皆さんこんにちは！
超音速のエンジンを開発しているＧＥ（ ゼネラル・エレクトリック）。
また、超音速に向けて新たな技術を開発しました。
回転デトネーションをデュアルモードラムジェットと組み合わせ
ゼネラル・エレクトリック社は、タービンベースのコンバインドサイクルアーキテクチャへの新しいアプローチにより、大型航空機の再利用可能な極超音速飛行が可能になることを期待している。クレジット: ゼネラル・エレクトリック
最新鋭のラムジェットは、約マッハ 3.5 未満で作動すると加速するのに苦労します。
超音速ターボファンの内部は、マッハ 2.5 を超える速度で溶け始めます。極超音速機
用の再利用可能な空気呼吸推進システムを発明するには、技術者はターボファンの最
高速度とラムジェットの最低速度との間の大きなギャップを解決する解決策を見つけ
なければなりません。
現在の極超音速推進競争に後発であると同時に、数十年にわたる高マッハ研究のベテ
ランであるゼネラル・エレクトリック社は、欠けていた部分、つまり回転爆発燃焼器
を発見したと考えています。
半世紀前に北米のXB-70ヴァルキリー爆撃機とキャンセルされたボーイング2707旅客
機に動力を供給するマッハ3エンジンを製造した同社は、燃料爆発による強力なエネル
ギー放出を利用することで、カットオーバーに向けてマッハ数を下げることができる
と考えています。ターボファンとラムジェットの間の速度は、本格的なタービンベース
の複合サイクル (TBCC) 推進システムをマッハ 6 よりも速い速度で実現できるほど十
分に低いのです。
GE グローバル研究センターでの 11 月 16 日のサブスケール デモンストレーションは、
このユニークなアプローチを示しています。具体的には、マッハ 2.5 クラスのターボフ
ァンの高マッハ型と回転爆発デュアルモード ラムジェット (RD) で構成される TBCC
システムです。 -DMRJ)—は機能する可能性がある、と幹部らは12月13日にテスト結果
と全体的なコンセプトを発表するメディアイベントで述べました。
「これは私たちにとって大きな成果です。これは、この分野で当社を差別化するための
基礎となる重要な技術の 1 つであることを証明するものです」と、GE エアロスペース
社のバイスプレジデント兼エジソンワークス実験部門のビジネスおよび技術開発担当ゼ
ネラルマネージャーであるマーク・レッティグ氏は述べています。
レッティグ氏によると、GEが秘密裏に内部資金提供プログラムを立ち上げてから18か
月後に行われた実験室リグテストでは、マッハ5を超える飛行速度に必要な超音速気流に
さらされた場合でも、高度に圧縮された燃料と空気の混合気の持続的な回転爆発が示さ
れたという。
次のステップは、地上実験室で実物大の DMRJ を実証することです。F110 推力レベル
の TBCC アーキテクチャ向けにサイズ設定された新しいデュアル モードは、テストの
準備がほぼ整いました。GEエアロスペース社のエジソンワークス部門とGEが最近買収
した極超音速推進会社イノヴィアリングの研究者チームがこのエンジンを設計し、ノー
スロップ・グラマン社やL3ハリス・テクノロジーズ傘下のエアロジェット・ロケットダ
イン社と並んで防衛産業のDMRJ生産者のエリートクラブに加わりました。
「[回転デトネーション燃焼器とDMRJを]統合すると、移行マッハ数または引き継ぎマ
ッハ数に関して今日存在する制限が大幅に改善できることがわかり、標準的な爆燃燃焼
器に関連する長さは次のとおりであることがわかりました。」大幅に減少しました」と
GEエアロスペース社のエンジニアリングおよび極超音速推進担当ディレクターのクレイ
グ・ヤング氏は語りました。
GEのDMRJは2024年第3四半期に試験を開始する予定ですが、チームが予定より前倒し
して試験を開始する可能性があるとレッティグ氏は語りました。
DMRJは、2024年末か2025年初めまでに別の地上リグテストのために本格的な回転爆発
燃焼器と統合される予定であるとレッティグ氏は付け加えた。最後に、RD-DMRJ は、
2025 年末までに極超音速 TBCC システムの地上リグテストのために高マッハ タービン
エンジンと組み合わせられる予定です。
完全な TBCC システムは、新しい種類の極超音速能力を提供するように設計されていま
す。たとえば、DARPA の極超音速空気呼吸兵器コンセプトや米空軍の極超音速攻撃巡航
