Name: F-16の非常識なエンジニアリング (The Insane Engineering of the F-16)
Uploaded: 2024-11-14T09:18:08.000Z
Duration: 40 min 53 s

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副詞形分詞節

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上級受動態

A fully loaded F-16 is a force to be reckoned with.

An air superiority machine that countries the world over use to patrol their skies.

世界各国が自国の空をパトロールするために使用する航空優勢マシン。

A low cost, lightweight, single-engined fighter specifically designed to outmanoeuvre its opponents while carrying state of the art missiles that would, hopefully, mean it would never have to.

低コスト、軽量、単発の戦闘機で、相手を出し抜くように特別に設計されており、最新式のミサイルを搭載している。

The F-16 was born out of the Vietnam War.

F-16はベトナム戦争から生まれた。

Large, heavy, complex US fighters like the F-4 Phantom were the norm, but the F-4 found itself in peril frequently.

F-4ファントムのような大きく、重く、複雑な米軍戦闘機が主流だったが、F-4はたびたび危機に見舞われた。

At a significant disadvantage when taking on the smaller, manoeuvrable Soviet made MiGs of the Vietnamese Air Force, like the MiG-21.

ベトナム空軍のMiG-21のような、小型で操縦性の高いソ連製MiGを相手にするのはかなり不利だった。

The MiG-21 was a small, single-engined, lightweight aircraft with thin delta wings.

MiG-21は、薄いデルタ翼を持つ小型の単発軽量機だった。

The F-4 was fast, flying up to Mach 2.2, travelled further, and carried more missiles, with a powerful radar, but it's lack of manoeuvrability at low speed, poor pilot visibility, and easy identification due to jet engines that billowed black smoke trails made it vulnerable to sneak attacks from the Soviet interceptor.

F-4は高速でマッハ2.2まで飛行し、より遠くまで移動し、より多くのミサイルを搭載し、強力なレーダーを備えていたが、低速での操縦性に欠け、パイロットの視界が悪く、黒煙の軌跡を描くジェットエンジンのために識別が容易であったため、ソ連の迎撃機からの奇襲攻撃を受けやすかった。

MiG-21s frequently flew close to the ground, under radar, and ambushed incoming F-4s, making a single attacking run with their ATOL infrared guided missiles, and then using their low speed manoeuvrability to outturn and escape.

MiG-21は頻繁に地表近くを飛行し、レーダーの下を通過してF-4を待ち伏せし、ATOL赤外線誘導ミサイルで一撃離脱を図り、低速の機動性を生かして離脱した。

From August 1967 to February 1968, US losses in Vietnam were staggering, losing 18 aircraft while downing just 5.

1967年8月から1968年2月までの間、アメリカはベトナムで18機を失い、5機しか撃墜できなかった。

For a nation accustomed to absolute air superiority, something was off.

絶対的な制空権に慣れている国にとって、何かが違っていた。

The MiG-21's introduction in 1966 forced the US to adapt.

1966年のMiG-21の登場により、アメリカは適応を余儀なくされた。

It's large heavy fighter bombers, while useful, were at a disadvantage against the smaller, cheaper planes, and something needed to be done.

大型の重戦闘爆撃機は有用ではあったが、小型で安価な飛行機に対しては不利であり、何か手を打つ必要があった。

The Red Barn study, commissioned by the US military, began to identify and address the tactical and technical issues causing the heavy losses that both the US Navy and Air and their findings led to the development of one of the world's most ubiquitous fighter planes.

米軍の委託を受けたレッドバーン研究は、米海軍と米空軍の双方に多大な損失をもたらした戦術的・技術的問題の特定と対処に着手し、その調査結果は世界で最もユビキタスな戦闘機の開発につながった。

A plane designed with a new physics based doctrine at its core.

物理学に基づいた新しいドクトリンを核に設計された飛行機。

Entering service in 1978 and standing the test of time, it is now confirmed that the aircraft will be entering the battle for Ukraine's freedom.

1978年に就役し、時の試練に耐えてきたこの航空機が、ウクライナの自由のための戦いに参戦することが決定した。

Taking on the modern day counterparts of the MiG, this is the insane engineering of the F-16.

