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日本陸軍機の「外板厚」について質問です。 一般に日本軍機の外板は薄く、米海軍機などと比べるとベコベコしているなどとよく言われますが、この様に海軍機では外板厚の議論がよくなされていたと思います。零戦二一型では主翼外板厚を0.6mmにしたら最高速度が十ノット近く向上したり、五二型甲で0.7mm厚にしたら急降下制限速度が400ノットまで許容されたり、平山氏曰く、「雷電は外板厚が分厚く作りやすかった」などなど、様々な厚板のメリットが語られています。 一方で陸軍機はどうなのでしょうか。隼の外板厚には一式戦闘機隼研究所に、「付け根のみ0.8mm、大半は0.5mm」「翼外皮については0.6〜1.2mmのアルミクラッド24ST」など一貫していない様に見えます。 私の大好きな四式戦などは、どうなのでしょうか。どうも58振武隊の写真を見ると少々汚い様にも見受けられます。 モノコック構造はフレーム+ボディで強度を成しますので、いくらかボディが受け持つ応力をかるんじて、更に効力まで生み出してしまっていては多少の軽量化も手放しで喜べません。 パンジャンドラム |
- >パンジャンドラムさん
はじめまして。
手元の光人社NF文庫の「決戦機疾風航空技術の戦い」の掲載図によれば、胴体砲覆いの部分が0.8+0.6、推力式排気管のあたりが1.4、主翼の接合部が2.0、その他の胴体は0.6と読めます。
この本は資料性も結構高いのではないかと思います。
BUN先生の丸の付録や歴史群像の四式戦闘機疾風などと併せると、読み方も多少はわかってくる気がします。
R&R
- R&R様、回答ありがとうございます。
となると肝心の主翼外板厚は2mm弱程度あると見てよいのでしょうか。
少なくとも零戦52型とかよりは分厚い筈でしょうから、そこそこ分厚いと見て安心です。主翼が機体表面に占める最も巨大な抗力源ですから。
ロシアでレストアされた零戦22型は、外板厚を1.5mm程度に張り替えてツルツルの機体と高い機体剛性からなる飛行性能で、スーパーゼロなどとも言われると聞きます。
四式戦も外板厚が厚いというのはそれだけで一つの優位ですね。
パンジャンドラム
- ロシア製ゼロは、POFの52型の機動に追随出来ません。これは、POFで両方操縦した人物のコメントです。板厚は関係なく、単に12m翼という理由ですが、すくなくともオリジナルの52型に全く及ばないという認識です。
ご参考まで。
ケンジ
- いくらかオリジナルの二二型よりはマシという次元の話かもしれませんね。
わざわざスーパーと冠するからには既存のものよりは機体剛性が高いのでしょうが。まぁ完全に名前負けは否めません。
パンジャンドラム
- 同様にペコペコしてるというMiG-15の外板圧も参照されるべきかも知れません
にも。
- にも。様、いくらか現存するMiG-15の展示機の写真を見ましたが、ベコベコしているというほどには見受けられませんでした。あまりそういうのには疎いもので、ペコペコしているのでしょうか。むしろ靖国の零戦のあまりの汚さに目を疑ったという話をよく聞きます。
一方イギリスでレストアされた五式戦、ツルツルで美しい様にも見えます。
ここらへんは光の反射具合にもよるので、実機を見なければ語れないところがあるかもしれません。実機の写真家界隈の評価というものに疎いのですが、一般にベコベコしている機種とは知りたいです。
パンジャンドラム
- お話の筋とは関係ありませんが、一式戦闘機隼の外板に使われているチ232「合わせ高力アルミニウム合金第二種板」は、合わせの外がわがマグネシウム0.4〜1.0%を含むアルミニウム合金(内がわはチ222)となっているそうなので(*)、アルクラッドではなくてデュアルブラットだと思います。アルクラッドは全体の厚みに対して裏表両面で10%になる柔らかな純アルミニウム層で、かなりの強度の減退があったそうですが、デュアルブラットにはそれがほとんど無かったそうです(デュアルブラットも層は10%位)。
【参考】
「航空機の材料及化学」荒木鶴雄
「航空機用金属材料」↓CiNiiより
【*】https://ci.nii.ac.jp/naid/110003419248
他
luna
- ×:マグネシウム0.4〜1.0%を含むアルミニウム合金(内がわはチ222)
○:マグネシウム0.4〜1.0%マンガン1.0〜2.0%を含むアルミニウム合金(内がわはチ222「超ヂュラルミン」)
Luna
- >6.
