戦後航空

1945年から1979年までの期間は、戦後期または戦後政治コンセンサスの時代とも呼ばれます。 この期間中、航空機はジェット時代の到来によって支配されました。 民間航空ではジェットエンジンは商業航空の飛躍的な拡大を可能にしたが、軍用航空では超音速航空機の普及につながった。

第二次世界大戦の終わりまでに、ドイツと英国は既に軍用機に操縦用飛行機を持っていました。 数年後、ジェットエンジンはすべての大国と陸軍のジェット機が空軍で就航して開発されました。 Mikoyan-Gurevichは、小さな実験的なピストンエンジンを搭載したMiG-8 Utkaプッシャーを使用して、掃除機を搭載したジェット機を準備する準備を始めました。 VE Dayの数ヶ月後のターンバック。

超音速飛行は1947年にアメリカのベルX-1ロケットによって達成されたが、ロケットエンジンの使用は短命であると証明された。 アフターバーナーの開発により、すぐにジェットエンジンは、酸化剤を必要とせず、取り扱いがより安全でありながら、同様のレベルの推力およびより長い範囲を提供することが可能になった。 最初の超音速ジェットは1954年に北米のF-100スーパーセイバーであった。

一方、商業用ジェット機は、1949年に最初に飛行し、1952年にサービスを開始した英国のデ・ハビランド彗星で開発されました。彗星は現在、金属疲労として知られている新しい予想外の問題を抱えています。新しいバージョンが導入されたとき、ボーイング707のようなアメリカのタイプはそのデザインに追いついていたが、商業的成功はなかった。 これらのタイプとその子孫は、ジェットセットなどの一般的なフレーズに代表され、時差ぼけなどの新しい医療シンドロームを導入するなど、大きな社会変化の時代に貢献しました。

純粋なターボジェットエンジンは低燃費ではありません。 ターボファンエンジンは、エンジンコアの周りに若干の空気を流し、それを排気と混合することによって熱力学的効率を改善する。 これにより、燃焼した燃料が減少し、所与の航空機の動作範囲が広がり、運転コストが低下する。 戦争中に英国とドイツの両方で開発が始まったが、最初の生産バージョンであるRolls-Royce Conwayは1960年頃まで使用されなかった。

1970年代にアングロ・フレンチ・コンコルドとソビエトTupolev Tu-144が導入された超音速旅客機の開発が試みられたが、実際には超音速での高い燃料消費のために非経済的であることが判明した。 これらの航空機からの汚染とソニックブームもまた、航空の環境への影響を認識し、それを許容する国を見つけるのを困難にしていました。

この時期、ヘリコプターの導入、スポーツ飛行用のロガッロ翼の開発、スウェーデンのサーブ・ビゲンジェット戦闘機によるカナードの再導入や「テール・ファースト」の構成など、多くの進歩がありました。

航空機

超音速飛行
設計者は、航空機が音速(マッハ1)に近づくにつれて、遷音速領域では衝撃波が形成され始め、抗力が大きく増加することを知っていました。 既に薄い翼は、より細く細かくなければならなかった。 細かさは、羽をその前後の和音と比較してどれほど薄いかの尺度です。 小型で高荷重の翼は抗力が少なく、Bell X-1ロケットとLockheed F-104 Starfighterを含むいくつかの初期型がこのタイプを使用しました。 しかし、これらの航空機は離陸速度が速く、離陸時に飛行機が大幅に死亡し、小さな翼が使用できなくなりました。 戦時中にドイツのデザイナーによって先駆けられたアプローチは、角度をつけて翼を掃除し、衝撃波の蓄積を遅らせることでした。 しかし、これにより翼の構造が長くなり、柔軟性が増し、航空機の曲げや弾塑性の影響を受けやすくなり、飛行制御装置の動作を逆転させる可能性も高まりました。 スイープウィングの失速挙動もよく理解されておらず、非常に鋭いものでした。 他の問題には、致命的な力を作り出す発散振動が含まれていました。 これらの影響を調べるにあたって、多くのパイロットが命を奪った。例えば、デハヴィランドの3つの例DH.108スワローは大気中で壊れ、パイロットを殺害した。 彼は席を下げて激しい振動が発生したときに頭を頭上に叩いて首を壊さないようにするためにのみ生き残った。

