技術ノート
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■可変排気ノズルの次元数
飛行機の話になりますが，航空雑誌などでしばしば「F-22は長方形断面の２次元排気ノズルを装備」といった表現を見かけますが，２次元とは別に断面が長方形という意味ではありません。「次元」とは「可変機構の自由度」を意味し，２次元可変ノズルなら２種類の可変パラメータ，つまり「排気流速（排気口断面積）」「排気方向」の２要素を制御可能ということです。
ここで排気ノズルの次元数とその可変パラメータ，装備実例を表にします。
表 可変排気ノズルの次元数 次元数 可変パラメータ 装備例 ０次元
なし（固定式） ・通常のジェット旅客機
B-747，A-320など
・アフターバーナー非装備の軍用機
A-7，A-10など１次元
１．排気流速（ノズル断面積） ・アフターバーナー装備のほとんどの機体
F-4，F-14，F-15，F-16，F/A-18など
コンコルド，Tu-144など１．排気方向（上下） ・AV-8 ハリアー ２次元
１．排気流速（ノズル断面積）
２． 方向（上下）・F-22 ラプター
・スホーイSu-37３次元
１．排気流速（ノズル断面積）
２． 方向（上下）
３． 方向（左右）・存在せず ４次元
１．排気流速（ノズル断面積）
２． 方向（上下）
３． 方向（左右）
４． 回転（進行方向回り）・存在せず 最後の３・４次元ノズルは実在しませんが，排気口内側にタービンの可変静翼のようなものを取り付け，排気流に任意の回転運動を与えれば反動としてロール・モーメントが発生します。この機構を３次元可変ノズルに追加すれば，４つの制御機構を持つ４次元可変ノズルということになります。
またパラメータの組合せは自由なので，例えば「排気流速，左右方向」を制御可能な２次元ノズルもあり得ます。ただ通常はピッチ制御の方がヨー制御より優先されるので実例は無いと思います。またロケットエンジンのノズルにはジンバルやベーンにより上下・左右の方向制御を持ち，かつ流速制御はないものが多くありますが，これも２次元可変ノズルといえるでしょう。
（2001.02.23初掲載）