すべての従来型旅客機や戦闘機には尾翼がある。B-2 Spiritにはない。

舵も、垂直安定板も、水平方向の尾翼もない。

それは純粋なフライングウィングであり、従来の空力学では不安定で制御不能とされる形状だが、ほぼ30年近くにわたり実戦任務を飛行している。

尾翼が通常存在する理由

従来の機体では、垂直尾翼が方向安定性を提供し、機首が横にヨーイングするのではなく前方を向き続けるように保つ。

一方、水平の水平尾翼はピッチを制御し、機首が制御不能に上下に振れるのを防ぐ。

これらの面がなければ、標準的な胴体と翼の設計は空力的に不安定となり、人の手で制御することは事実上不可能になる。

尾翼は見た目のための付属物ではない。ほとんどの航空機が制御可能であり続けるための基本要素だ。

それでもNorthropが尾翼を取り除いた理由

尾翼を排した決定は空力学のためというよりステルス性のためだった。

垂直面は強いレーダー反射体になりやすい。というのも、側面から見た尾翼はレーダーのエネルギーをほぼそのまま送信器へ反射するため、明確で識別しやすいシグネチャを生むからだ。

垂直面がまったくないフライングウィングは、エンジニアが「無限の平板」に最も近いものと表現する形状に近く、理論上レーダー反射を最小化する理想とされる。

尾翼やカナードのような垂直方向の制御面を導入すると、航空機のレーダー反射断面積が劇的に増大するため、尾翼を完全に取り除くことは、事実上航空機が持ちうる最大級のレーダー反射源の一つを除去することを意味した。

安定性をコンピュータで補う

尾翼がないフライングウィング機は本質的に不安定なので、B-2は四重化されたコンピュータ制御のフライバイワイヤ式フライトコントロールシステムに依存しており、制御面を自動で操りながら安定性を保つ。

これにより、パイロットがすべての修正を直接手動で行う必要はない。

機体の基本的な対気速度や迎角のデータは、従来の突出したピトー管ではなく外皮に埋め込まれたピトー・スタティック検知プレートから取得しており、これは機体のステルス特性を損なわないための設計上の選択だ。

実際には、フライトコンピュータが人間のパイロットでは手動で行えないほど毎秒何十回もの補正を行い、パイロットが意図する旋回、上昇、降下を、機体を不安定化させずに遂行するための正確な制御面の組み合わせへと変換している。

ラダーなしで旋回する

垂直尾翼を失うと方向制御に別の課題が生じた。

Northropは、翼の後縁にある分割式ドラッグラダーの組み合わせを採用した。これらはクラムシェルのように開いて機体の片側に抵抗を作り出し、さらに四基のエンジン間での推力差を併用して機体を目的の方向へヨーさせる。

翼の後縁に沿って四対のエレボンがあり、内側の対は着陸などの低速域で主に使用される。また、離陸時には十分な対気速度に達するまで全てのエレボンがダウンに下げられたままになる。

機械的にも計算上も従来のラダーより複雑だが、これにより単一の垂直面を再導入することなくB-2は完全な方向制御権を得ている。

限定された、しかし意図的な飛行運用域

これらには限界がないわけではない。

パイロットはそのステルス性能を保持するために設けられた明確な手順の範囲内でB-2を運用し、適度なバンク角、安定した上昇・降下プロファイルを維持するようにしている。

巡航は通常Mach 0.75からMach 0.8の間、対気高度は40,000〜50,000フィートで行われ、そこで揚抗比が最も有利でありエンジンも効率的に動作する。

その運用域内では、継続的に乗るパイロットたちは操縦感を滑らかで応答性が高く、大型のエグゼクティブジェットに近いと表現し、フライバイワイヤシステムがパイロットが通常感じる乱気流の多くをフィルタリングしていると述べている。

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ついに技術が追いついた発想

フライングウィングの概念自体は動力飛行とほぼ同じくらい古く、Jack Northropは1940年代後半に試作フライングウィングを製作したが、これは最終的に中止された。

中止の理由は空力理論が誤っていたからではなく、その当時の飛行制御技術がこの形状の持つ固有の不安定性を管理できなかったからだ。

1秒間に何千もの補正を行えるデジタルコンピュータが登場して初めて、尾翼のない爆撃機が実用的になった。

B-2は新しい空力学上の問題を解決したわけではなく、古い問題を解くのに必要な計算能力がついに揃った、ということだ。