クランフィールド大学がブレンドウィング航空機のテストベッドの開発にどのように役立つか

Corey

2025-04-15

クランフィールド大学は、航空界で次の大きなブレークスルーを追求しています。現在までに、飛行機に乗る事実上すべての飛行機は、伝統的な「チューブと翼」のレイアウトです。他の現代のワイドボディや狭いボディジェットと同様に、飛行機には、リフトを生成するために外側に投影する翼の長いチューブのような胴体があります。

今日、多くのエンジニアと科学者は、燃料と炭素排出量の大幅な節約をもたらす可能性のある新しいリフティングボディの形状で航空機の設計を変更したいと考えています。クランフィールドは、欧州連合（EU）での共同作業の主要な貢献者です「エクサエリア」そして、彼らのミッションステートメントは次のとおりです。

「長距離飛行の炭素排出量を大幅に削減し、2050年以前に航空機の潜在的な登録を加速するための長距離航空機の構成と推進概念のより根本的な変化の必要性に対処します。」

写真：NASA

彼らのアイデアは、ブレンドウィングボディ（BWB）テクノロジーと呼ばれるものを使用して、胴体と翼が単一の形状に結合されるデザインです。気流を最適化することにより、この飛行機の形状は空気力学的抗力を減らしながら、内部空間も増加させます。同時に、科学者は水素またはその他の推進概念をテストし、それらを将来の機体に組み込むことを望んでいます。

世界の航空旅行および貨物サービスは、航空輸送に依存しています。ただし、気候問題に対処するためには、航空の環境への影響に対処する必要があり、革新的な変化が必要です。これにより、航空業界とコミュニティは飛行機の基本的な幾何学を再考し、効率の改善を強調しました。

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クランフィールド大学

2016年の博士論文Paulinus Peter Chukwuemeka Okonkwoは、Cranfieldの学術コミュニティと教員がExaeliaプログラムでの役割を通じて航空の世界に影響を与えることに焦点を当てていることについての洞察を与えてくれます。

主なポイントは、環境需要の増大とより低い運用コストの必要性が組み合わさってBWB航空機の実現を推進していることです。 BWBは、ペイロードを外側の翼とブレンドしたリフト生成センターボディに統合し、空力性能、燃料効率、ノイズ特性を改善して、世界の航空の懸念に対処します。

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BWBの主な利点は次のとおりです。

座席あたり最大27％の燃料火傷の減少。
15〜20％高いリフトツードラッグ（L/D）比。
湿った表面積の33％の減少。
操作の空の重量が12％低くなります。
フラップとテールプレーンがないため、静かな操作。

写真：エアバス

調査によると、BWBは96の異なる空力構成の中で最高のノイズプロファイルであり、従来のデザインの58.7％と比較して、ノイズ評価メトリックで64.3％を獲得しています。これらの利点にもかかわらず、BWBは、安定性、制御、推進領域の統合、および緊密に結合した分野による複雑なトレードオフの課題により、まだ商業サービスに参加していません。

での最近のプロジェクトクランフィールドのAIRCは、固定ベースシミュレーターを開発しました将来の水素航空機の人的要因の側面を調査する。コックピットモデルはA320に基づいていますが、タッチスクリーンとガラスが追加されています。

最初のものを確立するために6,900万ポンドを投資することにより英国空港の大規模な水素研究施設クランフィールド大学（クランフィールド空港も所有し、運営しているクランフィールド大学）は、革新的な航空機の設計と航空における水素の可能性を調査する最前線にあります。

エアバスの異系

Airbus UpnextのFlight Labチームの一部である10人の異端（堅牢な革新的なコントロールの検証と実験のモデル航空機）プロジェクトチームは、スケッチから3Dコンピューター生成モデル、最後にスケール航空機のデモンストレーターに融合したコンセプトを開発しました。

風洞試験は、空力特性を検証するために、英国のエアバスのフィルトンサイトで実施されました。長さ2メートル、幅3メートルのデモンストレーターは、他のエアバス航空機と同じ精度で構築されています。

写真：エアバス

反対派のデモンストレーターは、同じエンジンを持つ現在のシングルアイルモデルと比較して、燃料燃焼が約20％少ないなど、環境パフォーマンスの大きな利点を提供する可能性があります。さらに、航空機は、幅広のキャビンレイアウトと大きな通路で、乗客体験を大幅に改善することができます。

「エアバスは、飛行の将来を開拓するための新興技術を活用しています。破壊的な航空機の構成をテストすることにより、エアバスは実行可能な将来の製品としての可能性を評価することができます」と言いました。Jean-Brice Dumont、EVPエンジニアリング

。

彼は続けて次のように述べました。「入場部隊の具体的なタイムラインはありませんが、この技術的なデモンストレーターは、航空業界にとって環境に持続可能な未来のために商業航空機の建築物の変化をもたらすのに役立つ可能性があります。」

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数字による変動

長さ：2 m（6.6フィート）
ウィングスパン：3.2 m（10.5フィート）
表面積：約2.25m²（24.2ft²）
燃料消費量の削減：シングルアイル航空機と比較して最大20％
最初のフライト：2019年6月

