次世代戦闘機F-47では、極端なステルス性能に寄与しないカナード前翼がついているのが最も驚くべき特徴だ
USAF
大統領執務室での記者会見とその後の声明でF-47について多くのことがわかった。これまでに、この機体の公式レンダリング画像が2点公開されているが、これがボーイングの勝利したコンセプト、その設計目標、そして将来の紛争との関連性について、多くの緊急の疑問を生み出す原因となっている。最も際立った不可解な特徴は、カナード式前翼だ。低視認性（ステルス性）、航続距離、ペイロード、速度に最適化され、機動性は重視されないと思われていた航空機にとって、これは驚きである。その潜在的な影響は数多く考えられる。
NGAD戦闘機はステルス性、速度、特に航続距離を最適化するものであり、機動性は重視されていないことが分かる。コンセプトアートでは、大型の無尾翼デルタ翼構成が一般的になっている。（ロッキード・マーチン
大部分の想定では、F-47は依然として無尾翼設計のままだった。これは、特に非常に広い性能範囲で運用するように設計された戦術機にとっては、安定性を付与するのが難しいステルス構成だ。この設計上の課題は克服できるが、他の航空機設計と同様に、犠牲を払う必要がある。犠牲とは操縦性である可能性が高い。推力偏向により、この欠点の一部は解決できる可能性があるものの、その機能を追加すると重量とコストが増大し、機体はより複雑になる。カナードを考慮すると、敏捷性がボーイングのF-47で主要な設計目標であったと思われる。これが事実であり、レンダリングが誤解を招くものでない場合、設計の他の興味深い側面を説明できるだけでなく、F-47が中心となる次世代航空優勢（NGAD）エコシステムで秘密裏に下された広範な決定を指摘することにもなる。
カナードは、ユーロファイター EF2000 タイフーン、ラファール、サーブ JAS-39 グリペンなどのデルタ翼を採用した欧州の第4世代戦闘機で非常に人気が高まった。 スホーイ フランカーシリーズの一部の派生型や Su-34 フルバックにもカナードが採用されている。中国のJ-10も、ユーロカナード戦闘機と同様の構成でカナードを採用している。カナードは、特にデルタ翼機において、高迎角時を含めた操縦性と安定性を大幅に向上させる。
2024年2月20日、シンガポール・チャンギエキシビションセンターでのシンガポール航空ショーで展示されたタイ空軍（RTAF）のサーブ JAS 39 グリペン。（Zhang Hui/VCG via Getty Images）撮影
カナードを追加する大きな欠点は、レーダーに探知されにくいステルス性を非常に高いレベルで実現するには、特に戦術ジェット機の生存に最も重要な正面断面で問題があるということだ。例えば、中国初のステルス戦闘機J-20は、まさにこの理由からカナードを使用していることが酷評されてきた。
2024年11月8日、中国・広東省珠海にて開催された第15回中国国際航空宇宙博覧会（エアショー・チャイナ2024）に向け訓練を行うJ-20ステルス戦闘機。（Chen Jimin/China News Service/VCG via Getty Images）China News Service
これは、超低可視性（VLO）の実現、すなわち「ブロードバンド・ステルス」とも呼ばれるものになると、さらに拡大する。本誌は長年このことについて語ってきたが、この最優先の設計目標は、より広い周波数（RF）スペクトラムで動作するレーダーシステムによって、あらゆる側面から、特に遠距離から航空機を検知しにくくすることにある。言い換えれば、この設計は、他のステルス戦闘機と異なり、通常はXバンドで動作する射撃統制式レーダーを主に回避するように最適化されているわけではない。VLOの設計目標を達成するため赤外線シグネチャの低減やRF放射制御なども重要な要素として考慮されている。B-21レイダーでは、例えば、広帯域LOを主要な設計推進力として構築されており、高度化し、深くネットワーク化され、多様化した統合防空システムが存在する中でも生き残れるようになっている。
また、カナードは、飛行制御システムの一部として機動しない固定装備であり、飛行エンベロープの特定部分における揚力を補助する可能性もある。これは可能性は低いと思われるが、機動カナードよりも動的レーダーシグネチャの克服が容易な固定変数を提供する。同時に、これは明確な利点が少ない別の大きなトレードオフだ。
カナードがレーダーシグネチャと敏捷性に与える影響について、参考となる資料は、1995年のNASAによる研究「概念戦闘機設計における敏捷性の影響に関する調査」だ。この研究では、先進的な戦闘機設計を比較し、異なるミッションセットにおけるトレードオフと利点を明らかにしている。カナードは敏捷性に優れていますが、レーダーシグネチャの軽減にはあまり適していない。
スクリーンショット
また、NASAの研究で取り上げられたボーイングのカナードとラムダ翼のコンセプトは、これまで見てきたF-47のレンダリングと類似した特徴があることも注目に値する。カナード、ノーズ、おそらくはテールレス設計を除き、どこまで類似しているのかは不明だ。それでも、ノースロップ・グラマンB-21の設計は、B-2につながった同社のオリジナルの高度技術爆撃機（ATB）コンセプトに基づいているため、部分的に古いステルス戦闘機のコンセプトを再利用することは、意味がないことではない。
