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ロケット推進航空機、またはロケット飛行機とは、推進力としてロケットエンジンを使用する航空機であり、場合によっては空気吸入式ジェットエンジンに加えてロケットエンジンを使用する。ロケット飛行機は、同サイズのジェット機よりもはるかに高速で飛行できるが、通常は動力飛行はせいぜい数分程度で、その後は滑空飛行となる。大気中の酸素を必要としないため、非常に高い高度での飛行に適している。また、はるかに高い加速力と短い離陸距離を実現できる。多くのロケット飛行機は、地上からの離陸では高高度に到達するのに十分な時間が確保できない可能性があるため、輸送機から投下される。
ロケットは、ジェット補助離陸（JATO）、別名ロケット補助離陸（RATOまたはRATOG ）の形で、主推進を補助するために使用されてきました。すべてのロケット飛行機が従来の飛行機と同じ方法で離陸するわけではありません。一部のタイプは別の飛行機から空中発射され、他のタイプは機首を上に向けて尾部を地面に向けて垂直に離陸します（「テールシッター」）。
重い推進剤の使用やロケットの運用におけるその他の実際的な困難さから、ロケット飛行機の大部分は、迎撃戦闘機や宇宙機として、実験または研究目的で製造されてきた。
ペルーの博学者ペドロ・パウレットは、1902年にデルタ翼に固定されたキャノピーを備えた液体燃料ロケット推進機「アビオン・トルペド」を構想し、ヨーロッパとラテンアメリカで外交官を務めながら、数十年かけてこの航空機の寄付者を探した。[ 1 ]パウレットの液体燃料の使用という概念は、当時黒色火薬を推進剤として使用していたロケット技術者よりも数十年先を行っていた。[ 1 ]パウレットのロケット航空機の構想に関する報告は、チャールズ・リンドバーグが航空機で大西洋を横断した後の1927年に初めて現れた。 [ 2 ]パウレットは、黒色火薬を使用してより速く旅を完了するロケット推進機に関するオーストリアのロケットの先駆者マックス・ヴァリエの提案を公然と批判し、30年前に彼が考案した液体燃料ロケット航空機の方がより良い選択肢であると主張した。[ 2 ]
パウレットはその後、ドイツロケット協会Verein für Raumschiffahrt (VfR) を訪問し、1928 年 3 月 15 日、ヴァリエは VfR の出版物Die Raketeでパウレットの液体推進ロケット設計を称賛し、そのエンジンは「驚異的なパワー」を持っていると述べた。[ 3 ] 1928 年 5 月、パウレットはフリッツ・フォン・オペルとマックス・ヴァリエのオペル RAKプログラムのロケット カーのデモンストレーションを見学し、ドイツのロケット愛好家たちと会った。[ 3 ] VfR のメンバーは黒色火薬をロケット推進の障害と見なすようになり、ヴァリエ自身はパウレットのエンジンが将来のロケット開発に必要だと信じていた。[ 3 ]パウレットはまもなくナチス・ドイツからロケット技術の開発への協力を要請されたが、協力を拒否し、推進剤の配合を決して明かさなかった。[ 1 ]ナチス政府はその後パウレットの研究を流用し、VfRに所属していたソ連のスパイ、アレクサンドル・ボリス・シェルチェフスキーはソ連と計画を共有した可能性がある。[ 4 ]
1928年6月11日、フリッツ・フォン・オペルとマックス・ヴァリエのオペルRAK計画の一環として、リッピッシュ・エンテはロケット動力で飛行した最初の航空機となった。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]翌年、オペルRAK.1は、フリッツ・フォン・オペル自身が操縦する、専用に設計された最初のロケット飛行機となった。[ 8 ]オペルRAK.1の飛行は、大勢の観衆と世界のメディアが見守る中で行われたため、有人ロケット飛行機の世界初の公開飛行とも考えられている。
1931年6月28日、イタリアの飛行家であり発明家でもあるエットーレ・カッタネオが、独自に製作したロケット飛行機で画期的な飛行を行った。この飛行機は特に問題なく飛行し、着陸した。この飛行の後、イタリア国王ヴィットーリオ・エマヌエーレ3世はカッタネオをタリエド伯爵に任命した。ロケット飛行における彼の先駆的な役割により、彼の肖像はサンクトペテルブルク宇宙博物館とミラノ科学技術博物館に展示されている。[ 9 ] [ 10 ]
