超音速飛行における新たな進歩！ 「雲金都」は航空の新時代を切り開くか？

著者: 李伝福史祥綺

2024年12月17日、四川凌空天星科技有限公司が開発した高速ラムジェットエンジン「金斗雲」​​（コードネーム「JINDOU400」）が試験飛行に成功した。このエンジンは優れた性能を持ち、推力は400kgを超え、高度20キロメートル以上で音速の4倍の速度での飛行が可能です。この成果は、我が国にとって近宇宙高速飛行の分野における大きな進歩を意味するだけでなく、航空の新時代の到来を告げるものでもあります。

写真は「金斗雲」​​高速ラムジェットエンジン

「金斗雲」​​高速ラムジェットエンジンは、従来の燃焼方式を覆す燃焼方式であるデトネーション燃焼技術を採用している。デトネーション燃焼技術は、燃焼室内で一連の急速かつ連続的なデトネーション波を誘発することにより、燃料と酸化剤の化学エネルギーを熱エネルギーと運動エネルギーに効率的に変換します。従来の燃焼方法と比較して、デトネーション燃焼は燃焼効率と比推力が高く、エンジンに強力な推力を提供できます。さらに、エンジンにはモジュール設計も導入されており、構造がよりコンパクトになり、機能が独立し、メンテナンスが容易になります。この設計コンセプトは、エンジンの信頼性と保守性を向上させるだけでなく、その後のアップグレードや改善も容易にします。

試験飛行中、凌空天星科技は貴重なエンジン性能データを取得し、燃料供給システム、電気システム、制御システムなどの主要技術の総合的な統合評価を実施しました。これらのテストの成功により、「金斗雲」​​高速ラムジェットエンジンの安定性と信頼性が完全に検証されました。この試験飛行は、このシリーズのエンジンが試作段階から製品化段階に入ったことを示すだけでなく、その後の「雲星」シリーズの超音速航空機の開発に向けた強固な基礎を築くものでもあります。

「雲星」シリーズの超音速航空機は、凌空天星科技が「金斗雲」​​高速ラムジェットエンジンをベースに開発した超音速航空機です。このシリーズの航空機は、2024年10月27日にマッハ4を超える飛行速度と3.5を超える揚抗比で検証機試験飛行に成功しました。機体全体が黄色の軽量複合材料で覆われており、機体の重量が軽減されるだけでなく、高速飛行時の空力性能も向上します。今回の試験飛行では、超音速機の空力性能、耐熱技術、制御技術を検証し、飛行制御、航空電子機器、構造強度の総合的な評価を実施しました。これらの試験結果は、その後の超音速旅客機の研究開発に強力なサポートを提供します。

写真は雲星のフルサイズの超音速旅客機

世界的な視点から見ると、超音速航空機の開発には主に 2 つの技術的なルートがあります。 1つ目は、航空機の開発理念を踏襲し、速度を上げて音速の壁を突破することで超音速飛行を実現する航空路線です。たとえば、超音速航空機コンコルドは、成熟した航空技術を多数継承していましたが、速度が上がるにつれて、その電力技術はますます大きな課題に直面しました。 2つ目は航空宇宙ルートで、極超音速航空機の開発理念を踏襲し、速度を下げて超音速飛行を実現することです。このルートの利点は、非常に高い速度を達成できることですが、専門知識は航空技術ほど成熟しておらず、使い捨てから再利用可能なエンジニアリング設計への移行が必要です。

「雲金斗」高速ラムジェットエンジンの試験飛行の成功は、我が国の近宇宙高速飛行分野の発展に新たなアイデアを提供した。これは、技術面で大きな進歩を遂げただけでなく、商業的応用においても大きな可能性を示しました。将来的には、このエンジンが民間航空に採用され、超音速旅客機の量産化が実現し、国際線の飛行時間が大幅に短縮されることが期待されています。例えば、北京からニューヨークまでの飛行時間は、現在の10時間以上から1時間未満に短縮されると予想されており、人々の旅行方法に大きな変化をもたらし、航空輸送業界に革命的な変化をもたらすでしょう。

「雲金斗」高速ラムジェットエンジンの試験飛行の成功は、我が国の航空分野における重要な科学技術上の成果です。それは、高速飛行技術における外国の独占を打ち破っただけでなく、我が国の航空産業の発展に新たな活力を注入しました。将来、この技術が成熟し、応用されていくにつれて、航空の新しい時代が到来し、我が国は航空大国から航空大国へと押し上げられるでしょう。