ミサイルなどの巡航ミサイルの実証機は、ロッキード・マーティン AGM-158 統合空対
地スタンドオフ・ミサイルとほぼ同じカテゴリーに入る大きさです。推進システムから
の推力が 700 ポンド未満になります。
対照的に、GE のプロジェクトにおける F110 クラスの高マッハ ターボファンは、アフ
ターバーナーなしで 17,000 ポンドを超える推力を生成できますが、それには同じサイ
ズ範囲の DMRJ が必要です。これまでに地上で実証された最も強力なスクラムジェット、
空軍研究所 (AFRL) の資金提供を受けたエアロジェット ロケットダイン設計は、2019 年
9 月に発表された試験で 13,000 ポンドの推力を達成しました。このサイズのカテゴリー
の航空機は、幅広い用途に使用できます。監視、爆撃、輸送、宇宙打ち上げミッションな
どの幅広い用途に使用できます。
F110パワークラスの高マッハターボファンも開発中
高推力で空気を吸う極超音速エンジンを開発するという目標により、GE が競争に参入す
る前にいくつかのスタートアップ企業が誕生しました。例えば、アトランタに本拠を置
くヘルメウス社は、2025年に予定されている試験に向けて極超音速ダークホースに動力
を供給するために、同様のサイズのプラット・アンド・ホイットニーF100ターボファン
と自社設計のラムジェットを統合する計画を立てています。ヘルメウス社はすでにター
ボジェットからラムジェットへの移行を実証しています。 2022 年 9 月に、ラムジェッ
トに入る前に気流を冷却して活性化するプレクーラーを備えたキメラ エンジンが搭載さ
れます。
ヘルメウスは、2018年の設立で極超音速推進競争で初期のリードを確立しました。
GEは、サブスケールのJ85ジェットを使用したにもかかわらず、ヘルメウスがターボジ
ェットからラムジェットへの移行マイルストーンを達成するわずか4か月前の2022年5月
にTBCCプロジェクトを立ち上げることを密かに決定しました。
しかしGEは新規参入企業に追いつき、追い越せると考えている。現代の TBCC 開発に
は後発ですが、高速飛行の研究は数十年前に遡ります。マッハ 3 対応の XB-70 ヴァル
キリー用の YJ93-GE-3 ターボジェットの開発に続き、同社は 1960 年代後半に AFRL
用のスクラムジェット エンジンをテストしました。
TBCC システムにおける GE の研究の最初の要素は、2000 年代初頭に現れ始めました。
NASA が資金提供した Revolutionary Turbine Accelerator は、マッハ 4 を超えるター
ボラムジェット推進システムのコンポーネントをテストしました。
一方、GEの研究スタッフは、パルスデトネーションエンジン（PDE）技術から始めて、
高速飛行のための圧力利得推進に注目しました。PDE は、回転デトネーション エンジン
(RDE) と同様の高エネルギー放出を生成しますが、パルスごとに燃焼室をパージするた
めに一連のバルブを開閉する必要があるため、機械的にはより複雑です。それに比べて、
RDE は機械的には単純ですが、課題は、年次燃焼器の周りの回転波の中で燃料の爆発を
維持するために、燃料点火を正しくシーケンスすることです。
2015 年以来、GE 研究チームは、AFRL の手頃な価格のミッション能力のための先進タ
ービン技術プログラムの支援を受けて、RDE 技術の成熟に注力してきました。ここのテ
ストチャンバーで、GE は AFRL が設計した RDE とテストリグのコピーを構築し、政府
の研究所の結果を基に開発できるようにしました。
GEは2022年までに、高マッハタービンエンジン設計や回転爆轟燃焼器など、極超音速
TBCCの構築ブロックに20年を費やしました。しかし、GE のポートフォリオに欠けて
いたのは DMRJ システムでした。このようなエンジンは、亜音速または超音速の空気流
の中で燃焼器を介して燃料と空気の混合物に点火することによって推力を引き出すことが
できます。後者は、亜音速の流れの熱と抗力が強すぎて加速を維持できないため、一般に
マッハ 5 よりも高い速度で必要になります。そして2022年後半、GEはInnoveeringを
買収しました。Innoveeringは総合応用科学研究所の元所長らが設立した新興企業で、
1960年代初頭から極超音速研究の先駆者であり、2018年からノースロップ・グラマン
が所有しています。
