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デルタ翼は三角形状の翼です。ギリシャ文字の大文字「デルタ(Δ)」に形状が似ていることからこの名が付けられました。
デルタ翼は長年研究されてきたものの、ジェット機時代において亜音速および 超音速の高速飛行に適していることが証明されるまで、実用化には至りませんでした。 [ 1 ]一方、速度スケールの対極に位置するロガロフレキシブルウィングは、ハンググライダーやその他の超軽量航空機にとって実用的な設計であることが証明されました。デルタ翼の形状は、独特の空力特性と構造上の利点を有しています。長年にわたり、追加の安定面の有無にかかわらず、多くの設計バリエーションが進化してきました。

デルタ翼は長い翼根弦と最小限の外側面積により、構造的に効率的です。同等のアスペクト比と揚力を持つ後退翼よりも、より強固で剛性が高く、同時に軽量に製造できます。そのため、製造が容易で比較的安価であり、これがMiG-21およびミラージュシリーズの成功の大きな要因となっています。 [ 3 ]
翼根弦が長いため、一定の翼断面に対してより厚い翼構造を形成できます。これにより軽量化が促進されるだけでなく、抗力を大幅に増加させることなく、燃料やその他の機器のための内部容積を拡大できます。しかし、超音速機の設計では、抗力を低減するために、より薄い翼構造を採用することがよくあります。
他の翼と同様に、デルタ翼は低速では揚力を維持するために大きな迎え角を必要とします。迎え角が十分に高くなると、翼は流れの剥離を起こし、それに伴う大きな抗力が発生します。[ 4 ]
通常、この流れの剥離は失速と呼ばれる揚力の損失につながります。しかし、急角度のデルタ翼では、空気が前縁から上昇すると内側に流れ込み、上面に特徴的な渦パターンを形成します。この渦の下端は表面に付着したまま気流を加速し、揚力を維持します。中間の後退角の場合、渦の形成を促進・安定化させるために、格納式の「口ひげ」型または固定式の前縁根元延長部(LERX)が追加されることがあります。例えばコンコルドに見られるオージーカーブまたは「ワイングラス」型の二重曲線は、この前方延長部を翼のプロファイルに組み込んでいます。
この状態では、揚力の中心は渦が覆う領域の中心に近づきます。
亜音速領域では、デルタ翼の挙動は一般的に後退翼の挙動に類似しています。気流に特徴的な横方向の要素が生じます。この状態では、揚力は翼の前縁に沿って最大化され、空気は翼の輪郭に沿って最も急激に方向転換します。特に細長いデルタ翼の場合、揚力の中心は前縁の後方半分付近に位置します。
横方向の影響は揚力の全体的な減少にもつながり、場合によっては抗力の増加にもつながる可能性があります。この影響は、前縁スロット、翼フェンス、その他の関連装置の使用によって抑制できます。

後方スイープの角度が十分に大きい場合、遷音速から低超音速の範囲では、翼の前縁は前縁の根元によって生成される 衝撃波境界または衝撃円錐の後ろに残ります。
これにより、前縁下方の空気は、前縁を迂回して上昇し、再び内側へ流れ込むことで、亜音速流に似た横方向の流れパターンが形成されます。揚力分布やその他の空力特性は、この横方向の流れに大きく影響されます。[ 5 ]
後方へのスイープ角により、翼の前縁に垂直な対気速度が低下し、翼上の気流の亜音速揚力特性を維持しながら、航空機が亜音速、遷音速、または超音速で飛行できるようになります。
この飛行領域では、ショックコーン内で前縁を垂下させることで揚力は増加するものの、抗力はそれほど大きく増加しない。[ 6 ]このような円錐状の前縁垂下は、試作機の設計がエリアルーリングを含むように改訂されたのと同時に、量産型のコンベアF-102Aデルタダガーに導入された。また、コンベアの次の2機のデルタ機、 F-106デルタダートとB-58ハスラーにも採用された。[ 7 ]
超音速域では、前縁根元からの衝撃波コーンはさらに後方に角度を変え、前縁後方の翼面に沿って横たわります。横方向の流れはもはや発生せず、空力特性は大きく変化します。[ 5 ]この飛行領域において、ノースアメリカンXB-70ヴァルキリーで採用されているウェーブライダー設計が実用化されます。ここでは、翼下面の衝撃波体が衝撃波を付加し、その衝撃波に伴う高圧によって抗力を増加させることなく大きな揚力が得られます。

