Luminescence

飛行機とヘリのいいとこ取りをしたい……というのは、昔からある願望だった。しかし、これは言う程簡単なことではない。

ヘリのように垂直離着陸を行うためには、まず機体の総重量より大きな推力を持ったエンジンが必要になる。そして、何らかの手段で、離着陸やホバリングの時には垂直方向に、それ以外のときは水平方向に、その推力を作用させる必要がある。

そんなこと誰だって分かるでしょ……と、これを読んでおられる方の多くは思われるだろう。しかし、本当にそうだろうか？

まずエンジン推力に関してだが、航空機の性能をはかる基準のひとつに、機体重量と水力の比率である「推力比」が評価基準として用いられることがある。クルマにおけるパワー・ウェイト・レシオと考え方は同じだが、この推力比が1を上回る航空機、というのは、実はほんの一握りと言っていい。非常に高度な機動を求められる戦闘機においてですら、この推力比が1を上回るようになったのは、ほんのここ30年程のことである。そもそも、そのような高い推力を使わずに効率良く飛行できることこそが、固定翼機の一番のメリットなのだから、通常の固定翼機のエンジンは、それ自体で機体を持ち上げる程の力は持たないのが、むしろ当たり前のことなのだ。

そして、推力の向きを変えるということを考えた場合、一番最初に考えるのがエンジンの向きを変えるということだろうと思うのだが、航空機の機体において、エンジン取り付け部には常に推力がかかり続けるもので、その部分には高い機械強度が要求される。簡単に動かせるようなものではないのだ。

そして、これは案外普通の方々が気付かれないことなのだけど、ものを垂直に上げ下げするためには、ものの重心と力の作用点が鉛直線上に並んでいなければならない。つまり、垂直に力をかけるときに、その力を合成したときの作用点が、機体を上や下から見たときに重心にぴったり重ならなければならないのだ。このことは、エンジンの配置に対して大きな制約になる。よくアニメ等で、噴射の向きだけくるりと変えて……とやっているけれど、あの噴射を合成したものは重心と鉛直線上に重なっているのだろうか？ もし重なっていなければ、機体はくるりと回って一瞬で引っくり返ってしまうはずなのだ。

……さぁ、かくして、垂直離着陸のための奇想天外な航空機が数々造られることになったのだ。

まず、アメリカで試みられたのがこれ。

左がコンベア XYF-1 ポゴ、右がロッキード XFV-1 である。えー……分かりますかね。構造上の問題をクリアしつつ推力を下に向けるために、機首を真上に向けてしまえばいい、という発想で作られた試験機である。ちなみにポゴの方は垂直離陸から水平飛行に移行することに成功しているが、XFV-1 の方はそれさえできなかった。そして着陸は、どちらも無理……理由は簡単で、後方視界（というか下方視界というか）が十分に得られず危険だから、というものだった。そして何より、この時点で世は既にジェット機の時代になっていた。このようなプロペラお化けみたいな飛行機では使いものにならない……という結論で、計画は中止された。

しかし、アメリカは少々諦めが悪かったようで、この発展形をジェット機で作製した。

これはライアン X-13 という試験機で、左の板の上に左右に張られたワイヤーに、機首下部のフックを引っかけておいて、自力で浮いてそれを外して離陸、自力で垂直浮遊しながらフックをワイヤーに引っかけて着陸する……というものである。これは何と、ちゃんとその一連の離発着をし仰せた。嘘だと思われそうなので動画をリンクしておく：このように、目論見通りの実験に成功したのだけど、単体の航空機としての有用性に欠ける、ということで、結局計画は中止されている。

これらの試験機が共通して抱えていた問題は、遷移状態（垂直離着陸から水平飛行に、もしくは水平飛行から垂直離着陸に移行する状態）が著しく不安定だった、ということだ。この形式では推力の向きを微妙にコントロールすることはできない。推力の向きイコール機体の向き、だから、遷移状態を通過するためにはある意味「勢い」に頼らざるを得ないのだ。そしてその余波を吸収し損ねると、失速・墜落はすぐそこにある。これでは実用化のしようはなかったろうと思わざるを得ない。