Innoveering の買収により、GE は同社が推奨する TBCC システムの 3 つの要素すべて
つまり高マッハ ターボファンと新しい回転爆発燃焼器を備えた最先端の DMRJ を手に
入れることができました。このコンセプトでは、共通の吸気口が離陸からマッハ 2.5 以
上の速度まで気流をターボファンに供給します。次に、ターボファンが繭に入れられ、
マッハ 3.5 をはるかに下回る速度での従来の燃焼プロセスからのエネルギー放出の低下
を克服するために回転デトネーション燃焼器が使用され、気流が DMRJ にそらされます。
推進研究活動に加えて、GE の極超音速プロジェクトは、数十年にわたる社内研究と高温
材料および電子機器の生産から恩恵を受けることができます。12月13日の施設見学で、
GEは商用ターボファンエンジン用の量産中の炭化ケイ素セラミックマトリックス複合材料
と、誘導システムやその他の電子機器用の集積回路の製造に使用される炭化ケイ素ウエハ
ーをデモンストレーションしました。
依然として不明瞭なのは、再利用可能な大型極超音速機に対する政府の関心です。国防総
省が毎年発表する 6 年間の計画期間内に、非機密扱いの記録プログラムは発表されてい
ません。しかし、AFRLは、空気呼吸推進システムを動力源とする再利用可能な極超音速
テストベッドを開発する計画を発表しました。メイヘム・プログラムはGEのハイブリッド
TBCC構成のDMRJモジュールに「ぴったり」だとレッティグ氏は述べました。
NASA、X-59超音速実証機を1月に公開
X-59 クエストのロールアウトは 1 月 12 日に予定
NASAのX-59 March 1.4デモンストレーター。（画像： ロッキード・マーティン）
NASAは、1月12日にカリフォルニア州パームデールにあるロッキード・マーティンのスカ
ンク・ワークス施設で行われる公開式典で、X-59静音超音速技術（クエスト）実証機を公
開する予定です。
ロッキード・マーティンは2016年からNASAと共同でX-59の開発を進めており、超音速航
空機の初飛行は今年行われると予想されていました。しかし10月、当局関係者は「安全冗
長コンピューターの一部に断続的な問題」を含む「2023年中に特定されたいくつかの技術
的課題」を理由に、初飛行を024年に延期しました。最初の飛行の確定した日付は、保留
中の飛行準備状況のレビュー後に予定されます。
今年初め、クエストチームはX-59を組立室から飛行ライン、つまり格納庫と滑走路の間の
スペースに移動させ、初飛行に備えて地上試験を進めました。その後、X-59 航空機は
11 月中旬にスカンク ワークスの塗装倉庫に移設され、新たな塗装と新しいカラーリング
が施され、公開時にお披露目されました。
NASAとロッキードは、大音量のソニックブームを発生させずに音速よりも速く飛行できる
能力を実証するために、長さ100フィートのXプレーンを開発中である。これが、陸上での
商用超音速飛行が現在禁止されている主な理由です。
NASAは、この航空機が防音壁を突破する際に、はるかに静かな「ドスン」という音を発
するだろうと述べており、NASAは2024年にこの航空機を米国のコミュニティ上空で飛行
させ、住民が騒音をどのように感じているかに関するデータを収集する予定であるとして
います。その後、商用超音速飛行の禁止を再考したいと考えている規制当局とそのデータ
を共有する予定です。
まとめ
世の中は、エコや脱炭素に向けてのエンジンの開発が行われています。それに相反するか
のような超音速航空機の開発。超音速航空機と言えばコンコルドです。しかし、コンコルド
は、その時代が求めていなかったということです。
そして今、超音速機はどこに活躍の場を見いだそうとしているのでしょうか？
一番は、軍用航空機です。兵器が高精度化するに従って、有人戦闘機の必要性を疑問視
する声があります。しかし、ウクライナ戦争を見ても有人戦闘機の必要性が改めて証明
されました。ドローンやミサイルなどは、一時的な打撃は可能ですが、長期間の制空権
を確保するにはやはり有人戦闘機が必要です。その脅威となるのが絶対的な速度と機動性
です。
今後、世界が超音速に進むかは年明けの飛行実験の成功にかかっています。
それでは今日はこの辺で・・・
またお会いできる日を楽しみにしています。
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