MiG-15の外板がペコペコしてるというとは偏見で実際にはきれいかもしれず、すみません。
殲撃10の写真を見て表面仕上げが余りに汚かったので愕然とした記憶が在るのですが、
冷戦下のソビエト機はそうではなく仕上げがきれいなのかも知れません。
にも。
- ×:デュアルブラット
○:デュラルプラッド(Duralplad)
でした・・・何度もすみません。
Luna
- 回答とは程遠い雑文ですが、もう少し書かせて下さい・・・「一式戦闘機隼研究所に〜略〜アルミクラッド24ST」というところが、どうしても気になってしまいまして・・・すみません。
アルクラッド24STの“T”ですが、これは“焼入後時効”の意味です(以下、24S−Tと記述します)。ヂュラルミン24Sの末尾には以下の様な意味のアルファベットが付く事があります。
24S−O O:焼鈍
24S−T T:焼入後時効
24S−TR TR:焼入後圧延
また、ヂュラルミン24S−Tを表記する場合は、単に“24S−T”と、アルクラッドの場合は“Alclad24S−T”と表記するのが普通です。同じ板厚の場合の強度は、
Alclad24S−T < 24S−T
となりますが、これはアルクラッドの場合は24Sの実際の厚みが9割程だという事でご理解頂けるかと思います。チ232乙及びSDCHとの比較は以下の様になるかと思います。
Alclad24S−T < チ232乙=SDCH
Luna
- 鋲打ちによる外板の歪みは板厚だけではきまりません。
鋲打ち法そのものでも大きく変わります。
そこをお忘れなく。
BUN
- >>12 BUN様
確かに、航空機製造のリベットの打ち方は裏から抑えて専用の装置で打撃しますね。製法の違いは分かりませんが、工員の練度時代で凹みが大きくなってしまうでしょう。レストアされた五式戦とかはおそらくその道のプロがやってますね。
速力向上を期待するよりも機体剛性に貢献するところが大きいかもしれませんね。
零戦五二型甲がたった0.1〜0.2mm増すだけで400ノットで降下しても安全という事は、ヘタに桁を太くするよりも効果があったという事です。ボディとフレームの比率が肝心ですね。
パンジャンドラム
- そうではなくて、沈頭鋲の工作法にはあなたが思っているよりも多くの種類があり一様ではないので、作業者の熟練度とは無関係に工作法自体の特性によって表面の状態も変わる、と言うことです。
BUN
- >>14
そうでしたか。失礼しました。日本のものは各国でオーソドックスなものであったり、工員の練度に左右されにくいものだったりするのでしょうか?
