リフティングボディ

リフティングボディの概要

リフティングボディとは、機体全体の形状が揚力を生成するようにデザインされた航空機の一種です。従来の固定[[翼機]]とは異なり、この形式では屈曲や盛り上がりのある胴体が揚力を捉えます。高速飛行時における抗力を軽減するため、通常の翼を省略し、必要な浮揚力を胴体部分から得ることを目的としています。1960年代に開発されたアメリカの実験機M2シリーズやX-24は、このリフティングボディのデザインが採用された著名な機体です。

リフティングボディの原理

固定[[翼機]]は胴体に翼を取り付け、この翼によって主に揚力を生成しますが、翼は同時に大きな抗力の原因ともなります。特に宇宙往還機が地球に帰還する際、広い翼が必要ですが、打ち上げ時には空気抵抗により大きな熱や応力を受け、損傷のリスクが増すのです。そこで、リフティングボディでは胴体を流線型に設計し、なるべく抗力を減少させるとともに、揚力を生成するための形状に工夫を凝らしています。

物体が流体中に存在すると、形状に関わらず揚力が発生しますが、工夫のない形状では抗力が揚力に対して大きく、揚力を獲得するのが難しくなります。リフティングボディの設計は、滑らかで丸みを帯びた胴体を持つことで、抗力を最小限に抑えつつ、揚力を最大限に引き出せるようにしています。ただし、リフティングボディは特に低速時に揚力効果が小さく、抗力が大きくなる場合があります。

リフティングボディの歴史

リフティングボディの概念は1921年に、アメリカの航空技術者ビンセント・ブルネリによってRB-1が開発されたことに始まります。この機体は特異な外観を持ち、胴体部分が揚力を発生させる設計がなされましたが、高速性を狙ったものではなく、効率向上と積載量の増加を念頭に置いたものでした。

1950年代にNASA（アメリカ航空宇宙局）の前身であるNACAが、再突入時の宇宙船に滑空性を持たせるため、リフティングボディの設計を進め、エームズ研究所がこの概念の初の実行に移しました。1962年から試作が開始され、1963年にはM2-F1というグライダーが完成。様々な試験が行われました。この流れの中で、後続のM2-F2やM2-F3も開発され、主に滑空性や安定性を向上させるための改良が加わりました。

また、HL-10は1970年に有人のリフティングボディ機の最高速度を記録するなど、リフティングボディは多数の研究データを生み出し、宇宙シャトルの開発に貢献しました。さらに、1990年代にはX-43という無人高速実験機がリフティングボディ形式で開発され、世界記録のマッハ9.8を達成しました。

リフティングボディ機の利点と欠点

リフティングボディには、翼による抗力を大幅に減少させることができるという利点があります。そのため、機体の強度を高めつつ、抗力を低下させることが可能です。ただし、全[[翼機]]とは対照的に安定性が乏しく、特に低速域での失速のリスクが増すという欠点があります。

全[[翼機]]との相違点

リフティングボディと全[[翼機]]は、単に形状の違いに留まらず、設計目的にも違いがあります。全[[翼機]]は主に亜音速での飛行効率を目指していますが、リフティングボディは超音速飛行に最適化されています。このように両者は全く異なる飛行性能を発揮するため、それぞれの用途に応じた設計が施されています。さらに、最近のブレンデッドウィングボディはその中間の存在であり、両者の特性を併せ持つ新たな話題の技術として注目されています。

リフティングボディはその独特な特性により、航空機設計や宇宙探査という分野で付加価値をもたらしているのです。

もう一度検索