三角形のデルタウィングは、構造剛性のために十分に深い翼根を維持しながら掃引された前縁を持ち、フランスダッソーミラージュ戦闘機の導入から、テールプレーンの有無にかかわらず一般的な選択となりました。

しかし、普通のデルタウィングは、より一般的なテーパーウィングよりも戦闘で操作が難しく、時間が進むにつれて、テール、クロップ、ダブルデルタ、カナードおよび他の形態が現れるようになった。

スピードが上がり、完全に超音速になると、揚力の翼の中心が後方に移動し、マッハタックと呼ばれる縦方向のトリムとピッチングダウンの傾向が変化します。 超音速飛行機は、飛行のすべての段階で適切な制御を維持するために、十分に調整することができなければならなかった。

マッハ2.2付近の速度を超えると、機体は空気の摩擦で加熱し始め、低速で使用される安価で容易に加工可能な軽合金の熱膨張と強度の低下を引き起こします。 また、ジェットエンジンは限界に達する。 ロッキードSR-71ブラックバードはチタン合金製で、熱膨張を吸収する特殊な波形の表皮と特別な耐熱燃料で作動するデュアルサイクルターボファン・ラムジェットエンジンを備えています。 マッハタックは、機体に沿った翼の長い「弦」延長部の使用によって減少し、超音速でより大きな揚力をもたらした。

超音速飛行のもう1つの問題は、その環境影響であることが判明しました。 大型の航空機では、何かを邪魔したりダメージを与えたりする恐れのある大きな衝撃波や「ソニックブーム」が発生します。一方、高い抗力は高い燃料消費とそれに伴う汚染をもたらします。 これらの問題は、コンコルド超音速輸送の導入によって強調された。

エンジン
プロペラは、ピストンエンジンによって動力を与えられ、ラジアルまたはインラインの形で、第二次世界大戦の終結時に依然として航空を支配しました。そのシンプルさと低コストにより、要求の厳しいアプリケーションでも現在も使用されています。

ベルX-1のような高速を達成するための初期の試みでは、ロケットエンジンを使用していました。 しかし、ロケットエンジンには酸化剤と燃料が必要なため、これらの航空機は危険にさらされて短距離になります。 Saunders-Roe SR.53のようなハイブリッドデュアルモータータイプは、ロケットを使用して「超音速ダッシュ」のスピードを上げました。 その場合、アフターバーナーの開発によりジェットエンジンは同様のレベルの推力とロケットパワーを提供することができ、ミサイルに限定された。

ジェットタービンが発展するにつれて、異なるタイプが出現した。 基本的なジェットタービンは、軸方向または遠心圧縮機を備えた2つの形態で現れた。 軸流は理論的にはより効率的かつ物理的にはよりスリムであるが、達成するためにより高い技術が必要である。 その結果、初期のジェット機は遠心式であった。 軸流タイプが支配するようになったのはずっと前です。

タービンテーマのバリエーションはターボプロップです。 ここで、タービンは圧縮機だけでなく主プロペラも駆動する。 低速および高度では、この設計はジェットタービンよりも効率的かつ経済的であるが、ピストンエンジンよりも軽量でより大きな出力を有する。 したがって、低コストのピストンエンジンと高性能ジェットエンジンとの間にはニッチが存在していました。 ロールス・ロイス・ダーツは、1948年に最初に飛行したビッカース・ビジコン航空機に搭載され、現在はターボプロップが生産中です。

ジェットエンジンの次の開発はアフターバーナーでした。 純粋なターボジェットが音速よりも少し速く飛行することが判明しました。 超音速飛行の速度を上げるために、燃料は、ロケットエンジンに見られるような発散ノズルの上流のエンジン排気口に噴射された。 燃焼された燃料が膨張するにつれて、ノズルに対して反応して排気を後退させ、エンジンを前進させる。

