戦闘機の航続距離

戦闘機の性能を決める一つの重要な要素として、作戦行動範囲に直接繋がる航続距離がよくあげられますが、航続距離が長い飛行機を作るのはなぜそんなに難しいのでしょうか？作戦行動範囲がまともに隣国にまで届かないようなものもたくさんあります。

民生の飛行機は航続距離が長いものがたくさんあります。もちろん、求められる性能や機体の大きさが全然違う異は分かるのですが、普段は民生の飛行機とそれほど変わらないマッハ１以下で飛ぶわけですので、何がそんなに違うのでしょうか？燃料をたくさん積むと重量が増えて、機動性が落ちてしまうということでしょうか？

増槽の写真を見ても機体に比べてそれほど大きいようにも見えませんので、これを元から機体に埋め込んで、内蔵タンクの容量を増やすということはできないのでしょうか？

No.9 回答者： ithi 回答日時： 2013/12/08 01:50

bluelinearさん、こんばんわ。

民生の飛行機は燃費が重視のエンジンです。だから、速度もマッハ1以下なのです。軍事用は戦闘時のパワーが重視されるわけです。軍事用の特に現在の最新鋭戦闘機などは巡航速度がマッハ1以上ですから、アフターバーナーを焚いた分だけ燃費も悪くなるのでしょう。航続距離が短くなるのはそのためでしょうね。また、装備重量（最大は機体自重と同じつまり倍）の違いやてい高空→低空→低空→高空、低空→低空→低空など飛行パターンによっても航続距離が異なる場合があります。同じ軍事用といっても輸送機ならいざ知らず、それにしても戦闘機と旅客機のエンジンを比較するだけ無駄というものです。それはスポーツカーと乗り合いバスのエンジンの燃費を比較しているのと同じです。



増槽の写真を見ても機体に比べてそれほど大きいようにも見えませんので、これを元から機体に埋め込んで、内蔵タンクの容量を増やすということはできないのでしょうか？

確か、20年前くらいに機体に密着したＦ15Ｃで説明されたコンフォーマルタンクというのをアメリカ軍が開発したのを覚えていますが、これで航続距離が50％以上向上した上、機動性はほとんど落ちなかったということです。

No.8 回答者： Merlin61 回答日時： 2013/12/08 00:16

こいつがひとつの回答なんじゃないでしょうか。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%B3% …
http://ja.wikipedia.org/wiki/F/A-18E/F_%28%E8%88 …
（下のほうの「アドバンスド・スーパーホーネットの項目参照）
CFT、言わば「貼り付けタンク」ですね。
デメリットが少ない上、揚力が向上するとも言われています。

メーカーや軍も考えているとは思います。
増槽つければ、搭載兵装は減りますし、
空中給油も回数が少ないに越したことはありません。
現在の技術では仕方ないかもしれませんね。

No.7 回答者： 1237512375 回答日時： 2013/12/03 19:34

民間機は武器を積みません。

防弾板も防弾ガラスも必要ありません。ドッグファイトもしません。機体にかかる負荷は少ないです。敵の弾なんか飛んできませんから翼内の大きな部分を燃料タンクにすることができます。ですから乗員乗客に荷物満載で数千kmを余裕を持って飛ぶことができます。
かたや戦闘機、武器を積みます。機関銃、ミサイル、ロケット・・・パイロットや燃料タンクを守る防弾板や防弾ガラス。自動消火装置。急旋回急降下など戦闘に必要な期待強度。おのずと重量は重くなり燃料タンクの容量は少なくなります。また、巡航している時と戦闘しているの燃費は大きく違います。
相反するものを両立するのですから難しいことでしょう。
　ちなみに日本が世界に誇る零銭は燃料タンクにもパイロットの周りにも防弾板は無く、コックピットのガラスは普通のアクリル板だったそうです。
堀越氏などが防弾板の採用を海軍に申請に行った時、「敵の弾など大和魂でなんとかなる。不要だ」と言われたそうです。言ったのは源田実氏だそうです。何かの本で読みました。

