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最新テストで音速障壁を突破したXB-1の予約注文が増加

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超音速の復活

航空旅行の始まり以来、業界は常により多くの人々をより速く、あるいは安く移動させる方法を模索してきました。第二次世界大戦直後に超音速飛行が発明されたとき、特に長距離路線において、追加の速度がはるかに優れたユーザー体験に変わるため、業界を徐々に支配することが期待されました。

しかし、実際にはそうはなりませんでした。超音速航空機は軍事分野で非常に重要ですが、民間のフライトは今日に至るまで主に亜音速で、洲間フライトには半日以上かかります。

これは、過剰なコストや人口密集地域上空でのソニックブームへの対処の難しさなど、複数の要因が組み合わさった結果です。その結果、最後の民間超音速フライトは2003年に行われました。

そして状況は変わりつつあります。新興企業である、名の通り Boom Supersonic が、テストフライトで初の超音速飛行に成功したのです。さらに、商業化される前から超音速機の注文がすでに殺到しています。

超音速飛行

「超音速」とは、物体が音速より速く移動することを指します。その結果、飛行機は自らが発する音よりも速く飛ぶ現象が生じます。結果として、音(圧縮された空気)が蓄積し、衝撃波、いわゆる超音速ブームを生み出します。

このような高速では空気圧がはるかに強くなるため、超音速飛行は亜音速では見られない一連の問題に対処しなければなりません:

  • 空気との摩擦による過熱。これにより、通常のアルミニウム合金ではなく、チタンやステンレス鋼などのより強固な材料が必要となります。
    • 例えば、マッハ3.1で飛行する Lockheed の SR-71 ブラックバードジェットでは、機体の一部が315°Cを超えることがあります。
  • 空気抵抗が増えることで必要エネルギーが増大し、燃料消費も増加します。
  • 低速時に十分な揚力を確保しつつ、高速時に低抗力を実現する必要から、翼や機体の他部位に可変形状を採用することが多く、エンジニアリングの複雑さが増します。
  • ロケットエンジンを使用せずに超音速速度に達するためには、ターボファンなどの特殊エンジンが必要です。

民間の超音速フライト

ターボファンエンジンと超音速飛行の進歩により、旅客輸送用の二機の超音速旅客機が開発されました: ソビエトのツポレフ Tu-144(1968年)と英仏共同のコンコルド(1969年)。

信頼性の問題、未解決の技術課題、そしてソビエト経済の需要不足(週に1路線しか運航しなかった)により、Tu-144 の商業的見通しは早期に頽勢しました。一方、コンコルドはより成功した経験を持ちました。

多くの政治的駆け引きがあったものの(当初はニューヨークへの飛行が禁止されていました)、コンコルドはブリティッシュ・エアウェイズとエアフランスに加わり、トランス大西洋路線で成功裏に運航し、より速く高級な飛行体験を求める多数のビジネスクライアントを獲得しました。

コンコルドは超音速飛行に関する一連の懸念にも直面しました。例えば、数年間にわたり誤って、過剰な超音速旅客機がオゾン層を損傷すると信じられていました。また、人口密集地域上空での超音速使用が禁じられていたため、トランス大西洋路線が超音速を利用できる唯一の実用的な選択肢となっていました。

低い搭載能力(非常に細長い空力形状に起因)により、コンコルドは同等の亜音速旅客機の3分の1しか乗客を運べず、乗客あたりの燃料消費は3倍となりました。

その結果、コンコルドの航空券は常にやや高価で、市場規模が制限されました。しかし、ブリティッシュ・エアウェイズにとっては最終的に収益性を確保しました。

しかし、2000年7月に離陸直後に起きた悲劇的な墜落事故で109名全員が死亡し、機体は運航停止となりました。

出典: Aviation A2Z

その最後のフライトは2003年に行われましたが、これは事故の影響と、ニッチ製品に留まり大衆市場に拡大できなかったことが原因です。設計者たちはそれが航空旅行の未来になると期待していましたが、実現しませんでした。

Boom Supersonic

コンコルドの最終飛行以来、主流の超音速飛行という夢は野心的なエンジニアの頭の中にだけ存在していました。

2016年、Boom Supersonic が40名乗客向けの超音速ジェットを開発中であると発表し、同社への関心が高まりました。同社は2014年に設立され、これまでに総額1億5,000万ドルの資金調達を行っています。

