていました。

「従来の翼型設計の固定概念を改め、新しい設計手法を用いて、今までの自然層流翼型のコンセプトを一新しました。

翼型の輪郭を小さな面「翼素」の集合体として表現、この翼素を個々に調整しながら最適化しました。

層流の状態から乱流や剥離への変化点を緻密にコントロールすることで、

小さな抵抗と大きな揚力を確保しつつ、良好な失速特性、低いピッチングモーメントを実現させることができました。」

一般的なこのクラスの主翼の厚さは、前縁から後縁の長さの10～12%なのですが、

SHM-1は3～5ポイント厚い15%。

狙い通り、厚みがあるため強度を保ちやすく、燃料の搭載容量を確保しやすい翼型となりました。

こうした非常に精緻な設計により、SHM-1は自然層流翼型でありながら十分な厚みがあり、操縦特性に優れており、

空力上の理想と実用性を両立させることができたのでした。

 

この翼型の効果をホンダは1996年に飛行試験で実際に確かめました。

アメリカ空軍のジェット練習機T-33の翼にポリウレタン・フォームをかぶせ、

その上にファイバーグラス製の外皮を貼りつけて層流翼型とし、

赤外線カメラや何種類かの測定機器で観察して、層流が乱流に変わる部位を確定しました。

こうしてホンダが独自開発した、翼厚が厚いにもかかわらず、抵抗が低く、高い速度領域での特性に優れた翼形は、

SHM-1と名付けられてHondaJetに採用されました。

HondaJetの主翼はアルミ一体削り出しスキンを採用することで滑らかな翼表面になっており、

これも燃費向上に貢献しています。

イルカのような機首部分(よくフェラガモのハイヒールからイメージを得たと説明されますが)にも、

同様にNLF設計が施されており、胴体全体の有害抵抗は10％ほど少なくなっているのだそうです。

 
HondaJet公式サイト/Honda独自開発の自然層流翼と自然層流ノーズ■　　　　　　

HondaJet・4 OTWEM

HondaJet・1　年表■　　　　
HondaJet・2　MH02■　　　　
HondaJet・3　エンジン開発■　　　　
HondaJet・5　翼型■　　
HondaJet・6　機体の特徴など■　　 

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■OTWEM

(HondaJet 説明版より)
「独走の空力設計　『翼の上には何もおかない』これがこれまでの航空機空力設計の常識です。翼の上の空気が早く流れることで圧力が下がり揚力が生まれるので、翼の上はクリーンに保つのが普通です。HondaJetはこのタブーに挑み、エンジンを主翼上面の最適位置に配備する新規開発の革新的なレイアウトを採用。エンジンが全くない場合よりも高速飛行時に空気抵抗が小さくなる"スイートスポット"を発見しました。これによって胴体内スペースを客室や荷物室として有効に活用することができました。」

HondaJet で最も目につく特徴と言えば、何といっても主翼の上にエンジンを載せた独特の形状でしょう。

オイラの知る限り、「ビジネスジェット機は低翼、リアエンジン」という定番中の定番を崩した初めての機体です。

ホンダは主翼の上にエンジンを載せた方式のことを、"OTWEM"(Over-the-Wing-Engine-Mount)と呼んでいて、

公式サイト内では、「主翼上面エンジン配置」と説明しています。

冒頭の説明版にある通り、翼の上にエンジンを配置すると空気抵抗が増加し、

高速飛行時の空力特性が悪化するため、この方式は本来タブーとされています。

そのためこれまで主翼の上にエンジンを配置したヒコーキはほとんど存在しなかったのですが、

ホンダはそんなタブーに敢えて挑戦し、翼の上にエンジンが乗っかっているテストモデル製作し、

ボーイングとNASAに持ち込んで風洞実験をしました。

モデルを目にしたボーイングの社員からは失笑が漏れたのだそうです。

しかし実はこの形状、「ダメ元でとにかくデータを取ってみよう」というものではなく、

コンピュータ・シミュレーションを繰り返し、

翼の上にエンジンを配置する際の最適位置をいろいろ試した結果の形でした。

風洞実験でテストモデル機は期待通りの性能を示し、データを目にしたボーイング社員たちからは笑いが失せのだとか。

M.70～.77では翼の下にエンジンがあるタイプより抵抗が減っており、

M.77～.84では胴体と翼だけの状態よりさらに造波抵抗が減少していたのだそうです。

翼の下にエンジンがあるより優れているとか、エンジンがない状態より抵抗が少ないとか、まるでウソのような話です。

 