デルタ翼プランのバリエーションは、基本構成に改良を加えたものである。[ 8 ]
クロップドデルタ - 翼端がカットオフされています。これにより、外側の揚力を維持し、高迎え角時の翼端流の剥離(失速)を軽減できます。ほとんどのデルタは、少なくともある程度はクロップドデルタになっています。
の中で複合デルタ、ダブルデルタ、またはクランクアローでは、前縁は直線ではありません。通常、内側セクションの後退角が大きくなり、前翼を必要とせずに制御された高揚力渦を生成します。例としては、サーブ・ドラケン戦闘機、ジェネラル・ダイナミクスの実験機F-16XL、ホーカー・シドレーHSなどがあります。138 VTOLコンセプト。オジーデルタ(または英仏共同の超音速旅客機コンコルドに使用された翼型(オジーデルタ)はこれに似ていますが、2 つのセクションと切り詰められた翼端が滑らかなオジー曲線に結合されています。

テールデルタ - 操縦性を向上させるため、従来型の水平尾翼(水平尾翼)を追加したタイプ。ミコヤン・グレヴィチMiG-21などのソ連型機によく採用されている。
カナード デルタ- JAS 39 グリペン、ユーロファイター タイフーン、ダッソー ラファール などの多くの現代の戦闘機は、カナード翼とデルタ翼 の組み合わせを使用しています。

他の無尾翼航空機と同様に、無尾翼デルタ翼は高い翼面荷重には適しておらず、一定の機体重量に対して大きな翼面積を必要とします。最も効率的な翼型はピッチングが不安定であるため、無尾翼型では効率の低い設計を採用する必要があり、結果としてより大きな翼面積が必要になります。使用される技術には以下が含まれます。
無尾翼デルタの主な利点は、構造の単純さと軽量さ、そして低い空気抵抗です。これらの特性により、ダッソー・ミラージュIIIは史上最も多く製造された超音速戦闘機の一つとなりました。
従来の尾翼安定装置により、主翼は揚力に最適化され、小型化と高荷重化が可能になりました。この構成を備えた航空機の開発は1940年代後半にまで遡ります。[ 9 ]
グロスター・ジャベリンのようにT字型尾翼と組み合わせた場合、他の主翼と同様にデルタ翼も「ディープ・ストール」を引き起こす可能性がある。これは失速時の迎え角が大きいため、失速した翼の乱流が尾翼を包み込む現象である。これにより昇降舵が効かなくなり、飛行機は失速から回復できなくなる。[ 10 ]ジャベリンの場合、このような状況で早期に機体が失われたことを受けて、失速警報装置が開発・実装された。 [ 11 ]グロスターの設計チームは、当時としては比較的高速で効果的な操縦性を実現すると同時に、望ましい低速着陸速度での飛行時にも適切な操縦性を求め、必要に迫られて尾翼付きデルタ翼構成を選択したと伝えられている。[ 12 ]

揚力カナード デルタでは、従来の尾翼構成と比較して、マッハ数の増加に伴う揚力中心のシフトが小さくなります。
無荷重または自由浮遊のカナードは、高い迎え角からの安全な回復を可能にします。カナード面の設計によっては、航空機の縦方向の安定性を増減させる可能性があります。[ 13 ] [ 14 ]
カナードデルタ翼の前翼は、独自の後流渦を発生させます。この後流渦が主デルタ翼の渦と干渉すると、翼上の気流に悪影響を与え、望ましくない、あるいは危険な挙動を引き起こす可能性があります。近接結合構成では、カナード渦が主渦と結合することでその利点がさらに高まり、幅広い速度と迎え角において気流の制御が維持されます。これにより、操縦性が向上し、失速速度が低下しますが、前翼の存在により超音速域での抗力が増大し、航空機の最高速度が低下する可能性があります。
ロケット用の三角形の安定翼は、1529年から1556年にかけてオーストリアの軍事技術者コンラッド・ハースによって、また17世紀にはポーランド・リトアニアの軍事技術者カジミエシュ・シェミエノヴィチによって既に記述されている。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]しかし、真のデルタ翼は、1867年にJWバトラーとE・エドワーズが低アスペクト比のダーツ型ロケット推進飛行機の設計で特許を取得するまで登場しなかった。その後、バトラーとエドワーズによる複葉機版や、ロシアのニコラス・デ・テレシェフによるジェット推進版など、同様のダーツ型翼が複数提案された。[ 18 ] 1909年にスペインの彫刻家リカルド・カウサラスによってカナード翼を備えた派生型が実験された。 [ 19 ] [ 20 ]
同じく1909年、イギリスの航空界のパイオニアであるJWダンは、円錐翼の開発による無尾翼安定航空機の特許を取得した。この特許には、現代のロガロ翼の特徴である、両側が後方に向かって上方に膨らんだ、幅広の双円錐デルタ翼が含まれていた。[ 21 ]翌年、アメリカではUGリーとWAダラーが、明確に剛性のある翼を持つ同様の双円錐デルタ翼航空機の特許を取得した。この特許には飛行制御システムの提案も組み込まれており、滑空と動力飛行の両方がカバーされていた。[ 22 ] [ 23 ]これらの初期の設計はどれも飛行に成功したことは知られていないが、1904年にはラベッツァーニの左右独立三角形翼のハンググライダーが離陸し、ダンの同じ原理に基づく他の無尾翼後退翼設計も飛行した。[ 22 ]
実用的なデルタ翼は、1930年代にドイツの航空設計者アレクサンダー・リピッシュによって開発されました。彼は尾翼のない厚い片持ち翼を採用していました。彼が最初に設計したデルタ翼は、翼の角度が非常に緩やかだったため、翼はほぼ直線に見え、翼端は鋭く切り詰める必要がありました(下記参照)。最初のデルタ翼は1931年に飛行し、その後4機が改良されました。[ 24 ] [ 25 ]これらの試作機は低速での操縦が容易ではなく、広く普及することはありませんでした。[ 26 ] [ 27 ]