Boom は、社内設計・製造した超音速エンジンをテストする技術デモ機を開発するとともに、オーバーチャー旅客機と米国内での製造能力の拡大に取り組んでいます。

Boom Supersonic の主張

Boom は、エンジニアリングと空力学の進歩により、航空機が発生するソニックブームを「抑制」できると主張しています。たとえそうであっても、超音速速度は主に開けた海上でのみ実現されると見込まれています。

Boom の将来の旅客機は、コンコルドに比べて30%の効率向上が期待され、ロサンゼルスからシドニーまでを6時間で飛行できるとされています。

商業運航に就く最初の機体は2029年に予定されており、最高速度はマッハ1.7(音速の1.7倍)です。

実現可能か?

大局的に見て、Boom がツポレフやコンコルドが技術的に失敗した点で成功できる要因は何でしょうか?

以前の超音速旅客機は1960年代の設計に基づき、アルミニウムを使用していましたが、エンジン技術や製造技術は過去60年で大きく進歩しました。

さらに、同社は創業者ブレイク・ショールが説明するように、SpaceX の垂直統合と全てをゼロから設計する姿勢を取り入れているようです。

Boom の2025年のマイルストーン

2025年1月、Boom のテストプラットフォーム XB-1 は、初の米国製の民間超音速ジェットとして音速障壁を突破した (マッハ1.122) が、モハーヴェ砂漠上空で3回連続で達成しました。

この航空機は3基の General Electric (GE.TO ) J-85-15 ターボジェットで動力を得ており、米海軍テストパイロット学校卒業生で TOPGUN アドバーサリーの Tristan “Geppetto” Brandenburg が操縦しました。彼は30機種で合計2,500時間の飛行経験と200回以上の空母着艦着陸実績を持ちます。

XB-1 デモ機の次のステップは、オーバーチャー超音速旅客機へとスケールアップすることです。

オーバーチャー

オーバーチャーはマッハ1.7で、巡航高度60,000フィートで飛行し、陸上では通常機の20%速く、海上では2倍の速度を実現します。搭乗定員は64〜80名で、航続距離は4,888マイル(7,867キロメートル)です。

オーバーチャーは4エンジン設計で、各エンジンのサイズと重量を削減します。これにより各エンジンの推力要件が低くなり、機体全体の騒音レベルも低減されます。

オーバーチャーは世界初の自動騒音低減システムを採用し、離陸時の騒音が既存の長距離機材と調和するようにします。

そのカモメ翼形状は、騒音低減に寄与するとともに、軍用超音速機で好まれる従来のデルタ翼に比べ、亜音速速度での効率も向上させます。

XB-1 と同様に、オーバーチャーの機体は全て炭素繊維複合材で構築され、超音速条件下で金属よりはるかに膨張・収縮が少なく、前世代の超音速旅客機が抱えていた多くの課題を解決します。また、軽量化により燃料効率が向上します。

同社は、世界で600以上の収益性の高い路線を運航できると見積もっています。

Boom はすでに、アメリカン航空、ユナイテッド航空、日本航空などの世界的航空会社から、130件のオーバーチャー注文と予約注文を確保しています。

生産

オーバーチャー・スーパーファクトリーは、わずか17か月の建設期間を経て2024年6月に稼働し、年間33機の生産を目指します。計画中の第2組立ラインにより、生産は年66機に倍増する見込みです。

Boom の製造プログラムは、20年間でノースカロライナ州の経済を少なくとも323億ドル拡大させ、2,400以上の雇用を創出すると見込まれています。

この工場は LEED(エネルギー・環境デザインのリーダーシップ)認証を取得し、同等規模の工場に比べてエネルギー効率が40%向上します。これは、都市熱緩和素材、高効率LED照明、そして水資源の節約によって実現されます。

全体として、オーバーチャーの生産と運用はカーボン・ネットゼロを目指し、100%持続可能航空燃料(SAF)での運用を可能にする計画と、使用済み工具の再利用や工場内での部品リサイクルに重点を置いています。

