Loading article…
 | |
| 職業 | |
|---|---|
| 名前 | 航空宇宙エンジニア |
職業の種類 | 職業 |
活動分野 | 航空学、宇宙学、科学 |
| 説明 | |
| 能力 | 技術的知識、分析スキル、管理スキル（航空宇宙工学の用語集も参照） |
必要な教育 | 学士号[1] [2] |
雇用分野 | テクノロジー、科学、宇宙探査、軍事 |
航空宇宙工学は、航空機や宇宙船の開発に関わる主要な工学分野です。[3]航空工学と宇宙工学 という2つの主要な重複する分野があります。航空電子工学はこれに似ていますが、航空宇宙工学の 電子工学の側面を扱います。
「航空工学」は、この分野の元々の用語でした。飛行技術が進歩し、宇宙空間で動作する乗り物が含まれるようになったため、より広い意味での「航空宇宙工学」という用語が使われるようになりました。[4] 航空宇宙工学、特に宇宙飛行の分野は、口語的に「ロケット科学」と呼ばれることがよくあります。[5] [a]
概要
飛行機は、気圧や温度の変化によって引き起こされる過酷な条件にさらされ、機体部品に構造的負荷がかかります。そのため、飛行機は通常、空気力学、空気推進、航空電子工学、材料科学、構造分析、製造など、さまざまな技術と工学の分野の産物です。これらの技術の相互作用は、航空宇宙工学として知られています。航空宇宙工学は、複雑で多くの分野が関係するため、それぞれが専門分野を持つエンジニアのチームによって実行されます。[7]
歴史
航空宇宙工学の起源は、19世紀後半から20世紀初頭の航空の先駆者たちにまで遡ることができますが、ジョージ・ケイリー卿の研究は18世紀最後の10年間から19世紀半ばにまで遡ります。航空学史上最も重要な人物の一人[8]であり、航空工学の先駆者[9]であるケイリーは、大気圏内の飛行体に影響を与える揚力と抗力を分離した最初の人物として知られています。 [10]
航空工学の初期の知識は主に経験的なものであり、いくつかの概念と技術は他の工学分野から輸入されました。[11]流体力学などのいくつかの重要な要素は、18世紀の科学者によって理解されていました。[12]
1903 年 12 月、ライト兄弟は動力付きの空気より重い航空機で初めて 12 秒間の持続的な制御飛行に成功しました。1910 年代には、第一次世界大戦の軍用機の設計を通じて航空工学が発展しました。
第一次世界大戦
1914年、ロバート・ゴダードは固体燃料、液体燃料、複数の推進剤、多段設計を使用するロケットに関する2つの米国特許を取得しました。[13]これは、将来の宇宙での多段推進システムの応用の基礎となりました。
1915年3月3日、米国議会は、当時は国家航空諮問委員会（NACA）として知られていた最初の航空研究管理局を設立しました。[14]これは、航空研究を支援する最初の政府後援組織でした。[15]設立当初は諮問委員会として意図されていましたが、ラングレー航空研究所は1920年に最初の後援研究および試験施設となりました。[16]
第一次世界大戦と第二次世界大戦の間に、この分野では大きな飛躍があり、主流の民間航空の出現によって加速されました。この時代の有名な飛行機には、カーチス JN 4、ファルマン F.60 ゴリアテ、フォッカー トライモーターなどがあります。この時期の有名な軍用機には、それぞれ日本、イギリス、ドイツの三菱 A6M ゼロ、スーパーマリン スピットファイア、メッサーシュミット Bf 109 があります。重要な進歩は、第二次世界大戦の終わり頃の 1944 年に就役した、初の実用ジェットエンジン飛行機であるメッサーシュミット Me 262によってもたらされました。[17]
航空宇宙工学の最初の定義は1958年2月に登場し[4] 、地球の大気圏と宇宙空間を一つの領域とみなし、航空機（航空）と宇宙船（宇宙）の両方を新たに造られた用語「航空宇宙」の下に包含しました。
冷戦
1957年10月4日、ソ連が最初の人工衛星スプートニクを宇宙に打ち上げたことを受けて、米国の航空宇宙技術者らは1958年1月31日、米国初の人工衛星を打ち上げた。スプートニク危機後の1958年、米国航空宇宙局が設立された。1969年、人類初の月面宇宙飛行となるアポロ11号が打ち上げられた。このミッションでは3人の宇宙飛行士が月の周回軌道に乗り、ニール・アームストロングとバズ・オルドリンの2人が月面を訪れた。3人目の宇宙飛行士マイケル・コリンズは、訪問後、アームストロングとオルドリンと合流するため軌道上に留まった。[18]
