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飛行機よもやま話

飛行機のよもやま話07　発動機と推進機　著：バロン・シゲノ

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　飛行機と言う、新しい交通機関が生まれたのは、ガソリンエンジンが生まれた賜物である。蒸気機関や電気モータでは、必要な力を得ることが難しく、非常に長い時がかかる。ガソリンエンジンができたことで、人間は、飛行機に必要な力を得ることができたのである。

　発動機があれば、飛行機が空を飛べるわけではなく、発動機が重ければ、飛行機を空に揚げる力が足りなくなる。つまりは、飛行機のためには、非常に軽い、出力の大きなガソリンエンジンが必要なのである。

　扇風機を見れば確認できるが、扇風機の力では、数百キロの重さを持ち上げるコトはできない。これが、電気で難しい理由であるが、力が強く軽く造れるようになれば、電気でも人を乗せて、飛行機を飛ばすことができるようになるだろう。

　ガソリンエンジンは、ガソリンを爆発させて、回転する力を得ている。爆発させれば、強い熱を生じさせ、何もしなければ、ガソリンエンジンが発生させた熱で、エンジン自身を壊すことになる。このために、ガソリンエンジンには、冷却するための装置が必要となる。

　冷却する装置には、空気で冷却する空気冷却式と、水で冷却する水冷却式がある。空を飛んでいる時、飛行機にあたる風の力を取り込んで、エンジンを冷却するのが、空気冷却式である。エンジンを水で冷却して、熱くなった水を、ラジエータに循環させて、ラジエータに空気をあてて水を冷やすのが、水冷却式である。

　燃料は、アメリカではガソリンと呼び、イギリスではペテロ―ルと呼ぶ揮発油である。揮発させて、空気と共に送り込み、点火することで爆発させ、ピストンを押し出しクランクを回転させる。爆発させる場所が、シリンダと呼ばれるところで、爆発によって動くのがピストンで、クランクを動かして、直線の運動を回転の運動に変更している。

　シリンダが７本あれば、１、３、５、７、２、４、６の順番に点火して、重量は１６７ポンド75.8kgとなる。１分間に1200回転で、エンジンの寿命は３００時間ほどである。エンジンの出力は、100馬力は難しいと言われたが、今では1000馬力のエンジンも作られる時代となった。出力を上げると無理をするために、エンジンの寿命が短くなり、エンジンの寿命を長くしようとすると、出力が小さくなる。エンジンの出力を上げるには、シリンダが大きくなり、数が増えるので、必然として重くなる。

　飛行機のガソリンエンジンは、小型で高出力なエンジンが求められるが、寿命が短くなると整備に時間がかかる。

　安土航空の場合、１２０時間を目安として、エンジンの交換をおこなって、点検整備をおこなっている。スイスから琵琶湖までが５日間であるから、片道移動すると、エンジンを交換することになる。

　かつては、実際に羽ばたきをして、空を飛ぶことを目指していたが、すべて失敗している。飛行機の重量と羽ばたくのに必要な力を得るには、飛行機の重量より重いエンジンが必要になるからである。この問題が解決しない限り、羽ばたいて飛ぶ飛行機は、造ることができないのである。

　飛行機を推進するのに必要な装置は、竹トンボのような、空気を空中で螺旋を描く様に導いて一方向に移動させる装置、即ちプロペラである。外国の子供に比べ日本の子供が恵まれているのは、子供の玩具に竹トンボや水鉄砲のような玩具を、自分で作れるように育てられていることである。忠八が飛行機を夢見た凧と竹トンボを使えば、日本の子供に対しては、飛行機の原理を説明することができる。

　最近は、子供が、このような玩具を自分手で、木や竹を削り、紙や布を貼って凧を造ることが無くなっていると聞く、これは非常に残念なことである。

　回転数が速ければ、飛行機が速くなるというモノでも無く、蜂は１分間に11400回羽ばたくが、鶴は105回の羽ばたきとなる。小さい飛行機の方が、回転数が高く、大きい飛行機であれば回転数が低くても良いという理屈となる。

　推進機は、空気と風となって後方へ送るが、出来る限り滑らかに風の流れを乱さぬように送れば、翼に安定して風があたることとなり、安定して飛ぶことができる。空気を乱さずに送るには、推進機の一回転と二回転の間隔を開けることが望ましいが、より多くの空気を後方に送るには、一回転と二回転の間隔を短くしなければならない。この矛盾を、いかに解決していくかが、飛行機を開発する技術者の能力となる。

　また、推進機は、軸の近くはあまり風を送れず、軸の中央が多く送れ、軸の端はまた送れなくなる。推進器の形状もまた、様々な理があり、様々な工夫を凝らして、より滑らかに、より多くの空気が送れるように開発が継続されている。

引用および参考文献「通俗、飛行機の話」
https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/951737/14

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