1902年暮れの段階のライト兄弟には、1899〜1902年の4年間にわたる空気力学実験とグライダー飛行実験から、82kg以下の重量で、8〜9馬力以上の出力が出せるエンジンがあれば空に飛び立てる確信があった。1902年12月3日に、彼らは方々のエンジンメーカーに、その要求を満たすエンジンが有るかどうかを問い合わせる手紙を出している。結局彼らの望むものは無かったので自分たちで造ることにした。彼らの欲しいものは、とにかく数分間動き続けてくれさえすれば良いから、彼らが望む軽さで、必要な出力を発揮してくれる物だった。その要求を見事に実現したのが彼らのエンジンです。その様に考えると、これは実に良く考えられている。設計は実用本位ともいうべきもので、必要ないものはすべて省かれている。一方では、その複雑な構造のアルミニウム・クランクケースやシリンダーに隣接して設けられた巧妙な機構の燃焼室などを見ると、これを作り上げるには、かなり高度な工作技術が必要であったこともうかがえる。兄弟は、1903年2月にデイトンで、最初のエンジン試運転を行った。最初に造ったものはベアリングが焼き付いてたちまち壊れてしまったが、4月に新たに入手した鋳造部品で作り直したものは安定して動いた。彼らはそのなめらかな運転に感動したにちがいない。エンジンは、どちらかといえばどっしりとした4本の脚で翼のリブにボルト止めされた。中心線から右側に設置して左側の腹ばいになった操縦士の重量とバランスをとっていた。エンジンの後部には、フライホイールとプロペラチェーンをまわす2枚のスプロケットがあり、チェーンの1本は8の字にひねられて、プロペラを逆方向に回転させるようにしてあった。エンジンシャフトとプロペラシャフトは丈夫なパイプで連結されて、その間隔を保つようになっている。下図は1948年にイギリスから返還されてスミソニアン博物館にある本物のライト・フライヤー号のコックピット写真です。エンジンは複製品です。Memorialに展示されている。いずれにしても写真から、エンジン周りの様子が良く解る。パイロット腰部の鞍から伸びている、主翼をたわませるための、操縦索の様子も良くわかる。操縦索の途中から三角定規のような板を仲介にして後方の垂直尾翼に伸びる索も良くわかる。この索が主翼の撓みと連動して垂直尾翼を動かした。[拡大写真]パイロットの右側の支柱に付いている平たくて細長い柱のような物がラジエーターです。エンジンのウォータージャケットの上面から二本のホースがラジエーターの中程につながっている。ラジエーター下部にはエンジン下面のパイプに連絡するホースを繋ぐパイプ口が見えるが、この写真ではそのホースはつながれていない(一つ前の写真を参照)。ラジエーターはその表面を流れる気流によって冷却した、単なる水の貯蔵所です。エンジンの写真を見る限りウォーターポンプらしい物はどこにもついていない。熱膨張で生じる密度差によって(あるいは沸騰した蒸気の圧力で)、エンジン上面に接続している二本のホースから熱水(または蒸気)がラジエーターへ流れ出て行く。ラジエーターで冷やされた(あるいは凝縮した)水が重力によって下部の出口から流れ出てエンジン下面の流入口よりウォータージャケットへ戻った。運転を続けると水は蒸気となってラジエーター上部の開放端から失われて行き、貯蔵された水の量はどんどん減少していったはずです。次図は1903年12月17日のオービルによる最初の飛行を撮した有名な写真の拡大図です。支柱に取り付けられた燃料タンクとラジエーターの様子が良く解る。ラジエーターの上部には円筒状の膨らみと漏斗のような付属物が見える。ここで大気に対して開放されていたのだろう。[複製機の拡大写真]容積が1.5quart(=約1.43リットル)の燃料タンクは、パイロット左側支柱の上部に取り付けられていた。そこから燃料補給パイプがパイロットの胸の下を通ってエンジンにつながっている。燃料は重力による落下でエンジンに供給された。燃料コックには二種類あって一つは燃料の流量調節用、一つは単に燃料パイプの開閉に使われた。それらはパイロットの右側支柱の近くエンジン寄りの所にある。ラジエーターを取り付けた同じ支柱にRichardの風速計(フランス製)とストップウオッチが取り付けられていた。Veedorの回転数カウンターがエンジンのシャフトの近くに設置されていた[下写真参照]。