海上自衛隊のいずも型護衛艦に搭載予定のF-35Bステルス戦闘機ですが、一方でF-35には艦載型をうたうF-35Cもラインナップされています。そもそも「艦載機」とは、どのような特徴を備えるものなのでしょうか。

■艦載されているけど「艦載型」じゃない「B」

2018年12月18日に政府が発表した「防衛計画の大綱」と「中期防衛力整備計画」には、海上自衛隊のいずも型護衛艦を改修し、事実上の空母とすることなどが明記され、大きな話題になりました。具体的には、既存の艦艇へ「短距離離陸・垂直着陸できる航空機の運用を可能にする必要な措置」を講じるとしており、この「航空機」に該当するのが、最新のステルス戦闘機F-35Bです。

「F-35」といえば、2018年に航空自衛隊が導入し運用を開始しているF-35Aが知られますが、この「A」はいわゆる通常のステルス戦闘機で、「B」はその姉妹機にあたります。上述のように、「A」にはないSTOVL（短距離離陸・垂直着陸）性能を備え、アメリカ海兵隊ではこれを空母のような飛行甲板を持つ強襲揚陸艦で運用しており、イギリス軍では、スキーのジャンプ台のような形状の発艦装置を持った空母「クイーン・エリザベス」で運用しています。

　このように、F-35Bは大きなくくりにおいて、F-35AやF-16など航空基地でのみ運用される航空機（以下「陸上機」）に対する「艦載機」、つまり空母などの艦艇に搭載して運用が可能な航空機に含まれるといえるかもしれません。ところがF-35には、「B」とは別に「艦載機型」として、「F-35C」というモデルがラインナップされています。

　ではこの「艦載機」とは、どのような点で陸上機と異なるのでしょうか。

■そもそも「艦載機」とは？

　そもそも「艦載機」とは前述のように、空母などの艦艇に搭載し運用することを想定した航空機のことです。このカテゴリーには、戦闘機や攻撃機、輸送機や早期警戒機といった固定翼機（いわゆる飛行機）のほかにも、哨戒ヘリや救難ヘリなどの回転翼機（ヘリコプター）も含まれますが、以下は固定翼機について述べていきます。

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青森県沖で墜落したと見られる航空自衛隊F-35A戦闘機の捜索に、文部科学省の関連機関である海洋研究開発機構の海底広域研究船「かいめい」が投入されます。広大な範囲を、具体的にどのように捜索するのでしょうか。

■文部科学省関連機関の海底広域研究船を投入

　2019年4月9日19時25分ごろ、航空自衛隊の最新鋭ステルス戦闘機F-35Aは、同三沢基地（青森県三沢市）の東方約135kmの太平洋上にて機影がレーダーから消え、連絡も取れなくなりました。消息を絶った同機は海へ墜落した可能性が大きく、24日（水）現在もなお、自衛隊や海上保安庁が捜索を進めています。

　4月23日（火）、岩屋 毅防衛大臣は閣議後の記者会見で、このF-35A戦闘機墜落事故に関して、文部科学省所管の研究機関である海洋研究開発機構（JAMSTEC）の保有する海底広域研究船「かいめい」が、機体の捜索活動に参加することを発表しました。

この海底広域研究船「かいめい」とは、どのような船なのでしょうか。

「かいめい」は2016年に完成した新鋭研究船で、主要な任務は以下の3つです。

・海洋資源分布の広域調査、鉱物・鉱床の生成環境を捉える総合的科学調査を行うこと
・海底下構造探査、地震・津波に対する防災・減災研究を行うこと
・地球規模の気象現象の把握や環境変動の解明を行うこと

　つまり、海底の地下に埋蔵されている石油や天然ガスなどのエネルギー資源の在り処を探し出したり、鉄やマンガン、希少金属なども含めた鉱物資源の分布とその生成過程を調査したりすることや、海底下の地質や地層構造を調べ、地震の発生メカニズムを明らかにし、防災対策などに生かすこと、そして、気象観測や海洋観測を行い、気候や地球環境の変化を捉え、分析・研究することです。

■実際どのように調査している？

「かいめい」の特徴は、海を広い範囲で探査する装備と能力を持ち、海底に有望なポイントを見つけたならば、ピンポイントでその資源サンプルなどを採取する機能を有した研究船だということです。

まず海底広域探査能力について。「かいめい」は「MCS（マルチチャンネル反射法探査システム）」と呼ばれる装置を搭載しています。これは音波を利用して、海底や海底下の地層を調べる装置です。MCSは、「エアガン」という音波発生装置と「ストリーマーケーブル」という音波を感じ取るセンサーを内蔵したケーブルで構成されます。両者を船尾から繰り出して曳航し、エアガンから音波を発射、海底で反射した音波をストリーマーケーブルで受け取ります。そのデータを船内で解析して海底地形図を作り、分析するというものです。

　MCSによる探査方法は数通りあって、たとえば長さ3000mのストリーマーケーブルを4本曳（えい）航する方法では、一気に広範囲の海底地形データを取得することができます。調査する海域を行っては戻り、往来を繰り返すことで取得する海底地形データを面的に広げていき、作り出す海底地図は3Dの立体地形図とすることも可能です。海底の山や谷、海底にある物体などをも詳細に捉えます。「かいめい」はこのように、海底を見通す優れた目を持っているのが最大の特徴です。

　次に海底試料採取能力について。「かいめい」はROV（Remotely Operated Vehicle、無人探査機）も搭載しています。船内から遠隔操作するこの海中ロボットは、水深3000mまで潜らせることが可能で、2本のマニピュレータという機械の腕を持ち、海底に観測装置を設置したり地質サンプルなどを採取したりといった海中作業ができます。荷物などの搭載可能量は250kgもあるので、重量物を引き揚げてくることも可能です。

