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マッハ3とか超音速出せる戦闘機も実際の巡航速度は亜音速で、超音速は緊急時に一時...

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ID非公開さん

2019/5/2708:58:42

マッハ3とか超音速出せる戦闘機も実際の巡航速度は亜音速で、超音速は緊急時に一時的だけというのは、中途半端な話です。

これは、なぜですか?技術的に難しいのか?
でも、超音速での巡航はコンコルドで確立されてるはず。
その技術を戦闘機にも転用できないのかな?

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St_Ennueさん

2019/5/2722:55:07

最近(といってもF-22の開発が始まったは冷戦中ですが)はスーパークルーズといって、アフターバーナーなしでも超音速を維持できるエンジンがあります。とはいえまだまだ全体的に見たら少ないですが。
スーパークルーズ性能のないエンジンはアフターバーナーを焚かなければ音速を超えられませんが、アフターバーナーというのはただでさえ燃費の良くないフルスロットルの状態から更に燃料を追い焚きする上、エンジンにかかる負荷も増えるため連続使用に制限がかけられています。また、ここをクリアしても速度が上がれば上がるほど旋回半径は大きくならざるを得ないため、少しでも有利な位置を取りたい戦闘機にとってあまり出したくない速度域でもあります。

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ベストアンサー以外の回答

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zer********さん

2019/5/2715:05:55

コンコルドと違って戦闘機は空力的な最大効率だけじゃなく、敵レーダーからの被発見率を抑えつつ、空戦時は高い機動性も発揮できるというそれぞれ矛盾した要求を両立しないといけないからです

戦闘機が超音速で飛ぶようになった初期は速度のみを追求する傾向が強かったので細長いコンコルドに似た形をしていましたが、今は速いだけだと回避能力や大量に武装を積んでの作戦能力は低くなってしまうため、当時の戦闘機よりも翼面は大きく、空力的には最適ではないがステルスや武装装備ポイントの確保、接敵時の機敏な運動性を兼ね備えるための形状に代わってきています

21世紀に入ってから開発された戦闘機はおおむねアフターバーナーなしでの超音速巡行が可能になってきています

その機体がどんな任務を目的としどんな能力が必要なのかで設計は左右されるので、超音速巡行能力の優先度が高くなければ新型機と言えども無駄な高性能を付与されるわけではありません。その分設計は難しくなったり、高価になったり、本来達成すべき性能が満たせなくなりやすいからです

chi********さん

2019/5/2714:28:27

原理的な話について

亜音速飛行というのは、空気分子による雑多な人混みを「ちょいとごめんなさいよ」と手刀で掻き分けながら通る感じです

超音速飛行というのは「どけって行ってんだろうがボケがぁ!」とタックルで人混みを吹っ飛ばしながら通る感じ

そしてこの吹っ飛んだ人混みが衝撃波になるわけです

当然後者の方が燃料をアホほど食いますから、コンコルドはアホほど燃料を積みまくることでこの対策としました

戦闘機はアホほど燃料積んだら重くて回避機動が取れなくなります

eb7********さん

2019/5/2713:31:57

現在の最新型戦闘機が超音速巡航を多用しないのは、それによって得られるメリットよりもデメリットが大きいためです。

基本的に最新型戦闘機のF-35やSu-35などは、アフターバーナーを使用せずにマッハ1を常時超える超音速巡航の維持が可能な”スーパークルーズ性能”を備えています。ですが、我々が日常でも体験する自動車などでも高速走行すると燃費が悪くなるのと同様に一般論として高速飛行では燃費が悪化しますし、その上、マッハ1を超えると”音の壁”を作りながら飛行する事になるので、燃費が極端に悪化します。

