水上機

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水上機（すいじょうき）とは、水面上に浮いて滑走が可能な船型の機体構造、あるいは浮舟（フロート）のような艤装を持つことによって、水上にて離発着できるように設計された航空機である。水上機として最初から設計されたものと、通常の航空機が水上機として再設計されたものがある。

デハビランド・カナダDHC-6ツインオッターの水上機型

[編集] 構造による区分

日本工業規格(JIS)の規格文書JISW0106「航空用語(航空機一般)」では飛行艇と「フロート水上機」を総称する「水上で発着する飛行機」として定義される。両者は「主にフロートによってその重量を支持する」フロート水上機と、「主に艇体によってその重量を支持する」飛行艇として区別されている。

パイパー・スーパーカブ（双フロート式）

[編集] フロート水上機

フロート水上機にはフロートを左右に二つ持つ双フロート型や、機体直下に一つ持つ単フロート型などがある。通常、単フロート型は左右の翼下に補助フロートを配置して水上安定性を保持している。機体そのものに通常の陸上機との差異はほとんどないので、降着装置を取り替えるなど簡単な改造のみで陸上機を水上機にすることができる。実際に様々な機体が水上機に改造され、別機体というよりバリエーションの一つとされている場合も多い。非常に希ではあるが、最初にフロート水上機として設計されたものが着陸脚を装備して陸上機になった例もある。浮力を機体以外の部分で得る関係上、大型の機体では不利な点が大きくなり、小型・中型飛行機にほぼ限られる。フロートは「ポンツーン」ともよばれる。

カナデア CL-215T

[編集] 飛行艇

機体そのものを艇体として浮力を得るため、大型化が可能である。胴体が水面にあるため、小型の機体では主翼とエンジンを機体から持ち上げた独特の配置にならざるを得ない。これは抗力増加や推力中心と機軸とのずれなどの観点からも不利になる度合いは小型の方がより顕著であるが、大型機の場合だと主翼を高翼化するだけでほぼ解決できるので、その意味においても大型機に向いた形態であるといえる。サボイア・マルケッティSM.55のように双胴の飛行艇も存在したが通常は単胴のため、中型以下の機体では左右翼下の補助フロートまたは艇体左右に設置したスポンソンによって水上安定性を確保している。大型の機体では艇体そのものの復元力でも充分となる。大型であれば陸上用の降着装置を別に組み込む余裕があるので、水陸両用機もこの形態が多い。詳細は飛行艇の項を参照。

[編集] その他

実際問題として成功した水上機のタイプは上記2種以外にはないが、フロート機・飛行艇以外にも数種の水上降着装置が試されている。

ホバークラフト

水上と同じく陸上も離発着可能となる水陸両用機の一種として、軽飛行機の下部にエアクッションを付けたホバークラフト機が試作されたことがある。だが、着陸の際に陸上でブレーキをかけられないという欠点などのため実用化されなかった。

水上スキー

水上機の降着装置は、フロートにしろ艇体にしろ浮力を得るためには体積が嵩まざるを得ないので、陸上機の着陸脚のように機体に引き込むことは通常できない。そのため水上機の超音速ジェット機化を計画した米海軍とコンベアは、試作水上ジェット戦闘機コンベア・シーダートに引き込み式の水上スキーを履かせた。シーダートは水上機として初めて音速を超えたが、計画そのものは失敗した。（シーダートの項参照）

また、引き込み式ではないが、シュナイダーレーサーとして計画されたピアッジョP.7も水上スキーを搭載したレシプロ機であった。静止時は胴体を艇体として半分水に浸かって浮いているのはシーダートと同じだが、水中翼もかねた水上スキーによって主翼とプロペラが水面から離れるまでは、機体後部のスクリューによって推力を得ていた。これも効力低下と速度向上を狙っていたが、シーダート同様に失敗している。