もし工法に問題があったならば、「零戦の外板が皺々なのは外板が薄いせい」とまことしやかに半ば通説として語られるところに、一石を投じる事が出来て非常に興味深いです。
パンジャンドラム
- 艦船の外板鋲接には、鋲の滑り(辷り)という問題があって、締付力が効いていなくて(摩擦力が小さくて)、鋲と外板が滑ってしまうという現象なのですが、実際にどれだけの鋲が滑るかは、検査があっても、進水してからでなければ全部は分からなかったようです。もっとも、個々の鋲に滑りが生じても、艦船の場合は合せ部分に複数列の沢山の鋲を打っていますから、その為に大きな歪みを生ずるのは避けられ、又、遅らされています。この鋲の滑りは航空機にもあって、論文がCiNiiにも収録されていました。
「薄板に於ける鋲の辷りに關する實驗第1報」
https://ci.nii.ac.jp/naid/130007022708
「薄板に於ける鋲の辷りに關する實驗(第2報)」
https://ci.nii.ac.jp/naid/130007022147
試験条件として、「作業員及び鋲打の方法が各片共同樣であることが望ましい」とありますので、作業員の要素が全く無い訳ではないようです。
また、軍需動員関連の資料、
ホ鋲作業、鋲辷り及強慶に及ぼす影響 昭和18年6月11日「JACAR(アジア歴史資料センター)Ref.C12122067000、工程管理関係綴 昭和16〜17年(防衛省防衛研究所)」
を見ますと、戦中も鋲の辷りは根本的な解決に至っていないのでは?と思います。
ところで、先の「航空機用金屬材料」では、胴体の鋲接について「合せ超ヂュラルミン板の鋲材には軟質アルミニウム鋲材(チ181)が多く用ひられる。之は外皮を鋲打の際傷めぬように軟い鋲、加工し易い鋲材を用ひるのであります」と、記されていました。このように鋲材が板材と比較して軟らかい場合(*)には、どの様な利点、欠点が有るのかについては、
「リベットと板の結合力に関する考察 : リベット材が板材と比較して相対的に軟らかい場合の考察」
https://ci.nii.ac.jp/naid/10018287819
という論文で詳しく述べられていて、結言から引用すると「リベット材に板材より軟らかい材料を用いることは、締結の際に板材をほとんど塑性変形させないですむという利点はあるが、板の締め付け力の観点からは、好ましくないと考えられる。」と言う事だそうです。
【*】これに比べ、チ281(高力アルミニウム合金鋲)やチ481(耐蝕アルミニウム合金鋲)は板材のチ232と同等か硬い。
Luna
- 16はよく調べていらっしゃって大変結構なんですが、飛行機の沈頭鋲と外板の歪みとはあまり関係がありません。
沈頭鋲は文字通り鋲頭を沈める凹みを造る必要があります。
この頭を工数をかけてジグで凹ませるか、鋲頭をジグ代わりにして一気に凹ませるか、これで表面の仕上がりは大きく変わります。
また凹みを造るにはそこに収まる鋲頭の形も重要で、外板の仕上がりはこれによっても左右されます。
だから作業者の熟練度よりも本質的な問題があるということなのです。
そして日本の沈頭鋲とその工作法は戦時下の大量生産に適した優れたもので、こと沈頭鋲に関してはアメリカよりよほどマトモだったな、と思っています。
BUN
- >>17
ありがとうございます。アメリカの沈頭鋲といえばNACA鋲が有名ですが、もともと凝った気質だったんですね。一般に量産性は米軍機>零戦というイメージがありますが、単純な話ではないことを知りました。アメリカ軍機、特にグラマンなどがやけにツルツルなのはそういうことなのですね。コルセアはスポット溶接ですが。
となると、その書かれ方だと日本は「量産性の為に機体仕上げはいくらか目をつむる」の様にも想像できてしまいますが、厚板はいくらか効果は無かったのでしょうか。流石に0.5mmと1mm強とで凹み方も大きく違ってくる様な。ともあれ四式戦はいくらかマシだったかと思いたかったですが、工員の技量というのもは些細な(根本的ではない)問題という事が分かった以上、第58振武隊の写真に残されている様な荒い仕上げの機体が大半だったのでしょうね。残念ではありますが。
