原題は『Flying Machines: Construction and Operation』、著者は W.J. Jackman and Thos. H. Russell です。
例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼をもうしあげます。
図版は省略しました。
索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
以下、本篇です。（ノー・チェックです）
*** プロジェクト グーテンベルク 電子書籍「飛行機械：構築と運用」の開始 ***
飛行機械：構造と操作
WJジャックマンとトーマス・H・ラッセル著
現代の飛行船の建造方法と操縦方法をイラスト、作業計画、文章で示す実用的な本。
WJ JACKMAN、ME、「ABC of the Motorcycle」、「Facts for Motorists」などの著者。
そして
THOS. H. RUSSELL、AM、ME、イリノイ航空クラブの設立会員、「自動車の歴史」、「モーターボート：構造と操作」などの著者。
序章：オクターブ・シャヌートCE、イリノイ州エアロクラブ会長
1912
序文。
本書は、航空初心者、すなわち現代の飛行機の理論、構造、そして操縦に関する実践的な情報を求める人々への指導を目的として執筆されました。この目的のため、本書は意図的に平易で技術的な表現を避けています。本書には、専門家を納得させるという点においては、専門用語で述べた方が適切と思われる主張もいくつか含まれていますが、そうすると本書の主目的が損なわれてしまうでしょう。したがって、この点における本書の欠点を十分に認識しつつも、著者はそれを一切弁明しません。
技術的な事柄に精通していない人々に明確に理解できるように技術的な命題を述べる場合、専門家が使用する言語とはまったく異なる言語を使用することが絶対に必要になります。そして、この巻ではそれが行われました。
並大抵の知能を持つ人間であれば、本書を読めば、飛行機の構造と操作に関する明確かつ包括的な知識を習得するだろう。本書を読めば、実際の飛行における飛行機の組み立て方、装備、操作方法を学ぶだけでなく、空気よりもはるかに重い物体を空中に浮かせる原理を徹底的に理解できるだろう。
この後者の特徴は、飛行機の製作や操縦を予定していない人にとっても、本書の興味深い点となるでしょう。本書を読めば、ライト兄弟、カーティス、ブレリオ、ファルマン、ポーラン、レイサムといった、大胆な実験によって航空を現実のものにした勇敢な男たちの功績をより深く理解し、高く評価できるようになるでしょう。
建設と運用という魅力的な趣味に携わりたいと考えている人にとって、これは信頼できる実用的なガイドとなることを目的としています。
シャヌート氏の論文に挿入された小見出しは、著者らがシャヌート氏に知らせずに挿入したものと説明しておくのが適切でしょう。これは単に、本書の印刷形態の統一性を保つためでした。この説明はシャヌート氏に敬意を表してなされたものです。
著者ら。
追悼。
「近代飛行機械の父」オクターヴ・シャヌートは、1910年11月23日、シカゴの自宅で72歳で亡くなりました。航空学における彼の最後の仕事は、本書の初版に序章を執筆し、様々なテーマの取り扱いにおいて貴重な助言を与えたことでした。昨春のある悪天候の中、彼は自宅から出版社まで出向き、本書の校正刷りに目を通し、彼の提案によりいくつかの重要な修正が加えられました。これらはすべてシャヌート氏の「愛情のこもった仕事」でした。彼は航空学への情熱と、本書の著者たちを知り、執筆に物質的な援助をしたいと願っていたため、自らの時間と才能を惜しみなく提供しました。このご厚意に心から感謝いたします。
著者は、CE オクターブ・シャヌート氏、航空学編集者 EL ジョーンズ氏、および New England Automobile Journal および Fly の発行者から提供された貴重なアドバイス、情報などの多くの厚意に感謝の意を表します。
コンテンツ
序文。
追悼。
飛行機械：構造と操作
第1章 二面飛行機械の進化
第2章 理論、開発、および使用
第3章 メカニカルバードアクション
第4章 飛行機械の様々な形態
第5章 滑空機械の製作
第6章 飛ぶことを学ぶ
第7章 舵の取り付け
第8章 本物の飛行機械
第9章 モーターの選択
第10章 機械の適切な寸法
第11章 飛行機と方向舵の制御
第12章 機械の使い方
第13章 飛行船の動力の特殊性
第14章 風の流れ等について
第15章 危険の要素
第16章 根本的な変化が起きている
第17章 いくつかの新しいデザイン
第18章 飛行機械の需要
第19章 飛行船の法律
第20章 急上昇飛行
第21章 飛行機械と気球
第22章 航空飛行の諸問題
第23章 アマチュアはライト特許を使用できる。
第24章 プロペラ構造に関するヒント
第25章 新しいモーターとデバイス
第26章 単葉機、三葉機、多葉機
第27章 1911年の飛行機の記録
1911 年の注目すべきクロスカントリー飛行。
第28章 航空用語集
脚注:
飛行機械：構造と操作
第1章 二面飛行機械の進化
オクターヴ・シャヌート著。
私は、ライト兄弟、ファーマン、デ ラグランジュ、ヘリングら によって改良されて現在使用されている「2面」タイプの飛行機械の開発について説明するよう求められています。
この型式は、1866年にイギリスで特許（No.1571）を取得したF・H・ウェンハム氏に由来する。彼は暫定特許のみを取得した。英国特許「航空仕様書」（1893年）の要約には、次のように記載されている。
2枚以上の飛行機が上下に並べられ、動力源となる骨組みまたは台車を支えます。飛行機は絹または帆布で作られ、木製の棒または鋼鉄製の骨組みでフレームに張られています。手動の動力を使用する場合は、体を水平に置き、オールまたはプロペラを腕または脚で操作します。
脚を下ろして坂を駆け下りることで始動することも、走行中の台車から機械を始動させることもできます。蒸気動力を使用する場合は、1つまたは複数のスクリュープロペラを使用して推進させることができます。
1866年6月27日、ウェンハム氏は当時設立されたばかりの「英国航空協会」で、同協会に提出された論文の中で最も優れた論文を発表し、今日まで続く精神を協会に吹き込んだ。この論文の中で、彼は鳥類の観察結果を記述し、翼とスクリューに必要な面と出力に関する飛行を支配する法則を論じ、さらに模型飛行機と人間の体重を運ぶのに十分な大きさの飛行機を用いた自身の実験についても説明した。
2番目のウェンハム飛行機。
彼の2番目の飛行機は、先端から先端まで16フィートありました。下部のトラス状の桁には、幅15インチの薄いホランド織物を6本重ねて取り付け、2フィート間隔で垂直にホランド織物で接続することで、実質的に翼長96フィート、支持面積120平方フィートを実現しました。作業員は桁の下のベースボードに水平に配置されました。この装置は風の中で試運転したところ、クリノリン鋼による補強が不十分だったため、布がバタバタと揺れて操縦不能な状態でした。しかし、ウェンハム氏は、このことが装置の原理を損なうものではないと指摘しました。この原理は、支持面積を単に重ね合わせるだけで、てこの作用とそれに伴う桁の重量を過度に増やすことなく、広い支持面積を確保するというものです。
この原理は完全に理にかなっているのだが、今日に至るまで単葉機を切望する飛行士たちがこの原理を理解していないのは驚くべきことである。
Stringfellow による実験。
次に重ね合わせた面を持つ装置を試験したのはストリングフェロー氏で、ウェンハム氏の提案に感銘を受けた彼は、1868年の航空協会の展示会で比較的大型の模型を製作した。それは合計28平方フィートの面積を持つ3つの重ね合わせた面と、さらに8平方フィートの面積を持つ尾翼で構成されていた。重量は12ポンド以下で、中央のプロペラは1馬力の3分の1と過大評価された蒸気機関によって駆動されていた。試験飛行ではワイヤーに吊り下げられた状態で走行したが、平衡状態が悪かったため自由飛行には失敗した。この装置はその後復元され、現在はワシントンD.C.のスミソニアン国立博物館に収蔵されている。リンフィールドの失敗した試み。
1878 年、リンフィールド氏はイギリスで、葉巻型の台車の両側に 5 フィート四方の枠が取り付けられた装置をテストしました。枠には幅 18 インチ、間隔 2 インチの、伸ばしてニスを塗った麻の平面が 25 枚重ねられており、パニエをつけたスペインのロバを思わせる形状でした。全体の重量は 240 ポンドでした。この装置は、時速 40 マイルで走行する機関車の後ろの平台車に搭載してテストされました。長さ 15 フィートのロープで牽引すると、装置は台車からわずかに浮いただけで、非常に不安定な平衡状態を示したため、実験は再開されませんでした。この揚力は、平面が適切に間隔をあけて配置されていた場合、つまり誤って考案された 9 分の 1 ではなく、全幅の間隔で配置されていた場合の約 3 分の 1 しかありませんでした。
ルナールの「飛行船パラシュート」。
1889年、フランス航空省の著名な長官であったルナール司令官は、同年のパリ万博で、数年前に実験された装置を展示しました。彼はこれを「飛行船用パラシュート」と名付けました。この装置は卵形の胴体と、その上に垂直に伸びる2枚の板で構成され、胴体上部には9枚の長く平らな羽根が重ね合わされ、羽根の間隔は幅の約3分の1でした。この装置を胴体の縦軸に対して適切な角度で設置し、気球から投下すると、着地するまでにかなりの距離を風に逆らって飛行しました。進路は舵によって変更することができました。フランス陸軍省ではこの装置の実用化は行われなかったようですが、潜水艇の発明者でもあるJ.P.ホランド氏は、1893年に、ルナール司令官の原理と、今注目されているフィリップス氏が実験した湾曲したブレードを組み合わせ、さらにブレードの間に吊り上げネジを挿入した、飛行機械の胴体に取り付けられた旋回フレームの配置を提案しました。
フィリップスは安定性の問題で失敗しました。
1893年、イギリスのホレイショ・フィリップス氏は、様々な翼断面を用いた非常に興味深い実験を行い、最大揚力を得る形状に関する結論を導き出した後、ベネチアンブラインドに似た装置を試験しました。この装置は、長さ22フィート、幅1.5インチ、間隔2インチの奇妙な形状の木製スラット50枚を、10枚の垂直な板に取り付けたものでした。これらはすべて、3つの車輪を備えた台車に載せられていました。重量は420ポンドで、2枚羽根のスクリューを駆動する9馬力の蒸気機関によって、木製の歩道上を時速40マイルで走行しました。揚力は1馬力あたり約70ポンドと十分でしたが、平衡状態が著しく悪く、実験は中止されました。1904年に、乗客を乗せられるほどの大きさの同様の装置を用いて実験が再開されましたが、縦方向の平衡状態に欠陥があることが判明しました。 1907年には、同様のスラットの「サステナー」を備えた4組のフレームが組み込まれた新しい機械が試験され、この配置により縦方向の安定性が非常に良好であることが確認された。操縦者を含む装置全体の重量は650ポンドであった。20～22馬力のモーターで時速30マイル（約48km）で駆動すると、約200ヤード（約180m）飛行し、1馬力あたり約32ポンド（約16kg）の揚力を発揮した。ライト兄弟の飛行機は1馬力あたり50ポンド（約22kg）の揚力を発揮したことは記憶に新しいだろう。
ハーグレイヴの凧の実験。
ニューサウスウェールズ州シドニーのローレンス・ハーグレイヴ氏は、ゴム、圧縮空気、蒸気で動く単葉飛行機の模型を18機以上製作し、数多くの模型実験を行った後、自身の名を冠したセルラー凧を発明しました。この凧は1893年のシカゴ航空航行会議に提出した論文の中で、いくつかの種類について説明し、広く知られるようになりました。現代の構造はよく知られており、2つのセルから構成され、各セルは垂直のサイドフィンを備えた表面を重ね合わせたもので、前後に配置され、ロッドまたはフレームで接続されています。この凧は尾翼がなくても非常に安定して飛行します。ハーグレイヴ氏のアイデアは、これらの凧を複数枚使用し、その下にモーターとプロペラを吊り下げ、そこからロープを地上のアンカーまで運ぶというものでした。プロペラを駆動すると凧全体が前進し、アンカーを拾い上げて飛び立ちます。同氏は次のように述べた。「次のステップは明らかだ。何エーカーもの面積を持つ飛行機械を凧糸で安全に航行させたり、固定して地面に引き寄せたりできるようになるということだ。」
最初の試験的な実験はうまくいかず、軽量モーターの必要性を強調したため、ハーグレイヴ氏は自動車の設計者や製造者が製造したモーターに簡単にアクセスできないため、それ以来軽量モーターの開発に従事してきました。
グライダーモデルの実験。
ここで、興味深い思い出を少し語っておきましょう。1888年、筆者は2セルの滑空モデルを試作しました。これはハーグレイヴ凧と全く同じもので、ヘリング氏もその真偽を証言しています。この凧は3階建ての家の屋上から打ち上げて何度もテストされ、どんな風でも非常に安定して下降しました。しかし、下降角度は鳥よりもはるかに急で、1平方フィートあたりの支持重量は単セルの場合よりも低かったです。これは、後部セルが前部セルによって既に下降させられた空気を利用しているために、後部セルの支持力が弱かったためです。そのため、凧として試してみるという発想は筆者には思いつかず、ハーグレイヴの名にふさわしい特徴を見落としていました。
ハイラム・マキシム卿も 1893 年に彼の驚異的な飛行機械に前後の重ね合わせた表面を導入しましたが、揚力を得るのに主に大きな主面に頼っていたため、歪みを防ぐために非常に多くの人員が必要となり、頭部の抵抗が大幅に増加しました。このことと不安定な平衡により、機械の設計を変更する必要があることは明らかでした。
リリエンタールはいかにして殺されたか。
1895年、近代航空の父であり、今日のほぼすべての成功の礎となった実験手法の持ち主であるオットー・リリエンタールは、単葉機で約2000回の滑空飛行を成功させた後、自身の飛行装置に重ね合わせた面を追加し、その操縦性が大幅に向上したことを発見しました。2つの面は2本の支柱、つまり垂直の支柱と数本の支線で隔てられていましたが、接合部は脆弱で、トラスのような構造はありませんでした。これが最終的に彼の最も有意義な人生に影を落としました。この科学にとって痛ましい喪失の2週間前、ウィーンの著名なベテラン飛行士、ヴィルヘルム・クレス氏は、リリエンタールが2層構造の飛行装置で滑空する様子を何度も目撃していました。彼は機体がひどく損傷し、ぐらついていることに気づき、事故後、私にこう書き送ってきました。「翼の接合部と操舵装置が非常に悪く、信頼性に欠けていました。私はリリエンタール氏に真剣に警告しました。彼はすぐに修理すると約束しましたが、すぐには対応しなかったのではないかと心配しています。」
実のところ、リリエンタールは異なる原理に基づく新しい機体を製作し、大きな成果を期待していたため、古い装置での飛行はあと数回にとどめるつもりだった。ところが、軽率にも飛行を1回やりすぎたため、ピルチャーと同様に、歪んだ装置の犠牲者となった。おそらく支柱の接合部の一つが破損し、上面が吹き飛ばされ、下面のかなり前方にいたリリエンタールは真正面から投げ出され、墜落した。
作家による実験。
1896年、ヘリング氏とエイブリー氏の協力を得て、私は人間を乗せた実物大の滑空機を数機製作し、実験を行いました。最初の機体はリリエンタール製の単葉機でしたが、あまりにも不安定で、リリエンタールが事故に遭う6週間前に約100回滑空した後に廃棄されました。2機目は多翼機として知られ、最終的には前部で5対の旋回翼、後部で1対の旋回翼を持つ機体へと発展しました。この機体の降下角度は10度から11度、つまり5分の1でしたが、これは急すぎると判断されました。そこでヘリング氏と私は計算を行い、抵抗の要因を分析しました。抵抗の大部分は翼の前部桁5本によるものであると結論付け、私は直ちに横木付きの紙に、ヘリング氏が製作する新しい3層機の設計図を描きました。
橋梁建設業者として、私は強度と剛性を確保するために、これらの面をトラスで接合しました。滑空飛行試験を行ったところ、下面が地面に近すぎることが判明しました。そこで下面は取り外され、残った装置は垂直の支柱と斜めのタイで構成された桁で接続された2面構造となり、特に「プラットトラス」と呼ばれました。その後、ヘリング氏とエイブリー氏は共同で弾性アタッチメントを考案し、尾部に取り付けました。この装置は安全で扱いやすく、成功を収めました。8度から10度の降下角度で700回以上、つまり6回に1回から7回に1回の滑空飛行が行われました。
最初にウェンハムによって提案されました。
弾性尾翼の取り付けと重ね合わせた翼の接続フレームのトラス構造は、この機械の唯一の目新しい点であった。というのも、表面を重ね合わせるという方法は、ウェンハムが最初に提案したからである。しかし、先人たちの努力に最後の仕上げを加えて成功に導く人物にすべての功績を与えるという一般的な認識に従い、それ以来、この機械は多くの人に「シャヌート型」グライダーとして知られるようになり、私は個人的に大変嬉しく思っている。
その後、様々な点で改良が重ねられました。ライト兄弟は、鳥類の一般的な流行を無視し、尾翼を装置の前方に配置して前舵と呼び、操縦者を私のように直立姿勢ではなく水平姿勢にし、さらに翼を反らせて平衡を保つ方法も考案しました。その後、ファルマンとデラグランジュは、ヴォワザン兄弟の優れた指導と建設的な仕事の下、私が使用したダーツのような尾翼を箱型の尾翼にするなど、多くの細部を改良しました。これにより抵抗は増加したかもしれませんが、安定性は向上しました。現在、フランスでは単葉機への回帰が進んでいるようです。
単葉機のアイデアは間違っています。
単一の支持面を主張する人々はおそらく間違っている。確かに、一定の速度であれば、単一の支持面は重ね合わせた面よりも平方フィートあたりの揚力が大きい。しかし、てこの作用による重量増加は、重い桁と複数の支柱を必要とするため、この利点を相殺してしまう。将来の航空機のダイナミックフライヤーは重ね合わせた面で構成されると私は考えている。適切な形状の桁を布地に埋め込むことで頭部の抵抗を大幅に軽減できることがわかった今、3つ、4つ、あるいは5つの面を適切にトラスで重ね合わせ、コンパクトで扱いやすく、比較的軽量な装置を実現することに異論はほとんどないだろう。2
第2章 理論、開発、および使用
空中を航行する乗り物はすべて飛行船ですが、すべての飛行船が空を飛ぶ機械ではありません。例えば、気球は飛行船ですが、飛行士の間で知られている「飛行機械」とは異なります。この「飛行機械」という用語が適切に用いられるのは、ガスバッグによる揚力装置を持たず、エンジンの推進力によって実際に飛行する、空気より重い機械を指す場合のみです。
機械の鳥。
成功した飛行機械はすべて（そして数多く存在しますが）、鳥の行動をモデルにしています。様々な設計者が鳥の飛行と滑空を研究し、自然が考案したその技術を習得した結果、現代の飛行機械が誕生しました。現在空を飛んでいる機械は、誇張して拡大すれば、まさに機械の鳥に他なりません。
飛行機の起源。
シカゴのオクターヴ・シャヌートは、「飛行機械の開発者」と呼ぶにふさわしい人物です。気球や様々な形態のガス袋を除けば、ラングレーやリリエンタールといった他の実験者たちも、シャヌートに先駆けて飛行機、つまり飛行機械による空中航行を試みましたが、いずれも完全に成功することはありませんでした。そして、当時「滑空機」と呼ばれていたものの実用性を実証したのはシャヌートでした。この名称が採用されたのは、その名の通り、この装置が単なる滑空機であり、モーターによる推進力を持たないため、最良の構造を求めるという課題を解決することのみを目的としていたためです。1896年にシャヌートが使用した複葉機は、現在でも多くの成功した飛行機械の基礎となっています。唯一の根本的な違いは、モーターや舵などが追加されたことです。
シャヌートの実験の特徴。
本書の著者は、1896年、インディアナ州ミラーズでシャヌート氏の客人となるという栄誉に恵まれました。当時、シャヌート氏はヘリング氏とエイブリー氏と共同で、ライト兄弟をはじめとする著名な飛行士たちが現在使用している現代の飛行機械の製作を可能にする一連の実験を行っていました。そこは荒涼とした土地で、ワシやタカなどの鳥類が頻繁に出没していました。シャヌート氏、ヘリング氏、エイブリー氏の3人は、何時間もかけて空を飛ぶ大型鳥の進化を観察し、最終的に「翼の力を借りずにその鳥が舞い上がる原理を解明できれば、飛行機械の問題解決に近づくことになるだろう」という結論に達しました。
シャヌート氏はヘリング氏とエイブリー氏の協力を得て様々な形態の飛行機を製作し、筆者が訪れた時点では複葉機、すなわち二面翼機に落ち着いていました。ヘリング氏は後にこれに舵を取り付け、その他の改良も加えましたが、この基本的な考え方は、ライト社、カーチス社、そしてガソリンエンジンの助けを借りて長距離飛行を実現した他の飛行機の基盤となっています。
ライト兄弟による開発。
1900年、当時オハイオ州デイトンで自転車事業を営んでいたウィリアムとオービルのライト兄弟は、シャヌートの実験に興味を持ち、彼と交流を深めました。その結果、ライト兄弟はシャヌートのアイデアを継承し、さらに発展させ、独自の工夫を数多く加えました。その一つが、舵を機体の前方に配置し、操縦者を機体の水平方向に配置することで、操縦者の体にかかる風圧を5分の4にまで低減するというものでした。ライト兄弟は3年間グライダーの実験を行い、その後モーターの搭載に着手しました。これは、空中での動きの制御を完全に習得してからのことでした。
飛行機械の限界。
有能な専門家の意見によれば、飛行機の商業的将来性に期待するのは無駄なことである。飛行機の積載量には限界があり、今後も常に限界が存在するため、旅客輸送や貨物輸送に大規模に、あるいは一般的に利用することは不可能である。もちろん、2人乗りの飛行機なら12人乗りの飛行機も作れると主張する人もいるだろうが、こうした主張をする人は空中での重量支持の理論を理解していない。つまり、積載量が大きいほど揚力（モーターと飛行面）も大きくなるはずであり、これらには限界があり、飛行士はそれを超えることはできない（これについては後ほど説明する）。
いくつかの実用的な用途。
同時に、飛行機が非常に有利に活用できる分野もいくつかあります。それは以下のとおりです。
スポーツ ― 飛行機のレースや飛行は、その危険という要素ゆえに常に人気を博すでしょう。この危険という要素こそが、あらゆるスポーツイベントに熱狂をもたらすのだというのは、奇妙ですが真実です。
科学的 – 砂漠、山頂など、通常はアクセスできない地域の探査に使用します。
偵察 – 戦時中、航空機は敵の陣地を偵察したり、その防御を確かめたりするのに有利に使用されることがあります。
第3章 メカニカルバードアクション
現代の飛行機械の理論を理解するには、鳥の行動と風の行動も理解する必要があります。この点に関して、次の簡単な実験が興味深いでしょう。
帽子箱の蓋のような円形のボール紙を用意し、折り曲げられた部分を取り除き、端がきれいで鋭い、完全に平らな面になるようにします。腕を伸ばしてボール紙を持ち、手を引っ込めてボール紙を支えのない状態にします。結果はどうなるでしょうか? ボール紙は空気より重く、支えるものがないので、地面に落ちます。ボール紙を拾い上げ、風に向かって端からかなりの力で投げてみましょう。何が起こるでしょうか? 地面に落ちる代わりに、ボール紙は風に乗って進み、動いている限り浮かんでいます。ボール紙は、最初のときのように急激に落ちるのではなく、動きが止まったときにのみ重力によって地面を探します。その後も、最初のときのように急激に落ちるのではなく、緩やかに段階的に地面に落ちていきます。
これは、飛行機の仕組みを分かりやすく、しかし正確に表した例です。モーターは、腕の力が段ボールに及ぼす作用と同じ働きをします。つまり、段ボールを浮かせるための動きを与えるのです。唯一の違いは、モーターの動きは持続的で、腕の動きよりもはるかに強力であるということです。腕の動きは限定的で、その推進力は発揮されてから1～2秒以内に限界に達しますが、モーターの動きは長時間にわたります。
もう一つの簡単なイラスト。
飛行機の支持と上昇および下降に関する飛行機の動作原理を説明するもう 1 つの簡単な方法が、添付の図で説明されています。
Aは約5cm×76cmの厚紙です。Bは同じ大きさの紙で、Aの端に貼り付けられています。図Cのように、この紙を凸面を上にして曲線状に曲げ、息を吹きかけると、紙は沈むのではなく、持ち上がります。点線は、空気が曲面の上を通過していることを示しています。しかし、どんなに強く息を吹きかけても、空気は曲面の下ではなく上を通過しているにもかかわらず、紙は持ち上がる効果があります。
図Dでは逆の効果が得られます。ここでは、紙は図Cと全く逆の曲線を描いており、凹面が上になっています。ここで再びカードの表面に息を吹きかけると、紙の動きは下向きになり、紙を浮かせることは不可能になります。強く息を吹きかけるほど、下向きの動きは大きくなります。
一般的な使用の原則。
この原理は、成功した飛行機械の全てにおいて利用されている。単葉機、複葉機を問わず、機体は湾曲しており、凹面を下向きにしている。直線機も一時期試されたが、支持力に大きく欠けることが判明した。飛行機を湾曲させ、凹面を下向きにすることで、一種の逆さのボウルのような形状になり、そこに空気が集まり浮力を発揮する。湾曲の比率がどの程度であるべきかは議論の余地がある。1フィートあたり1インチで十分な場合もあれば、倍にする場合もあり、中には3インチ（約7.6cm）もの湾曲が採用された例もいくつかある。
ここで、近代的な構造の飛行機械に「飛行機」という言葉が用いられるのは、実際には誤った呼称であることを説明しておくべきだろう。飛行機とは、平らで水平な表面を指す。成功を収めた飛行機械のほとんどは、支持面が曲面であるため、「飛行機」や「航空機」と呼ぶのは明らかに誤りである。しかしながら、これらの用語は慣習上便宜的であり、一般に受け入れられ理解されているため、本書でも同様に用いられている。
順調に進んでいます。
鳥は地面から飛び立つとき、あるいは木から飛び立つとき、翼を羽ばたかせて速度を得ようとします。ここでも、飛行機が速度を得る仕組みを例証できます。モーターは飛行機を空中に浮かせるために必要な力を与えますが、ここで類似点は終わります。飛行機を浮かせておくには、モーターを動かし続けなければなりません。飛行機は速度を得なければ、自立できず、空中に浮かんだままでいることはできません。これは、飛行機が空気より重く、重力によって地面に引き寄せられるからです。
鳥が舞い上がるパズル。
しかし、空気より重い鳥は、静穏時には空中に浮いたまま、翼をほとんど動かさずに舞い上がり、円を描いて飛行する。これは、一般的に循環する垂直の空気柱が鳥を支えるには十分強いものの、飛行機械に揚力を与えるには弱すぎるという理論で説明される。風が吹いている時に鳥がどのようにして浮遊状態を維持できるのかは容易に理解できるが、一見凪いで見える状態での鳥の浮遊状態は、シャヌート氏が垂直の空気柱の仮説を提唱するまで、科学者にとって謎であった。
鳥類を忠実にモデルにしています。
飛行機械の製作者たちは、可能な限り、鳥の「構造」とも言えるものをモデルにしてきました。これは構造を見れば一目瞭然です。鳥が飛行しているとき、翼は（羽ばたき時を除いて）体に対して直角に一直線に伸びています。これにより、空気に対して鋭く薄い縁が形成され、抵抗を受ける面積が最小限に抑えられます。同時に、翼の平らな下側が広い支持面を確保しています。飛行機械の構造においても、全く同じことが行われます。
例えば、第2章の図に示されている形状の顕著な類似性に注目してください。ここでAは鳥、Bは機械の概略です。後者の飛行機の細い縁は、鳥の広げた翼によって形成される縁とほぼ一致しており、後部の舵面は鳥の尾と同じ役割を果たしています。
第4章 飛行機械の様々な形態
飛行機械には、大きく分けて3つの形態があります。
飛行機、ヘリコプター、そして鳥類観察者。
これらのうち、飛行機が優先され、成功した飛行士によってほぼ独占的に使用されています。ヘリコプターとオーニソプラーは試用され、いくつかの重要な機能が欠けていることがわかりましたが、同時に、いくつかの点でヘリコプターには飛行機にはない利点があります。
ヘリコプターとは何か。
ヘリコプターという名称は、垂直プロペラ、すなわちヘリックス（図参照）を装備し、その作用によって機体が地上から直接空中へ上昇することから来ています。これにより、飛行機のように機体を滑空させてから浮上させる必要がなくなり、結果としてヘリコプターは飛行機よりもはるかに狭いスペースで操縦できます。これは多くの場合重要な利点となりますが、ヘリコプターが持つ唯一の利点であり、欠点によって十分に克服されています。欠点の中で最も深刻なのは、ヘリコプターの持続能力が不足しており、過大な動力を必要とすることです。
羽ばたき飛行機の形状。
オーニソプターは、鳥の翼のように機能するヒンジ付きの翼を持つ。当初はこれが正しい原理だと思われ、初期の実験者のほとんどはこの原理に基づいて実験を行った。しかし現在では、飛翔中の鳥は実際には飛行機であり、その伸びた翼は推進力だけでなく、体を支える役割も果たしていることが一般的に理解されている。いずれにせよ、オーニソプターは航空分野では成功を収めておらず、主に独創的な玩具として注目を集めてきた。人間が実際に飛行できる規模でオーニソプターを製作する試みは、決して期待できるものではなかった。
3種類の飛行機。
飛行機には3つの形態があり、いずれも多かれ少なかれ成功を収めています。それは以下のとおりです。
ブレリオが使用したような単葉機、つまり一面だけの飛行機。
複葉機は、2つの面を持つ飛行機で、現在ではライト兄弟、カーチス、ファーマンらによって使用されています。
三面飛行機、3つの面を持つ飛行機 この形式はほとんど使われておらず、現在その唯一の著名な提唱者はデンマークの実験者であるエル・ラヴィマーであるが、これまでのところあまり成果を上げていない。
航空における真の成功は、単葉機と複葉機の両方によるものと言え、そのバランスは複葉機に軍配が上がる。単葉機は構造が単純で、重量支持能力がそれほど重要でない用途では、おそらく最も便利だろう。この見解は、機体の表面積が小さいほど空気抵抗が少なくなり、機体の速度が速くなるという事実に基づいている。一方、複葉機は平面面積がはるかに大きく（同サイズの単葉機の2倍）、その結果、重量支持能力もはるかに大きい。
複葉機の違い。
すべての複葉機は、主翼に関する限り、基本的に同じ構造になっていますが、「索具」に関しては各飛行士が独自の考えを持っています。
例えばライトは、前部に二重の水平舵、後部に垂直舵を配置しました。主翼の間に仕切りはなく、他の型式で使用されている自転車の車輪はスキッドに置き換えられています。
対照的に、ヴォワザンは、旋回時の安定性を高めるために主翼を垂直の仕切りで分割し、前部には単面の水平舵を使用し、後部には垂直舵を備えた大きな箱型尾翼、さらに自転車の車輪を使用しています。
カーチスは上部に水平安定面を取り付け、前部に二重水平舵、後部に垂直舵と水平安定面を装備しています。また、自転車の車輪を降ろす装置も備えています。
第5章 滑空機械の製作
まず、欲しい飛行機の種類（単葉機、複葉機、三葉機）を決めます。初心者にとって、複葉機は一般的に、よりコンパクトで扱いやすいため、最も満足のいく選択肢となるでしょう。これは、飛行機の表面積は、支えなければならない重量に比例して設計されるべきであることを理解すれば容易に理解できます。一般的に受け入れられている規則は、152平方フィートの表面積が、平均的な体格の男性の体重、例えば170ポンドを支えるのに十分であるということです。したがって、単葉機のように、この152平方フィートの表面積を1つの飛行機で使用する場合、この飛行機の長さと幅は、同じ量の表面積を2つの飛行機（複葉機）で確保する場合よりも大きくする必要があります。その結果、複葉機は単葉機よりもコンパクトで扱いやすく、これは初心者にとって重要な点です。
グライダーは成功の基盤です。
モーターを搭載していない飛行機械はグライダーと呼ばれます。飛行機械を作るには、まずグライダーを組み立てます。そのままの状態で使用すればグライダーのままですが、モーターを搭載すれば飛行機械になります。飛行機械を成功させるには、優れたグライダーが不可欠です。
飛行経験のない初心者は、まずグライダーから始め、その構造と操縦法を習得してから、完全装備の飛行機を操縦するという、より高度な任務に挑戦するのが賢明です。実際、そうすることが不可欠です。
ハンディグライダーの設計図。
スプレッド（前進端）が20フィート、幅または奥行きが4フィートのグライダーは、まずまずの選択肢でしょう。このサイズの飛行機を2機並べると、人間の体重を支えるのに必要な152平方ヤードの表面積が得られます。飛行機械の寸法を表す際、「スプレッド」は通常「長さ」と呼ばれるものの代わりに使用され、常に空気を切り込む機械の長辺、つまり前進端を指します。したがって、グライダーはスプレッドが20フィート、奥行きが4フィートのものと表現されます。機械の操縦を習得すること、空中でバランスを取ること、体の位置を変えることで機械を任意の方向に誘導することなど、これらすべては、大型の装置と同じくらい、あるいはおそらくより容易に習得できるでしょう。
必要な材料の種類。
飛行機の構造には、軽さ、強度、そして極めて高い剛性という3つの重要な要素があります。グライダーのフレームには、一般的にスプルース材が用いられます。オーク、アッシュ、ヒッコリーはいずれも強度が高いものの、かなり重く、軽量化が不可欠な場合には、スプルース材の方が有利です。これは次の表に示されています。
重量 引張 圧縮
立方フィートあたり強度強度
木材（ポンド）。1 平方インチあたりのポンド。1 平方インチあたりのポンド。ヒッコリー 53 12,000 8,500
オーク 50 12,000 9,000
アッシュ 38 12,000 6,000
ウォールナット 38 8,000 6,000
スプルース 25 8,000 5,000
パイン 25 5,000 4,500
トウヒ材は、重量を大幅に軽減する一方で、他の木材よりも引張強度に優れています。また、節のない、長くて柾目の整った木材が比較的容易に見つかるため、飛行機の製造にはこの種類の木材のみが使用されるべきです。
次に必要になるのは、6番のリネン靴糸のスプールまたは束、金属製ソケット、丈夫なピアノ線、織りの密な絹または綿の布、接着剤、ターンバックル、ニスなどです。
各部の名称。
上部フレームと下部フレームの前縁と後縁を形成する 4 本の長い帯状の部材は、水平梁と呼ばれます。これらの部材はそれぞれ 20 フィートの長さです。これらの水平梁は、長さ 4 フィートの支柱と呼ばれる垂直の帯状の部材で連結されています。支柱は通常 12 本あり、前縁に 6 本、後縁に 6 本あります。支柱は上部の平面を下部の平面から離して支える役割を果たします。次にリブがあります。リブは長さ 4 フィート (後縁から 1 フィート突き出ています) で、主に平面を覆う布を支える役割を果たしますが、支柱が垂直方向で果たす役割と同様に、フレームを水平方向に支える役割も果たします。リブは 41 本あり、上部平面に 21 本、下部平面に 20 本あります。次に、水平梁を連結する主要部材である支柱があります。これらの部材はすべて図に示されています。図を参照すれば、それぞれの名称の意味が明らかになります。
材料の数量とコスト。
水平方向の梁には、長さ 20 フィート、幅 1 1/2 インチ、厚さ 3/4 インチのトウヒ材が 4 本必要です。これらの材は木目がまっすぐで、節がまったくあってはなりません。この長さのきれいな材が手に入らない場合は、短い材を継ぎ接ぎしても構いませんが、重量が大幅に増加するためお勧めできません。12 本の支柱は、長さ 4 フィート、直径 7/8 インチで、風の抵抗をできるだけ少なくするよう丸みを帯びた形状にします。12 本の支柱は、長さ 3 フィート、幅 1 1/4 インチ x 厚さ 1/2 インチです。20 フィートの複葉機には、標準の幅 1 ヤードの丈夫な絹または未漂白のモスリンが約 20 ヤード必要です。41 本のリブはそれぞれ長さ 4 フィート、幅 1/2 インチです。 12番ピアノ線1ロール、ソケット24個、小型銅鋲1パック、接着剤1缶、その他同様の付属品が必要です。これらの材料費は合計で20ドル以内です。木材と布地は最も費用の大きい2つの材料ですが、これらは10ドル以内です。残りの10ドルはニス、ワイヤー、鋲、接着剤、その他の雑費です。この見積りは材料費のみを対象としており、実験者はグライダーを自作することを前提としています。大工に依頼する場合は、総費用はおそらく60ドルから70ドル程度になるでしょう。
