飛行機の翼を小さなブロックに分け、曲がる翼を作り出す!これまでよりも圧倒的に燃費の良い飛行機ができるか?!

誰もが空の旅を楽しめるようになった現在。飛行機は技術的に完成されていると思いきや、大量に使用する燃料をいかに削減するかという課題があるようです。その一つの解決策が翼。軽く、フレキシブルで、さらに強い、相反するような性質をもつ翼を作り出すことで燃費を飛躍的に向上させようという試みがマサチューセッツ工科大学とNASAにより進められています。

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ライト兄弟と飛行機

アメリカの自転車屋だったライト兄弟が初めて有人飛行に成功したのは1903年である。

それから100年以上が経ち、飛行機の技術は飛躍的に進歩し、誰でも飛行機に乗り、遠く離れた土地まで気軽に行ける時代となった。

ライト兄弟が用いた飛行機は現在とは素材やメカニカルな仕組みが異なっている。

ライト兄弟は機体の骨組みを木で作成し、それをテント地で覆ったものだった。

機体をコントロールするには、現在のように補助翼を上下に動かすようなものではなく、翼自体を捻じ曲げ、気流を調整するというものだった。

この機構は木と布という柔らかい素材を使っているからこそできるものであり、現在のように高高度を飛ぶために硬い金属素材を使った機体では成しえない機構である。

翼を曲げて、機体をコントロール

マサチューセッツ工科大学とNASAの研究チームは、最新科学を用いて、補助翼を使わず、翼自体を曲げるという初期の飛行機の翼に近い翼を開発している。

古い構造の翼だからといって、その性能は侮れない。

新しい翼ではその製作プロセスが簡単になり、航空力学的に使用する燃料を減らすことができ、さらには機体の機敏さも向上するとのことである。

曲がる翼の開発

だがもちろんその開発は簡単にはいかなかった。

彼らは研究初期では翼を作り、それに曲げる機構を追加するという戦略を取っていたが、その構造では翼自体が重くなってしまうため、せっかく航空力学的に効率が良くなっても、翼の重さで燃費の効率が向上しなかった。

そこで彼らは戦略を変更し、翼を小さなブロックに分け、それぞれに2つの小さく軽いモーターをつけることにした。

そして簡単な飛行機のミニチュアを作り、動作を確認したところ、機体が十分にコントロールできることが明らかとなった。

このように同じ構造をもった小さなブロックから、複雑で大きな構造を作ることができるということは、強さと軽さ、そして柔軟性が一度に満たすことができ、さらには製作プロセスが簡単になるという。

もちろん航空力学的に効率も向上するため、大きな燃費向上が期待される。

曲がる翼と聞くと、本当に耐久性は大丈夫なのか、ということが心配になりますね。もちろんこれまでのように金属で一枚の翼を作り、それを曲げるとなると大量のエネルギーを使いますし、金属疲労による翼の損傷が起こることでしょう。ですが、最初から曲がるように小さな区画に分け、駆動させるのであれば、金属疲労はこれまでと同じですし、エネルギーも少なくて済むことでしょう。

飛行機の開発に関しては、これまで機体から座席、シートベルトのバックルまで軽量化することで燃費を向上させています。もちろん機体のデザインも航空力学的に有利なデザインにするべく開発されていることでしょう。ですが翼の機構自体を変えようというのは、かなりチャレンジングな研究ではないでしょうか。

いつこの曲がる翼が我々の乗る機体に使われるようになるかは分かりませんが、飛行機好きな人にとって、ぜひ乗ってみたい機体になるのではないでしょうか。私自身もちょっと怖いですが、そんな機体に乗ってみたいなと思っています。

元記事はこちら(A new twist on airplane wing design. “Morphing” wing could enable more efficient plane manufacturing and flight.)

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