No.6 回答者： steiner 回答日時： 2013/12/02 22:28

皆さん書かれていませんが、機体のサイズの制約があります。

ステルス性の有無は別にして、機体サイズが小さいほどレーダーに映りにくくなります。
兵装の関係・生存性を考慮して、燃料スペースを決める必要性が有ります。
（兵装・航続距離を優先し、生存性を犠牲＝昔のゼロ戦の考え方です・・・）

それを考えると民間機のように大量に積むのは難しいでしょう。

開発国・メーカーの考え方も影響します。
アメリカですと航続距離が2000～3000kmに対し、ロシア（スホーイ社）ですと3000～4000kmなんてのもありますの。（スホーイはその分機体が大きいですが。）

また、現代では離陸時に限界まで兵装を積み込み、上空で空中給油機による補給を行うことで、効率よく積載量の運用が可能になりましたので、さほど問題にならない事です。

ちなみに昔のジェット戦闘機に比べると技術革新等により航続距離は伸びていますよ。

増槽を見たことがないとおっしゃいますが、近くで見るとものすごいデカイですよ。

20mm機関砲弾は多くても500発程度しか積んでおりません。

No.5 回答者： QuickBlue 回答日時： 2013/12/02 20:49

＃１さんの回答で基本的には間違いないけれど、若干追加です。

マッハ１以下だから効率的かというと、そうではないです。

民間の航空機は、プロペラ機なんですね（笑
プロペラなんて無いじゃ無いと思われるでしょうけれどね。
いやいや、あります。
エンジンのカバーを外すと洗われる無数のファン。
これが推力の大部分を発生させています。

燃料の爆発は、主としてその推進用のファンを回転させるためのタービンを回すのに使われます。

使い終わった、排気ももちろん推進力として使います。

この構造は、最近の航空機ではほとんど共通しています。

ヘリコプターでも、ローターを回すのはジェットエンジンの排気ですし、たとえプロペラが表にむき出しの輸送機もそうです。


軍用機も、これは変わりありません。
ただ、推進用のファンが小さく、推進のためにつかわれる割合が少ないです。
その分、空気をたくさん取り込むために使われます。
圧力が高い状態で、燃料を爆発させた方がより大きい力が取り出せるのですから。
さらに、この排気は、かなりな高温なので、燃料を継ぎ足すと二次爆発を起こしさらに推力が増します。
これが、アフターバーナーですね。

構造自体が、民間用と全然違うのですよね。

No.4 回答者： rozari0714 回答日時： 2013/12/02 20:42

戦闘用でなければ航続力を伸ばすのは簡単です。

主翼内タンク、インテグラルタンクを搭載すればよい。

だが、航空機でもっとも被弾確率が高いのが主翼です。
主翼内が燃料タンクですと、対空砲弾の破片が飛び込んだだけで容易に発火、炎上します。

ドイツのメッサーシュミットや、イギリスのスピッドファイヤはその点を考慮し、燃料タンクをできるだけ小さく、回りを装甲板とゴムで覆って多少の被弾では発火や漏れが起こらないようにしました。

日本は広大な太平洋や中国大陸で運用可能な航空機を欲していたためインテグラルタンクを採用し、長大な航続距離を得たものの、一式陸攻やゼロ戦は被弾に弱かった訳です。


ヨーロッパ戦線では戦場が日本側ほど広大では無かった為、そこまで航続距離に重きが置かれなかった訳ですが、
それでもドイツ戦闘機の航続距離の短かさにより、バトルオブブリテンでルフトバッフェは大損害を負うのです。

No.3 回答者： NYLONACE 回答日時： 2013/12/02 20:36

極論です⇒機動性が要らないなら駆逐艦とか戦車等で良いんじゃないですか？

もちろんそんなわけには行きませんからそれぞれの特性を生かす分けです。戦闘機に求められるのは機動性です。機動性を捨てるなんて戦闘機の存在価値が無くなるのと同じです。

>航続距離が長い飛行機を作るのはなぜそんなに難しいのでしょうか？
難しいです。機動性を上げれば航続距離が短くなり、航続距離を上げれば機動性が短くなります。様々な要求を満たすようバランスを取りながらの設計です。とにかく時間が掛かります。

