V字尾翼

V字尾翼とは

V字尾翼は、航空機の設計において特異な形状の尾翼です。この尾翼は、従来の垂直尾翼と水平尾翼の代わりに、V字型の2つの表面を用いることが特徴です。このV字形尾翼の後方端にある遺伝子は、ラダーベーター（英語: ruddervator）と呼ばれる、ラダーとエレベーター機能を統合した操縦翼面です。この革新的な設計は、1930年にポーランドのエンジニア、イェジ・ルドリッキによって発明され、翌年にはポーランドの航空宇宙メーカーによって実際の練習機に搭載され、テストされました。

進化と実験

初の実験機として知られるのは、ロッキードXFVです。この航空機は、胴体の上下に延びるV字尾翼の特徴を持っています。それにもかかわらず、V字尾翼が航空機設計において広く普及しなかったのは、主に品質と信頼性に関する問題が背景にあります。

実際の商用航空機で最も有名なV字尾翼搭載機は、ビーチクラフトボナンザモデル35です。このモデルは一般的に「V-tail Bonanza」として知られ、他にもロッキードF-117ナイトホークやフーガCM.170マジステールのような軍用機も、V字尾翼の設計を導入しています。また、最近ではシーラスビジョンSF50ジェットがこの構造を採用しています。

一方で、一部のグライダーもV字尾翼を持っていましたが、最終的に十字尾翼に変更されています。

逆V字尾翼とその例

逆V字形の尾翼も存在し、ブローム&フォスP213ミニチュアファイターがその先駆けとされています。無人航空機の中では、ジェネラル・アトミックスGnatやMQ-1プレデターがこの設計を採用しています。

V字尾翼の利点

V字尾翼の設計は、従来の3翼型尾翼やT字尾翼に比べて、軽量で、表面積が小さく、揚力誘導抗力と有害抗力を減少させるメリットがあります。NACAによる調査では、V字尾翼の表面積は垂直面と水平面の単純な投影よりも大きくなるが、交差する面の数が3つから2つに減少するため、結果的に干渉抗力がやや軽減されるため総抗力が減少することがわかっています。

また、従来の単垂直尾翼機では、高迎角飛行時に胴体後部の乱流が垂直尾翼の効果を低下させる問題がありますが、V字尾翼を採用することで、この問題を避けることが可能です。特に、エンジンが航空機外部に配置されている場合、V字尾翼は排気ガスの影響を受けにくく、効率的に運用できることも利点の一つです。

短所と安全に関する問題

しかし、V字尾翼設計には短所も存在します。1980年代半ば、ビーチクラフトボナンザはその設計に関して安全上の懸念から飛行禁止となりました。ボナンザは一度認証を受けていたものの、極度のストレスの中で致命的な空中崩壊の歴史が報告されたため、連邦航空局から制限を受けました。この問題は構造変更を経て解決されましたが、他の航空機設計においても同様の懸念が残る場合があります。

加えて、V字尾翼は通常の尾翼機におけるエリアルール対策が難しく、抗力を下げるための前縁位置の微調整が難航することもあるため、これがさらに普及を妨げている要因とも言えます。

ラダーベーターについて

ラダーベーターは、V字尾翼で設計された飛行機の重要な構成要素で、もともと「ラダー（操縦翼面）」と「エレベーター」を組み合わせた機能を持っています。最初にラダーベーターが使用された航空機はコアンダ1910のX尾翼であるとされ、その後1930年にルドリッキが設計した実用的なラダーベーターが登場しました。この設計は、従来の操縦翼面と同様の機能を持ちながら、複雑な制御システムを介しています。オペレーターは、ペダルを用いてヨーを制御し、操縦桿でピッチを調整します。


V字尾翼は、航空機のデザインに新たな選択肢を提供するものであり、依然として多くの研究と実験が求められています。

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