【びっくりサイエンス】国産超音速ドローン、2020年にも初飛行 コンコルド並みマッハ2 - 産経ニュース

【びっくりサイエンス】国産超音速ドローン、2020年にも初飛行 コンコルド並みマッハ2

飛行試験を行う無人航空機「オオワシ1号」=2010年、北海道白老町(室蘭工業大提供)
開発試験に使うオオワシ2号の3分の1スケール模型(室蘭工業大提供)
超音速無人航空機「オオワシ2号」の実物大模型(室蘭工業大提供)
ロケットエンジン付きの台車に搭載し、加速実験を行うオオワシ2号の縮小模型=7月、北海道白老町(室蘭工業大提供)
超音速無人航空機「オオワシ2号」の完成イメージ。全長6・3メートル、全幅2・4メートル(室蘭工業大提供)
 近年急速に普及してきた無人航空機といえば、市販されたドローンから軍用にも耐え得る大型機まで幅広い。国際的な開発競争が激しさを増すなか、室蘭工業大(北海道)が完成を目指すのが、国内初の超音速無人航空機「オオワシ2号」だ。災害対応をはじめとした多様な応用先が見込まれ、2020年ごろの初飛行に向けて開発は大詰めを迎えている。
 オオワシ2号は最高速度がマッハ2(時速2千数百キロ)で、航続距離は100キロ。マッハ2といえば、冷戦時代に英仏共同で開発された超音速旅客機「コンコルド」に匹敵する。
 現在の日本で超音速飛行ができる航空機は航空自衛隊の戦闘機ぐらいだ。最高速度は「F15」がマッハ約2・5、「F2」はオオワシ2号とほぼ同じマッハ2程度とされている。
 オオワシ2号の機体は、軽くて丈夫な炭素繊維強化プラスチック(CFRP)製。全長6・3メートル、主翼部の最大幅2・4メートルで、燃料を含む重さは約350キロだ。現在は3分の1スケールの模型で空気抵抗などの試験を行っている。
 初飛行を行う場所は未定だが、北海道大樹町にある多目的航空公園が有力視されている。公園内にある長さ1000メートルの滑走路から離陸し、超音速での自律飛行をしながら太平洋上を飛行。上昇や旋回などの飛行性能も実証する。
 開発を進める室蘭工大の航空宇宙機システム研究センターでセンター長を務める内海政春教授(航空宇宙推進)は、「開発は順調だ。オオワシ2号で実証した技術は、将来の超音速旅客機や宇宙往還機などの開発にもつながる」と話す。大規模災害が発生したときには現場上空に短時間で到着し、情報収集に当たることも可能だ。
 要となるエンジンは、超音速飛行に適した「ガスジェネレーターサイクル・エアターボ・ラムジェットエンジン」を採用。これは飛行中に取り込んだ空気を圧縮して燃やすジェットエンジンと、あらかじめ搭載した燃料や酸化剤を燃やすロケットエンジンを組み合わせたイメージだ。
 超音速で飛行する場合、飛行状態によって空気の取り込み具合にばらつきが生じやすくなる。ジェットエンジンだけだと、タービンを通じて後方に空気を噴き出すための燃焼が不安定となりかねない。
 そこでオオワシ2号は、ロケットエンジンに用いられている「ガスジェネレーター」というガスの発生器を追加。バイオエタノールと液体酸素を燃焼させて生じたガスと、取り込んだ空気を組み合わせてタービンの回転を安定化させる。超音速飛行時のタービンは、1分間で5万8000回転にも達する。
 一方、主翼は空気抵抗を抑えるため、二等辺三角形に近い形状のダブルデルタ型で、機体後方の上部に取り付けられる。ただし、この形は超音速飛行に適しているものの低速での飛行には少し不向きで、着陸時に機体が傾きやすい。
 オオワシ2号の前身として10~11年に計3回の飛行を行った「オオワシ1号」(最高時速約370キロ)の場合、同様に低速飛行に不向きな主翼の形状だったため、着陸時に胴体が滑走路に接触して機体の一部が破損した。
 そこでオオワシ2号は、比較的高速で滑走路に着陸した上で、機体後部からパラシュートを出して急減速する手法を導入しようとしている。これは、11年に退役した米スペースシャトルが用いていた手法でもある。
 今年7月には、同大の白老(しらおい)実験場(北海道白老町)に敷かれた全長300メートルのレールと台車を使ってパラシュートの開傘(かいさん)試験を実施。ロケットエンジンを搭載した台車が時速120キロまで加速したところで、予定通りにパラシュートが開くことを確認した。
 内海教授は「広大な北海道では、本州ではできないような実験ができる。この地の利を生かし、自ら設計した航空機を飛ばすことで、技術の底上げにつなげていきたい」と意気込む。(科学部 小野晋史)