砥粒加工学会誌269

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３．２ 長距離飛行

３．３ 第二次世界大戦と高力アルミニウム合金

1935 年にダグラス社が民間輸送機の最初のベストセ

1939 年に第二次世界大戦が始まると，飛行機は兵器ラー機となる DC-3 型機の初飛行を行いました．この機として重要な役割を占め，戦争の勝敗の帰趨を決める体の胴体の構造様式は図 6（第 2 回掲載）に示すワーグまでになりました．戦争初期に日本の零式艦上戦闘機

ナー・ビーム桁を応用したセミ・モノコック方式で，図 7 に（零戦：図 8）は，その優秀な性能で米国の戦闘機を撃示すように現在の金属製旅客機と同様に機軸方向にス墜しました．そのため米国では零戦を調査するためにア

トリンガ，円周方向にフレームを直交する井桁状に組合リューシャン列島のアクタン島に不時着した機体を本国せた構造体に外板が張られており，全てジュラルミン製に持ち帰り，分析しました．この時，米国は零戦の主翼です．この構造は客室の気密が保たれているので，与桁に非常に強度の高い Al-Zn-Mg-Cu 系合金が使用さ圧，暖房が行われ，更にエンジン騒音も防がれて，乗客れていることを確認しました．それまではこのアルミニウは快適に過ごすことができました．それまでのラーメン構

ム合金系は非常に強度が高いことはわかっていました

造のキャンバス張りの胴体には，客室には与圧も暖房もが，耐応力腐食割れ性が劣り，構造材料としては使用ないため，乗客はコートなどの防寒対策をして搭乗し，できないと考えられていました．しかし，当時の住友伸エンジンからのひどい騒音を我慢していたので，雲泥の銅所(現 UACJ)の五十嵐勇が微量添加元素に Cr を使差でした．

用して金属組織を制御することにより耐応力腐食割れ性を改善し，ESD(Extra Super Duralumin: 超々ジュラルミン)として製品化しました．それを受けて零戦は飛行機として世界で初めて高強度 Al-Zn-Mg-Cu 系合金を採用しました．米国も零戦の ESD 合金に類似した合金を開発・実用化し，これ以降の飛行機の主要構造材料にAl-Zn-Mg-Cu 系合金が使用されるようになり，今日まで改善されながら継続して使用されています．

図 7 旅客機のセミ・モノコック構造 3)DC-3 型機は 21 人乗りで約 8 時間で西海岸と東海岸を結ぶ航空路を開設し，航空輸送会社を旅客輸送のみで経営が成り立つようにした記念碑的な飛行機となりました．この機体のセミ・モノコック構造を実現するのに，アルミニウム合金が非常に重要な役割を果たしていま

図 8 零式艦上戦闘機 6)

す．鉄鋼材料で同様の構造を製造したら重量超過で飛現在，鋳物を除くアルミニウム合金は米国アルミニウ

行機は離陸することができなかったでしょう．この頃，米ム協会に登録して番号を付けることになっており，4 桁の国ではジュラルミンを超える高い強度の合金開発が行数字で識別されます．飛行機の構造用高力アルミニウ

われており，Mg 添加量を増加した Al-Cu-Mg 合金が超ム 合 金 で あ る Al-Cu-Mg 系 合 金 は 2000 番 台 ，ジュラルミン(Super Duralumin）として製品化され，DC-3にも採用されました．この超ジュラルミンはその後も改良を重ね現在の飛行機の構造材料として継続して使用されています．

Al-Zn-Mg-Cu 系合金は 7000 番台の番号が与えられています．元祖ジュラルミンは 2017，超ジュラルミンは2024，超々ジュラルミンは 7075 です．これらのアルミニウム合金の詳細な化学成分規定は米国アルミニウム協

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会のホームページから入手できます 7)．

まず初期の軍用機の面では，後退翼をもつ主翼を装第二次世界大戦で大活躍したレシプロエンジン搭載着した高速ジェット戦闘機が出現します．それまでのレ機の中で最高性能の戦闘機と言われたノースアメリカン