.jpg/500px-F-18F_after_launch_from_USS_Abraham_Lincoln_(CVN-72).jpg)
1970年1月30日、ボーイング747がニューヨークからロンドンへの最初の商業飛行を行ったとき、重要な革新が起こりました。この航空機は歴史を作り、最大480人の乗客を収容できることから 「ジャンボジェット」または「空の女王」[19]として知られるようになりました。
1976年: 最初の旅客用超音速航空機
もう一つの重要な進歩は1976年に、世界初の超音速旅客機コンコルドの開発によってもたらされた。この航空機の開発は、1962年11月29日にフランスとイギリスの間で合意された。[20]
1988年12月21日、アントノフ An-225ムリヤ貨物機が初飛行を開始しました。同機は、運用中の航空機の中で、世界最重量の航空機、最も重い貨物を空輸した航空機、最も長い距離を空輸した貨物の記録を保持しています。[21]
2007年10月25日、エアバスA380はシンガポールからオーストラリアのシドニーまで初の商業飛行を行った。この航空機は、最大853人の乗客収容能力でボーイング747を上回った最初の旅客機であった。この航空機の開発は747の競合機として1988年に始まりましたが、A380は2005年4月に最初の試験飛行を行いました。[22]
要素
.jpg/500px-Expedition_42_Soyuz_TMA-14M_Landing_(201503120102HQ).jpg)
航空宇宙工学の要素には次のようなものがある: [23] [24]
- レーダー断面積–レーダーによるリモートセンシング で明らかになる車両シグネチャの研究。
- 流体力学– 物体の周りの流体の流れ の研究。特に、翼などの物体の上や風洞などの物体を通る空気の流れに関する空気力学（揚力と航空学も参照）。
- 天体力学– 特定の変数が与えられた場合の軌道要素の予測を含む軌道力学 の研究。米国では学部レベルでこれを教える学校は少ないが、このトピックを扱う大学院プログラムを持つ学校はいくつかある（通常は、その大学の物理学部と連携して）。
- 静力学と動力学（工学力学） - 機械システムにおける動き、力、モーメントの研究。
- 数学 、特に微積分、微分方程式、線形代数。
- 電気技術– 工学分野における電子工学 の研究。
- 推進力 - 空中（または宇宙空間）で乗り物を動かすエネルギーは、内燃機関、ジェットエンジン、ターボ機械、またはロケットによって供給されます（プロペラと宇宙船の推進力も参照）。このモジュールに最近追加されたのが、電気推進力とイオン推進力です。
- 制御工学 –システムの動的動作を数学的にモデル化し、通常はフィードバック信号を使用して、システムの動的動作が望ましいもの（安定し、大きな逸脱がなく、エラーが最小限）になるように設計する研究。これは、航空機、宇宙船、推進システム、および航空宇宙機に存在するサブシステムの動的動作に適用されます。
- 航空機構造 – 飛行中に受ける力に耐えられるように航空機の物理的構成を設計すること。航空宇宙工学は、構造の完全性を維持しながら、軽量かつ低コストの構造を維持することを目的としています。[25]
- 材料科学 – 構造に関連して、航空宇宙工学では航空宇宙構造物を構築する材料も研究します。非常に特殊な特性を持つ新しい材料が発明されたり、既存の材料が改良されて性能が向上したりします。
- 固体力学 – 材料科学と密接に関連しているのが、車両のコンポーネントの応力とひずみの解析を扱う固体力学です。現在では、MSC Patran/Nastran など、エンジニアの解析プロセスを支援する有限要素プログラムがいくつかあります。
- 空力弾性 - 空気力と構造の柔軟性の相互作用により、フラッターや発散などが発生する可能性があります。
- 航空電子工学-航空機や宇宙船に搭載されたコンピュータ システム の設計とプログラミング、およびシステムのシミュレーション。
- ソフトウェア-飛行ソフトウェア、地上制御ソフトウェア、テストおよび評価ソフトウェアなど、航空宇宙アプリケーション用のコンピュータ ソフトウェア の仕様、設計、開発、テスト、実装。
- リスクと信頼性 - リスクと信頼性の評価技術と定量的手法に関係する数学の研究。
- 騒音制御 – 音の伝達の仕組みの研究。
