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講義No.10015

航空力学の進歩で、飛行機のカタチが劇的に変化するかも!?

変わらない飛行機の基本形状

 20世紀初頭のライト兄弟による飛行から現代までの間に、飛行機にはさまざまな空力的な改良が加えられてきました。より大きな揚力(機体を持ち上げる力)を得るため、空気抵抗を減らすためなど、きりがないほどです。
 ただし、細長い機体に主翼と尾翼が付いているという基本的な形状は、100年前からあまり変わっていません。プロペラ機であれジェット機であれ、従来の技術を使う限りにおいては、ほぼ最適な形状となっているからです。

ヘリコプタがドローンに進化

 自動車の動力が、エンジンから電気モータに切り替わりつつあるように、航空機の世界でも、動力をモータに切り替える研究が進められています。
 例えば、測量や農薬散布などさまざまな用途で活用されているドローンの「先祖」は、エンジンによって大型の回転翼を動かすヘリコプタですが、高性能なモータで空を飛ばせるようになり、ドローン独自の形状が生まれました。同様に飛行機も、動力がモータに変われば、燃料用のタンクや配管、大型のエンジンなどが不要になる分、機体の形状や機内のレイアウトを一新できるでしょう。

「アウターロータ型」で新しい推進機関を

 飛行機を電力で飛ばすためには、推進機関も進化させなければなりません。そこで現在、「アウターロータ型」のモータに直接プロペラを取り付ける方法が研究されています。
 産業用モータの多くは、内側の回転軸に磁石、外側にコイルを配置し、回転軸から伸びたシャフトが動力を伝達します。一方アウターロータ型はコイルと磁石の配置が逆で、外側(磁石側)が回転します。そこにプロペラを付ければ、シャフトが不要なため小型化が可能です。さらに同軸上に複数のコイルと磁石を配置すれば、複数のプロペラが一方向に向けて強力な風を送り出す、新しい推進機関となる可能性があります。小型の電動飛行機なら、比較的近い未来に身近なものになっているかもしれません。

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この学問が向いているかも 航空宇宙工学、流体力学、推進工学

崇城大学
工学部 宇宙航空システム工学科 教授
谷 泰寛 先生

メッセージ

 あなたは、飛行機やヘリコプタなど、「空を飛ぶ機械」に興味はありますか。もしもあなたが、大学で航空力学や流体(空気)力学など、航空機に関連する研究をしたいと考えているなら、数学の基礎知識をしっかりと身につけておきましょう。航空力学のほとんどの領域で、数学の知識が必要になります。機体設計などでは物理の知識も重要ですが、物理学の理解を広げてくれるのもやはり数学です。
 数学を苦手とする高校生は少なくないようですが、腰をすえて勉強を続ければ、いつの間にか苦手意識を解消できるはずです。

先生の学問へのきっかけ

 子どもの頃、星空をながめるのが好きで、それがだんだん天文学に対する興味へと広がっていき、高校に入学する頃まで、「大学では地球物理学などの勉強をしよう」と考えていました。しかし、高校在学中に読んださまざまな本の中にあった、飛行機の開発に携わった人々の物語が強く印象に残り、大学は航空工学分野に進学しました。研究室で流体力学を研究した後、民間の航空機メーカで翼のまわりの空気力学について研究したことで、現在の航空力学分野を専門的に研究するようになりました。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

航空宇宙関連企業設計開発/機械設計

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谷 泰寛 先生がいらっしゃる
崇城大学に関心を持ったら

 10月19日(土)にマリンメッセ福岡で開催される大学研究&学問発見のための国公私立大 合同進学ガイダンス「夢ナビライブ2019福岡会場」で、谷泰寛先生が【航空輸送の未来を変える電動航空機】というタイトルの講義ライブを15:10から実施! 全部で145名の大学教授が講義ライブを実施するほか、本学を含む124大学が個別ガイダンスを実施します。詳しくは
 https://yumenavi.info/live/fukuoka/をご覧ください。

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