超音速時代の夜明け
1960年代後半の将来の予想では、20世紀後半までに、長距離の乗客の大半が超音速航空機で飛行すると予想されてた。当時、ヨーロッパ、アメリカ、ソ連のすべての主要な航空機メーカーは、「超音速輸送機」、または超音速輸送機 (SST : Super‐Sonic Transport)の概念を開発していた。英仏コンコルドは92人から128人の乗客を運んだ。最大のSSTモデルであるボーイング2707は300人の乗客を運び、空港では様々な航空会社のSSTが世界各地へ超音速旅行をするはずであった。.jpg "MCDONNELL DOUGLAS DC AST AND BOEING PROPOSED UNITED STATES SST SUPERSONIC TRANSPORTS")
MCDONNELL DOUGLAS DC AST AND BOEING PROPOSED UNITED STATES SST SUPERSONIC TRANSPORTS
National Archives and Records Administration
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超音速輸送機(SST)または超音速旅客機は、音速を超える速度で乗客を輸送するように設計された民間の超音速航空機で、今日まで、定期便を運航できるSSTはコンコルドとツポレフTu-144のみであった。Tu-144の最後の旅客飛行は1978年6月で、最後にNASAによって1999年に飛行した。コンコルドの最後の商業飛行は2003年10月で、2003年11月26日のフェリー飛行が最後の空挺運航となった。コンコルドによる飛行の恒久的な停止の後、商業サービスに残っているSSTはない。いくつかの企業がそれぞれ超音速ビジネスジェットを提案しており、新しい超音速輸送機が再び旅客機として生産される可能性がある。
British Airways Concorde G-BOAC, May 1986
Eduard Marmet, CC BY-SA 3.0 GFDL 1.2, via Wikimedia Commons
コンコルド (Concorde)
2機の試作機、2機の開発機、16機の量産機の合計で20機が製造された。量産機のうち、2機は商業就役しなかった。
Aérospatiale/BAC Concordeは、Sud Aviation(後のAérospatiale)とBritish Aircraft Corporation(BAC)が共同で開発・製造した仏英超音速旅客機である。研究は1954年に始まり、フランスとイギリスは1962年11月29日に開発プロジェクトを設立する条約に署名し、プログラムの費用は7000万ポンドと推定された。6機の試作機・開発機は1965年2月に始まり、初飛行は1969年3月2日にトゥールーズを離陸した。市場は350機の航空機で予測され、製造業者は多くの主要航空会社から最大100のオプション注文を受けました。1975年10月9日にフランスの耐空性証明書を、12月5日に英国CAAから受領した。
コンコルドは、92〜128人の乗客のための4つの座席、オジバルデルタ翼、着陸視界のための垂れ下がった機首を可能にする狭い胴体を備えた無尾翼航空機設計。これは、可変エンジンインテークランプを備えた4つのロールスロイス/スネクマオリンパス593ターボジェットを搭載し、離陸と超音速への加速のために再加熱される。アルミニウムで構成されたこの旅客機は、アナログのフライ・バイ・ワイヤ飛行制御を備えた最初の旅客機でもあった。旅客機は高度60,000フィート (18.3 km) でマッハ2.04 (2,167 km/h; 1,170 kn)までのスーパー巡航を維持できた。
1976年1月21日、パリ・ロワシー発のエールフランス航空とロンドン・ヒースロー空港のブリティッシュ・エアウェイズに就航した。大西洋横断便が主要市場であり、5月24日からワシントン・ダレスへ、1977年10月17日からニューヨークJFKへ向かった。エールフランス航空とブリティッシュ・エアウェイズ(British Airways)は、それぞれ7機の機体を持つ唯一の航空会社で、超音速飛行は移動時間を半分以上短縮したが、地上でのソニックブームは騒音や衝撃波の振動などの問題を避ける為、海洋横断飛行中のみに制限した。
