NASAの「未来の旅客機」は正式にXプレーンとなる

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今年初め、NASA はボーイング社と共同で劇的な新デザインの航空機を開発すると発表し、約 5 年以内に滑走路を颯爽と走ることになるかもしれない。持続可能飛行実証機と呼ばれるこの航空機は、必要な安定性を確保するためにトラスで支えられた細長い翼を備えている。航空宇宙局によると、この翼とその他の効率改善により、この航空機は、単通路のボーイング 737 やエアバス A320 など、現在の同サイズの航空機よりも 30 パーセントも燃費が良くなる可能性があるという。

今週、NASA は、まだ存在しないこの航空機が国防総省から X プレーンの指定を受けたと発表した。この航空機は正式に X-66A となり、実験研究用航空機であることを意味する。NASA ではすでに 2 つの X プレーン プログラムが進行中であり、X-66A はそのうちの 3 つを構成することになる。3 つすべてについて知っておくべきことを以下に紹介する。

X-66A航空機は燃費効率を追求

持続可能飛行実証機の目的は、その名前に込められています。それは、できる限り持続可能になることです。従来の化石燃料を燃焼する航空機は、真に持続可能であるとは言えませんが、目標は、消費する燃料をできる限り効率的にすることです。

この航空機はNASAとボーイング社の協力の成果となるもので、NASAは国防総省にXプレーンの名称を求めた理由の一つは、この航空機の目的を明確にするためだったと強調している。

「これは研究用の飛行機だということをはっきりさせたかったのです」とNASAアームストロング飛行研究センターの持続可能飛行実証機プログラムマネージャー、ブレント・コブリー氏は言う。「私たちはこの飛行機で本当に学ぼうとしているのです。これは試作機でもなければ量産機でもありません。」

X という名前が付けられたもう一つの理由は、NASA が既存の航空機設計で小規模な新技術をテストしているのではなく、航空機の設計全体が新しいものであるという事実を反映するためです。

「X プレーンという名称には長い歴史があります」とコブリー氏は振り返ります。この名称が付けられたプロジェクトは「最も興味深く革新的な飛行機設計の一部」でした。NASA の X プレーンのリストは、こちらでご覧ください。

NASA は、X ラベルを取得するために国防総省に申請しなければなりませんでした。航空機の名前に使われている文字は、その航空機について何かを暗示しています。F-16 の F は戦闘機、B-21 の B は爆撃機を表します。この場合、X も何かを意味しています。「これは研究用飛行機です」とコブリーは言います。「それが X の意味です。」

この飛行機の最も目立つ特徴は、長くて細いトラス支柱の主翼で、空中を移動する際に抗力が少なくなるように設計されており、飛行に必要な揚力は飛行機に与えます。効率が向上するのは、長い主翼が飛行機の翼端に時々発生する渦を緩和するのに役立つためです。コブリー氏は、「翼端から発生する竜巻のようなもので、大量のエネルギーが発生しますが、実際にはあまり役に立ちません」と語ります。X-66A の主翼は、この渦を弱める可能性があります。

燃費効率を上げるもうひとつの方法は、エンジンです。X-66A の主翼は 737 などの飛行機の主翼よりも地面から高い位置にあるため、滑走路でエンジン底部がぶつかったり、破片を吸い込んだりするリスクのない、より大きなエンジンを使用できることになります。俗にジェット エンジンとも呼ばれるターボファン エンジンは、大型化してバイパス比を高くすると最も効率が高まります。バイパス比とは、エンジンの中核を通過する空気よりも、エンジンの中核をバイパスする空気のほうがはるかに多い状態です。あるいは、空気を噴射するファンにカバーがまったくない可能性もあります。

目標は2028年に初飛行させることだが、このようなプログラムでは遅延が発生することも予想できる。

X-59航空機はより静かな超音速飛行を目指す

X-66A の初飛行が少なくとも 5 年先だとすると、今年飛行する可能性が最も高い NASA の X-plane は X-59 と呼ばれる。NASA がロッキード マーティンと共同で開発しているこの飛行機は、ある仮説を検証するために存在している。つまり、航空機が適切に設計されていれば、音速よりも速く飛行できるが、下にいる人に迷惑をかけないほど静かに飛行できるだろうか、という仮説だ。

民間航空機による超音速飛行は、衝撃音の問題のため、米国上空では許可されていません。理想的には、X-59 は、航空機が音速よりも速く空気を切り裂くことが可能であり、しかも、人々に衝撃音を聞かせる強力な衝撃波を発生させないことを実証できるはずです。超音速飛行がソニックブームを生み出す理由と、X-59 がそれを変えることができる理由について、さらに詳しく説明します。

NASAの広報担当者は電子メールで、目標は今年中にこの飛行機を飛ばすことだと述べている。「X-59の初飛行は2023年を目標としており、重要なテストを完了すれば日程がもっと明確になります。現在は次に車輪に重量を載せる準備を進めており、その後飛行ラインに移動して地上振動テストと構造結合テストを開始する予定です。」

X-57航空機は電気飛行を目指す

飛行機を飛ばす最もクリーンな方法は、直接排出物を一切出さないことであり、電気飛行機ならそれが実現できる。これがNASAのX-57の目標だ。しかし、バッテリーは重く、化石燃料ほどエネルギー密度が高くないため、電気飛行機の航続距離は燃料を燃やす飛行機の航続距離に遠く及ばない。しかし、この新しい飛行方法の課題にもかかわらず、企業は実験的な電気飛行機を飛ばすことを止めていない。ベータ・テクノロジーズは電気飛行機を繰り返し飛ばし、ジョビー・アビエーションも同様にデルタ航空と提携し、エビエーションは昨年初めてアリス航空機を飛ばしたが、これはほんの3つの例に過ぎない。（別のアプローチは水素を使うことだ。）

しかし、NASAの電気飛行機X-57マクスウェルは、対処すべき技術的問題を抱えている。NASAは当初、この飛行機が複数の異なる設計段階、あるいは改良段階を経ることを望んでいたが、現在計画されているのは、両翼に電気で動くプロペラを1つずつ付けるというシンプルな設計だけだ。

NASAは今年中にこの構成で飛行機を飛ばす計画だったが、NASAの広報担当者はPopSciへのメールでそのスケジュールに疑問を投げかけた。「私たちはこの飛行機の飛行試験に関連する技術的課題を克服するために取り組んでおり、現在、初飛行がいつになるかを決定するためにスケジュールと予算を評価しているところです。その間、X-57プロジェクトは航空業界、研究者、規制当局に利益をもたらす知識を生み出し続けます。」

2023年6月23日更新：NASAはX-57が飛行しないことを公式に発表しました。