この「主翼の上にエンジンを載せる」という発想は、

HondaJetの開発責任者が学生の時に一度読んだ空力に関する教科書を偶然読み返したのがきっかけなのだそうです。

学生当時は当たり前だと思ったことが、見方を変えると流れを組み合わせてベストの流れを作ればいいんじゃないか。

と考えが変わりました。

ここから、主翼まわりの空気の流れと、エンジンまわりの空気の流れをうまく組み合わせれば、

高速飛行時の空力特性を悪化させない圧力分布が可能ではないかと考えました。

この考えに沿ってコンピュータ・シミュレーションを何度も繰り返すうち、

主翼上面の最適位置にエンジンを搭載すれば、高速飛行時の空力特性を悪化させず、

むしろ向上させる可能性があることをことを発見。

最終的に最新鋭のCFD(数値流体計算シミュレーション)でコンセプトを固めた後、

理論の正しさを実証するためにボーイングとNASAの風洞試験場にテストモデルを持ち込んだのでした。

 

某サイトでこの「主翼の上にエンジンを載せる」という発想を、「船のバルバス・バウ」に例えていました。

バルバス・バウとは喫水線の下にある船首の球状部分です。

これ単体で見ると、ただ抵抗となる波を発生させるだけの余計なものなのですが、

これが作る波と、船首が作る波の山と谷が丁度逆になり、互いを打ち消し合うため、全体としては抵抗が少なくなります。

HondaJetのエンジン配置もこれと似ていていると思います。

 

こうして見事理論の正しさを風洞実験データで実証することができたのですが、

それでもこの「主翼の上にエンジンを置く」というデザインは社内で理解を得ることが困難でした。

そのため、アメリカの航空学会で評価をもらうことに。

技術論文をアメリカの航空学会に発表したところ、アメリカ航空機設計委員会はこの方式を高く評価。

「飛行機設計における重大な発見のひとつである」と論評され、

飛行機設計の専門誌「AIAAジャーナル・オブ・エアクラフト」に論文が掲載されました。

こうして無事、HondaJetはあの独特な外観で我々の目の前に現れることになったのです。

 

「空力的に最適の場所」としてエンジン取り付け位置が決定しているため、これは結果論なのですが、

エンジンは主翼のかなり後方に位置しています。

三面図で見ると、胴体後部にエンジンを取りつけている他のビジネスジェットとあまり変わらない位、「胴体後方」に位置しています。

ですから、「主翼の上にエンジンが載っている」とはいうものの、

「窓の外には、視界いっぱいに素敵なエンジンが」。

ということには、あまりなっていないはずです。多分。

 