2000年7月25日、エールフランス航空4590便は離陸時に瓦礫の上を走り、109人の乗員全員と地上の4人が死亡して墜落した。コンコルドが関与した唯一の致命的な事件。商業運航は2001年11月まで中断され、コンコルド航空機は27年間の商業運転の後、2003年に退役した。
乗員:3名(パイロット2名、フライトエンジニア1名)
定員:92-120人(高密度レイアウトで128人)
長さ: 61.66 m
全幅:25.6メートル
高さ:12.2メートル
翼面積: 358.25 平方m
空重量:78700キログラム
総重量:111130キログラム
最大離陸重量:185070キログラム
燃料容量:95680キログラム
胴体内部の長さ:39.32 m
胴体幅:最大2.87 m(外部)、2.62 m(内部)
胴体の高さ:最大3.30 m(外部)、1.96 m(内部)
最大タキシング重量:187000キログラム
動力: 4 × ロールスロイス/スネクマオリンパス 593 Mk 610 ターボジェット (再加熱付き)、140 kN 推力各ドライ、169.3 kN アフターバーナー付き
最高速度:毎時2179キロ
最高速度:マッハ 2.04 (温度制限あり)
巡航速度:毎時2,158キロ
範囲:7222.8キロ
実用上昇限度: 18,300 m
上昇速度: 海抜17–25 m/s
リフトツードラッグ:低速 - 3.94;アプローチ – 4.35;250 kn, 10,000 ft– 9.27;マッハ 0.94 – 11.47, マッハ 2.04– 7.14
燃料消費量:13.2キロ/キロ
推力/重量: 0.373
機首先端の最高温度: 127 °C
滑走路要件(最大荷重): 3,600 m
ベルリン・シェーネフェルト空港のTu-144、1971年
Tu-144 aircraft at Berlin-Schönefeld airport, 1971
Ralf Roletschek at the German-language Wikipedia, GFDL, via Wikimedia Commons
Tu-144 aircraft at Berlin-Schönefeld airport, 1971
ツポレフ Tu-144 (Tupolev Tu-144)
コンコルドの唯一の競争相手はツポレフTu-144で、1977年11月から1978年5月の墜落まで乗客を運んだ。合計16機の耐空性ツポレフTu-144が製造された。17機目のTu-144(登録番号77116)は完成しなかった。プロトタイプの開発と並行して静的テスト用の地上テスト機体も少なくとも1つあった。
ツポレフ Tu-144 (ロシア語: Tyполев Ту-144;NATO名:チャージャー)は、ツポレフが1968年から1999年まで運用中に設計したソビエトの超音速旅客機である。
Tu-144は、イギリスとフランスのコンコルドの2ヶ月前の1968年12月31日にジューコフスキー空港からプロトタイプの処女飛行をした世界初の商業超音速輸送機であった。 Tu-144は航空学のパイオニア、アレクセイ・ツポレフが率いるOKBであるツポレフ設計局の製品であり、16機がヴォロネジのヴォロネジ航空機生産協会によって製造された。 Tu-144は102回の商業飛行を行い、そのうち乗客を乗せたのはわずか55機で、平均サービス高度は16,000メートル (52,000 ft) で、時速約2,200キロメートル (1,400 mph) (マッハ2)の速度で巡航した。Tu-144はコンコルドの4ヶ月前の1969年6月5日に初めて超音速で飛行し、1970年5月26日にマッハ2を超えた世界初の商業輸送機となった。
信頼性と開発上の問題は、1973年のパリ航空ショーTu-144墜落事故と燃料価格の上昇の影響と相まって、Tu-144の通常の使用可能性を制限した。Tu-144は1977年11月1日にモスクワ - アルマ・アタ間のアエロフロート航空の旅客サービスに導入されたが、1978年5月23日に2機目のTu-144が墜落した後、7ヶ月足らずで撤退した。Tu-144は1983年にTu-144計画が中止されるまで貨物機として商業運用された。Tu-144は後にソ連の宇宙計画でブラン宇宙船のパイロットを訓練し、NASAは1999年まで超音速研究に使用した。Tu-144は1999年6月26日に最終飛行を行った。
一般的な特徴
乗員: 3
定員:150名(ファーストクラス11名、ツーリストクラス139名)
長さ:65.7メートル
全幅:28.8メートル
高さ:12.55メートル
翼面積:506.35平方メートル
空の重量:99200キロ
