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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。


航空輸送の未来を変える電動航空機

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

大学アイコン
谷 泰寛 先生がいらっしゃる
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 崇城(そうじょう)大学は薬学、生物生命、工学、情報、芸術の5学部からなる総合大学です。“世界で活躍できるプロフェッショナルの育成”を目指し、最先端の施設・設備・研究を備え、学生一人ひとりを厳しく育てる実践的な教育プログラムにより、高い就職率や国家資格合格率を維持しています。理系私立大学では全国初の英語を公用語とする学習施設「SILC(シルク)」があり、英語ネイティブ講師による英語教育が成果を上げています。本学の地である熊本から産業界の未来を切り拓く若者を輩出する学舎でありたいと決意しています。

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