付加製造(3Dプリンティング)も製造プロセスの重要な要素となり、エンジンの製造にも活用されます。

シンフォニー

XB-1 テストでは GE エンジンが使用されましたが、オーバーチャーでは同社独自のシンフォニーエンジンが採用されます。

72インチのファンは35,000ポンドの推力を提供し、他のエンジンと比較して運用コストが10%低く、翼上での稼働時間が25%長くなると予想され、3Dプリンティングで製造されます。

各エンジンは高効率の軸対称インレットで供給されます。このインレットは卓越した圧力安定性を提供し、超音速速度でも亜音速の気流でエンジンを動作させることが可能です。

産業パートナー

エンジンの一部は、F-22 と F-35 のエンジン設計に携わった FTT エンジニアが開発しています。FTT は航空防衛企業 Kratos の一部です (KTOS ).

「彼らは、コストが低く、保守性能が向上し、燃料効率が大幅に改善された設計を実現でき、Boom が既に設定したマイルストーンを達成できるタイムラインで完成させることができます。」

「Liz Stein – 元 FTT の空力エンジニアで現在はディープテック投資家」

Standard Aero (SARO ) は、エンジンの保守・サービスにおける Boom のパートナーとなります。

「Boom と戦略的エンジン MRO パートナーとして協力できることに興奮しています。また、同社の明るい未来に貢献し、航空機が業界最高のエンジン MRO サービスを受けられるようにする機会を得られたことを喜んでいます。」

Russell Ford – Standard Aero の会長兼 CEO。

Colibrium Additive は、GE Aerospace の子会社であり、エンジン製造のための 3D プリントと設計コンサルティングを Boom に提供します。

(AAL )

ATI (ATI ) は、シンフォニーの高圧コンプレッサー統合ブレード・ディスク段階およびタービンディスク向けの先進的な高温材料を提供します。

その他の技術革新

前世代の商用超音速旅客機が直面していた未解決の課題は、優れた超音速空力特性を得るために必要な非常に長いノーズでした。これにより、着陸や離陸時の視界が極めて悪くなります。

コンコルドは可変形状のノーズでこの問題を「解決」しましたが、保守が非常に複雑で重量も増加しました。

代わりに、Boom は拡張現実ビジョンシステムをヘッドウェアとパイロットのプライマリーフライトディスプレイに導入し、コックピットを刷新し、Honeywell Anthem のアビオニクススイートを活用しました。

オーバーチャーのコックピットには、商用旅客機では初のフォースフィードバック・サイドスティック、ハイディフィニション 17インチタッチスクリーン、そして継続的な OTA(Over-The-Air)ソフトウェアアップグレードが搭載されます。

市場の拡大

新技術に加えて、コンコルドと比較した際の変化として、超音速飛行の市場も根本的に変化しています。

現在、世界ははるかにグローバル化しており、ロンドン‑ニューヨーク路線だけでなく、北極上空、太平洋上、アジア路線など、より収益性の高い超音速ルートが検討されています。

  • 世界のプレミアム旅行者の97%が長距離国際旅行での超音速フライトに関心があります。
  • 彼らは亜音速ビジネスクラスより55%高い料金でも超音速旅行に支払う意思があります。
  • 87%が超音速旅行へのアクセスを得るために好みの航空会社を変更する意向があります。
  • 企業旅行のインフルエンサーの64%が航空会社から超音速についての提案を受けたことがあります。

競合他社

Boom は、XB-1 の飛行で先行したものの、21世紀初頭の最初の超音速旅客機を目指すレースで唯一ではありません。主要な競合他社は以下の通りです。

極超音速フライト

超音速飛行が有望であるなら、極超音速はどうでしょうか?このフライトは非常に高速で、ニューヨークからパリまでを90分未満で移動できる可能性があります。

これは、Hermeus が将来のハルシオン旅客機でマッハ5の速度を目指す取り組みです。

出典: Hermeus

同社は米空軍向けの極超音速 UAV(Dark Horse)も設計しており、両機とも同社の Chimera エンジン で動力を得る予定で、Quarter Horse テスト機 で試験されます。

極超音速技術は、通常の亜音速・超音速機とは異なるエンジン、主にラムジェット設計に依存します。

出典: Tech Brief

極超音速速度に到達する別の可能性として、燃焼ではなく爆発を利用して推力を生み出すデトネーションエンジンがあります。

最近、中国の科学者がシミュレーションで、より高度なデトネーションラムジェット、すなわちラム・ローターデトネーションエンジン(RRDE)をテストし、近くプロトタイプ化に入る可能性があります。