ターボジェットエンジンは高い燃料消費量を有し、アフターバーニングはさらに多くなる。 エンジンをより効率的にする1つの方法は、より速い速度で大量の空気を通過させることです。 これはバイパスターボファンの開発につながりました。バイパスターボファンは、正面の大口径のファンが若干の空気を圧縮機に送り、残りの部分がバイパスの周りを通過し、バイパスの周りをジェット排気よりも遅い速度でエンジンを通過します。 ファンとコンプレッサーは異なる速度で回転する必要があり、2つのセットのタービンが異なる速度で回転する同軸シャフトに取り付けられて、それぞれファンと高圧コンプレッサを駆動します。 原理をさらに進歩させると、高バイパスターボファンはさらに効率的であり、典型的にはそれぞれ異なるスピードで回転する3つのスプールを有する。

効率を改善する別の方法は、燃焼温度を上昇させることである。 これは、高温で強度を保持することができる改良された材料を必要とし、エンジンコアの開発は、例えば精密製のセラミック部品および単結晶金属タービンブレードの開発を通じ、入手可能な材料の進歩に大きく追随している。 ロールスロイス社はロールスロイスRB211ターボファン用の炭素複合材ファンを開発しましたが、その材料には十分な損傷耐性がなく、従来のチタン金属に戻っていました。

アビオニクス
信頼性の高い電子機器の登場により、飛行制御、航法、通信、エンジン制御、標的識別や武器を目指す軍事目的のための航空電子システムの進歩的な発展がもたらされました。

新しい無線ロケーションシステムは、現在の標高と方向を単に維持するのではなく、特定のコースを飛行するように予め設定されたオートパイロットを制御するために使用できるナビゲーション情報を提供した。 無線通信はますます複雑になり、大部分は空がますます混雑するにつれてますます使用に対処するようになりました。

軍事競技場では、ミサイル発射範囲内ではあるが視界範囲を超えていると、軍用機が互いを識別できるように、IDF(Identification Friend or Foe)システムが開発された。 複数のミサイルを武装させ、発射し、追跡し、制御することができる消防システムに開発された武器を目標とする。 ヘッドアップディスプレイ(HUD)は、戦闘リフレクターのガンサイトから開発され、目をインストルメントパネルに落とすことなくパイロットに重要な飛行情報を提供します。 航空電子工学の能力と脆弱性の増加は、航空機の早期警告(EW)システムと電子的対策(ECM)システムの開発につながった。

垂直離陸(VTOL)
ヘリコプターとオートバイは、戦争で両方のサービスを見ていました。 VTOL操作が可能ではあるが、ロータークラフトは非効率で、高価で、低速である。 Bachem Natterの防衛迎撃機は、基本姿勢のVTOLを使用していましたが、ロケット推進力の下で垂直に離陸し、操縦士が後にパラシュートで垂直に着陸し、クラフトが墜落して墜落しましたが、これは実用的な戦後の解決策ではありませんでした。

戦後、ヘリコプターのVTOLの便利さと従来の飛行機の高速性を組み合わせる試みで、多くのアプローチが実験されました。 最終的に3つだけが生産に入り、このうち2つだけがその期間中に生産を行った。 Hawker Siddeley Harrier “Jump Jet”は、いくつかのバージョンで製造され、英国、米国、スペイン、インドによって運営され、英国 – アルゼンチンのフォークランド戦争で重要な行動を見せ、大きな成功を収めました。 Yakovlev Yak-36は、厄介な、長くて高価な開発を経て、決してその設計性能に到達しなかったが、最終的にはYak-38の操作として出現した。

ロータークラフト
最初の実用的なヘリコプターは第二次世界大戦中に開発され、その後多くのデザインが登場しました。 一般的な使用のために、イゴール・シコルスキー(Igor Sikorsky)によって米国で開発された構成は、すぐに支配的になった。 制御は、周期的かつ集合的なピッチ制御を有する関節式ロータヘッドによって達成され、ロータトルクは、横向きのテールロータによって打ち消された。 ヘリコプターは、大気観測、捜索救助、医療避難、消火、建設、山間や石油リグなどのアクセスできない場所への一般輸送など、さまざまな役割に幅広く使用されています。

重いリフトの用途では、タンデムローターの構成も、例えばBoeing Chinookシリーズなどで成功して使用されました。 噛合い、同軸または横並びのような他のツインロータ構成もいくつかの用途を見出した。