総重量:125000キロ
最大離陸重量:207000キロ
燃料容量:93000キロ
動力: × コレソフ RD-36-51 ターボジェット 4機、推力 240 kN (54,000 lbf) 各
パフォーマンス
最高速度:毎時2500キロ
最高速度:マッハ2.15
巡航速度:毎時2125キロ
クルーズマッハ数:M2 ·
範囲:6500キロ
実用上昇限度: 20,000 m (66,000 ft)
上昇速度: 50 m/s (9,800 ft/min)
ウィングローディング:410.96キロ/ 平方m
推力/重量: 0.44
国家超音速輸送計画（the National Supersonic Transport program）
ナショナル・スーパーソニック・トランスポート計画コンコルドに勝る超音速旅客機を開発する計画
マクドネル・ダグラスとボーイングが提案する米国のSST超音速輸送機
MCDONNELL DOUGLAS DC AST AND BOEING PROPOSED UNITED STATES SST SUPERSONIC TRANSPORTSNational Archives and Records Administration
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デザインコンペティション
機体はボーイング、ロッキード、ノースアメリカン、エンジンはカーティスライト、ゼネラルエレクトリック、プラットアンドホイットニーに提案依頼が出された。FAAは、1990年までに500機のSSTの市場があると見積もっていた。設計が決定していないにもかかわらず、航空会社からの注文はすぐに殺到した。 1964年1月15日に予備設計がFAAに提出された。ボーイング社では、1960年に研究されたスイングウィングの733型と基本的に同じであり、正式には733-197型と呼ばれるが、1966型、2707型とも呼ばれた。一般に2707型の名称が最もよく知られているが、ボーイング社は社内で733の型番を使い続けていた。設計はB-1ランサー爆撃機に似ているが、4基のエンジンはランサーで使用されていた対のポッドではなく、個別のナセルに搭載されていた。混合翼根は機内のほぼ全域に及び、この初期型は後に進化するモデルよりもはるかにずんぐりした外観をしていた。主翼は前縁と後縁の両方に大規模な高揚装置を備えており、上昇時に必要な推力とその結果生じる騒音を最小限に抑えることができた。また、胴体のストレッチにより、座席数を通常の150席から227席に増やすことも提案された。
ロッキード社が開発したCL-823は、コンコルドを大型化したものであった。コンコルドと同様、細長い胴体、主翼下のエンジン、複合デルタ翼を特徴とする。ただ、エンジンのポッドが2つではなく、1つになっているのが大きな違いである。CL-823は主翼に高揚装置を持たず、エンジンパワーと長い滑走路に頼って離陸したため、大きな騒音が発生した。CL-823は一次審査通過機の中で最も大きく、典型的な座席数は218席である。
ノースアメリカンのNAC-60は、B-70をスケールアップし、胴体のテーパーをなくし、主翼をコンパウンドデルタ翼に変更した機体である。コックピット上部のカナードと胴体下部の箱型エンジンエリアはそのままである。主翼前縁の高揚力装置の使用により着陸角度が下がり、「ドロッピングノーズ」は不要となり、よりオーソドックスな丸みを帯びたデザインが採用された。この丸みを帯びた機首形状と円筒形の断面が、他の応募機と比較して明らかにオーソドックスな外観になっていた。これはまた、マッハ2.65という低速で飛行することを意味した。
ボーイングとロッキードは、より厳しいFAAの要求を満たし、GEまたはP&Wの残りのエンジン設計のいずれかを使用できるSSTモデルを提供するよう要請された。1964年11月、再び設計審査が行われ、この時点でボーイング社は当初の設計を250席のモデル733-290にスケールアップしていた。ジェット機の爆風を考慮して、4基のエンジンは拡大された尾翼の下に移動された。主翼を後退させると尾翼と一体となり、デルタ翼のようなプランフォームとなった。
これで両社は、1966年の最終選考に向け、より詳細な提案を求められることになった。このとき、ボーイング社の設計は300席の733-390型となった。1966年9月、ボーイング社とロッキード社のL-2000の設計が実物大のモックアップとともに発表された。長時間の審査の後、ボーイング社の設計が1967年1月1日に勝者として発表された。この設計にはゼネラルエレクトリック社のGE4/J5エンジンが搭載される予定であった。ロッキードのL-2000は製造がより簡単でリスクも少ないと判断されたが、性能が若干低く、騒音レベルも若干高かったため採用を逃した。
