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日本の航空エンジン改善は？ 青江 14/8/24(日) 13:33

卵が先か ロク 14/9/10(水) 7:01

Re:卵が先か 片 14/9/10(水) 13:26

Re:卵が先か ロク 14/9/12(金) 8:31

Re:卵が先か 片 14/9/12(金) 15:31

Re:卵が先か ロク 14/9/13(土) 8:04

日本機の方がなりふり構わなくなってゆく 片 14/9/13(土) 10:16

追いつめられての改修ではなく ロク 14/9/14(日) 8:18

堂々巡りになってますが 片 14/9/15(月) 6:20

エンジンの じゃま 14/9/14(日) 16:48

Re:エンジンの 片 14/9/15(月) 6:58

胴体について じゃま 14/9/14(日) 16:28

Re:胴体について 片 14/9/15(月) 7:02

想像ですが・・・ おうる 14/9/10(水) 20:51

Re:想像ですが・・・ ロク 14/9/12(金) 8:51

再び、どういう時期だったのか 片 14/9/12(金) 18:47

Re:再び、どういう時期だったのか ロク 14/9/13(土) 8:15

Re:再び、どういう時期だったのか 片 14/9/13(土) 10:03

卵が先か

ロク - 14/9/10(水) 7:01 -

> 発動機出力に限界がありつつ過大な要求をされている場合には、徹底して抵抗源を潰してゆくしかありません。

細い胴体に合う小直径のエンジンにするから馬力が出ないのか、馬力が出ないからエンジン直径も胴体も細くしたいのか・・・

> 程度はともかくとして、日本の飛行機でもしばしば行われていることです。

その「程度」が結構ちがうなあ、という感じがしています。
ＹＰ－３７では前後に並べたのを、Ｐ－４７ではＲ－２８００の全面投影面積からはみ出してもいいや、馬力が出るなら、と「割り切った」のではないか、この判断は日本では出来ただろうか・・・と。


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Re:卵が先か

片 - 14/9/10(水) 13:26 -

> > 程度はともかくとして、日本の飛行機でもしばしば行われていることです。
>
> その「程度」が結構ちがうなあ、という感じがしています。
> ＹＰ－３７では前後に並べたのを、Ｐ－４７ではＲ－２８００の全面投影面積からはみ出してもいいや、馬力が出るなら、と「割り切った」のではないか、この判断は日本では出来ただろうか・・・と。

雷電も紫電も、発動機の前面投影面積よりも胴体の最大厚の方がずっとある機体ですよ。


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想像ですが・・・

おうる - 14/9/10(水) 20:51 -

> 細い胴体に合う小直径のエンジンにするから馬力が出ないのか、馬力が出ないからエンジン直径も胴体も細くしたいのか・・・

　両方かと思いますが、どちらが最初かと言えば後者でしょう。
　考慮に入れるべきは液冷エンジン戦闘機の存在です。

　シリンダーの大きさはすでに限界に達しており、エンジンの出力を稼ごうと思えばシリンダーの数を増やすしかない。
　単列星型では７～９気筒が限界だったところにV型エンジンが登場し、エンジン1基あたり12気筒までシリンダーを増やせるようになった。出力は単列星型の約1.5倍。
　その後、複列星型が実用化して１４～１８気筒まで増やせるようになった。出力は（18気筒なら）V12の1.5倍にまで増やせるようになった・・・が、星型エンジンなので前面投影面積は2倍を軽く超えてしまう。前面投影面積と出力の比を液冷エンジン並みにしようと思えば、出力も2倍を超えてくれないと（少なくともエンジン単体で見る限り）勝負にならないが、そんな大出力は3列以上にしないと星型エンジンでは成り立たない。そして3列や4列なんてまだ誰も成功していない。
　1.5倍に満たない出力で半分の前面投影面積しかないエンジンを積んだ機体に対抗しなければならない・・・となると、一見無理のあるダイエットに挑戦してしまうのも致し方ないように思われます。

