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航空機体の重量は軽いほうが良いのか重いほうが良いのか

1.エンジン出力か機体重量の軽さか!?
一般に戦闘機の総合性能の優劣を語る場合、エンジン出力が大きい方が最終的には優れた結果を残すことがほとんどである。しかし出力は無限に大きくすることは不可能であり、それが限界に達した場合、機体の軽量化によってバランスを取る必要が出てくる。

太平洋戦争勃発時、日本陸海軍航空隊が配備していた一式戦闘機と、零式艦上戦闘機は、いずれも1000hpクラスのエンジンを搭載するにとどまっていたが、米英軍の戦闘機を総合性能で圧倒した。それは機体が軽量ゆえに、水平面での運動性能(旋同性能)と上昇力に優れていたことが理由である。どのくらい軽量だったかというと、年一型の1580kg、零戦二一型の1680kgという自重は、同時代の他国の代表的な戦闘機、たとえばアメリカ海軍のグラマンF4FやカーチスP_40などより1000kg前後も軽かった。

こうした軽量化は、軍からの過酷な要求ゆえだったのだが、それでも開発側は機体のあらゆる場所に重量軽減穴を開けるなどしてこれを達成した。しかしその結果、機体強度に劣るという欠点が表面化したため、上昇力に優れていた一方で、その反対の急降下性能、そして機体に最も大きな負担(G)がかかる急降下からの引き起こしに際し、制限を受けることを余儀なくされた。

ちなみに太平洋戦争の勃発からしばらく経ってから、隼や零戦に追われた連合国軍戦闘機は、急降下によって攻撃を回避するという戦法を編み出すが、そのきっかけとなったのは、捕獲機を通じて行われた性能検証の結果である。そこでは、自国の戦闘機とさほど変わらぬ機体サイズにもかかわらず、前述の通り比較にならないほど軽量だったことに驚かされた、というレポートが記録されている。

一方、戦いが進むに従って、機体の改修と装備の充実化が実施された一式戦闘機と零戦は、いずれも後期型では初期型に対して500kg前後も自重が増すこととなった。このことは初期型の特徴でもあった優れた運動性能を失ったことを意味しており、効果的なエンジンのパワーアップがすでに限界に達していたこともあり、その性能はジリ貧にならざるをえなかった。

対して最初から過激な重量軽減策よりも機体強度の確保を重視していた陸軍航空隊の三式戦闘機「飛燕」や、四式戦闘機「疾風」などは、いずれも隼の初期型より1000kg以上重かったものの、最初からその重さなりの戦法で運用されたこともあり、戦闘機として一定の評価を得ている。この2機はエンジンのトラブルの多さのために、その性能にはマイナス評価が付く場合も少なくないのだが、それはまた別の問題である。

いずれにしても、太平洋戦争末期になると敵味方いずれも重い機体を大馬力のエンジンで引っ張り、上昇力よりは急降下性能を、水平面ではなく垂直面、すなわち縦の機動に依存するといった戦い方が主となっていった。これはヨーロッパ戦線も同じだった



2.戦闘機のミッションの複雑化→複座化
飛行機の中でも、とくに速度や運動性能が求められる戦闘機は、基本的に1人乗りの単座戦闘機が主流だ。その理由は、総重量を軽くでき、空戦時に有利だからである。しかし、2人乗りの複座戦闘機も存在している。これは、何を意味するのだろうか。

第二次世界大戦直前の複座戦闘機が盛んに開発されていた時代は、その機体の多くは双発エンジン機だった。これらは、主に爆撃機の護衛用に開発されたもので、複座のもう1人のパイロットは主に航法士であり、長距離を行く機体を誘導する役目があった。

そして、当時の複座戦闘機といえばもう1種類あった。それは練習戦闘機である。要するに教官が後ろに乗るため、主に通常の戦闘機を改設計して製作されたものである。

さて、第二次世界大戦後の戦闘機においては複座型は珍しくない。それはジェット・エンジンがレシプロ。エンジンよりもはるかに強力で、複座の重量増程度はあまり影響しないからだ。では、ジェット時代における戦闘機の複座の有効性とは何であろうか。

複座型戦闘機の第一の使用方法は、やはり訓練用である。近年では新米パイロットの育成以外に機種転換用の訓練機という側面も大きい。近年の複雑な戦闘機では、機体操縦への慣れは重要で、後ろに教官が乗り込む複座型の需要があるのだ。

現在のわが国の航空自衛隊の戦闘機、F-15やF-2支援戦闘機などは、必ず複座型が存在する。それらは主に訓練用だが、単座型とほぼ同等の性能だ。

もう一つの複座型の必要性は、パイロット1人では複雑になりすぎるオペレーションの一部を、専用の人間を配することで負担軽減することである。複座戦闘機の代表的な例といえば、1960年に就役したアメリカ空/海軍のF-4ファントムⅡ戦闘機だろう。この機体は、当時の最新装備であるレーダー誘導のスパローミサイルの運用のため、パイロットの他に航法士兼レーダー手の迎撃士官(R10)を配していた。

これはF-4の後継機でもあるF-14トムキャットでも継承され、火器管制装置を担当した。このF-14は、同世代のアメリカ空軍のF-15イーグルとの演習で勝利を収めており、ジェット時代の複座機は単座機に劣らないことを証明している。

実際、アメリカ海軍の艦上戦闘爆撃機F/A-18ホーネットは単座型と複座型があるが、複座型は訓練用というだけでなく、対地攻撃能力も高くなっているという。また、前述のF-15イーグルも、対地攻撃能力を強化して再設計された戦闘爆撃機型のF-15Eストライクイーグルでは兵装システム士官を配する複座機となっている。

現代においては戦闘機の任務は、従来の防空任務以外も多く、複雑化している。それらの任務をこなすためには、単座より複座の方がより適していると言えるだろう。

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