飛行機

飛行機の翼の構造について解説!~飛行機の翼には工夫がいっぱい!~

こんにちは。ころすけです。

みなさんは飛行機に乗る時、窓側派でしょうか?それとも通路側派でしょうか?

窓側派と答える人は、おそらく外の景色を楽しみたいからという方が多いかと思いますが、飛行機の翼とともに映る景色が好きと言う方もきっといるのではないでしょうか。

そんな飛行機の象徴である「翼」ですが、その構造がどうなっているのか、ちょっと気になりませんか?

今回は翼の構造の秘密について紹介します。

飛行機の翼の構造。実は中が空洞の箱型。

下の図は飛行機を上から見た図と、翼の構造を大まかにイメージした図になります。

翼の構造

一般的な飛行機(旅客機)の翼は先端に行くほど若干胴体の後方側に伸びており(後退翼と言います)、また先端に行くほど幅が狭くなる形になっています(テーパー翼と言います)。

そして右の図に示すようにその構造は中が空洞の箱型になっており、「ボックス構造」と呼ばれています。

もう少し詳しく説明すると、ボックス構造の力を支えるメインの部材は、Spar(スパー)と呼ばれる前側と後ろ側の2本の桁(柱)です。翼の構造詳細

上の図ではオレンジ色部分がFront Spar(前縁桁)青色部分がRear Spar(後縁桁)を表しています。

この2本のSparがメインになっていて、2本のSparには上面と下面それぞれの外板が接続しており、ボックス型の構造になっているのです。

これが基本的な構造なのですが、さすがにこれだけでは上下から力が加わると簡単に箱がつぶれてしまいます。

なので、中の空洞部分にはRib(リブ)と呼ばれる部材が仕切りのようにいくつも並んでおり、全体的な強度を増しているのです。

翼の構造(リブ)

機種によって翼の長さも異なりますから、Ribの枚数も機種によって当然変わってくるのですが、大体片翼につき25枚~35枚ほどになっているようです。

このように飛行機の翼は箱の形をした「ボックス構造」と中を補強する「Rib」によって構成されているのです。

飛行機の翼の空洞部分は燃料タンクになる

飛行機の翼がボックス構造である大きな利点として、ボックス構造では中の空洞部分を燃料タンクとしてそのまま使用できる点が挙げられます。

翼の構造(燃料タンク)

空洞になった中のスペースの有効活用法としては、液体である燃料のタンクはまさに都合が良いのです。

言い方を変えれば、翼の構造と燃料タンクの構造が合体しているとも言えます。

このような燃料タンクは「インテグラルタンク: Integral Tankと呼ばれます。

ところで、先ほど翼構造の中には何十枚ものRibが取り付けられていると説明しました。

燃料タンクとして使う場合、Ribで翼内部が仕切られていると、いくつもの小さな燃料タンクに分割されたような構造になってしまいます。

そうならないよう、実はRibには燃料が通過できるように穴が開いており、これにより翼全体で大きな1つの燃料タンクとしてみなすことができるのです。

Ribの逆流防止弁イメージ

上の図はRib構造の簡単なイメージですが、Ribには穴が開いていると同時に逆流防止の弁が付いています。

これは通常、先端部分から胴体方向へのみ燃料が流れるようにできています。

これにより、燃料を消費しても残った燃料がエンジン取り付け部付近に集まってくるようになっているのです。

翼の構造はランディングギアの取り付け部も兼ねている

翼の構造は燃料タンクとしての役割を果たすだけでなく、さらに別の役割も担っています。

下の図のように翼の形状をよく見てみると、胴体との付け根に近い部分では、後縁側の形状が途中から変わっていることが分かります。

翼の後縁形状

これはどうしてかと言うと、実は着陸装置(Landing Gear)を取り付ける構造を確保するためなのです。

下の図を見てください。

Landing Gear Support Beamのイメージ

先ほど説明したRear Sparには、胴体との付け根付近でLanding Gear Support Beamと呼ばれる(機種により名称は異なるが)別の構造部材が取り付けられています。

実はLanding Gearは、このSupport BeamとRear Sparのそれぞれに取り付け部があって、2つの構造部材に跨るように取り付けられているのです。

翼の後縁を上から見た時に角度が変わっているのは、翼全体がLanding Gear Support Beamまでを含んだ形状になっているからなのです

どうでしょう?なかなか工夫された構造だと思いませんか?

さらにこの形状では付け根部分の面積が大きくなるため、揚力が発生した際に翼の付け根部分に掛かる荷重を分散させる効果もあるのです。

終わりに。翼の構造には見えない工夫がたくさん

いかがでしたか?

飛行機の翼がボックス構造になっていて、中が燃料タンクになっているということは案外と知られた事実だったかもしれません。

ですが、逆流防止弁付きのRib構造や、Landing Gear取り付けのための構造などは知らない方も多かったのではないでしょうか?

飛行機の構造やシステムは非常によく工夫されていて、知れば知るほど「なるほど!」と思わされるものばかりです。

今後も飛行機にまつわる色々な豆知識を紹介していきますので、興味がある方は是非ご覧になってみてくださいね。

 

以上!

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