FAA の数十億ドル規模の NextGen イニシアチブ (衛星ベースの誘導、到着、出発技術を精巧に組み合わせたもので、2025 年までに時代遅れで批判の多い国家空域システムを近代化することを目指している) の議論では、航空機の設計は見過ごされがちである。しかし、カリフォルニア州立工科大学の研究者が率いるチームは、システム効率を改善する最も簡単な方法の 1 つは、飛行機自体を再設計することかもしれないことを発見した。
NASAの5年間の研究プロジェクトの一環として、チームは100人乗りの巡航効率の良い短距離離着陸（Cestol）機を設計しました。この機は、3,000フィートの滑走路に急角度で離着陸できます。「この機体は循環制御翼を採用しており、低速でも高い揚力を得ることができます」と、カリフォルニア州立工科大学航空宇宙工学部の准教授、デビッド・マーシャル氏は述べています。「飛行場の長さを50%短縮できます。」
過去1年間、科学者らはNASAエイムズ研究センターで、重さ2,500ポンド、翼幅10フィートの模型、「アメリア」（極限揚力と改良型航空音響の先進モデル）という愛称の模型の風洞実験を行ってきた。
他の研究者たちは、セストル機が既存のインフラにどのように統合されるかを研究しました。その結果、従来の飛行経路外を飛行できるネクストジェンの進入・出発経路と連携することで、セストル機は利用率の低い短い滑走路や小規模な地方空港にも着陸できることがわかりました。より多くの滑走路に航空交通を分散させることで、混雑が緩和され、フライトの遅延が大幅に減少するでしょう。
航空機の設計サイクルは数十年にわたるため、セストル社の航空機が商業滑走路に就航するのはおそらく10年以上先になるだろう。しかし、就航した暁には、アメリアが大きな影響を与えるだろう。「ボーイング社がアメリアと全く同じ外観の航空機を製造するかどうかは分かりません」とマーシャル氏は言う。「しかし、一部の技術は移行されると予想しています。」
仕組み：セストル航空機
翼上エンジン
カリフォルニア工科大学の科学者たちは、セストルのターボプロップエンジンを翼の下ではなく上に搭載しました。理由は2つあります。1つ目は、排気ガスが翼の上を通過することで揚力が高まること。2つ目は、翼がエンジン騒音を反射し、下方の地域住民の騒音を遮蔽することです。「NASAは航空機騒音を52デシベル削減することを目指しています」とマーシャル氏は言います。「現時点で既に30デシベルの削減が見込まれています。」
循環制御
従来の翼は複数のフラップ要素を備えていることが多く、下向きに回転することで翼の曲線を大きくします。Cestolはフラップを1つ備え、翼の全長にわたって細いスロットが設けられています。フラップが下向きに回転すると、スロットは高圧の空気を翼の上部に導き、風の流れを下向きに誘導することで揚力を増加させます。
偏向ジェット排気
エンジンの排気と循環制御の効果を組み合わせるため、チームはターボファンを翼の前部に移動しました。フラップが下方に回転すると、排気が低圧領域に引き込まれ、揚力が増加し、より低速で急な上昇が可能になります。「この設計により、従来の翼の5～10倍の揚力を生み出すことができます」とマーシャル氏は述べています。
この記事は、2013年7月号の『ポピュラーサイエンス』に掲載されました。同誌の他の記事はこちらをご覧ください。
