「主翼の前に短い翼を…」パッと見奇怪な飛行機、何がメリット？ 実はメチャ合理的です！
前翼機の形態や歴史、主翼とピッチモーメントの関係について解説されている。
主翼の前に配置される先翼が揚力とともに生じるピッチモーメントを打ち消すための役割を果たしている。
通常形態の飛行機では、主翼後方の尾翼を使ってピッチモーメントを補正しているが、前翼機では先翼を使用している。
私たちがよく見る飛行機の形態は、胴体の中ほどに主翼を配置して胴体後端に尾翼を配置した姿です。しかし、それとは逆に、主翼の前に「カナード」と呼ばれる先翼を配置したユニークな形態を特徴とする「前翼機」というスタイルの機体も存在します。なぜこのような形状なのでしょうか。
前翼機は、2024年7月22日からの29日までの一週間にわたって行われた、小型機の祭典とも呼ばれる航空ショー「EAAエア・ヴェンチャー」でもその姿を見ることができました。ここには、全米はもとより周辺諸国からも小型機やホームビルド機が集まりましたが、その中で前翼機は、ひときわ目を引くもののひとつだったのです。
メーカー製の前翼機といえば、先翼、そして胴体後部に2発のプロペラ・エンジンが並んで設置されている形状が特徴のビーチクラフト「スターシップ」が有名です。一方、単発機の前翼機は全てが自作機もしくはキットを組み立てたホームビルド機になります。
しかし、メーカー製の航空機においては、前翼機は珍しいスタイルではあるものの、実は前翼機の歴史は非常に長いのです。ライト兄弟が最初に動力飛行を成功させたフライヤー号も前翼機でした。
では、なぜ前翼構成とするのでしょうか。
飛行機が重力に抗って空を飛ぶことができるのは、主翼が発生させる揚力のおかげです。揚力は主翼の上を流れる気流と下を流れる気流の速度差により気圧差が生まれることで発生する上向きの力です。
ところが、このとき発生するのは揚力だけではありません。揚力の副産物として、主翼の前縁を押し下げ後縁を押し上げる方向の力「ピッチモーメント」も生まれます。
ライト兄弟は、このピッチモーメントを打ち消すため、そして機首の上げ下げの制御を行うために、迎え角が可変式の先翼を配置しました。
通常形態の飛行機は、それとは逆に主翼の後ろに尾翼を配置することでこのピッチモーメントを打ち消しているのですが、主翼は機体の重量に加え尾翼が発生させる下向きの力を負担せざるを得ないという欠点も抱えています。
