将来の旅客機はどのようになるのか

1968 年からのタイムトラベラーが今日の空港にいることに気付いたら、驚くような多くの変化を目にするでしょう。しかし、飛行機は驚くほど見慣れたものになるでしょう。 2017 年は材料、エンジン、アビオニクスが大幅に改善されたにもかかわらず、 航空史上最も安全な年, 民間航空機は構造的に 1960 年代のものと同様のままです。実際、ボーイング 737 は、さまざまなバージョンがあり、歴史上最も売れた旅客機の 1967 つであり、 年に初めて飛行しました。

これは、民間航空が安全性を優先し、実証済みのソリューションを優先していること、また、材料やエンジンなどの他の開発が従来の設計が依然として適切であることを意味しているためです。しかし、業界は二酸化炭素排出量を削減する方法を必死に模索しており、コア技術を放棄することが非常に難しいため、他の業界よりも若干深刻な課題に直面しています。もしかしたら、何か新しいことを試してみる時期が来たのかもしれません。それでは、50年後の空の旅はどうなっているでしょうか?

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旅客機の未来

長年にわたって、航空機設計のパラダイムを変えようとする試みがいくつか行われてきました。 1970 年代には超音速旅行の未来が約束されていましたが、限られたコンコルドの飛行を除いて、実現することはありませんでした。ノースロップB-2ステルス爆撃機に似た「混合翼」航空機のアイデアは時折喧伝されてきたが、これまでのところあまり成功していない。

技術的および財務的な理由が重なったため、航空機業界はこれらのかなり奇妙な提案を放棄し、今日標準となっているより標準的な設計に焦点を当てることを余儀なくされました。次の50年は、過去半世紀のゆっくりとした着実な道を続けるのでしょうか？第一次世界大戦の終結から月面着陸までの間の航空を特徴づけた急速な技術的進歩を再び見ることができるだろうか アポロ?目に見える画期的な進歩がないように見えることに騙されないでください。大きな変化がもうすぐそこまで来ています。

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電気飛行機

今後数十年以内に短距離便の大部分が電動化される可能性が高く、これにより航空旅行に対する私たちの考え方が変わることになるでしょう。より小型の電気モーターにより、NASA の X-57 プロトタイプで使用されているものと同様の推力の分散が可能になります。騒音レベルが低くなり、運航コストが低ければ、電動航空機は人々が住んでいる場所や職場の近くを飛行できるようになります。

実際、いくつかの最先端の電気航空機プロジェクトは、9 ～ 12 人乗りの Zunum と Eviation のコンセプトが計画しているように、都市間の地上交通を置き換えるだけでなく、都市内でも同様に実現することを目的としています。空飛ぶタクシーは間もなく現実になるだろうが、未来的な見た目のVahanaとCityAirbusのコンセプトが本当に未来を表しているかどうかはまだ分からない。いずれにせよ、ドアツードアの飛行は電気飛行機の独占的な特権ではありません。

新しい概念ではありませんが、回転翼航空機、つまり垂直揚力から固定翼構成に移行できる航空機の使用は、これまで主に米軍に限定されてきました。

しかし、イタリアのヘリコプターメーカー、レオナルドは現在、民間モデルの商業投入を準備している。 AW609これが成功すれば、エグゼクティブ航空と地域航空を変革する可能性があります。 AW609 は、飛行機とヘリコプターの両方のデザイン要素を組み合わせています。

多くの企業がエアタクシー、コミューター機、電動垂直離着陸機 (eVTOL) 車両用の電気推進システムを開発しており、その多くは自律型です。たとえば、電気モーターメーカーの MagniX は、バッテリーサプライヤーの H55 と協力して、バンクーバーに本拠を置く水上飛行機運航会社ハーバー エアの航空機を完全電動機に改造しています。そして、イスラエルの企業エビエーションは、携帯電話のようなバッテリー技術を備え、飛行距離が約 800 km である世界初の全電動通勤飛行機であるアリスを開発しました。