また仮に燃費の極端な悪化には目をつむり短時間でもいいから機体の最高速度をマッハ3やマッハ5へと上げるには、技術的に言うと、エンジンのコア部分はそのままにアフターバーナーを伸ばして大量の燃料を短時間に燃やせる構造にする以外に、エンジン吸排気の課題と機体の課題が生じます。
超音速飛行では、そのままだとエンジン内に超音速の空気が流れ込もうとします。ファンで圧縮する仕組みのジェットエンジンでは流入空気は亜音速でないと扱えません。音速よりも空気流の方が早いと、ファンブレードで圧力波を作り出せませんし、意図しない箇所でソニックブームが生じ、内部破壊を起こします。そのため、ジェットエンジンで超音速飛行を行う全ての機体は、空気取入口(エアインテーク)で超音速の空気流を亜音速まで減速しています。
また、排気口についても、アフターバーナーで大量の燃料燃焼により高圧力になった燃焼ガスを大気中に放つのに、圧力を速度に変換するノズル形状へと変更する必要があります。
つまり、亜音速飛行時と超音速飛行時ではエアインテークとノズルの形が油圧等で変更されます。こういう機構的な仕組みは、マッハ数の大きな超音速飛行に対応させるほど重量増や容積増も大きくなりますので、燃費増と共にできれば避けたい要素になります。
超音速飛行でもマッハ数が大きくなるに従い、機体前方の空気を強く圧縮する効果によって空気そのものが高熱を発するようになります(空力加熱)。戦闘機や旅客機では機首先端部にレーダーを収めた樹脂製のレドームを備えますし、ステルス戦闘機では翼全縁部を非金属の電波吸収材で構成していますが、マッハ数の大きな超音速飛行を行うと溶けてしまいます。
仮にマッハ5やそれを超える超音速飛行を行おうとすれば、機体前方はニッケルやチタン製にしてレーダーが置けないだけでなく、外面も金属製にする必要があるでしょう。電波吸収材や電波吸収塗装がほとんど使えない金属製の機体ではステルス性は大きく低下しますし、重量増にもつながります。

スーパークルーズ性能を備えた機体であっても、特段の必要性が無ければスーパークルーズを多用する事は無いと言われています。これは燃費が主な理由でもあり、またせっかくのステルス性も機体前面が周囲と違い高熱源となる事で敵の赤外線探知で容易に発見されてしまう事も考慮要素の1つですし、タービンブレードの負荷上昇で、命数が短くなりその交換コストが嫌われる事もあるでしょう。




写真のように、排気ノズルが適切な形状でないと shock diamondsが生じます。

現在の最新型戦闘機が超音速巡航を多用しないのは、それによって得られるメリットよりもデメリットが大きいためです。...

kkb********さん

2019/5/2711:45:54

最高速度は最高の状態で計測したデータ。つまり、ミサイルや増槽(外部燃料タンク)を外して、極限まで軽量化・空気抵抗の最小限化を行って出せる速度。
よって、戦闘機はミサイルを撃ち尽くすまでは、最高速度で飛行することはできない。

コンコルドはミサイルなどを付けないから最高速度=巡航速度になるのです。

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kaz********さん

2019/5/2710:18:55

マッハ3級のSR-71ブラックバードの最高速は空気の希薄な成層圏で出せるもので、この状態での旋回半径は320kmと言われ、旋回と言えないくらいほぼ直線運動に近いです、派生型に試作迎撃戦闘機YF-12がありますが、このような状態では機動飛行が命の戦闘機では致命傷であり実用性はないでしょう。結局実用化はされませんでした。

SR-71はその後の偵察衛星の進化などで、高速偵察飛行が不要となり退役していますが、一つには空気抵抗による摩擦熱による機体構成材の熱膨張を考慮し各パネル間に膨張分の隙間をもたせる設計から、地表ではパネル各部の隙間から燃料やオイルが漏れ出し整備も大変だったことも一因と思われます。

YF-12A

マッハ3級のSR-71ブラックバードの最高速は空気の希薄な成層圏で出せるもので、この状態での旋回半径は320kmと...

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