可変翼（スイングウィング）の技術と航空機への応用

可変翼（かへんよく）とは、飛行中に主翼の平面形や後退角を変化させる機構を持つ航空機の翼を指します。英語では「Variable Geometry wing（VG翼）」や「Swing-wing」と呼ばれます。この機構は、低速時の高い揚力と高速時の低い空気抵抗という、相反する要求を一つの機体で両立させることを目的として開発されました。

技術的背景と目的

航空機の主翼において、離着陸や低速巡航時には翼幅を広げて揚力を高めることが有利ですが、高速飛行時には空気抵抗を減らすために後退角を大きくし、翼幅を小さくすることが求められます。可変翼機は、飛行中に主翼の角度を調整することで、幅広い速度域で最適な空力特性を得ることを可能にしました。

しかし、この機構は構造が複雑で重量が増大し、製造やメンテナンスのコストを押し上げる要因となります。また、後退角の変化に伴い重心や空力中心が移動するため、高度な操縦特性の補正が必要となります。

歴史と開発

可変翼の研究は第二次世界大戦中のドイツで始まりました。戦後、その技術資料を得たアメリカがX-5を開発し、飛行中の後退角変更に成功しました。実用機としては、1960年代に登場したF-111が先駆けです。これはコンピュータ制御による操縦特性補正システム（CAS）の確立によって実現しました。

その後、F-14トムキャットやB-1ランサー、ソ連のMiG-23、Su-24、Tu-160など、主に戦闘爆撃機や戦略爆撃機で採用されました。F-14は自動制御により、旋回性能の向上にも可変翼を活用した優れた例です。

衰退の理由

1970年代以降、可変翼の採用は減少しました。主な理由は以下の通りです。

• 重量とコスト：複雑な可動機構による重量増と維持費の高騰。
• エンジンの進化：強力なジェットエンジンの登場により、固定翼でも十分な性能が得られるようになった。
• 設計技術の向上：CCV（運動能力向上機）設計やSTOL技術の発展により、可変翼に頼らずとも離着陸性能や運動性能を確保できるようになった。
• ステルス性の追求：現代の軍用機に不可欠なステルス性能を維持するには、形状が変化する可変翼は設計上の制約が大きすぎる。

その他の形態

一般的な左右対称の可変翼以外にも、構造の簡素化を目指した「斜め翼（オブリーク翼）」の研究が行われました。NASAのAD-1実験機などが有名ですが、実用化には至っていません。