ハイブリッド エネルギーは別の方法です。 2020年、アメリカの新興企業Ampaireのハイブリッド電気イールは、機首に電気モーター、後部に従来の内燃機関を搭載した550kmの試験飛行を完了した。そして、化石燃料ではなく低炭素源から生成できれば大きな可能性を秘めている水素があります。エアバスは、再生可能エネルギー源から生成した水素を航空機に供給するために必要な技術に多額の投資を行っており、いつかCO2を排出せずに長距離を飛行する巨大ジェット機の動力として利用したいと考えている。ボーイングはまた、自社の水素燃料航空機の試験も行っている。

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スピードを追求して

民間航空が前進ではなく後退していると思われる領域が 1 つあります。かつては大西洋を超音速で飛行することも可能でしたが、現在では、最も豊かな資金を持っている人でも、亜音速での飛行に甘んじざるを得ません。一部のスタートアップはそれを解決しようと取り組んでいます。

シリコンバレーのインキュベーターであるYコンビネーターや日本航空などが投資家となっている新興企業ブーム・スーパーソニックは、マッハ2,2で飛行し、コンコルドよりも安価になると予想される商用ジェット機を開発している。

Aerion AS2 は、エグゼクティブ サービス市場を対象としたもう 2,4 つの民間超音速航空機プロジェクトです。まだ開発段階にあるものの、すでにフラクショナルジェット運航会社フレックスジェットからマッハ20のAS2航空機1,5機で億ドルの受注を誇っている。しかし、これらの速度でさえ、いくつかの野心的な研究プログラムによって予測される極超音速の速度に比べれば見劣りします。

ドイツ航空宇宙研究所である DLR が主導するプロジェクトであるスペースライナーは、音速の 25 倍の速さで宇宙の果てまで飛行します。そうすれば、例えばロンドンからオーストラリアまで約90分で飛行できるようになる。

「航空宇宙産業では、多くの場合、課題は技術的な問題ではなく、財務面や運営面にあります」と、ドイツ航空宇宙研究所 DLR の航空宇宙研究理事のロルフ ヘンケ氏は言います。 「混合翼については 1920 年代にすでに話題になっており、極超音速飛行については 1930 年代から話題になっていますが、リスクを冒して巨額の資金を投資する意欲のある人が必要です。」

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「ミックスウイング」のコンセプト

技術者らの提案の一つが「ブレンド翼体」であり、これについてはすでに何度か触れている。このまったく新しい航空機の形状は、象徴的な軍用機などで使用される「全翼機」のデザインに似ています。 B-2爆撃機, しかし、ミックスウィングの方が中央部のボリュームが大きくなります。ボーイングとエアバスの両方がこのアイデアに取り組んでおり、カリフォルニアに本拠を置くサードプレーヤーであるジェットゼロも、早ければ2030年に混合翼機を就航させるという野心的な目標を掲げている。

JetZeroの共同創設者兼最高経営責任者（CEO）のトム・オリアリー氏は、「私たちは大型航空機のゼロエミッションへの道に非常に真剣に取り組んでおり、混合翼の機体は燃料消費量と排出量を50％削減できる」と述べた。 「これは業界がこれまでに経験してきたものから大きく前進したものです。」

全翼と従来の「チューブと翼」をハイブリッドしたようなものであるハイブリッド翼により、抗力を最小限に抑えながら航空機全体が揚力を生み出すことができます。 NASAは、この形状は「燃費の向上に役立ち、航空機本体の中央部分により大きなペイロード領域（貨物または乗客）を生み出すのに役立つ」と述べています。同庁は実験用航空機の1機でそれをテストした。 X-48。 120 年から 2007 年までの約 2012 回のテスト飛行中に、48 機の無人 X- 遠隔操作航空機がこのコンセプトの実現可能性を実証しました。