ラダーの応用。
提示された数字には舵の費用も含まれていますが、グライダーは舵なしでも完成するため、その詳細は含まれていません。筆者がこれまでに見た中で最も優れた飛行のいくつかは、舵のないグライダーで AM ヘリング氏が達成したものですが、適切な寸法と位置に配置された舵、特に後部舵は、初心者にとって唯一の安全な姿勢である風上を機体に保つため、飛行士にとって非常に価値があることは疑いの余地がありません。しかし、初期の教育目的においては、滑空は平地で、中程度で安定した風の流れの中で、適度な高度で行うべきであるため、舵は必須ではありません。したがって、操縦士が自分の機体の操縦に十分熟練するまで、舵の取り付けは控えてもよいでしょう。
機械を組み立てる。
必要な材料が揃ったら、まずはリブの部分を蒸して曲げ加工します。曲げ加工は比較的緩やかで、4フィートの場合は約5cm程度です。この作業と並行して、他の部分を丁寧に丸め、角を落とします。この作業はサンドペーパーで行うことができます。次にシェラックを塗布し、乾燥したら目の細かいサンドペーパーで丁寧に研磨します。リブを曲げ加工した後も同様に処理します。
長い水平フレームのピースを2つ、3フィート間隔で床に置きます。その間に支柱を6本置きます。両端に1本ずつ、4フィート半ごとにもう1本置き、中央に2フィートの間隔を空けます。これで、図に示すように、4フィート半間隔の支柱が4本、中央に2フィート間隔の支柱が2本できます。これで長方形が5つできます。接合点が完璧であること、そして支柱が水平フレームに対して正確に直角になっていることを確認してください。これは非常に重要な点です。フレームが「歪む」またはねじれると、空中でまっすぐに保つことができないからです。次に、支柱の端をフレームのピースにたっぷりの接着剤で接着し、接着剤が乾燥するまでフレームを固定するための釘を打ち付けます。翌日、壊れた銃床を修理するように、接合部を靴紐でしっかりと縛り付け、各層に接着剤を塗り重ねます。これが完了すると、他のフレーム部品と支柱も同様に処理され、2 つの平面の基礎が完成します。
支柱を配置する別の方法。
業務用機械では、より強固で確実な構造が求められます。これは、下部平面用の支柱をフレームピースの下に配置し、上部平面用の支柱をフレームピースの上に配置するという方法で実現されます。支柱は、それぞれフレームピースの外縁と面一になるように配置されます。そして、支柱の端部を貫通するタイプレートまたはクランプでしっかりと固定され、支柱ソケットのアイボルトによってフレームピースの表面にしっかりと固定されます。
リブピースを配置します。
フレームの 1 つを取り、その上にリブを配置します。アーチ型の側面を上にし、リブの一方の端が前方フレームの前端と面一になるようにし、もう一方の端が後方フレームから約 1 フィート突き出すようにします。リブをフレーム部品に固定する方法は任意です。場合によっては、リブをシュースレッドで縛り付け、その他の場合は 1/2 インチの木ネジで固定した金属製のクランプで締め付けます。クランプとネジを使用する場合は、ネジを開始する前に、木材に錐で小さな穴を開けて、木材が割れるのを防ぐように注意してください。上部のフレームでは、1 フィート間隔で配置されたリブが 21 本必要になります。下部のフレームでは、作業者の体のための開口部が残されているため、必要なリブは 20 本だけです。
2つのフレームを結合します。
2 つのフレームを結合する必要があります。そのためには、鋳物工場や金物店で購入できるアルミまたは鉄製のソケットが 24 個必要です。これらのソケットは、その名のとおり、支柱の端をしっかりと固定するための受け口を提供します。また、アイボルト用の穴が開いたフランジがあり、支柱をフレーム部品にしっかりと固定するとともに、支柱ワイヤーを固定するのにも役立ちます。これらのアイボルト用の穴に加えて、フレーム部品にネジを締めるための穴が 2 つあります。下面の前部フレーム部品に、フレームの端から始めて、支柱のちょうど反対側に位置するように、ソケットを 6 個配置します。木ネジでソケットを所定の位置にねじ込み、アイボルトを所定の位置に取り付けます。後部フレームでも同じ操作を繰り返します。次に、上面フレーム用のソケットを所定の位置に配置します。
これで、2つの平面を組み立てる準備が整いました。まず、下側の平面のソケットに支柱を差し込みます。ソケットに差し込むには、端をサンドペーパーで少しこする必要があるかもしれませんが、しっかりとはまるように注意が必要です。下側の平面にすべての支柱が取り付けられたら、上側の平面を持ち上げて所定の位置に置き、ソケットを支柱の上端に差し込みます。
支線ワイヤーによるトラス構造。
次のステップは、支柱ワイヤーを使ってフレームをしっかりと「結束」することです。ここで12番ピアノ線が活躍します。支柱と支柱で形成される長方形（中央の小さなものを除く）はそれぞれ、図に示すように個別にワイヤーで結束します。長方形を形成する8つの角には、それぞれアイボルトのリングが1つずつあります。この「結束」、つまりトラス掛けには2つの方法があります。1つは、ワイヤーをアイボルトからアイボルトへと斜めに通し、主力で十分に張った後、両端をねじって固定する方法です。もう1つは、まず各アイボルトにワイヤーのループを作り、ターンバックルでこのループを主ワイヤーに接続する方法です。後者の方法は、バックルを回してワイヤーの両端を近づけるだけで張力を調整できるため、最も効果的です。図を見れば一目瞭然です。また、ワイヤーの配置方法も分かります。適切な張力は、以下の方法で決定できます。
フレームにワイヤーを取り付けたら、両端をのこぎり台に乗せ、フレーム全体を作業場の床から持ち上げます。フレームの下、中央の長方形の部分に入り、両手で中央の支柱を握り、全体重をフレームにかけます。正しく組み立てられていれば、フレームはしっかりと固定され、たわみにくくなります。少しでもたわみが生じた場合は、ワイヤーの張力を高め、たわみが少しでもなくなるまで調整します。
布を着る。
いよいよ、空気を保持して機体を浮力させる布張りの準備が整いました。使用する素材は、軽くて丈夫で、風を通さない、あるいはほぼ防風性があれば、それほど重要ではありません。飛行士の中には、いわゆるゴム引きシルクを使う人もいますが、バルーンクロスを好む人もいます。良質の普通のモスリン布を、取り付けた後に薄くニスを塗っておけば、アマチュアの目的はすべて達成できます。
布を4フィート強の長さに細長く切ります。覆う幅が20フィートで、布の幅が1ヤードなので、重ね合わせなどを考慮して、カンナ1枚につき7枚の細長い布が必要です。これで14枚の細長い布ができます。各細長い布の端をカンナの前側の水平梁に接着し、リブの上まで引き戻します。作業を進めるにつれて、端を小さな銅製または真鍮製の鋲でリブに留めていきます。この作業では、布を滑らかに、しっかりと張った状態に保ちます。接着剤に加えて、鋲も使用して布を水平梁に固定します。
次に、布の透明な面、つまり上面にニスを塗り、これが乾いたらグライダーは使用できるようになります。
布地の強化。
アマチュアの用途では必ずしも必要ではありませんが、風圧による裂けや破れを防ぐために、布地を補強することが望ましいです。補強の方法の一つは、フェルトなどの厚手の素材を細長く切り、布地がリブに重なる部分に留めることです。もう一つの方法は、布地自体にスリップやポケットを縫い付け、リブをそこに通す方法です。さらに別の方法としては、布地の上に（カバーと同じ素材で）2インチ幅の細長い布を縫い付け、約1ヤード間隔で配置します。ただし、各カバーの中央に来るようにし、各カバーの接合部には来ないようにします。
アームピースの使用。
中央支柱に付属するものとは別に、アームピースが必要な場合は、長さ3フィート、幅1インチ×奥行き1.75インチのトウヒ材を2枚用意し、下部平面の前後の梁に約14インチ間隔でボルトで固定します。アームピースは、支柱を使用する場合よりも作業が楽です。作業者は腕を広げる必要がないためです。支柱を使用する場合、作業者は通常、両手でアームピースを握りますが、アームピースの場合は、その名の通り、アームピースの上に腕を置き、片方のアームピースが両脇の下に来るようにします。
リブをなぜ湾曲させる必要があるのか、とよく聞かれます。答えは簡単です。リブの湾曲によって空気が下向きに後方に流れるようになり、空気が下方に押し下げられることで、多少なりとも衝撃が加わり、機体を上昇させる力となるからです。
第6章 飛ぶことを学ぶ
最初からあまり野心的になりすぎないでください。ゆっくりと進み、不必要なリスクを避けてください。航空には危険な要素がつきものですが、完全に排除することはできません。しかし、常識を働かせることで、その危険性を大幅に軽減し、最小限に抑えることができます。
理論的には、滑空を始める正しい方法は、斜面の頂上から風に逆らって滑空を開始することです。そうすれば、機体は上昇を続け、重力によって徐々に地面に引き寄せられます。これは熟練した飛行士の操縦方法ですが、彼らは熟練者であることを忘れてはなりません。彼らは気流を理解し、体の位置を変えることで機体の動きと方向を制御する方法を知っており、それによって初心者には避けられない事故を回避しているのです。
平地から始めましょう。
最初の飛行は平地で行い、グライダーが前進できるよう数人の手を借りてください。中央の長方形の位置につき、グライダーの前端がわずかに上向きに傾く程度に後ろに下がります。次に、スタートして適度な速さで前方に走り出します。グライダーの両端に 1 人ずつ人が立って手伝います。グライダーが空中に切り込むと、風が湾曲した面の持ち上がった端の下で捕まり、グライダーが浮上してあなたも一緒に運ばれます。この浮上は大きくなく、地面から十分に離れる程度です。次に、足を少し前に出して重心を少し移動させ、グライダーの端がちょうど大気と水平になるようにします。これにより、スタートで得た勢いと相まって、機体はしばらく前進し続けるでしょう。
身体の動きによる効果。
機体の重量が重心よりわずかに後方にある場合、前進するグライダーの縁はわずかに上向きに傾きます。この位置にあるグライダーはスクープのように空気を吸い込み、地面から持ち上げられます。一定の高度（風の強さによって変化します）に達すると、前進する傾向が失われ、グライダーは地面に着地します。前進をできるだけ長く持続させるために、操縦者は重心をわずかに移動させ、前進する縁を下げることで、機体をいわば水平に保とうとします。こうすることで、グライダーを動かし続けるのに十分な運動量がある限り、グライダーは浮いたままになります。
体を大きく前方に移動させると、グライダーの前端が下がり、後端が上がります。こうして空気は後方に「放出」され、空気の支持、つまり浮力を失ったグライダーは地面に着地します。数回の飛行で、普通の人でも体の動きでグライダーを操縦できるようになります。前進するグライダーの前端を上げ下げするだけでなく、実際の操縦もできるようになります。例えば、体重を前後に移動させると飛行機の上昇や下降の傾向が変化するのと同様に、横方向（左または右）の動きがグライダーの進行方向に影響を与えることをすぐに理解できるでしょう。
斜めに上昇します。
上昇する際、グライダーや飛行機は鳥のように垂直飛行ではなく、角度をつけて飛行します。この上昇角がどのくらいになるかは、正確には判断できません。おそらく、風の強さ、上昇する物体の重さ、推進力などによって変化すると考えられます。これは物理学者の用語で言う傾斜角で、一般的に、通常の状態 (静止した空気) では 10 分の 1、つまり 5 3/4 度程度とされます。これは理想的な状態ですが、これまでは実現されていませんでした。風の強さは角度に大きく影響し、飛行機の重さや速度も影響します。一般的に、この角度は 23 度から 45 度まで変化します。45 度を超えると、支持力は前進に対する抵抗によって打ち負かされます。
速度や推進力を高めると、風圧が減少するため、機体を正常に操縦できる角度は小さくなる傾向があります。現代の飛行機械のほとんどは、23度以下の角度で操縦されています。
均衡を保つ。
安定した平衡状態は飛行を成功させる上で重要な要素の一つですが、不安定で突風が吹く状況では、特にアマチュアの場合、この平衡状態を保つことは困難です。初心者は、条件が整わない限り滑空を試みるべきではありません。条件とは、木などの障害物がなく、平坦で明るい場所、そして時速12マイルを超えない安定した風が吹いていることです。常に風に逆らって飛行してください。
平地での機体の操縦にある程度習熟したら、練習場所を緩やかな斜面に変更してもよいでしょう。斜面から発進すると機体を浮かせやすくなりますが、鉄の神経を持つ者にとっては、最初は非常に不安を感じるでしょう。グライダーが斜面の頂上から離れていくと、地面との距離は急速に広がり、飛行士は自分が100マイルもの高さまで来ているように感じるほどになります。冷静さを保ち、機体の平衡を保つように操作し、「自然の成り行きに任せれば」、発進地点からかなり離れた地点で、徐々に安全に地面に降りることができます。これが高所から発進することの利点の一つです。機体はより遠くまで飛ぶことができるのです。
しかし、飛行士が「動揺」し、機体の制御を失えば、死に至る危険を伴う重度の墜落を含む深刻な結果を招くことはほぼ確実です。しかし、この訓練は平地での最初の訓練と同じくらい重要です。判断力を働かせ、「急がば回れ」と行動すれば、実際の危険はほとんどありません。ライト兄弟はグライダーの実験中、あらゆる条件下で数え切れないほどの飛行を行い、いかなる事故も一度も起こしませんでした。
風の流れの影響。
機械が大きくなるほど、空中での動きを制御することが難しくなりますが、モーターや舵などの形で重量が追加されるため、拡大は絶対に必要です。
地表近くの気流は、障害物を完全に吹き飛ばすほどの強風が吹かない限り、あらゆる障害物によって逸らされます。例えば、時速 10 マイルから 12 マイルの中程度の風が吹いている木や灌木の場合を考えてみましょう。風が木に当たると、風は分かれ、一部は一方へ、一部は反対側へ向かいます。また別の一部は上向きに吹かれ、障害物の頂上を越えていきます。このため、障害物のある飛行場でのグライダーの操縦は困難で不安定になります。グライダーをうまく操縦するには、飛行場所が晴れていて、風が中程度で安定している必要があります。突風が吹いている場合は、飛行を延期してください。この点に関しては、次の表に示すように、風速とその意味を理解しておくことが重要です。
時速マイル、秒速フィート、平方フィートあたりの圧力
10 14.7 .492
25 36.7 3.075
50 73.3 12.300
100 146.6 49.200風圧は速度の二乗に比例して増大します。例えば、時速10マイルの風は、時速5マイルの風の4倍の風圧を持ちます。この風圧が大きければ大きいほど、揚げられる物体は大きく重くなります。凧揚げを経験したことがある人なら誰でもこのことを証言できます。しかし、強風はほぼ常に突風が吹き、方向が定まらず、飛行士にとって危険です。また、ある一定の段階を超えると、風が強くなるほど、逆らって進むのが難しくなるのも自明の事実です。
グライダー用発射装置。
195ページには、オクターヴ・シャヌート氏が設計・特許を取得したグライダー用ランチャーの各部品の図が掲載されています。『航空学』誌上でこの発明について、シャヌート氏は次のように述べています。
実際には、好ましくは可搬式の線路を、通常、風向に沿って敷設し、その上に車両（好ましくは軽量のプラットフォームカー）を配置する。巻き取りドラムとそのモーターを搭載した台車は、適切な距離（例えば60～300メートル）を風上に設置し、好ましくは長さ80～100フィートの可搬式線路に沿ってしっかりと固定またはアンカーする。操縦者とともに発射する飛行体または滑空体は、可搬式線路の風下端にあるプラットフォームカー上に設置する。線路は、好ましくは柔軟なワイヤーとコードを組み合わせたもので、巻き取りドラムと線路の間に張られ、飛行体または滑空体に着脱可能に固定される。好ましくはトリップフープを用いるか、操縦者の手に保持される。これにより、操縦者は所望の高度に達した際に、容易に飛行体から線路を取り外すことができる。
グライダーの始動方法。
その後、操縦士の合図でモーターの技術者がエンジンを始動させ、徐々に速度を上げ、最終的にドラムに巻き上げます。最高速度は時速30マイルです。飛行機械の操縦者は、直立して肩に担いで運ぶ場合でも、座ったりうつ伏せになったりする場合でも、風が翼または支持面の上部に当たり、上向きではなく下向きに押すように調整し、巻き上げドラムとロープの作用下にあるプラットフォームカーが必要な速度に達するまで調整します。
操縦者が十分な速度に達したと判断した場合（これは風速と、風に逆らって飛行する機体の速度に依存する）、操縦者は素早く飛行機械の前部を上方に傾け、飛行機または運搬面の下面に当たる相対的な風によって飛行機械が空中に浮かび上がるようにする。そして、操縦者は希望する高度まで凧のように上昇し、そこでフックを引っ掛けて機械からロープを解放する。
オペレーターが行うこと。
操縦者は空中で自由になり、巻き取りドラムとラインによって一定の初期速度が与えられ、また、地上からの高さに応じた位置エネルギーも与えられます。飛行機械または滑空機械にモーターが搭載されている場合は、操縦者はそれを利用して飛行を続けることができます。また、モーターのない単純な滑空機械の場合は、操縦装置によって操縦しながら、得られた速度と高度に応じた距離まで空中を下降飛行することができます。
最も簡単な操作、あるいは操縦は、風に逆らって直進飛行を続けることです。しかし、このコースを右または左に変更したり、風に乗って下降飛行を続け、出発点付近まで戻ることも可能です。地面に近づくと、操縦者は機体支持面を上方に傾け、空気抵抗の増加によるクッションの上で飛行を停止します。操縦者は機体に恒久的に固定されているわけではなく、機体と操縦者は軽量のプラットフォームカーの上に載っているだけなので、必要な初速度に達したら、操縦者は機体とともにプラットフォームカーから自由に上昇することができます。
ランチャー用のモーター。
モーターは、適切な種類や構造であればどのようなものでも構いませんが、電気モーターまたはガソリンモーターが望ましいです。巻き取りドラムには、ロープをドラム上に滑らかかつ均一に巻き取るための、適切または慣例的な反転ガイドが備えられています。ロープは、柔軟性を高めるために綿などのコード芯線を挟んだ柔軟なワイヤー製のケーブルが望ましいです。ロープはドラムから飛行体または滑空体まで伸びています。ロープの自由端は、必要に応じて操縦者が掴んで保持し、飛行体が目的の高度まで上昇したら、ロープを放すだけで自由に飛行を続けることができます。ただし、ロープは操縦者の手の届く範囲にハンドルまたはトリップレバーを備えたトリップフックによって飛行体または滑空体に直接接続することが望ましいです。これにより、操縦者が必要な高度まで上昇した際に、ロープを飛行体または滑空体から容易に取り外すことができます。
第7章 舵の取り付け
グライダーには通常、舵が1つしかなく、それは後方にあります。この舵は、機体を風上に向けて飛行させるのに役立ちます。船の舵とは異なり、固定されており、動かすことはできません。本物のモーター推進飛行機は、通常、操縦者の意志でワイヤーケーブルによって操作される前方と後方の両方の舵を備えています。
アマチュアがグライダーの操縦にかなり熟練しているのであれば、実際の飛行機械を組み立てる前に、グライダーに舵を装備する必要があります。
舵梁用の横木。
これを行うには、まず下側の飛行機の中央支柱の間に、長さ 2 フィート、幅 1/4 インチ、奥行き 3/4 インチの横木を配置します。これは、ボルトまたはブレースで支柱に固定できます。前者の方法が好ましいです。この横木と飛行機自体の後部フレームに、舵梁をクランプしてボルトで固定します。この舵梁の長さは 8 フィート 11 インチです。これらを配置したら、上部のフレームからまったく同じ方法と寸法で複製します。舵梁の端をクランプする横木は、後部フレームの梁の約 1 フィート手前に配置する必要があります。
舵そのもの。
次のステップは舵そのものを作ることです。舵は水平方向と垂直方向の2つの部分から構成されています。垂直方向は飛行機を風上へ向かわせ、水平方向は飛行機を安定させ、平衡を保ちます。
舵梁は垂直舵の上部と下部のフレームを形成します。これらに、長さ3フィート10インチ、断面3/4インチの垂直部材2本がボルト締めされ、クランプされています。これらの部材は約2フィートの間隔で配置されています。これで垂直舵の骨組みが完成します。次ページ(59)をご覧ください。
水平舵には、長さ6フィートの板が2枚と、長さ2フィートの板が4枚必要です。垂直舵の垂直部分の正確な中心を見つけ、その位置に水平部分の長い部分をボルトで固定し、垂直板の外側に配置します。次に、小さなネジとコーナーブレースを使用して、水平板の端を2フィートの板と接合します。これで2フィートの板が2枚残ります。これらを水平フレームの中央に置き、図に示すように垂直板を「またぐ」ようにします。
フレームも、かんなと同じように布で覆います。そのためには約10ヤードの布が必要です。
舵を強化する。
剛性を確保するために、舵は支線で支える必要があります。このためには、12 番ピアノ線が最適です。まず、37 ページの支柱 3 と 4 の上部アイボルトから、このピアノ線 2 本をラダー ビームの舵面との接合部まで伸ばし、下部で固定します。次に、同じポイントでラダー ビームの上部から 2 本のワイヤーを同じ支柱の下部アイボルトまで伸ばします。これで、ラダー ビームからグライダーの上部と下部の面まで伸びる斜めのワイヤーが 4 本できます。次に、ラダー フレームの外側の端から、同様の斜めのワイヤー 4 本をラダー ビームの端まで伸ばし、横木に載る部分まで伸ばします。これで、ラダーとグライダー本体の接続を強化するトラス ワイヤーが 8 本できます。
次に、舵面の骨組みも同様に補強します。これには、舵面ごとに4本ずつ、合計8本のワイヤーが必要です。すべてのワイヤーは、片方の端をターンバックルで接続し、張力を必要に応じて調整できるようにします。
舵枠を組み立てる際には、角にほぞ穴を開け、小さな釘で仮止めし、各接合部の内側にコーナーブレースを取り付けるのが良いでしょう。この際、固定する材料が軽量であるため、釘、ネジ、ボルト、コーナーピースなどは可能な限り軽量なものを使用する必要があることを念頭に置いてください。
第8章 本物の飛行機械
さて、皆さんは本物の飛行機械の製作に挑戦するだけの十分な技術を習得したと仮定しましょう。操縦者の意志で空中に浮かんでいるだけでなく、操縦者が望む方向に確実に前進できる機械です。グライダーは、限られた範囲を除いて操縦できず、風に逆らって一方向にしか進まないことを覚えておいてください。さらに、その浮力、つまり空中での浮遊力には限界があります。
より大きな表面積が必要です。
真の飛行機械は、グライダーを大型化し、モーターとプロペラを装備したものです。まず最初に必要なサイズを決定する必要があります。20フィートの翼幅を持つグライダーは人間を支えるには十分な大きさですが、モーター、プロペラ、その他の装備の重量を加えた状態では、いかなる状況下でも上昇させることはできません。荷重が増加するにつれて、機体の表面積も増加させる必要があります。この表面積の増加量は、経験豊富な飛行士の間でも意見が分かれており、難しい問題ですが、一般的な提案としては、20フィートのグライダーの面積の3倍から4倍程度になると考えられます。3
いくつかの実用的な例。
ライト兄弟は、幅41フィート、奥行き6.5フィートの複葉機を使用しました。2機の機体で、補助翼を含めた総表面積は538平方フィートとなります。この面積は、エンジン機器、操縦者などを支えるもので、公式発表の総重量は1,070ポンドです。これは、機体表面1平方フィートあたり約2ポンドの揚力を示しており、20フィートのグライダーの機体表面1平方フィートあたり約1/2ポンドの揚力とは対照的です。このライト兄弟の飛行機は、総荷重1,100ポンドを積載して飛行に成功したとも伝えられています。これは、補助翼を含めた538平方フィートの表面積1平方フィートあたり2ポンドを超えることになります。
単葉機で同じ結果を得るには、単葉面の広がりが60フィート（約18メートル）、奥行きが9フィート（約2.7メートル）必要となる。しかし、これは数学的な法則である一方、ブレリオは必ずしも当てはまらないことを実証した。1909年7月25日、イギリス海峡横断の記録破りの航海で、ブレリオは広がりが24.5フィート（約7.3メートル）、総支持面積が150.5平方フィート（約14平方メートル）の単葉機に搭乗した。機体、操縦者、そして3時間飛行に必要な燃料を含む装備の総重量はわずか660ポンド（約330キログラム）だった。（公称）25馬力のエンジンで、21マイル（約34.4キロメートル）を37分で走破した。
どれが一番いいですか？
ここに、確立された数学的量が関係しています。小さな平面は大きな平面よりも空気抵抗が少なく、結果としてより高い速度を達成できます。本章で後述するように、速度は重量支持能力において重要な要素です。ある機械が他の機械の3分の1の速度で移動する場合は、後者の表面積の半分でも荷重に影響を与えずに飛行できます。この点については、本章の最後の段落を参照してください。理論上は構造も最も単純ですが、実際には必ずしもそうとは限りません。単葉機のような広い面積の設計図を作成し、実行するには、過度の重量増加を招くことなく必要な支持力を提供できるほど強固な構造を得るために、高度な技術と知恵が必要です。この命題は複葉機では大幅に簡素化され、単葉機ほど高速ではないかもしれませんが、重量支持能力ははるかに高くなります。
フレームの適切なサイズ。
複葉機形式を選択した場合、構造は第5章で説明した20フィートグライダーと実質的に同一になりますが、サイズとアームピースの省略が異なります。表面の平面の大きさは、20フィートグライダーの約2倍、すなわち幅20フィートではなく40フィート、奥行き3フィートではなく6フィートにする必要があります。水平ビーム、支柱、支柱、リブなども、比例して大きくする必要があります。
グライダーにおいては、はっきりしたまっすぐな木目の木材を慎重に選ぶことが重要ですが、モーター付きの飛行機を組み立てる場合には、さまざまな部品にかかる負担がはるかに大きくなるため、木材の選択はさらに重要になります。
木材を接合する方法。
節や虫食い穴がまったくなく、木目がまっすぐな 40 フィートの木材を見つけるのは、不可能ではないにしても困難であるため、水平梁を継ぎ合わせる必要があることはほぼ確実です。
継ぎ合わせが必要な場合は、幅 3 インチ、厚さ 1 1/2 インチの良好な 20 フィートの材を 2 本と、同じ厚さと幅の 10 フィートの長さの材を 1 本選びます。10 フィートの材の下側を、両端から約 2 フィート後ろからかんなで削り、先端で材の厚さが約 3/4 インチになるように先細りにします。20 フィートの梁 2 本を端から端まで並べ、このようにして作った接合部の下に、かんなで削った端を下にして 10 フィートの材を置きます。20 フィート材の接合部は、10 フィート材の中央に正確に来るようにします。20 フィート材とその下の 10 フィート材に、等間隔で 10 個の穴を (1/4 インチのオーガーを使用して) 開けます。これらの穴に、丸くて斜めのヘッドを持つ 1/4 インチのストーブ ボルトを通します。これらのボルトを取り付ける際は、上下にワッシャーを使用します。1つはヘッドと上側の梁の間に、もう1つは下側の梁とボルトを固定するナットの間に入れます。ナットをしっかりと締め付け、2つの梁がしっかりと固定されると、長さ40フィートの頑丈な梁が完成します。
金属スリーブによる接合。
接合部を作るさらに良い方法は、フレームの端にタングとグルービングを施し、金属製のスリーブで覆う方法ですが、最初に挙げた方法よりも高度な機械技術が必要です。タングとグルービングの作業は特に繊細で、工具の扱いには極めて繊細な感覚が求められますが、この器用さがあれば、3本目の木材を使うよりもはるかに満足のいく仕上がりになります。
フレームピースの直径は通常約1.5インチなので、タングとそれが収まる溝もそれに応じて小さくする必要があります。まず、フレームピースの片方の端から約4インチ後ろの部分を鋸で切ります。約1/2インチの深さで切り込みを入れます。次に、ピースを裏返し、同じ切り込みを入れます。次に、端から切り込みまで鋸で切ります。切り出した部分を取り除くと、フレーム材の端に長さ4インチ、厚さ1/2インチの「タング」ができます。次に、接合するフレームピースの端に5/8インチの溝を切ります。5/8インチのビットを取り外すには、小さなノミを使用する必要があります。こうすることで、タングが簡単に収まる溝が残ります。
2つのピースを結合します。
長さ20cmほどの薄い金属製のスリーブ（両端が開いたアルミニウムまたは真鍮製の中空の管）を用意し、フレームの木材の片方の舌状端または溝付き端に差し込みます。スリーブはしっかりとフィットさせるのが望ましいため、スリーブがスムーズに装着できるようにフレームの部品にサンドペーパーをかける必要があるかもしれません。
スリーブを邪魔にならないように奥に押し込みます。タング全体に接着剤を塗り、溝の内側にも接着剤を塗ります。接着剤はたっぷりと使用してください。次に、タングを溝に押し込み、接着剤が完全に乾くまで両端をしっかりと合わせます。接合部からはみ出した接着剤をサンドペーパーで軽くこすり落とし、スリーブを接合部にかぶせます。小さな銅製のタックでスリーブを仮止めすれば、完璧な接合が完成します。
同じ作業を4つのフレームピースそれぞれに繰り返します。このように20フィートのピースを2つ繋げれば、しっかりとしたフレームが完成しますが、この種類の適切な木材が入手できない場合は、それぞれ6フィート11インチの長さのピースを3つ使用することもできます。この場合、長さは20フィート9インチになり、そのうち8インチは2つのジョイントで埋められるため、フレームの長さは20フィート1インチになります。
モーターの取り付け。
次にモーターの取り付けについてです。様々なタイプの種類と効率については、次の第IX章で説明します。ここで私たちが注目するのは、取り付け方法です。これは飛行士の個人的な考え方によって異なります。例えば、ある人はモーターを機体の前方に取り付け、別の人は中央に取り付け、さらに別の人はフレームの後部に取り付けるのが最適だと感じます。いずれの場合も良好な結果が得られますが、その比較優位を予測することは困難です。既に説明したように、ある人が他の人よりも速く飛行する場合、速度の観点で劣る人は、重量の運搬などにおいて有利になります。
モーターを正しく配置することに関する、さまざまな有名な飛行士の考えは、次のことから得ることができます。
ライト – マシンの後方、片側にあります。
カーチス – 後方の井戸、上部の平面と下部の平面のほぼ中間。
ライチ – 後方、中央上部。
Brauner-Smith – 機械の正確な中心にあります。
ヴァン・アンデン – センター。
Herring-Burgess – オペレーターのすぐ後ろ。
ヴォワザン – 後方、下面。
ブレリオ—前です。
REP—前へ。
唯一の主要な目的。
機械の平衡を保つために荷重を均等に分散させることは、モーターの位置を決める上で最も重要な要素です。重量が機械のバランスを崩したり、船底を「水平に保てなくなる」ようなことがない限り、どの場所を選ぶかは重要ではありません。これは船の積み込み作業と似ています。専門家は、船が完全に直立した状態を維持し、「傾き」、つまり片側に傾くのを防ぐように、貨物の重量を分散させようとします。貨物が均等に分散されているほど、船の平衡はより完璧になり、操縦性も向上します。適切に積み込まれていないと、貨物が移動し、それが船の姿勢に直接影響を与えます。船が右舷または左舷に「傾く」場合、貨物の大部分の重量が横に移動しています。船首または船尾が過度に沈んでいる場合、貨物がそれに応じて移動していることは間違いありません。いずれの場合も、機体の操縦は困難になるだけでなく、極めて危険になります。飛行機の操縦においても、全く同じ状況が当てはまります。
機械の形状が要因となります。
モーターの配置は、飛行機械のフレームの形状と構造に大きく左右されます。機体と補機類の重量の大部分が後方に集中している場合、後方の重量の過剰分を相殺するために、モーターは機体前方に配置するのが自然です。同様に、重量の大部分が機体前方に集中している場合、モーターは機体中心より後方に配置する必要があります。
プロペラブレードは実際にはモーターの不可欠な部分であり、プロペラブレードがなければモーターは役に立たないため、その配置は当然、モーター用に選択された場所によって決まります。
舵と補助翼。
ここでも、サイズ、位置、形状に関して、飛行士の間で意見が大きく分かれています。この点における考え方の顕著な違いは、著名なメーカーによる以下の選択によく表れています。
ヴォワザン – 前方に 2 つの翼のような面を持つ水平舵。後方に箱型の縦方向安定面があり、その内側に垂直舵がある。
ライト機 – 前方に主翼から約 10 フィート離れたかなりの距離に大型の複葉水平舵、後方に垂直複葉舵、上部および下部の主翼の端が可動式に作られている。
カーチス – 水平複葉舵、主翼の約 10 フィート前方の舵翼の間に垂直減衰翼、後方に垂直舵、上部主翼の両端に安定翼。
ブレリオ – V 字型の安定翼で、機体後部から突出し、広い端が外側を向いています。この安定翼の広い端に垂直方向の舵が蝶番で取り付けられています。水平複葉方向舵も後方の安定翼の下にあります。
これらの例は、舵と安定板、または補助板を配置する最良の方法について、経験豊富な飛行士の間で意見が大きく異なっていることを力強く示しており、いずれかの形式を選択してそれを排他的に使用することを推奨するという作業がいかに絶望的であるかを明らかに示しています。
舵と補助構造。
舵と補助翼の製作に使用される材料は主翼と同じで、フレームはトウヒ材、カバーはゴム引きまたはニス塗りの布です。フレームの接合と配線は主翼と全く同じ方法で行われ、同じ強度と剛性を確保しています。各部品の寸法は、採用された設計と主翼の大きさによって異なります。
これらの舵と補助翼の正確な寸法に関する詳細は入手できていない。各製作者は、機体の概略寸法、重量、出力などについては喜んでデータを提供してくれたものの、補助部品の詳細は見落としていたようである。おそらく、一般の人々にとって特に重要ではないと考えたためだろう。ライト機の場合、後部の水平舵と前部の垂直舵は、主翼の約4分の1（おそらくそれより少し小さい）の大きさとされている。
降車装置の配置。
現代の航空機のほとんどには着陸装置が装備されており、これは機体と飛行士を地面に着地した際の衝撃や怪我から守るだけでなく、機体の前進を補助する役割も果たします。ライト社を除く主要メーカーの航空機はすべて、2～5個の空気入りゴムタイヤの自転車用車輪を搭載したフレームを備えています。カーチス社とヴォワザン社の航空機では、前輪1個、後輪2個が配置されています。ブレリオ社などの著名な航空機では、その逆で、前輪2個、後輪1個が配置されています。ファーマン社は5個の車輪を使用し、1個は最後方に、4個は主翼下部の中央より少し前方に、それぞれ2個ずつ配置されています。
ライト機には車輪の代わりに、支柱で下面に取り付けられ、はるか前方に曲がった 2 本の長い梁からなるスキッドのような装置が装備されており、水平舵の支えとして機能します。
木材が好まれる理由。
よく聞かれる質問は、「なぜ木材の代わりにアルミニウムや類似の金属が使われないのか」というものです。木材、特にトウヒ材が好まれるのは、重量を考慮するとアルミニウムよりもはるかに強度が高く、金属の中で最も軽いからです。この点に関しては、以下の表が参考になるでしょう。
圧縮
重量 引張強度 強度
1立方フィートあたり 1平方インチあたり 1平方インチあたり材料（ポンド）。材料（ポンド）。材料（ポンド）。
スプルース…. 25 8,000 5,000
アルミニウム 162 16,000 ……
真鍮（板） 510 23,000 12,000