「主翼の上にジェットエンジン」というのは、決して HondaJet が初めてという訳ではなく、

「STOL実験機飛鳥」がそうでしたし、ドイツの「VFW 614」という1971年に初飛行した小型旅客機もそうでした。

奇しくもホンダが開発した実験機、「MH02」もそうです。

飛鳥は文字通りSTOL実験に特化したエンジン配置だったので別として、

ドイツのVFW 614やMH02 はエンジンを主翼の上に置くことで、

胴体を軽量化できる、エンジンFOD対策、主脚を短くできる等のメリットを得ました。

ただしこれは、「翼の上にエンジン」というタブーを犯して空力上のデメリットをまともに受け取ったのと引き換えに

幾らかのメリットを得た。という性格の設計です。

ですから外見上の特徴としては同じ「主翼の上にエンジンを配置する」という形態なのですが、

両者の設計思想は次元を異にしているということになります。

OTWEMは、「高速飛行中の造波抵抗を減らし、燃料効率を向上させる効果がある」

ということで特許技術になっています。 

空力的なデメリットを受けることなく低翼でエンジンを主翼に持ってくることに成功した

HondaJet が享受したメリットとその性能等についてはまた後の記事で。

翼の取り付け位置の話

■中翼だと大変

ヒコーキの主翼は胴体の上に付いている「高翼」、胴体の下についている「低翼」に大別されます。

本当はもう一つ、胴体の真ん中に翼が付いている「中翼」もあって、

中翼式にして主翼と胴体のつなぎ目をなだらかにするのが空力的には理想なのだそうですが、

中翼は戦闘機以外ではほとんどお目にかかりません。

何故かと言うと、大抵の場合左右の翼が一体構造になっているからです。

ヒコーキの簡単なプラモでは、胴体の横に左右の主翼をそれぞれ差し込んで出来上がり。なことが多いですが、

実際の旅客機の胴体は極限まで軽量化した巨大なビール缶のようなもので、

ほんの数ミリしかない外版と小骨から成っています。

そこにただ主翼をくっつけても、とても強度が足りません。

普段見る機会はないですが、左右の翼は「中央翼」で結合されており、胴体を貫通する構造になっています。

翼は薄く見えますので、この中央翼もなんとなく薄っぺらな気がしますけど、例えば747の場合、

中央翼の大きさは、縦横6.5m、高さ2.8mで、重量4.8トンという巨大な箱です。

747の胴体断面は真円ではなく少し縦長になっており、胴体の直径は縦方向で6.8m。

対して中央翼の高さは2.8mですから、胴体の高さの実に4割強に達します。

中央翼の高さが2.8mなのに対して、客室の高さは2.54mですから、

仮に747を胴体の横に主翼が付いている中翼にしようとした場合、

客室のスペースを全て潰してもまだ足りない程ですから、客室は巨大な中央翼で完全に塞がれてしまいます。

旅客機って、旅客機という位ですからキャビンがメインのような気がしますが、

実は主翼と主翼の間にキャビンよりも巨大なモノが隠れていたのです。

こうなると、前部客室と後部客室に分断されて前後の行き来ができなくなり、

搭乗、各種機内サービス、トイレ、ギャレー等、全て前後に分けなければならず、すごく不便です。

もしも長距離便で機内食を全部、後部客室に積んでしまうというミスをしてしまったりすると、もう大変です。

後部客室の乗客たちはファーストクラスの食事を含めて豪華な機内食が選り取り見取り。

前部客室には、「美味い、美味すぎる！」という後部の様子が伝えられるだけで、

着陸までただ指をくわえて空腹に耐えながら我慢しているしかなく、暴動に発展してしまうかもしれません。

機内で暴動が発生しては大変ですから、大抵の旅客機は低翼か高翼にして、中央翼が客室を分断しないようになっています。

 

客室の下は貨物室になっているのですが、低翼の場合はこの貨物室のスペースに中央翼が収まっています。

客室部分が前から後ろまで自由に行き来できる代わりに、貨物室が中央翼で前後に分断されてしまうのですが、

貨物は一度積んでしまえば飛行中に自由に行き来したりすることはあまりないですから、

貨物搭載用ドアを前後に設ける以外にはそれ程不都合ないはず。

「中央翼は巨大な箱」だと書きましたが、中央翼内は燃料タンクに利用されており、スペースの有効利用になっています。

低翼を採用した場合、客室の下に中央翼、その前後に貨物室を設けることが出来ます。

こうすると主脚も短くてその分軽いものにし易いです。

非常に収まりの良い配置になるため、ジェット旅客機は低翼が採用されることが多いです。

ちなみにHondaJetも低翼で中央翼があり、中央翼内は燃料タンクになっていて、その上に胴体が載る構造です。

 

■軍用輸送機の場合

大型の軍用輸送機は胴体後部に巨大なドアを設け、

そこからスロープを使って車両等が自走して機内に入っていけるようになっています。

たとえ自走車両が入って行けるほどの大きさの機体でないとしても、

人や物の積み下ろしをするために地上から機内の床までができるだけ低い方が有利です。

また、輸送機は大型の荷物を運べるように、胴体内を可能な限り余計な出っ張りがない状態にしたい。

地上高をできるだけ低く、且つ床をフラットにしたいとなると、低翼では中央翼がどうしても邪魔になります。

という訳で、「軍用輸送機には高翼」というのが定番になっています。

高翼式でも、胴体上部を中央翼が貫通するようにすれば、外見上余分な膨らみをなくすことが出来るのですが、

そうすると天井が部分的にせよかなり低くなってしまいます。

胴体後部入り口からは入れたのに、主翼部分の出っ張りのせいでそこから奥には進めない。ということになるかもれません。

そんな訳で、空気抵抗の面ではマイナスであることを承知の上で使い勝手を優先し、

丸い胴体の上に主翼をくっ付けた形になっています。

当然主翼と胴体の交差部はボコッと膨らんでしまい、空力的にはマイナスです。

 

