エアバスが、翼と胴体が一体化した“三角形”の旅客機の小型デモ機を公開した。まるでステルス爆撃機のような形状の旅客機を実用化させることで、エアバスは航空業界に革新をもたらすことができるのか。
TEXT BY ERIC ADAMS
TRANSLATION BY MITSUKO SAEKI
エアバスが試作機「MAVERIC（マーヴェリック）」で披露した胴翼一体型のデザインは、民間航空機に効率化という大きなメリットをもたらすかもしれない。PHOTOGRAPH BY AIRBUS
民間機の運行が1950年代に本格化して以来、空の旅は大きく様変わりしている。座席はしっかりと固定されるようになり、フライトの安全性は向上し、個人用のスクリーンは改良と改悪を繰り返してきた。
ところが、機体そのものは本質的に変わっていない。円筒と翼の組み合わせというデザインは、何といっても効率の面で理にかなっているし、構造的にも堅実だ。それに、飛行に適した形がほかにあるだろうか。キューブ形とか？ さすがにそれはないだろう。
だが、90年代に登場して以来ずっと宙に浮いていたあるアイデアに、追い風が吹き始めている。エアバスが新たな取り組みを始めたおかげだ。
燃料の消費を20パーセントも削減
シンガポールで2020年2月中旬に開催された航空ショーで、エアバスは新型機の小型デモ機を公開した。同社によると、従来型の筒型のナローボディー機と比べて、燃料の消費を20パーセント削減できるという。
この新モデル「MAVERIC（マーヴェリック）」は、翼と胴体の一体化を最も進んだかたちで実現した航空機だ。その名称は、「Model Aircraft for Validation and Experimentation of Robust Innovative Controls（強靭で革新的な制御力を備えた検証と実験のための航空機モデル）」の頭文字からつけられた。
その名が暗示するように、三角形をしたマーヴェリックには翼と胴体の明確な境目がない。翼がこんな形をしていることで、従来の翼の構造とは違って機体全体で揚力を生み出すことができる。つまり、大きな推進力を得ながら空気抵抗を軽減できるのだ。エンジンや機体のデザインにわずかな改良を加えることで、効率を1～2パーセントずつ高めていくことが普通という業界において、20パーセントもの改善はとてつもなく大きい。
また、マーヴェリックのエンジンは機体の上部に配置されているので、地上に届く騒音が少ない。しかも、ハイブリッド燃料や電力などの新たな動力システムにも対応している。乗客から見ると、この形状ゆえに窓のある席が少なくなるのが難点だが、さまざまな座席配置が可能になり、より自由な発想でスペースを使えるようになるはずだ。
「マーヴェリック」の機内。窓のある席は少なくなるが、新たな座席配置の可能性が広がりそうだ。 PHOTOGRAPH BY AIRBUS
いくつかの課題
エアバスは、マーヴェリックを設計するプロジェクトを17年に開始した。そして全長6.5フィート（約2m）、翼幅10.5フィート（約3.2m）の小型デモ機による初フライトが実施されたのは19年のことだ。
急速な進展ぶりだが、驚くには当たらない。胴翼一体型の機体設計に伴う課題について、エアバスはよく理解しているからだ。米航空宇宙局（NASA）とボーイング社は12年に共同プロジェクトを終了するまでの間、同じような構造のハイブリッド・ウィングボディを採用した無人小型機「X-48」で100回を超える飛行実験を実施している。また、ステルス爆撃機「B-2」は、30年近く飛行を続けている。
しかし、胴翼一体型のデザインを商用機に取り入れることと、軍用爆撃機に採用することはまったく別の話である。軍用機にはコスト意識がさほど求められず、乗り心地のよさも重視されないからだ。
機内スペースが大きいという構造上、このタイプの航空機には多様な加圧条件への適応が求められると、トロント大学で航空力学を研究するトーマス・ライストは指摘する。こうした機能を備えることで、軽量であるまま効率性を損なうことなく、機体に旅客機としての十分な強度をもたせることができるという。
安定性も課題のひとつだ。「従来型の航空機のような水平尾翼と垂直尾翼をもたない機体を、安定を保ちつつ操縦し続けることはとても大変です」と、ライストは言う。B-2爆撃機は操縦が難しいことで知られ、安全に飛行し続けるには機体の安定を常にコンピューターに制御させておく必要がある。マーヴェリックの開発計画において、可制御性こそが最も重要であるとエアバスが指摘しているのは、このためだ。
大型機のみならず小型機にも向く？
それでも、こうした点がうまくいけば、大きな見返りが期待できる。航空力学的に「湿潤面」と呼ばれる気流に接する表面積が増えることが主な要因となり、飛行効率が大幅に向上するはずだからだ。
「空力の効率のよさは湿潤面の大きさに比例します」と、ライストは説明する。湿潤面の割合が大きいほど、浮力の生成、そして空気をかき分けて進む際に生じる摩擦という、空気抵抗の二大要因を最小化できるのだという。
ライストによると、胴翼一体型の機体は、定員400人以上の旅客機に最適であるとの考えが主流だという。しかし、いまのところ事例は少ないものの、むしろ小型航空機において効果を発揮できる可能性がある。機体の中心部が狭くても、全体の湿潤面比率を増やすことができるからだ。
今回エアバスが発表したモデル機は、中心部が狭いタイプではない。だが同社は、まずナローボディーの短距離用航空機に的を絞ってビジネスを展開したいと説明している。
米航空専門誌『Aviation Week』によると、エアバスは代替動力源の使用も検討しているという。仏航空事業大手のサフランとダエールが共同開発した「エコパルス」システムもそのひとつだ。両翼に3基ずつ取り付けた電動式回転翼に、バッテリーもしくは燃料による発電用タービンエンジンから電力を送るシステムだという。
具体的なスケジュールは未定
とはいえ、商用ジェット機の“常識”を見直すことは容易ではない。エンジニアたちが機体の構造や効率性にお墨付きを与えたとしても、規制当局や航空会社などは、精査すべきことが山ほどあると考えるだろう。既存の空港設備との適合性から避難に要する時間、乗客の支持が得られるかどうかまで、さまざまな課題がある。
エアバスは現在公開中のデモ飛行を20年中に終了し、引き続き調査を続けたいとしている。当然と思われるだろうが、今後の開発や旅客サーヴィスの開始時期に関する具体的なスケジュールは、何も決めていないという。
つまり当面は、筒形の胴体に翼の生えた従来型の飛行機に乗り続けなければならない。それでも少なくとも、窓側の席を選んで外の景色を楽しむことはできるのだ。
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March 07, 2020 at 09:00AM
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