回転数カウンターの測定軸先端にはゴムチップが付いており、フレキシブルな支柱の先に取り付けられていた。支柱を撓ませることにより、回転数カウンターのゴムチップがクランクシャフトの末端に圧着されたり離れたりして、カウントの開始と終了が制御できた。[拡大写真]左の写真がRichardの風速計で、飛行中メーターの二本の針が回転し続けて、空気中での移動距離を示した。中央写真はストップウォッチで飛行時間を計測した。右写真の回転数カウンターはプロペラの回転数を数えるために取り付けられている。ライト兄弟はプロペラの回転数からフライヤー号が大気に対していくら進行したかを推測した。これらの測定器は飛行開始とともに計測を開始し、飛行が終了した瞬間に全ての計測がストップされた。パイロットの右腕近くの翼の上に装着された木製のレバーを操作すると回転数カウンターがクランクシャフトから離脱し、同時に燃料コックが閉じて燃料補給を遮断する様になっていた。操縦士が配置につき、燃料コックを開き、兄弟の一方がプロペラをまわして、エンジンを始動する。一つある燃料コックでエンジン運転中の燃料流量は前もって最適な量に調整されている。始動時には外部のコイルと4つの乾電池バッテリー(飛行機には載せない)によってスパークを生成した。エンジンの回転が始まると付属の直流発電機により電源が確保される。次に、操縦士は点火タイミングを調節して、エンジン回転を最大でおよそ1,100〜1,200rpmにするが、出力は16hpほど、指示圧力は49〜53になった。今日、正確にはこのエンジンに何があって何がなかったかについては見解が異なる。1903年12月17日の状況について後にさまざまな図面に表示され、いくつかの記事にあたかも取り付けてあったように述べられていた水ポンプが付いていなかったのは確かである。ウォータージャケットは、単にシリンダーバレルを囲んでいるだけで、最も高温になる部分のヘッドやバルブボックスは冷却されなかった。当然の結果として、高温部分は次第に熱くなり、おそらく水は最後には沸騰しただろう。吸入空気は、熱せられて密度が低くなり、スロットル全開で約1分もまわせば、出力は約12hpに落ちてしまう。かかわらず、これでもプロペラに正しい回転速度を伝えるのには十分であったはずだ。残念なことに、このエンジンは12月17日の4回の飛行の後の強風による事故で壊れてしまい、その後の飛行に使われることはなかったが、エンジンは、確実に5分かそれ以上にわたって適正な出力を出すことができたであろう。4.参考書&URL3.その後のライト・エンジンその後、ライト兄弟は、誰かが予想するようなことはすべて行って、1903年のエンジンを改良していった。彼らは、その後のエンジンを直立にし、冷却を改善し、燃料、滑油それに水のポンプを取り付けた。シリンダーの設計も変更され、個別に分離されたシリンダーは、水冷のヘッドをもち、長いスタッドボルトでクランクケースに取り付けられた。簡単な気化器が、高圧マグネトー点火器と一緒に装着された。下写真は1906年に排気量4,372cc(266.8立右インチ)、重量99kg(218ポンド)、1,300rpmで30hpの正立エンジンとなって出現したものである。[拡大写真]自動吸気バルプとロッカーアーム駆動の排気バルプは、アルミニウム鋳造ジャケットに冷やしばめされた鋳鉄シリンダーの頂部に直接取り付けられている。この段階ではまだ気化器はな<、燃料はポンプで調節され、暖かい給気管に送られて気化する。写真では、クランクケース側板が外されてカムシャフトを見せているが、ウォームギアでガソリンおよびオイルのポンプも駆動している。下写真は1910〜1911年の段階のライト・エンジンの写真。洗練されてきたのが見て取れる。シリンダーヘッドの両サイドのパイプは冷却水の循環用パイプでクランクケースの端に付いている水ポンプでラジエーターとの間を強制循環させる。写真では見にくいが、気化用の吸気管はシリンダーヘッド向こう側に付いている。点火はイグニッションコイルとディストリビューターによるスパークプラグとなっている。[拡大写真][拡大写真]ラジエーターとその配管の様子が良くわかる。この段階の操縦方法は左手のレバーで前方の水平舵を操作し、右手のレバーの前後の動きで方向舵を、左右の動きで主翼の捻りを操作したようです。