航空宇宙工学
航空宇宙工学
NASA のミッションコントロールのエンジニアは、アポロ 13 号に搭乗した宇宙飛行士の安全を確保します。
職業
名前航空宇宙工学、航空工学
職業の種類
職業
活動分野
航空学、宇宙学、科学
説明
能力技術的知識、分析能力、管理能力（航空宇宙工学の用語集も参照）
必要な教育
学士号[ 1 ] [ 2 ]
雇用分野
テクノロジー、科学、宇宙探査、軍事

航空宇宙工学は、航空機や宇宙船の開発に関わる主要な工学分野です。[ 3 ]航空工学と宇宙工学 という2つの主要な分野があり、それらは互いに重複しています。 アビオニクス工学も航空宇宙工学に似ていますが、航空宇宙工学の電子工学面を扱います。

この分野は元々「航空工学」という用語で呼ばれていました。飛行技術が進歩し、宇宙空間を飛行する機体が登場するようになるにつれ、より広義の「航空宇宙工学」という用語が使われるようになりました。[ 4 ] 航空宇宙工学、特に宇宙飛行工学分野は、口語的に「ロケット科学」と呼ばれることがよくあります。[ 5 ] [ a ]

概要

航空機は、大気圧や温度の変化などによって引き起こされる過酷な条件にさらされ、機体部品には構造的な負荷がかかります。そのため、航空機は通常、空気力学、空気推進、航空電子工学、材料科学、構造解析、製造など、様々な技術・工学分野の成果物となります。これらの技術の相互作用は、航空宇宙工学と呼ばれています。航空宇宙工学は、その複雑さと多くの分野が関係するため、それぞれが専門分野を持つエンジニアのチームによって進められています。[ 7 ]

歴史

オービル・ライトとウィルバー・ライトは1903 年にノースカロライナ州キティホークでライトフライヤー号を飛行させました。

航空宇宙工学の起源は、19世紀後半から20世紀初頭の航空界の先駆者たちにまで遡りますが、ジョージ・ケイリー卿の研究は18世紀後半から19世紀半ばにかけて行われています。航空学史上最も重要な人物の一人[ 8 ]であり、航空工学の先駆者[ 9 ]であるケイリーは、あらゆる大気圏内飛行体に影響を与える揚力と抗力を初めて分離した人物として知られています。[ 10 ]

初期の航空工学の知識は主に経験的なものであり、いくつかの概念や技術は他の工学分野から輸入されたものでした。[ 11 ]流体力学などのいくつかの重要な要素は、18世紀の科学者によって理解されていました。[ 12 ]

1903年12月、ライト兄弟は動力付きで空気より重い航空機による初の持続的かつ制御された飛行を12秒間達成しました。1910年代には、第一次世界大戦の軍用機 の設計を通じて航空工学が発展しました。

第一次世界大戦

1914年、ロバート・ゴダードは固体燃料、液体燃料、複数の推進剤、多段設計を使用するロケットに関する2つの米国特許を取得しました。[ 13 ]これは、将来の宇宙用多段推進システムの応用の基盤となりました。

1915年3月3日、米国議会は最初の航空研究管理機関である国家航空諮問委員会（NACA）を設立しました。[ 14 ]これは航空研究を支援する最初の政府後援組織でした。[ 13 ]設立当初は諮問委員会として意図されていましたが、ラングレー航空研究所は1920年に最初の後援研究および試験施設となりました。 [ 15 ]

第一次世界大戦と第二次世界大戦の間、この分野は大きな飛躍を遂げ、民間航空の主流化によってその発展が加速されました。この時代の代表的な航空機としては、カーチスJN4、ファルマンF.60ゴリアテ、フォッカー・トライモーターなどが挙げられます。また、この時期の代表的な軍用機としては、それぞれ日本、イギリス、ドイツの三菱A6M零式艦上戦闘機、スーパーマリン・スピットファイア、メッサーシュミットBf109などが挙げられます。中でも、第二次世界大戦末期の1944年に就航した、実用化に成功した最初のジェットエンジン搭載機、メッサーシュミットMe262は、画期的な進歩を遂げました。 [ 16 ]

航空宇宙工学の最初の定義は1958年2月に登場し[ 4 ] 、地球の大気圏と宇宙空間を単一の領域とみなし、航空機（航空）と宇宙船（宇宙）の両方を新しく造られた用語「航空宇宙」の下に包含しました。

冷戦

ソ連が1957年10月4日に世界初の人工衛星スプートニクを打ち上げたことを受け、米国の航空宇宙技術者たちは1958年1月31日にアメリカ初の人工衛星を打ち上げた。スプートニク危機後の1958年、アメリカ航空宇宙局（NASA）が設立された。1969年には、人類初の月面着陸となるアポロ11号が打ち上げられた。このミッションでは3人の宇宙飛行士が月の周回軌道に入り、ニール・アームストロングとバズ・オルドリンの2人が月面を訪問した。3人目の宇宙飛行士マイケル・コリンズは、アームストロングとオルドリンの訪問後、軌道上に留まり、彼らとランデブーを行った。[ 17 ]