ハインケルHe 176は、液体燃料ロケットエンジンのみで推進される世界初の航空機でした。1939 年 6 月 20 日にエーリッヒ・ヴァルジッツの操縦で初の動力飛行を行いました。[ 11 ] He 176 はドイツ航空省にデモンストレーションされましたが、公式な支援はほとんど得られず、ハインケルはロケット推進の試みを断念しました。唯一の機体はベルリン航空博物館に短期間展示され、 1943 年に連合軍の爆撃で破壊されました。[ 12 ]
量産された最初のロケット機は、メッサーシュミット Me 163 コメート迎撃機で、ドイツが効果的なロケット推進航空機を開発するためのいくつかの試みの 1 つとして、戦争の末期に導入されました。[ 13 ]ドイツ空軍初の Me 163 専用戦闘機部隊である第400戦闘航空団 (JG 400) は 1944 年に設立され、主に連合軍の空襲の主要な標的であった合成ガソリン製造工場に追加の防護を提供することを任務としていました。ベルリン、ルール地方、ドイツ湾周辺にさらにロケット戦闘機の防衛部隊を配置する計画がありました。[ 14 ]
Me 163 の典型的な戦術は、 9,000 m (30,000フィート)で爆撃機の間を垂直上昇し、10,700～12,000 m (35,100～39,400フィート)まで上昇した後、再び編隊の中を急降下し、その間に射撃を行うというものだった。このアプローチにより、パイロットは滑空して飛行場に戻る前に、機関砲から数発発射する短い機会を 2 回得ることができた。[ 15 ]ロケットモーターを稼働させるのに必要な燃料を供給するのはしばしば困難だった。第三帝国末期には、Me 163 はジェット推進を使用するより成功したメッサーシュミット Me 262に取って代わられ、退役した。[ 15 ]
ドイツでは、試作機として飛行した垂直離着陸有人ロケット迎撃機バッヘム Ba 349 「ナッター」など、他のロケット推進航空機も開発されていた。 [ 16 ] [ 17 ]ツェッペリン・ラマー、フリーゲンデ・パンツァーファウスト、フォッケウルフ・フォルクスイェーガーなど、試作機段階に至らなかったプロジェクトもあった。ドイツは、この紛争における他のロケット推進機よりもはるかに大型のジルバーフォーゲル対蹠爆撃機宇宙機を計画したが、後の計算では、この設計は機能せず、再突入時に破壊されることがわかった。[ 18 ] Me 163 コメートは、歴史上戦闘に参加した唯一のロケット推進戦闘機であり、戦闘に参加した2種類のロケット推進航空機のうちの1つである。
ナチス・ドイツと同盟関係にあった日本は、Me 163 コメートの設計図を入手した。[ 19 ]相当な努力の末、日本は独自の生産能力を確立し、三菱 J8Mとして知られる独自のコピーを少数生産することに成功した。J8Mは 1945 年 7 月 7 日に動力飛行を初成功させた。[ 20 ]さらに、日本は国産のロケット推進迎撃機、水野 神龍の開発を試みたが、J8M も神龍も実戦には投入されなかった。[ 21 ]また、日本は第二次世界大戦中に約 850 機の横須賀 MXY-7 桜花ロケット推進特攻機を生産し、そのうちのいくつかは沖縄戦に投入された。戦後の分析では、桜花の影響はごくわずかであり、効果的な防御戦術が採用されたため、攻撃中に米海軍の主力艦は被弾しなかったと結論付けられた。[ 22 ]
その他の実験機としては、1942年に飛行したソ連のベレズニャク・イサエフ BI-1や、当初はロケットエンジンを搭載する予定だったが、 1945年の最初で唯一の飛行ではジェットエンジンに変更したノースロップXP-79 などがある。ロケット補助付きのP-51D マスタングは、ノースアメリカン アビエーションによって開発され、時速515マイル (829 km/h)に達することができた。[ 23 ] [ 24 ]エンジンは、翼下の2 つの75 US ガロン (280 L)の増槽に貯蔵されたフマル酸とアニリンで動いた。 [ 24 ]この飛行機は 1945 年 4 月に飛行試験が行われた。ロケットエンジンは約 1 分間作動することができた。[ 24 ] 同様に、メッサーシュミット Me 262 "ハイマツシュッツァー" シリーズは、ロケットとジェット推進の組み合わせを使用して、より短い離陸距離、より速い上昇率、さらに高速を実現した。[ 25 ]
