Title: エアバスA300 (Airbus A300)
Section: 機体の特徴
Subsection: 形状・構造

A300の最大の特徴として、250席から300席級というサイズの旅客機を双発機として実現したことがあげられる。A300は、客室内に2本の通路をもつワイドボディ機である。片持ち式の主翼を低翼に配置した単葉機であり、左右の主翼下に1発ずつターボファンエンジンを備える。尾翼も低翼配置で垂直・水平尾翼ともに胴体尾部に直接取り付けられている。降着装置は前輪式配置で機首部に前脚、左右の主翼の付け根に主脚がある。A300第1世代の機体全長は53.62メートル、全幅は44.84メートル、全高は16.53メートルである。A300の胴体は真円形断面で外径が5.64メートル、胴体長はA300B2/B4で52.03メートルである。A300の胴体外径は巡航時の抵抗を抑えるため、同時期に開発されたワイドボディ機のDC-10（6.03メートル）やL-1011（5.97メートル）よりも細い。胴体構造は円形断面のフレーム（円框）と前後方向に延びる縦通材、そして外板の組み合わせで強度を保つセミモノコック構造である。フレームは21インチ（53センチメートル）間隔で配置され、1座席列に最低1か所の窓が確保できるようになっている。A300は胴体尾部がかなり細長くなっているのが特徴で、離着陸時に引き起こし角を十分にとれるよう尾部下面を大きく跳ね上げた形状となっている。これにより客室後部の床は、後方に向かって僅かに上り勾配がつけられている。尾部を長くしたことで尾翼面積が小さく済み、巡航時のトリム抵抗低減などの利点があるとされたが、発展型のA300-600では胴体の平行な部分を延ばして尾部構造は短縮されている。主翼はテーパーのついた後退翼である。主翼は胴体と一体となった中央翼と左右の片持ち翼で構成される。片持ち翼は、翼幅方向に延びる桁を複数配置し、前後の桁と上下の外板とで箱型を作り応力を分担する箱型応力外皮構造である。A300の片持ち翼は、エンジンパイロンのやや外側を境に外翼と内翼に分けられ、外翼は2本桁構造、内翼は3本桁構造となっている。A300の主翼外板は外翼部と内翼部で分割して継ぎ手で繋ぐ方式を採用し、複雑な曲面の製造を避けている。フェイルセーフ性を確保するため747、DC-10、L-1011といった他のワイドボディ機では翼幅方向には継ぎ目を設けていないが、主翼の製造を担当したホーカー・シドレーは当時、翼幅にわたる一枚式の外板を製造できる設備をもっていなかったため、製造方法をシンプルにできる構造が採用された。主翼平面形の主なパラメータを見ると、全幅が44.84メートル、主翼面積が260平方メートルでアスペクト比は7.7である。25パーセント翼弦における後退角が28度と比較的浅い一方、翼厚比は10.5パーセントとやや厚めである。浅い後退角は低速時の操縦性を向上しやすいほか、翼根部の曲げモーメントの低減にも繋がり、厚い翼厚比と合わせて構造強度上有利であり構造重量の低減が図られている。主翼の翼型には開発当時の最新技術である「リア・ローディング翼型」が採用されている。この翼型の翼断面は前縁が大きな丸みを帯び、上面は比較的平らで下面は後縁がえぐられたような形状である。高亜音速や遷音速で飛行すると、機体の飛行速度がマッハ1以下でも翼面上を流れる空気は局所的に音速を超えることがある。音速を超えた気流は大きな負の圧力を示し、翼を引きつけるよう作用する。しかし、この気流は翼面上の後方に向かって最終的に飛行速度まで減速するため、音速以下に戻るところで衝撃波が発生して抵抗の急増や飛行性の急変を起こす。巡航状態におけるリア・ローディング翼型の圧力分布は、翼上面の前縁付近に負圧が最大になる地点（すなわち流速が最大になる地点）があるがそのピークは従来のピーキー翼型と比べて低く、翼表面の流速が音速を超えても抵抗が急増しない。続く上面の圧力分布は翼弦長の中程までほぼ一定で、そこから後縁に向けて穏やかに低下する。一方翼下面では、一旦負圧が上昇するが後半部のえぐりにより流れが減速されて上面との圧力差が確保されるため、翼弦上の後方で多くの揚力を得ることができる。この翼型の特性は、1960年代にアメリカ航空宇宙局 (NASA) が開発したスーパークリティカル翼型と基本的に同じであるが、翼の設計を行ったホーカー・シドレー社は、NASAとは独立にリア・ローディング翼型の開発に至ったとしてスーパークリティカル翼型の一種とは認めていない。リア・ローディング翼型は衝撃波の発生を遅らせ揚力係数を増加できることから、後退角と翼厚比を同じくした場合に従来の翼型よりも高速で飛行できる。しかし、欧州域内を結ぶ短中距離機として開発されたA300では高い巡航速度は不要とされ、前述の通り後退角を減らし翼厚比を大きくする設計がなされた。主翼の空力設計が優れていたことが、A300が成功した要素の一つとも言われる。中央翼が貫通する胴体部分は、胴体のモノコック構造をそのまま通しているが与圧はされていないため、中央翼の上面に与圧を受けられるよう5本のトラス・ビームを通している。A300の主翼は低翼配置であるが、客室床の位置が比較的高いことから中翼に近い形で取り付けられている。これにより胴体の円筒内に主脚やエアコン装置を収納するスペースが確保できたため、胴体下側に翼と胴体の表面を滑らかに繋ぐフィレット（翼胴フェアリング）が張り出していない。