鋼（工具） 490 100,000 40,000
銅（板） 548 30,000 40,000
飛行機械の構造においては、極限の軽さと強度、特に引張強度が極めて重要であるため、フレームに金属、たとえアルミニウムであっても、その重量によって使用できないことは容易に理解できます。アルミニウムはトウヒ材の2倍の強度を持ちますが、非常に重いため、強度面での優位性は重量によって何倍も打ち消されてしまいます。アルミニウムの比重は2.50ですが、トウヒ材の比重はわずか0.403です。
考慮すべき事項。
飛行機械の設計図を描く際には、実際の製作作業を開始する前に決定すべき5つの重要なポイントがあります。それは以下の通りです。
まず、機械が完成し装備されたときのおおよその重量。
2番目 – 必要な支持面の面積。
3番目 – 希望する速度と揚力を確保するために必要な電力量。
4番目 – メインフレームワークと補助部品の正確な寸法。
5番目 — プロペラのサイズ、速度、特性。
これらを決定する際には、他の箇所で示されているこれらの特徴に関する熟練した飛行士の経験を考慮に入れるのがよいでしょう。（第10章を参照）
関係する重量を推定します。
もちろん、建造前におおよその重量を推定するには、多くのことを想定する必要があります。つまり、事前の見積もりが必要になります。2人乗りの機体を製造する場合、まず2人の合計重量の最大を350ポンドと仮定します。ほとんどのプロの飛行士はこれよりも軽量です。カーチス社製とライト社の機体の重量の中間値をとると、フレーム、モーター、プロペラなどの総重量は平均850ポンドになります。これに2人の乗客を加えると、1,190ポンドになります。上記の機体は正常に稼働しているため、この重量を安全な運用基準と見なすのは妥当でしょう。
初心者が避けるべきこと。
しかし、これは製作においてこれらの重量を厳格に守ることが安全であるという意味ではなく、あくまでも出発点として役立つということを意味します。熟練者が完全装備の850ポンドの機械を製作できるからといって、初心者が同じことをできるとは限りません。熟練者の仕事は長年の経験の賜物であり、極限まで軽量かつ高強度なフレームとモーター装置を製作する方法を習得しているのです。
初心者にとっては、乗客を除いたフレームと装備の総重量を大幅に増やさずに、ライトやカーチスのような人々の仕事を再現することはできないと想定する方が安全でしょう。
重量を分散する方法。
ライト社とカーチス社の機械の平均重量と比較すると、機械の正味重量は1,030ポンドとします。次に、この重量をフレーム、モーター、その他の機器に配分する問題が生じます。一般的な目安として、フレームの重量は動力装置全体の約2倍になるはずです（これはアマチュア向けです）。
「フレームワーク」という言葉は、主翼、補助翼、舵などの木製のフレームだけでなく、布製のカバーも指し、実際にはエンジンとプロペラ以外のすべてを指します。
この基準に基づくと、フレームワークの重量は 686 ポンド、発電所の重量は 344 ポンドになります。これらの数値は寛大なものであり、初心者が作業を進めていくうちに、その範囲内で望みどおりの結果が得られる可能性があります。
表面積を計算します。
ラングレー教授は、飛行機械の構造において、物体が大きいほど相対的な支持面積が小さくなるという数学的原理を初めて注目を集めました。第13章で説明したように、物体の大きさには機械的な限界があり、それを超えることは現実的ではありませんが、この基本原理は依然として有効です。
表面積に著しい差がある2つの飛行機を考えてみましょう。大きい方の飛行機は、通常、面積に対する相対的な重量が小さい方よりも大きく、相対的に低い馬力で仕事をこなします。一般的に、よくできた機械は、表面積0.5平方フィートあたり平均1ポンドの支持能力を持ちます。これを作業則として受け入れると、機械と乗客2名の合計1,200ポンドの重量を支えるには、600平方フィートの表面積が必要であることがわかります。
表面積を分配します。
現在使用されている最大の表面積は、ライト、ヴォワザン、アントワネットの3機種で、それぞれ538平方フィート（約538平方メートル）です。これらの機種の実際の耐荷重は、これまでのところ限界までテストされたことはありません。おそらく、最大荷重は、要求されている荷重をはるかに上回っていると考えられます。実際には、平均で0.5平方フィート（約0.5平方メートル）の表面積につき1ポンド強です。
600平方フィートの面積が使用されると仮定した場合、次に問題となるのは、その面積をどのように最大限に活用するかです。これもまた重要な問題であり、個々の好みが優先されます。この点については専門家の間で意見が分かれており、大型の補助平面を使用する人もいれば、小型の補助平面を複数使用することで、異なるプランでもほぼ同じ面積を確保しようとする人もいます。
この特徴を決めるにあたっては、成功した飛行士の設計図を参考に、主翼面積の増加に応じて補助翼面積を増やすのが最善です。例えば、あなたが参考にしている設計図の作者が500平方フィートの面積を使っているのに対し、あなたが600平方フィートの面積を使うとしたら、単に翼全体を5分の1大きくするだけで済みます。
生産コスト。
飛行機械の製作に挑戦するアマチュアにとって、製造コストは気になる点でしょう。グライダーの2倍の大きさに決めたと仮定すると、フレーム（木材、布、ワイヤーなど）の材料費は2倍強になります。これは、フレームのサイズが大きくなるにつれて重量も増えるため、重い材料は軽い材料よりも高価になるからです。グライダーの材料費を20ドルとすると、実際の飛行機械のフレームに必要な費用は、所有者が自分で製作する場合、60ドルと見積もっても間違いないでしょう。
モーターや類似の機器のコストに関しては、選択する機器によって大きく左右されると言えるでしょう。信頼性の高い航空用モーターの中には500ドル程度で入手できるものもあれば、2,000ドルもするものもあります。
専門家のサービスが必要です。
どのような種類のモーターを選んだとしても、アマチュア自身がこの分野に相当な才能を持っている場合を除き、適切な設置には専門家の協力が必要です。一般的に、この作業には25ドルが妥当な金額です。エンジンをどれほど慎重に設置し接続したとしても、最初の試みで正確に正しく設置できるかどうかは、ほとんど運次第です。試行錯誤の結果、何度か変更が必要になる可能性も高くなります。そうなると、専門家への請求額は50ドルに達することも珍しくありません。アマチュアがこの部分の作業を十分にこなせる場合は、もちろん50ドルの費用は全額免除されます。
一般的に、実際に飛行し操縦者を乗せる、かなり満足のいく飛行機械は750ドルで作れるかもしれませんが、高価な機械に見られる優れた品質は備えていません。この計算は、材料費60ドル、専門家へのサービス費50ドル、モーター代など600ドル、そして追加費用40ドルを想定しています。
体内に飛行機械の菌を持つ人間は、たとえどれほどうまく機能したとしても、初めて手に入れた中価格帯の機械に長く満足することはないでしょう。これは、自動車の「虫」の昔話の繰り返しです。1,000ドルという手頃な自動車でスタートした人は、必ずと言っていいほど、段階を踏んで4,000ドル、あるいは5,000ドルクラスの車へとステップアップしていきます。所有者の経済力の範囲内で、可能な限り最大かつ最高のものを求めるのは自然な流れです。
飛行機械への転向者も全く同じです。車の操縦に熟達するほど、他の仲間よりも遠くまで飛び、より長く空中に留まりたいという欲求が強くなります。そのため、細菌の活動が進むにつれて、より大きく、より強力で、より高価な機械が必要になります。
速度は重量容量に影響します。
速度を上げれば上げるほど、支えられる表面積は小さくなるという事実を見逃さないでください。500平方フィートの支持面積を持つ機械が時速40マイルで移動し、1,200ポンドの重量を運ぶとします。時速60マイルの速度が出せるのであれば、支持面積を半分に減らして250平方フィートで十分です。時速100マイルなら、必要な表面積は80平方フィートだけです。どちらの場合も、重量を支える能力は500平方フィートの表面積の場合と同じ、つまり1,200ポンドです。
いつの日か、数学の天才がこの問題を正確に解明し、前進する端の寸法に基づいて、様々な速度における様々な表面積の最大積載量を示す信頼できる表が得られるでしょう。現時点では、正確な計算を行うには、主に推測に頼らざるを得ません。機械の形状や、風に抵抗する表面積の大きさなどに大きく左右されます。
第9章 モーターの選択
飛行機械用のモーターは、軽量で、高強度で、極めて高速で、動作において確実に信頼できるものでなければなりません。具体的な形状や、空冷式か水冷式かは、上記の4つの特徴が満たされていれば、あまり重要ではありません。現在、そのようなモーターやエンジンは少なくとも12種類存在します。いずれもガソリン式であり、程度の差はあれ、求められる特性を備えています。これらのモーターには以下のようなものがあります。
ルノー – 8気筒、空冷式、50馬力、重量374ポンド。
フィアット – 8気筒、空冷式、50馬力、重量150ポンド。
ファーコット – 8 気筒、空冷式。シリンダーの内径に応じて 30 馬力から 100 馬力。最小の重量は 84 ポンド。
REP – 10 気筒、空冷式、150 馬力、重量 215 ポンド。
ノーム – 7 気筒および 14 気筒、回転式、空冷式、50 馬力および 100 馬力、重量 150 ポンドおよび 300 ポンド。
ダラック – 2 ～ 14 気筒、水冷式、30 ～ 200 馬力、重量最小 100 ポンド。
ライト – 4気筒、水冷式、25馬力、重量200ポンド。
アントワネット – 8 気筒および 16 気筒、水冷式、50 馬力および 100 馬力、重量 250 ポンドおよび 500 ポンド。
ENV – 8 気筒、水冷式。シリンダーの内径に応じて 30 馬力から 80 馬力。重量は 150 ポンドから 400 ポンド。
カーチス – 8 気筒、水冷式、60 馬力、重量 300 ポンド。
馬力あたりの平均重量。
ノームのモーターは、馬力あたり約3ポンドと、他社のモーターが平均4.5ポンド/馬力であるのに対し、非常に軽量であることにご注目ください。この軽量化は、フライホイールを廃止し、エンジン自体が回転することでフライホイールと同じ効果が得られるため実現されています。ファーコットはさらに軽量で、馬力あたり3ポンドを大幅に下回ります。これは、総重量が1平方フィートあたり1ポンドを超えない完全な飛行機械を実現する、長年待ち望まれてきたエンジン装置に最も近いものです。
軽さはいかに確保されるか。
これまでのところ、軽量航空モーターの製造においては、フランス製のグノームエンジンとファルコットエンジンが示すように、外国メーカーがアメリカメーカーを上回っています。この超軽量化は、シリンダーに特殊加工された良質の鋼を使用することで実現しており、これによりシリンダーは従来の鋼を使用する場合よりもはるかに薄くなっています。もう一つの大きな軽量化は、ベアリングの代わりに「自動潤滑」合金と呼ばれる合金を使用することで実現されています。この合金はアルミニウムとマグネシウムの混合物です。
さらに、中実鋼の代わりに合金鋼管を使用することで、強度を犠牲にすることなく可能な限り材料を削減することで、さらなる軽量化を実現しています。コストを顧みず最高級の鋼材のみを使用するこの設計により、大幅な軽量化を実現しています。
シリンダーの多重度。
奇妙に思えるかもしれませんが、シリンダーの数が増えても必ずしも比例して重量が増加するわけではありません。例えば4気筒エンジンの重量が100ポンド（約45kg）だからといって、8気筒エンジンの重量が200ポンド（約90kg）になるとは限りません。4気筒エンジンに不可欠な部品の多くは、追加や拡張をすることなく8気筒エンジンの要件を満たすことを理解すれば、その理由は明らかです。
シリンダー数を増やしても、必ずしも馬力が比例して増加するわけではありません。4気筒エンジンの定格出力が25馬力の場合、シリンダー数を2倍にすれば50馬力になるとは限りません。一般的に、ボア、ストローク、回転数が同じであれば、8気筒エンジンは4気筒エンジンの2倍の出力を発揮しますが、これは必ずしも当てはまりません。なぜこのような例外が生じるのかは、いかなる定説でも説明できません。
馬力とスピード。
飛行機の速度は浮力にとって重要な要素であるため、飛行機械のモーターにとって速度は重要な要件です。プロペラなどの付属部品の性能が同じであれば、経験の浅い人は当然、50馬力のエンジンは25馬力のエンジンの2倍の速度しか出さないだろうと主張するでしょう。しかし、これが誤りであることは実際の性能によって証明されています。ライト兄弟は25馬力のモーターを使用して時速44マイルを記録し、ブレリオは50馬力のモーターを使用して時速52マイルの短距離飛行を記録しています。実際には、速度に関しては、風速、飛行機自体の大きさと形状、そしてプロペラの大きさ、形状、ギア比に大きく左右されます。風が強ければ強いほど、飛行機は上昇しやすくなりますが、同時に水平方向に風に逆らって前進するのは難しくなります。強い向かい風と適切なエンジン出力があれば、飛行機はある程度までは前進しますが、傾いた状態になります。飛行士が上昇を続けたいのであれば問題ありませんが、到達すべき高度には限界があり、熟練者であれば100フィートから500フィートです。それを超えると、まっすぐ進むことが難しくなります。
電力の大きな無駄遣い。
確かなことが一つあります。それは、現代の最も効率的な航空用モーターでさえ、生産と効果の2つのポイントの間で大きな出力損失があるということです。現在最も効率的に使用されているものの1つであることは認めますが、ライト兄弟のモーターは、50ポンドの重量を持ち上げ、推進するために1馬力の力が必要です。これは、25馬力のエンジンの場合、最大1250ポンドの持ち上げ能力になります。定格出力の高いモーターで、これよりも効率が良いものがあるかどうかは疑問です。8気筒モーターは4気筒モーターよりも多くの燃料を必要とするため、当然ながら小型モーターよりも運転コストが高くなり、実際のパフォーマンスを基準として通常の容量増加が不足しています。言い換えれば、4気筒のうちの1気筒で十分な場合に、8気筒モーターを使用する意味は何でしょうか。
プロペラの役割。
モーターの効率の大部分は、プロペラの形状とギアリングに左右されます。飛行機械の機構における他の重要な部品と同様に、プロペラの形状についても、最適な形状については大きな意見の相違があります。魚はひれと尾を使って水中を進みます。鳥も同様に翼と尾を使って空中を進みます。どちらの場合も、動力は魚や鳥の体から得られます。
飛行機には、フィンや翼の代わりにプロペラが装備されており、その動きはエンジンによって制御されます。フィンや翼は試されましたが、うまく機能しませんでした。
航空用プロペラは、同じ基本原理で作動しますが、船舶用プロペラよりもはるかに大型です。これは、船舶用プロペラはより密度が高く、より堅牢な媒体（水）内で作動するため、空中で回転する同サイズのプロペラよりもしっかりと固定され、より大きな推進力を生み出すことができるためです。そのため、航空用プロペラは船舶用プロペラよりもはるかに大型である必要があります。ここまではすべての飛行士の意見が一致していますが、最適な形状については、ほとんどの飛行士が意見を異にしています。
使用されるプロペラの種類。
最もシンプルなものの一つはカーティス社が使用したものだ。積層木材で作られた洋ナシ型のブレード2枚で構成され、各ブレードは先端部で幅5インチ（約13cm）で、シャフト接続部に向かってわずかに細くなっている。これらのブレードはエンジンシャフトで一直線に接合されている。プロペラのピッチは5フィート（約1.5m）、重量は完成状態で10ポンド（約4.5kg）未満である。2枚のブレードの端から端までの長さは6.5フィート（約1.8m）である。
ライトは複葉機の後部に、反対方向に回転する2つの木製プロペラを搭載しました。それぞれのプロペラには2枚羽根が付いています。
ブレリオも2枚羽根の木製プロペラを使用していますが、これは機体の前方に設置されています。羽根はそれぞれ約90センチほどの長さで、鋭角に「ねじれ」ています。
サントス・デュモンは、ブレリオのプロペラに非常によく似た 2 枚羽根の木製プロペラを使用しています。
優れた記録を残したアントワネット単葉機では、プロペラは 2 つのスプーン形の金属片で構成され、エンジン シャフトの前部で結合され、凹面が機体に面しています。
ヴォワザン複葉機のプロペラも金属製で、鍛造鋼のアームで接続された 2 枚のアルミニウム製ブレードで構成されています。
最大の推力、あるいは応力、つまり最大の空気押しのけ力を発揮することが、目指すべき目標です。専門家によると、これはプロペラの直径を大きくし、速度を適度に低くすることで最も効果的に得られます。直径とは、ブレードの端から端までの距離のことで、最大のプロペラでは6フィートから8フィートの範囲です。ブレードの表面積が大きいほど、押しのけられる空気の量が増え、それに伴って、飛行機を前進させる推進力も大きくなります。あらゆる遠心運動には、中心から「飛び出す」形で崩壊する傾向が多かれ少なかれ存在し、回転する物体が大きいほど、この傾向は強くなります。これは、大きな砥石やフライホイールが高速回転したために破裂した多くの事例によく表れています。空中でプロペラが破損すると、飛行士の命が危険にさらされます。これを防ぐには、回転動作を比較的低速にすることが最善であることが分かっています。これに加えて、ゆっくりとした動き（比較的遅いというだけ）により、1 枚のプロペラ ブレードによってかき乱された領域を大気が再び満たす機会が与えられ、次のブレードが作用するための新しい表面が確保されます。
モーターの配置。
他の点と同様に、飛行士の間でもモーターの適切な位置に関する考え方は大きく異なります。ライトはエンジンを下面、つまり前端と後端の中間に、しかし正確な中心からはかなり片側にずらして配置しました。そして、エンジンの重量を相殺するために、重心を保つために座席を反対方向に十分に離しました。これにより、モーターと操縦席の間の中央に空間が確保され、そこに乗客を乗せてもバランスを崩すことはありません。
対照的に、ブレリオはモーターを真前に置き、座席をかなり後ろに引くことで重心を保ち、飛行機の重量と相まってカウンターバランスの役割を果たしている。
カーティスの機械では、モーターは後方にあり、操縦者は前方の座席に座り、前方の水平舵と減衰面の重量がエンジンの重量と均等になるようにしています。
完璧なモーターはまだありません。
アメリカ、イギリス、フランス、ドイツのエンジンメーカーは、航空用途に最適なモーターの開発に取り組んでいます。多くの製品は高い評価を得ていますが、軽量化と安定した出力維持という点では、どれもが理想を満たしていないというのが正直なところです。いずれも、いくつかの点で従来のエンジンを改良したものではありますが、目指すべき大きな目標は完全には達成されていません。
こうして製造されたモーターの一つは、サントス・デュモンの提案と彼が定めた設計に基づき、フランスのダラック社によって製造された。サントス・デュモンは、30馬力を発揮し、1馬力あたり4.5ポンドを超えない重量の2気筒水平エンジンを求めていた。
ダラック社の人々の能力と技能、そして会社に新たな信用と名声をもたらすモーターを製造したいという彼らの熱意には疑問の余地はありません。また、設計図にも根本的な欠陥は見当たりませんでした。しかし、少なくとも一つの重要な要件において、そのモーターは期待に応えられませんでした。
30馬力のエネルギーを長時間連続して供給することは期待できませんでした。最大出力は「瞬間的」にしか発揮できませんでした。
これは、航空用途に理想的なモーターを製造することがいかに困難であるかを物語っています。飛行士として疑いのない技能と経験を持つサントス・デュモンは、自らが望むものを明確に示しました。業界屈指の設計者の一人が設計図を描き、名門ダラック社は全力を尽くして製造に取り組みました。しかし、目標は完全には達成されませんでした。
Darracq Motor の特徴。
水平型エンジンは、しばらく前に事実上放棄され、垂直型エンジンが主流となりましたが、サントス・デュモンが水平型エンジンに戻したのには、それなりの理由がありました。彼は垂直型エンジンでは実現できない低い重心を確保したかったのです。水平型エンジンは水平に配置されるため風圧抵抗が少なくなるため、理論的には彼のアイデアは正しかったのですが、期待通りにはいきませんでした。
同時に、このダラックモーターは創意工夫と精巧な職人技の驚異とも言えるでしょう。ボア5.35cm（1/2インチ）、ストローク4.75cm（1/4インチ）の2つのシリンダーは、鋼鉄の棒から削り出され、総重量はわずか8.45kg（8.4～5ポンド）です。吸気バルブと排気バルブのシートを備えたヘッドは別体で、シリンダーにねじ込まれ、溶接されて固定されます。銅製のウォータージャケットが取り付けられ、この状態で8.45kg（8.4～5ポンド）という重量を実現しています。
長距離飛行、特にガソリンの入手が困難な地域では、燃料供給の重量は航空において重要な要素となります。当然のことながら、航空機の操縦者は、必要なパワーを発揮できる限り、ガソリン消費量が最も少ないエンジンを好みます。
ラムゼイという名のアメリカ人発明家が、この分野で大きな可能性を秘めたと言われるモーターの開発に取り組んでいます。その特徴は、通常よりもはるかに短いコネクティングロッドと、シリンダー中心軸からクランクの長さと同じ距離だけ離れた位置にクランクシャフトを配置していることです。これにより、ピストンのストロークが長くなり、クランクに有効な圧力が加わるクランク円周の割合も増加します。
コンロッドを短くしてクランク機構をそのままにしておくと、シリンダー内で過度の摩擦が発生します。ラムゼイはクランクシャフトの位置を変えることでこれを克服しました。こうして確保された長いピストンストロークの効果は、ガスの膨張を促進し、燃料消費量を増やすことなくエンジン出力を向上させることです。
プロペラの推力は重要です。
飛行機の推進力には、見過ごしてはならない重要な原理が一つあります。エンジンがいかに強力であっても、プロペラの推力が風圧を凌駕しなければ前進することはできません。もしプロペラの推力と風圧の力が等しければ、結果は明らかです。前進という点では飛行機は停止状態にあり、前進に必要な運動を失っているのです。
速度は飛行船の推進力となるだけでなく、機体の安定性にも寄与します。飛行機は、低速で飛行しているときには、平衡状態を保つためにぎくしゃくした不安定な動きをすることがありますが、速度が上がると容易に水平飛行を維持できます。
プロペラブレードの設計。
プロペラ設計者にとっての目標は、エンジンエネルギーの消費を最小限に抑えながら最大の推力を得ることです。この目的のために、様々な特殊な形状のプロペラブレードが開発されてきました。理論上は、風上面では薄い（あるいは切れ味鋭い）エッジを呈し、排気量が最大となる段階では最大の表面積を確保して可能な限り多くの空気を押しのけるような形状のブレードが、最良の効果を発揮すると考えられます。この形状は最も一般的に好まれていますが、他にも効果的に機能する形状は存在します。
プロペラシャフトに2枚以上のブレードを装備するかどうかについても、意見が大きく分かれています。2枚ブレードを使用する飛行士もいれば、4枚ブレードを使用する飛行士もいます。いずれも程度の差はありますが、成功率はそれぞれ異なります。数学的には、4枚ブレードの方が2枚ブレードよりも推進力が大きいように思われますが、ここでも航空学の難問の一つが浮上します。必ずしもこの結果が得られるわけではないからです。
プロペラ効率の違い。
プロペラの効率に大きな違いがあることは、ライト社とボワザン社という 2 つの大手メーカーの機械で生み出される効果を比較すればすぐに明らかになります。
前者は1,100～1,200ポンドの重量を支え、25馬力のモーターの半分のエンジン回転数で時速40マイル以上の速度で前進します。これは1馬力あたり48ポンドの支持力となります。しかし、ライト機械の実際の支持力は、既に述べたように、1馬力あたり50ポンドです。
飛行士を乗せたヴォワザン機は約1,370ポンドの重量があり、500馬力のモーターで駆動されます。ライト機と同じ速度で飛行させると、エンジンエネルギーが2倍なのに、揚力は1馬力あたりわずか27.5ポンドしかありません。この驚くべき差は何に帰すべきでしょうか？ 両方の機体の平面形状は全く同じなので、支持面積の点で優位性はありません。
2 つのデザインの比較。
ライト機では、2枚のブレード（それぞれのブレードには一定の「ねじれ」がある）を持つ2つの木製プロペラが使用されています。25馬力のモーター1台で両方のプロペラを駆動するため、エンジンのエネルギーはそれぞれ半分、つまり12.5馬力になります。そして、このエネルギーは通常のエンジン回転数の半分で利用されます。
ヴォワザンでは、根本的に異なるシステムが採用されています。金属製の2枚羽根プロペラ1枚で、羽根の表面にわずかな「ねじれ」が加えられています。50馬力のモーターのエネルギーを最大限活用します。
専門家の間で意見が一致しない。
なぜこれほど大きな結果の違いが生まれるのでしょうか？誰が知っているでしょうか？一部の専門家は、ライト機にはプロペラが2つ、ヴォワザン機にはプロペラが1つしかなく、その結果、推進力が2倍になるからだと主張しています。しかし、両方のプロペラが同じサイズでない限り、これは妥当な推論ではありません。推進力は、押しのけられる空気の量と、空気を押しのける推力に投入されるエネルギーに依存します。
他の専門家は、結果の違いは、特に「ねじれ」に関して、ブレードの設計の違いに起因する可能性があると主張しています。
実のところ、プロペラの性能は、それが使用される航空機の性質に大きく左右されます。例えば、ある種類の航空機で優れた性能を発揮するプロペラが、別の種類の航空機では満足のいく性能を発揮しないこともあります。
しかし、プロペラの選択において安全に採用できる特徴がいくつかあります。それは、直径を可能な限り大きくすること、翼面積を掃引面積の10～15%にすること、ピッチを直径の5分の4にすること、そして回転速度を遅くすることです。これにより、最大の推力が得られます。
第10章 機械の適切な寸法
飛行機械の設計図を描く際に最初に決めなければならないのは、平面の大きさです。これらの比率は、搭載する荷重に基づいて決定する必要があります。これには、機械と装備の総重量、そして操縦者の重量も含まれます。これを正確に算出するのはかなり難しい問題ですが、実用的な概算値を算出することは可能です。
操縦者、モーター、プロペラの重量は簡単に算出できますが、翼、舵、補助装置などを製作する前に、完成後の重量を確定するのは非常に複雑な問題です。最良の方法は、実際に使用されている機械の寸法を参考にし、必要に応じて若干の変更を加えることです。
主要機械の寸法。
以下の表には、現在一般に公開されている 9 つの主要な飛行機械の表面積、重量、出力などの詳細が記載されています。
単葉機。
表面積 広がり 深さ乗客の平方フィートを線形フィートにする
足
サントス デュモン.. 1 110 16.0 26.0
ブレリオ…..1 150.6 24.6 22.0
繰り返し…. 1 215 34.1 28.9
ブレリオ…..2 236 32.9 23.0
アントワネット…. 2 538 41.2 37.9
重量なし
プロペラ
シリンダー馬力オペレーターを作る
直径
サントス・デュモン.. 2 30 250 5.0
ブレリオ…..3 25 680 6.9
繰り返し…. 7 35 900 6.6
ブレリオ…..7 50 1,240 8.1
アントワネット…8 50 1,040 7.2
複葉機。
深さ方向の表面積の広がりで
乗客の平方フィートを線形フィートにする
足
カーティス…2 258 29.0
28.7
ライト…. 2 538 41.0
30.7
ファーマン…. 2 430 32.9
39.6
ヴォワザン…. 2 538 37.9
39.6
重量なしプロペラ
シリンダー馬力オペレーターを作る
直径
カーティス…8 50 600 6.0
ライト…. 4 25 1,100 8.1
ファーマン…. 7 50 1,200 8.9
ヴォワザン…. 8 50 1,200 6.6
奥行き寸法を記す際には、前部補助面の最端から後部補助面の最先端までの長さを記載します。ライト機の主面の寸法は幅41フィート、奥行き6.5フィートですが、全体の奥行きは30.7フィートです。
詳細を把握する。
このデータをガイドとして利用すれば、必要な機械の寸法を決定するのは比較的容易です。最大揚重能力を算出するには、作業者の体重を加算する必要があります。作業者の体重を平均170ポンドと仮定すると、手順は以下のようになります。
オペレーターの体重と機械全体の重量を加算します。新しいライト社の機械全体の重量は900ポンドです。これにオペレーターの体重170ポンドを加えると、合計1,070ポンドになります。支持面積は538平方フィート、つまり実質的に荷重2ポンドあたり1平方フィートの表面積となります。
ブレリオのように、支持力がはるかに大きい機械もあります。後者の例では、150.5平方フィートの表面積で、680ポンドと170ポンド、つまり合計850ポンドの荷重を支えることができます。これは1平方フィートあたり5ポンドに相当します。この比率は驚異的に大きいため、アマチュアが目安として考えるべきではありません。
乗客の問題。
これらの控除は、各機が1人の乗客を乗せることを前提としています。これは、サントス・デュモンやブレリオが記録作成のために運用していたような単葉機の現状における限界であることは認めざるを得ません。しかし、複葉機は2人乗りであり、これにより、機体の表面積に対する重量支持力の割合が大幅に増加します。以下の記述では、すべての機体は1人乗りを基準に計算されています。カーチスとライトは何度も2人の乗客を乗せており、したがって総重量に170ポンド（約84kg）を追加する必要があります。これにより、定員は大幅に増加します。2人乗りでも限界に達することはありませんが、実験がそれ以上進んでいないため、より正確な数値を算出することは不可能です。
負荷の平均割合。
寸法の詳細を説明する前に、様々な有名な機械の支持面における荷重効果の割合を比較してみると興味深いでしょう。数値は以下の通りです。
サントス・デュモン – 1 平方フィートあたり 4 ポンド弱。
ブレリオ—5ポンド。
REP—5ポンド。
アントワネット – 約2.5ポンド。
カーティス—約2.5ポンド。
ライト—2ポンドと1/4ポンド。
ファーマン—3ポンドを少し超える程度。
ヴォワザン – 2ポンド半弱。
エンジンパワーの重要性。
これらの数値は信頼できるものですが、エンジン出力という重要な要素が考慮されていないため、ある意味で誤解を招く可能性があります。機体を動かし続けるのはエンジン出力であり、機体が空中に浮いているのは動いている間だけであるという事実を思い出してください。したがって、支持を表面積のみに帰するのは誤りです。確かに、一旦前進を始めると、翼は支持効果に大きく貢献し、航空航行において絶対に不可欠です。翼がなければエンジンは上昇できません。しかし、重量支持力という問題になると、エンジン出力も考慮する必要があります。
ライト機は、1平方フィートあたり約2 1/4ポンドの揚力で、25馬力のエンジンしか使用されていません。一方、1平方フィートあたり2 1/2ポンドの揚力を持つカーチス機では、50馬力のエンジンが使用されています。これは航空機建設と航行におけるもう一つの特徴です。馬力を2倍消費することで、揚力は1/4ポンド増加しています。この特徴により、カーチスはエンジン出力を大幅に増加させる代わりに、支持面の面積を小さくすることができました。機械の適正重量。
一般的に、アマチュア用途に最も適したマシンは、総重量支持力が約1,200ポンド（約540kg）のマシンです。操縦者の体重170ポンド（約64kg）を差し引くと、モーターを搭載したマシン全体の重量は1,030ポンド（約540kg）となり、この重量範囲内でマシンを製作するのは容易です。もちろん、これは強度と安全性を両立する最軽量の材料を使用し、余分な重量をすべて排除するよう十分な配慮がなされることを意味します。
この計画では、フレームやカバーなどで686ポンド、モーターやプロペラなどで344ポンドの重量を許容しますが、これは十分な量です。機体の重量をどのように配分するかは、建造者の創意工夫に委ねられるべき問題です。
鳥のパワーの比較。
添付の図には興味深い研究結果が示されています。アホウドリの表面積はハゲワシよりもはるかに小さいのに、翼幅はほぼ同じであることに注目してください。それにもかかわらず、アホウドリはハゲワシと遜色ない飛行と滑空能力を発揮します。なぜでしょうか？それは、アホウドリの方が動きが速く、力強いからです。この原理を飛行機械にも応用することで、高速で力強い機械は、低速で移動する機械よりも少ない支持面積で飛行できるのです。
カーチス マシンの測定。
カーチス機に関する以下の説明から、フレーム構造の比率をある程度把握できるだろう。主翼は幅29フィート、奥行き4.5フィートである。前部の二重表面水平舵は6×2フィートの大きさで、面積は24平方フィートである。主翼の後部には、6×2フィートの単表面水平面があり、面積は12平方フィートである。これと接続して、2.5平方フィートの垂直舵が取り付けられている。上部翼の先端には、2つの可動式エルロン、つまり平衡翼が取り付けられている。これらは6×2フィートの大きさで、合計面積は24平方フィートである。また、前部舵と接続して、三角形の垂直安定面も取り付けられている。
したがって、合計195平方フィートとなりますが、公式の数値は258平方フィートであり、三角形の安定面の面積は不明であるため、この差はこれで埋め合わせられると仮定する必要があります。比率に関して言えば、水平二面舵は主翼の約10分の1（片面のみの表面積を計算）、垂直舵は40分の1、エルロンは20分の1です。
第11章 飛行機と方向舵の制御
機械を組み立てて装備したら、次に機械の方向と平衡、上昇と下降を制御するさまざまな舵と補助面を制御する方法を決定します。
操縦者は、舵と翼の位置を瞬時に切り替えられる位置にいなければなりません。また、モーターの動作も制御しなければなりません。モーターは自動的に作動するはずで、通常は問題なく動作しますが、ガソリンの供給量を調整したり、同様の作業を行わなければならない場合もあります。飛行船の航行には迅速な行動が求められるため、制御は極めて重要です。単に重要であるだけでなく、極めて重要です。
いくつかの制御方法。
飛行士の中には、自動車に似たタイプのステアリングホイールを使う者もいます。これによって舵面だけでなく、燃料の流れも操作します。また、足で操作する者もいれば、ライト兄弟のように手持ちのレバーを使う者もいます。
カーチスは飛行機を操舵輪で制御しているが、巧妙な関節式椅子型背もたれによって所望の安定効果を確保している。この背もたれは、翼面の高点に向かって機体を傾けることで、機体が水平状態に戻るように設計されている。操舵輪の軸は前後に可動式で、この動きによって仰角が得られる。
ライト兄弟はしばらくの間、2本のハンドレバーを使用していました。1本は機体の柔軟な先端を操舵し、もう1本は高度を固定するためのものでした。現在では、すべての機能を1本のレバーに統合しています。ブレリオもシングルレバー制御を採用しています。
ファーマンは舵を動かすのにレバーを使用しますが、バランスプレーンは足のレバーで操作します。
サントス・デュモンは操縦と上昇に2本のハンドレバーを使用するが、飛行機の操作は上着の背中に取り付けた装置を使って行う。
レバーとの接続。
どのような方法を用いるにせよ、レバーと操作対象物との接続はほぼ例外なくワイヤーで行われます。例えば、操舵レバー（またはレバー）からは2本のワイヤーが舵の反対側に接続されています。レバーを動かして右側のワイヤーを引くと、舵は右に引かれ、その逆も同様です。操作は船の操縦と全く同じです。つり合い面の位置を変えるのも同様です。手や足を動かすだけで、機械は進路を変え、平衡状態が崩れた場合は元の状態に戻ります。
一見単純なことのように思えますが、冷静な判断、素早い目、そして安定した手腕が求められます。少しでもためらったり、誤った動きをしたりすれば、パイロットも機体も危険にさらされます。
どの方法が最適ですか?