こうした事情は主輪も同様で、低翼ならば主輪の収納スペースは主翼内等を利用することができるのですが、

高翼式の場合、主翼に収納スペースを設けようとすると、脚を非常に長くしなければなりません。

胴体内に収容すると、貨物室にタイヤハウスができてしまい、やはり使い勝手が悪くなります。

それで輸送機の場合、胴体下部横に主輪収納スペースが張り出していることが多いです。

背中には中央翼が飛び出し、お腹には主輪収納スペースが飛び出し…と、輸送機はずんぐりした印象で、

空力的にもスマートではないのですが、いずれも「胴体内を可能な限りすべて貨物スペースにしたい」という用途に適った形態です。

 

■ビジネスジェット機

「軍用輸送機には高翼」というのが定番なのと同様、「ビジネスジェット機には低翼」というのもまた定番になってます。

中/大型旅客機なら、低翼でも(それほど)無理なく主翼にエンジンを吊り下げることができるのですが、

ビジネスジェットのサイズで主翼にエンジンを吊り下げようとすると、

エンジンの分、更にはエンジンが異物を吸い込まない分だけ十分な高さを確保しなくてはならず、

それだけのために主脚を非常に長くする必要があり、重量、収納スペース面で性能を悪くします。

というわけで、低翼のビジネスジェットに「主翼下にエンジン吊り下げ」というのは不向きです。

主翼の上は何も置かずクリーンにするのがセオリーです。

主翼の下はダメ、上もダメ。となると必然的にエンジンの取り付け位置はもう胴体後部しか残っていません。

ということでビジネスジェットは、「低翼、リアエンジン」というのが定番の組合せになっています。

ビジネスジェット機の先駆けとなった機体は、その名も「リアジェット」。

「ビジネスジェット機は低翼、リアエンジン」という定番は、このリアジェットから始まっています。

ところでこのヒコーキ、リアエンジン方式だから「リアジェット」なのかと思いきや、

この機の創始者の名前がリア卿なので、そこから取ってるのだと思います。スペルはどちらも「後ろ」ですけど。
(2012/5/11追記：スペル間違えてました。後ろ→Rear リア卿→Lear リアジェット→Lear　ということで、リアジェットのリアは、創始者のリアでした。申し訳ありません。tooshibaさんご指摘ありがとうございましたm(_ _)m)

ビジネスジェットでも高翼にすれば、主翼の下にエンジン吊り下げにできそうです。

しかも胴体後部に取り付けるのとそれ程変わらない高さで。

ただしこの場合、主脚収納スペースをどうするかという問題が生じます。

主翼から長い脚を出すようにするか、

軍用輸送機のように胴体横に主脚収納スペースを張り出すようにするかになると思うのですが、

低翼機と比較してちょっと全体の収まりが悪くなってしまいます。

また、特にビジネスジェット機が低翼を採用する理由として、

1：胴体着陸の際の安全性

2：顧客の心証

が挙げられています。

 

1：胴体着陸の際の安全性　についてですが、

低翼機は主翼の上に胴体が乗る構造になっています。

胴体着陸の際、まず非常に頑丈に作られている中央翼から接地することになり、キャビンが守られるのだそうです。

胴体着陸に限らず、地面に激しく叩きつけられた場合なども、

乗客の頭上に重い主翼、燃料、(エンジン)が載っている高翼より、

そういうものがキャビンの下にある方がなんとなくマシな気がします。

どちらにしろ火災は怖いですけど。

「不時着の際、キャビンがまるで座布団に乗っているように保護される」という低翼のメリットは、

胴体が非常に細長い旅客機の場合は正直なところ、「？？？」なのですが、

ビジネスジェット機は胴体が非常に短いですから、なんか本当に効果ありそうな気がします。

 

2：顧客の心証　について。

ビジネスジェット機には低翼しかないのが実情なので、仮にの話なのですが、

軽飛行機の分野では低翼、高翼いろいろあり、主に低翼を作るメーカーと、主に高翼を作るメーカーに分かれています。

軽飛行機の代名詞としてあまりに有名なセスナ社は、単発レシプロには伝統的に高翼を採用しています。

「セスナ」と聞けばすぐに支柱付きの高翼、コックピットの前で回るプロペラを連想するのではないでしょうか。

一方、同じ軽飛行機の分野でもほとんど低翼しか出していないメーカーもあります。

それぞれ、自社がなぜこの方式にするのか、もっともらしい意見を幾つも挙げることができるのですが、

もしも「軽飛行機にはこの方式があらゆる面で優れている」というものがあれば、とっくにそれが主流になっているはずで、

低翼・高翼、どちらが絶対的に優れていると断言することはできないようです。

例えば、"高翼派"のメーカーは、高翼機の下方視界の良さをメリットの1つに挙げます。

「高翼機は下方視界が優れています。下方を飛ぶヒコーキの存在にすぐに気付くことができ、非常に安全です。

低翼機ではこうはいきませんよ。我が社の高翼を選んで本当に良かったデスネ」と。

でもこれ、逆もまた真なり。なんですよね。

実は「高翼派」代表のセスナ社もビジネスジェット機を出しており、こちらは低翼を採用しています。

 