1930年代後半および戦争中に大幅に使用されたオートジャイロは、民間航空に降格され、広く受け入れられていませんでした。 Wallisの例「Little Nellie」は、James Bondの映画では有名になりました。

ヘリコプターのもう一つのバリエーションは、ジャイロダインで、これは前方推力のための従来のプロペラを追加し、垂直飛行のためのメインローターにのみ動力を与えました。 いずれも生産に入らなかった。

Convertiplanes
convertiplaneは、前方飛行での揚力のための従来の翼と、垂直飛行のための持ち上げローターとして機能し、前方飛行中にプロペラとして機能するように前方に傾斜する回転翼を有する。 ティルトウィングの変形例では、ウィング・ロータ組立体全体が傾斜し、一方、ウィングは固定されたままであり、エンジン・ロータ組立体のみが傾斜する。 リフトロータと推進プロペラの要件は異なり、コンバーターの回転子は両者の間の妥協点でなければなりません。 いくつかの設計では、ローターよりも効果的にプロペラを使用していましたが、直径が小さく前方への飛行に最適化されていましたが、他のものは前方スピードを犠牲にしてより良い持ち上げ力を与えるために大きなサイズを選択しました。 戦後の戦闘ではコンバインレーンが生産されなかったが、ベルボーイングV-22オスプレーのティトロロータは1989年に最終的に飛行し、その後18年後にサービスを開始した。

テールシッター
テール・シッターはそれ以外の点では従来の飛行機であり、地面に垂直に立って座っており、離陸後は飛行機全体を水平に傾けて前方に飛んだ。 初期の設計は推力のプロペラを使用し、後の設計はジェット推力を使用した。 パイロットの姿勢や視界に問題があったため、そのアイデアは現実的ではありませんでした。

ジェットとファンリフト
揚力のためにジェット動力を使用するには、尾部座席の非実用性は、航空機が水平姿勢のまま垂直に離陸しなければならないことを意味した。 ソリューションには、ファン(一般的に翼に埋め込まれている)を持ち上げること、コンバチプラン、軽量リフトジェットまたはターボファンのコンセプトと同様の回転式エンジンポッド、必要に応じてジェット排気を偏向させるスラストベクトル化、およびこれらのさまざまな組み合わせが含まれていました。

ロールスロイス・ペガサス・バイパス・ターボファン・エンジンは、最初にHawker P.1127 VTOL研究航空機で飛行したコールド・ファン(バイパス)とホット・エキゾースト・フロー用に別々のベクタリング・ノズルを備えていたため、 1960年

P.1127とその後継者であるケストレルの成功は、1969年に亜音速のホーカー・シドレー・ハリアー「ジャンプジェット」のサービス導入に直接つながった。このタイプはいくつかの変形例、特に海ハリアーとマクドネルダグラスAV-8BハリアーII “ビッグウイング”ハリアー。 例では、英国、米国、スペイン、インドとの運用サービスを見た。 ハリアーの最も顕著な搾取は、空対空と空対地の両方の役割で活動している1982年の英国 – アルゼンチン・フォークランド戦争での海軍海軍の海上海兵隊の使用でした。

VTOL Harrierの成功は、USSRに排気スラストベクタリングと追加のフォワードリフトジェットの組み合わせを使用して対応するように動機付けした.Yakovlev Yak-36は1971年に飛行し、後にYakovlev Yak-38に進化した。 1978年にサービスを開始したYak-38は、ペイロード機能とホット&ハイパフォーマンスの両方に制限があり、限られた展開しか見ていませんでした。

民間航空
ターボファンと格安航空券
ブリティッシュ・デ・ハビランド・コメットは、1949年に初めて飛行するジェット旅客機で、1952年にはサービスを開始し、1958年にはジェット推進型の大西洋航行サービスを初めて提供しました。 すべてのバージョンの114のビルドが行われましたが、彗星1は深刻な設計上の問題を抱えていました.9つの元の航空機のうち4つが墜落しました(離陸時1回、飛行3回)。 彗星4はこれらの問題を解決しましたが、プログラムは大西洋横断の実行でボーイング707によって追い抜かれました。 彗星4は、2011年6月に引退したHawker Siddeley Nimrodに開発されました。