(GE )

全体として、実証が少ない技術ではありますが、極超音速フライトは次のステップとなり得、超音速商業フライトの約束さえも上回る可能性があります。

超音速エンジン会社

GE Aerospace

ゼネラル・エレクトリック・カンパニー (GE +0.27%)

Boom Supersonic は依然として非上場企業ですが、投資家は主要な亜音速・超音速エンジンメーカーの株式を購入でき、そのリーダーは GE Aerospace です。

General Electric Aerospace は、2024年に GE コングロマリットが 3 部門に分割された結果です:GE Aerospace、GE HealthCare(GEHC -0.89%)、およびエネルギー部門の GE Vernova(GEV -3%)。

これは、数十年にわたる金融化が最終的に純マイナスとなったことを受け、コアコンピタンスに再焦点を当てるために行われました。

同社は航空産業の中心的サプライヤーであり、年間約30億人が GE Aerospace の技術を利用し、常時約90万人が GE 動力の航空機に搭乗しています(商業フライトの4機中3機が GE 動力)。これは、あらゆる機体サイズと用途向けのエンジンシリーズに基づいて構築されています。

(HON )

出典: GE Aerospace

長期的には、これらのエンジン群は、長期的な研究開発により実現された燃料効率の高い新世代エンジンに置き換えられると見込まれています。民間機では燃料効率が10〜15%向上し、軍用機では最大25%向上する可能性があります。

(GEV )

出典: GE Aerospace

エンジンに加えて、同社は電力システム向けのシリコンカーバイド技術や、航空機の電子機器・コンピュータであるアビオニクスも提供しています。

同社は長年にわたり航空機推進システムのリーダーであり、活動の大半は民間部門(2023年の収益は239億ドル)に支えられ、次いで防衛部門(90億ドル)です。

同社の収益の70%はサービス、特にエンジンの保守・修理から得られ、非常に安定した収入となっています。

出典: GE Aerospace

同社は将来技術への投資で優位性を維持しており、特に GE Additive による 3D プリントは、金属付加製造におけるフルエンドツーエンドソリューションを持つ唯一の OEM(オリジナル機器製造業者)です。

ご覧のとおり、同社は Boom Supersonic の独自超音速エンジンの 3D プリントにおける重要なパートナーです。

 

出典: GE Aerospace

GE の回転デトネーションエンジン

GE は、超音速流れの中で回転デトネーション燃焼(RDC)を用いたハイパーソニック デュアルモード ラムジェット(DMRJ)装置の世界初テストに成功しました。

これは、GE が高温セラミックマトリックス複合材(CMCs)、シリコンカーバイド電力エレクトロニクス、付加製造技術、先進的な熱管理に熟達していることにより実現しました。

「これまでに得られた重要な結果は、我々が正しい方向に進んでいるという自信を与えてくれます。

チームは非常に迅速に動き、RDC デモンストレーション付き DMRJ は開始から完了までわずか12か月で実施しました。チームは来年、スケールでの完全な RDC 付き DMRJ の実証という目標に向けて順調に進んでいます。

Mark Rettig – GE Aerospace の Edison Works ビジネス&テクノロジー開発部副社長兼ゼネラルマネージャー

このような極超音速エンジンは、戦闘機やミサイルなどの先進的な軍事用途で最初に使用される可能性がありますが、将来的には民間の極超音速機にも導入される見込みであり、GE が両市場に存在することでこの新興技術を活用できるでしょう。

全体として、方向性のないコングロマリットとして長期間金融工学に注力してきた後、GE は再び米国のエンジニアリングと製造の中心として復活しつつあるようです。再産業化とリショアリングが強いトレンドとなっている時期においてです。

Boom のエンジン製造から極超音速エンジン技術への参入まで、GE Aerospace は軍事・商業航空の次なるステージに向けて有利な位置にあるようです。

ジョナサンは元生化学研究者で、遺伝子解析と臨床試験に従事していました。現在は株式アナリスト兼ファイナンスライターとして、イノベーション、市場サイクル、地政学に焦点を当て、彼の出版物『The Eurasian Century』で執筆しています。