ところで低翼をウリにしている側から言わせると、顧客は低翼機について、

「これがあるべき姿だ」というイメージを持っているのだそうです。

ヒコーキを購入する場合、いくつかの候補機の中から選ぶことになります。

そうした時、見た目の印象は非常に重要なのだそうです。

低翼とリアエンジンの組合せのリアジェットが登場して以来、ほぼ半世紀に渡ってビジネスジェット機はこの形態が続いており、

このイメージはすっかり定着しています。

高翼のビジネスジェットを作ったとして、主脚の収まりが悪くなる、胴体着陸が心配(かも)

というデメリットと引き換えに得られるメリットは、

胴体後部からエンジンがなくなるのでキャビンが広くなる(短くて済む)、主翼付け根の軽量化 等です。

ビジネスジェットに高翼を採用した場合、得るもの、失うもの様々で、高翼にしたから劇的に良くなるといわけではありません。

ここで敢えて冒険をしようというメーカーが現れないとしても当然なのかもしれません。

HondaJet・3 エンジン開発

HondaJet・1　年表■　　　　
HondaJet・2　MH02■　　　　
HondaJet・4　OTWEM■　　　　　
HondaJet・5　翼型■　　
HondaJet・6　機体の特徴など■　　 

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ホンダのジェットエンジン開発は、航空機研究プロジェクトと同じく1986年から始まりました。

航空機研究プロジェクトの方が現在のHondaJet開発に繋がっているのですが、

このプロジェクトはここに至るまでに何度か存亡の危機に瀕しており、

HondaJetが事業化されないどころか、

この機体が作られずにプロジェクトが終了してしまった可能性も大いにありました。

一方ジェットエンジン開発に関してホンダは、「エンジンは我々の手の中にある」という強い自負があり、

揺らぐことなく開発が続けられたようです。

 

ホンダで実際にジェットエンジン開発に携わっておられる方のインタビュー記事をネット上で拝見したのですが、

大学で航空宇宙工学を専攻したものの、

「大学で勉強する航空用のガスタービンなんて実用機に比べれば何もやっていないのとほとんど同レベル。何もかも一から勉強しました」

なのだそうです。

「HondaJet・1　年表」の中でも書きましたが、

ホンダのジェットエンジン開発は、二輪、四輪のターボ開発研究者を中心に始まりました。

元々航空機を勉強していたり、他メーカーで実務経験のあった人材はほとんどおらず、

現在でも、航空機エンジンメーカー出身の中途人材は数人しかいないのだそうです。

 

要するに航空機用ジェットエンジンに関しては素人同然の開発チームだったわけですが、

そんな彼らがプロジェクト発足当初に何を行ったかというと、

いきなりセラミックタービン、アドバンスドターボプロップ、アフトファンに挑戦しています。

これらをご存じの方からすると、

　　　　「なっ、なんだって～！？(＠Д＠)」　

と大層驚かれるのではないでしょうか。

 

■セラミックタービン

タービンブレードはエンジンの中で最も高温に曝される過酷な部品で、

これが燃費、出力面でネックになってしまっていることは以前の記事■ に書きました。

より耐熱性の高い合金を開発し、それに複雑な細工を施すことで耐熱温度を上げることが出来た分だけ

エンジンの性能を上げることが出来る。というのが現状で、

少しでも耐熱性の高いタービンブレードを開発しようと、各メーカー、研究所がしのぎを削っているのですが、

タービンブレードが溶けるのを防ぐために圧縮空気の実に7～8割を燃焼ガスの温度を下げるために使っています。

本来の燃焼エネルギーを取り出すにはまだまだ至っていないわけで、

かなりマシになってはいるものの、これは1930年代から変わっていません。

ならばいっそのこと耐熱性の極めて高い別の素材でタービンを作れないだろうか。

というのがセラミックタービンの発想です。

自動車用ターボには既にセラミックタービンが使用されており、

「航空用セラミックタービンエンジンの研究」という2002年に発表された論文■ によれば、

「セ ラミックガスタービンエンジンの研究開発は，欧米で実施されており，日本においても昭和63年度に通商産業省工業技術院のプロジェクトにおいて実施されて いる．しかし，これらはいずれも，対象が自動車用および産業用のガスタービンエンジンについてであり，航空用エンジンのタービンにセラミックを使用した研究は現在報告されていない．」

