航空学
スペースシャトル・アトランティスがシャトル輸送機に搭載されている

航空学（Aeronutics）は、飛行可能な機械の研究、設計、製造、そして大気圏内での航空機やロケットの運用技術に関わる科学または芸術です。この用語はもともと航空機の運用のみを指していましたが、その後、航空機に関連する技術、ビジネス、その他の側面も含むように拡張されました。[ 1 ] 「航空」という用語は航空学（aeronautics）と互換的に使用されることがありますが、「航空学」には飛行船などの空気より軽い乗り物や弾道車両が含まれますが、 「航空」には技術的には含まれません。[ 1 ]

航空科学の重要な部分は、空気力学と呼ばれる力学の一分野であり、空気の動きと、それが航空機などの運動する物体と相互作用する方法を扱います。

歴史

初期のアイデア

レオナルド・ダ・ヴィンチによる飛行機械の設計図、 1490年頃

航空に関する知識を全く持たずに飛行を試みる試みは、古くから行われてきた。典型的には、翼を作ったり塔から飛び降りたりすることで、身体に障害を負わせたり、死に至らしめたりした。[ 2 ]

より賢明な研究者たちは、鳥の飛行の研究を通して、何らかの合理的な理解を得ようとしました。アッバース・イブン・フィルナスのような中世イスラム黄金時代の科学者たちも同様の研究を行いました。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]近代航空学の創始者であるルネサンスのレオナルド・ダ・ヴィンチと1799年のケイリーは、どちらも鳥の飛行の研究から研究を始めました。

古代中国では、人力凧が広く使われていたと考えられています。1282年、イタリアの探検家マルコ・ポーロは当時の中国の技術について記述しています。[ 7 ]中国では小型の熱気球やランタン、回転翼のおもちゃなども作られていました。

飛行に関する科学的な議論を初期に展開したヨーロッパ人はロジャー・ベーコンであり、彼は将来実現すると予想していた軽気球と羽ばたき翼を持つ羽ばたき飛行機の原理を記述した。ベーコンの気球の揚力媒体は「エーテル」であったが、その組成はベーコン自身も知らなかった。[ 8 ]

15世紀後半、レオナルド・ダ・ヴィンチは鳥類の研究を基に、羽ばたき翼を持つオーニソプターや回転翼を持つヘリコプターなど、初期の飛行機械の設計を手がけた。彼の設計は合理的であったが、特に優れた科学に基づいていたわけではなかった。[ 9 ] 4人乗りのスクリュー式ヘリコプターなど、彼の設計の多くには重大な欠陥がある。彼は少なくとも、「物体が空気に対して示す抵抗は、空気が物体に対して示す抵抗と同じである」ということを理解していた。[ 10 ]（ニュートンは1687年まで運動の第三法則を発表しなかった。）彼の分析は、人力だけでは持続的な飛行には不十分であるという認識につながり、後期の設計ではバネなどの機械的な動力源が取り入れられた。ダ・ヴィンチの作品は彼の死後失われ、ジョージ・ケイリーの作品に追い抜かれるまで再発見されることはなかった。

気球飛行

フランチェスコ・ラナ・デ・テルツィの飛行艇コンセプトc． 1670年

現代の軽空気飛行の時代は、17世紀初頭、ガリレオが空気に重さがあることを証明した実験から始まった。1650年頃、シラノ・ド・ベルジュラックは幻想小説を執筆し、空気より軽いとされる物質（露）を使って上昇し、一定量のその物質を放出して下降するという原理を説明した。[ 11 ]フランチェスコ・ラーナ・デ・テルツィは海面での気圧を測定し、1670年に中空の金属球から空気をすべて抜き取った、科学的に信頼できる最初の揚力媒体を提案した。この金属球は押しのけられた空気よりも軽く、飛行船を揚力できるはずだった。彼が提案した高度制御の方法は今日でも使用されており、バラストを積んで船外に投下して高度を上げたり、揚力容器の通気口を開けて高度を下げたりしている。[ 12 ]実際にはデ・テルツィの球体は空気圧で潰れてしまうため、さらなる開発はより実用的な揚力ガスの開発を待たなければならなかった。