現代のMiGに対抗して、これはF-16の非常識なエンジニアリングである。

The F-16 was built from the ground up with this classified 1966 paper as its guiding light.

F-16は、この1966年の機密文書を指針として一から作られた。

A paper full of mathematical models, graphs, and equations, designed to answer one question.

数学的モデル、グラフ、方程式で埋め尽くされた論文は、ひとつの疑問に答えるために作られた。

至近距離でのドッグファイトに勝つには？

Created with the help of military supercomputers, it defined a new concept.

軍用スーパーコンピューターの助けを借りて作成され、新しいコンセプトを定義した。

Created by Colonel John Boyd, an Air Force veteran of the Vietnam War and one of the members of the so-called Fighter Mafia, with the help of a civilian mathematician, Thomas Christie.

ベトナム戦争の空軍退役軍人であり、いわゆるファイター・マフィアのメンバーの一人であるジョン・ボイド大佐が、民間人の数学者トーマス・クリスティの協力を得て作成した。

These graphs were the basis for defining a plane's maneuverability through its full range of speeds.

これらのグラフは、全速度範囲における飛行機の操縦性を定義する基礎となった。

Mach number on the X axis, turn rate on the Y.

X軸はマッハ数、Y軸はターンレート。

A theory underlined by the management of both kinetic and potential energy, speed and altitude.

運動エネルギーと位置エネルギー、スピードと高度の両方を管理することによって、その理論が裏付けられる。

In order to change direction, a fighter aircraft must trade energy from these reservoirs, and doing it as efficiently as possible is the key to outmaneuvering an enemy.

方向を変えるためには、戦闘機はこれらのリザーバーからエネルギーを交換する必要があり、それをできるだけ効率的に行うことが敵を出し抜く鍵となる。

This is the energy maneuverability diagram for the F-16.

これはF-16のエネルギー・マヌーバビリティ図である。

It's a complicated graph to read without some basic understanding.

基本的な理解がないと、複雑なグラフを読むのは難しい。

This line is defined by the maximum lift of the aircraft.

このラインは、航空機の最大揚力によって定義される。

This is important, because it determines the maximum turn rate at a particular speed in this region.

これは、この領域における特定の速度での最大旋回率を決定するため、重要である。

ターンするにはリフトが必要だ。

To begin a turn, an aircraft will roll in the direction of the turn.

旋回を開始するには、航空機は旋回方向にロールする。

This splits the lift the plane is generating into two components.

これにより、飛行機が発生させる揚力が2つの要素に分かれる。

A horizontal component that causes the plane to turn, and a vertical component that keeps the plane in the sky.

飛行機を旋回させる水平成分と、飛行機を上空に保つ垂直成分。

A steeper bank angle will increase the horizontal component and increase our turn rate, while stealing lift from the vertical component.

バンク角を急げば水平成分が増え、旋回率が上がるが、同時に垂直成分から揚力を奪うことになる。

This vertical component needs to equal the weight of the aircraft, or the plane will lose altitude.

この垂直成分は航空機の重量と等しくなければならない。

To compensate for that, the pilot will need to increase lift by increasing the angle of attack.

それを補うために、パイロットは迎え角を大きくして揚力を増やす必要がある。

This is where the maximum lift issue arises.

ここで最大揚力の問題が生じる。

More lift means more available force to turn.

揚力が大きいということは、回転に使える力が大きいということだ。

To determine the max turn rate for an F-16 at 0.4 mach, we simply draw a line straight up and across to our turn rate. 13 degrees per second.

マッハ0.4でのF-16の最大旋回速度を求めるには、単純に旋回速度に直線を引きます。毎秒13度。

Now this is where things get interesting.

さて、ここからが面白くなる。

At the same speed, the F-4 can make a maximum turn of just 5 degrees per second.

同じ速度で、F-4は1秒間にわずか5度しか旋回できない。

To determine a sustained turn, we look to this line labelled with a zero.

持続的なターンを判断するには、ゼロのラベルが貼られたこの線を見る。

Meaning no loss of altitude is required to make the turn.

つまり、ターンをするために高度を下げる必要はないということだ。

We can see the F-16's best sustained turn is 14.2 degrees per second at 0.85 mach at 7g.

F-16の最高の持続旋回角度は、7Gで0.85マッハのとき、毎秒14.2度であることがわかる。

The F-4's best sustained turn is 10 degrees per second at 0.85 mach at 5g.

