ボーイングが考える「マッハ5」の空の旅は、ロケットより快適で安全なものになる

ボーイングが、なんと音速の5倍を超える速度で飛べる旅客機のコンセプトを発表した。たったの3時間程度で太平洋横断が可能になるという空の旅は、いったいどんなものになるのか。実は技術的にはマッハ6以上も実現できるというが、あえて速度を抑えた理由とは──。夢の旅客機をめぐる数々の疑問にお答えしよう。
ボーイングが考える「マッハ5」の空の旅は、ロケットより快適で安全なものになる
ボーイングの超高速旅客機は高度9万5,000フィート(2万9,000m)をマッハ5(時速6,120km)で飛行する。最高速度に達するまでの衝撃は12分間も続く。PHOTOGRAPH COURTESY OF BOEING

航空マニアたちは、かねて超高速旅客機の誕生を熱望してきた。大陸間を移動するために、ワイドボディの大型機にすし詰めにされて18時間も我慢するのにはうんざりというわけだ。

ボーイングが開発を計画している新型の航空機が実現すれば、その願いがかなうかもしれない。同社はジョージア州アトランタで開かれたアメリカ航空宇宙学会(AIAA)の年次総会で、音速の5倍を超える速度で飛ぶことのできる旅客機のコンセプトを発表した。

マッハ5(時速6,170km)以上のスピードを「極超音速(ハイパーソニック)」と呼ぶが、ボーイングは1月にも無人の極超音速偵察機「Son of Blackbird」を明らかにしている。今回の旅客機は軍用機として使うことも可能で、技術も見た目もこのSon of Blackbirdに酷似している。ただ、両モデルともまだ設計案の段階で、あくまでもコンセプトモデルという扱いだ。

流線型の機体には三角翼と2枚の尾翼があり、機種は鋭くとがっている。最高速度がマッハ5なら、2時間もあれば大西洋が横断できる。太平洋横断でも3時間程度だ。

マッハ6以上も実現可能だが…

マッハ5でも十分に速いと思うが、実はさらに高速な飛行機もつくれるという。ボーイングの上級技術フェローのケヴィン・ボウカットは、「最終的にはマッハ5で決着しました」と言う。理由はそれ以上の速度にすると、技術的により複雑なエンジンや特殊な素材が必要になるからだ。

「マッハ5なら、誰もが望むように世界を1日でまわることもできます。だとすれば、リスクをとってまでそれ以上のスピードを出せるようにする意味はあまりありません。地球の大きさならマッハ5で十分なのです」

また、この速度なら入手が容易で価格も安いチタンでつくることができるが、マッハ6以上のスピードが出る航空機だと、耐熱性を高めるためにセラミック複合材を使う必要がある。エンジンに関しては、ボーイングのコンセプトモデルはターボ・ラムジェットというすでに実用化されているシステムを採用したが、速度をさらに上げる場合には技術的にまだ不安定なスクラムジェットエンジンを使う必要があるという。

ターボ・ラムジェットエンジンは、飛行速度に応じてラムジェットエンジンとターボジェットエンジンを切り替える仕組みのエンジンだ。2つのエンジンはエアインテーク(空気の取り入れ口)を共有し、マッハ2〜3まではターボジェットに吸気するが、それより早くなるとバイパスフラップを閉じてラムジェットエンジンとして動作するようになる。

ロッキード(現ロッキード・マーティン)が開発し、ブラックバードの愛称で知られる超音速偵察機「SR-71」が同様の可変サイクルエンジンを搭載するほか、一部の誘導ミサイルなどにも使われている。なお、ボーイングは今回のエンジン開発で、ノースロップ・グラマンと組んでいる。

体が少し“軽く”感じる空の旅を実現

新型旅客機にはまだコードネームがなく、機体の大きさなどの詳細も明らかにされていない。ボウカットによれば、社用機などに使われるビジネスジェットよりは大きいが、小型機「737」よりは小さくなる見通しだ。つまり席数は20〜100席程度ということになる。

飛行高度は9万5,000フィート(2万9,000m)と、マッハ2を誇った超音速旅客機「コンコルド」より3万フィート高い。通常の商用旅客機の6万フィートも上空を飛ぶことで、エンジン効率を最大化し、飛行中の揺れを最小限に抑えることができる。

離陸から最高速度に達するまでの衝撃は12分続くが(通常の旅客便なら数秒だ)、上空9万フィートを超える空の旅は素晴らしいものになるだろう。眼下にはわずかに湾曲する地平線を望み、窓の外には暗い星空が広がる。ボウカットは「体も少し軽く感じるはずです。高度がそこまで高くなると、重力の関係で地上より体重が数ポンドは軽くなります」と付け加える。

ただ、実現はかなり先になる。プロトタイプは5年から10年先にはつくれるかもしれないが、自動運転システムを含め技術的な仕様がすべて可能になるまでには、20年か30年は待たなければならないという。民間機として商用運航されるには、それ以外にもコストや安全面、効率などさまざまな解決すべき課題がある。

それでもボーイングのコンセプトモデルは、これまでに計画されたスーパーソニックジェット機とは異なり、超音速の旅の未来を切り開くものだ。既存の超音速機のコンセプトモデルは最速でも飛行速度は高度5万フィート(1万5,200m)でマッハ2.2(時速2,333km)、大半はマッハ1〜1.2を想定している。

しかし、一般の旅客機の平均速度は高度3万5,000フィート(約1万700m)前後で時速575マイル(925km)と、すでにこの高度での音速である時速660マイル(1,062km)にかなり近い(音の速さは空気圧や気温の影響を受けるため、高度が高くなるにつれ音速は遅くなる)。

また、既存の超音速機コンセプトは小型のものが多く、十分な燃料を搭載できない。このため、長距離の飛行は難しい。つまり、商用旅客機には向かないのだ。

ロケットよりも安全で快適に

一方、ボーイングの極超音速機は、準軌道に乗せたロケットを使った弾道(サブオービタル)旅客輸送の対抗馬としても有力だ。サブオービタル飛行なら、計算上はニューヨークからシドニーまでわずか1時間で旅することができ、イーロン・マスクやヴァージン・ギャラクティックを設立したリチャード・ブランソンなどが実現に意欲を示している。

宇宙船での大陸間移動というアイデアは魅力的である。だがボウカットは、旅客輸送という意味では大気中の酸素を燃焼させる内燃機関を使った輸送機のほうが、それを液体燃料にして消費するロケットより優れていると説明する。

航空機と比べてロケットは明らかに不安定で、打ち上げ失敗などの事故もよく起こる。ボウカットは「安全性という点ではロケットの方が確実にリスクが高いでしょう。乗り心地もはるかに悪いはずです」と指摘する。

確かに、大気圏への再突入は非常に危険で過酷だ。ロケットの先端は丸みを帯びているし、短距離の移動であれば機体の角度も急になるだろう。ボーイングのハイパーソニック機のように鋭く尖った機首で空気を切り裂き、優雅に着陸するというわけにはいかない。フライトの最後の500マイル(800km)はエンジンをまったく動かさなくてもいいほどだ。

極超音速機の旅はロケットでの移動より時間はかかるし、飛行中に無重力で機内を飛び回るという体験はできない。だが少なくとも、着陸するときに気分が悪くなって吐いてしまうことはないだろう。


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TEXT BY ERIC ADAMS

TRANSLATION BY CHIHIRO OKA