2003年10月のある午後、雲がまだらにかかった空からコンコルド機が舞い降り、ロンドン・ヒースロー空港に着陸した。そのわずか3時間半前、コンコルド機はニューヨーク・JFK国際空港を離陸したばかりだった。1つの時代の終わりを祝おうと集まった100人の乗客を乗せていた。1976年以来、この超音速機はマッハ1.0（音速）を超える速度で何千人もの乗客を世界中を運んできたが、これがコンコルド最後の商業飛行となった。日没までに超音速旅客機の時代は完全に終焉を迎え、それ以来、その状態が続いている。
コンコルドの退役は、2000年にパリのシャルル・ド・ゴール空港を離陸直後に113人が死亡した墜落事故に起因するとされることが多い。しかし実際には、世界で最も成功した超音速旅客機は、それほど成功していなかった。まず、騒音の大きいソニックブームを発生させるため、米国およびヨーロッパの一部の上空を超音速で飛行することが制限されていた。また、その象徴的なデルタ翼は低速では十分な揚力を生み出していなかったため、設計者は燃料を大量に消費する巨大なアフターバーナー付きターボジェットエンジン4基の推力でそれを補った。
「コンコルドはまさに精巧な工学の結晶でした」と、ネバダ州リノに拠点を置く先進航空機メーカー、アエリオンのCEO、ダグ・ニコルズ氏は語る。「しかし、トレードオフもありました。100人の乗客を比較的短い距離に運ぶには、この巨大な機体に全燃料を積まなければなりませんでした。商業的なビジネスケースの基準から見ても、コンコルドは経済的に失敗でした。」
この教訓は航空宇宙業界にも伝わった。ボーイング、ダッソー、ガルフストリームは超音速機のプロジェクトを推進し、エンジニアたちはひっそりと設計を進めているものの、実際に飛行機を飛ばすという確約はしていない。多くの企業は、連邦航空局（FAA）や世界中の民間航空当局がソニックブーム規制を改訂するまで待っている。
競合他社とは異なり、アエリオンはそうした事態を待つつもりはない。同社は超音速ビジネスジェット（SBJ）の開発を積極的に進めており、2021年までに最初の顧客への納入を目指している。効率性と超音速飛行能力を兼ね備えた航空機を開発することで、アエリオンは規制当局と市場に追いつくよう挑んでいるのだ。
超音速飛行を取り巻く課題は、基本的な航空力学、つまり飛行機の周りの空気の流れにまで遡ることができます。飛行機が音速に近づくにつれて、空気の流れを制御することは特に困難になります。空気が飛行機の翼の上下を勢いよく流れることで、飛行機は地面から離陸するために必要な揚力を得ます。しかし、空気は飛行機の外壁との間に摩擦が生じ、抗力も生み出します。抗力は速度とともに増大します。飛行機の速度が速くなるほど、機体を空中で押し出すのが難しくなり、一定の距離を飛行するために飛行機のエンジンに必要な燃料も増加します。
航空機がマッハ1.0を超えると、2つ目の問題が発生します。機首と尾翼に加わる圧力波が重なり、轟音の爆発音、つまりソニックブームが発生します。一般的な誤解とは異なり、ソニックブームは航空機が音速の壁を越えたときにのみ発生するわけではありません。航空機は超音速で飛行している限り、この圧力波を発生させます。航空機が頭上を通過する際に一度だけ聞こえる音ですが、ジェット機の飛行経路全体、左右最大25マイル（約40キロメートル）下にいる人には聞こえます。
現在、民間航空機のソニックブームに対する規制は、航空当局によって異なっています。国際航空基準の維持を担う国連機関である国際民間航空機関（ICAO）は、現在、地上で検知できるソニックブームを航空機が発生させることを禁止していますが、超音速飛行そのものを厳密に禁止しているわけではありません。米国の規制では、マッハ1.0を超える速度での飛行は明確に禁止されています（民間宇宙飛行会社は例外です）。NASAとICAOの研究によって、超音速飛行における定量的な騒音基準、つまりどの程度のソニックブームが許容範囲を超えるかを定義する基準が将来的に確立される可能性がありますが、その日はまだ遠い未来です。
コンコルドは、ソニックブーム規制が適用されない場所、例えば海上のみで超音速飛行を行うことで、この問題を回避しました。しかし、陸路を超音速機が超高速かつ効率的に飛行することも商業的に実現可能です。さらに、多くのエンジニアがソニックブームの強度を低減する研究を行っており、FAA（連邦航空局）が規制を緩和すれば、このアプローチは実現可能となる可能性があります。NASAはノースロップ・グラマン社および国防高等研究計画局（DARPA）と共同で、ソニックブームの音を減衰させる「シェイプド・ソニックブーム・デモンストレーター」と呼ばれる改造機体の試験飛行を行いました。ガルフストリームは「クワイエット・スパイク」の特許を取得しています。これは超音速飛行中に機首から伸びる伸縮式のスパイクで、一次衝撃波を小さな衝撃波に分散させることで、衝撃音を静音化します。