スクリーンショット
XのGripen Newsが投稿したスライド1枚は、ボーイングも参戦したものの、結局ロッキード・マーチンが制し、F-35となった統合攻撃戦闘機（JSF）プログラムからのものだ。カナードがステルス戦闘機の設計に与える影響について、定性的な見解を示している。このスライドは、カナードがレーダーシグネチャに影響を与えることを示すものだが、その違いは極端ではないようだ。これは極めて一般化された情報であり、レーダー断面積の測定には、角度、周波数、制御面の位置など、多くの要素が関わっていることを念頭に置くべきだ。
また、カナードを装備したステルス戦闘機のコンセプトは数多く存在するが、実際に生産されたのはJ-20のみであることも注目に値する。 最も注目すべきは、おそらく、統合先進攻撃技術（JAST）や先進短距離離陸/垂直着陸（ASTOVL）構想の一部のコンセプトにカナードが採用されており、F-35の開発につながった。また、F-22ラプターを生み出した初期の戦術戦闘機（ATF）プログラムの構成にもカナードが採用されていたものがあった。つまり、ステルス機にカナードを採用することは、歴史的にタブー視されてきたわけではない。
しかし、カナードは、先進的な広帯域VLOの設計目標と完全に一致するものではないため、多くの疑問が生じる。まず、ボーイングは、この設計上の特徴の影響を最小限に抑えつつ、その利点を維持できるような他の画期的な技術を開発したのだろうか？カナードを任意の位置に配置する方法によっては、バッフル付きの周波数透過構造を含む先進複合材料を使用することで、到来するレーダー放射の特定帯域を無効にできる。これまで指摘してきたように、ステルス処理は単に形状を整え、レーダー吸収素材をコーティングする以上のものだ。カナードのレーダー反射率を相殺するため、さらに奇抜な設計戦術が用いられる可能性もある。可変制御面構造の可能性さえある。しかし、これらの対策がどれほど、非常に高度な広帯域ステルスを実現する上で明らかに障害となっているものを克服できるかは不明だ。
また、F-47はモジュール化されている可能性もある。当初、NGAD戦闘機には2つの異なる構成がありえると公式に発表されていた。1つは短距離用の「ヨーロッパ型」構成で、もう1つは太平洋の広大さと戦術的課題に最適化された構成だ。基本的に、一方は航続距離を犠牲にして従来の戦闘機としての役割に適しており、その逆もまた然りだ。これは、異なる主翼構成で実現されるだろう。ヨーロッパ仕様機にカナードを付けることは、主翼の変更と併せて理にかなう。その後、米空軍はこれを断念したと発表したが、昨年夏にプログラムが中止され、その後トランプ政権がF-47を選定したため、復活した可能性もある。これは注意点として言及しておく価値がある。F-47の2つの構成が利用可能になる兆候はない。
わからないことはたくさんあるが、少なくとも、ボーイングがカナードの追加がトレードオフに見合う価値があるという決定を下したことは確かだ。しかし、なぜなのか？ ボーイングは、米空軍が従来の意味での戦闘機を望んでいると賭けたのかもしれない。つまり、航続距離、ペイロード、低被発見性を何よりも優先する、非常に重量のある戦術プラットフォームではなく。中国は、2つの第6世代戦闘機設計のうちの1つである「J-36」で、この方向性を追求しています。
「J-36」（中国インターネット
カナードと軽量機体で実現可能になる短距離滑走路性能は、太平洋における将来の空軍の戦争計画を消費する「アジャイル・コンバット・エンプロイメント」構想も考慮して、米空軍の設計目標となっている可能性もある。また、ステルス性能より従来の戦闘機性能を重視し、電子戦能力への大きな投資と併せて、今後数十年の間に高度に統合された防空ネットワークに対しステルス技術が有効性を失う可能性を考慮した設計が選択された可能性もある。有人機ではなく、無人機やスタンドオフ兵器が、少なくとも当初は、最も激しい戦闘が繰り広げられる地域に投入されるという現実もある。
これが事実であれば、限られたコンセプトアートから航空機のサイズを正確に推し量るのは非常に難しいものの、F-47のサイズがより小型になる可能性（それでも重戦闘機クラスである可能性が高い）も、この異なる設計動機を示しているのかもしれない。言い換えれば、この航空機は、多くの予想よりも小型で軽量になる可能性があり、エンジン効率と搭載兵器の削減に重点を置くことで、総燃料量に対する戦闘半径を拡大することが可能になる。
これは、兵器や一部のセンサー能力が、無人機であるCollaborative Combat Aircraft（CCA）や、F-47の乗員の指示に従って作戦行動を行うその他の航空機に分散されることを考慮すると、ある程度理にかなっていると言える。これにより、コストと複雑性を大幅に削減でき、同じ予算でより多くの航空機を製造できる可能性がある。しかし、より伝統的な戦闘機のコンセプトを採用すれば、大きなトレードオフが生じ、有人ジェット機のみにとどまらず、NGADエコシステムの性質が変化することになる。