オリアリー氏によると、メーカーの行動を妨げている大きな技術的問題が 2030 つあります。 「それは非円筒形の胴体の圧力です」と彼は言い、チューブ型の航空機の方が飛行のたびに起こる一定の膨張と収縮のサイクルにうまく対処できるという事実を指摘した。 「「パイプと翼」について考えると、荷重が分割されます。パイプは圧力による荷重に耐え、翼は曲げによる荷重に耐えます。しかし、ブレンドウィングは本質的にそれらを一つにまとめます。軽くて強い複合材料を使ってこれを実現できるのは今だけです。」この根本的に新しい形状により、今日のワイドボディ航空機とは見た目も感触もまったく異なる航空機インテリアが実現します。ジェットゼロは年までに航空機の運航を開始したいと考えている。

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超音速飛行

6社近くの企業が、誰よりも早く超音速旅行を一般大衆に提供しようと競っているが、交通機関への投資と技術革新の多くが燃料や燃料の使用量を減らし、よりクリーンで気候に優しい選択肢の開発に集中している現在、興味深い関心事である。電池や水素などの代替推進技術。

デンバーに本拠を置くブーム・スーパーソニックは、オーバーチュアと呼ばれる超音速旅客機を2029年にデビューさせる計画だ。同社最高経営責任者（CEO）のブレーク・ショール氏によると、同機の乗客数は64人から80人になる見込みだという。マッハ1,7で飛行します。これは音速の1,7倍で、従来のジェット旅客機の倍以上の速さです。

業界アナリストらは、ベンチャーキャピタルと、商用超音速飛行機が良いアイデアのように聞こえるという考えが、このプロジェクトの復活に大きく貢献したと述べている。

両社は、新世代の超音速飛行機は、主に環境に優しいジェット燃料を燃料とするため、二酸化炭素排出量が少なくなると述べている。この燃料は大豆や動物性脂肪などの農産物から作られています。しかし批評家らは、この約束はいくつかの重要な現実を無視していると主張する。たとえば、現在存在する飛行機に使用できる環境に優しい航空燃料は不足しています。そして、存在するものはより高価であり、一部の推定では化石燃料よりも 2 ～ 4 倍高価です。

そして、燃料が何であれ、現実には超音速航空機は常により多くの燃料を使用します。国際クリーン輸送評議会の調査によると、超音速航空機は2022年までに、乗客数を減らしながら、従来の民間航空機よりも2～2050倍の燃料を使用する可能性があるという。しかしNASAは、超音速での旅行は、少なくとも当初はCO総排出量のごく一部を占め、民間航空のごく一部を占めるだろうと述べている。それでも、航空会社は年までに炭素排出実質ゼロを達成すると約束しているため、超音速機がその枠組みにどのように適合するのかを理解するのは難しいとの声もある。

しかし、民間航空会社が存続することがいかに難しいかを考えると、アナリストらは疑問を抱いている。超音速飛行機は乗客の数が減り、より多くの燃料を使用します。この燃料が環境に優しいジェット燃料となるとさらにコストが高くなります。

アトランタに本拠を置くヘルメウスは、さらに高速な極超音速旅客機の製造の可能性を模索している企業の 1 社にすぎません。超音速航空機は音速よりも速く移動しますが、極超音速航空機はその 5 倍以上の速度で移動します。

同社のハルシオンジェットはマッハ5、つまり音速の50倍で飛行する。しかし同社は、このような高速航空機の開発において直面する技術的課題についてはオープンだ。同社の広報担当者によると、現在、ハルシオンが空中に飛来する確率は％未満だが、時間の経過とともにその確率は改善されると予想しているという。

しかしそれでも、ヘルメウスとすべての新興企業は、自分たちのプロジェクトを信じ、航空旅行が環境に与える影響について高まる懸念に対処するよう国民を説得しなければならないだろう。これは難しい作業になる可能性があります。

超音速旅行の復活は楽観的で興奮に満ちており、技術は進歩し続けています。超音速飛行は研究とイノベーションの無限の機会をもたらし、空の旅の新時代をもたらします。

結論

したがって、明日の未来の飛行機を飛ばすにはもう少し待たなければならないかもしれませんが、それでも今日の脱炭素化された飛行機を可能にする材料とプロセスに焦点を当てることができます。シートベルトを締めてください。旅はまだ始まったばかりです。

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