飛行中のジェット機
飛行中のAF/A-18Fスーパーホーネット、2008年

1970年1月30日、ボーイング747がニューヨークからロンドンへの初の商業飛行に成功したことで、重要なイノベーションが起こりました。この航空機は歴史に名を残し、最大480人の乗客を収容できることから 「ジャンボジェット」または「空の女王」[ 18 ]として知られるようになりました。

1976年: 最初の旅客用超音速航空機

1976年には、世界初の超音速旅客機であるコンコルドの開発という、もう一つの重要な進歩がありました。この航空機の開発は、1962年11月29日にフランスとイギリスの間で合意されました。[ 19 ]

1988年12月21日、アントノフAn-225ムリーヤ貨物機が初飛行を開始しました。同機は、運用中の航空機としては世界最重量の航空機、輸送貨物量、輸送距離の記録を保持しています。[ 20 ]

2007年10月25日、エアバスA380はシンガポールからオーストラリアのシドニーへ向けて初飛行を行いました。この機体は、最大853人の乗客を収容できる旅客機として、ボーイング747を上回った最初の旅客機となりました。この機体の開発は1988年に747の競合機として開始されましたが、A380の初試験飛行は2005年4月に行われました。[ 21 ]

要素

ヴェルナー・フォン・ブラウンと、米国宇宙ロケットセンターにあるサターンV第一段のF-1エンジン
ソユーズTMA-14M宇宙船はパラシュート降下用に設計されている
試験中の戦闘機エンジン。エンジン後方のトンネルから騒音と排気ガスが排出される。

航空宇宙工学の要素には次のようなものがある: [ 22 ] [ 23 ]

これらの要素のほとんどは、理論物理学、例えば空気力学における流体力学や飛行力学における運動方程式などに基づいています。また、経験的な要素も大きく含まれています。歴史的に、この経験的な要素は、風洞または大気圏内におけるスケールモデルやプロトタイプの試験から導き出されてきました。近年では、コンピュータの進歩により、数値流体力学を用いて流体の挙動をシミュレートできるようになり、風洞試験にかかる時間と費用を削減しています。流体力学や流体音響学を学ぶ人は、航空宇宙工学の学位を取得することが多いです。

さらに、航空宇宙工学は、航空宇宙機を構成するすべてのコンポーネント（電力、航空宇宙ベアリング、通信、熱制御、生命維持システムなどのサブシステム）とそのライフサイクル（設計、温度、圧力、放射線、速度、寿命）の統合に取り組んでいます。

学位プログラム

航空宇宙工学は、多くの大学の航空宇宙工学科、あるいは他の大学の機械工学科において、上級ディプロマ、学士、修士、博士課程で学ぶことができます。宇宙に特化した宇宙工学の学位を提供する学部もいくつかあります。また、航空工学と宇宙工学を区別している大学もあります。大学院の学位は、航空宇宙産業の高度な分野または専門分野で提供されています。

航空宇宙工学の学位を取得しようとする学生にとって、化学、物理学、コンピュータサイエンス、数学の知識は重要です。[ 25 ]

「ロケット科学者」という用語は、ロケット科学が特に技術的および数学的に高度な知的能力を必要とする分野と見なされているため、優れた知性を持つ人物を表す際に用いられることがあります。この用語は、「それはロケット科学ではない」という表現の中で皮肉を込めて用いられ、ある課題が単純であることを示唆しています。 [ 26 ]厳密に言えば、「ロケット科学」における「科学」の使用は誤用です。なぜなら、科学とは宇宙の起源、性質、そして挙動を理解することであり、工学とは科学的および工学的原理を用いて問題を解決し、新しい技術を開発することだからです。[ 5 ] [ 6 ]このフレーズのより語源的に正しいバージョンは「ロケットエンジニア」です。しかし、「科学」と「工学」はしばしば同義語として誤用されます。[ 5 ] [ 6 ] [ 27 ]

参照

脚注

  1. ^しかし、「ロケット科学」というのは誤った名称である。航空宇宙技術者は科学者ではないため[ 5 ] [ 6 ]、必ずしもロケット推進に取り組んでいるわけではない。