一方で当時のボーイングは新型の大型旅客機で、亜音速旅客機であるボーイング747を開発しているが、この機体はボーイング2707実用化し旅客需要のシェアがボーイング2707に移ることを予想し、貨物機に転用できる設計であったが、ボーイング2707が実用化しなかった事と、超音速旅客機のニーズが予想より少なかった事で、ボーイング747は半世紀以上に渡って生産が続けられたボーイング社のロングセラー旅客機となった。設計の練り直し
733-390は、当時の航空機よりもかなり幅の広い胴体に、最大部で2-3-2列の座席配置を持つ、初期のワイドボディ航空機の設計の一つであった。SSTのモックアップ機内には、拘束ネット付きの小物用頭上収納と、機体の各セクション間の大型ドロップインビンの両方が含まれていた。247席のツーリストクラスのメインキャビンでは、頭上収納の6列目ごとに格納式のテレビが設置され、エンターテインメントシステムが構成されていた。30席のファーストクラスでは、座席と座席の間にあるコンソールに小型のテレビが設置されていた。窓は、高度が高いので圧力がかかり、6インチしかないが、内側の窓は12インチにして、大きさを錯覚させるようにした。
ボーイング社の予定では、SSTのプロトタイプは1967年初めに製造が開始され、1970年初めに初飛行が行われる予定である。生産機は1969年初頭から製造が開始され、1972年末に飛行試験、1974年半ばに認証取得が可能であった。
ボーイング社は、機首後方にカナードを追加し、重量を増加させるという設計上の大きな変更を行った。ボーイングはまた、旋回翼機構（チタン製のピボット部分は重量4,600ポンド、長さ11フィート、厚さ2.5フィートで製作された）のために乗り越えられない重量問題に直面し、設計は十分な航続距離を得ることができなかった。胴体のたわみは、制御を困難にする恐れがあった。1968年10月、ボーイング社はついに可変ジオメトリー翼を放棄することを余儀なくされた。この新しい設計は、234席と小さく、モデル2707-300として公表された。1969年9月に実物大のモックアップと2機のプロトタイプの製作が開始されたが、予定より2年遅れていた。
このプロジェクトは、連邦政府の投資を航空会社がすぐに回収できるという宣伝文句で、ボーイング社の747のような亜音速ジャンボジェット機は一時の流行に過ぎず、SSTが空を席巻すると予測されていたのである。
1969年10月までに、アリタリア航空、カナディアン・パシフィック航空、デルタ航空、イベリア航空、KLMオランダ航空、ノースウエスト航空、ワールドエアウェイズなど26社の航空会社がボーイングSST122機の納入を予約されていた。日本では、日本航空が、かつて太平洋路線においてジェット旅客機の導入が1年遅れたために競争力を失った経験があり、SSTの導入に際しては遅れを取らぬようにとの日本政府の指示で、1964年には既に5機を発注している。
ボーイング2707 （Boeing 2707）
1960年代のアメリカの超音速旅客機プロジェクトで、アメリカの超音速旅客機を製造するための政府資金による契約の競争で選ばれた、ボーイングがワシントン州シアトルの施設で開発を開始した。この設計は、250〜300人の乗客のための座席と約マッハ3の巡航速度を持つ大型航空機として計画された。これは、コンコルドのような以前の超音速輸送(SST)設計よりもはるかに大きくて高速であることを意図していた。
SSTは、当初から、航空業界は、設計の経済性は疑わしいものであり、開発中に部分的にしか対処されなかった懸念を指摘していました。航空業界以外では、SSTコンセプト全体が、ソニックブームの問題とオゾン層への影響を中心に、かなりの否定的な報道の対象であった。2707の主な設計上の特徴は、スイングウィング構成の使用であった。開発中、この機構の必要な重量とサイズは増え続け、チームは従来のデルタ翼を使用してやり直すことを余儀なくされた。コストの上昇と明確な市場の欠如により、2つのプロトタイプが完成する前の1971年に開発中止された。
諸元（2707-100）
定員: 261 - 277名
全長: 93.26 m
全高: 14.70 m