その当時主流となった操縦輪とフットバー方式に転換するのは1912年頃からだそうですこの2枚は修復前の写真ですが、この機体は2001〜2002年に修復されました。]で公開されています。エンジン周りの写真は興味深いものですから、是非ごらんください。モデルBはそれまでのライト機に採用されていた前方の昇降舵が廃止されて、水平尾翼のみになった。橇に初めて車輪が取り付けられた。後期のライト・エンジンの代表は、1913年の6-60(6気筒、60hp)であった。これは、6,658cc(406立方インチ)の排気量をもっていた。80〜85という代表的な平均有効圧力で、6-60は1,500rpm時に60〜65hp出たが、オービル・ライトは、1,560rpmで74hp発揮したものを測定したことがある。エンジンの後ろ、翼の後縁にパイプが縦に沢山並んでいるのがラジエーターです。このときまでには、他の人たちも、この程度の性能のエンジンをつくるようになっていた。ウイルバーは1912年に死去し、最後のオリジナルのライト(兄弟)エンジンは、1915年につくられた。実際、兄弟は、自分たちのエンジンを彼らの飛行機の付属品以上のものとは見なさなかった。エンジンを販売するために、生産ラインを設けようという試みもしなかった。飛行家が、ライト・エンジンを買いに行くことができた場所は、バリクアン・エ・マレのパリ工場であった。ライトのエンジンは、いろいろな人たちによって改良がほどこされた。彼らは優れた技術感覚をしていたが、その多くは兄弟を怒らせた。ヨーロッパでは、ライト兄弟の成功を快く思わなかった。フランスでは、オハイオの田舎者の成功に気分を害した。ライト兄弟が、飛行に成功したと報道されても、果たして飛んだのか、飛ばなかったのかを検証するため、あらゆる議論が集中した。1907年に、ライト兄弟は、フライヤー�V(改)機をヨーロッパに送った。ル・アーブルに1年間置かれていたが、結局、ウイルバーが、フランスに行くことができたので組み立てられた。1908年8月8日、彼は2分間以下の短い飛行を行ったが、その見事な飛行技術に見物していた人々は傍然とした。そのときはじめて、その場にいた飛行家に、飛行機は操縦されるものであることを印象づけたのである。ライト兄弟の業績については別稿「翼理論の芽生え(リリエンタール、ラングレー、ライト兄弟の飛行)」で説明しておりますので、併せて御覧ください。4.参考書&URL4.参考書と参考URL主に参考にした本とHPページです。ビル・ガンストン著(川村忠男訳)「航空ピストンエンジン−そのメカニズムと進化−」グランプリ出版(1998年刊)(P133〜139)クラーク図はここから引用しました。http://www.wetwing.com/wright/「ライト兄弟のひみつ」ライト兄弟のことが、とても詳しく紹介してあるステキなサイトです。最初に読まれると全体像がつかめます。http://wright.nasa.gov/airplane/shortw.html1903年エンジンの詳細について最も詳しい情報が得られるNASAのサイトです。中のページを御覧ください。http://www.fi.edu/wright/1911/index.htmlフィラデルフィアにあるフランクリン科学博物館に保存されている1911年製造のライト・フライヤー・モデルBに付いてのページです。この機体は2001〜2002年に修復されましたが、そのときの記録写真がhttp://www.fi.edu/wright/takedown/images.htmlにあります。エンジンの詳細が良く解りますので御覧ください。Reproduction.pdfはライト機複製の様子を報告したもので、とても興味深い。http://www.nasm.si.edu/wrightbrothers/fly/index.cfm系統的な説明があります。ここから幾つかの写真を引用しました。http://www.456fis.org/THE_WRIGHT_COMPANY.htmライトの飛行機製造会社の様子を示す写真がたくさんあります。http://www.loc.gov/exhibits/treasures/wb-achieve.htmlライト兄弟関係の基本的な写真が掲載されています。http://core.libraries.wright.edu/ライト兄弟関係の写真ライブラリーとしては最も充実しています。サイト内検索をすると貴重な写真が見られます。