これらの制御方法のいずれか一つを選び出し、それが他の方法よりも優れていると主張するのは、大胆な行為と言えるでしょう。飛行機の機構の他の部分と同様に、それぞれの方法にはその利点を熱心に論じる支持者がいますが、様々な方法のどれもがうまく機能し、満足感を与えてくれるという事実は変わりません。
初心者が知りたいのは、操縦方法と、緊急時に絶対に信頼できるほど熟練した操縦技術を身につけているかどうかです。操縦と操縦方法を完全に習得するまでは、アマチュアは単独で飛行を試みるべきではありません。経験豊富な飛行士の協力やアドバイスが得られない場合は、初心者は適切な支持台に機体を固定し、地面から十分に離れた位置にします。そして操縦席に座り、操縦輪とレバーの操作に慣れていく必要があります。
学ぶべきいくつかのこと。
彼はすぐに、操舵装置の特定の動きが舵に特定の効果をもたらすことを学ぶでしょう。例えば、彼の飛行機に操舵輪が装備されている場合、操舵輪を右に回すと、舵柄が左に回されるため、飛行機も同じ方向に向くことに気づくでしょう。同様に、彼はレバーの特定の動きによって主翼の前縁が持ち上がり、飛行機の凹面の下で風の推進力を得て飛行機が上昇することを学ぶでしょう。同様に、レバーを反対に動かすと逆の効果が生じることもすぐに明らかになるでしょう。つまり、飛行機の前縁が下がり、空気が後方に「流出」し、飛行機が下降するのです。
これらの予備レッスンに費やした時間は、きっと価値あるものになるでしょう。それを受けずに実際に航海を試みるのは、愚かな行為です。
第12章 機械の使い方
飛行機は極度に高い高度で操縦しなければならないという考えは誤りです。確かに、高額な賞金と科学的知識の進歩への動機付けにより、プロの飛行士たちは相当な高度まで上昇してきました。現在では、ファーマン、ブレリオ、レイサム、ポーラン、ライト、カーティスといった専門家たちの手によって、高度500フィートから1,500フィートの飛行が当たり前になっています。当時の高度記録はポーランが保持していた約4,165フィートです。
熟練した飛行士が訓練生に与え、彼らが絶対遵守を強く求める指示の一つに、「機体が30フィート以上高度を上げた場合、または地面から6フィート未満に近づいた場合は、直ちに降下せよ」というものがあります。ライトやカーチスのような人物は、この規則違反を決して許しません。指示が厳密に守られない場合、彼らは違反者に対し、それ以上の訓練を行わないのです。
このルールが適用される理由。
この予防措置には十分な理由があります。高度が高くなるほど空気は希薄（薄くなる）になり、機体の支持力が低下します。その結果、一定の重量を浮遊状態に保つことがより困難になります。地面から30フィート以内を航行する場合、支持は比較的容易で、たとえ落下したとしても深刻な事態には至りません。一方、地面に近すぎる航行は、高度を上げすぎるのと同じくらい多くの点で問題を引き起こします。機体が地面に近すぎると、木々、低木、柵などの障害物に遭遇する可能性があります。また、前述の障害物によって逆流が妨げられるというハンディキャップもありますが、これについては後ほど詳しく説明します。
始め方。
初心者が機体の操作、特に制御機構に慣れたと仮定すると、次にすべきことは実際の飛行です。ライト兄弟が使用したスキッドには専用の始動用トラックが必要だったため、おそらく車輪付きの着陸装置が装備されているでしょう。この点で、車輪付きの機体は初心者にとって扱いがはるかに容易です。試験場まで容易に移動させることができるからです。試験場は、最初の実験と同様に、木、柵、岩など、衝突の危険となるような障害物のない、見通しが良く、適度に平坦な場所である必要があります。
初心者は3人の補助者が必要です。1人が機体の後方に、そして両端に1人ずつ配置します。試運転場に到着すると、操縦者は機体に着席します。両端の操縦者が機体を支えている間、後方の操縦者は操縦者が準備ができるまで機体を支えます。その間に操縦者はエンジンを始動させます。グライダーと同様に、飛行機械も望ましい結果を得るためには、風上に向かって進む必要があります。
機械が立ち上がるとき。
押し出す力とモーターの力で、機体は地面から徐々に浮上します。ただし、機体が正しく設計され、組み立てられ、全てが正常に機能している必要があります。この時こそ、操縦士は冷静さを保つ必要があります。地面から適度な距離を保った状態で操縦レバーを使い、機体を水平にし、浮上する傾向を克服してください。操縦レバーの正確な操作は、採用する操縦方法によって異なります。操縦士は、第11章で既に述べたように、操縦方法に十分精通している必要があります。
まさにこの局面において、操縦者は迅速に行動しなければならないが、同時に自信から生まれる完璧な平静さも保たなければならない。初心者が航空を操縦する際に陥りやすい大きな欠点の一つは、動揺してしまう傾向にある。そして、これは想像以上に蔓延しており、他の状況下では冷静で自信を持って行動している操縦者でさえ、動揺してしまうことがある。
突然地面から持ち上げられ、空中に浮かぶような感覚は、最初は不安を感じるかもしれませんが、実験者が冷静さを保てば、すぐに慣れてきます。たとえ短い飛行であっても、何度か成功すれば、大きな自信がつきます。
フライトを短くしましょう。
最初の飛行では控えめに。航空の細部を習得するために何年も費やしてきた経験豊富な人たちの記録に匹敵しようとしてはいけません。ポーラン、ファーマン、ブレリオ、ライト、カーティス、そして他の多くの飛行家たちは、ここで述べた方法で始め、何年も練習を重ね、毎回少しずつ進歩することに満足していました。400ヤードの失敗だらけの飛行よりも、150フィートの飛行をきれいに安全に行う方が、最初の一歩としては良いのです。
しかし、後者は、操作者が洞察力を持ち、それらを教訓として活用できるならば、役に立つ。しかし、それらを招き入れるのは得策ではない。最も好ましい状況下では、それらは十分に頻繁に発生する。そのため、どうすればいいのかという不安や不確実性が薄れてきた後になってから、それらに遭遇させるのが最善である。
何よりも、あまり高く飛ばそうとしないでください。地面から7.5～9メートル程度の適切な距離を保ってください。このアドバイスは、墜落事故のリスクを軽減するためだけでなく、操縦者の自信を高めるためにも役立ちます。
浅瀬で泳ぐことを学ぶのは比較的簡単ですが、深い水の中では死を招きかねないという認識は臆病さを生み出します。
均衡を保つ。
発進と停止、上昇と下降を学んだ後、次に習得すべきことは平衡を保つ技術、つまり機体を空中で完全に水平に保つ技巧、船乗りの言葉で言えば「イーブンキール（水平維持）」である。この比喩は特に適切である。なぜなら、すべての飛行士は実際には船乗りであり、航海する者よりもはるかに大胆な船乗りだからである。航海する者は、動いているかどうかに関わらず水の浮力によって浮かんでいる船に乗っており、通常の条件が続く限り沈むことはない。飛行士は、浮力を維持するために常に動き続けなければならない船で空中を航行する。
自転車やバイクで高速に近い速度でカーブを曲がったことがある人なら、飛行船の平衡を保つ原理をよく理解しているでしょう。カーブを急旋回すると、運動の方向が著しく変化し、体を反対方向に傾けてこれを克服しないと転覆してしまうことを知っているからです。だからこそ、レーサーはカーブを曲がる際に大きく体を傾けます。平衡を保ち、転倒を避けるために、そうする必要があるのです。
空中ではどのように機能するか。
飛行船の平衡が重心を完全に超えるほどに崩れた場合、飛行船は変位の位置に応じて落下します。例えば、この変位がどちらかの端にある場合、飛行船は端の方向に落下します。前方または後方にある場合、落下は対応する方向になります。
不確実な気流（特に地上30メートル程度以内では、空気は常に変動し渦を巻いている）のため、飛行船の平衡はほぼ常にある程度乱れている。たとえこの乱れが墜落に至らないほど深刻でなくても、機体の進行を妨げるため、直ちに対処する必要がある。これは、航空航行において迅速かつ賢明な行動が求められる要素の一つである。
多くの場合、わずかな変位であれば、操縦者が体を動かすだけで、その変位を克服し、機体をすぐに元の状態に戻すことができます。例えば、機体の右端が通常の高さよりわずかに下がってしまった場合を考えてみましょう。左に十分に傾き、重量をカウンターバランスポイントに移動させることで、機体を適切な位置に戻すことができます。前方または後方へのわずかな変位についても、同様のことが言えます。
飛行機を使わなければならないとき。
しかし、他にも変位があり、これらは最も頻繁に発生し、安定化面を操作することによってのみ克服できます。その方法は、使用する機械の種類によって異なります。前述のように、ライト機械には、レバー操作によって曲げられる（位置を変える）ように設計された面の両端が備えられています。これらの柔軟な先端面は同時に動きますが、方向は逆です。一方の端の面が上昇すると、もう一方の端の面は主面より下に移動します。これにより、一点で空気が押し出され、別の点でより多くの空気が確保されます。
これは複雑なシステムに見えるかもしれませんが、一度理解してしまえば仕組みは単純です。これらの柔軟な先端部を操作したり曲げたりすることで、横方向の安定性が維持され、船体端面への変位傾向が抑制されます。縦方向の安定性は、前舵によって制御されます。
何らかの形の安定板は、あらゆる飛行機械に備わった機能であり、必須の要素です。しかし、その応用方法や操作方法は発明者それぞれのアイデアによって異なります。しかし、それらはすべて同じ目的、つまり空中での飛行中に機械を完全に水平に保つことを目指しています。
いつ飛行するか。
初心者は強風時に飛行を試みるべきではありません。風が強ければ強いほど、突風や不安定な飛行になりやすく、機体の操縦が難しくなります。経験豊富で大胆な飛行士でさえ、風速の限界を超えられないことを知っています。これは勇気が足りないからではなく、挑戦することが愚かで無駄なことだと理解する分別があるからです。
初心者にとって、比較的風の少ない日、あるいは風速が時速15マイルを超えない日が実験には最適です。機体の操縦が容易になり、飛行はより安全になり、また、飛行機が受ける風速に応じて燃料消費量が増えるため、費用も安くなります。
第13章 飛行船の動力の特殊性
一般的に、飛行船を一定時間内に一定距離推進するには、はるかに重い荷物を積んだ自動車よりもはるかに多くの動力が必要です。総荷重4,000ポンド（約1,800kg）で30馬力のエンジンを搭載した自動車は、時速50マイル（約80km）でかなりの距離を飛行しました。これは1馬力あたり約134ポンド（約54kg）に相当します。平均的な現代の飛行機の場合、機体と乗客を合わせて1,200ポンド（約54kg）の荷物を積載し、50馬力のエンジンを搭載した場合、時速50マイル（約80km）が最高速度です。この場合、1馬力あたりちょうど24ポンド（約6kg）に相当します。なぜこれほど大きな差があるのでしょうか？
オクターヴ・シャヌート氏のような権威ある人物が、この疑問に簡潔かつ分かりやすく答えています。彼はこう述べています。
「自動車の場合、地面は安定した支持を提供します。飛行機の場合、エンジンは装置を空中に維持するための支持と速度を提供しなければなりません。」
風の圧力。
飛行機の馬力は気圧によって大きく左右されます。凪の状態を仮定すると、大気中を移動する物体は多少なりとも抵抗を生じます。速度が速いほど、この抵抗は大きくなります。時速60マイル（約96km）で移動する物体の場合、抵抗、つまり風圧は、風が当たる面積1平方フィートあたり約50ポンド（約24kg）です。移動物体が風に対して直角に進んでいる場合、以下の表は、様々な速度における面積1平方フィートあたりの抵抗が馬力に及ぼす影響を示しています。
馬力
時速マイル/平方フィート
10 0.013
15 0 044
20 0.105
25 0.205
30 0.354
40 0.84
50 1.64
60 2.83
80 6.72
100 13.12時速60マイル（約96km）の風速では、1平方フィートあたりの風圧はわずか1.64馬力ですが、時速2倍にも満たない100マイル（約160km）では13.12馬力、つまりちょうど8倍に増加します。つまり、風圧は風速の2乗に比例して増加するということです。時速10マイル（約16km）の風は、時速5マイル（約8km）の風の4倍の風圧となります。
パワーを決定する方法。
必要なエンジン馬力を決定する際には、この空気抵抗の要素を考慮する必要があります。機体が地面から浮上するのに十分な速度（時速約20マイル）にある場合、風圧に打ち勝ち、機体を空中で推進させるには、表面抵抗1平方フィートあたり約9/10馬力が必要です。表に示すように、必要な馬力比は速度が上昇するにつれて急速に増加し、時速60マイルでは約3馬力が必要になります。
カーティスのような機械では、風を受ける面積は約15平方フィートです。この抵抗に基づくと、機械を時速40マイルで動かすには12馬力が必要です。この計算は、機械が抵抗を克服するための力のみを対象としており、空気圧を克服した後に機械を前進させるために必要な力は含まれていません。この重要な要件を満たすには、カーティス氏は50馬力のエンジンを使用する必要があると判断しました。この出力のうち、既に述べたように、12馬力は風圧に対処するために消費され、残りの38馬力が前進のために使われます。
飛行機は、対峙する空気よりも速く移動しなければなりません。そうしなければ、まっすぐ進むことはできません。二つの力が等しい場合、まっすぐ進むことはできません。例えば、時速30マイルの速度で飛行している飛行機が、同じ速度で反対方向に吹いてくる風に遭遇した場合を考えてみましょう。どうなるでしょうか？二つの力が拮抗しているため、前進することはできません。飛行機は静止したままです。この困難から抜け出す唯一の方法は、操縦者がより好ましい条件を待つか、通常の方法で操縦装置を操作して飛行機を地上に着陸させることです。
別の例を考えてみましょう。無風状態で時速50マイル（約80キロメートル）で飛行できる飛行機が、時速25マイル（約40キロメートル）の向かい風に遭遇します。飛行機はどれくらい進むでしょうか？地上では時速25マイル（約40キロメートル）であることは明らかです。
この命題をさらに別の言い方で言い換えると、エンジン出力で克服できる以上の強い風が吹いている場合、機械は後進させられることになります。
風圧は必需品です。
これらはすべて真実ですが、ある一定のレベルまでは、航空航行において風圧が絶対的に必要であることは事実です。大気自体は、特に活動していない場合には、実質的な支持力はほとんどありません。空気より重い物体が浮かんでいるためには、浮遊状態のまま急速に移動しなければなりません。
このことを最もよく示す例の一つは、薄い氷の上をスケートで滑る場面です。静止していたら体重を支えることすらできないような薄い氷の上でも、速く動けば安全に滑ることができることは、どの生徒も知っています。飛行機の場合も全く同じことが言えます。
速度が上昇するにつれて機械の支持が容易になる理由は、大気の支持力が抵抗とともに増大し、物体の速度が上昇するにつれてこの抵抗が増大するためです。時速12マイルの速度では、機械の重量は実質的に230ポンド軽減されます。つまり、完全に静止した状態で770ポンドの重量を支持できるとすれば、同じ大気は時速12マイルで移動する1,000ポンドの重量を支持できることになります。この支持力は速度が上昇するにつれて急速に増大します。12マイルでは支持力は230ポンドですが、24マイルではその4倍、つまり920ポンドになります。
鳥類のサポートエリア。
すべての飛行士が模倣しようとするものの一つは、鳥の推進力、特に支持面積との関係です。綿密な調査の結果、鳥が大きくなるにつれて、一定の結果を得るために必要な支持面積は相対的に小さくなることが明らかになりました。これは次の表に示されています。
サポート
重量 表面 馬場面積
鳥類（ポンド）、平方フィート（ポンド当たりの力）
鳩 1.00 0.7 0.012 0.7
ワイルドグース 9.00 2.65 0.026 0.2833
ノスリ 5.00 5.03 0.015 1.06
コンドル 17.00 9.85 0.043 0.57知られている限り、コンドルは現生鳥類の中で最大の種です。翼の先端から先端までの長さは10フィート（約3メートル）、支持面積は約10平方フィート（約3平方メートル）、体重は17ポンド（約8.3キログラム）です。出力はおそらく1～30馬力です（もちろん、これらの数値は概算です）。コンドルと、翼の先端から先端までの長さが6フィート（約1.8メートル）、支持面積が5平方フィート（約1.5平方メートル）、出力が1～100馬力強のノスリを比較すると、概ね、鳥が大きくなるほど、空中での支持に必要な表面積は（相対的に）小さくなることがわかります。
飛行機との比較。
鳥の姿と飛行機の発達によって可能になった姿を比較すると、人間が自然が生み出した結果を模倣することで驚異的な進歩を遂げてきたことが容易に分かる。その姿は以下の通りである。
サポート
重量 表面 馬場面積
機械の重量（ポンド）、平方フィートあたりの電力（ポンド単位）。
サントス-デュモン.. 350 110.00 30 0.314
ブレリオ.....700 150.00 25 0.214
アントワネット.... 1,200 538.00 50 0.448
カーチス.....700 258.00 60 0.368
ライト..... 4 1,100 538.00 25 0.489
ファーマン...... 1,200 430.00 50 0.358
ヴォワザン...... 1,200 538.00 50 0.448平均的な支持面積は飛行機に有利ですが、持ち上げる重量に必要な馬力の大きさによって、この差は帳消しになります。鳥類の平均的な支持面積は1ポンドあたり約0.75平方フィートです。平均的な飛行機では、1ポンドあたり約0.5平方フィートです。一方、平均的な飛行機の揚力は1馬力あたり24ポンドですが、例えばノスリは15～100馬力で5ポンドを持ち上げます。1馬力あたり50ポンドの揚力を持つライト機だけを考えれば、結果は飛行機に大きく有利になるでしょうが、公平な比較とは言えないでしょう。
表面積は広く、消費電力は少なくなります。
一般的に言えば、支持面積が広いほど、必要な電力は少なくなります。ライト社は、538 平方フィートの支持面積を使用して、25 馬力のエンジンで済みました。258 平方フィートの表面しか使用しないカーティス社は、50 馬力のエンジンが必要であることを発見しました。フレームなど、他の要素が同じであれば、支持面積を縮小すると、それに応じて機械の重量が軽減されるのは当然です。したがって、支持面積が 258 平方フィートのカーティス社の機械は、重量がわずか 600 ポンド (操作者なし) ですが、支持面積が 538 平方フィートで重量が 1,100 ポンドのライト社の機械の 2 倍の馬力が必要です。これは、支持面積が広いほど必要な電力は少なくなるという主張を力強く実証しています。
しかし、その大きさと扱いにくさから、表面積をそれ以上拡大するには限界があります。そうでなければ、15馬力、あるいはそれ以下のエンジンでも航空機に搭載し、問題なく運用できるかもしれません。
燃料消費の問題。
燃料消費はエンジン出力の創出において重要な要素です。機械に詳しい初心者でも、使用される材料の動力発生特性に差がないと仮定した場合、出力が増加すればするほど燃料消費量も増加することを大まかに理解しています。しかし、増加率がどの程度なのか、またそれがどのように発生するのかを正確に理解している人はほとんどいません。この命題は、航空分野において非常に興味深いものです。
引用した点を説明する問題を取り上げましょう。飛行機を一定の距離推進するのに一定量のガソリンが必要で、その半分は風に向かって、半分は風に逆らって飛行し、風速が飛行機の半分の速度だとすると、燃料消費量はどの程度増加するでしょうか。
30パーセントの増加。
一見すると、風に逆らって進むときに受ける抵抗は、機械が風に乗って移動するときの風の推進力によって相殺されるため、燃料消費量を増やす必要はないように思える。しかし、これは誤った推論と言える。王立芸術協会のFW・ランチェスター氏が試算した燃料消費量の増加は、静止空気中で同様の機械を運転する場合に必要な量よりも30%も増加する。同じ条件下で風に対して直角に移動する場合には、増加量は15%となる。
言い換えれば、ランチェスター氏は、一定の距離を風に逆らって前進するためにモーターによって行われる仕事には、帰路の風の助けによって節約されるよりも多くのエンジン エネルギーが必要となり、その結果、燃料が 30 パーセント多く必要になると主張しています。
第14章 風の流れ等について
初心者が最初に遭遇する困難の一つは、風の流れの不確実性です。風速が低い場合、地面から少し離れた場所では風は通常安定しています。しかし、風速が増加すると、風は一般的に突風となり、不安定になります。これは、機械の速度ではなく、空気そのものの速度を指していることを覚えておく必要があります。
これに関連して、ペンシルバニア州航空クラブ会長アーサー・T・アザーホルト氏はボストン科学研究協会での講演で次のように述べた。
「おそらくナイアガラの渦潮には、現在私たちのすぐ上にある空気の層ほど不規則な流れはないが、目に見えないため、その事実を認識するのは難しい。」
風の流れの変化。
アザーホルト氏の経験は主に気球に関するものでしたが、気球は風に翻弄され、その方向の変化が気流の進路変化に関する紛れもない指標となったため、その経験はなおさら貴重です。このことについて、彼は次のように述べています。
25マイルから900マイルまでの距離を移動した数々の航海において、一度を除いて直線航路を維持できたことは一度もありませんでした。こうした不安定な気流は、1907年にセントルイスから行われたゴードン・ベネット・レースで最も顕著でした。このレースに参加した9機の気球のうち、8機はほぼ真東と南東の直線航路を進みましたが、筆者とヘンリー・B・ハーシー少佐は、まず北西からスタートし、次に北、北東、東、東南へと進み、エリー湖の中央を通過した時点で再び北西に吹かれました。高度100メートルから3,000メートルの範囲でより好ましい風が期待されていたにもかかわらず、この航路は北西に吹かれ、出発地点のほぼ北東に位置するカナダでフィニッシュせざるを得ませんでした。
「これら9つの気球は、カナダのオンタリオ湖からバージニア州まで広範囲に着陸しましたが、すべて同じ時間以内に同じ地点から出発しました。
「これらの移動する気流の唯一の例外は、昨年（1909年）10月21日に発生しました。このときフィラデルフィアを起点として風向が8度以上変化し、最も大きな変化は最低高度で見られましたが、高度が1マイルを超えることはありませんでした。
「一日中空は曇り、気温は高度300フィートで華氏57度から高度5,000フィートで華氏44度まで変化し、高度5,000フィートでは風速が時速43マイルで巻積雲のような雲が覆っていた。5時間半の航海の後、最終的にニューヨーク州キャッツキル山地のタナーズビル近くに着陸した。
「この距離と期間で、実質的に最初から最後まで一直線に保たれた旅行の記録を私は知りません。」
この風の乱れは、気球の場合、その大型で扱いにくい性質のため、飛行機よりも顕著で対処が困難です。同時に、飛行機での快適で安全、かつ満足のいく空中航行には支障をきたします。これは、航空を阻害する意図で述べたのではなく、操縦者が何が起こるかを把握し、それに対処する準備をしておくためのものです。
風は水平方向の進路を突然、そして予告なく変えるだけでなく、垂直方向にも変化します。ある瞬間は吹き上げ、次の瞬間には吹き下ろすのです。この不規則な動きの理由を解明した人は未だにいません。ただ、それが存在するということだけが分かっています。
最も安定した流れは、木や岩などの物体によって風がそらされない限り、地面から 50 ～ 100 フィートの高度で見られます。上空にも同様に安定した流れがあるのは事実ですが、通常、それらは非常に高い高度で見られます。
鳥が流れに遭遇する仕組み。
風の強い日に鳥の行動を観察すると、翼の位置を絶えず変えていることに気づくでしょう。これは、空気の変化する突風や渦に対応し、栄養を維持し、前進するために行われます。ある瞬間、鳥は翼を曲げて迎え角を変え、次の瞬間には片方の翼を上げたり下げたりします。また、片方の翼端をもう片方より先に伸ばしたり、広げたり折りたたんだり、尾を下げたり上げたりします。
これらすべての動きには意味があり、目的があります。鳥が平衡を保つのに役立ちます。それらがなければ、鳥は人間と同じように空中で無力になり、浮かんでいることはできません。
風が静止しているか、比較的風が弱い場合、鳥は斜め飛行によって目的の高度を確保した後、前進したい時に時折羽ばたく以外は、翼を使わずに滑空したり舞い上がったりすることができます。しかし、突風や不安定な風の場合は、翼を使うか、どこかに降り立つしかありません。
鳥の真似をしてみる。
ウィリアム・E・ホワイト氏は Fly誌 にこう書いている。
鳥の飛行は、機械仕掛けの鳥の平衡を制御するための様々な方法を示唆しています。これらの制御方法はそれぞれ、いくつかの異なる形態のメカニズムによって実現される可能性があります。
飛行機の両翼を3～5度の角度で配置することは、横方向のバランスを確保する最も古い方法と言えるでしょう。カモメが舞い上がる様子を見れば、この方法は誰にでも容易に思い浮かぶでしょう。上反角の理論は、片方の翼が突風によって持ち上げられると、その下から空気が吹き出されます。一方、もう片方の翼はそれに応じて押し下げられるため、突風に対する抵抗が大きくなり、バランスを取り戻すために持ち上げられるというものです。しかし、3～5度の固定角度では、ごく弱い風しか受けません。また、上反角を変えるために翼全体を動かせるように翼を取り付けると、機械的な問題が生じるため、避けた方がよいでしょう。
機械的な実行不可能性という反論は、重量やバラストを移動させることでバランスを保つあらゆる計画に当てはまります。重心は支持面の中心よりも低くなければなりませんが、それほど低くすることはできません。パラシュートの原理を用いて重心を非常に低く吊り下げれば完全な安定性が確保されると考えるのはよくある誤りです。飛行機は素早い水平運動によって支えられています。重心が支持面よりはるかに下にあると、速度や風圧の変化によって機体は重心を中心に回転し、危険なほど前後に揺れ動きます。
縦方向のバランスを保つ。
鳥は尾を上げたり下げたりすることで、前後のバランスを維持します。飛行機では、この動作を後方に配置された水平舵で確保するか、主翼の前方に配置された偏向翼で確保するかは関係なく、原理は明らかに同じです。アントワネット、ブレリオ、サントス・デュモンなどの単葉機のように、水平舵をかなり後方に配置した場合、ライトやカーチスの複葉機のように前方に偏向翼を配置した場合よりもはるかに安全で安定しますが、機敏な動きはそれほど鋭敏ではありません。
荷重を十分前方に配置することで、自然な前後安定性が大幅に強化されます。重心を前方に近づけ、尾部または舵を後方に流すことで、矢が頭部とフェザリングでバランスをとるように、安定性を確保します。この原理を採用することで、飛行機が横転することはほぼ不可能になります。
横方向のバランスの問題。
「これまで成功した飛行機はすべて、翼の迎え角を変えるという原理によって横方向のバランスを保ってきました。
「鳥の飛行を観察すると、横方向のバランスを保つ他の方法として、翼端を延長して翼小翼を通して空気を流す方法や、同じことですが、翼端の面積を変える方法などが考えられます。
翼端を伸長させることは、この問題に対する単純かつ効果的な解決策であるように思われる。翼端は、主翼の前端に垂直軸を設置し、その軸を中心に外側にスイングするように設計することもできる。あるいは、主翼の両端に蝶番で固定し、適切な接続部を介して操縦者が上下に操作できるようにすることもできる。あるいは、主翼の両端と平行な水平軸で翼端を外側にスイングするように支持し、操縦者が片方の翼端を伸長させるともう片方の翼端が縮むように、1つのレバーで両方の翼端を操作することも可能である。
「鳥の弾力性のある翼は風を受けて容易に曲がり、突風をはねのけながらも、空気の一定の流れには常に均一で効率的な曲率を与えます。」
強風により安定性が脅かされる。
人間による制御や自動制御なしに完全な安定性を確保するには、飛行機は風速よりも速く移動する必要があるとされています。風速が時速30マイル（約48km）で、機体が時速40マイル（約64km）以上で飛行している限り、風が均一に吹き、突風や渦流が発生しない限り、風の乱れによる平衡状態への影響はほとんどありません。しかし、条件が逆転した場合、つまり機体が時速30マイル（約48km）で飛行しているのに風速が時速50マイル（約80km）の場合、平衡状態が崩れる可能性があるため注意が必要です。
その主な理由の一つは、強風が安定していることがほとんどなく、長時間同じ速度で吹くことは稀であることです。強風は通常「突風」と呼ばれ、瞬間的に高速で移動する突風です。また、竜巻状の突風は、2つの反対方向の流れが出会うことで発生し、旋回運動を引き起こし、安定性を不安定にします。さらに、高速の風が予告なく突然方向を変えることも珍しくありません。
垂直列に関する問題。
垂直方向の気流（上昇気流）は、予期せぬ場所で頻繁に発生し、その強さに応じて、機体を地面から適切な距離内に保つのが困難になる傾向があります。
これらの垂直流は、急峻な崖や深い渓谷の近くで最も顕著に現れます。このような場合、崖面に吹き付ける強風の風向によって発生するため、垂直流は通常かなり強力になります。この風向の偏向によって発生する背圧は、発生地点からかなり離れた場所でも感じられるため、崖に到達するずっと前から、垂直流は機械を押し上げる力として作用します。
第15章 危険の要素
航空に危険要素が存在することは否定できませんが、一般の人々が想像するほど大きな危険はありません。鉄道の運行で人が死傷するのと同じように、飛行機の運行でも人が死傷します。航空という職業の特性を考慮すると、死傷者の割合は驚くほど低いのです。
空中で墜落した場合、その結果は想像とは全く異なるものとなるからです。通常の状況下では、何か問題が発生した場合、飛行機は弾丸のように地面に落ちるのではなく、パラシュートのようにゆっくりと降下します。特に、操縦者が冷静さと勇気を持って装置を操作し、平衡を保ち、機体を水平に保つことができれば、なおさらです。
2つの安全フィールド。
少なくとも一人の著名な飛行士は、安全域は2つあると断言しています。一つは地面近く、もう一つは上空です。前者では落下は軽微で、操縦者が重傷を負う可能性はほとんどありません。高高度では、降下は原則として緩やかで、機体の翼が落下の衝撃を緩和する役割を果たします。冷静な操縦者が操縦すれば、降下中に機体をある程度の角度（1度から8度程度）で操縦し、滑空しながら地面に接地し、衝撃を最小限に抑えることも可能になります。
もちろん、このような経験は決して楽しいものではありませんが、見た目ほど危険ではありません。高度1,000フィートから落下するよりも、高度75フィートや100フィートから落下する方が、より危険です。75フィートや100フィートの場合、機体がパラシュートとして機能する可能性がないため、地面への接地が速すぎるからです。
最近の事故から学ぶ教訓。
近年の航空事故における死亡事故としては、アントニオ・フェルナンデス氏とレオン・デラグランジュ氏の死亡事故が挙げられます。フェルナンデス氏はエンジンの突然の停止により地面に投げ出され、機体全体が崩壊したように見えました。エンジンだけでなく、機体構造にも根本的な欠陥があったことは明らかです。停止時、フェルナンデス氏は高度約450メートルにいたと推定されますが、機体はすぐに分解したため、パラシュート効果を発揮する機会がありませんでした。これは構造上の致命的な脆弱性を示唆しており、適切な試験が行われていれば、飛行前に検出できた可能性が高いと考えられます。
断言は難しいが、デラグランジュは、設計上の許容重量をはるかに超えるモーター装置を機体に搭載し、過負荷をかけたことで、大きな責任を負っているように思われる。墜落事故が発生した時、彼は地上20メートルの高さにいたため、死亡に至った。フェルナンデスの場合と同様に、常識的な予防措置を講じていれば、間違いなく死亡事故は防げたはずだ。
航空的には特に危険ではありません。
本稿執筆時点（1910年4月）までに、動力飛行の歴史において、わずか5人の死亡事故がありました。実験の性質、そして操縦者のほとんどが経験豊富とは言えなかったという事実を考慮すると、これは驚くほど少ない数字です。ライト兄弟、カーティス、ブレリオ、ファルマン、ポーランといった人々は今や熟練者ですが、かつては、それもそれほど昔のことではありませんが、彼らが未熟だった時代もありました。彼らをはじめ、あまり知られていない多くの飛行士たちが、数々の実験を無事に乗り切ったという事実は、航空は極めて危険な営みであるという通説を覆すものと言えるでしょう。
注意深く、機転が利き、神経質な船長の手中であれば、飛行船の航行はヨットの航行と同じくらい危険なものとなるでしょう。常識のある船長は、嵐の時に出航したり、脆弱で航行に適さない船を操縦したりはしません。また、飛行士は強風や突風の時に航行しようとしたり、十分な試験が行われず、強度と安全性が確認されていない機体で航行しようとしたりすべきではありません。
強行手段より安全。
統計によると、アメリカの鉄道では毎年約1万2000人が死亡し、7万2000人が負傷しています。考えてみれば、死者数がこれほど多いのも無理はありません。列車は高速で走行し、衝突事故が起こりやすい踏切や、しばしば崩落したり洪水で流されたりする橋を猛スピードで通過します。それでも、死傷者の数は多いものの、関わる人々の膨大な数を考えると、実際の割合は小さいと言えるでしょう。
