ステルス爆撃機の仕組み

空飛ぶ翼

通常の飛行機は、胴体（本体）、2枚の翼、尾翼に取り付けられた3枚の後部安定板で構成されています。翼は揚力を生み出し、胴体を空中に持ち上げます。パイロットは翼やスタビライザーの可動部品を調整して飛行機を操縦します。これらのコンポーネントを調整すると、飛行機の周囲の空気の流れが変化し、飛行機が上昇、下降、旋回します。スタビライザーは飛行機を水平に保ちます。 (これらのコンポーネントがどのように連携するかについては、 「飛行機の仕組み」を参照してください。)

B-2 爆撃機はまったく異なるデザインを持っています。ブーメランのような 1 つの大きな翼です。

この全翼設計は、従来の飛行機よりもはるかに効率的です。別々の翼が機体の全重量を支えるのではなく、機体全体が揚力を生み出すように機能します。尾翼と胴体をなくすことで、飛行機に作用する空気抵抗の総力である抗力も減少します。

効率の向上により、B-2 は短時間で長距離を移動できます。これは最速の航空機ではありません — 軍によれば、この船は亜音速であり、最高速度は音速 (約 1,000 フィート/秒または 305 m/s) をわずかに下回るということです — しかし、6,900 マイル (11,000 km) の速度で飛行することができます給油なしで、1 回の機内給油で 11,500 マイル (18,500 km) を走行できます。地球上のどこにでもすぐに到達できます。

翼の運転

B-2 には 4 基のゼネラル エレクトリック F-118-GE-100ジェット エンジンが搭載されており、それぞれが 17,300 ポンドの推力を生成します。通常の飛行機と同じように、パイロットは翼のさまざまな部分を動かして B-2 を操縦します。下の図でわかるように、B-2 には飛行機の後縁に沿ってエレボンと舵があります。従来の飛行機のエレベーターやエルロンと同じように、エレボンは飛行機のピッチ(上下の動き) とロール(水平軸に沿った回転) を変更します。エレボンと舵は飛行機のヨー(垂直軸に沿った回転) も制御します。

全翼機は長い間存在していましたが、過去には安定性に大きな問題がありました。後部スタビライザーがないと、飛行機は予期せずヨー軸を中心に回転する傾向があります。米軍は、主にこれらの懸念から、ノースロップ・グラマン社の 1940 年代の初期の全翼機設計を採用しませんでした。

1980 年代までに、コンピューター技術の進歩により、全翼機がより現実的な選択肢になりました。ノースラップ・グラマンは、洗練されたフライ・バイ・ワイヤー・システムを備えた B-2 を製造しました。機械的な手段でフラップを調整する代わりに、パイロットはコンピュータにコマンドを渡し、コンピュータがフラップを調整します。言い換えれば、パイロットはコンピュータを制御し、コンピュータはステアリングシステムを制御します。

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コンピューターはまた、パイロットの入力とは独立して多くの作業を実行します。ジャイロセンサーを常に監視して、飛行機の姿勢、つまり気流に対する相対的な位置を追跡します。飛行機が予期せず旋回を始めると、コンピューターは自動的に舵を動かして旋回力に対抗します。補正は非常に正確であるため、パイロットは通常、まったく変化を感じません。 B-2 には後縁の中央に小さなくさび形のフラップもあります。コンピューターは、突風荷重緩和システム(GLAS) と呼ばれるこのフラップを調整して、乱気流の力に対抗します。

視界外

ノースロップ グラマンの B-2 に対する主な目標はステルス性、つまり低い観測性でした。簡単に言うと、ステルスとは敵の空域を気づかれずに飛行できる能力のことです。理想的には、ステルス航空機は、敵と交戦することなく、目的の目標に到達して破壊することができます。

これを行うには、さまざまな方法で航空機がほとんど見えないようにする必要があります。明らかに、視覚的に背景に溶け込む必要があり、非常に静かである必要があります。さらに重要なのは、敵のレーダーや赤外線センサーから身を隠す必要があることです。また、自身の電磁エネルギーを隠す必要もあります。

B-2 の平らで狭い形状と黒い色は、夜に溶け込むのに役立ちます。昼間であっても、B-2が青空に映えると、飛行機がどちらに向かっているのかわかりにくくなります。 B-2 は最小限の排気ガスを排出するため、目に見える痕跡を残しません。

ほとんどの飛行機と同様、B-2 で最も騒音の大きいコンポーネントはエンジン システムです。しかし、旅客機や B-52 とは異なり、B-2 のエンジンは飛行機の内部に埋め込まれています。これは騒音を消すのに役立ちます。効率的な空力設計は、エンジンがより低い出力設定で動作できるため、B-2 の静粛性を保つのにも役立ちます。

エンジン システムは、飛行機の赤外線 (熱) の特徴を最小限に抑えるようにも機能します。熱追尾ミサイルのセンサーを含む赤外線センサーは、通常、エンジンの高温の排気ガスを感知します。 B-2 では、排気はすべて冷却ベントを通過してから後部ポートから流出します。敵のセンサーが飛行機の下をスキャンする可能性が最も高いため、排気ポートを飛行機の上部に設置すると、赤外線の痕跡がさらに減少します。

