皆さんこんにちは！
今、世界で小型旅客機（単通路）の主流は、エアバスA320、ボーイングB737型機です。
その形は、低翼で翼の下にエンジンを搭載したおなじみの形状です。
次世代型の航空機の開発は進んでいますが、空力的な観点からどのような航空機の形が
理想なのでしょうか？
新しい航空機技術
MD-90 をベースにしたボーイングのトラス ブレース翼 X-66A 実証機。出典: ボーイング社
現在の単通路型エアバス A320 およびボーイング 737 MAX シリーズの置き換えに使用
できるアイデアとテクノロジーについて、調べて学んだことをざっと見てみましょう。
構成
最初の質問は飛行機の構成です。翼付きチューブの代替品は検討できるほど成熟してい
ますか? エアバスとボーイングの両方にとって単通路が屋台骨の稼ぎ手であることを認
識する必要があります。失敗するとリスクが生じる可能性があるため、企業はリスク選
好度が非常に低くなります。要約すると、次世代も翼のあるチューブを維持すると想定
できます。
単通路
次の問題は、単通路構成を維持するか、それとも年々増加する乗客数と主要空港での
発着枠の制約の増大により、より短く、より収容力の高い二通路構成が好まれるのかと
いうことです。それはすべて、予測される乗客の増加に依存します。問題は、新型旅客
機の耐用年数 50 年にわたる市場の中心部の動きを正確に予測することです。
空力特性
次に、新しい空力ツール、構造材料、制御技術によって可能になる空力の進歩に注目し
ました。ボーイングは 777X で折りたたみ翼端を旅客機に搭載しました。新世代機では
翼端折りたたみが登場すると予想できます。ボーイングはまた、（誘導抗力を低減する
ための）幅広の翼の次のステップであるトラスブレース翼（TBW）を検討しています。
問題は、MD-90 のトラスブレース翼を使用したテスト が、ボーイングに次世代に挑戦
する自信を与えるかどうかです。10年の終わりまでに分かるでしょう。
最小限の航空機質量でより高度な空力形状を実現するには、高度な形状と曲率を備えた
翼と、強くて耐久性のある胴体を可能にする材料が必要です。翼の材料はおそらく古典
的な熱硬化性複合材料であり、化学的に硬化し、その後ボルトで接合されて（航空用語
で締結と呼ばれます）、より大きなアセンブリになります。より複雑な胴体は、ボルト
締めの「穴あけと充填」よりも労働時間の少ない組み立て方法の恩恵を受けるでしょう。
ここでは、自動車のシャーシ部品が最終的なシャーシにスポット溶接されるのと同じよ
うに、熱熟成された熱可塑性複合材料によって部品を溶接してアセンブリにすることが
できます。
エンジン
従来の機体は効率向上の約 3 分の 1 を占め、新しいエンジン技術は 3 分の 2 を占めま
す。古典的なターボファン エンジンの問題は、最も簡単な効率向上は、エンジンから
排出される高温ガスの平均排気速度 (周囲の空気に対するガスの過剰速度) を低下させ
ることにより、推進効率が向上することです。問題は、そこに到達するためのバイパス
比 (BPR) を上げる方法が、CFM56 世代の BPR 約 4 から、Pratt & Whitney GTF の
BPR 12 (3 倍の増加) まで、最後の世代で頻繁に使用されていることです。 。従来の
ターボファンの BPR をさらに 3 倍に増やすことは不可能であり、これは BPR が 30
以上になります。エンジンとそのナセルが大きすぎます。
30+ の BPR を達成できるテクノロジーは、その 2 倍の BPR を達成できる Open Rotor
テクノロジーです。GEとSAFRANは、RISE（Revolutionary Innovation for Sustainable
Engines）と呼ばれる次世代航空機向けに、簡素化されたオープンローターを提案して
います。ローターを前面に配置し、単一ローターの後ろでデスワーラーとして機能する
非回転ベーンステージを備えています。効率を犠牲にすることなくオープンローター構成
を簡素化します。
CFM RISE（Revolutionary Innovation for Sustainable Engines）
現在の最も効率的なエンジンと比較して燃料消費量とCO2排出量を20％以上削減する
ことと、持続可能な航空燃料や水素などの代替エネルギー源との互換性を100％確保。
もう 1 つの主要な効率向上はエンジン コアに見られ、新しい設計原理と材料により、
より効率的な空気圧縮、燃焼、動力抽出が可能になります。ただし、これにより機械
的負荷と熱的負荷が増加します。それが現在のエンジン耐久性の危機につながり、航
空会社は航空機の運航停止に苦しんでいます。この状況を変えるために何ができるかに
ついて、フォローアップシリーズを行う予定です。
ボーイング「遷音速トラス支持翼」新型機X-66A、種機のMD-90改造施設へ
ボーイングは2023年8月17日、アメリカ航空宇宙局(NASA)と開発を進める研究機
「X-66A型機」の種機が、改造を行うカリフォルニア州パームデールのボーイング
施設に到着したことを明らかにしました。
この取り組みは、持続可能な実証機プロジェクト「サステナブル・フライト・デモン
ストレーター(SFD)」として行われているものです。
同機は今後、翼やエンジンの組み替えなどの改造が加えられる予定。MD-90では胴体
下部に取り付けられている翼を胴体上部へ、エンジンも胴体後部から胴体上部に移動
した翼に付け替えられます。胴体上部へ取り付けられる翼は、「遷音速トラス支持翼
(Transonic Truss-Braced Wing、TTBW)」という薄型の三角形構造です。マッハ1前
後の遷音速での飛行が可能なうえ、現代の航空機よりも燃料とCO2の排出量を30%削
減することができます。
研究機「X-66A」種機のMD-90型機「機体記号：N930TB」
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