もう少しマトモな発想で……ということで、実際に何とかものになったものを見ると：

これはベル X-14 という試験機である。機首の豚の鼻みたいなのがジェットエンジンで、このエンジンのノズルだけを下に向けることで、垂直離着陸を行おうというものである。この X-14 は成功を収め、なんと1957年の初飛行から24年間も研究機として使われ続けた。

しかし、少し考えると、この X-14 の発想は今一つだったことに気付くと思う。ジェットエンジンは最後尾から推力を生む排気を放出するので、先に言った「重心と力の作用点が鉛直線上に並ぶ」状況を作るために、エンジンをこんなに前の方に積まなければならない、ということになる。その結果として、重心が前の方に来てしまう。そうなると、今度は揚力を生む翼の位置と重心との兼ね合いから、翼も前の方に持ってこなければならない。とどめに、コックピットも前の方にないと困る……ということで、飛行機としてのバランスが崩れた代物になってしまうのだ。

イギリスのロールスロイスは、この問題を解決するための画期的なエンジンを開発した。ジェットエンジンというのは、吸入した空気を圧縮し、燃焼室に送って燃料と混ぜて燃焼させ、燃焼ガスを排気として噴射するわけだけど、吸入した空気の一部を噴射するノズルを増設すれば、エンジンの前の方にも噴射口を作ることができる。まあ、言うだけなら簡単なのだけど、この発想を活かしたペガサスエンジン（下左）によって、有名なハリアー（下右）が実用初の垂直離着陸機として作られることになった。

ハリアーは1968年から実戦配備された。既に本家のイギリスでは退役してしまっているが、アメリカでは海兵隊（そう、やはり海兵隊なのである）の攻撃機として、今でもバリバリの現役である。現在開発中の F-35B が実戦配備されるまで、ハリアーは現役であり続けるだろう。

さて、ここまでは、主に戦闘機系の機体で垂直離着陸機の変遷を見てきたが、次は輸送機、そしてヘリコプターに近い方からのアプローチの例を見ていくことにしよう。オスプレイの系譜は、実はこちらの方なので。

次に、「なぜオスプレイが必要とされているのか」について。

ヘリコプターは便利な航空機である。滑走路なしで離発着できるし、空中に静止したり、ゆっくり任意の方向に動くこともできる。だから、滑走路のない艦船から離船して、滑走路のない陸上地点で着陸し、再度そこから離陸し、船に戻る……というようなことが行えるわけだ。

しかし、ヘリコプターには、その構造に起因する本質的な問題がふたつある。それが速度と航続距離の問題である。

ヘリコプターは、ローターが揚力と推進力の双方を担っている。もし速度を上げたいならば、ローターの回転速度を上げるしかないわけだが、ローターの回転速度には限度がある。ローターの端部（外周部）の対気速度が音速に近付くと、抵抗や振動が生じるためである。また、進行速度と回転速度がともに大きくなってくると、ヘリの右側と左側とで、ローターの羽根が空気を切る対気速度の差が大きくなってくる。これは簡単なはなしで、ヘリの進行速度を V 、ローターの回転速度を v とし、ローターが時計回りだとすると、ローターの実際の大気速度 v' は、

v'_R = V - v ……右側
v'_L = V + v ……左側

∴ v'_R < v'_L

これらのような問題があるために、ヘリコプターの速度の物理的限界は時速 400 km 程度だろう、と言われている。実際には、CH-46 の巡航速度で時速240 km、改良型の CH-47 でも時速 270 km 程度である。世界最速のヘリといわれているアグスタウェストランド・リンクスでも、無改造での速度記録は時速 321.74 km である。これらは、たとえばプロペラ輸送機の代表格である C-130 ハーキュリーズの巡航速度 550 km には遠く及ばないものである。

また、ヘリコプターは常に大きなローターを回転させ続けなければならないために、燃料消費も問題になってくる。実際には、CH-46 の航続距離が 1100 km（外部タンク使用時）、改良型の CH-47 でも 2060 km である。これは空荷で直線飛行のときの値だから、人員や貨物を載せ、ホバリング等も行った場合の実際の行動範囲はせいぜい 7、800 km 程度、ということになる。