モンゴルフィエ兄弟の飛行、1784年

18世紀半ば、フランスのモンゴルフィエ兄弟は気球の実験を始めました。彼らの気球は紙で作られており、蒸気を浮力ガスとして用いた初期の実験は、紙が凝縮して蒸気の影響を受けるため、短命に終わりました。彼らは煙を一種の蒸気と勘違いし、熱した煙のような空気を気球に充填し始めました。これを「電気煙」と名付けました。原理を完全に理解していなかったにもかかわらず、何度か打ち上げに成功し、1783年にはフランス科学アカデミーに招待されてデモンストレーションを行いました。

一方、 1780年頃、水素の発見をきっかけにジョセフ・ブラックは浮上ガスとしての利用を提案しましたが、実用化には気密気球の素材が必要でした。モンゴルフィエ兄弟の招待を受けたフランス科学アカデミー会員のジャック・シャルルは、同様の水素気球の実演を提案しました。シャルルと二人の職人、ロバート兄弟は、気密性の高いゴム引き絹素材を開発し、気球の外皮として利用しました。水素ガスは、気球への充填過程における化学反応によって生成されることになっていました。

モンゴルフィエの設計にはいくつかの欠点があったが、乾燥した天候が必要であることと、火の粉で紙風船に引火しやすいことなどが挙げられる。有人設計では、最初の無人設計のように紙を吊るす籠ではなく、気球の底部にギャラリーを設けたため、紙が火に近づいた。自由飛行中、ド・ロジエとダルランデスはバケツの水とスポンジを持って火を消した。一方、シャルルの有人設計は基本的に近代的であった。[ 13 ]これらの功績により、熱気球はモンゴルフィエ型、ガス気球はシャルリエール型として知られるようになった。

シャルルとロベール兄弟の次の気球、ラ・カロリーヌは、ジャン・バティスト・ミュニエの提案した細長い飛行船型気球「シャルリエール」を踏襲したもので、外側の気球体と、その内側の気球体にガスを封入する第二の気球体構造が特徴であった。1784年9月19日、人力推進装置が役に立たなかったにもかかわらず、パリとブーヴリー間の100キロメートル（62マイル）を超える初飛行を成し遂げた。

翌年、ロジエは耐久性と操縦性を両立させる試みとして、熱気球と水素気球の両方を備えた気球を開発しました。この設計はすぐに彼の名にちなんでロジエールと名付けられました。その原理は、水素気球部分で一定の揚力を得、熱気球部分を加熱・冷却することで垂直方向に飛行し、高度に関わらず最も好ましい風を捉えるというものでした。気球の外皮は金皮で作られていました。初飛行は惨事に終わり、それ以来このアプローチはほとんど行われていません。[ 14 ]

ケイリーと近代航空学の基礎

ジョージ・ケイリー卿（1773–1857）は、近代航空学の創始者として広く知られています。1846年に初めて「飛行機の父」と呼ばれ[ 15 ]、ヘンソンは彼を「航空航法の父」と呼びました[ 2 ] 。彼は、飛行の基本原理と力について初めて研究した論文を発表した、真の意味で科学的な航空研究者でした[ 16 ]。

1809年、彼は画期的な三部構成の論文「航空航行について」（1809-1810年）の出版を開始した。[ 17 ]この論文の中で、彼は問題に関する最初の科学的見解を述べた。「問題全体は、空気抵抗に力を加えることによって、ある面に一定の重量を支えさせるという、以下の制限内に限定される。」彼は航空機に影響を与える4つのベクトル力、すなわち推力、揚力、抗力、そして重量を特定し、設計において卓越した安定性と操縦性を示した。

彼は、水平面と垂直面の両方を備えた安定尾翼を備えた固定翼飛行機の現代的な従来型と、無人および有人のグライダー飛行を開発しました。

彼は飛行の空気力学を調査するために旋回腕試験装置の使用を導入し、これを用いて、最初のグライダーに使用した平らな翼よりも湾曲した翼型の利点を発見した。また、上反角翼、対角支柱、そして抗力低減の重要性を特定し、記述し、羽根打ち飛行機やパラシュートの理解と設計に貢献した。[ 2 ]

もう一つの重要な発明はテンションスポークホイールであり、これは航空機の着陸装置用の軽量で丈夫なホイールを作成するために考案されました。

19世紀：オットー・リリエンタールと人類初の飛行

飛行中のリリエンタール、ベルリン、1895年頃

19世紀には、ケイリーのアイデアはさらに発展し、検証され、形式化されました。ヴィクトリア朝時代には、ジョン・ストリングフェロー、ジェームズ・グレイシャー、フランシス・ウェナム、フレデリック・ブレアリーといった著名人の貢献により、航空学への一般大衆と科学的な関心が高まりました。ウェナム、グレイシャー、ブレアリーは、1866年に第8代アーガイル公爵と共に英国航空協会を設立しました。[ 18 ]当時の航空研究はまだ実験的な段階でしたが、協会は1868年に水晶宮で開催された第1回航空博覧会などを通じて、重航空機の普及に重要な役割を果たしました。