彗星1の接地に続いて、Tu-104は、彗星衝突の調査の結果が出るまで遅れていた、持続可能で信頼できるサービスを提供する最初のジェット旅客機になりました。 1956年から1958年の間に操業していたのは、世界で唯一のジェット旅客機でした(その後、彗星4号機とボーイング707号機が就航しました)。 この飛行機は、アエロフロート(1956年)とチェコ航空ČSA(1957年)によって運用されました。 ČSAは、Tu-104Aを使用してジェット専用ルートを飛行する世界初の航空会社となりました。

著名な商業的成功を収めた最初の西側ジェット旅客機はボーイング707でした。1958年にニューヨーク – ロンドン線でサービスを開始しました。 比較可能な長距離航空機の設計は、DC-8、VC10、およびIl-62でした。 「ジャンボジェット」であるボーイング747は、飛行コストを削減し、ジェット時代をさらに加速させた最初のワイドボディー航空機でした。

ターボファンエンジンによる支配の例外の1つは、ターボプロップ式のTupolev Tu-114(最初の飛行1957)でした。 この航空機は、現代ジェット機の性能に適合するか、それを上回ることができましたが、大型機体でのこのような発電機の使用は1976年以降、軍に限定されていました。

ジェット旅客機は、ピストン式推進機よりもはるかに速く、より速く飛行することができ、大陸間および大陸間旅程を過去よりもずっと速く簡単にすることができます。 長い大陸間および大洋間の飛行機を作っている航空機は、直進して目的地まで直進できるようになり、初めての旅行で世界の多くにアクセスできるようになりました。 需要が増加するにつれて、航空機が大きくなり、航空運賃のコストがさらに削減されました。 より広い範囲の社会階級の人々は、自国以外の国を旅行する余裕があります。

一般航空
自動車産業と同様の量産技術を使用することで、Cessna 172やBeechcraft Bonanzaなどの民間航空機のコストが大幅に削減され、戦時中の生産量も172倍に増加しました。

航空機は、作物散布、警察、消防、航空救急車などの専門家としての役割がますます高まっています。

ヘリコプター技術が開発されるにつれて、シコルスキーの単一のメインローターとテイルカウンタートルクローターのアプローチが支配的となり、それらも広く使用されました。

電動飛行機とグライダーの両方がより洗練されたスポーツ飛行も開発されました。 ガラス繊維構造の導入により、セイルプレーンは新しいレベルの性能を達成することができました。 1960年代、現在は柔軟なRogalloウィングを使用したハンググライダーの再導入により、超軽量航空機の新しい時代が到来しました。

安全なガスバーナーの開発は熱気球の再導入をもたらし、人気のスポーツになった。

超音速輸送
1976年にコンコルド超音速輸送機(SST)が定期的に導入されたことで、同様の社会的変化が起こることが予想されていたが、航空機は商業的成功を得ていなかった。 数年の勤務後、2000年7月にパリ近郊で致命的な墜落事故が発生し、最終的にコンコルド航空が2003年に中止されました。これは民間航空のSSTの唯一の喪失でした。 唯一の他のSST設計は、ソビエト時代のTu-144の民間能力で使われましたが、メンテナンスやその他の問題のためにすぐに廃止されました。 McDonnell Douglas、Lockheed、Boeingは、もともと1960年代から様々なSST設計を計画していた米国の3つのメーカーでしたが、これらのプロジェクトは最終的に様々な開発、コスト、およびその他の実用的な理由により放棄されました。

軍用航空
第二次世界大戦直後の数年間に、軍用機の設計と導入が広く行われました。 Gloster MeteorやSaab J 21Rのような初期のタイプは、ジェットエンジンに適合したWWII技術以上のものではありませんでした。 しかし、ジェット機で飛行機を高速化することにより、設計と洗練が進歩しました。 機関銃と大砲は高速で効果的に使用するのが難しく、ミサイル武装がより一般的になりました。 Mikoyan-Gurevich MiG-15やNorth American F-86 Sabreなどのジェット機は、すぐに遷音速で抗力を軽減する翼を導入し、朝鮮戦争で戦闘を見た。