参考文献

  1. ^ 「必要な教育」 . study.com . 2015年6月22日閲覧。
  2. ^ 「教育、航空宇宙エンジニア」 myfuture.com。2015年6月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月22日閲覧。
  3. ^航空宇宙工学百科事典ジョン・ワイリー・アンド・サンズ2010年ISBN 978-0-470-75440-5。
  4. ^ a bスタンツィオーネ、ケイドン・アル (1989)。 "エンジニアリング"。ブリタニカ百科事典。 Vol. 18（第15版）。シカゴ。 p. 563.{{cite encyclopedia}}: CS1 メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク)
  5. ^ a b c d NASA (2008). Steven J. Dick (編). 『宇宙時代を思い出す：50周年記念会議議事録』（PDF） . p. 92. 「ロケット科学者」という用語は、メディアや大衆文化において誤用されており、フォン・ブラウンと共にロケット開発に携わったエンジニアや技術者の大多数に適用されている。これはチームの多大な功績に対する文化的な評価を反映しているが、それでもなお誤りである。…
  6. ^ a b cヘンリー・ペトロスキー（2010年11月23日）「エンジニアリングは科学ではない」 IEEE Spectrum 2015年6月21日閲覧。科学とは、宇宙とその中のすべてのものの起源、性質、そして挙動を理解することです。一方、エンジニアリングとは、世界の物質を再配置して新しいものを作り出すことで問題を解決することです。
  7. ^ 「キャリア：航空宇宙エンジニア」 .キャリアプロファイル. プリンストン・レビュー. 2006年5月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2006年10月8日閲覧。最終製品の複雑さから、複雑かつ厳格な生産組織構造を維持する必要があり、個々のエンジニアが最終プロジェクトに関連する自分の役割を理解する能力が著しく制限されています。
  8. ^ "Sir George Cayley" . flyingmachines.org . 2009年7月26日閲覧。Sir George Cayley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、飛行の根底にある原理と力を初めて理解した人物と考えています。
  9. ^ 「サー・ジョージ・ケイリー（イギリスの発明家、科学者）」ブリタニカ国際大百科事典 nd 。 2009年7月26日閲覧。イギリス出身の航空航法と航空工学の先駆者であり、人間を乗せた最初のグライダーの設計者。
  10. ^ 「サー・ジョージ・ケイリー」。米国飛行100周年記念委員会。2014年2月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年1月31日閲覧。裕福な地主であったケイリーは、航空航法の父であり、空気力学の科学における先駆者とみなされている。彼は空気より重い飛行の科学的原理を確立し、研究のためにグライダー模型を用いた。彼は飛行の4つの力（推力、揚力、抗力、重力）を特定し、それぞれの関係を初めて説明した人物である。
  11. ^カーミット・ヴァン・エブリィ(1988). 「航空工学」.アメリカーナ百科事典第1巻. グロリエ社.
  12. ^ John D. Anderson Jr. (2010). 「理論流体力学と実験流体力学の初期発展の簡潔な歴史」 .航空宇宙工学百科事典. 2023年4月2日閲覧。18世紀に起こった流体力学の根本的な進歩は、ダニエル・ベルヌーイ（1700–1782）の研究から始まりました。
  13. ^ a bアメリカ航空宇宙学会（AIAA）「歴史年表」5. 2024年7月15日にアクセス。
  14. ^ 「NACAからNASAへ：95年間の飛行技術革新 - NASA」 2010年3月2日. 2024年8月16日閲覧。
  15. ^ 「NACA概要」 NASA . 2024年7月20日閲覧。
  16. ^ “Messerschmitt Me 262 A-1a Schwalbe (Swallow)” . 2022年11月20日閲覧。
  17. ^ 「NASA​​の簡潔な歴史」 NASA。2010年11月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月20日閲覧。
  18. ^ケント・ジャーマン「ボーイング747：50年間空の女王」 CNET 2019年9月11日閲覧。
  19. ^ベンジャミン・チャン. 「コンコルドが最終飛行を行ってから15年、超音速航空旅行は未だ復興していない。その素晴らしい歴史を振り返ってみよう」 . Business Insider . 2019年9月10日閲覧。
  20. ^ガイ・ジャック（2022年2月28日）「ウクライナで世界最大の飛行機が破壊される」 CNN 。 2022年11月20日閲覧。
  21. ^ 「エアバスA380の歴史」 . interestingengineering.com . 2019年3月31日. 2019年9月11日閲覧。
  22. ^ 「航空宇宙工学の定義」（PDF） . アトランティック国際大学. 2023年4月30日閲覧。
  23. ^ Gruntman, Mike (2007年9月19日). 「宇宙工学における学術部門の時代」 . AIAA SPACE 2007 Conference & Exposition アジェンダ. AIAA SPACE 2007 Conference & Exposition .アメリカ航空宇宙学会(AIAA). 2007年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  24. ^ 「航空宇宙工学における航空機構造」。航空宇宙工学、航空ニュース、給与、求人、博物館。2015年11月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月6日閲覧。
  25. ^ 「航空宇宙エンジニアのための入学教育」 myfuture.com。2015年6月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年6月22日閲覧。
  26. ^ベイリー、シャーロット (2008年11月7日). 「オックスフォード大学、最もイライラするフレーズ トップ10 をまとめた」デイリー・テレグラフ. 2022年1月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年11月18日閲覧。10 – ロケット科学ではありません
  27. ^ニューフェルド、マイケル著『フォン・ブラウン：宇宙の夢想家、戦争の技術者』（初版）Vintage Books、pp. xv.英語圏のメディアや大衆文化には、科学と工学の区別を明確に理解する傾向が根強く残ってきた。

さらに読む

  • ダルマヒンダー・シン・チャンド著『航空工学熱力学』ナレッジカーブ、2017年、ISBN 978-93-84389-16-1。
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