1946年、ソ連空軍が前年にポイント防衛用のロケット推進迎撃機を要求したことに応えて、ソ連のミコヤン・グレビッチI-270が製造された。[ 26 ] I-270の設計には、セルゲイ・コロリョフが1932年から1943年の間に開発したいくつかの技術が組み込まれていた。[ 27 ] [ 28 ]
1947年、ロケット推進のベルX-1が航空史における重要な節目を迎え、水平飛行で音速を突破した最初の航空機となり、NACA/NASAのロケット推進航空機シリーズの最初の機体となった。 [ 29 ]これらの実験機の中には、ノースアメリカンX-15とX-15A2の設計があり、これらは約10年間運用され、最終的にマッハ6.7の最高速度と100kmを超える最高高度を達成し 、その過程で新たな記録を打ち立てた。[ 30 ]
1950年代、イギリスは当時のターボジェット設計に存在していた性能ギャップを埋めるために、いくつかの混合動力設計を開発した。ロケットは、高高度爆撃機の高速迎撃に必要な速度と高度を実現するための主エンジンであり、ターボジェットは、飛行の他の部分で燃費を向上させ、特に、予測不可能な滑空帰還のリスクを冒すのではなく、動力着陸ができるようにした。[ 31 ] [ 32 ] 1つの設計はアブロ720で、これは主に、酸化剤として液体酸素を混合した灯油燃料で作動する8,000 lbf (36 kN)のアームストロング・シドレー・スクリーマーロケットエンジンによって推進された。[ 33 ]アブロ 720 の開発は、航空省がスクリーマー ロケット エンジンの開発を中止することを決定した直後に中止された。これは、沸騰温度が -183 °C (90 K) で火災の危険性がある液体酸素を運用環境で使用することの実用性に関する公式の懸念が原因とされている。 [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]
アブロ 720 のライバル機であるサンダース・ロー SR.53の開発はより進んだ段階に達した。この航空機の推進システムは、燃料と酸化剤を兼ねた過酸化水素を使用しており、アブロ 720 の液体酸素よりも問題が少ないと考えられていた。[ 34 ] 1957 年 5 月 16 日、ジョン・ブース少佐DFCがXD145 の操縦桿を握り、最初の試験飛行を行った。続いて 1957 年 12 月 6 日には、2 番目の試作機 XD151 の初飛行が行われた。[ 37 ] [ 38 ]その後の飛行試験プログラムでは、これら 2 機の試作機は 56 回の試験飛行を行い、その間にマッハ 1.33 の最高速度が記録された。[ 39 ]さらに、1953 年後半から、サンダース・ローは SR.53 の派生型の開発に取り組んでおり、これはSR.177と別途指定されていた。主な変更点は、SR.53とAvro 720には搭載されていなかった機上レーダーの存在であった。これは仕様の要件ではなかったためである。そのため、パイロットは地上レーダー管制から提供される無線指示以外に、自身の視覚に頼らざるを得なかった。[ 40 ]
SR.53とその姉妹機であるSR.177は、生産段階に比較的近いところまで来ていたが、より広範な政治的要因が計画に影響を与えた。1957年、英国では防空哲学の大幅な見直しが行われ、それが1957年国防白書に具体化された。この白書は有人戦闘機をミサイルに置き換えることを提唱しており、そのため英国空軍からの発注の見込みは一夜にして消え去った。[ 41 ]英国海軍とドイツはどちらもSR.177の潜在的な顧客であったが、この動きによって両者の信頼は揺らいだ。[ 42 ]ロッキードF-104スターファイターを海外諸国に発注させるためのロッキードの贈収賄スキャンダルなどの他の要因も、SR.177の販売見通しを損なうことになり、ドイツや日本などの潜在的な顧客を失った。[ 43 ]
1940年代後半から1950年代にかけて、フランス空軍参謀本部もロケット推進航空機にかなりの関心を持っていた。[ 44 ]著者ミシェル・ヴァン・ペルトによれば、フランス空軍当局は純粋なロケット推進飛行には反対だったが、ロケットエンジンとターボジェットエンジンの組み合わせによる混合推進方式を支持していた。フランス独自の国産ロケットエンジンの開発に着手した一方で、フランスの航空機メーカーSNCASEは、フランス空軍が有能なポイントディフェンス迎撃機を強く求めていることを認識しており、SNCASE SE.212 デュランダルの開発に着手した。[ 44 ]競合するSNCASOトライデント試作迎撃機など、他のフランスの混合動力実験機と比較すると、より重い機体であり、ロケットモーターではなく主にジェットエンジンで飛行することを意図していた。