シプロエンジン機では主翼は胴体に直角に取り付けら社 P-51「ムスタング」戦闘機の最高速度は 702km/h でしれていました．しかし，飛行機の飛行速度が速くなるとた．これはライト兄弟のライトフライヤー号の速度の 44 倍

主翼の先端の空気の流れも速くなり音速に近づきます．

高速です．また，長距離爆撃機として日本本土を空襲しすると空気抵抗が急激に増大します．後退角をもつ主たボーイング社 B-29 は日本とマリアナ諸島の約 2,300km

翼は空気の流れる速度を遅れさせる効果があり，高速の距離を 5 トン以上の爆弾を搭載して平均巡航速度飛行には有利になります．

350km/h を超える速度で約 12 時間かけて往復しました．

初期のガスタービンエンジンは推力が小さく，音速をB-29 の全飛行距離は約 4,500km と，ライトフライヤー号超えることはできませんでした．代表的な戦闘機としての飛距離の 1,700 倍になります．わずか 50 年弱の間のは，ライセンス生産により航空自衛隊に配備されたノー飛行機の技術的進歩は，信じられないほど急速でした．

スアメリカン社 F-86F 戦闘機があります．しかし，その後，第二次世界大戦ではレシプロエンジンを動力とする機体形状のエリアルールの発見，エンジンの推力向上飛行機が大活躍しましたが，レシプロエンジンの限界もにより，ついに音速を超える機体が実現しました．F-86F見えてきました．この限界を打ち破る動力としてガスター戦闘機の後継機としてライセンス生産されて航空自衛ビンエンジンが開発されました．初めてガスタービンエ隊に配備されたロッキード社 F-104 迎撃戦闘機は音速ンジンの推力のみで飛行したのはドイツのハインケル社の 2 倍のマッハ 2.0 の速度で飛行できました．

が製造した He178 型機と認められています．しかし，こジェット旅客機としては，図 10 に示すイギリスのデ・ハの時搭載されたガスタービンエンジンは遠心圧縮式とビランド社コメット型機が良く知られています．大西洋横呼ばれる現在のガスタービンエンジンとは異なる方式の断航路に就航した最初のジェット旅客機でもあるこの機もので，推力が小さく速度もレシプロエンジン機と大きく体は 2 機が飛行中に墜落する事故で有名になりました．

変わりませんでした．その後，ユンカース社，および今この事故を受けて墜落原因が徹底的に追及され，そのではドイツの高級自動車会社として知られる BMW 社が，結果，現在の旅客機の安全性は大きく向上しました．そ現在のガスタービンエンジンと同様の多段軸流圧縮式の後，第二世代ジェット旅客機と言われるボーイング社と呼ばれる方式のガスタービンエンジンを製造し，これB707 型機，ダグラス社 DC-8 型機が相次ぎ就航し，これを搭載したメッサーシュミット社 Me262 型機（図 9）が，世らの機体はコメットの約 5 倍の乗客を搭乗させることがで界で初めて実際の戦争に投入されたジェット機になりまき，航空運航会社は旅客運航効率が高いそれらの大型した．終戦後，戦勝国のソ連，アメリカともにこの Me262機に移行し，コメットは退役しました．

型機を自国に持ち帰り徹底的に調査を行い，さらに開発に従事したドイツ人技術者を自国に招聘し，その後のジェット機時代が訪れます．
４． 二十世紀後半
４．１ ジェット機時代の幕開け
1945 年に第二次世界大戦が終了後，飛行機の動力

図 10 デ・ハビランド コメット旅客機 9)はレシプロエンジンからガスタービンエンジンの時代に進みます．軍用機から始まったガスタービンエンジン化はやがて民間旅客機にも波及します．

参考文献
3) 久世紳二：旅客機の開発史，（社）日本航空技術協会，(2006)，32，60，57，56，3，183．
6) https://ja.wikipedia.org/wiki/零式艦上戦闘機
7) http://www.aluminum.org/sites/default/files/Teal_Sheets.pdf8) https://ja.wikipedia.org/wiki/メッサーシュミット_Me262
9) https://ja.wikipedia.org/wiki/デ・ハビランド_DH.106_コメット
注：本連載は6回に分けて掲載されております．項目，図番および参考文献は第1回から連続しています．

図 9 メッサーシュミット Me2628)

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