爆撃機はまた新しい技術を採用した。 核兵器の利用可能性の高まりは、アメリカのボーイングB-52や英国のV爆撃機など、核兵器を使用した長距離戦略爆撃機の導入をもたらした。 ソ連の爆撃機はターボプロップを長期間使用し続けた。

最初の超音速ジェットは1954年に北米のF-100スーパーセイバーであった。デルタウィングは超音速飛行にいくつかの利点をもたらし、より一般的な掃引翼と並んでテールの有無にかかわらず一般的になった。 軽量化のために優れた構造強度を備えた高い繊度比を提供し、Dassault Mirage IIIおよびMikoyan-Gurevich MiG-21シリーズのデルタ翼型戦闘機が多数使用されました。

ベトナム戦争の時までに、ヘリコプターはベル「ヒューイ」コブラ攻撃ヘリコプターの導入により、積極的な役割を果たし始めた。 この時期のその他の開発には、スイング翼のGeneral Dynamics F-111とBritish VTOL Hawker Harrierが含まれていましたが、これらの技術は広く展開されていませんでした。

アビオニクス、追跡システム、戦場通信はますます高度化しました。

Saab Viggenが1967年に到着したことで、再評価された航空機の設計が広がりました。 「カナード(canard)」の前景は、翼の上に直接空気を流すのを助け、高い迎え角での飛行を可能にし、失速することなく低速で飛行することができることが判明しました。

ミサイル
ジェット機のスピードと高さ、そして戦闘の継続期間が短いことで、攻撃と防御の両方にミサイルが広範囲に導入されました。

空中ミサイルは多くの役割のために開発された。 空対空戦闘には小型の熱探査ミサイルやレーダー追跡ミサイルが使用された。 大規模なバージョンは、空対地攻撃のために使用されました。 最大のものは、安全な距離から核弾頭を引き渡すためのスタンドオフ型ミサイルであった。

防空ミサイルは、小型の戦闘用対空兵器から、国内空域に入る前に高高度の核爆撃機を迎撃するように設計された長距離型に発展した。

第二次世界大戦の終わりに、ミサイル誘導システムは粗悪で信頼性が低いものでした。 エレクトロニクス、センサー、レーダー、無線通信の急速な進歩により、ガイダンスシステムはより洗練され、より信頼性が高まりました。 戦争後に改良され導入されたガイダンスシステムには、ラジオコマンド、テレビ、慣性航法、アストロナビゲーション、様々なレーダーモード、いくつかの短距離ミサイル、制御ワイヤが含まれていました。 その後、ターゲットを手作業で目指したレーザー指定子が使用されました。

地上活動

製造業
第二次世界大戦の終わりには、リベット打撃を受けた肌のアルミニウムの機体の製造が広がっていたが、民間航空の木材の使用は続いた。 軽量化のために強度を追求することは、高度な、しばしば高価な製造技術の導入につながった。 1960年代と70年代の重要な発展には、 リベット穴の周りの応力集中や疲労を避けるためにリベットの代わりに合成樹脂接着剤を使用すること、電子ビーム溶接など、さまざまな用途に使用することができます。

ファイバーグラスやその後の炭素繊維などの複合材料の開発により、設計者はより流動的な空気力学的形状を作り出すことができました。 しかし、これらの新規物質の未知の性質は、導入が遅く、系統的であることを意味した。

空港
戦後、多くの軍用飛行場は民間空港になり、戦前の空港は元の役割に復帰した。 ジェット機時代に到来した飛行機の急速な成長には、世界中の空港施設が同様に急速に拡大する必要がありました。

ジェット機の飛行機が大きくなり、飛行機1台あたりの旅客数が増えたため、航空機、乗客、手荷物を取り扱うために、より大きくより洗練された装置が開発されました。

レーダーシステムは、いつでも空の多数の航空機を管理するために必要な航空交通管制設備を備えた一般的なものとなった。

滑走路は長くて滑らかになり、新しい、より大きく、より速い機体に適応し、安全性の考慮や夜間の飛行は滑走路の照明を大幅に改善した。

主要空港はそのような広大で忙しい場所になり、環境への影響が大きくなり、新しい空港の設置や既存の空港の拡張が大きな社会的政治になった。