第二次世界大戦後期、アレクサンダー・リピッシュは高速デルタに関する自身のアイデアを改良し、主翼前縁の後退角を大幅に増加させた。実験用グライダーDM-1は、提案されたP.13a高速迎撃機の空力特性を試験するために製作された。[ 28 ]終戦後、DM-1は米国に代わって完成し、NACA(国家航空諮問委員会、今日のNASAの前身)による検査のためバージニア州ラングレー飛行場に輸送された。米国で大幅な変更が加えられ、通常は抗力を低減する目的で、大型の垂直安定板がより小型で従来型のものに交換され、コックピットのキャノピーはロッキードP-80 シューティングスターから流用したものとなった。[ 29 ]
フランスの設計者ニコラ・ローラン・パヤンの業績は、リピッシュの業績と幾分類似している。1930年代、彼はカウサラスの設計に類似した、直線の前翼と急勾配の後翼を持つタンデムデルタ構成を開発していた。第二次世界大戦の勃発によりPa-22の飛行試験は中断されたが、このプロジェクトがドイツの注目を集めたことでしばらく作業は継続された。[ 30 ]戦後、パヤンは1954年に実験的な無尾翼デルタジェット機Pa.49を、また1965年には無尾翼プッシャー構成のアルバレテシリーズを飛行させた。パヤンの研究に基づく更なる派生型が提案されたが、最終的には開発されなかった。[ 31 ] [ 32 ]
戦後、イギリスはリピッシュの研究から集められたデータを活用し、亜音速ジェット機を多数開発した。その一つであるアブロ 707研究機は1949年に初飛行を行った。[ 33 ]アブロ・バルカン(戦略爆撃機)やグロスター・ジャベリン(全天候型戦闘機)などのイギリス軍用機は、最初に生産されたデルタ翼を備えた航空機であった。バルカンが古典的な無尾翼設計であったのに対し、ジャベリンは低速時の操縦性と高速時の機動性を向上させ、重心移動範囲を広げるために水平尾翼を採用した。[ 34 ]グロスターはジャベリンの改良型を提案し、他の変更点の中でも特に翼厚を薄くしてマッハ1.6までの超音速を達成することを目指した。[ 35 ]
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第二次世界大戦中、NACA(アメリカ航空宇宙局)に勤務していたアメリカの航空力学者ロバート・T・ジョーンズは、超音速飛行のための薄型デルタ翼の理論を考案した。1945年1月に初めて発表された彼のアプローチは、厚型デルタ翼に関するリピッシュの理論とは対照的であった。薄型デルタ翼は1948年にコンベアXF-92で初飛行し、同機は初のデルタ翼ジェット機となった。[ 36 ]これは、すべての実用的な超音速デルタ翼の成功の基礎となり、その構成は広く採用された。[ 37 ] [ 38 ]
1940年代後半、イギリスの航空機メーカーであるフェアリー・アビエーションがデルタ翼に興味を持ち、[ 39 ]同社の提案により、航空省仕様E.10/47に準拠した実験機フェアリー・デルタ1が生産された。[ 40 ]その後の実験機であるフェアリー・デルタ2は、 1956年3月10日に時速1,132マイル(1,811 km/h)またはマッハ1.73を達成し、新しい世界速度記録を樹立した。 [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]これにより、記録は初めて時速1,000マイルを超え、以前の記録を時速310マイル(37%)上回り、記録がこれほど大幅に更新されたことはなかった。[ 42 ] [ 45 ]
元々の無尾翼型であった薄いデルタ翼は、アメリカの航空会社コンベアとフランスの航空機メーカー、ダッソー・アビエーションで広く使用されました。超音速機コンベアF-102デルタ・ダガーと遷音速機ダグラスF4Dスカイレイは、1956年に就航した無尾翼デルタ翼を搭載した最初の実用ジェット戦闘機の2機でした。[ 46 ]ダッソーのデルタ翼への関心から、ダッソー・ミラージュ戦闘機シリーズ、特に大成功を収めたミラージュIIIが生まれました。ミラージュIIIは他の特性に加えて、水平飛行でマッハ2を超えた最初の西ヨーロッパの戦闘機でした。[ 47 ]
尾翼デルタ翼型は、モスクワのTsAGI(中央航空流体力学研究所)によって採用され、純粋なデルタ翼型に比べて高迎え角操縦性、機動性、重心範囲を向上させることが目的とされた。この結果生まれたTsAGI S-12翼型は、1970年代に最も多く製造された戦闘機となったミコヤン・グレヴィチMiG-21(「フィッシュベッド」)に採用された。[ 48 ]