と記されていました。

金属と比較して耐熱性が極めて高いセラミックなのですが、

この材質でタービンを作ろうとした場合、最大の弱点は脆さです。

航空機用のタービンには運転中に極めて大きな負荷と振動が加わるため、注意しないと一瞬のうちに破損してしまいます。

タービンブレードをセラミックでコーティングすることはあっても、タービンそのものをセラミック化するという研究は、

少なくとも2002年の時点で、公表されていませんでした。

ホンダはいきなりそんなところから研究を始めた訳です。

結果的に、製作したセラミックタービンは割れ易く、推力も不足してしまい、うまくいきませんでした。

 

■ATPエンジン 

次に彼らはタービンブレードを従来のメタルに戻し、アドバンスドターボプロップ(ATP)に挑戦しました。

アドバンスドターボプロップはターボファンの一種で、

「アンダクテッドファン」、「超高バイパスエンジン」とも呼ばれています。

元々ターボファンは、大きなファンで大量の空気をゆっくり噴射することで燃費を大幅に向上させたものですが、

それを更に進め、 ターボファンエンジンのファンダクトを取り除き、ファンを大径化したものです。

単にファンを大きくしただけだとファン先端の周回速度がすぐに音速を超えてしまうため、

後退角をつけたり、二重反転にして直径を小さく抑える等、工夫が必要です。

このエンジンは燃費の大幅向上を狙ってNASA、GE、アリソンで1980年代に開発が進められたのですが、

騒音と振動が激しく、現在開発は下火になっています。

同様にホンダでも、その後の原油価格高騰の落ち着き、大きな騒音、高い危険性により開発を中止しました。

激しい騒音と振動が解消できなくては旅客機に使用することはできず、

現在アドバンスドターボプロップで実用化したのは旧ソ連の輸送機等ごく一部のみとなっています。

 

■アフトファンエンジン  

通常ターボファンエンジンのファンは一番前で回っている訳ですが、

その駆動力はエンジンの一番後ろから持って来ています。

高温高圧の燃焼ガスの膨張をタービンで回転に変換し、この回転をシャフト(軸)を介してエンジンの先頭に持って行き、

それでファンを回すわけです。

ところで回転させなければならないのはファンだけではありません。コンプレッサーもそうです。

ファンとコンプレッサーには、それぞれ最適な回転数というものがあるため、

タービンを二段にして、高圧タービンでコンプレッサーを、低圧タービンでファンを、

と分けて回す方式がとられることが多いです。

この場合、効率は高まるのですが、二重のシャフトが必要になるわけで、

それだけ複雑になり、重量面でもマイナスです(中には三軸式のものもある)。

前フリが長くなりましたが、次にホンダが挑戦したアフトファンの場合、

ファンがエンジンの先頭ではなく、なんとタービンのすぐ後ろにあります。

長いシャフトを多軸構造にすることもなく、簡単で軽くできそうなのですが、

この方式ではファンの内周は高温の排気に、そして外周は低温の外気に曝されることになってしまいます。

ホンダで行った実験では、テスト中にエンジンローターが破裂してしまったのだそうです。

一般にアフトファンエンジンの開発と実機への搭載は1950年代に試みられたものの、

すぐに現在の"フロントファン"方式が主流となりました。

 

