飛行機の離陸と航空母艦にはどのような関係があるのでしょうか?航空母艦の低速航空機はなぜ水に落ちるのでしょうか?

本日は、Interesting History の編集者が、飛行機と航空母艦の物理的な関係について、皆様のお役に立てれば幸いです。

私の友人の多くは、第二次世界大戦中の太平洋戦争におけるアメリカと日本の重要な戦い、すなわちミッドウェー海戦を描いた映画「ミッドウェー」を見たことがあると思います。この映画を観た時、映画に登場した現象に戸惑った友人は多いと思います。それは、なぜ空母の速度が低すぎるのに飛行機が水に落ちたのか？飛行機の離陸と空母の速度にはどのような関係があるのでしょうか？実は、これは物理的な現象です。以下で説明しましょう。

まず、航空母艦からの離陸と陸上の航空機からの離陸には違いがあります。航空母艦上の艦載機の空気に対する相対速度 = 甲板上の慣性 + 甲板に対する航空機の相対速度。そのため、空母艦載機が大量に発艦する場合、空母は空母艦載機専用に旋回し、逆風に向かって最高速度で航行します。これにより、空母艦載機は最大甲板風を得ることができ、発艦しやすくなります。速度が十分でなく、デッキ上の風が十分でない場合、この時点で離陸すると、水に落ちる可能性が高くなります。

映画の中で、海に落ちたのは巡航機や練習機だけだった。空母が巡航機2機のために艦隊全体を動員して旋回するはずもなく、空母の速度も全速力ではないかもしれない。航空母艦が風を受けて航行している場合、航空機の離陸は母艦の高さに依存します。風の抵抗が十分でなければ、航空機の離陸は困難になるからです。不注意であったり経験不足であったりすると、映画の後半のように飛行機が海に墜落してしまう可能性があります。

しかし、戦闘機は非常に軽量で、少しの風の抵抗でも簡単に離陸できるため、この状況は戦闘機にとって大きな問題ではありません。しかし、映画に登場する艦載機はSDBなどの重量級爆撃機が中心です。この場合、重量が重いため離陸はかなり困難です。残業時に速度や風力が足りないと落ちてしまいます。このとき、パイロットの経験とレベルが非常に重要になります。飛行機を引き上げるための方法を見つけなければなりませんが、引き上げすぎると飛行機は失速し、尾部が最初に水面にぶつかり、最終的に飛行機は水中に落ちてしまいます。

映画の主人公は、純粋に技術と経験を通じてこの問題に対処しました。デッキを離れたとき、彼は明らかに速度が足りないと感じたため、デッキを離れた直後に機首を下に向け、短時間の急降下を行った。表面的には、このダイブは飛行機の水中への落下を加速するように見えますが、実際には主人公の目的は、ダイブを利用して速度を急速に上げ、速度と風速が離陸に必要な速度に瞬時に到達できるようにし、その後、水中に落下する瞬間に飛行機を素早く水平にして通常の飛行軌道を再開することです。後者は、速度が十分でないことに気づかず、盲目的に上向きに引っ張ることを選択したため、速度が上がらず、最終的に失速して水中に落ちてしまいました。

そこで第二次世界大戦の終結後、イギリスは時間外にアクティブに離陸する新しい方法を開発し始めました。このようなデッキを使用すると、航空機はデッキから離れるときに上昇するため、降下時間が長くなります。この期間中に航空機が十分な速度を蓄積し、最終的に正常に離陸する可能性が高くなります。もちろん、現代の航空母艦にはカタパルトが装備されています。カタパルトの助けにより、航空機は瞬時に非常に高い速度まで引き上げられるため、速度が足りず水に落ちるといった状況は発生しなくなります。