Aerion は、世界で最も効率的な超音速飛行機を建造するという、異なる設計哲学に従っています。
アエリオン社は、これらの低ブームコンセプトは騒音問題には対処するものの、商業的成功にとって同様に重要な燃費効率の問題は解決していないと主張している。「どんな形状のブームを持つ航空機でも、可能な限り低い抗力ソリューションよりも高い抗力に直面することになります」と、アエリオン社のテストマネージャー、ジェイソン・マティシェック氏は述べている。同社は異なる設計哲学を採用している。それは、ブームを気にせず、世界で最も効率的な超音速機を造ることだ。
超高効率の超音速機を開発するため、アエリオン社のエンジニアたちは、かつては航空機設計者にとって扱いが難しすぎると考えられていた気流の一種を活用しました。大気と機体の間には、境界層と呼ばれる薄い空気の領域が存在します。この層が乱されず、機体の周囲を滑らかに流れる場合、エンジニアたちはそれを層流と呼びます。ほとんどの航空機では、この流れはすぐに乱流となり、この乱流が抗力を生み出します。航空機がより自然な層流（NLF）を維持すればするほど、特に高速飛行時において、航空機はより効率的に飛行できます。
1970年代、エンジニアたちはNLFをより詳細に研究し始めました。一連の実験を通して、Aerion社の最高技術責任者であるリチャード・トレーシー氏や、NextGen AeroSciences社のCEOでNASAのベテランでもあるブルース・J・ホームズ氏をはじめとするエンジニアたちは、航空エンジニアが航空機部品の再設計によってNLFを活用できることを発見しました。それ以来、ボーイング、ダッソー、エアバスなどの航空機メーカーはNLFに着手し、その実用限界を探るとともに、自社のコンセプトや設計にNLFを組み込んできました。Aerionは、超音速飛行の効率化においてNLFを最優先事項とした最初の企業です。
アエリオンのエンジニアたちは、翼の配置、外装部品、エンジンナセルの形状を変更することで、SBJの機体の約60%にわたってNLFを最適化しました。これにより、超音速飛行時の効率が十分に向上し、ホームズ氏がアエリオンの設計における最も重要な革新と表現する、後退角のない翼が実現しました。デルタ翼が尾部に向かって急激に後退する他の超音速機とは異なり、SBJの薄い翼は胴体からほぼ垂直に突出しています。後退角のない翼は、超音速飛行に最適化されていたものの亜音速では極めて非効率だったコンコルドの翼よりも、1ガロンあたりの燃費効率に優れています。
同社のエンジニアたちは、風洞内でのシミュレーションとスケールモデルを用いてSBJの設計を改良した。また、F-15に翼を取り付け、カリフォルニア上空でその性能を測定した。こうしたテストの結果、マッハ1.0超とマッハ1.0直下の2つの異なる速度で効率が最適化される機体が完成した。洋上では、SBJは時速約1,056マイル（約1600キロメートル）で飛行する。これはニューヨークからロンドンまでわずか4時間で到着できる速度だ。しかし、SBJは依然としてソニックブームを発生させるため、米国本土上空ではマッハ0.98（時速647マイル）で飛行し、大陸横断旅行の所要時間を1時間以上短縮できる可能性がある（一般的なビジネスジェットの巡航速度は時速約550マイル（約880キロメートル））。沿岸部では、外洋上を飛行することで超音速性能を活かすことができる。
アエリオンのエンジニアたちは、最初の超音速ジェット機を2021年頃に顧客に納入する予定だ。これは、ICAO（国際民間航空機関）の規格案が欧州本土上空である程度ソニックブーム（衝撃波）の発生を許可する可能性がある時期とほぼ同時期だ。すでに約50社の顧客が意向書に署名し、機体1機の予約に必要な25万ドルを支払っている。アエリオンのSBJが米国の空域を飛行し始め、そしておそらく欧州やその他の地域で超音速飛行を開始すれば、FAA（連邦航空局）はICAOに倣い、米国内でも超音速飛行を許可するよう説得されるかもしれない。
ニコルズ氏、トレイシー氏、そしてアエリオン社の他のメンバーは、FAA規制の変更を当てにしていません。成功しようが失敗しようが、アエリオン社は飛行を続けるつもりです。
この記事はもともと『Popular Science』2014年2月号に掲載されました。