ともあれ、戦時にリベットが多いというのはあまりにも悪ですね。銀河の設計変更を行った中島の苦労が知れます。
日本戦闘機でも四式戦や紫電改などは工数削減に努めたと聞きますが、小骨が多いとかよりも聞いているとリベットが一番大変そうな印象です。
パンジャンドラム
- 小言みたいで嫌なんですがパンじゃんドラムさんは感嘆に物事を決めつけ過ぎます。
グラマン戦闘機は鋲打ちの跡が比較的目立つ機種ですし、スポット溶接はコルセアだけでなく雷電も実施しています。また「NACA鋲が有名ですが」と仰いますが、NACA鋲は全然一般的なものではありませんし、私の書いた記事以外に日本でNACA鋲(そうした表記も含めて)誰か一般向けの解説をしている方はいないと思います。すなわち殆ど知られていないに等しいのです。
何かを言い切る前に、二度、三度、調べて確かめないと、それを土台にして積み重ねた仮説が仮説の領域を超えて荒唐無稽なものになってしまいます。
BUN
- >>10
あの、大変申し上げにくいのですが、>>10は小言ではなく、本旨に関係のないワードで目に入ったものを片っ端から条件反射的にコメントを述べているようで、少々想定された話の流れから逸れてしまうようです。私もその様なやり方は少々苦手ですのでご容赦ください。(雷電がスポット溶接を使用しているのは私も存じています。一見でお気付きの様に、私のリベットまわりのソースはBUN様はじめミリタリークラスタでございます。それでもなお、恥ずかしながら平山鋲などは名前だけ知っている状態で、ほかの沈頭鋲など比較してどう優れるかは知りません)
本旨に戻らせていただくと、グラマンなどと零戦の機体表面の仕上げは外板厚や加工時の工員練度等による出来ではなく、本質は工法の違い、という事ですよね?(グラマンがリベット跡が目立つというのは何と比べてかの話か分かりませんが、外板の歪みに関しては零戦などと比べると一目瞭然ですよね。私の手元にもF8Fと零戦の編隊飛行の写真がありますが、光の当たりでモロに零戦の汚さが出てしまっています。写真を見る限りでも外板に関してはかなり上々です)
では零戦や陸軍機とグラマンの表面仕上げの違いの理由をリベットの工法に求めるなら、いくらかグラマンの平滑さを有利にするものであったのかという事を質問させていただいています。(同時に零戦や陸軍機の工法はオーソドックスなものだったか?など具体的な事項も併せて)
パンジャンドラム
- あ、>>10ではなく>>19です
またミリタリークラスタというとなんか有象無象の様な表現かもしれません。ネット上の軍事専門家界と訂正させていただきます。
パンジャンドラム
- あとここからは想像なのですが、グラマンが胴体後部に沈頭鋲を避けたのは、そのあまりの量産性の悪さにあったのかもしれませんね。
ですがアメリカのが「ただ量産性が悪いばかり」の沈頭鋲だったら、もう何だったのかという話ですから、日本の方式と比べていくらかの外板撓みを抑えるだけの効果はあったのでしょうか。
また質問の四式戦は第58振武隊の側面からの写真があまりにもデコボコでひどく衝撃を受けたのですが、日本の工法だと工員の練度にいくらか左右はされないのでしょうか。あるいは工法が途中で改められたとか。
パンジャンドラム
- 全部想像ですよね。
NACA鋲は単純に言えば「ただ量産性が悪いばかり」の沈頭鋲です。
沈頭鋲による外板の歪みは鋲頭の入るディンプルをどうやって形成するかで決まります。
日本は多少の歪みが出ても生産性に優る鋲頭そのものを打ち込みながらディンプルも一気に形成する鋲沈下法を主用しています。
機体表面の歪みは板厚よりもこのディンプル形成法に左右されるのです。
適当な想像はやめてください。
BUN
- >>23
NACA鋲より先行するグラマン機含めた米海軍機の話なのですが、書き方が悪かったでしょうか。
