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An electric plane with no moving parts has made its first flight

MIT教授が開発した「可動部のない」夢の航空機、初飛行に成功

MIT教授がプロペラもジェットエンジンも使わない航空機を開発し、飛行実験に成功した。実用化は容易ではないが、より静かで排気の少ない航空機の登場につながるかもしれない。 by Erin Winick2018.11.27

いわゆる典型的なジェット・エンジン飛行機には、高速で動くタービンの羽根がいくつも付いている。飛行機に推進力をもたらし、私たちが空へと飛び立つには、タービンやプロペラの回転が必要なのだ。本当にそうなのだろうか?

11月21日のネイチャー誌に掲載された論文で、マサチューセッツ工科大学(MIT)の研究者は、可動部品を一切必要としない初の飛行機を作り、飛行に成功した報告している。重さ2.45キログラムの実験用飛行機は、学校の体育館の端から端までの60メートルの距離を、プロペラの羽根を回すことなく進んだ。実験用飛行機は、電気を直接、推進力として使ったのだ。

このテクノロジーをスケール・アップできれば、いまよりもずっと安全で、静かで、保守整備がしやすい未来の航空機を作れるだろう。特に重要なのは、燃焼排出物をなくせる見込みがあることだ。なぜなら、飛行プロセスの動力はすべて電池だからだ。

論文で発表された初飛行は、1960年代から存在する概念の電気空気力学的推進と呼ばれる方法で実現した。概念そのものは、一般的な回転プロペラよりもイメージするのがずっと難しい。「イオン風」として知られるものを推進力に利用するのだ。

電気空気力学的推進エンジンは、非常に高い電圧(実験用飛行機の場合は4万ボルト)を使って2つの電極の周りにイオンを生成させる。電極間に作られた電場では、より小さい電極から大きい電極へイオンが移動する。イオンは移動間に大気中の通常の空気分子に衝突し、イオン風を作り出し、飛行機を前へ押し出す。イオンは機体に据え付けてある2つの電極の間を移動するだけなので、飛行機を飛ばすのに可動部品は必要ない。

では、どうしてこのテクノロジーを飛行機に使ってこなかったのだろうか? 1960年代に電気空気力学的推進の概念が生まれた時点で、研究者は飛行を維持するのに十分な推進力は作り出せないと結論付けていた。しかし、MITのスティーヴン・バーレット教授(航空宇宙飛行学)が2009年にこの研究はより詳しく吟味した時には、先のような結論に尻込みしなかった。バーレット教授は活かされていない可能性を見ていたのだ。「飛行機や宇宙船に関するSF小説に触発されたのです。それを可能にできるのはどのような物理学かと考えました」。

9年後、多くの失敗を重ねた末、バーレット教授の率いる研究グループはついに飛行機を作り出した。正確には、それらしきものをだ。覚えておいてほしいのは、この試験用飛行機には誰も、何も乗っていなかったということだ。今の時点では、かろうじて空中で体勢を保てるだけで、ましてや貨物など運べるはずはない。そして、無風の体育館の中での試験飛行であり、飛行時間はわずか12秒ほどだった。

可動部品を使わずにロサンゼルスからニューヨークまで飛行できるようになるまでには、まだ長い道のりがある。とはいえ、それでも、今回の成功は航空機の発展における画期的な出来事だった。「商業的なガス・タービン推進装置に取って代わるまでには、まだ長い道のりが待っていますが(中略)、電気空気力学的推進は短距離・小積載量のドローン飛行に大きな変革をもたらす可能性を秘めています」とオックスフォード熱流体研究所の研究員プリヤンカ・ドパデ博士は話す。

バーレット教授は、たとえ商業航空機にとって十分な効率性を持つものにはならなかったとしても、ジェットエンジンと併用できるはずだと考えている。電気空気力学的推進装置を飛行機の表面に埋め込み、機体に沿って動く空気の流れを再活性化するために使えるという。現在の飛行機では、こうした機体に沿って動く空気は機体の後方に集まってしまい、そこで流れが遅くなって機体を後ろ向きに引っ張ってしまう。そこに新しい電気空気力学的推進システムを加えると、この引きずるような動きをなくし、燃料効率を高められるかもしれない。

これが、試作品の機体の最適化に加えて、MITの研究チームがこれから重点的に取り組もうとしていることだ。「このテクノロジーを開発するのに使ったのはわずか数年間です。従来型のエンジンの発展には100年が費やされてきました。ですから追いつくためには、するべきことはいくつもあります。でも、追いつけると思います」(バーレット教授)。

更新:2018年11月27日6時27分公開時、米国版初出に基づき「イオン風」を使った卓上扇風機に関する言及がありましたが、不正確な記述でした。当該部分が原文から削除されたため、本記事も修正しています。(2019年1月11日17時30分)

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エリン・ウィニック [Erin Winick]米国版 准編集者
MITテクノロジーレビューの宇宙担当記者。機械工学のバックグラウンドがあり、宇宙探査を実現するテクノロジー、特に宇宙基盤の製造技術に関心があります。宇宙への新しい入り口となる米国版ニュースレター「ジ・エアロック(The Airlock)」も発行しています。以前はMITテクノロジーレビューで「仕事の未来(The Future of Work)」を担当する准編集者でした。それ以前はフリーランスのサイエンス・ライターとして働き、3Dプリント企業であるSci Chicを起業しました。英エコノミスト誌でのインターン経験もあります。
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