[編集] 歴史

カーチス水上機A-1

[編集] 誕生

飛行機を水上から飛ばすというアイデアは、ライト兄弟以後数年もたたないうちに様々なところで思い付かれていたらしい。1905年のボアザンの水上グライダーの離水実験等を経て、最初に動力飛行で水面から離水したのは、1910年アンリ・ファーブルのイドラヴィオン号である。当機は先尾翼形で、前部に1つ後部主翼下に2つのフロートを備えていた。しかし、実用的な水上機の初めての物は1911年のカーチス水上機（米海軍名称A-1）であるとされる。

カーチス水上機はカーチス陸上機の降着装置を取り替えた物であり、機体下部にフロートを一つ、左右に補助フロートを備えていた。機体構成は、まだライトフライヤーのような帆布張りの翼とステーだけの構造から大きな変化は遂げていない。カーチスは海軍の装甲巡洋艦USSペンシルバニアの傍らにこの機体で着水し、艦上にクレーンで収容され、再度海面におろされた後、離水して基地に帰投するというデモンストレーションを行い、実際にこの機が軍艦で運用可能な事を証明してみせた。その結果この機体は海軍にA-1の名前で正式に採用され、初のアメリカ海軍機となった。

[編集] 第２次世界大戦まで

水上機は、20世紀初頭には大きく2つの分野で注目された。

[編集] 大型旅客機

一つは、大型長距離渡洋機としてである。

その理由としては、大型で重量がかさんでも、水上という無限に近い滑走距離を持ってすれば離水できた事、仮に洋上飛行中にトラブルが起きても、水上機ならば着水して最悪の事態は避けられると考えられた事にある。これらは大型機であるという事から、飛行艇にほぼ限られる。またこれには、当時はまだ大型飛行機の着陸の衝撃に耐えられるだけの降着装置が製造できず、機体下部全体に荷重を分散させる飛行艇のみが大型化可能であったことも関係している。 12発のエンジンを持ち建造当時世界最大の航空機だったドルニエ Do Xはその種の大型旅客飛行艇としては初の物だったが問題点が多く、大西洋を往復して見せたにもかかわらずどこからも注文をもらえないままに終わってしまった。しかしそのあとを継いで次々に製作されたボーイング314、マーチンM-130、ショート・エンパイアといった大型旅客飛行艇は非常に成功した機体となり、世界の空を駆け巡った。

1925年度シュナイダーカップ優勝のカーチスR3C-2とJ.ドーリットル中尉。映画『紅の豚』登場のライバル機のモデルはこの機体

[編集] 高速機

もう一つは、意外な事に高速機としてであった。

もちろん、浮力を得なければならない関係上、飛行艇であってもフロート機であっても、機体体積は陸上機より大きくなる。これはダイレクトに前面投影面積の増大となって反映される。これは抵抗の増大を伴うので、陸上降着装置と水上降着装置を持つ同形機体では必ず水上機の方が鈍速になるのが通常である。それにも関わらず、この時代の水上機が高速機の花形となり得たのには次のような事情がある。

高揚力装置が未発達だった当時、高速用の高翼面加重の主翼で離陸するには長大な滑走距離を必要とした。前述の様にほぼ無制限の滑走距離をとれる水上でのみ、高翼面加重機の離水が可能だったのであり、これがフロートなどの不利を補って余りある結果となったのである

これは水上機の発達を願って設けられたレースであるシュナイダーカップが各国の国威発揚の場となるにいたってさらに加速した。各国はこのレースのために技術の粋を結集して、盛んに高性能水上機の開発を行ったため、1927年から1939年までの短い間ではあったが世界最速の乗り物といえば水上機だった時代があるのである。実際に、イタリアの水上機マッキMC.72はレシプロ機であったにも関わらず1933年に709.2km/hの記録を残し、その速度は約10年後に飛んだ初期のジェット機よりも高速であった。