そして「想像なのですがこれは実のところのどうなのですか?」という最大限不確定である旨踏まえた聞き方に問題がありましたら私はどういう聞き方をすればよろしかったのでしょうか…改めて考え直します。
そして私の能力不足かもしれませんが恐縮ながら容量を得なかったので質問させて下さい。
>>「多少の歪みが出ても生産性に優る鋲頭そのものを打ち込みながらディンプルも一気に形成する鋲沈下法」と>>「この頭を工数をかけてジグで凹ませるか」(アメリカ様式?)とではどちらが機体表面の歪みを抑えられるのか、「生産性に勝る」の説明に終始(こちらが本質なので当然と踏まえた上で言っています)していて、平滑性に関しての回答を得られなかった(と私は認識してしまった)ので改めて聞かせてください。
と、
パンジャンドラム
- >>23の書き方を私なりに解釈すると、「日本のは多少の歪みを許容している」という事で、私の>>20の「零戦や陸軍機とグラマンの表面仕上げの違いの理由をリベットの工法に求めるなら、いくらかグラマンの平滑さを有利にするものであったのか」「ですがアメリカのが「ただ量産性が悪いばかり」の沈頭鋲だったら、もう何だったのかという話ですから、日本の方式と比べていくらかの外板撓みを抑えるだけの効果はあったのでしょうか。」
という想像についての確認は遠からず当たっている筈ですが、ただの想像に過ぎないと一蹴された以上何かの齟齬があるのでしょうか。
どうもグラマンのリベット工法は日本と比べて手間のかかる代わりに「多少の歪みが出ても」とはしない工法だったかの様にも、NACA鋲とグラマン機の工法とほぼ同一視して、「ただ量産性が悪いばかり」の沈頭鋲だと一蹴したかの様にも読めるのです…。
ずばり単刀直入に聞くと、「日本機の外板がグラマンなどと比較して汚いのはリベット工法のせいである」としているのですよね?
私も>>15以降そのつもりで「反対にグラマンが平滑なのも工法で綺麗なのか」「いくらか日本機の工法に主要因があるとした上で、工員の練度や外板厚はどれだけの影響があるか」などやり取りをしていたので、私としてはBUN様に追随していたつもりが、ここで一蹴されて正直驚いています。
パンジャンドラム
- 「NACA鋲とグラマン機の工法とほぼ同一視して、「ただ量産性が悪いばかり」の沈頭鋲だと一蹴したかの様にも読めるのです…。」
どうしてそのように読めてしまうのですか。
BUN
- 私はグラマンなど米海軍機に話を広げていたつもりなので、後発のNACA鋲がどうとかは気にするところではないのです…
しかしここでNACA鋲は量産性が悪いばかりと説明された以上、もしやグラマン機のリベットも大差無いなど伝える意図があったのかと。
「アメリカ機の工法は日本機より綺麗に作れる」とダイレクトに受け取ってしまった私を適当な想像と一蹴したので、驚いてしまっただけです。混乱していました。
ところで第58振武隊の四式戦が目に余る汚さです。工員の技量低下は本質では無いと弁えた上でどの程度作用するのか質問させて下さい。個人的に四式戦があのように酷いとは思いたくないのですが
パンジャンドラム
- 私としてはNACA鋲は工数が多くアメリカ陸海軍機での工法の主力ポジションを取ったとはいかず、P-51など後発の一部の陸軍戦闘機・爆撃機に使われるのみで、アメリカの中でも特殊な鋲に過ぎず、オーソドックスな「アメリカの沈頭鋲」(グラマンに使用された様な)とは別の物だというつもりだったのです…
そんな認識に基づいて「アメリカ機の工法は」などとアバウトに書いた私に非があります。「グラマンなど米海軍機の工法は」量産性が悪いばかりのものではないですよね。日本機と比べていくらかの効果はあったという事でよろしいでしょうか。、と訂正させて下さい。
また上記の質問、「工員の技量低下は如何程に作用したか」、教えて下さい。
自分なりに考えて、四式戦の分厚い外板でここまて皺くちゃな事例がある以上、外板のいくらかの厚さごときリベット打ちの衝撃荷重の前では何の助けにもならないとの判断に私も至りました。
パンジャンドラム