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ロケット推進航空機またはロケット飛行機は、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、空気吸入式ジェットエンジンも併用されることがある。ロケット飛行機は、同サイズのジェット飛行機よりもはるかに高速を達成できるが、通常は最大で数分の動力飛行の後、滑空飛行する。大気からの酸素を必要とせず、非常に高い高度での飛行に適している。また、はるかに高い加速とより短い離陸時間を実現できる。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時間が足りない可能性があるため、輸送機から 投下されることがある。
ロケットは、ジェット補助離陸(JATO) またはロケット補助離陸 ( RATOまたはRATOG )の形で、単に主推進力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「通常の」航空機のような従来の離陸方法であ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、他のタイプは垂直に離陸します (機首を空中に上げ、尾部を地面につけます (「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のため、ロケット機の大部分は迎撃戦闘機や宇宙航空機などの実験または研究用途のために製造されてきました。
歴史
背景
ペルーの 博学者 ペドロ・パウレットは1902年にアビオン・トルペード（デルタティルトウィング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航空機）の構想を考案し、ヨーロッパとラテンアメリカで外交官を務めながら、この航空機の寄付者を探すのに何十年も費やした。[1]パウレットの液体燃料を使用するという構想は、推進剤として黒色火薬を使用していた当時のロケット技術者より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が初めて登場したのは、チャールズ・リンドバーグが航空機で大西洋を横断した1927年のことである。 [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というオーストリアのロケットの先駆者マックス・ヴァリエのロケット推進航空機の提案を公に批判し、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]
ポーレットはその後、ドイツのロケット協会であるVfR（Verein für Raumschiffahrt）を訪問し、1928年3月15日、ヴァリエはVfRの出版物「Die Rakete 」で、ポーレットの液体燃料ロケットの設計を称賛し、そのエンジンは「驚くべきパワー」を持っていると述べた。[3] 1928年5月、ポーレットはフリッツ・フォン・オペルとマックス・ヴァリエのオペルRAK計画のロケットカーのデモンストレーションを視察し、ドイツのロケット愛好家と会った。[3] VfRのメンバーは、黒色火薬がロケット推進の妨げになると考えるようになり、ヴァリエ自身は、ポーレットのエンジンが将来のロケット開発に必要であると信じていた。[3]間もなく、ポーレットはナチスドイツからロケット技術の開発を手伝うように依頼されたが、支援を拒否し、推進剤の配合を教えることはなかった。 [1]その後、ナチス政府はポーレットの研究を流用し、VfRのソ連スパイ、アレクサンダー・ボリス・シェルチェフスキーはソ連と計画を共有していた可能性がある。[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、リピッシュ・エンテが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・オペル自身が操縦して飛行した最初の専用ロケット機となった。[8]オペルRAK.1の飛行は、大勢の観衆と世界中のメディアが出席する中で行われたため、有人ロケット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発明家のエットーレ・カッタネーオが、もう一つの画期的なロケット飛行を行った。彼はまたもや民間製のロケット飛行機を製作した。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世はカッタネーオをタリエド伯爵に任命した。ロケット飛行における先駆者としての役割を称え、サンクトペテルブルクの宇宙博物館とミラノ科学技術博物館にカッタネーオの肖像画が展示されている。[9] [10]
第二次世界大戦
ハインケルHe176は、液体燃料ロケットエンジンのみで推進する世界初の航空機であった。1939年6月20日、エーリッヒ・ヴァルジッツの操縦で初の動力飛行を行った。 [11] [要ページ] He176はドイツ航空省にデモ飛行されたが、あまり公式の支持を得られず、ハインケルはロケット推進の試みを断念した。唯一の航空機はベルリン航空博物館に短期間展示された後、 1943年に連合軍の 爆撃で破壊された。[12]
史上初のロケット機量産型はメッサーシュミットMe163コメット迎撃機で、ドイツが戦争末期に効果的なロケット推進航空機開発の一環として導入した。[13]ドイツ空軍初のMe163専用戦闘航空団、第400戦闘航空団（JG400）は1944年に設立され、連合軍の空襲の主要目標であった合成ガソリン製造工場の追加防衛を主な任務とした。ベルリン、ルール地方、ドイツ湾周辺にロケット戦闘機の防衛部隊をさらに配置することが計画された。[14]
Me 163の典型的な戦術は、高度9,000メートル（30,000フィート）で爆撃機の間を垂直に上昇し、10,700～12,000メートル（35,100～39,400フィート）まで上昇し、再び編隊の中を急降下して、撃ちながら進むというものでした。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、機関砲を数発発射する短いチャンスを2回得ることができました。[15]ロケットモーターを作動させるのに必要な燃料の供給が困難な場合がよくありました。第三帝国の最後の日々、Me 163は撤退し、代わりに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に取って代わられました。[15]