これらの発展と国際的な関心の高まりは、後にホレイショ・フィリップスをはじめとする多くの人々の研究の基礎を築くのに役立ちましたが、さらに重要なのは、後に「空飛ぶ男」として知られるドイツ人技術者兼実業家オットー・リリエンタールの業績です。 [ 19 ]彼はグライダーで繰り返し飛行に成功し、その記録は十分に残されています。 [ 20 ]これにより、「空気より重い」という概念が現実のものとなりました。新聞や雑誌はリリエンタールの滑空写真を掲載し、飛行機械の実用化の可能性について世論や科学者の意見に好影響を与えました。

彼の研究は現代の翼の開発につながった。[ 21 ] [ 22 ] 1891年にベルリンで行われた彼の飛行実験は人類の飛行の始まりとみなされ[ 23 ]、「リリエンタール・ノーマルゼーゲラッパラート」は世界初の量産飛行機とされ、ベルリンのオットー・リリエンタール機械工場は世界初の飛行機製造会社となった。[ 24 ]オットー・リリエンタールはしばしば「航空の父」 [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]または「飛行の父」と呼ばれる。 [ 28 ]

支店

ユーロファイター・タイフーン
アントノフ An-225ムリヤ、史上最大の飛行機

航空学は、航空学、航空科学、航空工学の3 つの主要分野に分けられます。

航空

航空とは、航空学の技術または実践です。歴史的には、航空とは空気より重い物体による飛行のみを意味していましたが、現在では気球や飛行船による飛行も含まれます。

航空工学

航空工学は、航空機の設計と製造、航空機の動力源、使用方法、安全な運航のための制御方法などをカバーしています。[ 29 ]

航空工学の主要部分は空気力学、つまり空気中を通過する科学です。

宇宙飛行の活動の増加に伴い、今日では航空学と宇宙飛行学は航空宇宙工学として統合されることが多くなりました。

空気力学

空気力学の科学は、空気の動きと、それが航空機などの運動する物体とどのように相互作用するかを扱います。

空気力学の研究は、大きく分けて 3 つの分野に分かれます。

非圧縮性流れは、通常、音速以下の亜音速（マッハ 1）で、空気が物体を避けるために移動する場合に発生します。

圧縮性流れは、通常マッハ 1 を超える速度で空気が圧縮される地点に衝撃波が現れる場所で発生します。

遷音速流はマッハ 1 付近の中間速度範囲で発生し、物体上の気流は、ある地点では局所的に亜音速になり、別の地点では局所的に超音速になることがあります。

ロケット工学

アポロ15号サターンVロケットの打ち上げ: T - 30秒からT + 40秒。

ロケットまたはロケットビークルとは、ロケットエンジンから推力を得るミサイル、宇宙船、航空機、その他の乗り物です。すべてのロケットにおいて、排気ガスは使用前にロケットに搭載された推進剤のみから生成されます。 [ 30 ]ロケットエンジンは作用と反作用によって動作します。ロケットエンジンは、排気ガスを非常に高速で後方に噴射するだけでロケットを前進させます。

軍事や娯楽用のロケットの歴史は、少なくとも13世紀の中国にまで遡ります。[ 31 ]ロケットが科学、惑星間、産業で本格的に利用されるようになったのは、月面着陸など、ロケットが宇宙時代を実現する技術となった20世紀になってからでした。

ロケットは花火、兵器、射出座席、人工衛星の打ち上げ用ロケット、有人宇宙飛行、そして他の惑星の探査などに利用されています。低速での使用には比較的効率が悪いものの、非常に軽量で強力であり、大きな加速を生み出し、妥当な効率で極めて高い速度に達することができます。

化学ロケットは最も一般的なロケットの種類であり、通常はロケット推進剤の燃焼によって排気ガスを生成します。化学ロケットは大量のエネルギーを容易に放出できる形で貯蔵するため、非常に危険です。しかし、慎重な設計、試験、製造、使用によってリスクは最小限に抑えられます。