セラミックタービン、アドバンスドターボプロップ、アフトファン。

いずれも非常に理想的なアイディアではあるのですが、ホンダがこれらに挑戦した当時は、

名だたる機関が挑戦したものの、技術的に困難で跳ね返されてしまったか、研究途上にある最先端の分野でした。

セラミックタービンに至っては、当時論文も出ていません。

ホンダのエンジン開発陣がこうした事情を知らないはずはなく、

実務経験者もほとんどいないチームで航空機用ジェットエンジンの開発を進めるに当たり、

わざわざ最難関のところから手を付けようとする発想がオイラには驚異的としか言えません。

普通の会社なら、理想に走る若手がこんな企画書を提出→上司に怒られ没END。というのがオチな気がするのですが。

しかも、その分野の権威的なグループがモノにできなかったものに挑戦して、やっぱり上手くいかない。

ということを3回も繰り返しています。

(どうもよく分からない…)と思っていたのですが、

ツインリンクのヒコーキ関係を展示してある一角に HondaJet の説明版があって、最後がこう結ばれています。

「他社と同じような製品ではHondaが参入する意味がない。どのような分野でもHondaは常にそう考えます。」

この辺が本田技研工業の企業哲学ということなのでしょうか。

ジェットエンジンを作るだけでも十分凄いことだと思うのですが、

ただ無難に形にするだけでは自分たちのポリシーが許さない。

それが彼らの絶対に譲れない信念だとすると、

誰もモノにできていないところから手を付けようとするのもなんとなく理解できるような気がします。

こうした先進的な取り組みを経てから5年後、

彼らはやっと、初めて普通のターボファンエンジン開発に手を付けたのでした。

 

■HFX-01エンジン  

研究用ターボファンエンジンHFX-01　主要緒元　
形式：2軸式ターボファン　　離陸能力:820kgf,25℃まで　燃費率(離陸時):0.45kg/hr/kgf　
バイパス比:4.3　乾燥重量:192kg　最大直径(補機を除く):710mm　全長:1,180mm

やっと普通のターボファンに手を出し、そうして出来上がったのがこのHFX-01です。

開発開始から4年後の1995年、B737の胴体横に搭載し、延べ70時間を超える高空テストを実施しました。

HFX-01補器部分のアップ。

風車が付いてますが、どんな役割があるんでしょうか。

このHFX-01で初めて当初目標の出力、重量を達成できたのですが、燃費、推力は既存のエンジン並み。

「これではダメ」という評価だったのだそうです。

いきなり既存のターボファンと同程度のものを作れただけでも十分凄いことだと思うのですが、

これも「他社と同じような製品では～」という信念からするとやっぱり許せないのでしょう。

 

■HF118エンジン  

その後、より強力なHFX20エンジンの開発を経て1999年、後にHondaJetプロトタイプに搭載されることになる

HF118ターボファンエンジンの開発に着手しました。

このエンジンから機体とエンジンの一体開発が始まりました。

目標は20%軽く、燃費向上10%、エミッションはこのクラスでは規定値は無いものの、

自主的に大型エンジンに適用される規定値の20%減と設定しました。

仕組みは他社と同じなんですが、今度は性能面で他社を凌駕するものを目指したわけですね。 

ここから先、完全に受け売りなのですが、

軽量化対策として、ECUのセラミック化 、アルミ部品のカーボン材の採用、鋳造部品の板金化等を実施。

エミッションについては自動車のような触媒が使えないため、CVCCを応用したリッチリーン燃焼技術を開発し、

新解析システムにより、GE社も一目置くような高効率コンプレッサーの開発に成功したのだそうです。

すごいですね～　…って、書いてて全然分からん＾＾；

鳥の吸い込みテスト用のニワトリはすぐに1lb以上に育ってしまうため、1lbに調整するのが苦労したのだそうです。

開発から3年後の2002年にはこのHF118をサイテーションに搭載して飛行テストを行っています。

 

ターボファンエンジンHF118　主要諸元
エンジン形式     2軸式ターボファン　ファン1段、圧縮機2段、タービン2段
離陸推力　757kgf(1,670 lbf)  離陸燃費　0.49kg/hr/kgf(0.49 lb/hr/lbf)
巡航推力　191kgf(420 lbf)  巡航燃費　0.75kg/hr/kgf(0.75 lb/hr/lbf)
乾燥重量　178kg(392 lb)   バイパス比　2.9
ファン直径　441mm(17.4inch)  全長　1,384mm(54.5inch)

この「HF118」は、小型軽量、低燃費、低エミッションが特徴のエンジンです。

独自開発の数値流体計算ソフトを用い、エンジン内部の空気の流れを最適設計することにより、

小型で高性能なエンジンを実現。

またシンプルで高性能な燃焼器の開発により、排気エミッションについては、

将来小型機にも適用予想される規制値をクリア出来る低レベルに抑えることに成功しました。

自動車技術として確立してきた電子制御技術を発展させ、このクラス初の超小型エンジン一体型電子制御ユニットを開発。

これにより可変機構を用いないシンプルな構造をとりながらも、優れたエンジン操作性と高い信頼性を実現しました。

このHF118ターボファンエンジンは、150時間地上耐久試験、延べ110時間以上の飛行試験など、

航空用エンジンとして要求される各種試験をクリアしています。

 