ドイツの他のロケット推進航空機も追求され、その中にはプロトタイプとして飛行した垂直離陸有人ロケット迎撃機、バッヘム Ba 349 「ナッター」が含まれていた。 [16] [17]ツェッペリン ランマー、フリーゲンデ パンツァーファウスト、フォッケウルフ 国民猟兵など、その後のプロジェクトはプロトタイプの段階にさえ達しなかった。戦争中の他のどのロケット推進試みよりもはるかに大きいサイズの、ジルバーフォーゲル対蹠地爆撃機スペースプレーンがドイツによって計画されたが、後の計算でその設計は機能せず、むしろ再突入時に破壊されることが判明した。[18] [ページが必要] 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、戦闘に参加した数少ないロケット推進航空機の1つである。
ナチスドイツと同盟を組んでいた日本は、Me163コメートの設計図を手に入れた。[19]多大な努力の末、日本は独自の生産能力を確立することに成功し、それを用いて三菱J8Mとして知られる少数の独自のコピーを生産し、1945年7月7日に最初の動力飛行を行った。[20]さらに、日本は独自の国産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]日本はまた、第二次世界大戦中に約850機の横須賀MXY-7桜花ロケット推進自爆攻撃機を生産し、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、桜花の影響は無視できるほど小さく、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が被弾することはなかったと結論付けられた。[22]
その他の実験機には、1942年に飛行したソ連のベレズニャク・イサエフ BI-1があり、ノースロップ XP-79 は当初ロケットエンジンを搭載する予定だったが、1945年の初飛行でジェットエンジンに切り替えられた。ロケット支援の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、最高速度 515 mph (829 km/h) に達することができた。[23] [24]エンジンは、翼下のドロップタンク 2 つに保管された 75 米ガロン (280 L) のフマル酸とアニリンで作動した。 [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 分間作動した。[24] 同様に、メッサーシュミット Me 262「ハイマッツシュッツァー」シリーズは、ロケット推進とジェット推進を組み合わせて、離陸時間の短縮、上昇率の高速化、さらには速度の向上を実現した。[25]
冷戦時代
1946年、ソ連のミコヤン・グレヴィチI-270は、前年にソ連空軍がポイント防衛用のロケット推進迎撃機を要求したことを受けて製造された。[26] I-270の設計には、セルゲイ・コロリョフが1932年から1943年にかけて開発したいくつかの技術が取り入れられていた。[27] [28]
1947年、航空史上重要なマイルストーンがロケット推進のベルX-1によって達成されました。この航空機は水平飛行で音速を突破した最初の航空機となり、NACA/NASAロケット推進航空機シリーズの第1号機となりました。[29]これらの実験航空機の中には、ノースアメリカンX-15とX-15A2設計があり、約10年間運用され、最終的に最高速度マッハ6.7と100kmを超えるピーク高度を達成し、その過程で新しい記録を樹立しました。[30]
1950年代、イギリスは当時のターボジェット設計の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、高高度の爆撃機を高速で迎撃するために必要な速度と高度を提供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料効率を高め、最も顕著なのは、航空機が予測できない滑空帰還のリスクを冒すのではなく、動力着陸を確実に行えるようにした。[31] [32]その1つがアブロ720で、主に8,000 lbf (36 kN)のアームストロング・シドレー・スクリーマー・ロケットエンジンで推進され、液体酸素を酸化剤として混合した灯油燃料で稼働した。[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中止を決定した直後に中止された。これは、-183℃（90K）で沸騰し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当局の懸念によるものとされている。[34] [35] [36]
アブロ 720 のライバルであるサンダース・ロー SR.53では、作業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、燃料と酸化剤の複合として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DFC中隊長は 、XD145 の初テスト飛行を操縦し、1957年12月6日には2番目のプロトタイプ XD151 の初飛行が続いた。[37] [38]その後の飛行テストプログラムでは、これら2つのプロトタイプは56回の別々のテスト飛行を行い、最高速度マッハ1.33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 の派生型に取り組んでおり、これはSR.177として別途指定されていた。主な変更点は機内レーダーが搭載されたことである。SR.53とアブロ720ではレーダーが仕様上の要件ではなかったため搭載されておらず、パイロットは地上のレーダー管制から供給される無線による指示以外に自分の視覚に頼ることになった。[40]
SR.53とその兄弟機であるSR.177はどちらも、より広範な政治的要因が計画に重くのしかかる前に、生産段階にかなり近づいていた。1957年、英国では防空思想の大規模な見直しが行われ、1957年国防白書に盛り込まれた。この白書では、有人戦闘機をミサイルに置き換えるよう求め、そのためイギリス空軍からの発注の見込みは一夜にして消え失せた。[41]イギリス海軍とドイツはともにSR.177の潜在的顧客であり続けたが、この動きによって双方の信頼は揺らいだ。[42]ロッキードF-104スターファイターの発注を海外諸国に強要するロッキードの贈収賄スキャンダルなどのさらなる要因も、SR.177の販売見通しを悪化させ、ドイツや日本などの潜在的顧客に損害を与えた。[43]