航空業界でも同様です。飛行回数に比べて、死傷者数は驚くほど少ないのです。有能な操縦士の手にかかると、飛行船の航行は鉄道の運行よりも事故の危険性が低いはずであり、実際そうなっています。レールが広がったり折れたりする心配もなく、橋が崩落したり、衝突の恐れのある踏切もありません。眠い従業員や過労の従業員が運航管理者の指示を誤解して事故を引き起こすようなこともないのです。
トラブルの2つの主な原因。
飛行船の事故につながる主なトラブルの2つは、モーターの停止と、操縦士が動揺して機体の制御を失うことです。現代の創意工夫により、モーターは急速に開発され、ほぼ毎日のように信頼性が向上しています。また、経験を重ねるにつれて、操縦士は緊急事態において賢明かつ迅速に行動できるという自信を深めています。さらに、満足のいく自動制御システムも完成に近づいています。
あらゆる職業において、最も経験豊富で有能な人でさえ、時として不注意に陥り、愚かな行動によって災難を招くことがあります。これは飛行士にも当てはまり、鉄道員やダイナマイト工場で働く人などにも当てはまります。しかし、ほとんどの場合、責任はシステムではなく個人にあります。生まれつき航空に不向きな人がいるように、鉄道技師に不向きな人もいます。
第16章 根本的な変化が起きている
著名な飛行士、特に最も大きな成功を収めた飛行士たちは、絶えず変化を起こし続けています。その多くは極めて根本的なものです。その結果は素晴らしいものでしたが、真に満足している飛行士はほとんどいません。彼らの成功は、彼らを新たな挑戦へと駆り立てただけであり、最終的な目標は、完全に完璧な航空機の開発なのです。
このような実験を行ってきた人々の中にライト兄弟がいます。彼らは昨年（1909年）、前年のものとは全く異なる比率と重量の航空機を開発しました。その顕著な成果の一つは、時速約5.5マイル（約6.8キロメートル）の速度向上でした。
1908 年のマシンの寸法。
1908 年型の飛行機は、全長が 40 フィート×29 フィートでした。積載面、つまり 2 つのエアロカーブは、40 フィート×6 フィートで、1/12 の放物線曲線を描いていました。舵の表面積は約 70 平方フィートで、総表面積は約 550 平方フィートでした。ライト兄弟の発明であるエンジンは、重さが約 200 ポンドで、毎分 1,400 回転で約 25 馬力を発揮しました。乗客を除いたエンジンを含む飛行機の全重量は約 1,150 ポンドでした。この結果は、積載面の 1 平方フィートあたり 2 と 1/4 ポンド強の揚力があることを示しています。目標速度は時速 40 マイルでしたが、この機械は時速わずか 39 マイルしか出せませんでした。垂直の支柱の厚さは約 7/8 インチ、スキッドの厚さは 2 1/2 インチ x 1 1/4 インチでした。
1909 年のマシンの寸法。
1909年型の飛行機は、主に速度向上と比較的重量増を目的に、風の影響を受けにくくするために設計されました。この結果は、エアロカーブ（積載面）の寸法が40フィート×6フィートから36フィート×5.5フィートに縮小され、エアロカーブは1/12のままでした。垂直支柱は7/8インチから5/8インチに、スキッドは2.5インチ×1.45インチから2.45インチ×1.38インチに短縮されました。この結果から、前年のモデルと比較して積載面が約81平方フィート減少し、重量は約25ポンド減少したことがわかります。しかし、比較すると、1909 年モデルの飛行機は実際には 25 ポンド軽いものの、積載面積の平方フィートが少ないため、空中では 1908 年モデルより約 150 ポンド重くなります。
得られた結果の一部。
積載面を6フィートから5.5フィートに縮小したことで、2つの結果が得られました。第一に、積載能力の低下。第二に、積載面の放物線曲線の広がりが短くなったため、正面抵抗が減少しました。正面抵抗とは、航空機が空中を通過する際に受ける減速効果であり、平方フィートで表されます。1908年モデルでは、曲線の深さが1/12で6フィートだったため、正面抵抗は6インチでした。航空機の幅が40フィートだったため、正面抵抗は6インチ×40フィート、つまり20平方フィートでした。この数値を各航空機ごとに同量増加させ、支柱、スキッド、配線のために約10平方フィートを加えると、正面抵抗の総面積は約50平方フィートになります。
1909年型の飛行機では、放物線状の曲線端の曲線を6インチ短縮することで、正面抵抗が1インチ減少しました。また、飛行機の翼幅を狭めたことで、正面抵抗が3～4平方フィート減少しました。これに、曲面面積の減少による7平方フィートと、配線と木工部分の抵抗減少による約1平方フィートを加えると、1908年型と比較して、正面抵抗は合計で約12平方フィート減少したことになります。
エンジン動作の変更。
1909年に使用されたエンジンは1908年に使用されたものと全く同じでしたが、改良としていくつかの小さな変更が加えられました。例えば、点火・点火方式が採用され、10歯のマグネト歯車が9歯に変更されました。これにより、エンジン回転数は毎分1,200回転から1,400回転に、プロペラ回転数は毎分350回転から371回転に増加し、プロペラ推力は前年の153フィートポンドから約170フィートポンドに向上しました。
より高速かつ同じ容量。
1909年型が1908年型と比べて不満な点の一つは、明らかに横方向の安定性が欠如していたことである。これは、機体の反り返った部分の表面積と曲率の程度が小さかったことに起因する。オービル・ライト氏が新型機の操縦に完全に熟達した後は、この欠陥はそれほど顕著ではなくなった。熟練した操縦技術があれば、1909年型も他の機体と同様に安全かつ確実に操縦できるだろう。ただし、同じレベルの操縦技術を習得するには、もう少し練習が必要となるだろう。
まとめると、1909年に使用された航空機は重量が25ポンド軽かったものの、空中では約150ポンド重く、正面抵抗が少なく、プロペラ推力が大きくなっていました。速度は時速約60キロから時速42.5マイルに向上しました。1908年の航空機とほぼ同じ、乗客重量約450ポンドの揚力を維持しました。この点で、積載面積の減少は速度の向上によって補われました。
最初の数回の飛行では、まず飛行機の片側が下がり、次に反対側が下がって地面に衝突し、キャンバスが破れたり、飛行機が回転してスキッドが壊れたりしたため、飛行機を適切に操縦するには最高の技術が必要であることがはっきりと実証されました。
ライト兄弟が車輪付き歯車を採用。
さらにもう一つの重要な点において、ライト兄弟は、その一社の製品に関して言えば、根本的な変化を遂げた。ドイツの出版物『オートモービル・ワールド』によると、ドイツ・ライト協会が生産するすべての飛行機には、今後、車輪付きの走行装置と尾翼が装備されることになる。この新しい飛行機の設計図は、145ページの図に示されている。車輪は3つあり、飛行機の前縁の真下にある2つのスキッドのそれぞれに1つずつ取り付けられ、さらにその前方の横木に1つ取り付けられている。これらの車輪により、初心者が始動デリックを使わずに自力で短距離飛行を行うことができるため、購入者への飛行機の操作指導が大幅に簡素化されると主張されている。
ライト兄弟はこれまでスキッドギア方式に固執してきたため、これは彼らにとって大きな譲歩となる。確かに彼らは自社の航空機を製造するドイツ企業を支配しているわけではないが、ライト兄弟とこの企業との関係は、彼らの承認と同意なしに構造に根本的な変更を加えることは決してないだろうと考えて差し支えないほど強い。
危険なライバルはたった3人。
1909年モデルの公式試験は数々の記録を破り、ライト兄弟にとってこの分野で脅威的なライバルは3機のみとなりました。そして、他のすべての航空機メーカーに見られる曲線、反り、そして翼端装置をカバーする基本特許も取得しました。その3機とは、カーチス・ボワザン複葉機とブレリオ単葉機です。
ブレリオの単葉機は、おそらく最も危険なライバルと言えるでしょう。この機体は時速54マイル（約84km）の記録を持ち、イギリス海峡を横断し、操縦者以外に2人の乗客を乗せて飛行しています。最新型のブレリオは、乗客を乗せていない状態でわずか771.61ポンド（約330kg）で、乗客総重量462.97ポンド（約220kg）を持ち上げることができます。これは、1平方フィートあたり5.21ポンド（約4.25kg）の揚力に相当します。これは、ライト兄弟が発表した記録（最も有名なのは1平方フィートあたり4.25ポンド）よりも優れた数値です。
働く他の飛行士たち。
しかし、飛行機の効率向上に尽力したのはライト兄弟だけではありません。カーティス、ヴォワザン、ブレリオ、ファルマンといった、他の有能な発明家たちも、彼らのすぐ後に続いています。前述の通り、ライト兄弟は、これまで飛行機の製造に不可欠とされてきた水上飛行機装置の特許を保有しており、大きな優位性を持っています。これらの特許を侵害したとして、数多くの訴訟が提起されており、新たな訴訟も提起される可能性があります。これらの行動が、一般的な飛行機研究者による実験の続行をどの程度抑止することになるのかは、まだ分かりません。
その一方で、カーティス、ヴォワザン、ブレリオ、ファーマンの 4 人は結果を気にせず前進しており、それぞれの発明の才能は非常に優れているため、近い将来に注目すべき発展が期待できます。
最も小さい飛行機械。
サントス・デュモンは、これまでで最も小型の実用飛行機械を開発した功績を認められるべきである。確かに、速度面では目立った成果は残していないが、大きな支持面が必ずしも必要条件ではないことを実証した。
この機体は「ラ・ドゥモワゼル」と名付けられました。上反角型の単葉機で、中央の両側に主翼が1枚ずつあります。これらの主翼は幅18フィート、奥行きは約6.5フィートで、表面積は約115フィートです。総重量は242ポンドで、これまで実用化されたどの機体よりも358ポンド軽量です。機体前後の奥行きは26フィートです。
骨組みは竹で作られており、ワイヤーガイで強化され、しっかりと固定されています。
一つのルールを心に留めてください。
飛行機の効率を極めるためのこの闘いにおいて、すべての参加者は 1 つのルールを心に留めています。それは次のルールです。
「飛行機の積載量は、その積載面の周囲の曲線と速度によって決まります。また、速度はプロペラの推力と正面抵抗を差し引いた値によって決まります。」
提案に取り組む適切な方法に関する彼らの考えは、間違いなく、相違するかもしれないが、最大の収容力と最大の速度を組み合わせるという問題を解決する唯一のルールは、すべての場合に当てはまる。
第17章 いくつかの新しいデザイン
より経験豊富でよく知られた飛行士たちの成功に刺激されて、それほど有名ではない多くの発明家たちが、現在一般的に使用されているものとは構造が根本的に異なる実用的な飛行機械をほぼ毎日製造しています。
比較的新しい設計の一つに、ニューヨーク航空協会会員でロングアイランド、アイスリップ出身のフランク・ヴァン・アンデンが製作したヴァン・アンデン複葉機があります。彼の機体は完全に実験的なものでしたが、昨年（1909年）の秋には多くの短距離飛行に成功しました。1909年10月19日に行われた飛行は、発明者が設置した自動安定装置の実用性を示すものとして特に興味深いものです。機体は突風に巻き込まれて横転しましたが、ほぼ瞬時に機体を立て直し、新たな装備の価値を非常に満足のいく形で実証しました。
ヴァン・アンデンモデルの特徴。
主複葉機の表面は幅26フィート、前後の奥行きは4フィートです。上部と下部の面の間隔は4フィートです。被覆材にはニスを塗ったシルコレンが使用されています。リブ（トウヒ材）は1フィートあたり1インチの湾曲が施されており、湾曲の最も深い部分（4インチ）は水平梁の前端から1フィート後方にあります。支柱（骨組み全体と同様にトウヒ材）は楕円形です。主梁は3つのセクションに分かれており、ほぼ半円形で、金属製のスリーブで接合されています。
前部には2x2x4フィートの二面水平舵があり、主翼の前縁から8フィートの位置に横方向の中央で旋回します。後部には、同じく2x2x2.5フィートの二面水平舵があり、主翼の後縁から15フィートの位置に、前部と同じ旋回方法で旋回します。
後部舵の中央支柱に、高さ 2 フィート、長さ 3 フィートの垂直舵がヒンジで取り付けられています。
制御の方法。
これらの舵（前後舵）の操作と主翼の上下動にはカーチス式が採用されています。操舵輪の支柱を外側に押すと主翼の前縁が下がり、機体は下降します。一方、操舵輪の支柱を内側に引くと主翼の前縁が上がり、機体は上昇します。
ハンドルを右に切ると、尾舵が左に振られ、船のように機械はこれに従い、ハンドルを切った方向と同じ方向に旋回します。同様の理由で、ハンドルを左に切ると、機械は左に旋回します。
翼の自動制御。
翼端は2つあり、それぞれ長さ6フィート（約1.8メートル）、前後幅は2フィート（約6フィート）です。これらは主翼面の中間で、最も外側の2つの後部支柱にヒンジで固定されています。これらの支柱からはケーブルが伸びており、エンジンからの動力で作動する自動装置に繋がっています。この装置は機体の傾きに合わせて翼端を自動的に操作します。通常、翼端は装置外側のケーブルに内蔵された硬いバネによって水平に保持されています。
1909年10月19日の強風で転覆したヴァン・アンデンの船を無事に立て直せたのは、この装置の成功でした。それ以前、ヴァン・アンデン氏はこの装置を単なる実験的なものと見なし、緊急時にどのように機能するかについて深刻な不安を抱いていたことを認めていました。現在では、彼はその実用性に完全に満足していると伝えられています。この自動装置こそが、ヴァン・アンデンの機械に少なくとも一つの際立った新機能をもたらしているのです。
この件に関して言えば、カーティス氏は自動操縦を好意的に捉えていないことを付け加えておこう。「機械に任せるより、自分の行動に頼りたい」と彼は言う。カーティス氏にとっては確かに理にかなった論理だが、すべての飛行士がこれほど冷静で機転が利くわけではない。
ヴァン・アンデンの原動力。
50馬力の「HF」水冷モーターは、直径6フィート（約1.8メートル）の積層木製プロペラを駆動します。プロペラの先端部は17度の傾斜角を持ち、ハブに向かって傾斜角が大きくなっています。モーター後端は後部横梁から約6インチ（約15センチ）後方に位置し、エンジンシャフトは2つの水平舵の軸と一直線上にあります。このシャフトはRIVボールベアリングによって支えられています。飛行中、モーターは毎分約800回転で回転し、180ポンド（約84キログラム）の牽引力を発揮します。1,200ポンド（約1,200キログラム）で運転したモーターの試験では、重量計で250ポンド（約114キログラム）の牽引力を確認しました。
また新しい飛行機。
もう一つの新型飛行機は、A.M.ヘリング（老舗）とW.S.バージェスが共同で製造した「ヘリング・バージェス」です。この飛行機にも、横方向のバランスを維持するための自動安定装置が搭載されています。また、飛行機の曲率も新たな設計となっています。この新設計の有効性は、30馬力のモーター出力の半分で高度40フィートまで上昇できたことからも明らかです。
舵と仰角の操縦システムは非常にシンプルです。操縦者は下面の前に座り、両腕を伸ばして前方に斜めに伸びる2本の支柱を握ります。これらの支柱の下側、指のすぐ下に、後方にある垂直舵を操作するための操作部があります。つまり、右に旋回したい場合は右手の指の下にある操作部を、左に旋回したい場合は左手の指の下にある操作部を押します。仰角舵は右足で操作し、操作部はフットレストに設置されています。
モーターは非常に軽量です。
この機体で特筆すべき点は、そのモーターです。負荷をかけると普通の自動車並みの30馬力を発揮しますが、重量は完成状態でわずか100ポンド（約45kg）しかありません。検査のために少し移動させる機会があったので、バージェス氏はシリンダー、ピストン、クランクケース、マグネトーまで全てを取り外したまま持ち上げて立ち去りました。このように簡単に扱える30馬力のエンジンはそう多くありません。あらゆる部分がシンプルさ、ひいては軽量化のために徹底的に追求されています。1本のカムシャフトが、すべての吸気バルブと排気バルブだけでなく、マグネトーとギア式ウォーターポンプも駆動します。モーターは操縦者のすぐ後ろに設置され、プロペラはクランクシャフトに直接取り付けられています。
100 ポンド未満のこの重量は、モーターだけの重量ではなく、発電所の設備全体も含まれることを忘れてはなりません。
プロペラの「推力」も驚異的で、250ポンドから260ポンド（約110～120キログラム）にもなります。風圧の力は、かなり大きな男の子でも倒せるほど強力です。ある少年がプロペラのテスト中に後ろに回り込んだところ、その威力はすさまじいものでした。彼は倒されただけでなく、機械からかなり離れたところまで吹き飛ばされました。プロペラには4枚の羽根があり、幅は木杵より少し広い程度です。
学生が作った機械。
ペンシルベニア大学の学生たちは、オクターヴ・シャヌートの弟子であるローレンス・J・レッシュを筆頭に、通常サイズの実用飛行機を製作しました。この飛行機には多くの斬新なアイデアが盛り込まれています。中でも最もユニークなのは、操縦装置と、熟練した飛行士の指導を受ける生徒のための居住空間です。
アビエイターのすぐ後ろには、予備の座席と、前輪と連動する予備のステアリングホイールが備えられています。この配置により、初心者でも容易に、そして迅速に、機械の完璧な操縦を習得することができます。このタンデムホイールは、他の乗客が独立して車を操作したい場合にも便利です。もちろん、操作が衝突することはありません。
フレームサイズとエンジン出力。
フレームの幅は36フィート（約10メートル）、前端から後尾端までの長さは35フィート（約10メートル）です。機体下部には、50馬力のラムゼー製8気筒エンジンで駆動する2つの後部プロペラが水平に配置されており、クランクシャフトはエンジンを貫通しています。
「ペンシルバニアI」は、チェーンの交差を避けるために採用された、チェーンレス方式の双葉機としては初の2プロペラ機です。横方向の操縦装置は、オクターブ・シャヌートとローレンス・J・レッシュによる新発明で、レッシュは現在特許を申請中です。この装置はライト兄弟の宇宙服開発以前に考案されたもので、ライト兄弟のワーピングやカーチスのエルロンよりも優れていると言われています。着陸装置も新設計です。この飛行機は約1,500ポンド（約640kg）で、150マイル（約240km）飛行に必要な燃料を搭載し、時速45マイル（約72km）以上の速度に達することが期待されています。
他にもたくさんありますが、実のところこのサイズの本で言及するには数が多すぎます。
第18章 飛行機械の需要
商業的観点から見ると、モーター付き航空機の製造・販売は、自動車の商業的発展が当初達成したのよりもはるかに急速な進歩を遂げています。自動車の商業的発展が偉大であり、驚異的であったように、飛行機の発展はさらに偉大です。これは驚くべき発言ですが、事実によって十分に裏付けられています。
プロの飛行士以外でも操縦可能な乗り物として、モーター付き飛行機が本格的に注目を集めたのは、わずか1年余り（1909年）前のことでした。それまでの実際の飛行は、ほぼ例外なく、飛行機の実用性と、様々なメーカーの形状やエンジン出力などに関するアイデアの優位性を示すことのみを目的としていました。
ブレリオの大胆な試みの結果。
1909年7月25日、ブレリオがドーバー海峡を横断飛行に成功したことで、一般大衆はようやく、職業飛行士以外の人々も航空を楽しむことが可能だということに完全に気付きました。ブレリオの偉業は、スポーツ、娯楽、そして研究のための全く新しい手段がついに実用化され、それを採用する意欲、勇気、そして資金を持つすべての人が利用できるようになったことの証として受け入れられました。
この出来事を機に、現代の飛行機械がビジネス界に登場したと言えるでしょう。自動車は、比較的容易に実演できる提案であったため、当初から一般大衆に受け入れられました。車輪付きの乗り物がエンジンの力でしっかりとした路面を走行できることは、何ら不思議でも不思議なことでもありませんでした。しかし、自動車が真に普及するまでには（比較的に言えば）長い時間がかかりました。
一年で素晴らしい成果。
財力のある男たちが自動車製造に従事し、広告、スピード競技、道路競技などを通じて自動車に世間の注目を集めるために大金を費やした。こうした手段によって巨大なビジネスが築き上げられたが、このビジネスを現在の規模にまで成長させるには、何年もの忍耐強い努力と不屈の精神が必要だった。
本稿執筆時点では、ブレリオが海峡を渡った日から1年も経っていないが、飛行機の実売数は、商業開発初年度の自動車の実売数を上回っている。信じられないかもしれないが、統計を見ればそれが事実であることがわかる。
この点に関しては、1年前まで飛行機を市場に出す真剣な意図はなく、飛行機を商業規模で生産する準備もされておらず、飛行機を販売するための広告に資金が投入されていなかったという事実を考慮すべきである。
実際の結果の一部。
現在、飛行機械は商業ベースで生産されており、大きな需要があります。製造業者は注文で手一杯です。一部のメーカーは既に工場の拡張準備を進めており、自動車と同様に製品の販売促進を行っています。また、多くの飛行機械用モーターメーカーも、同様の方法で製品の販売促進を行っています。
以下は、1909 年 7 月 25 日以降に主要な製造業者が行った飛行機の販売実績です。
サントス・デュモン 90 台、ブレリオ 200 台、ファルマン 130 台、クレマンソー・ライト 80 台、ヴォワザン 100 台、アントワネット 100 台。これらの注文の多くは機械の納品によって満たされており、その他の注文については建設作業が進行中です。
上記はすべて外国製です。我が国ではカーティス社とライト兄弟が同様の事業を行っていますが、その生産量の正確な数字は入手できません。
より大きな植物が必要です。
こうした状況は、どの生産者も近代的で実用的水準の機械生産に対応できる十分な設備を備えていないにもかかわらず、依然として存在している。需要はあまりにも突然で予想外だったため、生産者側はそれに応える準備が不十分だった。しかしながら、現在では専用工場の建設、既存工場の拡張、そして新型機械やその他の省力化設備の導入によって、この状況は改善されつつある。
世界各地で、飛行船の製造を専門とする大資本企業が設立されつつあります。中でも注目すべき事例として、飛行機械の製造が商業化されている様子を示すものとして、引用する価値があります。ドイツのフランクフルトで、エッセンのクルップス社が資本金11万9000ドルで設立された「Flugmaschine Wright, G. mb H.」です。
機械が売れる価格。
大量生産設備の不足により、機械の価格は決して安くはないにもかかわらず、一般の方々からこのような素晴らしい需要が寄せられています。提示された明確な見積りは、以下の根拠に基づいています。
サントス・デュモン – 定価1,000ドルですが、注文が殺到しているため、代理店は1,300ドルから1,500ドルで容易に入手できています。これは製造された中で最も小型の機械です。
ブレリオ – 定価2,500ドル。アンザニエンジン搭載のクロスチャンネルタイプ。
アントワネット – サイズに応じて定価 4,000 ドルから 5,000 ドル。
ライト—定価 5,600 ドル。
カーティス – 定価 5,000 ドル。
しかし、購入者は配送を容易にするためにほぼ常にかなりのプレミアムを支払う用意があるため、価格に安定性はありません。
モーターは飛行機の中で最も高価な部品です。モーターの価格は500ドルから2,000ドルの範囲で、後者はカーティスエンジンの場合の価格です。
アマチュアのための体系的な指導。
飛行機の製造に加え、経験豊富な飛行士の多くはアマチュア飛行士の指導を事業としています。カーチスやライト兄弟は、この国では多くの生徒を抱えており、著名な外国人飛行士も同様です。世界各地で飛行士養成のための学校が開設されていますが、これは私的な営利事業としてだけでなく、公立教育機関と連携した形でも行われています。後者の例の一つは、スペインのバルセロナ大学にあります。
委託を受けて機械を扱う、いわゆる「飛行機械代理店」も有名になり、まもなく自動車代理店と同じくらい数が増えるだろう。「ジョン・バード、スキマーズ・フライング・マシン代理店」という看板は、もはや珍しいものではなくなった。
はい、飛行船はここにあります。
これらすべてから、実用的な形の飛行機械が到来し、そしてそれは今後も存在し続けるであろうと推測できる。人々が自動車を所有するのと同じように飛行機械を所有し、娯楽旅行が自動車と同じくらい頻繁に、そして人気を博す時代が間近に迫っていると言っても過言ではない。実用性という重要な点が完全に実証されれば、「さあ、私の飛行船で旅に出よう」という呼びかけは、現在のボードビルの歌い手の空虚な歌声よりも、より現実的な意味を持つようになるだろう。
飛行船が実際に存在し、その存在がビジネス的に認知されていることを示すさらなる証拠として、生命保険会社と傷害保険会社の動向が興味深い。中には、飛行士による保険金支払いの免除を特別に含むよう、保険契約を見直している会社もある。こうした大企業に契約変更を強いるようなことは、単なる好奇心やおもちゃとして片付けることはできない。
この方向への動きが今のところ広範囲に及んでいないことは、いくらか慰めとなる。さらに、特に航空技術の進歩に伴い、ビジネスをめぐる競争が激化するにつれ、航空会社は最終的に航空士に対してより寛容な対応を取るようになる可能性は高い。
第19章 飛行船の法律
航空業界の成功は、法的措置や法律の解釈において、いくつかの特異な事態を引き起こしました。
個人の財産は本人の同意なしには使用できないことは周知の事実です。これは判例法において古くから確立された原則であり、今日でも有効です。
しかしながら、個人の財産境界線の限界は、一般の人々にはあまり理解されていません。「法の父」と呼ばれるブラックストーン、リトルトン、コークといった著名な法学者によれば、不動産の所有者は地上だけでなく地下にも所有権を有しており、この理論は裁判所によってほぼ疑問なく受け入れられています。
不動産所有者の権利。
言い換えれば、不動産の所有者は、その上空も、距離の制限なく所有していることになります。他人の同様の権利を侵害したり、侵害したりしない限り、所有者は自分の土地を好きなだけ深く掘り下げたり、好きなだけ高く上空に登ったりすることができます。
不動産所有者は、他のあらゆる手段が失敗した場合、自らの所有地への不法侵入または侵害に対し、武力を用いて抵抗することができます。例えば、他人は、所有者の明示的な許可と同意なしに、その土地の上、上、または下に入ることはできません。唯一の例外は、鉄道などの公益事業会社の場合です。公益事業会社は、収用権法に基づき、権利に対する正当な対価の受け取りを拒否する頑固な所有者の所有地を横切る通行権を没収することができます。
特権は厳しく制限される。
土地収用権は、公共に奉仕する法人のみが行使できる。この法律は、地域社会の発展と改善は個人の利益よりも重要であり、より多くの権利を伴うという原則に基づいている。しかし、土地収用権が行使された場合でも、個人の財産を没収することはできない。
収用権の行使とは、公共の利益にとって不可欠とみなされ、かつ私的な購入では確保できないものを、公的な購入によって取得することを指します。収用権の手続きが進められると、裁判所は鑑定人を任命し、鑑定人が目的の財産の価値を算定します。そして、その価値（金銭）が所有者に支払われます。
航空業界にどのような影響を与えるか。
この「土地収用権」という特権は、公共事業に従事する法人にのみ認められていることに留意すべきです。個人はこれを利用できません。これまでの航空事業はすべて個人によって運営されており、旅客、郵便物、貨物の輸送を定期的に行う飛行機や飛行船の会社は存在しません。
すると、「不動産所有者全般、あるいは相当数の所有者が、所有地の上空の航行を禁止したらどうなるだろうか？」という疑問が浮かび上がる。そのような可能性を馬鹿げていると言うのは無駄である。すでにいくつかの個別の事例でそれが現実となっているのだ。
ニュージャージー州のある土地所有者である治安判事は、自宅の屋根に、飛行士に対し自分の土地への立ち入りを禁じる大きな看板を立てている。司法当局も、彼がその行為を正当な権利の範囲内で行っていることを認めている。
捕まえにくい犯罪者。
しかし、仮に不法侵入が行われたとしたら、土地所有者はどうするのでしょうか？まず不法侵入者を捕まえなければなりませんが、これは非常に困難な仕事です。特別な目的のためにレース用の飛行機を所有していない限り、追い越すことは不可能です。飛行機にはナンバープレートがないため、たとえ居場所が分かったとしても、違反行為が行われた後、犯人を特定するのも同様に困難です。
違反者が逮捕された場合、不動産所有者が取れる唯一の手段は損害賠償請求訴訟です。必要であれば武力を用いて違反行為を阻止することはできますが、違反行為が行われた後は損害賠償請求しかできません。そして、そうすることで多くの困難に直面することになるでしょう。
証明すべきポイント。
原告が最初に証明を求められる事項の一つは、機械の高さである。もし機械が地面からかなり近い位置に設置されていたとしたら、当然のことながら、フェンス、植え込み、その他の財産に重大な損害を与える危険性があり、裁判所がそれを抑制すべき迷惑行為と判断するのは当然である。
一方、もし飛行機がかなり高度を上げてはいるものの、ゆっくりと飛行していたり、原告の土地の上空にホバリングしていたりするのであれば、裁判所は迷惑行為には当たらないと判断したくなるかもしれない。しかし、まさにこの状況では裁判所は深刻な問題に直面することになるだろう。迷惑行為ではないと判断することで、裁判所は事実上、侵入の性質に関わらず、他人の土地に本人の同意なく侵入することを禁じる法律を無視することになる。また、同じ判断によって、1機の飛行機が同じことができるのであれば、12機以上の飛行機にも同じ権利があり、同じことをする権利があるということになる。1機の飛行機が特定の土地の上空にホバリングしているだけでは実際には迷惑行為には当たらないかもしれないが、12機以上の飛行機が同じ場所にホバリングしているのであれば、到底許されるものではない。
損害の修復は困難です。
このような状況は、衝突、あるいは飛行士の不注意による落下物によって、下方の人や財産に損害を与える可能性のある事故のリスクを著しく高める傾向があります。そのような場合、それは間違いなく迷惑行為となり、違反者は罰金に加えて損害賠償責任を負うことになります。
実際の損害が全くなく、所有者が単に自分の財産への侵入を理由に訴訟を起こしただけだと仮定すると、賠償額はどのように定められるのでしょうか？所有者は何も失っておらず、所有物の一部も奪われておらず、何も損傷したり破壊されたりしておらず、すべては侵入前と全く同じ状態のままです。それでもなお、法律を厳密に解釈すれば、加害者は責任を負います。
飛行船の通行権。
飛行機械企業を公共交通機関として組織化することを提案する人がいます。そうすれば、彼らは土地収用権と通行権の強制徴収権を持つことになります。しかし、一体何を強制徴収するのでしょうか？空中には実体のあるものは存在しません。鉄道会社は通行権を強制徴収する際に、一定の範囲内の有形資産（不動産）を指定します。では、飛行士はどのようにして、空中における特定の通行権を、幅が何フィートで、地面から一定の距離で指定するのでしょうか？
しかし、上級裁判所が法の文言を厳格に解釈し、飛行士には私有地上空を飛行する権利がないと判断した場合、航空技術はもはや無視できないほど進歩しているため、飛行士をこのジレンマから抜け出すために何らかの措置を講じる必要があるだろう。幸いなことに、飛行士が迷惑行為を控える限り、土地所有者の間で広範な敵対行為が起こる可能性は低い。
可能な解決策が提示されました。
解決策の一つとして、飛行船の航路を公道に限定し、誰の財産権も侵害されないよう制限することが提案されています。さらに、飛行船の操縦者と、航路上を通過する際に飛行船の下にいる可能性のある人々の安全確保のため、フランスの規則の採用が提案されています。その規則は以下の通りです。
飛行機は、追い越しの際は右側を走行し、少なくとも45メートルの距離を保って通過しなければなりません。高度100フィート以上を飛行する場合は、この規則は適用されません。夜間または霧の深い天候で飛行するすべての航空機は、右側に緑色の灯火、左側に赤色の灯火、そして前方に白色のヘッドライトを装備しなければなりません。
これらは理にかなったルールですが、ホーン、ホイッスル、ベルなど、何らかの信号システムを追加することでさらに改善される可能性があります。
飛行士の責任。
ジェイ・カーバー・ボサード氏は、最近のFly 誌で、航空に関するいくつかの奇妙で興味深い法律上の論点を取り上げており、その中に次のようなものがある。
航空機を所有し、自らの所有地以外の領空で航空機を運用することを希望する民間人は、土地所有者から特別な許可を得なければならない。かかる許可は、正当な対価に基づく合意によってのみ付与される。許可がない場合、他人の土地を通過することは、いずれの場合も不法侵入となる。
この高度な技術的な側面はさておき、別の視点、すなわち飛行船の所有者および運航者の乗客に対する刑事責任および不法行為責任について考えてみましょう。AがBを自分の飛行船で一緒に飛行しようと誘い、BがAが単なる熱心なアマチュアであり、専門家とは程遠いことを知りながら、誘いを受け入れ、Aの過失によって負傷した場合、Aには賠償請求権はありません。しかし、AがBと契約を結び、ある場所から別の場所へ輸送し、Aの操縦ミスによってBが負傷した場合、AはBに対して損害賠償責任を負うことになります。さて、無謀とも言えるほど好奇心旺盛なBのような人々を守るために、法律はすべての飛行船運航者に免許の取得を義務付け、この免許を取得するために飛行船の操縦士は一定の要件を満たさなければなりません。ここでもまた疑問が生じます。誰が、申請者が気球や飛行船の操縦資格を有していると判断するのでしょうか？