参照

参考文献

引用

  1. ^ a b「航空学」.アメリカーナ百科事典. 第1巻. グロリエ社. 1986年 [1829]. p. 226. ISBN 0717201171。LCCN  85024877。
  2. ^ a b c Wragg 1974 .
  3. ^レヴィ＝プロヴァンス、E. (1986)。「アッバース b. フィルナース」。ベアマン、P.ビアンキス、テキサス州;ボズワース、CE;ヴァン・ドンゼル、E.ハインリヒス、WP (編)。イスラム教百科事典。 Vol.私（第2版）。ブリル出版社。 p. 11.
  4. ^発明の始まり：新しい機械の台頭における古い声の反響 ジョン・H・リアンハード著
  5. ^ジョン・H・リアンハード（2004年）。「アッバース・イブン・フィルナス」。創意工夫の原動力。エピソード1910。NPR。KUHF-FMヒューストン。トランスクリプト。
  6. ^リン・タウンゼント・ホワイト・ジュニア（1961年春）「11世紀の飛行士、アイルマー・オブ・マールズベリー：技術革新、その文脈、そして伝統に関する事例研究」『テクノロジー・アンド・カルチャー』 2 (2)、97–111頁[100頁以降]
  7. ^ペルハム、D.;ペンギン凧の本、ペンギン（1976年）
  8. ^ Wragg 1974、10～11ページ。
  9. ^ Wragg 1974、11ページ。
  10. ^フェアリー＆ケイリー 1965年、163ページ。
  11. ^ Ege 1973、6ページ。
  12. ^ Ege 1973、7ページ。
  13. ^ Ege 1973、97–100ページ。
  14. ^ Ege 1973、105ページ。
  15. ^フェアリー＆ケイリー 1965 .
  16. ^ "Sir George Carley" . Flyingmachines.org.オリジナルから2009年2月11日にアーカイブ。 2009年7月26日閲覧。サー・ジョージ・ケイリーは航空史において最も重要な人物の一人です。多くの人は彼を真の意味で最初の科学的な航空研究者であり、飛行の根本原理と力を初めて理解した人物と考えています。
  17. ^ケイリー、ジョージ。「航空航法について」パート1は2013年5月11日にWayback Machineにアーカイブ、パート2は2013年5月11日にWayback Machineにアーカイブ、パート3は2013年5月11日にWayback Machineにアーカイブ。ニコルソンの自然哲学ジャーナル、1809-1810年。（ NASA経由）。原文は2016年3月3日にWayback Machineにアーカイブ。2010年5月30日閲覧。
  18. ^ 「王立航空協会：パート1 - 初期の頃」王立航空協会. 2026年1月2日閲覧。
  19. ^ 「Kill​​ed In Trying To Fly」、ニューヨーク・ヘラルド、1896年8月12日、 2019年6月11日閲覧。
  20. ^ DLR baut das erste Serien-Flugzeug der Welt nach 2018 年 11 月 26 日にWayback Machine 2017でアーカイブ。2017 年 3 月 3 日閲覧。
  21. ^ “オットー・リリエンタール美術館アンクラム” .
  22. ^ 「リリエンタール・グライダー・プロジェクト」 。 2022年3月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年2月26日閲覧。
  23. ^ “オットー・リリエンタール美術館アンクラム” .
  24. ^ 「鳥のように」。
  25. ^ 「DPMA | オットー・リリエンタール」。
  26. ^ “In perspective: Otto Lilienthal” . 2022年2月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年2月26日閲覧。
  27. ^ 「ドイツ初の「空飛ぶ男」を偲んで」「エコノミスト誌、2011年9月20日」
  28. ^ “Otto Lilienthal, the Glider King” . 2020年5月23日. 2022年2月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2022年2月26日閲覧。
  29. ^航空工学Archived 2012-07-27 at the Wayback Machine , University of Glasgow.
  30. ^サットン、ジョージ (2001). 「1」 .ロケット推進要素（第7版）. チチェスター: ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. ISBN 978-0-471-32642-7。
  31. ^ MSFC歴史室。「古代のロケット（紀元前100年から17世紀）」。ロケット史年表。NASA。2009年7月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年6月28日閲覧。

出典

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航空学

ウィキソースには、 1911 年のブリタニカ百科事典の記事「航空学」のテキストがあります。
Wikiquoteに航空学に関する引用があります。

コース

研究

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