主翼には動翼として、高揚力装置、エルロン、スポイラーを備える。高揚力装置には前縁に基本的にスラット、後縁にファウラーフラップを備える。スラットは主翼のほぼ全幅にわたり配置され片翼あたり3分割されている。他機ではスラットが途切れるエンジンパイロン部分についても、A300ではパイロンを避ける切り欠きを入れてスラットを通すことで揚力を稼いでいる。A300B1およびA300B2-100以外では離着陸性能を向上させるため前縁の翼根部にクルーガー・フラップが追加されている。スラットの展開角度は、着陸時には揚力係数が最大となる25度、離陸時には揚抗比が最大となる16度である。後縁のフラップは、展開時に2本の隙間が現れるダブルスロット型ファウラーフラップである。フラップは内翼部と外翼部で2分割され、後縁全幅の84パーセントを占める。このフラップは、まず後方に移動し、その後回転しつつ滑り降りるように展開される。フラップの後ろ側1枚はタブと呼ばれ、前側の1枚よりもさらに折れ曲がる機構を用いている。エアバスでは、この方式により簡単な機構で性能を高くできるとしていた。全開時には翼弦長が25パーセント増え、フラップが下がり始める前に7割まで展開される。フラップは、着陸時には揚力係数が最大となる25度まで全開になり、離陸時には揚抗比を稼げる16度までの展開となる。エルロンは低速度エルロンと全速度エルロンの2枚を備える。全速度エルロンは内翼部フラップと外翼部フラップの間に、低速度エルロンは外翼側フラップより翼端側に配置されている。エルロンリバーサルを防ぐため、翼端側の低速度エルロンはスラットやクルーガー・フラップが展開されている時のみ作動する。全速度エルロンは、フラップの作動と連動してフラップと同様の効果を発揮するフラッペロンとしても働く。主翼上面にはスポイラーが配置されている。スポイラーは片翼あたり7枚で、内翼側フラップの前方に2枚、外翼側フラップの前方に5枚である。内舷側から数えて4枚は、グラウンドスポイラー（空力ブレーキ参照）としてのみ機能し、外弦側の3枚はフライトスポイラーとしても働く。エルロンとスポイラーの横操縦能力の分担は、高速飛行時では80パーセントが全速度エルロン、20パーセントがスポイラーによって行われ、低速では全速度エルロンと低速度エルロンがそれぞれ36パーセント、スポイラーが28パーセントを分担しているとされる。水平尾翼は水平安定板と1枚式の昇降舵で構成される。逆キャンバー（後縁がそり上がる形状）の翼断面を持ち、翼幅が16.94メートル、翼面積が69.5平方メートルである。ピッチ方向のトリム調整（釣り合う姿勢の調整）ができるよう水平安定板自体が可動式となっており、油圧モータでボールスクリュージャッキが駆動されて+3度から-12度まで角度をとれる。垂直尾翼は垂直安定板と1枚式の方向舵で構成される。片側エンジン停止時の操縦性と横風時の着陸性能などを考慮して方向舵面積が大きく、同時に横方向の動安定を満足するよう垂直安定板も大きいため、翼面積は45.2平方メートルである。尾翼も箱型応力外皮構造で、垂直尾翼の下半分は3本桁でそれ以外は2本桁構造、舵面は板金構造である。エンジンはパイロンにより主翼下に1発ずつ吊り下げられている。A300のエンジンポッドは補器やパイロン取り付け面も含めてDC-10-30と同じで、違いは配管等の僅かな配置程度である。胴体尾部には補助動力装置 (APU) としてガスタービンエンジンが搭載されている。APUも当初はDC-10と同じものが採用されたが、A300にはやや大きすぎたことから、後により軽量・低騒音・低燃費のAPUに変更された。燃料タンクは主翼外翼の桁間全体が充てられ、左右それぞれのエンジンに燃料を供給するほか、左右タンク間での燃料移動も可能である。タンクは内舷側と外弦側に2分割されており、翼の強度的な負荷を抑えるため内側タンクの燃料から使用される。APUへの燃料供給も翼内のタンクから行われる。A300B4では中央翼の桁間にも燃料タンクが設けられた。さらに、A300B4-200では、後方貨物室に搭載可能なLD-3貨物コンテナ2個分に相当する追加燃料タンクがオプション設定されている。降着装置は引き込み式で、前脚は2輪式で前方へ格納、主脚は4輪ボギー式で内側へ格納される。主脚の車輪はアンチスキッド機能付きの油圧ディスクブレーキを有する。主脚のタイヤとブレーキはB2からB4への重量増に対応して次第に強化されている。尾部にはテールスキッドを備え、離着陸時に尾部が地面に接触してしまった際にはショックを吸収できるようになっている。A300の主要構造部材の大部分はアルミニウム合金が使用されている。主要部分の一部にはスチールやチタン合金も用いられているが、マグネシウム合金は一切使われていない。主翼の縦通材と外板はリベット接合で、胴体については外板とフレームはリベット、外板と縦通材は接着により接合されている。DC-10では接着は腐食の問題があるとして主構造部材には全く使用しなかったのと対照的に、エアバスでは腐食対策を十分に施すことで接着も採用された。また、費用対効果が見合う部品には一体削り出しも多用された。そのほか、二次構造部材の一部には複合材料も採用されている。たとえば、垂直安定板の縁部、翼胴フェアリングおよびトラックレールのフェアリングなどにはガラス繊維強化プラスチック (GFRP) が用いられ、水平安定板の翼端の一部には炭素繊維強化プラスチック (CFRP)が用いられている。