飛行士には最適です。
操縦中の飛行機が突如、猛烈な強風に巻き込まれ、地面に吹き飛ばされた。群衆が飛行士が負傷していないか見ようと駆け寄るが、その際に納税者スミスの庭を踏み荒らし、育てていた野菜や花に甚大な被害を与えてしまった。損害賠償の責任は誰にあるのだろうか？奇妙に思えるかもしれないが、これに酷似した事件が1823年にニューヨーク最高裁判所で判決を下されており、飛行士は以下の理由で責任があるとされた。「ある人物が他人の行為に対して不法侵入罪で有罪となるためには、両者が共同で行動したか、あるいはある人物の行為が通常かつ自然に他人の行為を引き起こしたことが明らかでなければならない。気球で上昇することは違法行為ではないが、飛行士は気球の水平方向の動きを制御できず、風に翻弄され、可能な時に、そしてどのように降下できるかは確かである。彼が地球への落下は危険を伴う。状況によっては、好奇心から、あるいは危険な状況から彼を救出するために、彼の下山が周囲に大勢の人々を引き寄せることになるならば、彼はこれらすべてを予見すべきであり、責任を負わなければならない。」
空気は実際には無料ではない。
人々は一般的に、空は自由だと信じています。呼吸したり楽しんだりするのも自由であるだけでなく、自由に移動することも自由であり、誰もその一部に対して、あるいはその一部に対して明確な管轄権を持たない、と。さて、これが法理になったとしましょう。雲の上で行われた殺人は処罰されないままでいられるでしょうか？もちろんです。公海上で犯された重罪については、その処罰に関する十分な規定が設けられていますが、空中で犯された犯罪については、新たな規定を設ける必要があるでしょう。
オーナーと従業員の関係。
船長は使用人に対し、合理的に安全な工具、器具、機械を提供する義務があるというのが法の一般原則です。この原則が飛行機の場合にどのように適用されるかは、まだ不明です。飛行機の所有者がプロの飛行士、つまり専門家の資格を持つ飛行士を雇用した場合、所有者は完璧な飛行機を提供する法的義務を負うことはありません。専門家は、所有者と同等かそれ以上に機械に関する知識を持っているとみなされ、その立場を受け入れることで所有者は責任を免除されます。所有者がアマチュア飛行士を雇用して飛行機の操縦をさせ、操縦方法を指導した場合、規定の操作方法で飛行が安全であっても、機械に明らかな欠陥がある場合、または欠陥があることが分かっている場合は、飛行士に生じた損害について所有者が責任を負うことになります。
飛行機の契約について。
現在、航空機製造会社には多くの注文が入っています。契約法の観点から、ここで特有の問題がいくつか提起されます。そもそも履行不可能な契約を履行するよう強制することはできないというのが、法の基本原則です。例えば、2週間でボートを漕いで大西洋を横断するという契約は、そのような行為が人力では不可能であることが司法上の知識であるため、決して履行できません。また、自然に反する行為を行うことを目的とした契約は決して履行できません。そして、ここに問題が生じます。空中で人や物を輸送する機械や航空機を造ることは可能でしょうか？裁判所は気球が実用的であることを知っています。つまり、ガスを充填した袋には揚力があり、かなりの高さまで空中を移動できることを知っているのです。したがって、そのような方法で人を輸送する契約は有効な契約であり、条件が良好であれば、間違いなく履行可能です。しかし、乗客が損害賠償を請求できる権利は非常に限定的なものとなるでしょう。
購入者に対する補償はありません。
航空機の保証に関しては、裁判所がどのような判断を下すのか、まだ見通すことができません。製造業者にとって、特定の寸法と仕様に基づいて機械を製造することを保証するのは容易ですが、契約に、飛行士の意志で機械が地表から自力で浮上し、重力の法則に逆らい、天空へと舞い上がるという条項を盛り込むとしたら、控えめに言っても、奇跡を起こす契約を結んでいるようなものです。
飛行機が作られ、実用化されるまでは、裁判所は製造業者に対し、飛行が保証された機械の製造を強制することはできません。したがって、購入者は、たとえ飛行機が飛行を拒否したとしても、製造業者に対して何の救済措置もないことを肝に銘じておくべきです。なぜなら、製造業者は常に「業界はまだ実験段階にある」と主張できるからです。エンジンの契約において、製造業者は特定のエンジンが飛行機を正常に作動させることを保証することはありません。実際、そのような条件に同意したとしても、製造業者がそのような契約を履行することを強制されることは決してありません。エンジン製造業者が保証できるのは、仕様書通りにエンジンを製造することだけです。
第20章 急上昇飛行
オクターヴ・シャヌート著。
南半球では日常的に、そして夏には北半球でも時折見られる、驚くべきパフォーマンスがあります。 しかし、その完全な説明は未だにされていません。それは、ある種の大型鳥が、硬く羽ばたかない翼で望む方向へ舞い上がり、あるいは帆走するような飛行をするものです。時速6～20マイル（約9～32キロメートル）の風の中で、旋回したり上昇したり前進したり帰還したりし、出発時や様々な機動を行う時以外は羽ばたかずに何時間も空中に留まります。彼らは風に逆らって前進するために必要なエネルギーをすべて風から得ているように見えます。この偉業は私たちの一般的な物理学的概念とあまりにも相反するため、実際に見たことのない人はその現実性を否定し、たまにしか目撃していない人はその後、自分の目で見た証拠を疑うことがあります。この例外的なパフォーマンスを見た人々は様々な説明を推測しますが、大多数はこれを一種の「負の重力」として諦めています。
鳥の飛翔力。
この論文の著者は、1896年と1897年の「航空年鑑」に鳥の帆走飛行に関する論文を掲載し、その中で、そのような飛行を記述した、あるいはその説明理論を提唱した著者のリストを示し、それらを審査に合格させた。また、著者は自身の観察結果を記述し、観察事実を説明する計算結果もいくつか提出した。これらの計算は、ある程度は正確であったが、不十分であった。例えば、重量 2.188 ポンド、支持面積合計 2.015 平方フィート、胴体最大断面積 0.126 平方フィート、翼端最大断面積 0.098 平方フィートのカモメが、蒸気船の風下側で硬翼（滑空）で巡視し、水平線から 5 度から 7 度の上向きの角度または姿勢を維持しながら、時速 12.78 マイルの風下（蒸気船の側面によって 10 度から 20 度上向きに偏向）で飛行している（これらはすべて注意深く観察された事実）ことが、分析によって説得力を持って実証されました。このカモメは、時速 17.88 マイルの自身の「相対速度」を完全に維持し、風の上昇傾向からすべての抵抗を克服するのに十分なエネルギー、つまり毎秒 6.44 フィートポンドのエネルギーを抽出しました。
カモメの偉大な力。
同じ鳥が、風のない空気中、地平線から3度から5度の姿勢または迎角で時速20.4マイル（約32.4キロメートル）の速度で羽ばたき飛行をした場合、良好な持続力を発揮し、毎秒5.88フィートポンド（約204ポンド）を消費することが示されました。これは、馬力あたり204ポンド（約204ポンド）の持続力に相当します。また、観察されたカモメの飛行行動は、羽ばたかない翼で杭の頭から上昇し、風に逆らって急降下し、その後、出発点よりも高く上昇することですが、上昇と下降のタイミングを風速の変化と正確に合わせるか、水平軸上で回転する風の渦に遭遇し、その頂点で安定して上昇傾向を利用する必要があると説明されました。
しかし、観察では突風の変化と鳥の動きが完全に同期していることを証明することはできず、特定の鳥の舞い上がる翼が羽ばたく翼とは異なる独特な形状をしており、それが今後実験すればそのパフォーマンスを説明できるのではないかと推測された。
説明されるべき謎。
これらの計算は、観測された風速については満足のいくものであったものの、非常に弱い風の中で観察されたノスリの螺旋状の滑空を説明できず、筆者はこう告白せざるを得なかった。「さて、時速5～10マイルの安定した微風の中で、一見水平に見えるこの螺旋状の滑空は、鳥が平均時速約20マイルを維持しているにもかかわらず、説明が待たれる謎である。これは、これまで提唱されてきたどの理論によっても定量的に説明できず、一部の観察者が「吸引」、すなわち流れの作用を受けた鳥が、実際には流れに逆らって引き寄せられたのだと主張する唯一の行動である。」
ノスリが静寂の中で舞い上がる。
さらに大きな謎は、凪の中でノスリが高度と速度を保ったまま舞い上がるのを見たと主張する少数の観察者によって提起された。これらの観察者の中には、かつてラングレー教授の助手実験者であったE.C.ハファカー氏がいた。筆者は当時、自分が何かの間違いに違いないと考え、そう主張したが、確信を得るために、東テネシー州のハファカー氏を何度か訪ね、彼の風速計を持参した。彼は、地表で時速5～6マイルの微風の中、高度75～100フィートで舞い上がるノスリをかなりの数目撃し、一度は凪の中で舞い上がるノスリを1羽目撃した。
筆者はかなり困惑した。鳥は重力や獲得した運動量を利用して滑空しているのではなく、物理学や数学を無視して水平に旋回していたのだ。この事実が物理学と数学の理論と一致するまでには、2年もの歳月と、その後の数々の観察が必要だった。
綿密な観察の結果。
不思議なことに、微風や凪の中で旋回する能力の鍵は、人間の知識を集積する通常の方法、つまり観察と実験では見つからなかった。何を探すべきかわからなかったため、これらの方法は失敗に終わった。実際には、この謎は推測と計算を織り交ぜたプロセスによって解けたが、これらの計算によってどのような観察を行うべきかが示されると、その結果は、鳥が旋回する理由、当時の姿勢、そして舞い上がる前に独立した初期の持続速度が必要である理由を即座に示した。ハファカー氏と私は何度もデータを検証し、私は計算を行った。
これらの観察により、いくつかの事実が明らかになりました。
第一に、時速5～17マイル（約8～17キロメートル）の風は、しばしば10度～15度の上昇傾向を示し、全く風がないように見える時でも、時速4～8マイル（約6～8キロメートル）以上の速度で局所的に上昇気流が発生していることがしばしばある。これは、アザミの綿毛や、高さが分かっている木や丘の脇で立ち上る霧を観察することで確認された。凪の中を時速4～8マイル（約6～8キロメートル）の速度で歩いている場合、「相対風」は感覚的に全く感知できず、そのような上昇気流は感知されないことは、誰もが容易に理解できるだろう。
第二に、ハゲワシは、一見すると完全な水平凪の中を飛行しており、地上に映ったハゲワシの影から時速15～18マイル（約24～29キロメートル）の速度で飛行していた。この時の空気の上昇速度は、秒速8.8フィート（約8.8メートル）、時速6マイル（約9キロメートル）だったと考えられた。
3つ目 — 非常に弱い風の中で舞い上がるとき、ノスリの入射角は地平線に対して負の角度になる。つまり、目に向かってくるのを見ると、角度が地平線より上に傾いていた場合のように、午後の光が胸ではなく背中を照らす。
- 飛行動作は、鳥が懸命に羽ばたくか、止まり木から降りることによって、少なくとも時速 15 マイルまたは 18 マイルの初期速度を獲得した後にのみ行われた。
興味深い実験。
第5項 ノスリ剥製の全抵抗は、時速15.52マイルの気流中、マイナス3度の角度で0.27ポンドであった。この実験は、ワシントンD.C.のカトリック大学の「風洞」において、AF・ザーム教授が筆者のために親切に行なったものである。ザーム教授はさらに、乾燥した羽毛は滑らかにならすことができないため、生きたノスリの抵抗はより小さい可能性があると述べている。
このノスリは生前の体重が 4.25 ポンド、翼と体の面積が 4.57 平方フィート、体の最大断面積が 0.110 平方フィート、完全に広げた翼の端の断面積が 0.244 平方フィートでした。
これらのデータにより、驚くほど簡単に、さまざまな入射角に対するリリエンタールの係数を使用してパフォーマンスを計算し、このノスリが完全な水平凪の中でどのように水平に舞い上がることができるかを示すことができました。ただし、その凪は垂直凪ではなく、空気の上昇率が時速 4 マイルまたは 6 マイル (観測された最低速度であり、実際の測定なしではまったく感知できない) であるという条件付きでした。
Bird Power に関するいくつかのデータ。
最も難しいケースを意図的に選択しました。鳥が既に時速17マイル（秒速24.93フィート、測定された最低速度に近い）の初期最低速度を獲得しており、空気が時速6マイル（秒速8.80フィート）の垂直上昇をしていたと仮定すると、遭遇した「相対風」の傾向は次のようになります。
6
— = 0.353、つまり19度26分の正接。
17このケースは上昇風の影響の範疇に入る。しかし、鳥は地平線に対して約3度の負の角度で傾いていたことが観測された。これは推測できる限りの近似値であり、「相対風」に対する入射角は16度26分に減少した。
したがって、彼の飛翔の相対速度は次のようになります。
速度 = (17 の 2 乗 + 6 の 2 乗) の平方根 = 時速 18.03 マイル。
この速度では、エッフェル氏の正確な実験によって最近実際に確認されたラングレー係数を使用すると、空気圧は次のようになります。
18.03 の 2 乗 × 0.00327 = 1 平方フィートあたり 1.063 ポンド。
リリエンタールの係数を6度26分の角度に適用すると、作用する力は次のようになります。
通常: 4.57 X 1.063 X 0.912 = 4.42 ポンド。
接線方向: 4.57 X 1.063 X 0.074 = – 0.359ポンド、
後者は否定的であるが、推進力となる。
結果は科学者たちを驚かせた。
このように、4.25ポンドの鳥は、完全に支えられているだけでなく、0.359ポンドの力で時速17マイルで前進しているが、AFザム教授の実験では、時速15.52マイルでの抵抗はわずか0.27ポンドであることが示された。
17の2乗または0.27 X ———- = 0.324ポンド、17マイル/時
15.52平方
時間。
これらは得られたデータから得られた驚くべき結果であり、上昇気流のエネルギーが、丸い形状のため最大断面積に比例した空気圧に遭遇しない鳥の体と翼の抵抗と摩擦によって生じる損失を補うのに十分であるかどうかという疑問につながります。
適用すべき係数に関する正確なデータは存在せず、私自身の推定値はザーム教授が測定した0.27ポンドの抵抗値よりもはるかに小さいことが判明したため、後者の値を修正して計算する。速度は時速17マイル（秒速24.93フィート）なので、仕事は以下のようになる。
行われた仕事は、0.324 X 24.93 = 8.07 フィートポンド/秒です。
マーヴィン教授の推薦。
時速4マイルでは、上昇気流の対応するエネルギーは十分ではありません。これは毎秒2.10フィートポンドに過ぎませんが、空気が毎秒7マイル（毎秒10.26フィート）の速度で上昇していると仮定すると、ラングレー係数の圧力は1平方フィートあたり0.16ポンドとなり、上昇気流のエネルギーは4.57平方フィートになります。つまり、4.57 × 0.16 × 10.26 = 毎秒7.50フィートポンドです。これはまだ少し小さすぎるように見えますが、ラングレーが実験した平面よりも大きな圧力を受ける鳥の翼の中空形状を考慮すると、誤差の範囲内です。
これらの計算は主に1899年1月に行われ、数人の友人に伝えられました。彼らは計算に誤りはないと認めましたが、公表しても理解する飛行士はほとんどいないだろうと考えました。その後、計算は優れた物理学者であり数学者として知られる気象局のCFマービン教授に提出されました。教授は、計算は理論的には完全に正確であり、定量的にはおそらく現在の風圧測定法の許す限りの精度であると記しました。しかし、著者は、安全を確保するためには、風力不足を補うために機械にモーターを搭載する必要があると考えたこともあり、人間による滑空飛行が達成されるまでは公表を控えることにしました。
ライトにとって不利な状況。
もし地元の状況がより好条件であったなら、ライト兄弟は1902年にこの偉業を成し遂げようとしていただろう。彼らはノースカロライナ州キティホーク近郊の「キルデビルヒル」で実験を行っていた。高さ約30メートルのこの砂丘は、海風が吹き込む側は滑らかな砂浜に接しているが、背後は湿地帯となっている。ライト兄弟は、前方で上昇気流に乗って上昇し、鳥のように旋回すると、下降気流に運ばれて丘の背後を通り過ぎ、湿地帯に着地してしまうのではないかと懸念していた。彼らの滑空機は、ノスリと比べて頭部抵抗が大きくなく、滑空時の降下角度もほぼ同等に有利であったが、鳥は彼らよりも高い高度で飛行していた。
ラングレーの航空観。
ラングレー教授は「風の内的働き」に関する論文の結論として次のように述べています。
これらの原則を航空工学に最終的に適用すると、完成した飛行場が、時折何らかの内部動力源に頼る能力を完全に排除できるようになる可能性は低いものの、将来の飛行場が、たとえ着陸なしで地球を一周する場合でも、ある程度の距離を移動するために、蒸気船と同様の条件下でこの旅を遂行できるだけの燃料を搭載する必要はなく、例外的に穏やかな瞬間に自力で航行できるだけの燃料と重量があれば十分である、ということになるでしょう。
動力飛行機械が進化し、制御可能になりつつある今、これらの計算とそれに続く説明を公表することは、ある大胆な人物が鳥のように舞い上がるという偉業に挑戦するきっかけとなるだろう。強風下でのパフォーマンスの根底にある理論は新しいものではなく、ペノーらによって提唱されてきた。しかし、正確なデータと必要な操縦方法が不明であり、また、この偉業を人間が成し遂げたことがなかったため、ほとんど注目されてこなかった。問題は、常に、非常に弱い風の中で観察されるこの動作を説明することであり、今回、最も説明が難しいケース、すなわち完全な水平凪の中での舞い上がりを取り上げることで、誰かがこの偉業に挑戦することを期待している。
急上昇飛行に必要な条件。
急上昇飛行の秘密を習得するための要件と操作は次の通りです。
1 平方フィートあたり約 1 ポンドの重さで、安定した平衡状態と完全な制御を備え、静止空気中で重力によって 10 分の 1 (5 3/4 度) の角度で滑空できる動的飛行機械を開発します。
2番目 – 舞い上がる鳥がたくさんいる場所や、穏やかな風の上昇傾向が頻繁にあり、信頼できる場合を選択します。
3番目 – 上昇を試みる前に、少なくとも毎秒25フィートの初速度を獲得します。
- 装置の重心は、前後方向に約 3 度の負の角度になるように配置します。
しかし、計算によれば、0 度でも十分な推進力は存在する可能性があるが、+4 度では完全に消失することがわかります。
- 鳥のように旋回する。操舵と同時に、装置を旋回させたい方向に傾ける。これにより、遠心力と求心力が釣り合う。必要な傾斜量は、速度と旋回する円の半径によって決まる。
- 鳥のように螺旋状に上昇する。水平舵で舵を取り、風に沿うときはわずかに下降し、風に逆らうときは上昇する。鳥が一点を旋回するのは、H・マキシム卿らが指摘したように、風の上昇傾向は一般的に狭い範囲や近くの煙突に限られているためである。
7.高度に達すると、重力によって下方に滑空してどの方向にでも進むことができます。
鳥の飛行装置と技術は今のところ人間のそれよりもはるかに優れていますが、数年のうちに人間はより正確な比率の装置を進化させ、それを完全に制御できるようになるという兆候があります。
したがって、上記の計算に根本的な誤りが見つからなければ、上昇風に適した場所では動力を大幅に節約できるため、上昇飛行は人間にとって不可能ではないという確信が得られるものと期待されます。
筆者は、データや計算で間違いがあれば指摘してくださる専門家に感謝するとともに、滑空に挑戦したい飛行士に追加情報を提供するつもりです。
第21章 飛行機械と気球
飛行船（操縦可能な気球）の開発は素晴らしい成功を収めましたが、この航空航法の最も熱心な支持者たちでさえ、それが深刻な欠点を持っていることを認めています。そのいくつかを以下に挙げます。
経費およびその他の項目。
莫大な初期費用。現代の飛行船は莫大な費用がかかります。例えば、ツェッペリン号は10万ドル以上かかります（これらは公式発表です）。
インフレ費用。ガスは急速に蒸発するため、気球は使用するたびに再膨張、あるいは部分的に再膨張させる必要があります。ツェッペリンは460,000立方フィートのガスを積載しており、1,000立方フィートあたり1ドルとしても460ドルの費用がかかります。
ガス入手の困難さ。事故や気象条件により、ガス供給源から遠く離れた場所で気球が突然収縮した場合、その気球は事実上無価値となります。ガスをパイプで送るか、気球をガス供給所まで運ぶ必要がありますが、いずれの場合も費用がかかります。
スピードとコントロールの欠如。
速度不足。最も好ましい条件下でも、気球の最高速度は時速30マイル（約48キロメートル）です。気球の巨大な体積のため、飛行機のような高速飛行は不可能です。
制御の難しさ。現代の飛行船は、風が穏やかまたは弱い場合は簡単に操縦できますが、その大きさのために強風時には制御が困難になります。
危険要素—数多くの気球が落雷などの原因で破壊されてきました。1908年、シュトゥットガルトで最大級のツェッペリン飛行船の一つが失われました。
バルーンパフォーマンスをいくつか。
公平を期すために言っておくと、好条件の下では、現代の気球で次のような非常に立派な記録が達成されています。
1907年11月23日、フランスの飛行船パトリ号は、微風の中、6時間45分かけて187マイル（約300キロメートル）を航行しました。これは時速28マイル（約45キロメートル）強に相当します。
ロシア政府に売却された別のフランス製機械であるクレメント・バイヤールは、時速27マイルの速度で125マイルの旅を行った。
ツェッペリン3号は、乗客8人を乗せ、乗客や機材の重量などに加えて合計5,500ポンドのバラストを積載する能力があり、1906年10月に試験され、2時間17分で67マイル（時速約30マイル）を飛行した。
これらは記録上最高の気球飛行であり、最高でも時速 30 マイルを超えないという速度の限界を力強く示しています。
飛行機の速度。
気球のパフォーマンスとは対照的に、次のような飛行機械による旅行（本物の記録）があります。
ブレリオ、単葉機、1908年、時速52マイル。
デラグランジュ – 1908 年 6 月 22 日 – 10 1/2 マイルを 16 分で走行、時速約 42 マイル。
ライト兄弟、1905年10月。当時はまだ初期段階だったこの機械は、38分で24マイル（約38キロ）、時速約44マイル（約74キロ）を走破した。1908年12月31日、ライト兄弟は2時間20分で77マイル（約120キロ）を走破した。
ライト兄弟の弟子であったランバートは、ライト複葉機を使用し、1909年10月18日、時速36マイル（約56km）で49分39秒かけて29.82マイル（約47.3km）を飛行しました。この飛行は高度1,312フィート（約400m）で行われました。
1909年10月21日、レイサムはイギリスのブラックプールで、40マイル（約64キロメートル）の強風の中、約11分間の短距離飛行を行った。彼はアントニエット単葉機を使用し、公式報告書には「この度胸、大胆さ、そして能力の発揮は、航空史上比類のないものだ」と記されている。
ファーマンは1909年10月20日に1時間32分16秒間飛行し、47マイル、1,184ヤードを飛行した。これはイギリスの飛行時間記録である。
ポーラン – 1901 年 1 月 18 日 – 時速 45 マイルで 47 1/2 マイル、高度 1,000 ～ 2,000 フィートを維持。
ガス生産費用。
飛行船の運航にはガスが不可欠であり、ガスは高価です。さらに、ガスは大都市であっても十分な量を入手できない場合もあります。なぜなら、ガスの供給は通常、一般の需要家向けに限られるからです。入手できるのは水ガスか石炭ガスですが、どちらも水素ほど揚力効率が良くありません。
水素は既知の気体の中で最も軽く、したがって最も浮力が大きい。商業的には、亜鉛または鉄を希硫酸または希塩酸で処理することで得られる。平均的なコストは1,000フィート（約304メートル）あたり10ドルと見積もることができる。つまり、460,000立方フィート（約13万立方メートル）のツェッペリン号サイズの気球を膨らませるには、4,600ドルかかることになる。
必要な材料の割合。
水素ガスの製造では、通常、生成から気球へのガス導入までの間に20%の損失を見込んでいます。そのため、式では必要な水素の重量の28倍の鉄と49倍の酸が必要ですが、実際の量は20%多くなります。水素の重量は1立方フィートあたり約0.09オンスです。したがって、例えば450,000立方フィートのガスが必要な場合、2,531.25ポンドの重量が必要になります。これを製造するには、20%の損失を見込んで、その重量の35倍の鉄、つまり44トン以上が必要になります。酸は、ガスの重量の60倍、つまり約76トン必要になります。
緊急時に。
これらの数字は恐るべきもので、通常の状況では法外な額となるでしょう。しかし、水や石炭ガスを入手できない気球操縦者が費用を負担しなければならない場合もあります。作戦地域が固定されている軍事演習では、携帯用ボンベで水素ガスを供給することが可能ですが、長距離飛行で突然の漏洩などにより予期せぬ地点への降下が避けられない場合、自力で水素ガスを作るか、気球を放棄するかという問題が生じます。そして、そうなった場合、気球操縦者は別の深刻な問題に直面することになります。必要な亜鉛や鉄は見つかるでしょうか？酸は手に入るでしょうか？
商業利用のためのバルーン。
こうした状況にもかかわらず、気球には用途がある。もし商業的に航空航行、つまり貨物や乗客の輸送が可能になるとすれば、それはツェッペリン伯爵が建造しているような巨大な気球の活用によって実現するだろう。しかし、それでも輸送能力には必然的に限界がある。ツェッペリン社の最新鋭気球は全長450フィート、直径42フィート半という、まさにモンスター級の大きさだ。その大きさは他の気球を小柄に見せるほどで、多くの外洋航行用蒸気船でさえこれよりはるかに小さいのに、乗客定員は非常に少ない。1909年5月の36時間飛行では、ツェッペリン号はわずか8人の乗客を乗せただけだった。しかし、速度はなかなかのもので、36時間で850マイル（時速23マイルをわずかに上回る）を飛行した。予備浮力、つまり飛行船とその装備の重量を除いた総揚力は、3トンと推定されている。
第22章 航空飛行の諸問題
エンジニアリング誌に掲載された王立芸術協会での講演で、FWランチェスターは、実用飛行は一部の人々が考えていたような抽象的な問題ではなく、機関車工学上の問題であるという立場をとった。飛行機は単に重量物を持ち上げるだけでなく、それを別の場所に輸送するために設計された移動装置であり、これは十分に明白な事実であるはずである。しかし、当時の著名な科学者の一人は、飛行機の主要な機能であるこの輸送機能を無視したタイプの飛行装置を提唱した。飛行機を輸送手段として考えたとき、垂直スクリュー式、つまりヘリコプターはたちまち滑稽なものとなった。しかし、重量物を持ち上げた後の空中での運動について、漠然とした曖昧な概念を持つ支持者も多かった。
ヘリコプター型は役に立たない。
輸送効率が求められた当時、ヘリコプター型は完全に不利な立場にありました。その支持者のほとんどは、機体の空中運動が垂直スクリューの効率に与える影響を無視していました。彼らは、運動は問題にならないほど遅い、あるいは飛行中に機体に静止した空気の塊が付随すると考えていました。この型の中で成功する可能性があったのは、ただ一つだけでした。それは、持ち上げる重量物の両側にそれぞれ1つずつ、傾斜した軸上を回転する2つのスクリューを備えたものでした。このような傾斜スクリューの作用は奇妙で、以前の講義で彼はそれが鳥の翼の作用とほぼ同じであると指摘していました。高速レース機では、このような傾斜スクリューは必然的に頻繁に使用されましたが、効率が犠牲になっていました。いずれにせよ、傾斜スクリュー型ヘリコプターの効率は飛行機の効率には及ばず、効率が設計の決定要因となった途端、この型は検討対象から外されるかもしれません。
機関車と競争しなければなりません。
飛行機が自らの正当性を証明するためには、何らかの形で他の移動装置と競合し、既存のシステムよりも効率的に移動目的の一つ以上を遂行しなければならない。気流を制止できなければ役に立たないため、飛行機の速度は遭遇する可能性のある最悪の風速よりも速くなければならない。ランチェスター氏は、風速によって飛行機の運動に課される制限を説明するために、図1から図4までの図を示した。ランチェスター氏によると、各図の円は、静止空気中の飛行機の速度に等しい半径で描かれ、中心は飛行機から風速に等しい距離だけ「風下」に置かれた。
図1は、空気が静止している場合を表しており、この場合、Aで表される飛行機はどの方向にも完全に自由に動くことができる。
図 2 では、風速は飛行機の速度の半分であり、飛行機はどの方向にも進むことができますが、風に逆らうときの速度は風を受けるときの速度の 3 分の 1 しかありません。
図3では、風速が飛行機の速度と等しく、風に逆らって動くことは不可能であった。しかし、円周上のどの点にも移動できたが、接線 A Bの左側の点には移動できなかった。最後に、図4のように風速が飛行機よりも速かった場合、機械は接線A CとA Dによって制限された方向にしか移動できなかった。
燃料消費の問題。
ランチェスター氏は、風速が飛行機の速度の半分の場合を例に挙げ、一定の往復航海で、風下に向かって往復する場合、静止大気中を航行する場合に比べて飛行機は30%多くの燃料を必要とすると述べました。一方、風向に対して直角に航行する場合、必要な燃料は無風時よりも15%多くなります。この30%の燃料増は、燃料消費量としてはかなり大きな値であり、この数値を確保するためには、飛行機の速度を、機体を運航させたい最大風速の2倍にする必要もありました。また、前回の講義で述べたように、機体の自動安定性を確保するためには、飛行機の速度が、遭遇する可能性のある突風の速度を大幅に上回っていることが必要でした。
風の奇行。
ランチェスター氏によれば、平均風速と最大突風速度の間には緩やかな相関関係がある。平均風速が時速40マイルの時、突風速度もそれと同等かそれ以上になることがある。ある瞬間は風が穏やかだったり、風向が逆転したりすることさえあるが、次の瞬間には激しい突風が吹く。突風に対する安全のためには、他の考慮事項から求められる速度とほぼ同じ最低速度が望ましい。飛行機においては時速60マイルが最低速度であり、可能な限りこれを超えるべきである。実際、ライト機の速度は時速38マイルであったが、ファーマンのヴォワザン機は時速45マイルで飛行した。
どちらの機体も強風に極めて敏感で、新聞報道とは裏腹に、講演者は微風以上の状況で飛行するのを見たことがなかった。前回の講義で論じた飛行経路の振動の減衰は、飛行の自然速度の4乗に比例して増大し、急速な減衰は危険な振動に対する最も容易な、そして時には唯一の防御策となった。時速35マイルでちょうど安定している機体は、時速60マイルに速度を上げれば、かなり急速な減衰を示すだろう。
使用が制限されていると考えます。
講師は続けて、飛行機が自動車の速度をはるかに上回らない限り、飛行機を長期間利用することは考えられないと述べた。速度向上以外にも、道路のない国の探検など、特殊な場合には役立つかもしれないが、一般的な用途はない。自動車の平均速度が時速25～35マイルであれば、ロシアを除くヨーロッパのほぼすべての地域に1日で到達できる。同等の速度の飛行機には何の利点もないが、もし速度を時速90マイルまたは100マイルに上げることができれば、ヨーロッパ大陸全体が遊び場となり、ベルリンから昼間の飛行範囲内に入るだろう。さらに、一部の船舶は時速40マイルの速度で航行しており、そのような船舶の動きを効率的に追跡・報告するには、飛行機は少なくとも時速60マイルで飛行する必要がある。したがって、あらゆる観点から、非常に高速な飛行が不可欠であることが明らかになった。しかしながら、達成の困難さは大きかった。
最軽量モーターの重量。
彼の講義の最初の講義で示されたように、運動抵抗は速度とほぼ無関係であり、したがって、一定の重量を輸送する際に行われる総仕事量はほぼ一定であった。したがって、燃費の問題は高速飛行の障害にはならなかったが、速度が過度に高くなった場合、機体抵抗が総仕事量の大部分を占める可能性があった。必要な馬力は速度に応じて変化するため、最高飛行速度を左右する要因は、一定の重量で発生できる馬力であった。現在、超軽量モーターの1馬力あたりの重量は、ブレーキ馬力あたり2 1/4ポンドから最大7ポンドの範囲にあるようで、実際の数値は以下の通りである。
アントワネット……5ポンド。
フィアット............. 3ポンド
ノーム......3ポンド以下。
冶金......8ポンド
ルノー...........7ポンド
ライト.............6ポンド。一方、自動車のエンジンは、一般的にブレーキ馬力あたり12ポンドから13ポンドの重さでした。
短距離飛行では、燃費よりもエンジン重量の軽減が重要視されました。しかし、長距離飛行では状況は異なります。例えば、ガソリン消費量が1馬力時あたり0.5ポンドで、エンジンの重量が1馬力あたり3ポンドだとすると、6時間の飛行に必要な燃料の重量はエンジンの重量と同程度になりますが、30分の飛行ではその重量は重要ではなくなります。
