JAXAが挑む次世代機開発の内容とは

超音速旅客機コンコルドという名前を聞いたことがある方も多いと思います。

イギリスのBACとフランスのシュド・アビアシオンなどが共同開発し、1969年に初飛行した旅客機。

通常の旅客機の飛行高度の2倍もの高度をマッハ2.0で飛行することから、夢の旅客機として一躍脚光を浴びましたが、激しい騒音や燃費の悪さなどの理由により2003年に退役、世界の空から超音速旅客機が姿を消してしまいました。

しかしながら、日本の宇宙航空研究開発機構(JAXA)が、その復活をかけて研究を続けている模様。

超音速飛行機の最大の懸案である騒音の正体は、機体の先端や後端で空気が圧縮されて起きる爆発のような衝撃音。

研究チームでは機首をカモノハシのくちばしに似た形にするなどの設計を考案し、無人機によるマッハ1.39の飛行実験で、機体先端と後端の両方で衝撃音を低減させることに世界で初めて成功。

50人乗りの機体に適用すると、衝撃音はコンコルドの約4分の1に減少、遠くの雷鳴が聞こえる程度に緩和されるといいます。

コンコルドでの失敗を背景に、旅客機の開発は高速飛行ではなく、大量輸送に重点が置かれるように変化したといいます。

しかしながら、JAXAの吉田憲司プロジェクトマネージャーは、「高速移動の選択肢ができれば、大きな経済効果を生むはずだ」と超音速の意義を強調。実際に、マッハ1.6の旅客機が実用化されれば、日本からシンガポールまでの日帰り出張も夢ではなくなりそうです。

超音速飛行機とは別に、地球温暖化を背景として化石燃料を使わない電動航空機の開発も進んでおり、JAXAでは2015年2月に17分間の本格的な有人飛行に国内で初めて成功。燃料の石油を電気に、エンジンをモーターに置き換えることで、温室効果ガスの排出を抑制することができるとのこと。

従来の電池では十分な距離を飛行できなかったそうですが、軽量で大出力のリチウムイオン電池の登場により可能性が広がったといいます。

燃料の配管が電線になるため、飛行機の整備が簡素化され、油圧やエンジン温度の確認が不要になるなどパイロットの負担も軽減されるといいます。

しかしまだまだ課題があり、西沢啓主任研究員は「電池などをさらに軽量化することが課題。自動車産業など異分野の技術を積極的に活用する必要がある」と話します。

この他、無人航空機も開発が進んでおり、滞空撮影はなんと72時間も可能。人工衛星では上空を通過するときにしか撮影できませんが、無人航空機を併用することで災害地の被災状況を長時間監視するなどの活用ができそうです。

また、日本は山地や大都市など滑走路の建設が困難な地域が多い上、救助活動に使うヘリコプターは時速200キロ程度でしか飛べないことから、角度を変えられる4枚の主翼とプロペラがついた垂直離着陸機や速度が2倍の高速ヘリの開発が検討されています。

いずれにしても、開発の壁は試験設備などを含む設備投資。飛行時の空気の流れを検証するための風洞設備は不可欠となりますが、JAXAの施設は約半世紀前のもののため故障が頻発し、大規模な改修中となっています。

また、国内には実証用エンジンを備えた試験設備もありません。

コンコルドの実証飛行は2030年頃を目指しているそうですが、その開発規模は約2兆円。次世代機への夢は膨らむ一方、開発には巨額の投資も必要で、費用対効果を冷静に見極める視点も求められるようです。

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