CH-47 を特殊任務用に改修した MH-47 は空中給油ができるように改修されている。ローターと給油機が接触すると大事故につながりかねないので、まるで槍のように長いプローブを装備することになるのだが、このようなプローブを用いて空中給油を行うとしても、先の速度の問題は如何ともし難い。行動可能な範囲は、速度と航続距離のかけ算で決まってくるわけだから、海という制約から解放された、とは言え、ヘリによる強襲揚陸作戦の行動可能な範囲は、決して広いものではない、ということになるわけだ。

こういう状況になると、ヘリと固定翼機のいいとこ取りができないか……という話が出てくるわけだ。実はその最初の実用的解こそがオスプレイなのである。これに関しては次のエントリで少し詳しく書こうと思う。

この問題に関して独立した文書を書こうと思っていたのだけど、あまりに書かなければならない内容が多いのでやめることにした。blog で書ける範囲で書いておくことにする。

まず、なぜオスプレイが求められているのか、という話から。今回問題になっているのはアメリカの海兵隊に関する話なのだけど……あーだから、海兵隊とは何ぞや、という話から書く必要があるのか。

というわけで、いくつかに分けて書くことにする。まずは「なぜアメリカ海兵隊がヘリを必要としているのか」から。

そもそも、アメリカ軍というのは5つの大きな組織に分けることができる：

• 陸軍
• 海軍
• 空軍
• 海兵隊
• 沿岸警備隊

では、海兵隊というのは何をするところか、というと、ざっくり言えば「海外への武力行使を行う軍」である。もちろん、陸・海・空軍も海外への武力行使を行うことがあるけれど、海兵隊はこの海外への武力行使を専門に行う軍なのである。だから「海」と付くにもかかわらず、陸上兵力、航空機、そして艦船を全て持っている。

沖縄にこの海兵隊が置かれているのは、東アジア圏内で何らかの軍事紛争が勃発した際に、それに対して即応するためである。具体的に何を行うか、というと、軍事紛争が勃発した地域に陸上戦力を送り込むのである。まさに「斬り込み隊」と言うべき任務を負う軍なわけだ。

第二次世界大戦のときの海兵隊の上陸の光景を見たければ、スピルバーグの『プライベート・ライアン』の最初の何十分かを見ればよろしい。その描写はいずれもただひたすらに残酷なのだけど、D Day に参加した生き残りの退役軍人達が皆「概ねあの通りだった」と言っているし、この作戦に従軍したロバート・キャパの遺した写真や彼の自叙伝『ちょっとピンぼけ』にある光景もこのままである（スピルバーグはあの映画を撮る際にキャパの写真を参考にしたらしい）。

そんなわけで、海兵隊は、軍隊の中でも特に危険な任務を負うことが多い。第二次世界大戦期とベトナム戦争期以外は徴兵を行わず……つまり志願兵のみで構成されるわけだ……、訓練は5軍中最も厳しいと言われている（キューブリックが映画化した『フルメタル・ジャケット』のあの風景だ……ちなみに『フルメタル・ジャケット』の原作者・共同脚本執筆者であるグスタフ・ハスフォードは海兵隊経験者で、当時の自らの体験を基にこれを書いたらしい）し、"Once a Marine, Always a Marine." （一度海兵隊員になれば、終生海兵隊員である）という言葉がある程に、海兵隊の経験者は一味違うという評価を受け、またそれを誇りとするらしい。

太平洋戦争の頃の海兵隊は、陸上戦力を揚陸艦と呼ばれる船で行動地域の近くまで運んで、底の平な上陸艇と呼ばれる小型船舶に兵や車両を載せて海岸に突っ込み、そこから陸上に進撃する……というやり方で作戦行動を行っていた。しかし、これにはいくつか問題があって、

• 船を使うので展開に時間がかかる。
• 上陸地点が海岸に限定されるため、待ち伏せや地雷原などを避け難い。
• そのために上陸開始の時点で激烈な戦闘となり、兵が死ぬ可能性が高い。

