NASAのX-57マクスウェルチームは、完全電気推進航空機とその過程での新しい航空技術の設計により、2023年ギズモード・サイエンス・フェアの優勝者となった。
質問
実験的な電気航空機は航空をより環境に優しくすることができるか？
結果
X-57 Maxwellは完全電動飛行機であり、航空旅行全般に展開可能な新技術のデモンストレーションです。当初、チームは離着陸時と同様に空中でも優れた性能を発揮する高揚力翼の開発を計画していました。この翼設計を実現した後、チームはより大きな目標、すなわち、この斬新な翼型を持つ電気飛行機の設計と飛行を目指しました。
このプロジェクトの動力源（そして斬新さ）は、翼端に1つずつ、合計7つ、計14枚のプロペラを備えた独自のシステムです。プロペラは空気冷却であるため、冷却を維持するために追加の液体冷却システムを必要としません。
主翼の設計は、巡航高度でも同等の効率性を保ちつつ、離着陸時に十分な揚力を発生させるように設計されています。プロペラはメインキャビンに設置された2つのリチウムイオンバッテリーパックで駆動されます。最終設計では、巡航時には翼端のプロペラを除くすべてのプロペラが折りたたまれる予定です。
X-57の初飛行を見据え、チームは2023年2月にモーターの熱試験を実施した。離陸は今年中に予定されており、カリフォルニア州のエドワーズ空軍基地で行われる。パイロットのティム・ウィリアムズ氏によると、飛行時間は約20分とのことだ。
初飛行中、NASAの研究者たちは飛行機の装備を評価し、高度まで到達し、失速速度に近づき、安全に着陸できることを確認する予定です。とてもシンプルですよね？
NASAがなぜそれをしたのか
「この技術をもっと多くの人に利用してもらえるよう、心から願っています」と、X-57プロジェクトの主任研究者であるショーン・クラーク氏は述べた。「航空業界全体が、より少ない資源を使い、環境への影響を抑えながら、より多くの利便性を実現する方向へと進んでいくことを願っています。そして、これらの電気推進技術は、まさにそのための刺激的な機会を提供してくれるのです。」
「モーターとモーターコントローラーをプロペラに取り付け、ジャイロスコープ荷重がかかる空中環境に置き、あらゆる方向に大きな力を加えても安全であることを証明する方法はただ一つしかない」と、X-57のパイロット、ティム・ウィリアムズは語った。「さあ、飛び立とう。」
X-57 Maxwellが勝者である理由
電気推進は一般的に、内燃機関よりもクリーンで環境に優しく、安価です。ジェット燃料で飛行すると、大気中に温室効果ガスが排出され、気候変動の一因となります。航空旅行の脱炭素化技術はまだ存在していませんが、たとえ小型機のみを完全電動化できたとしても、プライベートジェットで頻繁に旅行する世界の富裕層の膨大な二酸化炭素排出量を削減できる可能性があります。X-57マクスウェルは、電気推進技術開発における重要な第一歩です。ウィリアムズ氏によると、この機体のバッテリーは、遠隔操縦飛行機に使用されているものをベースに開発されたとのことです。現在、これらのバッテリーは大型化され、改良が加えられ、本格的な有人航空機の離陸に向けて開発が進められています。
NASA は独自の航空会社を立ち上げる予定はないが、X-57 の設計過程で得られた教訓と生み出された技術は、他の企業が自社の航空機に新しい翼やバッテリーの設計を採用するのに役立つ可能性がある。
次は何？
差し迫った課題は初飛行ですが、すでに数回の延期が発生しています。この飛行には機体のMod IIが関与しますが、X-57チームはMod IIIとMod IVも完了させる必要があります。
すべてがうまくいけば、X-57のプロペラシステムは、機体が低速飛行しているときでも気流を増加させ、揚力を発生させる方法を示すことになるでしょう。これらの原理はすでにテストとモデル化が行われていますが、カリフォルニア上空で実証するのは全く別の問題です。
チーム
Nick Borer (副主任研究員)、Sean Clarke (主任研究員)、Heather Maliska (プロジェクト マネージャー)、Vince Schultz (副プロジェクト マネージャー)、および Tim Williams (パイロット)。
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