最良の推進手段。
最良の推進方法はスクリューによるもので、空気中での作動条件は海洋作業とほぼ同じでした。その効率は、スクリューの直径とピッチ、そして推進体の前方か後方かの位置に依存していました。この動的支持理論から、ランチェスター氏は、スクリュープロペラの各要素の効率は、学会での最初の講義で示したような曲線で表すことができ、これらの曲線から、提案されたプロペラの全体効率を、単なる観察によってかなりの精度で計算できると主張しました。これらの曲線は、長翼プロペラの先端部と、翼の根元付近の部分の効率が低いことを示していました。実際の海洋では、翼の先端から先端までの長さは、全体効率が最も効率の良い要素の効率の95%になるのが一般的でした。
後方にプロペラを装備することを推奨します。
これらの曲線からスクリューの直径と適切なピッチを計算し、回転数を決定することができました。例えば、毎秒80フィートの速度であればピッチは8フィートとなり、その場合回転数は毎分600回転となりますが、これはモーターの回転数には低すぎる可能性があります。そこで、ライト機のようにプロペラの減速を行うか、あるいはプロペラを直接駆動する場合はプロペラの効率をいくらか犠牲にする必要がありました。蒸気タービンを貨物船の推進に応用する場合にも同様の問題が発生しましたが、これは未解決の問題です。プロペラは常に船尾に設置する必要があります。そうすることで、伴流からエネルギーを抽出でき、また、その流れが推進体に影響を及ぼさないためです。最高効率は約70%で、66%であれば安全とされていました。
急上昇飛行の利点。
ランチェスター氏はさらに、一部の鳥類に見られるように、上昇飛行の原理を採用することで、飛行士が輸送に必要な動力を削減できる可能性があると述べた。さらに、上昇飛行には2つの異なるモードがあるとし、1つは、急峻な垂直の崖付近でよく見られる上昇気流を利用する飛行方法である。これらの崖は、崖に到達するずっと前に空気を上方に逸らし、崖下全域が上昇気流の源泉となる。ダーウィンは、コンドルはこのような崖付近でしか見られないと述べた。南海岸沿いでは、カモメも海岸沿いのほぼ垂直の白亜質の崖のために上昇気流を頻繁に利用していた。
熱帯地方では、上昇気流は気温差によっても発生します。さらに、積雲はほとんどの場合、このような熱せられた上昇気流の終点であり、上層部での膨張によって冷却された水分が霧となって堆積します。これらの雲は、将来、飛行士が上昇気流の位置を知る上で役立つかもしれません。もう一つの上昇飛行方法はアホウドリの飛行方法で、空気が脈動する性質を利用し、鳥はそれに適応することで風からエネルギーを得ていました。飛行士が同様の方法を利用できるかどうかは、将来の判断に委ねられるでしょう。
航空業界における主な困難。
実際の飛行においては、発進と着陸に困難が生じた。機体が安定する速度には下限があり、この限界に達するまで離陸することは賢明ではなかった。同様に、着陸においても安定限界以下に速度を落とすことは不利であった。この事実は、必要な滑走距離が速度の二乗に比例して増加するため、高速飛行の採用を困難にしていた。しかし、この欠点は、十分な広さの発進・着陸場を確保することで克服できる。彼は、将来、外洋航行する汽船にとっての港湾、あるいは自動車にとっての道路のように、飛行機械にとってそのような出発地と着陸場が不可欠となる可能性が非常に高いと考えていた。
飛行機械の必要条件。
飛行機械は、支持面が1面か2面かによって、一般的に単葉機と複葉機に分類されていました。しかし、この区別は根本的なものではありませんでした。必要な強度を得るには、何らかの形の桁構造が必要であり、支持面をこの桁の上部と下部の両方に配置するか、下部のみに配置するかは、単に便宜上の問題でした。一般的に採用された構造は、ピアノ線で補強された木製のもので、これにより最小限の重量で必要な剛性が得られました。また、何らかのシャーシも必要でした。
第23章 アマチュアはライト特許を使用できる。
ライト兄弟が多くのプロの飛行士に彼らの操縦システムの使用を禁じたため、アマチュア飛行士はなかなかその導入に踏み切れませんでした。彼らはその利点を認識しており、使用したいと願っていますが、訴訟に巻き込まれることを懸念しています。しかし、ライト兄弟の次の発言からもわかるように、訴訟の危険はありません。
ライト兄弟の言うこと。
金銭目的で展示していないアマチュア、プロフェッショナルを問わず、当社の特許取得済み装置を自由にご利用いただけます。喜んで使用させていただきます。法的措置など、いかなる形であれ、当社が干渉することはありません。当社が対抗措置を取るのは、当社の許可なく、同意を求めることさえなく、当社の努力の成果を平然と盗用し、金儲けのために使用する者だけです。カーティス、デラグランジュ、ヴォワザン、そしてその他すべての当社の装置を使用した企業は、金儲け目的の展示会で使用してきました。当社の頭脳の成果を利用して金儲けできる限り、当社はそれを自ら得ようとしています。航空問題に長年にわたり辛抱強く取り組んできた当社の努力に報いられる唯一の方法だからです。一方、これらの装置を楽しみのため、あるいは科学の進歩のために使用したい方は、金銭や対価を支払うことなく、自由にご使用いただけます。これは十分に公平なことではないでしょうか？
ライト特許の基礎。
飛行機械において、通常は平らな飛行機は、飛行機本体の通常平面の上または下の異なる位置に移動可能な側方縁部を有し、このような移動は飛行線を横切る軸の周りで行われ、これにより、前記側方縁部は、飛行機本体の通常平面に対して異なる角度に移動され、大気に対して異なる迎え角を呈示することができ、また、実質的には、前記側方縁部をこのように移動させる手段も備えている。
フレキシブルジョイントを備えた端部近くに垂直支柱を適用します。
前記横方向部分に、互いに対して異なる角度で同時にこのような動きを与える手段。
同じ側の側方部分を同じ角度に動かすことを指します。
垂直舵を同時に動かし、最小の迎え角を持つ飛行機の側面に最も近い側面を風に向けるための手段。
横方向の安定性は、操縦者の右手にあるレバーを動かして翼端を反らせることで得られます。この反り返りは、レバーから翼端までワイヤーで接続されています。舵も同様にレバー操作によって湾曲させたり反らせたりすることができます。
ライト家は差し止め命令を獲得した。
1910年1月、米国巡回裁判所のヘイゼル判事は、ヘリング・カーチス社とグレン・H・カーチスに対し、カーチス飛行機として知られる機械の製造、販売、展示目的での使用を差し止める仮差し止め命令を下した。この差し止め命令は、カーチス飛行機が翼の反りと方向舵の制御に関するライト兄弟の特許を侵害しているという理由で認められた。
著者の目的は、このテーマの賛否を議論することではありません。この種の書籍にそのような議論はふさわしくありません。カーティス氏は、自身の機械がライト兄弟の特許を侵害していないと断固として主張していますが、ヘイゼル判事は明らかに異なる見解を示しています。
裁判官が言ったこと。
仮差し止め命令を許可するにあたり、裁判官は次のように述べた。
被告は、概ね、自社の装置の構造の違いにより、平衡または横方向のバランスが維持され、その空中運動が原告の装置とは全く異なる原理に基づいて確保されていると主張している。被告の翼は湾曲しており、支柱にしっかりと固定されているため、いかなる方向にもねじれたり回転したりすることができない。補助翼、いわゆる舵は、翼の最端で前部支柱に固定されており、上部翼と下部翼の中間で調整され、その余裕は端を超えて伸びている。補助翼を動かすことで、変動する迎角とは区別され、均一で均等な迎角が実現される。しかしながら、原告側の専門家証人は、こうした主張の機能的効果を強く否定している。
ライトハウスのプランに似ています。
この主張については、原告の宣誓供述書が問題の飛行機械の動作原理を非常に明確に定義していることを述べれば十分である。したがって、被告の機械において、一方の補助翼が傾斜または上昇し、他方の補助翼が刺激的に傾斜または下降したときに、迎え角が変化すると、私は合理的に確信している。また、操縦者は後舵を最も迎え角の小さい側に回しており、この回旋は機械の傾斜や転倒を防ぐために補助翼が上昇または下降する時点で行われていると確信している。提出された書類に基づき、私は既に述べたように、係争特許のクレームは広く解釈されるべきであり、そのような解釈によれば、ライト機の要素は被告の機械にも見られ、同じ機能的結果をもたらす。被告の構造には、形状の変更や部品の強化といった相違点があり、これらは改良点と言えるかもしれないが、そのような相違点は均衡を保つために採用された手段とは無関係であると私は考えます。その手段は訴訟中の請求と同等であり、同一の結果を達成します。
特許からの差異は重要ではありません。
被告らはさらに、ライト機の商用機における曲面またはアーチ状の表面は、特許で規定されている「実質的に平坦な表面」から逸脱しており、そのような構造は全く実現不可能であると主張する。しかしながら、明細書に添付されている図3は、機体の内側に向かって直線状の曲線が描かれ、側面は直線状になっている。この図と明細書の用語を鑑みると、表面のわずかなアーチ形状は重大な逸脱とは考えられない。いずれにせよ、問題となっている特許は、構造の詳細にまで絞り込む必要がある特許の種類には属さない。
「June Bug」初の侵害。
優先順位の問題について、裁判官は次のように述べた。
「実際、1908 年 7 月にカーチスが「ジューン バグ」と名付けた飛行機械を公開するまで、特許権者の権利を侵害して類似の機械を製造した者は誰もいなかった。」特許権者らは直ちに、翼端に可動面を備えた当該機体が本件特許を侵害しているとの通告を原告に受け、原告は営利目的で当該機体を公開展示する意図はなく、航空実験協会会員として科学的目的で展示しているだけだと返答した。特許権者らはこれに異議を唱えなかった。しかしその後、上部翼と下部翼の中間に補助翼を配置した当該機体は、被告企業によって公開展示され、カーティス社は賞品や報酬を得るために飛行に使用した。さらに、被告らは現在も利益を得るために当該機体の使用を継続し、当該侵害機体の製造・販売に携わると脅迫している模様である。これにより、原告は本件特許請求の範囲を具体化した飛行機械の製造事業において積極的に競争相手となるであろう。しかし、提出された書類に基づき、本裁判所は、当該侵害機体の当該使用を差し止める義務を負う。
「特許訴訟中の差止命令の発令の要件、すなわち特許の有効性、一般大衆による一般的な黙認、被告による侵害は、十分に明確であるため、原告が最終審理で勝訴する可能性は低くても、現状維持とし、仮差止命令を発令すべきであると私は考えている。」
「そのように命令しました。」
カーティスが獲得したポイント。
ヘリング・カーティス社が控訴することは確実である。同社の弁護士であるエマーソン・R・ニューウェル氏は、次のように主張している。
カーティスの機械には2つの主要な支持面があり、どちらも湾曲しており、常に絶対的に剛性であり、いかなる形でも移動、歪曲、または変形することはできません。前部の水平舵は上下の操舵に使用され、後部の垂直舵は、ボートが舵で操舵されるのと同じように、左右の操舵にのみ使用されます。この機械の後部には固定された水平面が設けられていますが、これは特許の機械には存在せず、後述するように、被告の機械の操作において明確な利点があります。
メイン表面が反りません。
被告の機械は、横方向の平衡を回復するために主支持面の反りを利用しておらず、比較的小さな2つの旋回式平衡面、すなわち舵を備えている。機械の一端が通常位置から上下に傾いた場合、操縦者はこれらの面を反対方向に動かすことができ、機械の両端を通常位置まで上下に操縦することができる。この時点で、これらの面への張力が解放され、風圧によって通常位置に戻る。
舵は操舵のみに使用します。
被告のバランス面が動くと、通常の空気の流れに対して機械の両側で等しい迎え角と等しい抵抗が生じるため、特許の機械のように垂直軸を中心に回転する傾向はなく、したがって、被告の機械において、そのような回転傾向を打ち消すために垂直後舵を回す理由も必要性もない。いずれにせよ、この問題に関する理論が何であれ、事実は、被告の機械の操縦者が、側面のバランス面による回転傾向を打ち消すために垂直舵を回すことはなく、ボートの操縦と同じように機械を操縦するためにのみ垂直舵を使用しているということである。
エアロクラブがライト兄弟を表彰。
アメリカ航空クラブはライト社の特許を正式に承認しました。この承認は、1910年4月9日に開催された会議を受けて行われました。この会議には、ライト社を代表するウィリアム・ライトとアンドリュー・フリードマン、そして航空クラブの委員会であるフィリップ・T・ドッジ、W・W・ミラー、LL・ギレスピー、W・M・H・ペイジ、そしてコートランド・F・ビショップが参加しました。
この会合では、航空クラブがライト社の特許を認め、主催者がライト社からライセンスを取得していない公開会合にはクラブのセクションを譲らないという取り決めが行われました。
合意内容は、アメリカ航空クラブが連邦裁判所の判決に基づくライト特許所有者の権利を認め、これらの判決が有効である限りそれらの特許の侵害を容認しないというものでした。
一方、国内外の航空振興と、外国の飛行士による本国における航空競技への参加を認めるため、国際航空連盟（IAF）の米国代表機関であるアメリカ航空クラブは、ライト社が認可した公開競技のみを承認し、一方ライト社は、同社と特許使用の補償について十分な取り決めを行った主催者にライセンスを付与することにより、アメリカ航空クラブが前述のとおり認可した公開競技会の開催を奨励することに合意した。認可された競技会には、いかなるメーカーのいかなる航空機も、追加のライセンスや許可証を取得することなく自由に参加することができる。すべての競技会の詳細および条件は、両組織の利益を担当する委員会が取り決める。
第24章 プロペラ構造に関するヒント
プロの飛行士は皆、飛行機械の構造において最も重要な要素の一つであるプロペラの設計について、独自の考えを持っています。多くの場合、プロペラは一見すると全く同じに見えますが、よく観察してみると、ほぼすべてのケースにおいて設計者独自のアイデアが盛り込まれていることがわかります。例えば、2枚羽根のプロペラは、長さや羽根幅といった基本的な寸法は同じでも、ピッチや「ねじれ」、つまり曲率が大きく異なります。
デザイナーが求めるもの。
すべての設計者が同じ結果、つまり、最小限のエネルギーで最大限の推力、つまり空気の変位を確保することを目指しています。
均一ピッチまたは真ピッチを持つスクリュープロペラの羽根の角度は、直径が増加するにつれて徐々に変化します。十分に明確な説明をするために、スクリュープロペラに関連して使用される、または適用されるいくつかの定義や用語をまず概説しておくとよいでしょう。
一般的な使用条件。
ピッチ。スクリュープロペラに適用される「ピッチ」という用語は、プロペラが 1 回転して滑ることなく移動する理論上の距離であり、プロペラブレードに適用される「ピッチ」という用語は、プロペラが 1 回転して滑ることなく一定の距離を螺旋状に理論的に移動できるようにブレードが設定されている角度です。
ピッチ速度—スクリュープロペラの「ピッチ速度」とは、フィートで表した速度に、1分間に回転する回転数を掛けたものです。スクリュープロペラが毎分600回転し、ピッチが7フィートの場合、そのプロペラのピッチ速度は7×600回転、つまり毎分4200フィートとなります。
均一ピッチ。—真ピッチスクリュープロペラとは、ハブに最も近い部分から外側の部分まで、その有効部分全体が均一なピッチ速度で回転するようにブレードが形成されたプロペラです。言い換えれば、ブレードの投影面積がその全長にわたって平行であり、同時に真円を成すとき、ピッチは均一です。
ピッチが直径に等しいすべてのスクリュープロペラは、最大直径でのブレードの角度が同じです。
ピッチが均一でないとき。
均一なピッチを持たず、ブレードのすべての部分に対して同じ角度、または真ピッチではない任意の角度を持つスクリュープロペラは、最大ピッチ速度で移動中にブレードのさまざまな部分が強制的に通過するピッチ速度の変化において真ピッチを持つスクリュープロペラと区別されます。
この問題に関して、RWジェイミソン氏は『航空学』の中で次のように述べています。
例えば、最大直径で8フィートのピッチを持つ8フィートのスクリュープロペラを考えてみましょう。ブレード全長にわたって角度が同じであれば、外側からハブに近づくにつれて、ブレードのすべての部分のピッチは徐々に小さくなります。2フィート部分は2フィートのピッチ、3フィート部分は3フィートのピッチ、そして8フィート部分は8フィートのピッチになります。この形状のプロペラを例えば500rpmで回転させると、8フィート部分のピッチ速度は8フィート×500回転、つまり毎分4,000フィートになります。一方、2フィート部分のピッチ速度は2フィート×500回転、つまり毎分1,000フィートになります。
非均一性の影響。
さて、このタイプのスクリュープロペラのすべての部分は、あるピッチ速度で移動する必要があり、その最大ピッチ速度は、最大直径の計算されたピッチ速度よりもフィート単位で低い必要があります。そのため、ブレードの一部は有効な作業を行う一方で、他の部分は負の作用、つまりより高速なピッチ速度を持つ部分の前進運動に抵抗することになります。スクリューが移動するピッチ速度よりも低いピッチ速度を持つ部分は、より大きな直径とより高いピッチ速度を持つ部分によってそのピッチ速度が上回られた後、有効な作業を行わなくなります。
このスクリュープロペラの直径の大きい部分と小さい部分を、2隻の動力船がロープで繋がれている様子に例えることができます。1隻は時速20マイル、もう1隻は時速10マイルで航行できます。時速10マイルの船は時速20マイルで航行する船の進行を妨げるため、時速10マイルで航行する船を助ける効果は全くないことは容易に理解できます。
スクリュープロペラに適用される「スリップ」という用語は、計算上のピッチ速度と、負荷がかかった状態でプロペラが実際に移動する距離との間の距離であり、プロペラのブレードの効率と比率、およびプロペラが運ぶ負荷の量によって異なります。
スクリュープロペラが有効な仕事をしているときの動作は、ねじ山付きボルトの上を回転するナットに例えることができます。負荷がかかっていない状態では、ナットの前進にはほとんど抵抗がありませんが、負荷をかけると、速度を維持するためにより多くの電力が必要になります。過大な負荷がかかるとねじ山が剥がれてしまいますが、空気中を螺旋状に滑走するスクリュープロペラも同様です。負荷がかかっていない状態で新しい空気中を移動するプロペラは、ボルトの上を自由に移動するナットに例えることができます。ナットはほとんど電力を消費せず、ほぼ計算されたピッチ速度で移動しますが、負荷をかけると、駆動するためにより多くの電力が必要になります。
プロペラが滑ると、プロペラが後方に空気を噴射することで反作用が生じ、これがブレードの支持効果と相まって、有用な仕事を生み出したり、運ぶ物体を引っ張ったりします。
負荷がかかった状態で作動するスクリュープロペラは、最小限のスリップで負荷を運ぶか、計算されたピッチ速度に近づくにつれて、最大効率に近づきます。
刃が曲がっている理由。
実験により、飛行機に適用される特定の形状の曲面は、馬力当たり、平方フィート当たりの揚力が大きいことが指摘されています。一方、平面は馬力当たりの揚力は大きいですが、そのためにはより広い表面積が必要になります。
真ピッチスクリュープロペラは事実上回転する飛行機なので、サイズの制限によりブレードに大きな平面を使用できない場合は、曲面を使用すると有利です。
適切なピッチ角でブレードに使用される曲線の弦を維持するように注意する必要があり、また、柔軟性はピッチ速度に重大な影響を与え、効率にも影響を与えるため、プロペラ ブレードは、真の角度を維持し、遠心力やその他の原因で歪まないように、いかなる場合でも剛性にする必要があります。
角度を決定する方法。
プロペラの直径上の任意の点における適切なピッチ角を求めるには、直径に3.1416を掛けて円周を求めます。円周は、フィート単位のスケール線を引いて表します。この線の終点に、希望するピッチ（フィート単位）を表す別の線を引きます。次に、希望するピッチ（フィート単位）を表す点から円周線の始点まで線を引きます。例：
配置するプロペラの直径が7フィート、ピッチが7フィートの場合、円周は21.99フィートになります。円周線とピッチ（フィート単位）を表す図を描きます。この図を円筒に巻き付けると、角度線は直径7フィート、長さ7フィートの真ねじを表し、ねじの角度は17 3/4度になります。
直径と円周の関係。
円の面積は直径が小さくなるにつれて減少するため、プロペラが均一なピッチ速度で移動する場合は、直径が小さくなるにつれてブレードの変位量が減少し、より大きな直径の円周に対応する関係を占める必要があり、同時に、ブレードの投影面積はその全長に沿って平行でなければならず、真の扇形を表す必要があります。
7フィートの円を20の扇形に分割し、そのうちの1つをプロペラの羽根とするとします。ピッチを7フィートとすると、角度の最大深度はピッチの1/20、つまり4 2/10インチになります。角度の最大深度を表す線がハブに近づくにつれて同じ幅に保たれると、ピッチは均一になります。羽根の投影面積がピッチの1/20になるように角度を設定し、1回転につき20分割すると、移動量は7フィートになります。
第25章 新しいモーターとデバイス
この本の第 1 版が 1910 年初頭に印刷されて以来、飛行機のモーターの構造は目覚ましい進歩を遂げ、従来必要とされていた表面積を大幅に削減できました。モーターの軽量化と速度の大幅な向上により、飛行士は、場合によっては、従来の飛行機の支持面積の 4 分の 1 で飛行できるようになりました。ライト兄弟が開発した最初の複葉機は、25 馬力のモーターで推進され、平均時速 30 マイルというまずまずの速度を出し、平面面積は 538 平方フィートでした。現在では、時速 70 マイルから 80 マイルの速度を発生できる 65 馬力の特別設計モーターを使用することで、ライト兄弟は平面面積が約 130 平方フィートの機械をうまく操縦できるようになりました。この装置は、1 人 (操縦者) のみを乗せるように設計されています。ニューヨーク州ベルモントパークで、ライト兄弟は、これまで彼らが使用していた 538 平方フィートの表面積を持つ大きく扱いにくい機械に比べて、小さな表面を持つ複葉機の方がはるかに速く、熟練した操縦者の手による操縦が容易で、高度上昇能力も優れていることを実証しました。
これは、速度が増加すると、速度の増加に比例して平面面積が減少するという原理の実際的な例証と言えるでしょう。物体が空気中を移動する速度が速ければ速いほど、一定の重量を支えるために必要な支持面積は小さくなります。しかし、平面面積を安全に小さくできない限界があります。エンジンが停止した場合でも、操縦者が安全に降下できるよう、十分な支持面積を確保することを常に考慮する必要があります。
1910年秋、ニューヨーク州ベルモントパークで開催された航空競技会で使用されたライト兄弟機は、全長19フィート6インチ、全幅21フィート6インチ、総面積146平方フィートでした。60馬力の新型ライト製8気筒エンジンと、直径8フィート6インチ、回転速度500rpmのライト製プロペラ2枚を搭載していました。この機は、競技会で圧倒的な速度を誇っていました。テストの後、ウィルバー・ライトはこう語っています。
「特別に設計されたプロペラ、特別に設計されたギア、そして少なくとも65馬力のモーターを搭載した機械を組み立てる予定です。現在行っているいくつかの実験作業を経て、新たな速度記録を樹立する機械を送り出すことができるでしょう。」
新しいライトマシンでは、上下制御用の前部昇降面がなくなり、装置の動きは後部、つまり「尾部」の制御によってのみ制御されるようになりました。
パワフルな軽量モーター。
アメリカの航空エンジンで成功を収めたもう一つの製品は、デトロイト航空機製造会社が製造したエアロモーターです。エアロモーターには以下の4つのモデルがあります。
モデル 1: 4 気筒、30 ～ 40 馬力、重量 200 ポンド。
モデル 2: 4 気筒 (ストロークとボアが大きい)、40 ～ 50 馬力、重量 225 ポンド。
モデル 3。6 気筒。50 ～ 60 馬力、重量 210 ポンド。
モデル 4 – 6 気筒、60 ～ 75 馬力、重量 275 ポンド。
このモーターは4サイクル、垂直、水冷式です。ロバーツ航空モーター。
アメリカ製の成功した航空用モーターの一つに、オハイオ州サンダスキーのロバーツ・モーター社が製造したものがある。これは、1894年から1895年にかけてイギリスで有名な航空実験を行っていたハイラム・マキシム卿の元主任助手兼設計者であったEWロバーツ（ME）によって設計されたものである。このモーターは、4気筒と6気筒の両方の形式で製造されている。4気筒モーターは、ボッシュ製のマグネトーとキャブレターを含めて重量が165ポンドで、1,000rpmで実効40馬力、1,200で46馬力、1,400で52馬力を発揮する。6気筒モーターは重量が220ポンドで、1,000rpmで実効60馬力、1,200で69馬力、1,500で78馬力を発揮する。
材料を危険なほど薄く削り落とすのではなく、余分な部品をすべて取り除くことで、極限の軽量化を実現しました。例えば、このモーターには吸気マニホールドも排気マニホールドもありません。分配バルブは、吸気口やギアポンプと同様にクランクケースの一部です。クランクケースにはアルミニウムの代わりにマグナリウムが使用されています。マグナリウムは軽量であるだけでなく、強度も高く、非常に薄く鋳造できるためです。クランクシャフトは直径2.5インチ、穴径2.5インチで、通常の40%炭素鋼でも十分な強度がありますが、通常使用される鋼の2倍の強度の鋼で作られています。他の部品にも同様の配慮がなされ、その結果、1馬力あたり4ポンドのモーターが実現しました。
リネックモーター。
ペンシルベニア州イーストンのRinek Aero Mfg.社が製造するRinek航空用モーターも、飛行士の間で好評を得ているモーターの一つです。タイプB-8は8気筒モーターで、シリンダーはV字型のクランクケースに直角に配置されています。水冷式で、50～60馬力を発揮し、最低出力は1,220rpmです。全ての付属品を含めた重量は280ポンドです。タイプB-4は4気筒モーターで、1,800rpmで30馬力を発揮し、重量は130ポンドです。両モーターのシリンダーは鋳鉄製で、銅製のウォータージャケットが備えられています。
オーバーヘッドカムシャフト大通り。
オーバーヘッドカムシャフト式ブールバードは、航空エンジンの中でも好評を得ているもう一つの形態です。セントルイスのブールバード・エンジン社製で、4気筒と8気筒の2種類があります。前者は1,200rpmで30～35馬力を発生し、重量は130ポンド（約64kg）です。8気筒エンジンは1,200rpmで60～70馬力を発生し、重量は200ポンド（約90kg）です。このエンジンの最大の特徴は、構造のシンプルさ、特にバルブ操作の簡便さです。
第26章 単葉機、三葉機、多葉機
つい最近まで、アメリカの飛行士たちは複葉機以外の飛行機に真剣に関心を寄せていませんでした。1910年11月にニューヨーク州ベルモントパークで開催された国際大会に出場した21機の単葉機のうち、アメリカ人が操縦したのはわずか3機でした。モアッサンとドレクセルはブレリオの機体を、ハークネスはアントワネットの機体を、そしてグレン・カーティスは自ら製作した単層機を操縦しました。一方、大会に参加した様々な外国人飛行士たちは、ためらうことなく単葉機を優先しました。
アメリカの航空兵たちが単葉機に対して抱いていた偏見の原因が何であれ、それは徐々に克服されつつある。複葉機で大きな成功を収めたカーティスのような人物が単葉機の構造に真剣に取り組み、単葉機を製作し、運用に成功したという事実を考えると、単葉機がこの国で定着していることは当然と言えるだろう。
単葉機の寸法。
ベルモントパークで使用されているさまざまな単葉機のメーカー、寸法、装備は次のとおりです。
ブレリオ（モワッサン、操縦者）機体全長23フィート、全幅28フィート、表面積160平方フィート、7気筒、50馬力ノームエンジン、ショーヴィエールプロペラ、直径7フィート6インチ、回転数1,200rpm
ブレリオ（ドレクセル、オペレーター）は、モワサンのマシンとまったく同じです。
アントワネット（操縦者ハークネス）機体全長42フィート、全幅46フィート、表面積377平方フィート、エマーソン6気筒、50馬力エンジン、アントワネットプロペラ、直径7フィート6インチ、回転数1,200rpm
カーチス（操縦者：グレン・H・カーチス）機体全長25フィート、全幅26フィート、表面積130平方フィート、カーチス8気筒、60馬力エンジン、パラゴンプロペラ、直径7フィート、回転数1,200rpm
唯一の例外を除いて、カーティスは競技に参加した機体の中で最も小型の機体を持っていました。最も小型の機体はサントス・デュモン製の「ラ・ドゥモワゼル」で、機体構成は、全長20フィート、全幅18フィート、表面積100平方フィート、クレメント・ベヤール2気筒、30馬力のエンジン、ショーヴィエールプロペラ、直径6フィート6インチ、回転数1,100rpmでした。
単葉機で得た賞金。
単葉機の操縦者も賞金の相当な分け前を獲得した。彼らは総額63,250ドルのうち30,283ドルを獲得した。グラハム＝ホワイトの賞金は言うまでもない。後者は13,600ドルを獲得したが、彼の優勝飛行の一部はブレリオの単葉機で、一部はファルマンの機体で行われた。グラハム＝ホワイト以外の賞金の分配は以下の通りであった。モアッサン（ブレリオ）13,350ドル、レイサム（アントワネット）8,183ドル、オーブラン（ブレリオ）2,400ドル、ド・レセップス（ブレリオ）2,300ドル、ドレクセル（ブレリオ）1,700ドル、ラドリー（ブレリオ）1,300ドル、サイモン（ブレリオ）750ドル、アンデマーズ（クレメント＝ベヤード）100ドル、バリアー（ブレリオ）100ドル。
総額30,283ドルのうち、ブレリオ機のオペレーターは21,900ドルを獲得しました。これもグラハム＝ホワイトの取り分を除いたものです。単葉機と複葉機の賞金を分割し、それぞれの機種で獲得した金額を示すことができれば、ブレリオの口座の貸方部分は大幅に増加するでしょう。
最も人気のある単葉機。
成功を収めた単葉機の数は急速に増加しており、ほぼ全ての新型機に何らかの優位性が見られるものの、関心は主にサントス・デュモン、アントワネット、ブレリオの機種に集中しています。これは、これらの機種が他の機種よりも多くの成果を上げてきたこと、そしておそらくはより多くの機会に恵まれてきたことが理由でしょう。
サントス・デュモンやブレリオのモデルに倣って単葉機を製作したいと考えている方にとって、以下の詳細は役立つでしょう。
サントス・デュモン ― このメーカーの最新作は「No.20 ベイビー」と呼ばれています。機体幅は18フィート（約4.5メートル）、奥行きは20フィート（約6メートル）です。プロペラを除く全高は4フィート2インチ（約1.2メートル）です。プロペラを垂直にすると、機体の最高は7フィート5インチ（約2.1メートル）になります。これは完全に一人乗りの機体です。機体全体の表面積は115平方フィート（約1.1平方メートル）です。エンジンとプロペラを含む単葉機の総重量は352ポンド（約145キログラム）です。サントス・デュモンの機体重量は110ポンド（約4.5キログラム）なので、飛行中の総重量は462ポンド（約2.4キログラム）、つまり1平方フィートあたり約3.6ポンド（約1.4キログラム）となります。
竹は機体フレームと尾翼のフレームに使用されています。機体フレームは、先端の直径が約5cm、後端に向かって約2cmに細くなる3本の竹の棒で構成されています。これらの棒は、主翼の後部付近で真鍮製のソケットで接合されており、収納や輸送の際に容易に分解できます。主翼は、中央の竹の両側に2本ずつ、わずかに上反角に立てられた4本のトネリコ材の横桁で構成されています。これらの桁は、機体中央から両側数フィートの範囲で、幅約5cm、深さ約3.7cmで、中央の竹の部分と外側の端では深さ約2.5cmまで細くなっていますが、幅は全長にわたって一定です。鉋は両面に絹糸が張られており、主桁の下を前後に走る竹の骨の上下に紐が通されています。竹の骨の先端には、絹糸を通すためのワイヤーが通されたフォーク状のクリップが付いています。尾翼は、主翼の後端から約10フィート後方の自在継手上に設置された水平面と垂直平面から構成されています。これらの平面はどちらも平らで、竹の骨に張られた絹の被覆でできています。水平面の幅は6フィート5インチ、前後の長さは4フィート9インチです。垂直平面も同じ幅（6フィート5インチ）ですが、前後の長さはわずか3フィート7インチです。構造の詳細は添付の図に示されています。
動力は、非常に軽量（110ポンド）のダラック社製双気筒対向エンジンによって供給されます。ボア4.118インチ、ストローク4.724インチ、回転数1,800rpm、長さ6.5フィートのプロペラと組み合わせることで、単葉機を静止させた状態で242.5ポンドの推力を発揮します。
ブレリオ No. XI はブレリオの最新作であり、最も優れた記録を打ち立てた機体です。主翼の幅は 28 フィート、最大部分の奥行きは 6 フィートです。これにより主表面は 168 平方フィートになりますが、翼の端は後方から鋭く細くなっているので、実際の表面は 150 平方フィートに減少します。主フレームからは、水平舵と垂直舵を支える細長い尾部 (図を参照) が突き出ています。水平舵は 3 つのセクションで構成されます。中央部分は幅 6 フィート 1 インチ、奥行き 2 フィート 10 インチで、表面は 17 平方フィートです。ワーピングのために可動となる端部セクションはそれぞれ 2 フィート 10 インチ四方で、水平舵全体の総表面積は 33 平方フィートです。垂直舵の表面積は 4 1/2 平方フィートで、支持面積全体は 187 1/2 平方フィートになります。