そして2003年12月3日。

ついにこのHF118搭載のHondaJetが初飛行に成功しました。

1986年に埼玉県和光市の基礎研究センターで航空機と航空機用エンジンの研究開発を開始してから18年目、

ライト兄弟の人類初飛行からちょうど100年目のことでした。

また、自社製機体＋自社製ジェットエンジンの組合せは民間では世界初のことでした。

オールホンダ。この辺もホンダらしいです。

 

■HF120エンジン  

2004年には世界最大のジェットエンジンメーカーGEと50：50の業務提携を行い、

ホンダが独自開発したHF118をベースに共同で改良を加えたHF120エンジンを開発。

HF120エンジンをHondaJet専用にするのではなく、エンジン単体での世界販売にも乗り出すことになりました。

年表にもまとめましたが、その後ジェットエンジンとHondaJetの事業化に向けて幾つかの会社と施設作っています。

それぞれの会社の役割は公式サイト上で図にまとめられています■　　　　

HF120エンジンは燃費や信頼性、低騒音、低エミッション性能を向上させながら、

定格出力を2,095ポンドに高出力化した後継機であり、

GEがボーイング787向けGENxエンジンの開発で得られた最新技術も注入されています。


これにより新しいHF120は、プロトタイプに搭載されていたHF118と比較して重量が軽くなり、

出力が20％増となり、燃料効率も良くなっています。更にクラストップの長いメンテナンスインターバルを誇り、

タービンブレードに使用されている先進的な材質やコーティング技術などにより、

エンジンホットセクションの内部開封検査が必要となる最初のメジャーオーバーホールfは5,000時間不要としています。　

 

HF120ターボファンエンジン 主要緒元
定格推力： 2,095ポンド(950kg)
バイパス比：2.9
最大直径　： 53.8ｃｍ
重量　： 182ｋｇ以下

 

■航空機用レシプロエンジン  

ジェットエンジンとは別にホンダが2000年から開発をスタートしたプロペラ機用レシプロエンジン。

同じく「ホンダが開発した航空機用エンジン」ということでこちらで紹介させて頂きます。

水冷式の水平対向4気筒エンジンで、これまでに培ってきたパワーと低燃費、

クリーン性能を追求してきた技術を生かして開発したのだそうです。

(説 明版より)アメリカでは、スポーツやレジャーで飛行機をたのしむ人がたくさんいます。また大きな農場などでも、タネをまいたりするのに、小さなプロペラ飛 行機が使われます。そのエンジンの基本は、Hondaがこれまでつくってきたバイクやクルマ、船を走らせるのとおんなじ。そこで、陸や海で一生懸命パワー と低燃費、クリーン性能を追求してきた技術を空の上でも生かしてやろう。皆が喜ぶ、安くて性能のいいエンジンを作ろうと考え、2000年から開発をスター ト。いろんなテストをくりかえし、遂に完成にこぎつけました。

 

少し前にアップした記事■ の通り、日本のジェットエンジン開発には非常に厳しい歴史があるわけですが、

まったくの異業種から参入したホンダが単独でHF118ターボファンエンジンを作り、

これをベースにGEと50%ずつ出資した会社まで設立してしまいました。

このエンジンが HondaJetとスペクトラム社のS-40フリーダムに搭載され、世界中を飛び回ることになっています。

HF120の推力は950kgで、これは練習機T-1Bに搭載されたJ3エンジン(1,200～1,500kg)、

後継機T-4に搭載されたF3エンジン(1,670kg)よりも小さなエンジンなのですが、

出力、重量、騒音、燃費、排気基準といった基本性能に加え、このエンジンのユーザーは個人、一企業ですから、

信頼性、価格、整備性といった要素が厳しく求められ、これら全てが満たされていないと見向きもされません。

こうした厳しい分野で、世界のエンジンメーカーと十分闘えるものを作りました。

なんというかもう、ただただ凄いことだと思います。

小型で価格を抑えたビジネスジェットの台頭により、

信頼性と耐久性の高いジェットエンジンは今後需要は大きく伸びることが予想されています。

今後GEとホンダ双方の強みを活かしながら、小型ジェットエンジンのビジネスを切り拓いていくのだそうです。