2013年07月15日

◆ 超音速機の衝撃波の解消は、針で

 超音速機の衝撃波を解消するには、針を使うといいだろう。一角獣みたいに。 ──
 
 宇宙航空研究機構(JAXA)が超音速機を開発している。そこでのポイントは、衝撃波の解消だ。
  → 衝撃波減らせるか…JAXAの超音速試験機、7月離陸
  → 静かな超音速旅客機を実現するために(JAXA)

 上のいずれのページにも写真がある。先端部を非常に長くした形状であることがわかる。この発想は、新幹線や、リニア新幹線にも通じる発想だ。
 なるほど、こうすれば、空気抵抗を減らすことができるだろう。

 ──
 
 ただし、衝撃波の低減は、空気抵抗を減らすのとはかなり違う。なぜかというと、先端部のみに、極端に高い圧力がかかるからだ。
  → 写真 1
  → 写真 2
  → 写真 3

 いずれにおいても、先端部において強い波面が生じている。これは先端部で発生するものだ。
 一方、先の超音速機のモデルは、先端部のの部分でなだらかさを生んでいる。しかし、このような部分でいくらなだらかさを生んでも、それは衝撃波の解消には役立たないのだ。衝撃波はあくまで先端部で生じるからだ。

 ──

 では、どうすればいいか? もちろん、先端部の形状を変えればいい。とはいえ、機体の本体は、現在以上に鋭角にすることはできない。とすれば、結論はただ一つ。こうだ。
 「本体ではなく付属品によって、鋭利な角度を保つ」

 換言すれば、こうだ。
 「機体の先端に針を付ける」


 この発想は、ちょうど、一角獣(ユニコーン)に似ている。

monokeros.gif

 一角獣の頭に、針状の一角があるように、超音速機の頭にも、針状の付属品があるといい。
 このことで、超音速機の先端で生じる衝撃波を和らげることができるはずだ。
 ここに提案しておこう。



 [ 付記 ]
 この発想は、次のことから得た。
  → 痛みのない注射針 1 (pdf)
  → 痛みのない注射針 2
  → 痛みのない注射針 3
 
 注射針は、痛みを減らすために、先端部の形状を徹底的にとんがらせようとする。
 その発想が、超音速機の衝撃波の問題にも役立つのだ。
 医学と航空工学の融合。
  
 [ 補足 ]
 これはもちろん、スパコンでシミュレーションすればいいわけだが、いちいちスパコンを使わなくても、普通の高性能パソコンでも十分だろう。おおまかな結論を得るだけでいいのだから。
 「流体力学のシミュレーションをするにはスパコンで」
 という発想が主流だが、スパコンを使う前に、そもそも、アイデアを出す必要がある。アイデアを出さずにやみくもに計算したって、駄目なんですよ。
 そこで本項では、アイデアを出したわけだ。そして、そのヒントは、注射針だったのである。
 
 ヒントはあちこちに眠っている。
 


 【 関連サイト 】 (追記)
 あとで気づいたが、次の情報が得られる。
 
  → 衝撃波の原理
  → 先に針のある超音速機の写真
   ここに、ブリストル 188( Wikipedia )という実験機が紹介されている。その先端に、針がある。
   ただし、この針は細すぎる。衝撃波の解消を狙ったものとは思えない。(計測用の機器[ピトー管]かもしれない。)
   実際、この実験機(1950年代)の後に、コンコルドが開発された。そこで初めて、衝撃波の問題が広く理解されるようになった。つまり、この実験機ができた時点では、まだ衝撃波の問題は広く理解されていなかったのである。下記参照。
  → コンコルドと衝撃波
 


 【 関連項目 】

 → 超音速機の衝撃波の解消は翼で
posted by 管理人 at 22:46| Comment(4) | 科学トピック | 更新情報をチェックする
この記事へのコメント
余談ですけど、この注射針は設計はテルモですけど
実際に作っているのは岡野製作所(社長:岡野雅行氏)
ですね。

なんでもテルモで設計はしたけれど、自社ではできな
いし、委託先を百社以上探してもどこも引き受けてく
れなくて(学者さんに聞いたときは「構造上無理だ」
と言われたとか)、最後にそこを訪ねて「最初から
ウチに来い!」と怒られたそうです。

岡野氏は以前手掛けた「継ぎ目のない鈴」をヒントに
製法を「筒を伸ばして切る」から「極薄の板を打ち抜
いて丸める」手法に発想を転換して3年かけて見事完
成させたとか(当然製法は企業秘密ですから、意地の
悪い言い方をすれば、テルモは設計技術は持っていて
も『生産技術』は持っていません。本体は全て岡野製
作所で作っています。人体に直接刺さるものですから、
品質を確保する為に外注もしないそうです)。

管理人様の言われる「発想」とそれを具体化する柔軟
性のある技術力(しかもこれを開発した岡野氏は当時
70代)の融合には尽きせぬ素晴らしさがあるとしみ
じみ思います。
Posted by 行き違い at 2013年07月16日 10:21
最後に 【 関連サイト 】 を加筆しました。
 タイムスタンプは 下記 ↓
Posted by 管理人 at 2013年07月16日 12:54
先端からの衝撃派とエンジン部分や翼の付け根からの衝撃波がぶつかっておこるそうです。
JAXAの実験機はうまいこと衝撃波同士を相殺させるためにスパコン使ってます。

#いつぞやのNHKの番組(サイエンスZERO)でやってました。
Posted by sumesi at 2013年07月25日 22:56
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