F-4の最高の持続旋回角度は、5Gで0.85マッハ、毎秒10度である。

This is what that looks like in practice.

It takes the F-16 25 seconds to complete a full 360 degree turn, while it takes the F-4 36 seconds, 11 seconds in the difference.

F-16が360度の全旋回に要する時間は25秒、F-4は36秒で、その差は11秒である。

The F-16 was a radical new way of thinking about fighter aircraft, and that design philosophy can be seen with how the engine inlet has been designed to deal with supersonic flow.

F-16は戦闘機に対する根本的な新しい考え方であり、その設計思想は、超音速の流れに対応するためにエンジンの吸気口がどのように設計されているかに見ることができる。

To learn more about the F-16, we spoke with an F-16 test pilot.

F-16についてもっと知るために、F-16のテストパイロットに話を聞いた。

So the F-16 inlet is one of those things that tells you about the design philosophy of the aircraft.

だからF-16のインレットは、航空機の設計思想を物語るもののひとつなんだ。

Because up until that point, the thought process was we wanted to go faster, we wanted to go higher.

なぜなら、それまではもっと速く、もっと高くという思考回路だったからだ。

誰もその理由を聞こうとはしなかった。

Because it turns out that not a lot of fights, not a lot of air combat was happening in that mach 2 plus range.

というのも、マッハ2以上の範囲では、多くの戦闘や空戦が起こっていなかったことがわかったからだ。

In fact, very little of it was happening, and it didn't have a huge amount of tactical application.

実際、ほとんど何も起きていなかったし、戦術的な応用も利かなかった。

And so as John Boyd and the rest of the team was looking at this lightweight fighter design, which became the F-16, they said, well, where do we think that the dogfights of the future are really going to happen?

ジョン・ボイドをはじめとするチームは、F-16となったこの軽量戦闘機の設計を見ながら、将来のドッグファイトはどこで起こるのだろうかと考えた。

And they said, well, it's probably going to be somewhere in that 0.8 mach to 1.2 mach regime.

そして彼らは、おそらく0.8マッハから1.2マッハの領域だろうと言った。

That's really where we need to be in terms of optimizing the performance of the jet.

ジェット機の性能を最適化するという点では、本当に必要なところだ。

And we see that here in terms of the specific excess power chart where it's got this advantage right here in that range of 0.8 mach to 1.2 mach.

マッハ0.8から1.2マッハの範囲では、過剰パワーのグラフを見れば一目瞭然だ。

That's where the fat part of the chart sits.

チャートの太い部分がそこにある。

そこでエネルギーが太るんだ。

そこにアドバンテージがある。

And so the F-16 propulsion system is not optimized to go over mach 2, although it can.

F-16の推進システムは、マッハ2を超えることは可能だが、最適化されていない。

F-16をマッハ2で飛ばしたこともある。

You run out of gas pretty quick, but you can go that fast.

すぐにガス欠になるけど、あれだけ速く走れるんだ。

But in that, what we call transonic regime of 0.8 to 1.2 mach, you've got a different design problem than some of the previous jets.

しかし、マッハ0.8から1.2の遷音速領域と呼ばれる領域では、これまでのジェット機とは異なる設計上の問題がある。

And you can see that in terms of the inlets.

インレットを見ればわかるだろう。

The inlets on the F-4 have this extension that goes sort of along the cheeks of the aircraft forward.

F-4のインレットは、機体の頬に沿って前方に向かって伸びている。

And then the actual inlet is, the inlets are set back.

そして、実際のインレットは、インレットはセットバックされている。

And what that's designed to do is attach a shockwave to the front of that inlet lip.

これはインレットリップの前面に衝撃波を加えるためのものだ。

And then it goes backwards and expands along the body.

そして、それは後方に進み、体に沿って広がっていく。

And that shockwave is basically going to cover up the inlet.

そして、その衝撃波は基本的にインレットを覆い隠すことになる。

That has some thermodynamic effects in terms of pressure recovery for the fan face, because you don't want supersonic air getting all the way in to your turbine.

超音速の空気がタービンに入り込むのを防ぐため、ファンフェースの圧力回復という点で熱力学的な効果がある。

If you have supersonic airflow hitting the front face of that jet engine, the jet engine is going to disintegrate.