[編集] 第２次世界大戦中

米海軍戦艦ミズーリ上のヴォートOC2Uキングフィッシャー偵察機

[編集] 偵察・索敵機

第2次世界大戦の始まった頃には、索敵・哨戒用に多くの軍艦が水上機を搭載していた。カタパルト発進・海面着水運用が可能な水上機は、離着艦のための甲板を必要としないためである。後に航空母艦が艦隊に組み込まれてからは艦上型の偵察機・索敵機が何機も発進してその任に当たったが、他艦の水上機も引き続き偵察・索敵に使用された。

戦艦・巡洋艦など砲撃をその主目的とする艦の搭載水上機にはそれ以外にも重要な任務があった。砲撃とは初弾命中はまずあり得ない物であり、最初の着弾が目標より遠いか近いかを確認してから初撃より近く（遠く）調整して第2射を撃ち、またその着弾を確認して…という繰り返しである。その着弾確認という任務が艦載水上機に課せられていたのである。

しかしこれらの大鑑巨砲主義に付随したような運用は、レーダーの発達と艦載機による超遠距離攻撃の確立によって次第に時代遅れの物になっていった。

一方、哨戒任務としての大型水上機の役割は大戦終期まで重要性を保ったままだった。これらの機体には前述のショート・エンパイアを軍用に改造したイギリスのショート・サンダーランド飛行艇、アメリカのPBY カタリナ飛行艇、日本の二式大艇などがある。潜水艦を探して洋上を長距離飛行する対潜哨戒機としての役割には、飛行艇はもってこいだったのである。

[編集] 水上戦闘機

第1次世界大戦からしばらくは全盛を誇った水上戦闘機という機種はこのころ既にほとんど消滅していた。しかしこの絶滅危惧種をあえてこの時代に復活させた軍があった。第2次大戦の各国軍中、唯一水上戦闘機部隊を運用していた旧日本海軍である。日本海軍は、九五式水上偵察機が中国軍のアメリカ製戦闘機を撃墜した戦訓から、水上機による空戦の有効性を感じ取った。そして南洋諸島へ進軍する際、飛行場が作れないような小島や、飛行場が整備されるまでの駐留部隊機として水上飛行機が有効であると考えた。そこで十五試水上戦闘機の開発を川西航空機に命じ、完成までの場つなぎとして零戦を水上機に改造した二式水上戦闘機を製作した。

緒戦ではそれなりの活躍をした二式水上戦闘機ではあったが、戦局の推移にともない活躍の場を追われ、十五試水上戦闘機が強風として完成した頃には水上戦闘機の出番はすでに無くなっていた。余談ではあるが、この強風はのちに陸上機に改造されて日本海軍最後の傑作機紫電改の母体となっている。

[編集] 潜水艦搭載機

さて、索敵・偵察用に水上機を搭載していたのは何も水上艦に限らない。一旦海中に潜れば外界の状況がほとんど判らない潜水艦も、浮上した際に状況を確認するための偵察機を搭載する例があった。このアイデアのルーツは古く、早くも1917年に潜水艦搭載専用水上機ハンザ・ブランデンブルクW-20がドイツで開発されている。その後も航空機搭載潜水艦と潜水艦搭載航空機の組み合わせは様々な国で試され、S-1潜水艦とコックスークレミンXS-2水上機（アメリカ）、M2潜水艦とパーナル・ペトー水上機（イギリス）、エットン・フィエラモスカ潜水艦とマッキM.53やピアッジオP.8（イタリア）、スルクフ潜水艦とMB411水上機（フランス）、伊一五型潜水艦と零式小型水上偵察機（日本）など多くの例がある。これらの航空機に共通するのは、潜水艦の限られたスペースに収容する為に折畳式や分解式である事、隠密性を破棄して浮上した潜水艦を危険にさらす時間を最小限に抑えるため、展開・組立が短時間で可能な事があげられる。

また、特異な例として、この潜水艦に搭載する水上機を偵察機から攻撃機に発展させた派生例がある。日本では俗に潜水空母とも呼ばれる伊四〇〇型潜水艦は当時世界最大の潜水艦であり、専用に開発された晴嵐という名の水上攻撃機を3機搭載していた。もっとも、実際に戦果を挙げる事なく終戦となっている。