検出に対する防御策

B-2 にはレーダー探知に対する 2 つの主要な防御機能があります。最初の要素は飛行機のレーダー吸収面です。レーダーで使用される電波は、光波と同じ電磁エネルギーです。特定の素材が光をよく吸収するのと同じように (たとえば黒色の塗料)、一部の素材は電波の吸収に特に優れています。

B-2 のボディは主に、さまざまな軽量物質を組み合わせた複合材料で構成されています。 B-2 爆撃機で使用されている複合材料は、最適な効率で無線エネルギーを吸収するように特別に設計されています。 B-2 の前縁などの部分も、高度な放射線吸収性塗料とテープで覆われています。これらの材料は非常に高価であり、空軍は定期的に再適用する必要があります。毎回の飛行後、修理隊員はB-2がステルス任務に適しているかどうかを検査するために何時間も費やさなければなりません。

飛行機のエンジンなど、反射率の高い金属部品はすべて複合体の内部に収容されています。空気は吸気ポートに流れ込み、S 字型のダクトを通ってエンジンまで流れます。爆弾も機内に搭載されており、離陸後は着陸装置が完全に格納される。

レーダーの不可視性の 2 番目の要素は飛行機の形状です。光が鏡で反射するのと同じように、電波は飛行機で反射します。平らで垂直な鏡はあなたの像をまっすぐに反射し、あなた自身が見えます。しかし、鏡を 45 度傾けると、像は真上に反射されます。自分自身が見えなくなります。天井の画像が表示されます。曲面ミラーも光を斜めに偏向します。曲面ミラーにレーザー ポインターを向けた場合、どのように配置しても、レーザー ビームはポインターに真っ直ぐに跳ね返ることはありません。

ステルス爆撃機の独特の形状は、無線ビームを双方向に偏向します。飛行機の上下にある大きな平らな部分は、まるで傾いた鏡のようです。これらの平らなエリアは、ステーションが飛行機の真下にないと仮定すると、ほとんどの無線ビームをステーションから遠ざけるように偏向します。

飛行機自体も、特に前部では曲面鏡のように機能します。平面全体には鋭角な角度のエッジはなく、電波を偏向するためにすべての表面が湾曲しています。曲線は、ほぼすべての電波を斜めに反射するように設計されています。

B-2 は、独自の無線信号、つまり搭載電子機器によって生成される電磁エネルギーを含むように設計されています。同機は、レーダースキャナーを使用するとき、または地上軍や他の航空機と通信するときに無線エネルギーを放射しますが、レーダー信号は小さく、集中力が高いため、検出されにくくなっています。

兵器

当初、B-2の主な目的は、戦争の際にソ連に核爆弾を運ぶことでした。 1991 年のソ連崩壊により、軍は B-2 の役割を若干再定義しました。現在、この爆撃機は多目的爆撃機として分類されており、核弾薬に加えて通常の爆弾も搭載できるように設計されています。

B-2 には 2 つの回転式発射装置が搭載されており、機体の中央に収納されています。ミッション指揮官は発砲の準備が整うと、搭載コンピューターに信号を送信します。コンピューターは爆弾倉のドアを開け、発射装置を回転させて爆弾を正しい位置に配置し、その爆弾を発射します。

発射装置は従来の重力爆弾、つまり目標に落下するだけの「ダム」爆弾と、目標を追跡する精密誘導爆弾を搭載している。この飛行機は約40,000ポンドの弾薬を運ぶことができます。

B-2 の精密誘導爆弾は、実際には別の誘導システムが取り付けられた「ダム」兵器です。 (JDAM) として知られるこの誘導キットには、調整可能な尾翼、制御コンピューター、慣性誘導システム、およびGPS 受信機が含まれています。 B-2 は独自の GPS 受信機を使用してターゲットを特定します。乗組員は標的の位置を特定すると、標的の GPS 座標を JDAM に送信し、爆弾を解放します。

空中では、JDAM の GPS 受信機が GPS 衛星からの信号を処理して自身の位置を追跡し、慣性誘導システムが爆弾の位置の変化を追跡します。制御コンピュータは、JDAM の飛行フィンを調整して、爆弾を目的の目標に誘導します。この正確な照準システムにより、B-2 は爆弾を投下し、素早く逃走することができます。 JDAM は衛星信号を受信するだけで目標を見つけることができるため、この爆弾は悪天候でも問題なく機能します。地上にあるものをまったく見る必要はありません。 (詳細については、 「スマートボムの仕組み」を参照してください。)

B-2 はコストが高く、現場での経験が比較的浅いため、かなり物議を醸している兵器です。一部のアナリストは同機を軍用機の最高峰として掲げる一方、ステルス機能が悪天候に対する感度が高いなど、この飛行機には厳しい限界があると指摘するアナリストもいる。しかし、これが航空技術の進化において極めて重要な発展であることにほぼ誰もが同意します。確かに素晴らしいマシンです。

B-2 の魅力的な発明ストーリーなど、B-2 に関する詳細については、以下のリンクをご覧ください。