Maveric Projectの共同リーダーであるAdrienBérard氏は次のように述べています。「エアバスでは、航空機の環境パフォーマンスを改善するという点で、社会が私たちにもっと期待していることを理解しています。ゼロのブレンド翼体の構成は、この点で潜在的なゲームチェンジャーであり、私たちは技術を制限に押し上げることに熱心です。」

NASAとボーイングのBWB

そして

NASAのDryden Flight Research Centerでフライトテストプロジェクトを成功させ、122便を完了しました。そのうち30便はCモデルでした。ボーイング社によって設計され、英国のクランフィールド航空宇宙限定によって建設されたX-48Cハイブリッドウィングボディテクノロジーのデモンストレーターは、概念的で将来のハイブリッド翼体（HWB）航空機の設計の低雑音バージョンの低速安定性と制御を評価するために修正されました。

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HWBの設計は、20年後にNASAの環境責任航空プロジェクトの将来の潜在的な航空機設計の環境責任航空プロジェクトによって実施されている概念研究に由来しています。 X-48CはBモデルのほとんどの寸法を保持し、翼幅は20フィートより長く、重量は約500ポンドでした。

プロジェクトチームは、安全な飛行エンベロープ内で飛行機を飛行させ続けるために、飛行制御制限器を含む飛行制御システムソフトウェアを変更しました。これにより、将来的には、潜在的なフルスケールの商用ハイブリッドまたはブレンドウィング航空機のさらなる開発に適した、より強力で安全なプロトタイプの飛行制御システムが可能になりました。

「NASA Drydenのチームは、私たちが最善を尽くし、ユニークな航空機を飛行テストし、将来の「グリーン」旅客機を設計するために使用されるデータを繰り返し収集しました」と言いました。ヘザー・マリスカ、NASAドライデンのX-48Cプロジェクトマネージャー。「プログラムが終了するのを見るのはほろ苦いことですが、私たちが実施した安全で非常に成功したボーイングとNASAの飛行試験プログラムを誇りに思っています。」

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数字によるX-48C

ウィングレット：エンジンの隣の船内の位置に翼端から移動し、ツイン垂直の尾を作成する
後部胴体延長：約2フィート（0.6 m）伸びる後方デッキ
エンジン：3つの50 lb（22.7 kg）スラストユニットを2つの89 lb（40.4 kg）スラストエンジンに置き換えました
ウィングスパン：わずかに20フィート（6.1 m）を超える
重さ：約500ポンド（226.8 kg）
推定最高速度：約140 mph（225 km/h）
シーリング：最大10,000フィート（3,048 m）

今日の空飛ぶ翼

アクティブなサービスで唯一の飛行翼航空機です。のために開発されました

の浸透ミッション、兵器の展開のために敵の領土への深い浸透を可能にします。その低観測可能な技術、高い空力効率、および大きなペイロードにより、以前の爆撃機よりも優れています。

B-2スピリットの開発には、最終的な生産飛行機を達成するために、コンピューター支援設計および製造技術への大規模な投資が必要でした。

写真：米空軍

B-2スピリット

発電所：4

F118-GE-100エンジン
推力：各エンジン17,300ポンド（それぞれ17,300ポンド / 7,847キログラム）
ウィングスパン：172フィート（52.12メートル）
長さ：69フィート（20.9メートル）
身長：17フィート（5.1メートル）
重さ：160,000ポンド（72,575キログラム）
最大離陸重量：336,500ポンド（152,634キログラム）
燃料容量：167,000ポンド（75,750キログラム）

無人の戦闘航空システムキャリアデモンストレーション（UCAS-D）プログラムの一環として、

X-47B UCASを開発しました。米国海軍の航空機のキャリアからどの戦闘機サイズのテールの無人航空機を発売できるかを開発および実証することが、プログラムの目標です。

写真：米空軍

ノースロップグラマンX-47B UCAS

名前：X-47B無人戦闘空気システム（UCAS）
オペレーター：米海軍
サービスエントリ：2019年4月
長さ：38.2フィート（11.6 m）
ウィングスパン：62.1フィート（18.9 m）
発電所：

F100-PW-220Uエンジン

Northrop Grummanが米国空軍のために開発したアメリカの戦略爆撃機です。第二次世界大戦Doolittle Raidersに敬意を表して「Raider」と名付けられ、2040年までにRockwell B-1 LancerとNorthrop B-2スピリットを置き換えることを目指しています。

写真：米空軍

B-21レイダー

発表：2022年12月2日
最初のフライト：2023年11月10日（非公式）
生産：≥100（投影）
在庫：1
オペレーター：AFMC。計画：AFGSC
航空機の場所：空軍工場42、カリフォルニア州、エドワーズAFB、カリフォルニア州（計画テスト）、エルズワースAFB、ND、ホワイトマンAFB、ミズーリ州、テキサス州ダイス空軍基地（すべて計画）
寸法：スパン150フィート（推定、近似）、高さ18フィート（推定、おおよそ）
重さ：最大から不明。
パワープラント：プラット＆ホイットニーターボファン。
パフォーマンス：スピード高吸血（推定）、レンジインターコンチネンタル。
武装：核と従来の（計画）
宿泊施設：乗組員/オプションではweしみありませんでした。