No.2 回答者： sailor 回答日時： 2013/12/02 20:35

専門家ではありませんので、私の知る範囲の知識でということになることをお断りしておきます。

まず、エンジンの燃費効率がかなり大きく異なります旅客機や輸送機のような亜音速で飛ぶことを目的としたものでは、ハイバイパス型のジェットエンジンを使用できますが、超音速飛行が必要な戦闘機では無理です。ハイバイパス型のエンジンでは吸入した空気の８割程度をエンジン最前部にあるファンで圧縮してそのまま後方に噴射して、残りの２割程度を燃焼に使っているのですが、音速を超えない範囲ではこの方式は非常に効率がいいのです。ただし超音速飛行を必要とする用途にはまったく向きません。したがって超音速飛行が必要な戦闘機ではバイパス比の低いエンジンを巡航時の効率が悪いとわかっていても使用せざるを得ません。

ジャンボジェットなどのエンジンを見ると直径の大きな部分の後ろに小さな直径の部分がついているような２段階の形をしているのがわかると思いますが、前の大きな部分で吸い込んだ空気のほとんどはエンジンの内部に入らず、そのまま後ろに噴射されます。実際のジェットエンジン本体は直径の小さな部分に入っていて、ここで吸い込んだ空気と燃料を混合させ燃焼し動力を得ていますが、この動力の大部分は、エンジン入り口の直径の大きなファンを回すために使われ。推力のだい部分はこのファンで得ています。

この方法は亜音速ではいいのですが超音速になると問題の塊になりかねません。まず、ファンによる推進力で超音速を得るのはきわめて難しい上に、口径が大きいので機体が大きくなり空気抵抗の増大にもつながります。超音速で飛行するには衝撃波の影響を出来るだけ避けるために機体の形状も制限されるのでさらに難しくなります。

それ以外にも超音速で飛ぶためには翼の形状なども、亜音速で最も効率のよい輸送機のような形状にすることは出来ませんので、この面でも不利になります。

一般的に輸送機（旅客用も含む）は一定の高度で一定の速度で飛ぶときに最大の効率になるように設計することが可能ですし、実際にそういった設計がなされています。そのために燃費が非常によく長大な航続距離を得ることが出来るのですが、戦闘機ではそういった設計は出来ませんので基本的な燃費が極めて悪いんです。

自動車の60Km/ｈ定地燃費とF1の燃費のようなものと考えればわかりやすいかも知れません。

No.1 回答者： mimazoku_2 回答日時： 2013/12/02 20:09

重要なのは、加速と超音速ですね。

ドッグファイトでは、翼などに重量物があると、旋回性が極端に悪化します。
なので、戦闘機は、基本的に胴体内部に主要機器類があります。
例えば、機銃とか、弾丸が５０００～１万発程度、機種によってはミサイルもあります。
そこへエンジン、燃料タンク、兵装用コンピュータ、油圧回路等々。
翼には、エアブレーキやフラップ、ミサイル用の取り付け装置などしかありません。
翼内タンクが存在しないのは、パイロットの生存性向上目的もあります。

増槽タンクは、あくまで飛行距離を伸ばす手段です。
ドッグファイト時には、投棄します。（メインタンクは、胴体内部にありますが、機密になっているかも？）
そこで、足の短い戦闘機を満足に機能させる補佐として、空母や空中給油機が登場します。
飛行機の中でも戦闘機は、旧型のＦ１マシンみたいな造りです。
通常の飛行であれば、亜音速で飛行もしますが、スクランブルだと、全速で目的地に向かいます。

民間機の場合、戦闘には参加しませんので、搭乗者の快適性と航続距離が重要視されます。

海兵隊が絡む戦闘機は、空母のカタパルトからの発進になるので、加速力が重要です。
また、戦闘空域まで短時間で到着しなければなりませんので、超音速も必要です。
航続距離という観点では、足が短すぎますが、作戦時間として、最大１～２時間程度（ミリタリーパワーで）飛行可能であれば、なんとかなります。


とまあ、私が解るのは、この辺までです。