5月14日、空に3機の飛行機が同時に現れる様子を捉えた動画がソーシャルメディアで拡散した。この動画は春秋航空の乗客がDouyin（抖音）に投稿したものだ。
説明文には、下の飛行機は成都航空のもので、それを追い越している低空飛行の飛行機は山東航空のもので、山東航空は「稲妻航空」または「山東スピード」という愛称で知られる航空会社だと書かれていた。
しかし、この航空会社の「山東エクスプレス」と呼ばれる現象は、速度に起因するものではない。厳格な航空規制のため、パイロットが制限速度を超えて飛行することはほぼ不可能だからだ。
空力学的基礎
商用航空機が空中で速度を恣意的に上げることができない絶対的な理由は、流体力学の法則、特に高高度で音速に近づく気流の挙動に起因する。
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山東航空が成都航空を追い抜く様子を捉えた3機の飛行機が同時に空に現れる動画が、ソーシャルメディアで拡散している。写真： Douyin。 |
現代の商用航空機は、小型のナローボディ機から大型のワイドボディ機まで、通常は亜音速モードで運航され、最適な再循環速度範囲はマッハ0.78からマッハ0.85（空気中の音速の78～85％）である。
航空機の実際の速度はマッハ数で測定され、マッハ数は物体の速度と同一の周囲の流体媒体における音速の比として定義される。
航空機自体は音速よりも遅い速度（マッハ1以下）で飛行しているが、翼上面の湾曲した形状により、その上を流れる気流が局所的に加速され、ベルヌーイの原理に従って揚力が発生する。
パイロットが他の航空機を追い越したり「レース」したりする目的で、意図的にスロットルを操作して航空機を最大マッハ数以上に加速させると、極めて異常な物理現象が発生する。
その時点で、圧力と温度の急激な上昇によって生じる目に見えない境界である衝撃波が発生し、気流に深刻な乱れが生じます。その直接的な結果として境界剥離が発生し、気流は翼の空力面に密着せず、翼の背後で引き裂かれ、乱流渦が発生します。
空気抵抗による制約に加え、高高度を飛行する民間航空機は、極めて狭い操縦空間にも直面する。 航空宇宙科学者たちは、この空間を「棺桶コーナー」と呼んでいる。
棺桶角とは、航空機が十分な速度と高度で飛行し、翼の下面と上面の圧力が均等になり始め、揚力が徐々に失われる現象のことである。
航空機が高度を上げると、空気は薄くなり、空気分子の数は減少する一方、翼面積は変化しない。そのため、翼に十分な揚力を発生させるには、航空機はより速く飛行する必要がある。
航空機の速度が遅すぎると、地球の重力や向心力といった外力に対抗する揚力が不足するため、墜落する。揚力が重力よりも小さくなると、航空機は失速状態に陥る。これは空中で目に見えない脅威となる。
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このイラストは、棺桶コーナーのコンセプトを描いたものです。写真提供： PilotMall。 |
しかし、機体の蓋部分付近では、高速飛行の場合、亜音速マッハ数に達する。翼上の気流は音速に近いか、それ以上の速度に達するが、機体自体はまだ音速以下で移動している。
過度に高速になると、気流が翼面に衝突して発生する衝撃波によって、機首が地面に向かって押し下げられる傾向がある。
そのため、機体の縁付近を飛行することは、目隠しをして綱渡りをするようなものです。速度や高度が少しでも変化すると、揚力の喪失や速度超過につながり、どちらも壊滅的な結果を招く可能性があります。
経済問題
安全性や物理的な制約がなかったとしても、商用航空機の「速度競争」は、航空経済の根本的な構造によって依然として制約されるだろう。
1957年、最初のボーイング707が初飛行した。巡航速度はマッハ0.78だった。2009年、ボーイングは787ドリームライナーを発表した。この航空機の巡航速度はマッハ0.85である。
52年の時を経て製造された2機の航空機は、わずか8%しか速度が変わらない。科学技術がこれほどまでに進歩しているにもかかわらず、なぜ飛行機はもっと速く飛べないのだろうか？
その理由は、航空輸送業界は極めて利益率の低い業界の一つだからである。燃料費は、航空会社の総直接営業費用の中で最も大きな割合を占め、かつ最も変動が大きい。
現在までに、コンコルドは超音速を達成した唯一の商用航空機である。マッハ2.02で飛行でき、ニューヨークからロンドンまで約3時間30分で移動することが可能だった。
これは印象的な数字だが、実際に就航したコンコルドはわずか14機で、運航していたのはブリティッシュ・エアウェイズとエールフランスの2社のみで、就航路線も2路線に限られていた。コンコルドの初商業飛行は1976年、最後の飛行は2003年に終了した。
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現在に至るまで、コンコルドは商業運航で超音速を達成した唯一の航空機である。写真： CNN。 |
超音速飛行を実現するには、航空機は極めて優れた空力性能を備えている必要があり、そのためには機体を細長く設計しなければならず、結果として乗客数が制限される。このため、コンコルドは約100人しか乗客を乗せることができず、ボーイング787-10が乗せられる330人と比べると、かなり少ない人数だった。
さらに、比較的少数の乗客に高額な運航コストを分散させるのは、経済的に成り立たないモデルだった。1990年代後半には、コンコルドの片道航空券は6,000ドルにも達し、通常の旅客機の航空券よりもかなり高額だった。
航空会社は速度ではなく、運航による利益に基づいて運営している。そのため、現在の民間航空技術は効率性の向上のみに重点を置いている。
ボーイング707とボーイング787を例にとってみましょう。両機の巡航速度は似ていますが、ボーイング787の方がはるかに費用対効果の高い選択肢です。
具体的には、ボーイング787は1時間あたり約5トンの燃料しか消費せず、約140人の追加乗客を運ぶことができます。比較として、ボーイング707は1時間あたり約6.8トンの燃料を消費します。現代の航空機は、可能な限り低い燃料費と運航コストで、できるだけ多くの乗客を目的地に届けることに重点を置いています。
航空機は高い効率性を実現するために十分な速度で飛行する必要があるが、同時に抗力や燃料消費によって収益が減少してはならない。したがって、今日の商用航空機の飛行速度は、効率性と収益性の最適なバランスが取れた速度と言える。
出典：https://znews.vn/vi-sao-khong-co-chuyen-may-bay-vuot-au-dua-toc-do-post1652089.html
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