NASAは、世界トップクラスの航空機エンジニアたちに、民間航空における最も困難な課題、すなわち、よりクリーンで、より静かに、そしてより少ない燃料で飛行する方法の解決を依頼しました。彼らが構想したプロトタイプは、今後20年間の航空業界の新たな基準となるかもしれません。
ボックスウィングジェット、ロッキード・マーティン
目標日: 2025年
旅客機は大量の燃料を消費します。ボーイング747は1海里あたり5ガロンの燃料を消費し、燃料価格の上昇に伴い運賃も上昇します。ロッキード・マーティンのエンジニアたちは、現在の航空機の基本形状を損なうことなく燃料消費量を削減する新たな方法を見つけるため、「ボックスウィング」コンセプトを開発しました。F-22やF-35戦闘機に使用されている軽量素材を応用し、ループ状の翼形状を設計しました。これにより揚力抗力比が16%向上し、空港のゲートに収まるサイズを維持しながら、より少ない燃料でより遠くまで飛行することが可能になりました。
また、従来のターボファンエンジンを廃止し、超高バイパス比のターボファンエンジンを2基搭載しました。他のターボファンエンジンと同様に、エンジン前面のファンを通して空気を吸い込み、エンジンコア内で燃料と空気の混合気を燃焼させることで推力を発生させます。ファンの幅が現在のものより40%広いため、ボックスウィングのエンジンは、現在のエンジンの数倍の速度でコアをバイパスします。亜音速では、この配置により効率が22%向上します。さらに、ボックスウィング構成による燃費向上効果も加わり、この航空機は平均的な旅客機よりも50%も効率が向上します。翼の揚力増加により、パイロットはエンジン出力を低く抑えながら、人口密集地帯上空をより急勾配で降下できます。これらの変更により、騒音は35デシベル低減し、進入距離は最大50%短縮される可能性があります。—アンドリュー・ローゼンブラム
超音速グリーンマシン、ロッキード・マーティン
目標日: 2030年
商業用超音速輸送機の第一時代は、騒音と非効率性、そして大気汚染の多かったコンコルドの最終飛行をもって、2003年11月26日に幕を閉じました。しかし、3時間以内の大陸横断飛行という夢は消えることはなく、2010年にロッキード・マーティンの設計者たちはマッハ1.6の超音速グリーンマシンを発表しました。この機体の可変サイクルエンジンは、離着陸時に従来のターボファンモードに切り替えることで効率を向上させます。エンジンに内蔵された燃焼器は、窒素酸化物による大気汚染を75%削減します。また、逆V字型の尾翼と翼下配置のエンジンは、コンコルドの陸上飛行禁止につながったソニックブームをほぼ排除します。
この構成は、マッハ1を超える速度で飛行する航空機が空気と衝突することで発生する空気圧の波を軽減し、ソニックブーム（衝撃波）を発生させる巨大な衝撃波を合成します。「低衝撃波設計の本質は、衝撃波の強さ、位置、そして相互作用を制御することです」と、NASAの超音速プロジェクトの主任研究員であるピーター・コーエン氏は述べています。この飛行機は、大きな衝撃音の連続ループを発生させる代わりに、地上から掃除機程度の鈍い轟音を発することになります。—アンドリュー・ローゼンブラム
シュガーボルト、ボーイング
目標日: 2035年
ジェット燃料を節約する最良の方法は、ガソリンエンジンを停止することです。これは、ボーイング・シュガー・ボルトのハイブリッド推進システムのバッテリーパックや電動モーターなどの代替動力源があって初めて可能です。737サイズで3,500海里の航続距離を誇るこの飛行機は、離陸時にはジェット燃料とバッテリーの両方からエネルギーを得ますが、巡航高度に達すると、パイロットは完全電動モードに切り替えることができます[Volta Volare GT4を参照]。ボーイングのエンジニアは推進力を再考していたのと同時に、翼の設計も再考しました。「翼を薄くし、翼幅を大きくすることで、抗力を減らして揚力を高めることができます」と、このプロジェクトのボーイングの主任研究員であるマーティ・ブラッドリーは述べています。特大の翼は折りたためるので、パイロットは標準的な搭乗ゲートを利用できます。高揚力の翼、ハイブリッドのパワートレイン、効率的なオープンローターエンジンを組み合わせることで、シュガー・ボルトは平均的な旅客機よりも55パーセントも効率が良くなります。この飛行機は二酸化炭素排出量を60%、亜酸化窒素排出量を80%削減します。さらに、ハイブリッドシステムが離陸時に提供する追加のブーストにより、パイロットは最短4,000フィートの滑走路を利用できるようになります。（ほとんどの飛行機では、着陸に必要なスペースは離陸時よりも小さくなります。）737は離陸に最低5,000フィートの滑走路を必要とするため、SUGAR Voltは小規模な空港への長距離飛行を可能にするでしょう。—ローズ・パストーレ
