ステルスだけではないF-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズル

F-22ラプターの2次元スラスタ・ベクトル・ノズル 航空機の技術
出典:EGLIN AIR FORCE BASE(米国空軍)のWebサイトからの画像(加工しています)

F-22ラプターは、最新のF-15EXイーグルIIF-15Eストライクイーグルなどと同じように、強力なエンジンを2基搭載し、超音速巡航だけでなく、2次元スラスト・ベクトル・ノズルにより機動性のポテンシャルも高くなっています。

F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、ステルス性能に加え、ピッチング方向のみの可動ですが、短距離離陸や高い機動性(運動性能)を実現しています。

ここでは、F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルについて、F-15EXイーグルIIの排気ノズルと比べて説明します。

F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズル

下図は、F-22ラプター(下図左側)とF-15EXイーグルII(下図右側)の排気ノズルの写真です。

  • 戦闘機のジェットエンジンの排気ノズルは、下図右側のF-15EXイーグルIIと同様の形状がほとんどです。
  • F-22ラプターは、2次元スラスト・ベクトル・ノズルとよばれる、機体のピッチング(上下)方向に±20度の範囲で可動します。(写真を見つけられませんでしたが、左右のノズルは上下・左右共に独立して動くようです。)
  • F-15の様に通常の排気ノズルは、出力(推進力)が必要な場合には絞り込まれることで断面積を小さくします。F-22は、上下の排気ノズルが閉じます。
  • さらに、F-22の2次元スラスト・ベクトル・ノズルで排気の向きを±20度の範囲に偏向させることができます。

F-22の2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、F-14トムキャットB-1Bランサーの可変翼の様に、パイロットの操作ではなく、機体の状態に応じて自動的にコントロールされます。

図1 F-22ラプターとF-15EXイーグルIIの排気ノズル

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

2次元スラスト・ベクトル・ノズルとは

F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、ピッチング方向に可動するだけですが、次のような効果があります。

  • ステルス性の向上
  • 短距離離陸
  • 機動性の向上

2次元スラスト・ベクトル・ノズルの具体的な効果について補足します。

例えば、次のようなイメージになります。

  • 離陸時に機体の後方(ジェットエンジン)から、上方に押し上げることで短距離離陸を実現する。
  • 急上昇や急旋回時に、機体にピッチング方向の力を与えることで失速を避けたり、運動性能を上げる。

以下、F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルを写真を使い説明します。

写真で見る2次元スラスト・ベクトル・ノズル

F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルを写真で見ていきます。

機体後方から

下図は、機体後方から見た2次元スラスト・ベクトル・ノズルの写真です。

  • 2次元スラスト・ベクトル・ノズルが閉じた(通常の)状態です。
  • 機体後方から見るとF-15の様な通常の戦闘機の排気口は円形ですが、F-22では排気口が四角形となっています。
2次元スラスト・ベクトル・ノズル:機体後方

Parked for the night A crew chief for the U.S. Air Force F-22 Raptor aerial demonstration team chocks a Raptor’s wheel April 16 on the flightline of the Kentucky Air National Guard base in Louisville, Ky. The team will be participating in the Thunder Over Louisville air show April 18. (U.S. Air Force photo/Capt. Dale Greer)

図2 2次元スラスト・ベクトル・ノズル:機体後方

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

機体上方と下方から

下図は、機体上方と下方から見た2次元スラスト・ベクトル・ノズルの写真です。

  • 下図左側が機体下面側、下図右側が機体上面側です。
  • 2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、上側と下側が同じ形状となっています。

図3 2次元スラスト・ベクトル・ノズル:機体上方と下方

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

機体側面から(駐機時と飛行時)

下図は、機体側面見た2次元スラスト・ベクトル・ノズルの写真です。

  • 下図上側が飛行時、下図下側が駐機時です。
  • ノズルが閉じた状態では、機体後端に向けて薄くなっていく形状となっています。

図4 2次元スラスト・ベクトル・ノズル:駐機時と飛行時

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

2次元スラスト・ベクトル・ノズルの開・閉状態

下図は、2次元スラスト・ベクトル・ノズルが開いている時と閉じている時の写真です。

  • 左側が閉じた(ノズルが水平の)状態、右側が左右とも上下方向に開いた状態です。
  • 上下20度の範囲で推力の向きを変えることができます。
  • 2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、F-22ラプターの飛行状態に応じ自動制御されます。

図5 2次元スラスト・ベクトル・ノズル:開・閉状態

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

離着陸

下図は、離・着陸時の写真です。

  • 左側が着陸、右側が離陸時です。
  • 2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、閉じた状態です。

図6 2次元スラスト・ベクトル・ノズル:離・着陸

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

上昇時

下図は、上昇時の写真です。

  • 写真の見た目では分かりませんが、2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、急上昇を助ける役割を果たしていると考えています。

図7 2次元スラスト・ベクトル・ノズル:機体後方

出典:USAF(米国空軍)のWebサイト<Home > News > Photos>からの画像(加工しています)

参考リンク

この記事は、主に以下のWebサイトの情報をまとめています。

英文サイトを和訳していることと、私の理解した内容なので正確な情報は、以下の情報をご参照ください。

  • USAF(米国空軍)のF-22ラプターの紹介ページ
  • PRATT & WHITNEY社のジェットエンジン(F119-PW-100)の紹介ページ

まとめ

F-22ラプターは、最新のF-15EXイーグルIIF-15Eストライクイーグルなどと同じように、強力なエンジンを2基搭載し、超音速巡航だけでなく、2次元スラスト・ベクトル・ノズルにより機動性のポテンシャルも高くなっています。

F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルは、ピッチング方向のみの可動ですが、ステルス性能に加え、短距離離陸や高い機動性(運動性能)を実現しています。

ここでは、F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズルについて、写真を使い以下の項目で説明しました。

  • F-22ラプターの2次元スラスト・ベクトル・ノズル
    • 2次元スラスト・ベクトル・ノズルとは
  • 写真で見る2次元スラスト・ベクトル・ノズル
    • 機体後方から
    • 機体上方と下方から
    • 機体側面から(駐機時と飛行時)
    • 2次元スラスト・ベクトル・ノズルの開・閉状態
    • 離着陸
    • 上昇時
  • 参考リンク
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