　そうなると、もしＶ型12気筒より先に複列星型が普及して世界の戦闘機の主流エンジンが空冷星型になっていたら、日本の星型エンジンの直径への要求も少し下がって、将来の出力向上を見越した余裕のあるものになったのだろうか？
　逆にＶ型よりも更に高出力で前面投影面積が小さいＷ型18気筒エンジンが成功していたら、日本のエンジン開発は液冷エンジンに対して史実よりも比重を置いたものになったのだろうか？
　というような疑問が湧いてきます。


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Re:卵が先か

ロク - 14/9/12(金) 8:31 -

エルエスの１／１４４でもふくよかさは覚えていますが、少なくとも雷電のそれは空力的な損を承知で、ではなかったのではないでしょうか。


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Re:想像ですが・・・

ロク - 14/9/12(金) 8:51 -

> 　そうなると、もしＶ型12気筒より先に複列星型が普及して世界の戦闘機の主流エンジンが空冷星型になっていたら、日本の星型エンジンの直径への要求も少し下がって、将来の出力向上を見越した余裕のあるものになったのだろうか？
> 　逆にＶ型よりも更に高出力で前面投影面積が小さいＷ型18気筒エンジンが成功していたら、日本のエンジン開発は液冷エンジンに対して史実よりも比重を置いたものになったのだろうか？
> 　というような疑問が湧いてきます。

拝読して少し視野が広がった気がします。
ある時点における性能向上の制限要因と、その時点で予測されていた次世代での制限要因と、両方を上手く理解できればいいのでしょうが、特に後者には無知を恥じるばかり。

前面投影面積あたり馬力と、馬力当たり重量のどちらが重要かとか、
高過給への対応性の重要度とか、
最終世代ではプロペラ効率が制限要因になるから馬力さえ出ていればわりと何でも同じとか、

いろいろ移り変わり、予測もまた移り変わり、ということでしょうか。
そして、日本が踏ん張るべきだった３０～３５年くらいに次世代液冷の基礎習得に挑戦したが実らず、と・・・


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Re:卵が先か

片 - 14/9/12(金) 15:31 -

> エルエスの１／１４４でもふくよかさは覚えていますが、少なくとも雷電のそれは空力的な損を承知で、ではなかったのではないでしょうか。

それは違います。
空力的な得失でいえば、高速機としての「得」をとろうとしてのことです。

あれはもともと、海軍航空廠科学部で栄のような星形空冷発動機を、DB601装備の場合と同じくらいまで抵抗を減らして装備できないか、という研究があって、その結果を火星に拡大したものです。

そのこと自体は雷電でも功を奏しているのですが、要求を実現できるところまで抵抗を減らそうそして操縦席を埋め込ませたり、表面積を減らそうとして胴体断面を円に近くしてしまったために、視界が問題になってしまったのです。


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再び、どういう時期だったのか

片 - 14/9/12(金) 18:47 -

> いろいろ移り変わり、予測もまた移り変わり、ということでしょうか。
> そして、日本が踏ん張るべきだった３０～３５年くらいに次世代液冷の基礎習得に挑戦したが実らず、と・・・

昭和10年頃というと「単葉」「密閉風防」「片持ち式一本脚」または「引込脚」「沈頭鋲」「表面平滑塗装法」と、機体設計における空力的な改善がひとときに訪れた時期です。これらは全然別個な技術なようで一体に関連したものだったのですね。
そうしたひとつひとつで稼ぎ出した何ノットかを総和して速度を向上させるという。

空倒V、水倒Vへの注目もそうした一連の中で起こったことだと理解しています。せめて星形空冷でそこへ近づけないかとした瑞星も、です。

日本では、そのようにして機体設計の流体力学的改善が実用的なデータを残し始めて、はじめて火星のような大直径発動機を搭載した上で同じことができる余地はないかとなって、雷電や強風、閃電のような方向性へ進んでみることも出来るようになったわけです。一足飛びに、ではなく。