ジェットエンジンの前面に超音速の気流が当たれば、ジェットエンジンは分解してしまう。

It's designed to ingest subsonic airflow.

亜音速の気流を取り込むように設計されている。

And so you have to attach that shockwave at the front of the airflow to eventually a normal shock inside the inlet.

だから、気流の前部に衝撃波を取り付けなければならない。

It expands a little bit, and then it gets to the front face of the compressor, the fan face of the compressor.

少し膨張して、コンプレッサーの前面、つまりコンプレッサーのファン面に到達する。

Well, the F-16, and you can see it right here, has what we call a pitot inlet.

F-16にはピトーと呼ばれる吸気口がある。

基本的にはフラットフェイスのエアスクープだ。

It is not that sort of overhang with a lip and then an inlet that's further back.

リップがあり、さらに奥にインレットがあるようなオーバーハングではない。

Like you see on the F-4 or the F-15 or the F-14, the big 29, the SU-27, all of those have more of that inlet that's set up to put an oblique shockwave across the front of the inlet.

F-4やF-15、F-14、大型の29型機、SU-27に見られるように、これらの機体はすべて、インレット前面に斜めの衝撃波が当たるようにインレットが設定されている。

あれは速く走るように設計されている。

If you look at it on a side view, you can see how it's got a little bit of an overhang on the above Mach 1.2, and that's okay actually.

横から見ると、上のマッハ1.2が少しオーバーハングしているのがわかると思う。

それくらいのスピードは出せる。

It can go faster, but the engine is working a little bit harder as it gets into this 1.4, 1.5 Mach range compared to something like an F-4 or an F-15.

より速く飛べるが、F-4やF-15のような機体に比べて、マッハ1.4、1.5の域に入るにつれてエンジンは少し難しくなる。

That's where they start to really stretch their legs and run.

そこで彼らは本当に足を伸ばして走り始める。

These designs for optimising manoeuvrability at these speeds can be seen elsewhere too.

このような速度での操縦性を最適化するための設計は、他の場所でも見ることができる。

It's air intake placement underneath the aircraft, a stark difference to the side mounted twin intakes of the F-4, and the thin elongated wing that blends smoothly into the fuselage with these wing extensions forward of the main wing.

F-4のサイドマウントのツイン・インテークとは対照的な、機体下部に配置されたエアインテークと、主翼前方に延長された主翼を持つ、胴体に滑らかに溶け込む細長い主翼。

これらはリーディング・エッジ・ストレーキと呼ばれる。

This air intake ensured the F-16's engine was not starved of air during high angle of attack manoeuvres, with the forebody of the aircraft helping to funnel and divert air directly into the air intake.

このエアインテークにより、F-16のエンジンは高反射角の操縦でも空気が不足しないようになり、機体の前胴がエアインテークに直接空気を送り込み、迂回させるのに役立った。

However, this does come with some problems that needed to be engineered around.

しかし、これにはいくつかの問題があり、それを回避するための設計が必要だった。

On takeoff and landing, this air intake is only 100cm off the ground.

離着陸時、この吸気口は地面からわずか100センチしか離れていない。

This combined with the extremely thin wings made placement of the landing gear difficult.

これと極端に薄い主翼が相まって、着陸装置の配置が難しくなった。

The forward landing gear could not be mounted ahead of the air intake, as it would kick up debris into it, and they couldn't fit into the wings either, as the thin aerodynamically optimised wing didn't have enough space.

前部降着装置は、エアインテークに破片を巻き上げるため、エアインテークの前方に取り付けることができず、また、空力的に最適化された薄い主翼には十分なスペースがないため、主翼にも取り付けることができなかった。

The F-16's landing gears are stored just behind the air intake, and in order to provide enough stability and bracing on landing, they need a unique folding mechanism to swing them outward to create as large a wheelbase as possible.

F-16のランディングギアはエアインテークのすぐ後ろに格納されており、着陸時に十分な安定性とブレースを確保するため、外側にスイングさせてできるだけ大きなホイールベースを作る独自の折りたたみ機構が必要だ。

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F-16の非常識なエンジニアリング (The Insane Engineering of the F-16)

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