- 航空音響学 – 乱流流体運動または表面と相互作用する空気力による騒音発生の研究。
- 飛行試験–航空機が設計および性能の目標と認証要件を満たしているかどうかを判断するために、 性能と操縦性に関するデータを収集および分析するための飛行試験プログラムを設計および実行します。
これらの要素のほとんどは、航空力学における流体力学や飛行力学における運動方程式など、理論物理学を基礎としています。また、経験的要素も大きく関わっています。歴史的には、この経験的要素は、風洞または大気圏内でのスケールモデルやプロトタイプのテストから導き出されました。最近では、コンピューティングの進歩により、計算流体力学を使用して流体の挙動をシミュレートできるようになり、風洞テストに費やす時間と費用が削減されました。流体力学や水中音響学を研究する人は、航空宇宙工学の学位を取得することがよくあります。
さらに、航空宇宙工学は、航空宇宙機を構成するすべてのコンポーネント（電力、航空宇宙ベアリング、通信、熱制御、生命維持システムなどのサブシステム）とそのライフサイクル（設計、温度、圧力、放射線、速度、寿命）の統合に取り組んでいます。
学位プログラム
航空宇宙工学は、多くの大学の航空宇宙工学部、その他の大学の機械工学部で、上級ディプロマ、学士、修士、博士のレベルで学ぶことができます。いくつかの学部では、宇宙に焦点を当てた宇宙工学の学位を提供しています。一部の機関では、航空工学と宇宙工学を区別しています。大学院の学位は、航空宇宙産業の高度な分野または専門分野で提供されています。
航空宇宙工学の学位を取得しようとする学生にとって、化学、物理学、コンピュータサイエンス、数学の知識は重要です。[26]
大衆文化では
「ロケット科学者」という用語は、ロケット科学が特に技術的および数学的に高度な知的能力を必要とする実践であると見なされているため、優れた知性を持つ人を表すために使用されることがあります。この用語は、「それはロケット科学ではない」という表現で皮肉を込めて使用され、タスクが簡単であることを示します。 [27]厳密に言えば、「ロケット科学」での「科学」の使用は誤称です。科学は宇宙の起源、性質、および動作を理解することであり、エンジニアリングは科学的および工学的原理を使用して問題を解決し、新しいテクノロジーを開発することです。[5] [6]このフレーズのより語源的に正しいバージョンは「ロケットエンジニア」です。ただし、「科学」と「エンジニアリング」は同義語として誤って使用されることがよくあります。[5] [6] [28]
参照
- アメリカ航空宇宙学会
- アメリカヘリコプター協会
- 飛行試験
- 航空宇宙工学用語集
- 航空宇宙工学記事の索引
- 航空宇宙工学学校のリスト
- 航空宇宙エンジニアのリスト
- ロシアの航空宇宙エンジニアのリスト
- シグマ・ガンマ・タウ– 航空宇宙工学名誉協会
- 宇宙電力施設
脚注
- ^ しかし、「ロケット科学」というのは誤った名称であり、航空宇宙技術者は科学者ではないため[5] [6]、必ずしもロケット推進に取り組んでいるわけではない。
参考文献
- ^ 「Required Education」. study.com . 2015年6月22日閲覧。
- ^ 「教育、航空宇宙エンジニア」。myfuture.com。2015年6月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年6月22日閲覧。
- ^ 航空宇宙工学百科事典。John Wiley & Sons、2010年。ISBN 978-0-470-75440-5。
- ^ ab スタンツィオーネ、ケイドン・アル (1989)。 "エンジニアリング"。ブリタニカ百科事典。 Vol. 18（第15版）。シカゴ。 p. 563.
{{cite encyclopedia}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク) - ^ abcd NASA (2008). Steven J. Dick (ed.). 宇宙時代を思い出す: 50 周年記念会議の議事録(PDF) . p. 92.
「ロケット科学者」という用語は、メディアや大衆文化で使用されている誤った名称であり、フォン ブラウンとともにロケットの開発に取り組んだエンジニアや技術者の大半に適用されています。これは、チームの多大な成果に対する文化的評価を反映していますが、それでも正しくありません。...