機体の前方プロペラシャフトの外側端から垂直舵の最後端までの長さは25フィート（約7.6メートル）です。主翼の深さ6フィート（約1.8メートル）を差し引くと、舵梁と舵の長さは19フィート（約5.7メートル）となります。動力装置は、機体フレームの前端に配置された約30馬力の空冷式3気筒エンジンと、そのクランクシャフトに取り付けられた直径6フィート8インチ（約1.8メートル）の2枚羽根プロペラで構成されています。エンジン回転数は約1,250rpmで、この回転数でプロペラは200ポンド（約90キログラム）を超える推力を発揮します。
ブレリオXIの完成重量は484ポンド（約200kg）、操縦者と燃料補給を含めた状態では25マイル（約40km）から30マイル（約48km）の飛行が可能で715ポンド（約320kg）です。ブレリオ式の構造の特徴の一つは、主翼のリブが湾曲しているにもかかわらず、他の構造のように部品を事前に曲げる必要がないことです。ブレリオはリブを必要以上に長めに切断し、バネで固定することで必要な曲率を確保しています。ブレリオ式機体の骨組みの見やすい図は63ページに掲載されています。
三葉機と複葉機を組み合わせたもの。
コネチカット州ノーウィッチのステビンズ・ゲイネット社は、数年にわたる実験を経て、三葉機と複葉機を組み合わせた機体の製造を開始しました。上面と下面のほぼ中間に位置する中央の翼は取り外し可能で、三葉機から複葉機へ、あるいはその逆への変更は数分で容易に行えます。製作者らは、このタイプの航空機は、最小限の平面寸法で広い支持面積を実現していると主張しています。この機体は、翼幅24フィート、全長26フィートしかありませんが、支持面積は合計400平方フィート、重量は飛行状態で600ポンド、揚力はそれ以上約700ポンドです。
フレームは厳選されたオレゴン産スプルース材のみを使用し、滑らかな表面仕上げとニス塗りが施されています。支柱はすべて魚の形をしており、アルミ製のソケットにセットされています。ソケットは、特殊で強度の高い小径ボルトで上下の梁にボルト締めされています。中間の柱は6本の支柱の内側に配置され、アルミ鋳物で固定されています。トラス構造には、7本撚りの柔軟なワイヤーケーブルとステビンス・ガイネット・ターンバックルが使用されています。
上面は 3 つのセクションに分かれており、互いに連結されています。幅は 24 フィート、奥行きは 7 フィートです。中間の面は 2 つのセクションに分かれており、それぞれ幅 7 フィート半、奥行きは 6 フィートです。中間の面の各セクションの中央端は接合部から 5 フィート以内には入っておらず、この空きスペースはエンジン用に残されています。下面は幅 16 フィート、奥行きは 5 フィートです。したがって、面は奥行き方向に互いに張り出しており、この点では下面が最も小さいことがわかります。面は 9 度の角度で設定されており、各面の間には 3 フィート半の空きスペースがあるため、下面から上面までの合計距離は 7 フィートをわずかに超えます。主要面の全支持面積は 350 平方フィートです。3 つの面を上記のように角度で配置し、サイズを変えることで、重心の上方に最大の揚力面積が確保され、下方に最大の重量を運ぶことができます。
リブは積層スプルース材で作られ、断面寸法は1/2×3/4インチ、曲率は約1/20に仕上げられ、特殊なアルミ鋳物でビームに固定されています。リブのカバーには、ナイアード社製の2号機用飛行機布が使用され、リブ用のポケットが縫い付けられています。
2 つの複合昇降舵が機体前方に設置されており、それぞれの支持面積は 18 平方フィートです。これらの舵は、連動、独立、または反対方向に作動するように配置されています。モデル B の機体には、前部舵と連動する 2 つの小型後部昇降舵もあります。モデル A では 10 平方フィートの垂直舵が小さな固定水平面の後方に吊り下げられていますが、モデル B の垂直舵はわずか 6 平方フィートの大きさです。昇降舵は、機体が飛行中に安定面として機能するように配置されています。翼端は、ヒンジを形成する特殊な 2 ピース鋳物で固定されており、簡単に取り外し可能なジョイントになっています。翼端はバランスを取るためにも使用されます。
モデルAには、キャメロン製の25～30馬力、4気筒、空冷式エンジンが搭載されています。モデルBには、4インチ×4インチのボア・ストロークを持つホルムズ製の7気筒ロータリーエンジンが搭載されています。
ステビンス・ガイネット式「オートコントロール」システムにより、確実な操縦が確保されています。上下舵は引くか押すかの動きで操作し、バランス調整は左右方向への動きやわずかな旋回によって行います。後部の垂直舵はフットレバーで操作します。
新しいコーディ複葉機。
比較的新しい複葉機の中に、英国ロンドンのウィラード・F・コーディが製作した機体があります。その最大の特徴は、手動レバーとは独立して作動する自動操縦装置です。もう一方の操縦装置は、操舵輪を備えた長いレバーで、必要な操作はすべて行えます。足で操作する必要は全くありません。レバーはユニバーサルジョイント式で、前後に動かすと2つのエルロンが1つのエルロンのように作動します。また、軸を回転させると尾翼全体が動きます。水平尾翼部分は固定されています。レバーを左右に動かすと、エルロンと独立エレベーターだけでなく、特殊な構造により垂直後舵も作動します。
翼幅は46フィート6インチ、翼幅は6フィート6インチです。エルロンは機体の両側に1フィート6インチ突き出ており、長さは13フィート6インチです。十字形の尾翼は、2本の長い竹で作られたアウトリガーで支えられており、このアウトリガーの垂直面は9フィート×4フィート、水平面は8フィート×4フィートです。機体の全長は36フィートです。揚力面積は857平方フィートです。パイロットを乗せた重量は1,450ポンドになります。主翼間の距離は8フィート6インチで、これはこの飛行機の注目すべき特徴です。
プロペラの直径は 11 フィート 2 インチ、ピッチは 13 フィート 6 インチで、チェーンによって 560 回転で駆動され、チェーンとプロペラ シャフト間のギア減速比は 2 対 1 です。
昇降舵から尾翼に至るまで、この機体は独自の設計で点在している。リブの突起は完全に除去されているため、機体は二重面構造であるにもかかわらず、圧力中心にほぼ一致する点で両面が最も接近している。この機体は実質的に二つの流線型の形状から成り、一方が他方の延長線上にある。発明者によれば、この構造により揚力が増加し、頭部抵抗が減少する。飛行中の迎え角がわずか26分の1程度であることから、試験によってこれが実証されている。
メインプレーンのリブは、1/2インチ×1/2インチのシルバースプルースの細片で作られています。一方、エルロンのリブは、厚さ1/4インチの無垢材です。メインプレーンの布地は、薄い木製のフィレットで固定されています。コーディのプレーンは、その整然とした作り、剛性、そして滑らかさで知られています。全体にペガモイド布が使用されています。
プレッシー自動制御。
バージニア州ニューポートニューズのJB・プレッシー博士は、もう一つの独創的な自動操縦システムを完成させました。この飛行機は、船尾に手動操作の垂直舵（3）を、前方に手動操作の水平前部操縦装置（4）を備えています。主翼の両端、そして上部と下部のほぼ中間には、補助翼（5）が取り付けられています。
これらの補助翼（５）に関しては、重力作用錘が飛行士の座席に取り付けられており、主翼がイーブンキールで飛行しているときは補助翼を水平、またはほぼ水平に保持する。また、主翼が左右に傾斜したときには補助翼（５）を傾ける。補助翼（５）は、主翼の傾斜端を揚力で持ち上げ、上昇端を降下させる作用を有する。これにより、補助翼の傾斜が矯正され、イーブンキール状態に戻る。補助翼（５）の前部上端は、ロッド（１３）を介してベルクランクレバー（１４）の一方のアームに接続されている。ベルクランクレバー（１４）は、主翼から支持された前後ピン（１５）に枢動自在に取り付けられている。左舷および右舷のベルクランクレバー（16）の他のアームは、ロッド（17）によって接続されており、ロッド（17）には、シート支持ヨーク（7）のクロスバーに固定され、そこから突出しているセグメントロッド（19）を受けるためのアイ（18）が設けられている。したがって、主翼が右舷側に下方に傾くと、ロッド（17）は全体的に右舷に移動し、右舷の釣合面（5）は前縁を持ち上げて後縁を押し下げるように傾斜し、同時に左舷の釣合面（5）は前縁を押し下げて後縁を持ち上げるように傾斜し、それによって右舷の釣合面は主翼に対して揚力作用を及ぼし、左舷の釣合面は主翼を押し下げる作用を及ぼし、その結果、主翼は水平キールに戻り、この時点で釣合面（5）は通常の水平位置に戻る。
主翼が左舷側で下方に傾斜すると、逆の作用が生じ、主翼は水平キールに戻ります。主翼の前方および後方傾斜を修正するために、前後の平衡面（20）および（23）が設けられています。これらの平衡面は、主翼が支持する構造物に、任意の適切な方法で枢動可能に取り付けられた横方向の岩盤シャフトによって支持されています。本例では、前方平衡面は、前方の手動操作式水平上昇・下降面を支持するフレーム（22）の延長部（21）に枢動可能に取り付けられています。
飛行機で旋回する場合、安全に旋回を行うためには、主翼を曲線の半径と飛行機の速度に比例した角度で傾斜させる、つまり「バンク」させることが絶対に必要です。同じ速度で異なる曲線を曲がる場合であっても、それぞれの曲線には異なる傾斜角が必要です。同様に、同様の曲線を旋回する場合にも、速度の変化に応じて傾斜角は異なります。本発明は、絶対的な確実性をもって、望ましい結果をもたらします。
セラーズのマルチプレーン。
もう一つの革新は、かつてケンタッキー州グラーンに拠点を置き、現在はジョージア州ノーウッドに拠点を置くMBセラーズ氏によって製造・運用されている、多面体、すなわち四面体機である。四面体の使用に加え、セラーズ氏の機体の斬新さは、8馬力のモーターで問題なく飛行できる点にある。これは、実機で使用されているものの中では最小のモーターである。セラーズ氏は自身の研究について、最小限の電力で飛行できるレベルまで面体効率を向上させることを目指したと述べており、得られた結果から判断すると、その目標は達成されたと言える。本書の著者に宛てた手紙の中で、セラーズ氏は次のように述べている。
「私は自分の飛行機が四面飛行機と呼ばれることを嫌う。なぜなら飛行機の数は重要ではないからだ。飛行機の特徴は飛行機を段階的に配置することである。より適切な名前はステップ飛行機、またはステップ飛行機である。
特許取得済みのこの機械は、階段状に配置された2枚以上の平面で構成され、最も高い平面が前方に配置されています。私が現在使用している機械には、3フィート×18フィートの平面が4枚あり、総面積は約200平方フィートです。キャンバー（アーチ）は1/16です。
垂直のキールは横方向の安定性を確保し、舵は方向転換を司ります。これは（私の知る限り）車輪とランナーまたはスキッドを組み合わせた最初の機械です（1908年10月）。機械が地面から離れると、車輪は自動的に上昇し、ランナーに着地します。
当初はダサート＆チャーマーズ社製の3 1/8インチ対向2気筒エンジンが使用され、数百回の短距離飛行が行われました。このエンジンの出力は4馬力で、飛行を継続するにはかろうじて十分でした。このエンジンを搭載した飛行機の重量は78ポンドでした。現在使用されているエンジンは、ベイツ社製の3 5/8インチ対向2気筒エンジンで、出力は8馬力で、十分なパワーを発揮しているようです。このエンジンを搭載した飛行機の重量は現在110ポンドです。地形が悪かったため、短距離飛行しか行われておらず、これまでの最長距離飛行（1910年12月31日）は約1,000フィートです。
「この機械を製作するにあたり、私が目指したのは、安全で、低速で、軽量で、馬力の小さい飛行機を製作することであり、その目的は達成されました。」
第27章 1911年の飛行機の記録
世界全体へ。
飛行距離に関わらず、単独飛行での時速最高速度 – E. ニューポール、フランス、ムールムロン、6 月 21 日、ニューポール機、82.72 マイル。乗客 1 名を乗せて飛行した場合、E. ニューポール、フランス、ムールムロン、6 月 12 日、ニューポール機、67.11 マイル。乗客 2 名を乗せて飛行した場合、E. ニューポール、フランス、ムールムロン、3 月 9 日、ニューポール機、63.91 マイル。乗客 3 名を乗せて飛行した場合、G. ブッソン、フランス、ランス、3 月 10 日、デペルデュサン機、59.84 マイル。乗客 4 名を乗せて飛行した場合、G. ブッソン、フランス、ランス、3 月 10 日、デペルデュサン機、54.21 マイル。
単独飛行による最長距離—G. フルニー、寄港なし、フランス、ビュック、9 月 2 日、M. ファルマン機、447.01 マイル。E. エレン、寄港 3 回、フランス、エタンプ、9 月 8 日、ニューポール機、778.45 マイル。同乗者 1 名、オーストリア、ビア中尉、10 月 2 日、エトリッヒ機、155.34 マイル。同乗者 2 名、オーストリア、ビア中尉、10 月 4 日、エトリッヒ機、69.59 マイル。同乗者 3 名、G. ブッソン、フランス、ランス、3 月 10 日、デペルデュッサン機、31.06 マイル。同乗者 4 名、G. ブッソン、フランス、ランス、3 月 10 日、デペルデュッサン機、15.99 マイル。
単独飛行士の最長時間飛行—G. Fourny、着陸なし、フランス、ビュック、9 月 2 日、M. Farman 機、11 時間、1 分、29 秒、E. Helen、3 回の着陸、フランス、エタンプ、9 月 8 日、Nieuport 機、14 時間、7 分、50 秒、正味時間 13 時間 17 分、同乗者 1 名を乗せて、Suvelack、ドイツ、ヨハニスタール、12 月 8 日、4 時間 23 分、同乗者 2 名を乗せて、T. de W. Milling、ニューヨーク、ナッソー大通り、9 月 26 日、Burgess-Wright 機、1 時間、54 分、42 分 3 ～ 5 秒、同乗者 3 名を乗せて、Warchalowski、オーストラリア、ウィーナー ノイシュタット、10 月 30 日、45 分、46 秒乗客4名、G.ブッソン、ランス、フランス、3月10日、デペルデュッサン機、17分28秒1-5。
単独飛行による最高高度記録—フランス、サン・マロ、ギャロス、9 月 4 日、ブレリオ機、高度 13,362 フィート。同乗者 1 名を乗せてフランス、クルシー、プレヴォ、12 月 2 日、高度 9,840 フィート。同乗者 2 名を乗せてオーストリア、ビア中尉、エトリッヒ機、高度 4,010 フィート。
アメリカンレコード。
飛行距離に関係なく、単独飛行による時速最大速度 – A. ルブラン、ニューヨーク州ベルモントパーク、10 月 29 日、ブレリオ機、67.87 マイル。同乗者 1 名を乗せて、C. グラハム ホワイト、マサチューセッツ州スクアンタム、9 月 4 日、ニューポート機、63.23 マイル。同乗者 2 名を乗せて、TOM ソッピース、イリノイ州シカゴ、8 月 15 日、ライト機、34.96 マイル。
単独飛行による最長距離記録—セント・クロワ・ジョンストン、ニューヨーク州ミネオラ、7 月 27 日、モアザン (ブレリオ タイプ) 機、176.23 マイル。
単独飛行の最長時間記録—ハワード W. ギル、ミズーリ州キンロック、10 月 19 日、ライトマシン、4 時間、16 分、35 秒。同乗者 1 名を乗せて、G.W. ビーティー、イリノイ州シカゴ、8 月 19 日、ライトマシン、3 時間、42 分、22 秒 1 分 5 秒。同乗者 2 名を乗せて、T. デ W. ミリング、ニューヨーク州ナッソー大通り、9 月 26 日、バージェス ライトマシン、1 時間、54 分、42 秒 3 分 5 秒。
単独飛行による最高高度記録 – L. ビーチー、イリノイ州シカゴ、8 月 20 日、カーチス機、11,642 フィート。同乗者 1 名、C. グラハム ホワイト、ニューヨーク州ナッソー ブールバード、9 月 30 日、ニューポート機、3,347 フィート。
重量運搬 – PO パーメリー、シカゴ、III、8 月 19 日、ライト マシン、458 ポンド。
航空開発。
1911年に航空科学において成し遂げられた驚異的な進歩は、記録された12ヶ月間の進歩をはるかに凌駕するものです。この進歩は特定の国や大陸に限定されるものではなく、世界中のあらゆる地域が航空史の創造に携わっています。
航空への関心が急速に高まるにつれ、旧世界と新世界の両方で飛行訓練のための学校が設立され、免許取得者は各国の航空クラブから認可を受ける前に、実技飛行による非常に厳しい試験に合格することが求められました。1911年には世界各地で展示飛行やレースが盛んに行われ、巡航飛行士たちはインド、中国、日本、南アフリカ、オーストラリア、南米を訪れ、展示飛行や訓練を行いました。
ヨーロッパではクロスカントリーレースが数多く開催され、10人から20人の飛行士が所定の周回コースを都市から都市へと飛行し、その距離は1,000マイルを超えることもあった。乗客の有無にかかわらず、クロスカントリー飛行は一般的になったため、2時間未満の飛行はほとんど注目されなかった。高高度滑空への挑戦は減少したが、この航空部門の世界記録は数倍に更新された。飛行士たちは高高度飛行の代わりに、速度、飛行時間、そして派手な飛行技に重点を置くようになり、観客を満足させたようだった。1911年の賞金は100万ドルを超えたが、飛行士数が増加したため、個々の賞金は1910年ほど高額ではなかった。
過去12ヶ月間で、飛行機による飛行距離は30万マイル（約48万キロメートル）を超え、飛行士または乗客として7,000人以上が空を飛んだと推定されています。今日の飛行機は、単葉機、複葉機、三葉機、さらには四葉機まで多岐にわたり、200種類以上の機種が運用されています。
飛行機は国際貿易の重要な要素となりつつあります。米国統計局の記録によると、1911年7月、8月、9月の3ヶ月間に、5万ドル以上の飛行機が米国に輸入され、また米国から輸出されました。統計局は、この比較的新しい商業品目に関する個別の記録の維持管理を、1911～1912年度の開始以降に開始しました。
1911年の顕著な進歩として、水上飛行機の導入と、ノースカロライナ州キルデビルヒルズにおけるライト兄弟による無動力グライダー実験が挙げられます。2週間にわたる実験では、風向・風向を問わず数多くの飛行が行われ、1911年10月25日、オービル・ライトは時速52マイルの強風の中、高度225フィート（約76メートル）まで到達し、10分34秒滞空するという記録を樹立しました。自動安定性の秘密の探求は今も続いており、目覚ましい進歩は見られるものの、いまだに解明には至っていません。
1911 年の注目すべきクロスカントリー飛行。
1911 年の航空界における重要な特徴の 1 つは、展示、試験、教育または娯楽を目的とした大陸横断飛行の回数と距離が急増したことです。世界のほとんどすべての国で、都市間の飛行が日常的なものとなりました。その数が非常に多かったため、速度、距離、または所要時間で通常よりも重要な飛行のみが記録されています。ボストンからワシントンおよびセントルイスからニューヨークへのハリー N. アトウッドの飛行、およびニューヨークからロサンゼルスへの C. P. ロジャースの飛行は、この国におけるこの種の飛行で最も重要な出来事でした。セントルイスからニューヨークへの飛行は、航空経路で 1,266 マイルの距離でした。飛行期間は 12 日間です。正味飛行時間は 28 時間 53 分です。1 日の平均飛行距離は 105.5 マイルです。平均速度は時速 43.9 マイルです。
カルブレイス P. ロジャースの大陸横断飛行。大陸横断飛行の世界記録はすべて、カルブレイス P. ロジャースによるニューヨークからロサンゼルスへの飛行で破られました。ロジャースは 1911 年 9 月 17 日 (日曜日) にニューヨーク州シープスヘッド湾を出発し、11 月 5 日 (日曜日) にカリフォルニア州パサデナで太平洋岸への飛行を完了しました。ロジャースはライト社の複葉機で飛行し、長時間の飛行による疲労のため、この長い旅の間、機体は繰り返し修理されました。ロジャースは 4,231 マイルを飛行したと推定されていますが、実際に計画された経路は 4,017 マイルでした。カリフォルニア州パサデナまでの所要時間は 49 日、実際の飛行時間は 4,924 分 (3 日 10 時間 4 分に相当)、平均速度は時速約 51 マイルでした。ロジャーズ氏の1日での最長距離飛行は、10月28日にサンダーソンからテキサス州シエラブランカまで飛行した時で、231マイルを飛行した。11月12日、ロジャーズ氏はカリフォルニア州コンプトンで墜落し、重傷を負ったため、出発は28日間延期された。
ヨーロッパ周回レース。1911年6月18日、パリをスタート。距離1,073マイル、パリ～リエージュ、リエージュ～スパ～リエージュ、リエージュ～オランダのユトレヒト、ユトレヒト～ベルギーのブリュッセル、ブリュッセル～ルーベ、ルーベ～カレー、カレー～ロンドン、ロンドン～カレー、カレー～パリを経由。スタート時またはレース開始直後に3名の飛行士が死亡。プリンストー大尉、ル・マルタン氏、レンドロン氏の3名。その他、3名が転落により負傷。パリ近郊のヴァンセンヌの飛行場から70万人の観客がスタートを見守った。40名を超えるスタート機があり、そのうち8名が完走。優勝者の「アンドレ・ボーモン」の名で飛行するジャン・コノー中尉は7月7日に周回飛行を完走した。この距離の実際の正味飛行時間は 58 時間 38 分 4 ～ 5 秒でした。
イングランド サーキット レース – 5 つのセクションで 1,010 マイル –
スタートは7月22日。ゴールは7月26日。賞金5万ドル。エントリーは28台、スタートは18台。17台がブルックランズからヘンドンまでの第1セクション（20マイル）を完走。5台が第2セクションのエディンバラ（343マイル）に到達し、4台が全周を完走した。
パリ・マドリード間レース。このレースは、5月21日日曜日、イシー・レ・ムリノーで開催されたパリ航空祭でスタートした。21機の機体が参加し、30万人の観客が最初の飛行を見るために集まった。レースは3つのステージに分かれており、パリからアングレームまで248マイル、アングレームからサン・セバスチャンまで208マイル、サン・セバスチャンからマドリッドまで386マイル、合計842マイルを飛行した。3機の機体が無事にフィールドから離れたあと、トレイン飛行士が操縦不能になり、墜落時にフランス陸軍大臣のベルトー氏に衝突して死亡、モニス首相に重傷を負わせた。この事故により、当初の参加者のうち6機を除いて全員が棄権し、そのうち完走したのは1機のみであった。このレースはピレネー山脈上空を飛行するものであり、優勝者のヴェドリネスはソモシエラ峠近くの山岳障壁を通過するために高度7,000フィート以上まで上昇しなければなりませんでした。ヴェドリネスともう一人の競技者ジベールは、飛行後半にワシの襲撃を受けました。5月22日（月）にパリをスタートしたヴェドリネスは、5月26日（金）午前8時6分に、長く危険なレースを完走しました。ヴェドリネスの正味飛行時間（すべての管制と強制停止を除く）は14時間55分18秒でした。優勝者には様々な賞金が総額3万ドル贈られました。
パリ・ローマ・トリノ・レース。このレースの条件は、パリ、ローマ、トリノの各都市間を1,300マイル（約2,100キロメートル）飛行することでした。飛行士たちは規則により、いつでもどこでも好きな場所に着陸することが認められ、制限時間は5月28日から6月15日までと定められました。優勝者には10万ドルの賞金が用意されていましたが、レースは最後まで続きました。次々と飛行士が脱落し、ついにフレイがフランスのロンチジリオーネ近郊で墜落し、両腕と両足を骨折して非公式にレースは終了しました。エントリーは21機、実際にスタートしたのは12機でした。
国際スピードカップレース。—第3回国際ジェームズ・ゴードン・ベネット・スピードカップレースは、1911年7月1日にイギリスのイーストチャーチで開催され、フランスのレーシング機に乗ったアメリカ人飛行士C.T.ウェイマンが2度目の優勝を果たしました。距離は150キロメートル（94マイル）で、優勝者のタイムは1時間11分36秒、平均速度は時速78.77マイルでした。第1回レースは1909年に開催され、グレン・カーティスが20キロメートル（12.4マイル）を15分50秒2.5で飛行し、平均速度は時速47マイルでした。 1910年の優勝者はグラハム＝ホワイトで、ロングアイランドのベルモントパークで100キロメートル（62マイル）を60分47秒3.5で走破し、平均時速61.3マイルを記録しました。1911年のレースには6人の選手が出場し、うちフランスから3人、イギリスから2人、アメリカから1人が出場しました。
ミラノ・トリノ・ミラノレース—10月29日にイタリアのミラノをスタートしたこのレースは、イタリア人飛行士に限定され、6人のパイロットが参加しました。距離は約177マイル（約280キロメートル）で、ブレリオ機に乗ったマニセロが3時間16分24秒5で優勝しました。
ニューヨーク・フィラデルフィア間レース。アメリカ合衆国で初めて開催された都市間飛行機レースは、8月5日にニューヨーク市をスタートし、同日フィラデルフィアに到着しました。賞金5,000ドルは、両都市に店舗を持つ商社によって提供されました。カーチス・エキシビション・カンパニーからは3名の選手が参加しました。レース距離は約83マイルで、カーチス社の機体に乗ったL・ビーチーが1時間50分、平均時速45マイルで優勝しました。
トライステートレース—トライステートレースは、8月26日から9月6日までマサチューセッツ州スクアンタムで開催されたハーバード航空協会大会のメインイベントでした。9月4日のレイバーデー（労働者の日）に開催され、ボストンからナシュア、ウースター、プロビデンス、そしてボストンへと続く174マイルのコースを走りました。4名の選手がスタートし、そのうち2名が完走。優勝者はブレリオの機体に乗ったE・オービントンでした。オービントンの正味飛行時間は3時間6分22秒15でした。優勝賞金は1万ドルでした。
戦争における飛行機と飛行船と気球。
1903 年以来、我が国およびヨーロッパでは飛行機の開発において驚異的な進歩が遂げられており、ここ 2、3 年の間に世界の主要国は、陸戦および海戦における飛行機の有用性と有効性を判断するために、広範囲にわたるテストと実験に着手しました。
現在、列強諸国は大規模に航空機を製造または購入している。陸海軍士官の教育と実験のための政府学校も設立されている。いわゆる「飛行船艦隊」が陸海軍の補助部隊として建造・運用されている。フランスとドイツの艦隊はほぼ同等の規模で、他の列強の艦隊をはるかに上回る規模である。これらの艦隊を構成する飛行船の全長は150フィートから500フィートで、50馬力から500馬力のエンジンを搭載し、時速20マイルから30マイルで飛行する。航続距離はおよそ200マイルから900マイルで、実際の最長航続距離（ドイツのツェッペリン2号によるもの）は800マイルである。
英国海軍の飛行船は、これまで建造された中で最大級の規模を誇り、昨年夏に完成した。総工費は20万ドルを超え、設計・建造には2年を要した。全長510フィート（約163メートル）、定員22名、揚力21トン。
実戦における飛行船型気球と航空機の相対的な価値は未だ定まっていない。飛行船型気球の方が安全と考えられているものの、ドイツとフランスではこのクラスの大型気球がいくつか事故に遭い、人命が失われている。飛行船型気球の長距離飛行能力と、無線通信機器やオペレーターの搭載能力の優位性は、明確な利点である。
飛行船を実戦で試験する機会はまだほとんどありません。この飛行機はイタリア軍によってトリポリで偵察・偵察に使用され、期待を裏切らない成果を上げているとされています。イタリア軍の飛行士たちは何度か敵の動きを追跡し、ある時は内陸40マイルまで追跡しました。トルコ軍の攻撃時には、巧みな飛行機偵察によって、当時60マイル離れた山岳地帯にいたと考えられていたトルコ軍の大部隊が接近していることが判明しました。
今日の飛行機や飛行船は、戦時においては陸上でも海上でも、偵察、偵察、通信の伝達、そして一部の専門家が信じているように、敵が港湾の出口に仕掛けた潜水艦や機雷の位置特定において、間違いなく非常に貴重な役割を果たすでしょう。「沿岸飛行機」は陸地から30～40マイル（約48～64キロメートル）離れた場所から飛行し、高度を上昇して遠くの地平線上に浮かぶ敵艦を発見し、その数、戦力、編隊、方向を観察し、2時間以内に報告書を持って帰還することができます。この報告書を入手するには、数隻の高速魚雷艇駆逐艦と、はるかに長い時間が必要です。飛行機や飛行船から投下または発射された爆発性爆弾を用いて、陸上または海上の敵を砲撃することが現実的かどうかという問題は、多くの議論がなされていますが、まだほとんど結論が出ていません。
滑走路の代わりにフロートを備えた飛行機が作られ、フロートを装着したまま着陸し、水面から浮上する試みが何度か行われ、中には成功したものもあった。カーティス氏は1911年1月、サンフランシスコでこれを成功させた。また、軍艦の甲板に飛行機を着陸させ、そこから離陸させる試みもあった。1910年末、飛行士エリーは巡洋艦バーミンガムから陸地へ飛行し、1911年1月には陸地から飛行して巡洋艦ペンシルベニアに着陸した。しかし、これらのケースでは、実際の戦時下ではほとんど実行不可能な特別な措置が講じられた。
1911年11月、ロードアイランド州ニューポートで、海軍のロジャース中尉が戦艦の補助機として「ハイドロ・アレオプレーン」の試験を行いました。試験の目的は、戦艦の横に着艦し、機体を船上に引き上げ、海上に出航後、クレーンを使って再び機体を進水させることでした。ロジャース中尉はオハイオ号の横にスムーズに着艦し、機体はクレーンで容易に船上に引き上げられました。そしてオハイオ号は外洋へと航行を続け、そこでは半強風が吹いていました。しかし、船の進路を誤って判断したため、クレーンから解放された機体の片方の翼が着水時に水中に沈み、折れてしまいました。ロジャース中尉はこの方法は危険すぎるため、別の方法を考案する必要があると確信しました。
第28章 航空用語集
飛行場。文字通り、空中を飛行する機械。翼型。飛行機の前進する横断面。
飛行機。グライダー型の飛行機械。飛行船気球と対比して使用される。
飛行士。空中を旅する人。
エアロスタット。空中で重量を支える機械。気球もエアロスタットの一種です。
気体静力学。空中浮遊に関するもの。航空航行の技術。
エルロン – 平衡を保つために主翼に取り付けられた小さな安定翼。
入射角。垂直な線または物体との比較によって形成される角度。
傾斜角。飛行機が上昇する角度。この角度は、入射角と同様に、垂直線との比較によって求められます。
補助平面 – 安定化のために主平面と組み合わせて使用される副平面表面。
複葉機。2つの表面を持つグライダータイプの飛行機械。
ブレードのねじれ。プロペラ ブレードのねじれまたは曲率の角度。
反り返り。平面内でカーブまたはアーチを描く、または左舷から右舷にかけての翼。
シャーシ。飛行機の下部の骨組み。下面の骨組み。
制御。舵と安定面を操作するシステム。
上反り面。—2 つの面があり、角度がついています。上反り面の飛行機や上反りプロペラの羽根のようなものです。
飛行船。舵に従順な、操縦または方向付けが可能な航空機。
ヘリコプター。垂直のプロペラによって揚力を得る飛行機械。
横方向の曲率。横方向の放物線形状。
横方向の平衡または安定性。機械を横方向に水平に維持すること。横方向の平衡が完全であれば、機械の両端は完全に水平になります。
縦方向の平衡または安定性。機械を前方から後方まで水平に維持します。
単葉機。1 枚の支持面または表面面を持つ飛行機械。
多面体。3 つ以上の表面を持つ飛行機械。
羽ばたき飛行機。鳥のような可動翼を備えた飛行機械。
放物曲線。放物線の形、つまり円錐曲線の形状を持ちます。
プロペラブレードのピッチ。—「ツイスト」を参照してください。
リブ。—布のカバーを張る部分。
広がり。—主表面の端から端までの距離。横方向の寸法。
支柱。上部のフレームと下部のフレームを接続する垂直の部分。
支柱。メインフレームの梁を縦方向にまとめる部品。
重ね合わせる。—一方を他方の上に置く。
表面積。布で覆われた支持面の面積で、支える性質を提供します。
空中に浮かぶこと。空中に重量物を支える力。
三葉機。3つの表面を持つ飛行機械。
プロペラの推力。—ブレードが空気を押しのける力。
幅。飛行機の前端から後端までの距離。
風圧。物体が風に逆らって移動しているときに風が及ぼす力。風が止まっているときでも、風圧は常に一定ではなく、多少の変動があります。
翼端面。主翼面の最先端。主翼面の可動部分である場合もあれば、独立した補助翼である場合もある。
脚注:
1 (戻る)
[ 現在は死亡しています。]
2（戻る）
[航空学]
3（戻る）
[第25章を参照]
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[ ライト兄弟の新しい機械の重量はわずか 900 ポンドです。]
5 (戻る)
[航空学]
*** プロジェクト グーテンベルク電子書籍「飛行機械：構築と操作」の終了 ***
《完》