翼幅: 32.60 - 53.11 m（可変）
翼面積: 836.1 m2
最大離陸重量: 306,170 kg
動力: ゼネラル・エレクトリック GE4/J-5B ターボジェットエンジン、 28,670 kg × 4
巡航速度: マッハ 2.7
航続距離: 6,850 km
巡航高度: 20,000 m
ロッキードコーポレーション SST 超音速輸送機
LOCKHEED CORPORATION SST SUPERSONIC TRANSPORT
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ロッキード L-2000 (Lockheed L-2000)
米国の大手航空会社のほとんどは、1950年代にSST設計を検討をしていた。ロッキードの最初の試みは1958年に、ロッキードは巡航速度が時速約2,000マイル (3,200 km/h) で、同時代の大型亜音速ジェット機と比較して離着陸速度を持つ飛行機を探した。
初期の設計は、F-104スターファイターで使用されたものに似たロッキードの先細りのまっすぐな翼に従い、空力トリム用のデルタ型のカナードを備えていました。風洞試験では、この設計により航空機の圧力中心(C/L)の大幅な変化が実証され、航空機の速度が変化するにつれて大きなトリム変更が必要となり、トリム抗力を引き起こすことがわかった。
デルタ翼が置き換えられ、動きの一部が緩和されたが、十分とは言えなかった。ロッキードは、可変的な幾何学的形状、スイングウィング設計がこの目標を達成できることを知っていたが、それは重すぎるとして、固定翼のソリューションを選択した。最悪のシナリオでは、彼らはバラストに燃料を使用する固定翼機を設計することをいとわなかった。
1962年までに、翼に埋もれた4つのエンジンポッドとカナードを備えた、非常に掃引されたクランクアロー設計に到達した。改善は目標に近かったが、まだ最適ではなかった。
1963年までに、カナードの必要性を排除するために翼の前縁を前方に延長し、軽度のねじれとキャンバーで翼をダブルデルタ形状に再形成した。これは、胴体の慎重な成形とともに、翼の高度に掃引された前方部分によって引き起こされる圧力の中心のシフトを超音的に発達させることができた。エンジンは翼に埋もれていたものを、翼の下に吊り下げられた個々のポッドに移した。
乗務員:2~3名
1966年までに、この設計はL-2000-7AとL-2000-7Bとして最終的な形をとった。L-2000-7Aは再設計された主翼と胴体を83メートルに延長した。より長い胴体は230人の乗客の混合クラスの座席を可能にした。新しい翼はそれに比例して大きな前方デルタを特徴とし、翼のねじれと曲率をより洗練させた。同じ翼幅を有していたにもかかわらず、翼面積は875 m² に増加し、84°の掃引がわずかに減少し、主デルタ翼が65°増加し、後縁に沿った前方掃引が減少した。以前のバージョンとは異なり、この航空機は低速での揚力を高め、わずかなダウンエレボンたわみを可能にするために最先端のフラップを備えていた。胴体は、長さが長くなり、翼の設計が変更され、抗力をさらに減らそうとした結果、翼があった胴体のわずかな垂直薄化、燃料と貨物を運ぶためのより顕著な翼/ボディ「腹」、より長い機首、洗練された尾翼を特徴とした。飛行機は以前ほど方向的に安定していなかったので、飛行機は後続する胴体の下側に位置する腹側フィンを特徴としていた。L-2000-7Bは89メートルまで延長され、キャビンを長くし、より顕著な上向きに湾曲した尾部を利用して、オーバーローテーション中に尾部が滑走路に衝突する可能性を減らした。どちらの設計も同じ最大重量で267,600 kgとなり、空力揚力対抗力比は8:1に増加した。
ボーイング2707-200とL-2000-7の実物大モックアップがFAAに提示され、1966年12月31日にボーイングの設計が選ばれた。ロッキードの設計は生産が簡単でリスクが低いと判断されたが、離陸時と高速での性能はわずかに低かった。JTF-17Aにより、L-2000-7も大音量になると予測された。ボーイングの設計の方がより高度であると考えられ、コンコルドに対するより大きなリードを表し、したがって元の設計命令により適合した。ボーイングは最終的に、高度な可変ジオメトリの翼の設計をロッキードの設計に似た単純なデルタ翼に変更したが、尾翼を備えていた。ボーイングSSTは、1971年3月24日に米国議会がSSTプログラムに対する連邦政府の資金提供を停止した後、1971年5月20日に最終的に中止された。
