イカロスの夢4

｢音の壁｣を超えて

ジェットエンジンの開発により、飛行機の速度が飛躍的に上昇した
ことはいうまでもない。プロペラ機が効率的に飛行できるのはマッ
ハ0.7が限界といわれている。それに対してジェット機は､エンジン
の推力さえ上げれば理論上は、どこまででも速度を上げることがで
きるはずだった。

ところが、実際に速度を音速に近づけていくと事故につながりかね
ないさまざまな不具合が発生した。この現象を映画『ライトスタッ
フ』では次のように表現している。

｢この大空には悪魔が棲んでいて彼に挑む者は死ぬといわれた。操
縦桿(かん)が効かなくなり､機体が激しく揺れ､空中分解を起こす｣
と。この｢悪魔｣はマッハ１の直前に現れた。｢音の壁｣である。

悪魔と称された音の壁の正体とは何か。もちろん空に肉眼で見える
壁が存在するわけではない。風洞実験において空気の密度を観察で
きる装置を用いてみると､マッハ0.6を超えるあたりから｢悪魔｣が正
体を現し始める。いわゆる衝撃波と呼ばれるものがそれだ。

音速を超えて衝撃波が発生すると、翼の湾曲部分など機体の一部分
に空気の圧縮された層が出現して抵抗が著しく増大するのだ。これ
が音の壁の正体である。この衝撃波は、機体の一部で発生すると操
縦に大きな影響をきたす。

ところが音速を超えてしまえば衝撃波を伴う気流はかえって単純に
なり、機体全体の安定を取り戻すことができるのである。そこで、
音の壁に対する策はふたつ考えられた。ひとつは現在のジェット旅
客機のように衝撃波を生み出さない速度で航行することである。

現在では、超臨界翼と呼ばれる衝撃波影響の少ない翼の開発により
マッハ0.8程度までの速度が出せるようになっている｡しかも音速を
超えない方式を用いると座席を大量に確保しやすい機体構造が得ら
れる。そのためにこの方式は、経済性の面からも今後さらに長い期
間にわたって採用されていく方式となるはずである。

もうひとつの方法は､安定して音速を超える機体を開発することだ｡
先ごろ引退した英仏共同開発の巡航速度マッハ２を誇るコンコルド
が有名であるが､空気抵抗の面から機体構造が座席数を150程度しか
確保できない。コンコルドの搭乗料金が高いわけである。

結局、超音速技術は確立されたが、コンコルドの製造はわずか16機
に留まった。しかし初運行の1969年から30年の間、事故が起きてい
ないことが次第に着目され、その技術は高く評価されて、今後の飛
行機開発において新たな側面として見直され始めている｡｢コンコル
ド(調和)｣という名前は伊達ではなかったということだ。

速さへの挑戦はこれで終わったわけではない。しかし、これ以上の
スピードを実現させるには、もうひとつ超えなければならない壁が
存在する。それは熱の壁である。

速度を上げれば上げるほど、機体周りの激しい気流により摩擦熱が
発生する。例えば、マッハ３程度の飛行だと､表面温度が400度に達
することが理論上わかっている。空気がある限りこの摩擦による高
熱の壁を突破することはできない。

そこで考えられたのが、大気圏外をマッハ８で航行する極超音速機
(ＨＳＴ)である。このＨＴＳが成功すれば、東京～ニューヨーク間
を２時間程度で飛ぶことも不可能ではない。

さまざまな技術上の問題があるため、その実現は2030年以降になる
だろうといわれているが、ライト兄弟による大空への飛翔からわず
か100年で成層圏外までも視野に入れた飛行機の技術が生まれよう
としているのだ。まさに驚嘆に値するというほかはない。

[5]へ続く