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http://hotwired.goo.ne.jp/news/news/technology/story/20040520301.html
Lakshmi Sandhana
2004年5月18日 2:00am PT 明るい青空に遠く浮かぶ小さな点々が羽ばたいたり、一瞬のうちに形が変わったりして見える？ それは、もしかすると新世代の航空機かもしれない。
米政府機関や大学の研究者たちは、鳥が飛ぶ方法を模倣した航空機の開発を進めている。つまり、羽ばたいたり、飛行中に翼の形や角度を変えたりするのだ。
ミズーリ大学ローラ校の研究者たちは、羽ばたく翼を持ち、完全に太陽エネルギーだけで動作する世界初の無人航空機の開発に取り組んでいる。
この航空機は、従来の機械部品ではなく、人工筋肉のように電界の中で変形する新種の材料を使って翼を羽ばたかせるように設計されている。飛行高度は約9100〜12000メートルだ。
この鳥のような航空機は、幅約3メートルの薄い膜のような翼を持ち、1〜10秒に1回羽ばたくことが可能で、飛行中の姿はワシに似ている。米航空宇宙局(NASA)に協力してこの航空機の開発に加わったミズーリ大学ローラ校のK・M・アイザック教授(機械学、航空宇宙工学)によると、リニューアブル(持続的利用可能)な動力源を利用することにより、この航空機は数週間にわたって滞空できるという。
「電池にエネルギーを蓄えるのではなく、位置エネルギーとして蓄えることにしている。エネルギーがたくさんあるときは、巨大な鳥のように羽ばたきを始める。それによって高度を上げる。そして、たとえば夜のように、太陽エネルギーを利用できないときは、鳥のように滑空を始め、太陽が再び昇るのを待つことになる」と、アイザック教授は説明する。
NASAの先端構想研究所が支援するこの研究では、航空機の急降下や上昇、滑空などが必要となったときに、翼を「変形」させるのに利用できる高性能素材の可能性を探っている。ただし、翼の形を変える方法は素材によるものだけではない。ペンシルベニア州立大学航空宇宙工学部のジョージ・レシュートレ教授のチームは、魚のうろこのように、分割された板が少しずつ重なる形で構成された面で翼を作る作業に取り組んでいる。伸びることによって変形するのでなく、表面の隣り合う各部分――形の変わる内部構造で支えられている――が互いにスライドする仕組みだ。
この手法は、柔軟な「形状記憶合金」で連結された菱形の金属ユニットが連なる基礎骨格を採用している。内部の「腱」を使って、構成単位が望ましい形状になるように引っ張ることにより、骨格の形が変わる。
形状記憶合金を使用しているため、腱を緩めれば構造は元の形に戻る。このほか、圧電性材料と長さが伸びる翼を使って実験を進めるグループもある。当面の目標としては、方向舵や昇降舵といった従来の操縦装置を、軽量で燃料効率に優れた、継ぎ目のない翼に置き換えることが挙げられる。
デイトン大学機械・航空宇宙工学部のアーロン・オールトマン教授は次のように話す。「長い間ほとんど無視されていた空気力学の時代が到来した。われわれはまだ、可能なことのうわべをなぞりはじめたにすぎない」
米ボーイング社の研究開発部門ファントム・ワークス、米空軍研究所、NASAのドライデン飛行研究センターの最近の研究開発により、『能動空力弾性翼』(AAW)技術が生まれた。この技術では、スライドする翼表面が重要な要素になっている。8年を費やしたプロジェクトの費用は約4100万ドルで、この航空機はすでに50回以上飛行した。
しかし専門家たちは、変形する航空機の最も興味深い部分――いままで考えられたこともないような新たな航空機の開発ミッション――は、まだまだこれからだと見ている。
クラークソン大学のエリック・ボルト準教授(数学、コンピューター科学、物理学)は、次のように話している。「世界でいちばん速い鳥、ハヤブサを考えてほしい。急降下では時速約320キロに達する。急上昇するとき、ハヤブサは翼の形状を大きく広げて大きな揚力を生み出すが、急降下では翼を後ろに引く。航空機でも、ハヤブサのように大きく形を変えることを目指して大胆な計画が次々に登場している」
そして、大きな変化こそ、米国防総省の国防高等研究計画庁(DARPA)が目指すものだ。DARPAでは、ミッションの環境に適応して姿を変える、まさしく多用途の航空機の製造を計画している。
DARPAの『モーフィング・エアクラフト・ストラクチャーズ』(航空機の構造の変形)プロジェクトは、この4月に第2段階に入った。第1段階では、米ロッキード・マーチン社、米ハイパーコンプ社と米ネクストジェン・エアロノーティックス社が、低速飛行時に操作でき、翼を変形して面積を150％以上変えられる作動装置、機構、構成部品、サブシステムの、設計、組み立て、試験を行なった。1年半におよぶ第2段階で各企業は、適応翼の試作品製作に期待をかけている。この翼はNASAラングレー研究所(バージニア州ハンプトン)にある遷音速(せんおんそく)力学風洞で試験が行なわれることになっている。
DARPAは声明で次のように述べている。「計画では、飛行中の航空機が形を変えられる適応翼を作成する。この適応翼を利用すると、1機の無人軍用機に『ヘルファイアー』ミサイルを搭載することにより、現在『プレデター』無人偵察機が行なっている任務と同様の「ハンターキラー」(敵の武装勢力を攻撃する)ミッションが可能になると思われる。しかも、プレデターはそれ自体が低速で移動する攻撃目標になるが、変形翼機はプレデターのように巡回しながら、地上と空中の両方からの脅威に対してはるかに高速に反応する」
「われわれは、軍用機の革命的な変容を可能にする、軍の新たな能力の獲得に役立つ技術の開発を目指している。操縦士を乗せた航空機で構成される大規模で費用のかかる体制から、軍事用無人航空機による小規模な体制への変容だ。それも単一用途しかない航空機の大編成ではなく、1機で標的を探して破壊するといった複合的な役割をこなす無人航空機だ」
専門家たちは、有人の羽ばたき式航空機の有用性については疑いを抱く一方、翼の形状を変える航空機の可能性については肯定的な意見が大半を占める。
「継ぎ目のない変形する翼など、形を変える何らかの技術を搭載した民間航空機が、5年から10年後に登場しても意外ではない」と、クラークソン大学のピアー・マーゾッカ助教授(機械、航空工学)は述べる。
「ハヤブサのように徹底的に形を変える有人航空機については、10年以上はかかるだろう」
[日本語版：平井眞弓／高森郁哉]
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