1960年代を通して、スウェーデンの航空機メーカーであるサーブABは、デルタ翼の前部を主デルタ翼のすぐ前と上に配置する、近接結合型カナードデルタ構成を開発した。[ 49 ] 1963年に特許を取得し、この構成は1967年に同社のビゲン戦闘機で初めて飛行した。近接結合により翼上の気流が変わり、特に高迎え角で飛行するときに顕著になる。尾部に取り付けられた従来のエレベーターとは対照的に、カナードは総揚力を増加させるとともに主翼上の気流を安定させる。これにより、より極端な機動が可能になり、低速時の操縦性が向上し、離陸滑走と着陸速度が低減する。 1960年代にはこの構成は過激だと考えられていたが、サーブの設計チームは、ビゲンに求められる相反する性能(良好なSTOL性能、超音速、低空飛行時の乱気流に対する低い感受性、亜音速飛行時の効率的な揚力など)を満たすには最適なアプローチであると判断した。[ 50 ] [ 51 ]
以来、超音速戦闘機では、クローズドカップルドカナードが一般的に採用されるようになりました。注目すべき例としては、多国籍企業のユーロファイター・タイフーン、フランスのダッソー・ラファール、サーブ社のグリペン(ビゲンの後継機)、そしてイスラエルのIAIクフィルなどが挙げられます。その人気の主な理由の一つは、高い機動性にあります。[ 52 ] [ 53 ]
超音速輸送機 (SST) が開発されたとき、無尾翼のオジバルデルタ翼は英仏共同開発のコンコルドとソ連のツポレフ Tu-144 の両方に採用され、コンコルドは1965年に試験飛行を開始し、ツポレフは1968年に初飛行を行った。コンコルドと Tu-144 プロトタイプは両方ともオジバルデルタ構成を特徴としていたが、Tu-144 の量産モデルはダブルデルタ翼に変更されている点で異なっていた。[ 54 ]デルタ翼のために、これらの旅客機は従来の航空機よりも低速でより高い迎え角をとる必要があった。コンコルドの場合、揚力は翼上部全体に大きな低圧渦を形成することによって維持された。[ 55 ]通常の着陸速度は時速 170 マイル (274 km/h) で、亜音速旅客機よりもかなり高速であった。[ 56 ]ゼロエミッション超音速輸送機(ZEHST)など、コンコルドの後継機として提案されている機体は、コンコルドの基本設計に類似した構成を採用していると報告されており、デルタ翼は将来の超音速民間機の有力候補であり続けている。[ 57 ]

第二次世界大戦中および戦後、フランシスとガートルード・ロガロは、収納のために折りたためるフレキシブル・ウィングのアイデアを考案しました。フランシスはこれを宇宙船の回収に応用できると考え、NASAも関心を示しました。1961年、ライアンは実験的な「空飛ぶジープ」または「フリープ」であるXV-8を飛行させました。この機体に採用されたフレキシブル・ウィングはデルタ翼で、使用時にはダブルコーン形状に膨らみ、空力安定性をもたらしました。テストされたものの、最終的には宇宙船の回収には使用されませんでしたが、この設計はすぐにハンググライダーや超軽量飛行機で人気を博し、「ロガロ・ウィング」として知られるようになりました。
リピッシュ。
[リピッヒ デルタIとホルテンHI] 両方の航空機が示されていますが、どうすればいけないのでしょうか。