- ^ abc Petroski, Henry (2010 年 11 月 23 日). 「エンジニアリングは科学ではない」. IEEE Spectrum . 2015 年6 月 21 日閲覧。
科学とは、宇宙とその中に含まれるすべてのものの起源、性質、動作を理解することです。エンジニアリングとは、世界の物質を再配置して新しいものを作ることで問題を解決することです。
- ^ 「キャリア: 航空宇宙エンジニア」。キャリア プロファイル。プリンストン レビュー。2006 年 5 月 9 日にオリジナルからアーカイブ。2006年 10 月 8 日に取得。
最終製品の複雑さのため、生産のための複雑で厳格な組織構造を維持する必要があり、エンジニア 1 人が最終プロジェクトに関連する自分の役割を理解する能力が大幅に制限されます。
- ^ 「Sir George Cayley」。flyingmachines.org 。 2009年7月26日閲覧。Sir
George Cayleyは航空学の歴史において最も重要な人物の一人です。多くの人は彼を、真の意味で最初の科学的な航空研究者であり、飛行の根本原理と力を初めて理解した人物であると考えています。
- ^ 「ジョージ・ケイリー卿 (イギリスの発明家、科学者)」。ブリタニカ。nd。2009年7月26日閲覧。
イギリスの航空航行と航空工学の先駆者であり、人間を乗せて飛行することに成功した最初のグライダーの設計者。
- ^ 「サー・ジョージ・ケイリー」。米国航空百年祭委員会。2014年2月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年1月31日閲覧。
裕福な地主であったケイリーは、航空航法の父、航空力学の先駆者とみなされている。彼は空気より重い飛行の科学的原理を確立し、研究にグライダー模型を使用した。彼は飛行の4つの力（推力、揚力、抗力、重量）を特定し、それぞれの関係を説明した最初の人物である。
- ^ カーミット・ヴァン・エブリィ(1988)。「航空工学」。アメリカーナ百科事典第1巻。グロリエ社。
- ^ John D. Anderson Jr. (2010). 「理論的および実験的流体力学の初期発展の簡潔な歴史」。航空宇宙工学百科事典。 2023年4月2日閲覧。18
世紀に起こった流体力学の根本的な進歩は、ダニエル・ベルヌーイ（1700–1782）の研究から始まりました。
- ^ アメリカ航空宇宙学会。『歴史タイムライン』。AIAA、5。2024年7月15日にアクセス。
- ^ 「NACAからNASAへ：95年間の飛行技術革新 - NASA」2010年3月2日。 2024年8月16日閲覧。
- ^ アメリカ航空宇宙学会。『歴史タイムライン』。AIAA、5。2024年7月15日にアクセス。
- ^ 「NACA 概要」NASA、NASA、www.nasa.gov/history/naca/overview.html#:~:text=NACA%20officially%20turned%20over%20operations,as%20well%20as%20aeronautical%20research。2024 年 7 月 20 日にアクセス。
- ^ 「メッサーシュミット Me 262 A-1a シュヴァルベ (スワロー)」2022年11月20日閲覧。
- ^ 「NASAの簡潔な歴史」NASA。2010年11月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月20日閲覧。
- ^ ジャーマン、ケント。「ボーイング747：50年間空の女王」CNET 。 2019年9月11日閲覧。
- ^ ベンジャミン・チャン。「コンコルドが最後の飛行をしたのは15年前。超音速航空旅行はいまだに復活していない。その素晴らしい歴史を振り返ってみよう」。Business Insider 。 2019年9月10日閲覧。
- ^ ガイ・ジャック（2022年2月28日）。「ウクライナで世界最大の飛行機が破壊される」CNN 。 2022年11月20日閲覧。
- ^ 「エアバスA380の歴史」。interestingineering.com 2019年3月31日。2019年9月11日閲覧。
- ^ 「航空宇宙工学の定義」（PDF）。アトランティック国際大学。 2023年4月30日閲覧。
- ^ Gruntman, Mike (2007 年 9 月 19 日)。「宇宙工学における学術部門の時代」。AIAA SPACE 2007 カンファレンス & エクスポジション アジェンダ。AIAA SPACE 2007 カンファレンス & エクスポジション。アメリカ航空宇宙学会(AIAA)。2007 年 10 月 18 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「航空宇宙工学における航空機構造」。航空宇宙工学、航空ニュース、給与、仕事、博物館。2015年11月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月6日閲覧。
- ^ 「航空宇宙エンジニアのための入学教育」 myfuture.com. 2015年6月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年6月22日閲覧。
- ^ ベイリー、シャーロット（2008年11月7日）。「オックスフォード大学がトップ10のイライラフレーズのリストを作成」。デイリーテレグラフ。2022年1月11日時点のオリジナルからアーカイブ。 2008年11月18日閲覧。10
– ロケット科学ではありません
- ^ ニューフェルド、マイケル。フォン・ブラウン：宇宙の夢想家、戦争のエンジニア（初版）。ヴィンテージブックス。pp. xv。
英語圏のメディアと大衆文化には、科学と工学の区別に取り組むことに対する根深い失敗がありました。
さらに読む
- Dharmahinder Singh Chand.航空工学熱力学. Knowledge Curve, 2017. ISBN 978-93-84389-16-1 .
外部リンク
ウィキバーシティには航空宇宙工学に関する学習リソースがあります
ウィキメディア・コモンズには、航空宇宙工学に関連するメディアがあります。
- NDTAeroTech.com、航空宇宙非破壊検査専門家のためのオンライン コミュニティ
- Kroo, Ilan. 「航空機設計：統合と分析」。スタンフォード大学。2001年2月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年1月17日閲覧。
- 航空サービストレーニング 航空整備 UK
- 質問と回答は2021年11月14日にWayback Machineにアーカイブされました
- DTIC ADA032206: 中英航空宇宙辞典