NASAの超音速機が耳をつんざくような爆音を消す方法

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米国の極端に長い機首のデザインとエンジンの位置変更により、X-59超音速航空機はより静かに飛行することができ、コンコルドのような105デシベルではなく、わずか75デシベルのソニックブームしか発生しない。

X-59 が陸上を飛行するシミュレーション。写真: NASA — X-59 が陸上を飛行するシミュレーション。写真: *NASA*

ソニックブームは、現在超音速旅客機が運航されていない理由の一つであり、2003年に最後に飛行したコンコルドの成功を妨げた要因の一つでもある。超音速機は、陸上や沿岸地域付近を飛行する場合、亜音速に制限されていた。 CNNによると、現在の国際規制では住宅地へのソニックブームの影響を避けるため、商用航空機の地上速度は依然として音速以下に制限されている。

現在、NASAは、爆発音を柔らかい衝撃音に変えることでこの状況を変え、より静かな新世代の超音速航空機への道を切り開こうとしている。同庁は「クエスト」と呼ばれるプログラムを運営している。数十年にわたる研究の成果として、X-59と呼ばれる新しい極超音速航空機モデルが開発され、1月12日に発表された。

X-59は、X-1（1947年に音速を超えた最初の有人航空機となった）やX-15（1967年にマッハ6.7（時速5,200マイル）で最速の有人飛行記録を樹立した）を含む一連の実験航空機の最新機である。この新型航空機は、NASAとの2億4,750万ドルの契約に基づき、カリフォルニア州パームデールにあるロッキード・マーティン社のスカンクワークス施設で設計・製造された。格納庫を出た後、X-59は初飛行に備えて複合システムテスト、エンジン作動、滑走路テストを受ける。この車両は今年後半に初めて離陸する予定だ。

NASA本部の顧問クレイグ・ニコル氏は「X-59はコンコルドや現在存在する他のどの超音速航空機よりもずっと静かだ」と語った。この機体は非常に長く、細長い。全長は約30.5メートルだが、翼幅はわずか8.8メートルほどだ。機首は機体全長の3分の1を占め、この機体の特徴的な部分となっている。

この特殊な形状は、超音速で飛行する際の航空機のスムーズさを向上させる上で重要な役割を果たします。航空機が音速より遅い速度で飛行する場合、航空機が作り出す音波はあらゆる方向に伝わります。しかし、超音速では、航空機自体が音を発し、音波が圧縮されて衝撃波となり、機首から尾部にかけて伝わります。この高度に圧縮された衝撃波が人間の耳に到達すると、ソニックブームが発生します。飛行機が音速の壁を突破すると、このようなことは起こりません。むしろ、航空機が音速を超えている限り、航空機の下の円錐内にいる誰もが聞くことができる継続的な効果です。

X-59 の形状は、音波同士が結合するのを防ぐように設計されています。主要な場所の空気力学的表面の助けを借りて、それらは拡散します。また、この単一エンジンは、衝撃波が地面に到達するのを防ぐ滑らかな断面を保つために、航空機の下ではなく上に配置されます。そのおかげで、NASA によれば、X-59 は超音速で飛行しているときにコンコルドの 105 デシベルと比べて 75 デシベルの騒音しか発生しない。

「つまり、飛行機の音は地平線上の遠くの雷鳴のように聞こえるかもしれないし、角を曲がったところで誰かが車のドアをバタンと閉める音のように聞こえるかもしれない」とニコル氏は説明した。「爆発音さえ聞こえないかもしれません。もし聞こえたとしても、音は非常に低く拡散しているので、全く大きな音ではないので、驚くことはないでしょう。」

X-59は音速の1.4倍、つまり1,489キロで飛行すると予想されている。その前に、クエストチームはスカンクワークス施設で数回の試験飛行を実施し、その後、機体をカリフォルニア州エドワーズにあるNASAのアームストロング飛行研究センター（機体の運用拠点）に移動する。プログラムの核心は2024年後半に始まり、さまざまな地理的条件や大気条件を考慮して選ばれた全米の12以上の地域で一連の試験飛行が実施される予定だ。

X-59が特定の地域の上空を飛行した後、NASAは地上のコミュニティを調査して騒音に対する反応を調べる予定だ。目標は、75 デシベルのソニックブームが許容できるという仮説を検証することです。収集されたデータは、米国連邦航空局と国際立法者に提供される。 NASAは、この規則変更により、新世代の超音速航空機がニューヨークからロサンゼルスなどこれまで許可されていなかったルートを飛行できるようになり、飛行時間が半分に短縮されると考えている。

アン・カン（ CNNによると）

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