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Re:卵が先か

ロク - 14/9/13(土) 8:04 -

> 空力的な得失でいえば、高速機としての「得」をとろうとしてのことです。

二重否定がわかりにくかったですね、ごめんなさい。

雷電は空力の得のため太くしたが、Ｐ－４７は空力的な損を承知で熱対策を優先したのではないか、と言いたかったのです。


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Re:再び、どういう時期だったのか

ロク - 14/9/13(土) 8:15 -

> 日本では、そのようにして機体設計の流体力学的改善が実用的なデータを残し始めて、はじめて火星のような大直径発動機を搭載した上で同じことができる余地はないかとなって、

アイディアは(ジービーはともかく)I-15、I-16、F3Fなど見て知っていたが、横目で見るだけで自分たちでは単純な頭でっかちの大直径単胴は試作はしなかった。
A5MもP-26式に、あるいはブルドッグ等と同じく、胴体扱いはクランクケース、シリンダは突起物的扱いであった、このシリンダの出っ張りが嫌で嫌で細いエンジンに恋した。

データが紡錘理論としてまとまって初めて雷電的な太胴、という流れでしょうか。


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Re:再び、どういう時期だったのか

片 - 14/9/13(土) 10:03 -

> > 日本では、そのようにして機体設計の流体力学的改善が実用的なデータを残し始めて、はじめて火星のような大直径発動機を搭載した上で同じことができる余地はないかとなって、
>
> アイディアは(ジービーはともかく)I-15、I-16、F3Fなど見て知っていたが、横目で見るだけで自分たちでは単純な頭でっかちの大直径単胴は試作はしなかった。
> A5MもP-26式に、あるいはブルドッグ等と同じく、胴体扱いはクランクケース、シリンダは突起物的扱いであった、このシリンダの出っ張りが嫌で嫌で細いエンジンに恋した。
>
> データが紡錘理論としてまとまって初めて雷電的な太胴、という流れでしょうか。

九七戦はノモンハンでI-16と対峙していますが、九七戦の方が水平最大速度で優速でした。
しかも、この九七戦は試作時に、翼の長い軽戦とするか、翼面積の小さい重戦とするかで議論があり、結果として翼の長い方（抵抗の大きい方）に寄せた設計で完成させられたものです。
なので、次のものとしては、さらに速度を向上させる方策として翼面積を小さくしたキ四十四へ向かっています。
I-16の胴体設計には特に魅力は感じられなかったのではないでしょうか。


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日本機の方がなりふり構わなくなってゆく

片 - 14/9/13(土) 10:16 -

> 雷電は空力の得のため太くしたが、Ｐ－４７は空力的な損を承知で熱対策を優先したのではないか、と言いたかったのです。

空気吸入をある程度優先して機首を短くした点では、紫電改、烈風A7M2も同様です。
最も原理主義的っといってよいかもしれない十五試水戦からスタートし、紫電、紫電改試作機と経て、紫電改量産機はカウリングの前の方を短縮して前面開口を大きく取るようになっています。
http://www.warbirdphotographs.com/NavyJB&W2/N1K-50.jpg
烈風もA7M1からA7M2にかけて同様なカウリングの形状変化があります。

それでもしかし、P-47の方がよほど空力的には上手くまとめてると思うのですが。

http://ja.wikipedia.org/wiki/P-47_(%E8%88%AA%E7%A9%BA%E6%A9%9F)#mediaviewer/File:Republic_P-47N_Thunderbolt_in_flight.jpg

そして、そのP-47はH型、J型、XP-72の方に向かうようになってゆきます。


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追いつめられての改修ではなく

ロク - 14/9/14(日) 8:18 -

開発は連続的ですから、たいていの新工夫は「改修」と解することもできてしまいますが、また、細かな空力処理の上手下手の話でもなく、

新規設計時の基本的な配置案について、

日本では狭い枠があったのかなあ、と思えるのです。

前面投影面積が小さいYP-37、YP-39だけでなくYP-43配置も試みた割り切り(XP-72でも子持ちシシャモのままですし)。
あるいは内翼ラジエターを諦め、液冷なのに空冷なみの前面投影面積として、でも早く戦力化できたタイフーン／テンペストのあごの割り切り。
タテに並べたF4Uと違って二階建てにしたF6Fの割り切り。
雷電はこちらに近いと感じてはおります。