乗務員:2~3名
定員:273名
長さ: 83.26 m
全幅:35メートル
高さ: 14 m
翼面積: 875.5 平方メートル
空重量:107955キログラム
最大離陸重量:267619キログラム
動力: ゼネラル・エレクトリック× GE4/J5M またはプラット・アンド・ホイットニー JTF17A-21L アフターバーニングターボジェットエンジン 4 基、GE4 ca 乾式推力 220 kN、アフターバーナー付き 290 kN
パフォーマンス
最高速度:マッハ3
範囲:7400キロ
実用上昇限度: 23,300 m
ウィングローディング:305.7キロ/ 平方m
ノースアメリカン NAC-60 （North American NAC-60）
開発は1960年代に、英仏共同コンコルドと短距離のソビエトのツポレフTu-144が進行中であったため、アメリカのSSTを建設するための政府資金提供の設計競争の一環として行われた。しかし、この設計はアメリカのSSTレースの予想よりも遅く、小さいため、ロッキードとボーイングの設計を支持して拒否され、さらなる研究を続けることができなかった。いくつかの点で、NAC-60はノースアメリカンの爆撃機プロトタイプであるB-70バルキリーのスケールアップされた変形で、B-70と同様に、NAC-60の設計には尾部構造に水平安定板は含まれていなかったが、低速での指向性安定性を向上させるために機首にカナードのセットが含まれていた。(競争を意図していたコンコルドは、亜音速と超音速の両方の飛行用に設計された翼を持っていたため、カナードは必要なかった。そして、B-70のような双舵の代わりに、舵は1つしかなかった。このSSTはまた、B-70よりも先細りの胴体が少なく、より複合的な翼を持っていた。
乗務員:最大4名
容量:乗客187人/ペイロード15,876 kg
長さ: 59 m
全幅:37メートル
高さ:15メートル
最大離陸重量:217724キログラム
動力:×アフターバーニングターボジェットエンジン4基
パフォーマンス
最高速度:毎時2820キロ
最高速度:マッハ2.65
範囲:6276キロ
参考：
Concorde - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Concorde
Tupolev Tu-144 - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-144#Specifications_(Tu-144D)
Boeing 2707 - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Boeing_2707
Lockheed L-2000 - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_L-2000
North American NAC-60 - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/North_American_NAC-60
Supersonic transport - Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Supersonic_transport
飛ばなかったアメリカのコンコルド - BBCフューチャー
The American Concordes that never flew
https://www.bbc.com/future/article/20160321-the-american-concordes-that-never-flew
ポピュラー‐サイエンス誌 1964年４月号
Popular Science April 1964 p67-
グーグルブックスで無料で閲覧できる
https://books.google.co.jp/books?id=mi0DAAAAMBAJ&lpg=PA82&dq=Popular%20Science%20April%201964&hl=ja&pg=PA67#v=onepage&q=Popular%20Science%20April%201964&f=false
Popular Science April 1964年４月号
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