極超音速航空機が 3D プリンティングの限界を押し広げる

極超音速航空機は航空宇宙工学の最先端を代表します。 イラスト提供：株式会社ハーメウス

ヘルメウスのエンジニアは、商業および軍事用途向けの極超音速航空機ファミリーを開発しています。 イラスト提供：株式会社ハーメウス

タービンベースの複合サイクル エンジンは、ターボジェットとラムジェットのハイブリッドです。 写真提供：ヘルメウス株式会社

クォーターホースは、アメリカ空軍向けに開発されている無人極超音速航空機です。 イラスト提供：株式会社ハーメウス

ハルシオン旅客機により、乗客は 2 時間以内に大西洋を横断できるようになります。 イラスト提供：株式会社ハーメウス

キメラ エンジンは最近一連のテストに成功しました。 写真提供：ヘルメウス株式会社

マッハ 3 付近で、キメラはターボジェットの周囲に流入する空気をバイパスし始め、ラムジェットが完全に引き継ぎます。 イラスト提供：株式会社ハーメウス

Hermeus は、Sapphire XC マシンを使用して大判の金属部品を印刷しています。 写真提供：Velo3D Inc.

積層造形は、インコネル 718 で作られた複雑なエンジン部品のプリントに使用されます。写真提供: Hermeus Corp.

クォーターホースは来年中に初飛行する予定だ。 イラスト提供：株式会社ハーメウス

航空宇宙産業は最近、超音速飛行の 75 周年を祝いました。 チャック・イェーガーは 1947 年 10 月 14 日にベル X-1 ロケット飛行機に乗って音速の壁を突破しました。

それ以来、「適切なもの」を装備したエンジニアとテストパイロットが限界に挑戦してきました。 次のフロンティアは極超音速飛行で、航空機はマッハ 5 (時速 3,000 マイル以上) 以上で移動します。

超音速設計の 2 倍以上の速度で飛行する極超音速航空機は、航空宇宙工学の最先端を代表します。 推進には、スクラムジェットと呼ばれる新しいタイプのエンジンが使用されており、エンジン内を通過する空気が高速で移動しながら燃焼が起こります。

スクラムジェットは、独自の形状と速度を使用して、通過する空気を圧縮します。 タービンブレードなどの可動部品を排除することで、従来のジェットエンジンの総重量を軽減できます。

航空宇宙技術者は、コンコルドよりもはるかに高く、より速く飛行できる極超音速旅客機を構想しています。 これにより、乗客は高度 95,000 フィートで快適に航行しながら、大西洋を 2 時間未満、太平洋を 3 時間未満で横断できるようになります。 軍は、ミサイルや無人偵察機など、さまざまな防衛用途の技術にも関心を持っている。

ただし、極超音速飛行には複雑な流体力学と、激しい熱、衝撃波、振動に耐えられる材料が必要です。 空気力学、温度、振動が主な要因となります。 新しいタイプの生産技術も必要です。

こうした大きな課題にもかかわらず、このテクノロジーは、Destinus、Hermeus、New Frontier Aerospace、Radian Aerospace、Venus Aerospace など、さまざまな新興企業を生み出しました。

この道をリードしている企業の 1 つが Hermeus Corp. で、同社は商業用途と軍事用途の両方で航空機を開発しています。

2021年、米空軍はハーメウスに対し、極超音速クォーターホースを含む3機の無人航空機を開発する6,000万ドルの契約を結んだ。 この新興企業は最近、キメラと呼ばれるターボジェット・ラムジェットエンジンの発射に成功し、大きなマイルストーンを通過した。

クォーターホースの目標は、飛行中のキメラ エンジンを検証し、ロッキード SR-71 ブラックバードが保持していた数十年前の記録を破ることです。 1990 年代初頭に引退する前に、この伝説の航空機はロサンゼルスからワシントンまでわずか 1 時間で飛行しました (それ以来、この航空機はスミソニアン国立航空宇宙博物館に展示されています)。

クォーターホースの初飛行は来年中に行われる予定だ。 ヘルメウスはまた、ハルシオンと呼ばれる大型の旅客用バージョンをこの10年代の終わりまでに完成させたいと考えている。

その過程で、同社はスペースX社のドラゴン、ファルコン、スターシップロケットの開発と同様の一連の飛行機の開発を計画している。 Halcyon と Quarterhorse に加えて、Hermeus のエンジニアは、防衛および情報分野の顧客にサービスを提供する自律航空機である Darkhorse の開発にも取り組んでいます。