その時はキ－２７のほうが優速であっても、先々の事情によっては使えるかもしれないとて、「ああいう手もあるんだな」と研究しなかったのかなあ、と不思議なのです。


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胴体について

じゃま - 14/9/14(日) 16:28 -

> あれはもともと、海軍航空廠科学部で栄のような星形空冷発動機を、DB601装備の場合と同じくらいまで抵抗を減らして装備できないか、という研究があって、その結果を火星に拡大したものです。

空技廠の実験は、プロペラの無い状態で行われたのではなかったのでしょうか。
プロペラ後流は拡大流なので、ああいう飛行船みたいな紡錘形が最適とは言えない。

Fw190も二式単戦も、頭でっかちは承知の上で、後方をぎゅうぎゅう絞って
600km/hを超えている。


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エンジンの

じゃま - 14/9/14(日) 16:48 -

> > 雷電は空力の得のため太くしたが、Ｐ－４７は空力的な損を承知で熱対策を優先したのではないか、と言いたかったのです。
>
> 空気吸入をある程度優先して機首を短くした点では、紫電改、烈風A7M2も同様です。
> 最も原理主義的っといってよいかもしれない十五試水戦からスタートし、紫電、紫電改試作機と経て、紫電改量産機はカウリングの前の方を短縮して前面開口を大きく取るようになっています。
> http://www.warbirdphotographs.com/NavyJB&W2/N1K-50.jpg
> 烈風もA7M1からA7M2にかけて同様なカウリングの形状変化があります。

空気吸入には、開口面積の影響はそれほど大きくない。
500km/hで飛んでいるときの動圧は750mmHg程度です。
過給器のギア比を変えたほうが簡単であるけど、それに喰われるパワーがもったいないから少しでも開口面積を増やす、でも空気抵抗は増える、という、なりふり構わない状況ですかね。

そして、空気抵抗と冷却のトレードオフですが、空気抵抗を減らすほうが、はるかに良い。
なぜかというと、空気抵抗は速度の２乗に比例して増えるが、冷却のほうは、だいたい0.8乗でしか良くならない。

空気抵抗を減らすのに注力する方が、ずっとお買い得です。


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堂々巡りになってますが

片 - 14/9/15(月) 6:20 -

> 新規設計時の基本的な配置案について、
> 日本では狭い枠があったのかなあ、と思えるのです。

> 「ああいう手もあるんだな」と研究しなかったのかなあ、と不思議なのです。

・日本では、基礎研究が不足し、もっていないデータもあったので、使える「手」が少なかった。

・基本的に日本の航空工業会は器が小いものでしかなかったために、脇道へそれるような研究にまで動員できる人材の絶対数がなかった。

先に述べた以上2点でだいたい理解可能なことだと思います。


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Re:エンジンの

片 - 14/9/15(月) 6:58 -

下の「胴体について」も同様ですが、じゃまさんの論は「なぜそうなってしまったのか」を解決しようとしないところに特徴がありますね。


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Re:胴体について

片 - 14/9/15(月) 7:02 -

> 空技廠の実験は、プロペラの無い状態で行われたのではなかったのでしょうか。
> プロペラ後流は拡大流なので、ああいう飛行船みたいな紡錘形が最適とは言えない。
>
> Fw190も二式単戦も、頭でっかちは承知の上で、後方をぎゅうぎゅう絞って
> 600km/hを超えている。

その辺のことはこれまでにもあちこちで書かれてきたことですよね。

ちなみに、キ四十四の600km/h超えは外鈑の継ぎ目をパテ埋め、目張りするなどしたカスタム仕様の実験機によるものです。

キ四十四が胴体を絞っているのはまず間違いなく糸川英夫技師によるものですが、
・彼はそれをどこから得たのか。
・それはなぜ陸海軍全体で共有されなかったのか。
・キ四十四実機を見た空技廠科学部は特にはリアクションを起こしていないように見えます。なぜか。

これらの答えにはひょっとしたら合理的ではないものも含まれているのかもしれません。
しかし、そうした非合理まで含めて「歴史」なのです。


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