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■なぜ「かいめい」が投入されるの？

「かいめい」はおもに日本周囲の海を航海し、MCSを使い海底を広範囲に探り、海底埋蔵資源の存在が有望視された箇所を発見すれば、ROVやそのほかの採取装置を潜航させてサンプルを採取し、引き揚げたサンプルはすぐさま船内の研究室で観察・分析することができる研究船です。エネルギー資源の少ない日本にとって、日本の周囲の海に眠る手つかずの海底埋蔵資源は、次世代を担う資源としてその開発を望まれており、日本の海のどこに、どれほどの資源があるか、これを解き明かすことが「かいめい」のミッションとなっています。

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乗りものニュース
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「G」はなにも物理の授業だけのものではなく、エレベーターやクルマなどでも感じられる、身の回りにありふれたものでもあります。これが激しく大きい戦闘機の場合、どんな影響があり、どのような対策をしているのでしょうか。

■そもそも「G」ってどういうもの？

戦闘機やレーシングカー、宇宙ロケットなど、高速な乗りものと「G」は切っても切り離せないものです。そうした特別な乗りものでなくても、クルマの急発進時や旅客機の離陸時にシートへ身体が押し付けられたり、あるいはジェットコースターでコースの山の頂点にてふわっと浮いたようになったりと、Gを感じるシーンは身近なところにもあります。

ここでいう「G」は加速度、つまり、速度変化するときに物体に働く力の大きさ（比）を表す単位です。その力の大きさの基準（ものさし）となるのは、地球上で物体が自由落下する際の加速度、すなわち「重力加速度」で、これは実際のところ極地と赤道上など地球上の地点により少しばかり異なるものなのですが、上述した「G」はすべて「単位としての重力加速度」を表しており、9.80665m/s2（「S2」は乗数。毎秒、秒速9.80665メートルずつ加速する、の意）と規定されています。

　JAL（日本航空）の「航空実用辞典」によると、旅客機が離陸する際の、後方向のGはおよそ0.3Gから0.5G程度で、垂直方向のGは1.2Gから1.3G程度（重力に加え0.2Gから0.3G）といいます。前者を簡単に言い換えるなら、「地球に引っ張られる力の0.3倍から0.5倍程度の、後ろ方向の力がかかった」ということになります。逆にジェットコースターで浮いたように感じるのは、垂直上方向にGがかかる、すなわち垂直下方向である地球の重力に対し、マイナスのGがかかるためです。

　旅客機の例のように、小数点以下でもそれなりに大きな力を感じるGですが、これが戦闘機になると、急旋回時などに3Gとか5Gなどといった数字が普通に見られるようになります。5Gともなると、地球に引き寄せられる5倍の力がかかるわけで、体重60kgならば300kgに感じる大きさです。ジェットコースターにも、最大4Gを味わえるものがあるそうですが、ほんの一瞬のことであり、戦闘機は場合によって、その状態がしばらく続くこともあります。そしてそれだけ大きな力がかかり続けるとなると、もちろん、体にも影響が出てきます。
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■強烈なGがかかり続けると…？

戦闘機が旋回する場合、機首を上げ機体上部を旋回の中心に向けたほうが、旋回半径が小さくなります。そのため、緊急時などを除いて機首を下げるような動きはほとんどありません。よって通常、「戦闘機が旋回する」という場合は機首を上げての動きであり、このときパイロットには、下半身方向へGがかかります。これを「プラス方向のG」といいます。

戦闘機が旋回し続け、パイロットにプラス方向への大きなGがかかり続けると、やがて体内の血液は下半身に集まり始めます。脳への血液供給もとどこおり、するとパイロットの視界は次第にぼやけてきます。やがて視界から色調が失われるグレイアウト、視界が失われるブラックアウトなどが起こり、さらに強いGがかかると、意識を失う「G-LOC（ジーロック）」に至ります。G-LOCそのものは、人体に悪影響をおよぼすことはないといわれていますが、戦闘機パイロットが飛行中に意識を失うことが、どれだけ危険なことなのかは考えなくてもわかります。実際、G-LOCが原因の航空機事故は、過去に何度も発生しています。

　このGがおよぼす影響は人体だけでなく、もちろん機体にも大きな負担になります。機体は材料の工夫などで対策できますが、では生身の人間であるパイロットは、どのようにしてGに耐えているのでしょうか。それは、着用している装備に秘密がありました。

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乗りものニュース
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■タービン入口温度1800度、最大推力15トンを達成

　防衛装備庁は11月13日、今年7月に受領した戦闘機用プロトタイプエンジンXF9-1が、地上運転試験においてこれまでに、アフターバーナー使用の最大推力15トンを達成したことを明らかにした。さらに2017年には現用各戦闘機用エンジンを上回る摂氏1800度のタービン入口温度（燃焼器出口温度ともいう）を達成していることなどから、「日本の航空エンジン技術は世界レベルに達しつつある」（航空装備研究所エンジンシステム研究室・枝廣美佳技官）との見方を示した。同庁主催の「防衛技術シンポジウム2018」で口頭発表およびポスター発表、画像公開により同エンジンの研究進捗状況を発表したもの。

■将来の大電力化にも対応
スターター・ジェネレーターを装備

　プロトタイプエンジンXF9-1は防衛省が2010年に策定した将来戦闘機の研究開発ビジョンに載っている「ハイパワースリムエンジン」を実現すべく、要素研究から各構成要素試作、コアエンジン（圧縮機、燃焼器、高圧タービンで構成）試作を経て、エンジンシステム全体の試作として、今年6月に完成した。

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※写真＝XF9-1プロトタイプエンジンの解剖図
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※写真＝XF9-1の運転状況
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