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By Brett Smith, B.A.Jun 1 2015

ウクライナのボリスピル空港を離陸する英国航空のエアバスA321-231
Image credit: turbo83 / .com

胴体は航空機の主要構造であり、他のすべてのユニットが取り付けられる部分です。

従来の航空機の胴体の様々なコンパートメントのサイズとレイアウトは、ほとんどが航空力学によって決定されています。

航空の黎明期には、原始的な胴体は木で作られていました。

航空機の初期には、胴体は木で作られていましたが、1920年代後半から1930年代前半にかけて、航空機メーカーはアルミや鉄で胴体を作るようになりました。 これらの金属は、より安定性が高く、風雨からの保護に優れています。

飛行機の胴体の中には、モノコック構造と呼ばれるものがあります。

セミモノコック構造の胴体にかかる曲げ応力は、通常、機体の幅方向に伸びる「ロンゴン」と呼ばれる補強梁で吸収されます。 この補強梁を補うのが、機体の長さ方向に伸びる「ストリンガー」と呼ばれる部材である。

機体の垂直方向の補強材は、バルクヘッド、フレーム、フォーマーと呼ばれていますが、ストリンガーの方が軽量です。

Building the Airbus A330-200 from start to finish
Image credit: PlaneTalking / YouTube

これらの要素は、流線型の胴体の構築を助け、モノコックデザインの強度と剛性を高めるものです。 典型的なセミモノコック構造の胴体は、かなりのダメージを受けても、それを維持することができます。 軍用の戦闘機やその他の小型航空機は、通常2つ以上の胴体部分を持っています。

メンテナンス作業者は、いくつかのドア、パネル、その他の開口部を通して、機体内のシステムや機器にアクセスします。

航空機の胴体は通常、単一の材料で作られているわけではありません。

なお、航空機の胴体は一般的に単一の素材ではなく、構造材はアルミニウム、外装はスチールでできていることもあります。

20世紀前半の20年間で航空工学の設計と技術は進歩し、第一次世界大戦が始まる頃には、ワイヤーブレースと木と布でできた古典的な複葉機が求められるようになりました。

木製の胴体は今でも作られていますが、趣味で軽量の飛行機を作っている人が多いようです。

アルミニウム製の胴体

1930年代にエンジン技術が進歩したことで、エンジニアは金属製の設計を行うことができるようになり、アルミニウムは全金属製の航空機の黎明期をもたらす主要な金属となりました。 アルミ製の機体は鉄製に比べて腐食しにくいのですが、超音速機では摩擦による発熱でアルミの強度が低下するため、多くの超音速機の表面にはアルミが使われていません。

1930年代に金属製の航空機が主流になったのは、ボーイング社の247Dとダグラス社のDC-3が大きな功績を残していますが、これらの航空機は現在の航空機と大きな違いはありません。

1933年にユナイテッド・エア・ライン社が就航した247Dは、他社よりも約50％速い速度を実現しました。 DC-3はその2年後、ライト兄弟の歴史的飛行から32年目にデビューしました。

スチール製の機体 1930年代には、より頑丈で剛性が高く、かつ重いスチール製の航空機も製造されました。 スチールは重量が重いため、一般的な胴体の素材にはなりませんでした。 しかし、この金属は航空機の特定の部品に使用されています。 強度と剛性に優れたスチールは、着陸装置に適している。

1932年に製造されたビーチクラフト・スタッガーウィングは、スチール製胴体を持つ飛行機の代表的な例です。

1932年に製造されたビーチクラフト社のスタッガーウィングは、生産コストが安く、高速のビジネス機として人気を博しました。

チタンの胴体

鋼鉄と同等の強度を持ちながら、はるかに軽量なチタンやチタン合金は、航空機の製造に理想的な素材です。 また、アルミや鉄に比べて耐腐食性にも優れています。

チタン製胴体の最も有名な例は、SR-71ブラックバードです。 1964年12月に初飛行したSR-71は、冷戦時代にアメリカの空からの偵察に欠かせない機体でした。

1990年3月6日、SR-71はロサンゼルスからワシントンDCまで1時間4分、平均時速約2,100マイルで飛行しました。

カーボンコンポジット胴体

グラファイトエポキシ（炭素繊維強化ポリマー）は、今日の最新鋭の民間航空機によく使われています。 弾力性のある炭素繊維をエポキシ樹脂に埋め込んだ炭素複合材は、高速飛行中の健全性を維持するための様々な要求に応えるために、様々な方法で積み重ねることができます。

炭素複合材は、航空業界ではまだ広く普及していませんが、ボーイング社の787ドリームライナーは、主要な航空機としては初めて機体の半分以上に炭素複合材を使用しました。

Brett氏の情報は、Twitter – @ParkstBrett

• Aircraft Construction and Materials – Integrated Publishing Inc.
• What Kind of Materials Are Used to Make Aircraft? – スミソニアン国立航空宇宙博物館
• Boeing 247-D – スミソニアン国立航空宇宙博物館
• Revenge of the Gooney Bird – The Economist
• The Lockheed SR-71 Blackbird – Smithsonian National Air and Space Museum

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Written by

Brett Smith

Brett Smithはアメリカのフリーランスライターで、Buffalo State Collegeでジャーナリズムの学士号を取得し、プロのラボで8年間働いた経験を持っています。

Citations