1940年代後半から1950年代にかけて、フランス空軍もロケット推進航空機にかなりの関心を抱いていた。[44]作家のミシェル・ファン・ペルトによると、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を組み合わせた混合推進アプローチを支持していた。反動推進研究機関（SEPR）が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地点防衛迎撃機に熱心であ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、デュランダルは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機製作され、1956年4月20日に最初の機が初飛行を行い、当初はジェットエンジンのみで飛行した。[46] 1957年4月にロケットエンジンを初めて使用したのは2機目の試作機であった。 [46]飛行試験では、ロケットエンジンの追加出力を使わなくても、高度12,300メートル（40,400フィート）で最高時速1,444キロメートル（897マイル）を達成した。ロケットが作動している間は、高度11,800メートルで時速1,667キロメートルまで上昇した。プログラムの作業が終了する前に、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も独自のポイント防衛迎撃機SNCASOトライデントを開発した。[44]この機体は主にSEPR製のロケットエンジン1基で駆動され、翼端に取り付けられたターボジェットエンジン一式で増強された。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高高度での急上昇と迎撃を実行し、ジェットエンジンのみを使用して基地に帰還することになっていた。[44] 1953年3月2日、トライデントI型の最初の試作機が初飛行を行った。テストパイロットのジャック・ギニャールが操縦し、この機体はターボジェットエンジンのみで駆動し、滑走路の全長を使用して離陸した。[47] 1953年9月1日、トライデントIの2号機の試作機が初飛行中に離陸後に高度を上げられず電柱に衝突して墜落した。 [ 48]この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、改良型の就役を熱望した。[49] 1957年5月21日、トライデントIIの初号機001がCentre d'Essais en Vol （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、非常に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）が偶然混ざって爆発し、テストパイロットのシャルル・グージョンが死亡したことによる。[50] [51] 2ヵ月後、プログラムのすべての作業が中止された。[47]
ターボジェットエンジン出力の向上、ミサイルの登場、レーダーの進歩により、混合動力への回帰は不要になった。
ソ連のロケットと衛星の開発は、NASAの宇宙計画の発展の原動力となった。1960年代初頭、アメリカのボーイングX-20ダイナソア宇宙機の研究は目的の欠如により中止された。後にこの研究はスペースシャトルの開発に貢献し、ソ連のブランの開発につながった。同様の計画としては他にアイシングラスがあり、これはボーイングB-52ストラトフォートレス空母から打ち上げられるロケット機で、マッハ22の速度を達成する予定だったが、資金援助は受けなかった。アイシングラスはソ連上空を通過する予定だった。機体構成の画像は公開されていない。[52]
月面着陸研究機は混合動力機であり、ジェットエンジンが重力による力の5/6を打ち消し、ロケットの動力でアポロ月面着陸機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 XLR11ロケットエンジンのさまざまなバージョンが、X-1 および 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、およびリパブリック 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ました。
ノースロップ HL-10、ノースロップ M2-F2、ノースロップ M2-F3 は揚力体の例で、翼がほとんどないか全くなく、機体から揚力を得るだけの航空機です。別の例としては、アマチュア ロケットのバックスライダー ロケットがあります。[要出典]
冷戦後
EZ-ロケット研究・試験機は2001年に初飛行した。[54] EZ-ロケットを評価した後、ロケットレーシングリーグはその後10年間で3機のロケットレーサー機を開発した。[55] [56]
2003年、民間で開発された別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も、真空中の制御のためのRCSスラスタを備えたスペースプレーンとしても機能する。スペースシップワンのチームは、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、重量3,700キログラムの技術実証機「嘉庸1号」の試験を実施した。全長8.7メートル、翼幅2.5メートルのこの飛行機は、より大型の将来の垂直離着陸型再使用型ロケット「天星I号1号」の開発の一環である。[58]
計画中のロケット推進航空機
参照
- ロケット航空機のリスト
- 車両速度記録一覧
- ロケットレーシングリーグ(RRL)
- ゼロ長発射、ロケットによる空気呼吸航空機の打ち上げ
参考文献
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- ウッド、デレク。プロジェクト中止：英国の放棄された航空機プロジェクトの惨事。ロンドン、英国：ジェーンズ、第2版、1986年。ISBN 0-7106-0441-6。
- イェン、ビル。『米国宇宙船百科事典』ロンドン：バイソンブックス、1985年。ISBN 978-5-551-26650-1。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ロケットエンジンを搭載した航空機に関連するメディアがあります。
- 世界初の液体燃料ロケット航空機、伝説のハインケル He 176 について語る、エーリッヒ・ヴァルジッツ (世界初のジェット機パイロット) の公式ウェブサイト