[編集] 第2次世界大戦後

第2次大戦後、陸上機の信頼性や航続距離の向上・地上設備の完備などから、長距離旅客機、対潜哨戒機などもほとんど陸上機でまかなわれる様になり、レーダーの発達により艦載偵察機としての使命も終えた事から、水上機は航空機開発の花形ではなくなる。

しかしその利点は今なお健在であり、ベリエフを初めとした各メーカーがジェット飛行艇を制作するなど、戦後も多くの優秀な水上機が開発されている。

滑走路を必要としない水上機は、飛行場が整備されていない島・地域で今日でも有効な脚として利用されている。

[編集] 海難救助機

沿岸地域の海難救助はホバリングが可能で小回りのきくヘリコプターがその任を引き継いだ。しかし、外洋での救助活動には、航続距離が長く凌波性能の高い飛行艇が今でも役立っている。

二式大艇の技術を受け継いだ新明和工業のUS-1は、世界最高水準の救難飛行艇であり、海難救助のみならず、飛行場のない離島での急病人移送などにも使われている。

[編集] 消防飛行艇

最近注目を集めている飛行艇の用法として、大規模火災の消火がある。すなわち、山火事などの現場近くの海面・湖面に着水し、機内タンクに取水して再離水、現場上空にて放水するのである。

PBY カタリナなど旧来の飛行艇を改造する例も多いが、ロシアのベリエフBe-200などは最新式の双発ジェット飛行艇であり、消防飛行艇としての能力も高い。

[編集] エクラノプラン

エクラノプラン　KM型

厳密には航空機と呼ぶには異論があろうが、飛行艇から派生したものとして旧ソ連のエクラノプランがある。

地面効果（表面効果）を利用すれば、航空機は通常より遙かに効率よく飛行できる。「地面」効果といっても、効果を維持できる高度は低く、実際に地面の起伏に合わせてその高度を維持するのは非常に危険であるため、基本は地面ではなく水面航行となる。そこで通常飛行と地面効果利用の両方が可能な水上機として研究は始まった。その後、水面を離水しての飛行は不要と考えられ、「船よりも速く、飛行機よりも経済的」な輸送システムとして研究は続けられた。結果、ソ連は各種多様なエクラノプランを試作しカスピ海で試験運行したが、偵察衛星の画像でこの種の機体の存在を知った当時の西側は、西側の設計思想とのあまりの異質さから「カスピ海の怪物」（「ネス湖の怪物」に掛けた呼称）と呼んだ。

[編集] 映像作品に登場した水上機

紅の豚(1992)

それまで全くと言っていいほど無名だった水上機を一躍メジャーにした立役者として宮崎駿監督のこの映画がある。ここに登場した水上機はたいてい実機のモデルがある。

サボイアS.21

主人公ポルコの乗機。「サボイアS.21」という名のシュナイダーレーサー飛行艇は実在し「たった1機だけ作られたがセッティングが過激で危なくて飛べない」という背景はよく似ているものの、複葉機であるなど映画の機体とはかなり異なる。監督の記憶による外形のモデルはむしろマッキM.33ではないかといわれている。

カーチスR3C-0

ライバルであるカーチスの乗機。上述のようにシュナイダーカップ優勝機カーチスR3C-2の（非公然）改造機という設定。プロペラ同調式機関銃を2丁装備したほか、レーサー時の翼面冷却をやめて機種下面に外付けラジエータをつけて整備性と信頼性をアップさせた。実はこのラジエータは日本の川崎88式偵察機からのジャンクパーツである。

マッキM.39 (M.52)

主人公の元同僚、フェラーリンがポルコを先導したときの機体。M.39は1926年度のシュナイダーカップ優勝機であり、アメリカの3連覇を阻止した機体でもある。M.52は次回のシュナイダーカップ用の機体でM.39の発展型であり、外形に大きな差はない。映画に登場したものは M.39/M.52 両者の特徴が混在しており、宮崎監督は「形式不明って事にしておいてください」と説明している。