小型戦闘機として最適化された場合は、航続距離が短くなる可能性が高い。効率的な機体と新しい次世代適応推進（NGAP）エンジンを搭載しても、ジェット燃料を機体内に詰め込む量には限りがあり、空中給油機による支援なしでは、それほど遠くまで飛行することはできない。その空中給油機支援は、太平洋における中国の接近阻止・領域拒否（A2/AD）要塞との戦いにおいて、アメリカの戦術航空力の連鎖全体を断ち切る可能性のある脆弱性を高めている。本誌は長年この点を指摘しており、2017年には、アメリカの戦闘機を中国の戦いに投入するためにはステルス空中給油機が必要だと主張した。当時、この記事は多くの憎悪と愛情を伴って迎えられたが、今、空軍は空中給油機に依存した戦闘部隊がまさにこの脆弱性を有していることを認め、ステルス空中給油機の開発を検討している。この決定は、NGAD戦闘機がどのようなものになるか、あるいはそれが追求されるかどうかという点に大きく関わっている。
非常に大型で長距離のNGAD戦術ジェット機であれば、係争地域での空中給油支援は必要ないだろう。 短距離で、おそらくはより安価な代替案が、さまざまなシナリオで役立つ可能性がある。 次世代空中給油システム（NGAS）を含むNGADの適切な組み合わせを検討することは、空軍が正しく前進するための非常に重要な決定を下すための研究課題だった。これこそが昨年NGAD戦闘機プログラムが保留された理由だ。新型のNGAD無人機、兵器、センサー、通信、有人戦術ジェット機、そしてもちろん空中給油機を組み合わせたミックスは、空軍が直面する予算上の現実と将来の脅威の可能性を考慮して再検討する必要があった。この間、当初の予測の3倍ではなく、現在販売されている最新戦闘機と同等の価格帯で実現可能な、大幅に縮小されたNGAD戦闘機が検討された。
低観測性空中給油機に関するロッキード・マーチンの最新レンダリング。（ロッキード・マーチン）
結局わかっているのは、NGADを一時停止しての調査の結果、米空軍が第6世代の有人戦術ジェット機を必要としていることが明らかになったということだ。このメッセージはこれ以上明確になり得ない。そして、本誌はトランプ新政権がこの決定を迅速に進めるだろうと見ていた。わからないのは、なぜF-47が選ばれたのかということだ。明らかに、ボーイング機は多くが予想していたものと異なっているように見える。カナードを額面通りに受け取ると、それが大きな違いとなる。そこで大きな疑問となるのは、この航空機は、重戦術ジェット巡航機というよりもより安価なNGAD戦闘機の代替品なのかということだ。このことが事実である可能性を示すいくつかの追加的な兆候がある。
大統領執務室での記者会見では、F-47が大量購入されることが言及された。これは、有人のNGAD戦術ジェット機とは全く関連のない話である。実際、前空軍長官のフランク・ケンドールは、F-35の約3倍の費用がかかり、取得されるのは200機程度になるだろうと強調していた。また、F-47は同盟国に売却される予定であることも記者会見で言及された。これは、費用面だけでなく安全保障の面でも、まったく新しいコンセプトである。F-22は輸出が禁止されていた。複数の同盟国が強く希望していたにもかかわらずだ。同時に、F-47は米空軍の現行の第5世代戦闘機より航続距離が長く、ステルス性能に優れ、信頼性と整備性も高いとされているが、航続距離とステルス性能が具体的にどの程度なのかは大きな疑問だ。戦闘半径が50%増なのか、300%増なのか？これは非常に重要な問題だ。大幅増加であるとしても、非常に重い戦術ジェット機が達成できる範囲をはるかに下回るのであれば、おそらくNGASステルス空中給油機が必要になる。これはトレードオフとして合意されていた可能性もある。能力は低く機体は小型でも、多くの機体に空中給油できるステルス空中給油機が生まれる。
現時点では、これらの詳細については不明だ。
F-47で目にするものは、多くの人が期待していたものとはまったく異なっていたと言って差し支えない。これにより、同機はさらに興味深いものとなりました。大型で非常にステルス性の高い、矢じりのような形をした尾翼のないデルタ翼機が、NGADの要件を満たす最も妥当な選択肢であるように思われた。これまで目にした航空機はかなり異なっており、翼の上反角、ショベルノーズ、カナードを備え、やや小型であるように見える。 これまで見慣れてきた多くのNGADのシルエットやコンセプトアートより、むしろバード・オブ・プレイ、X-36、そして酷評の的となったイランのQaher 313とのクロスオーバーに近いように見える。
もちろん、今後さらに実物を目にしたり、設計思想やそれを支える生態系に関し追加情報が入れば、状況は変わる可能性がある。■
What The F-47’s Canards Say About The Rest Of Its Design
The most surprising feature on the F-47 Next Generation fighter are canard foreplanes that aren't conducive to extreme degrees of stealth.
https://www.twz.com/air/what-the-f-47s-canards-say-about-the-rest-of-its-design
0 件のコメント:
コメントを投稿
コメントをどうぞ。