[ 45 ]試作機が2機製造され、1956年4月20日に最初の機が初飛行を行い、当初はジェット動力のみで飛行した。[ 46 ]ロケットモーターを初めて使用したのは、1957年4月の2番目の試作機であった。[ 46 ]飛行試験中、ロケットモーターの追加動力を使用しなくても、高度12,300メートル（40,400フィート）で最高速度1,444キロメートル毎時（897マイル毎時）に達した。ロケットが作動している間は、11,800メートルで1,667キロメートル毎時まで上昇した。プログラムが中止されるまでに、合計45回の試験飛行が行われた。[ 46 ]
フランス空軍参謀本部の要請により、フランスの航空機会社SNCASOも独自のポイントディフェンス迎撃機SNCASOトライデントを開発した。[ 44 ]これは主にSEPR製のロケットエンジン1基で駆動し、翼端に搭載されたターボジェットエンジンで補強されていた。運用上は、ロケットエンジンとターボジェットエンジンの両方を使用して急速上昇と高高度での迎撃を行い、ジェットエンジンのみを使用して基地に戻ることになっていた。[ 44 ] 1953年3月2日、最初の試作機トライデントIが初飛行を行った。テストパイロットのジャック・ギニャールが操縦したこの機体は、ターボジェットエンジンのみで動力を得て、滑走路の全長を使用して離陸した。[ 47 ] 1953年9月1日、2番目のトライデントI試作機は、離陸後に高度を上げるのに苦労し、電柱に衝突して初飛行中に墜落した。 [ 48 ]損失にもかかわらず、フランス空軍はトライデントの性能に感銘を受け、改良型を実戦配備することに熱心だった。[ 49 ] 1957年5月21日、最初のトライデントII、001号機は、飛行試験センターからの試験飛行中に破壊された。これは、揮発性の高いロケット燃料と酸化剤であるフラリン（C 13 H 12 N 2 O）と硝酸（HNO 3）が誤って混合され爆発したことが原因で、テストパイロットのシャルル・グジョンが死亡した。[ 50 ] [ 51 ] 2か月後、プログラムに関するすべての作業が中止された。[ 47 ]
ターボジェットエンジンの出力向上、ミサイルの出現、レーダー技術の進歩により、混合動力への回帰は不要となった。
ソ連のロケットと衛星の開発は、NASAの宇宙開発計画の原動力となった。1960年代初頭、ボーイングX-20ダイナソア宇宙機に関するアメリカの研究は目的の欠如から中止されたが、後にその研究はスペースシャトルの開発に貢献し、それが今度はソ連のブランの開発を促した。同様の計画として、ボーイングB-52ストラトフォートレス母機から発射されるロケット機であるISINGLASSがあり、マッハ22を達成することを目標としていたが、資金提供は得られなかった。ISINGLASSはソ連上空を飛行することを目的としていた。機体構成の画像は公開されていない。[ 52 ]
月着陸研究機は混合動力機であり、ジェットエンジンは重力による力の5/6を相殺し、ロケットの動力はアポロ月着陸船をシミュレートすることができた。[ 53 ]
リアクション・モーターズ社のXLR11ロケットエンジンの様々なバージョンは、X-1やX-15だけでなく、マーティン・マリエッタX-24A、マーティン・マリエッタX-24B、ノースロップHL-10、ノースロップM2-F2、ノースロップM2-F3、そしてリパブリックXF-91サンダーセプターにも、主エンジンまたは補助エンジンとして搭載された。
EZ -Rocket研究・試験機は 2001 年に初飛行した。[ 54 ] EZ-Rocket の評価後、ロケット レーシング リーグは、その後 10 年間で 3 種類のロケット レーサー機を開発した。[ 55 ] [ 56 ]
2003年には、別の民間開発のロケット推進航空機が初飛行を行った。スペースシップワンは、翼と空力制御面を備えたロケット推進航空機としての機能と、宇宙空間の真空中で制御するためのRCSスラスタを備えた宇宙飛行機としての機能の両方を備えている。スペースシップワンチームは、その功績により宇宙功績賞を受賞した。[ 57 ]
2019年4月、中国の宇宙輸送社は、3,700キログラムの技術実証機「嘉庚1号」の試験を実施した。全長8.7メートル、翼幅2.5メートルのこの機体は、より大型の将来の垂直離着陸型再利用ロケット「天星1号」の開発の一環である。 [ 58 ]