トップガン:マーベリックで示されているように、極超音速飛行はなぜそんなに大したことなのですか?

極超音速飛行は、軍事と諜報、材料科学、民間航空を進歩させるため、私たちにとって重要です。

人間の野望の追求は、同類に限定されるものではありません。それは彼自身よりも何倍も大きな力にまで及びます。川を封じ込めたり、風や日光を手なずけたり、極小の原子を分割したりしても、人間の功績と決意はほとんど信用できません。そのような偉業の 1 つにスピードの追求があります。

私たちの間の映画と航空マニアは、映画「トップガン:マーベリック」で、トム・クルーズが極秘プロジェクトの航空機でマッハ 10 の速度を出すという釘付けのシーケンスを覚えているでしょう。しかし今日、平均的な人にとって、極超音速飛行はなぜそれほど重要なのでしょうか?調べてみましょう!

音速の基本

音速は、光速に次ぐ最も重要なペースの速いマイルストーンの 1 つです。物理学は光の速度を達成する非ゼロの質量を持つ物体に分割されますが、音の速度はそのような障壁を提示しません。オブジェクトが音速に匹敵する高速を達成する場合、それらの速度は同じ媒体での音速の比率として測定されます。マッハ数として知られるこの比率は、速度を概観するのに役立ちます。

音速の壁を破って超音速に突入することは、ほとんどの軍用機にとって日常的なことです (写真提供:Flickr)

マッハ数は航空機やその他の空中物体に対して一般的に定義されているため、音速は平均海面、摂氏 20 度の温度で時速約 761 マイルと見なされます。正確に音速で飛行すると、マッハ数は 1 になり、音速飛行と呼ばれます。

マッハ領域は、これらの比率のさまざまな範囲に対して定義されており、次のように要約されています:

なぜ音速が私たちにとってそれほど重要なベンチマークなのですか?

極超音速飛行は、映画 トップガン:マーベリック ほど最近のものではありません 信じさせてくれるかもしれません。もともとは 1950 年代に有人レベルと無人レベルの両方で達成されました。

映画は現実の生活にどのような影響を与えるのでしょうか?これについてさらに詳しく説明する前に、トップガン:マーベリック のレビューを紹介します。 科学的な観点から。

超音速以上で行われる飛行は確かに大したことです。それらは科学、技術、商取引のさまざまな領域に影響を与えるため、それらを研究する価値があります。

1.軍隊へのステップアップ

高マッハ飛行を達成する能力は、軍隊の飛行時間を大幅に短縮し、その結果、反応時間を短縮します。ただし、極超音速飛行の利点は応答時間の短縮だけではありません。極超音速機は設計上、レーダー断面積が小さいため、レーダーによる検出が非常に困難です。この設計により、非常に機敏になり、ミサイルだけでなく敵機に迎撃される可能性も減少します。

極超音速飛行を検出するには、大規模で強力なレーダーを広い地理的領域に展開する必要があります (写真提供者:Ivan Baranov UA/Shutterstock)

反対に、極超音速飛行の進歩は、極超音速迎撃装置の進歩も促進します。これにより、レーダーおよび衛星通信技術の発展が促進されます。

2.宇宙飛行の進歩

NASA などの宇宙機関が行った研究では、極超音速飛行の有用性が明確に示されています。極超音速機の速度は、宇宙船を軌道に乗せるための要件に似ています。

現在、航空技術者が直面している最大のハードルは、ロケットブースターの使用です。ロケット ブースターは取り外し可能な燃料タンクで、宇宙船が地球の重力から逃れるのを助けるために可燃性酸素を供給します。ただし、船の重量が増えるため、効率が低下します。

ロケットブースターでロケット推進を使用すると、宇宙船がかさばり、効率が低下し、操縦が難しくなります。 (写真提供:3Dsculptor/Shutterstock)

極超音速推進システム、すなわちラムジェットおよびスクラムジェット エンジンは、この点で大きな期待を示しています。それらは、自力で宇宙船を推進することができ、それによってロケット推進を排除します。また、大気中の酸素に依存しているため、ロケットブースターを運ぶ必要がさらにありません。これにより、宇宙船を安全に宇宙に打ち上げるために必要なかさばるインフラストラクチャを削減できる可能性があります。

3.材料工学の進歩

移動体とその直接の大気との相互作用の重要性は、その速度とともに増加します。極超音速では、空気分子は分子散逸として知られる 2 つ以上の部分に分裂します。これは、最強の鋼でさえ細断することができる途方もない熱機械負荷を生成します。極超音速飛行は、適切に説明されていない場合、致命的な可能性がある途方もなく持続的な G 力により、各パイロットの生物学にも影響を与えます。

熱機械負荷が高いと、航空機の表面が崩壊する可能性があります (写真提供者:schusterbauer.com/Shutterstock)

解決策は、航空機の速度に影響を与えずにこれらの力に耐えることができる複合材料と保護システムの開発です。このように、極超音速飛行の追求は、生物学、材料科学、技術の交差点での進歩を後押しします。

4.より速く、より信頼性の高い商用空の旅

極超音速飛行が単なる 1 回限りの実験ではなく、より大きな問題に対する長期的な解決策となるために、エンジン技術と安全性が大幅に進歩しました。商用レベルでは、超音速飛行は伝説の航空機コンコルドによってすでに試みられています。当時は実行不可能でしたが、速度音と同等またはそれ以上の速度での空の旅は、今では復活する準備ができています.

コンコルド プログラムは、超音速で飛行した最初の民間航空会社でした (写真提供:John Selway/Shutterstock)

現代の超音速飛行の支持者は、民間航空機よりもクリーンで環境に優しい選択肢であると宣伝していますが、それを達成するための明確な答えはありません.その技術を既存の航空機インフラに後付けできるかどうかも、現時点では不明です。ただし、安全性を損なうことなく移動時間を短縮できることは、超音速および極超音速飛行の最も明白な利点です。

最後の言葉

確かに、極超音速飛行が大したことであるという話はたくさんありますが、あなたにとってそれは何ですか?

使用している傷防止レンズが NASA のものであることをご存知ですか?衛星ナビゲーション、目に見えない装具、形状記憶フォーム、そして今あなたの頭にあるかもしれないワイヤレスヘッドホンまでもがそうでした!つまり、科学技術にはトリクルダウン効果があるということです。多くの場合、元々設計された目的よりも多くの目的を達成することがわかっているため、商品化されているため、すべての人がそのメリットを享受できます.

このように、自然の強大な力でさえ予見しようとする野心の追求は、一見無駄に見えるかもしれませんが、長期的にはより多くのものを提供します.