これも、詳しいことを書いているときりがないのだけど、海兵隊は1947年からヘリコプターの配備を行っていて、朝鮮戦争からベトナム戦争にかけて、さまざまな任務に用いていた。その中で、特にベトナム戦争期に注目されたのが、兵員輸送手段としてのヘリコプターの有用性だった。アメリカのフランク・パイアセッキが開発・実用化したタンデムローター型（相違なる方向に回る二つのメインローターで飛行するヘリコプター）ヘリが高い人員輸送力を持っていることに注目した海兵隊は、1961年に強襲揚陸作戦用ヘリコプターとして、ボーイング・バートル（パイアセッキの会社をボーイングが吸収合併した会社である）社の V-107 バートルのエンジン強化型を、HRB-1 シーナイト (Sea Knight) として導入を開始した。翌年、米軍の航空機等の呼称制度の改正があり、HRB-1 は CH-46 と名を改めることになった。

実は、ここで重要な役目を果たしていたのが普天間飛行場である。海兵隊は、この CH-46 を大規模に運用するために、複数の部隊をひとつの基地に集めた。それらの部隊の中には、そのままその基地に留まった部隊もあれば、ヘリ空母などに再配備された部隊もあるのだが、実はその集結基地こそが普天間飛行場だったのだ。1960年代中盤のベトナム戦争期だから、沖縄という場所になることは自然であろうが、海兵隊における強襲揚陸作戦用ヘリコプターの歴史は、実はそれらのヘリの拠点としての普天間飛行場の歴史と重なるといっても過言ではないのである。

CH-46 は、20名以上の兵員、もしくは約 5 t の荷物を運ぶことができた。改良型の CH-47 だと兵員30名、もしくは 10 t 以上の荷物を運ぶことができる。このヘリの登場によって、従来の船舶のみによる展開では考えられないような短期での兵員展開が可能になった。そして、海兵隊の「斬り込み」のフォーマットが、従来の船による海岸線からの上陸、という形態から、ヘリによる任意の地点への上陸、というものに一変したのである。

つまり、「世界の警察」であるアメリカ軍には、行動を決断してから即座に展開する上で、ヘリを用いた海兵隊の高速輸送による強襲揚陸作戦が不可欠なのだ、ということ。これが、「なぜアメリカ海兵隊がヘリを必要としているのか」の答である。

先日、拙 blog 『重みを軽んずる人々』で、僕の所属教会のグダグダぶりを書いたわけだが、今日はその後日談を。これをどうしても書かずにはおれないのだ。

まず、所属教会の広報誌のようなものが毎月配布されているのだが、その今月号に、何の前触れもなく以下のような記述が出た。

そして、僕のところにも記念誌らしきメール便が送り付けられた。その写真を以下に示す：

要するに、こういうことなのだろう。先日僕が耳に挟んだ、発送の重複が実際にあったかなかったかというそれ以前に、僕は信徒会の名簿に重複記載されている、ということなのだろう。しかし、発送時にそういうことにどうして気付かないのだろうか？ 名簿をチェックするときって、住所や名前でソートをかけてチェックしたりしますよね？ まあそれ以前に、重複などがないようにチェックするのは基本でしょう。そういうこともできていない。ますますもってグダグダである。

さて。僕は今、この2冊の冊子の入ったパッケージ（もちろん信徒会の奴に叩き付けるのだから開封なぞしてはいない）を前に、これは一体どういう意図なのか、と考えているところだ。これは俺に、2000円以上寄付しろ、ということなのか？ いやいや、そもそも寄付なんて自由意思なんだから、本来だったらこの2冊をそのままいただいて金なぞ振り込まなくても何も問題などない筈だ。倫理的に問題がある、と言われる方がおありかもしれないが、僕はその分を東日本大震災に寄付している。寄付というものは、その先を寄付する者が選択する自由が尊重されて然るべきだし、こんな冊子を作って、よりにもよってあの大震災から1年が経つ今年の三月十一日のその日に記念式典だなどと騒いでいた連中に、どうして寄付などする必要があるのだろうか？ 僕にはその理由が何ら思い当たらないのだ。

まあしかし、こんな冊子に金を出したくない、というこの意志を鮮明に表明するためにも、この冊子は叩き返す方がいいに決まっている。今度の日曜、教会で、衆人環視の前で、僕はこの要りもしない2冊の記念誌を突き返してくることにしたのだ。ああ、日曜が楽しみで仕方がないぜ。