ソニックブーム

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超音速飛行により発生する衝撃波が、ソニックブームを生む

ソニックブーム (sonic boom) とは、主に戦闘機などの超音速飛行により発生する衝撃波が生む、轟く様な大音響のこと。衝撃波以外の原因で生じる単発的な大音響を含める場合もある。

地上で観測される轟音は衝撃波が減衰したものと、地上の物体を衝撃波が広範囲に鳴動させて発生するものが主体で、空中の飛行機内などでは轟くような音にならない(何かがぶつかった様に聞こえる)。

概要[編集]

超音速で飛行する物体が上空を通過した際に、何かが爆発したような2つの不連続な音として観測される[1]。2つの音のうち、最初の音は飛行体前方で発生した衝撃波(マッハコーン)によるもので、2つ目の音は物体後方(スペースシャトルの場合は垂直尾翼)で生じた衝撃波で生じる。機体の大きさや質量によって聞こえ方も変わるためこの2つの音を区別するのが難しく1回しか聞こえない場合もあるが、スペースシャトル帰還時に聞こえる音ははっきり2つに別れて聞こえる。このソニックブームを波形にすると、アルファベットの N 字型になるため、N-Wave と呼ばれる。

1960年代には高高度を飛行すれば衝撃波は減衰し、地表でソニックブームは発生しないと楽観視されていた。しかし、ノースアメリカン XB-70 が高度約21,000m(音が到達するまで、約1分の距離)を飛行した際、地上で強力なソニックブームが観測され、それほど単純ではないことが判明した。技術的には十分可能な、超音速旅客機超音速輸送機の実用化を妨げる要因となっている。 コンコルドは洋上の高々度でのみ超音速飛行が許されていたが、客船上でソニックブームが観測されている[2]

2013年ロシア連邦で発生した隕石の落下による災害は、隕石の通過と爆発で発生するソニックブームが災害の原因となった。隕石の爆発は、15kmから25kmという高高度で発生した現象である。

ソニックブームのデータ例[編集]

航空機 速度 高度 圧力 (lbf/ft2) 圧力 (Pa)
SR-71 Mach 3 80,000フィート (24,000 m) 0.9 43
コンコルド SST Mach 2 52,000フィート (16,000 m) 1.94 93
F-104 Mach 1.93 48,000フィート (15,000 m) 0.8 38
スペースシャトル Mach 1.5 60,000フィート (18,000 m) 1.25 60

[3]


低減[編集]

2004年現在、ソニックブーム低減のための研究 SSBD(Shaped Sonic Boom Demonstration 低ソニック・ブーム設計手法飛行実証) が、DARPA の予算の下で NASA ドライデン飛行研究センターで実施する。使用している機体はノースロップ F-5 で、機首の形状を整形することによりソニックブームの低減を試みる。

また、日本でも宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が精力的に研究を行なっており、低ソニックブーム設計概念実証プロジェクト(D-SENDプロジェクト)が進められている[4] [5] [6]

参考資料[編集]

  1. ^ http://www.youtube.com/watch?v=jqdbCGzmCfg&feature=player_embedded f-18 breaking sound barrier
  2. ^ http://www.youtube.com/watch?v=annkM6z1-FE Concorde breaking the sound barrier
  3. ^ Dryden Flight Research Center Fact Sheet: Sonic Booms
  4. ^ 低ソニックブーム設計概念実証プロジェクト 第1フェーズ試験の実施結果について(速報)2011年5月19日 JAXAプレスリリース
  5. ^ 低ブーム・低抵抗設計技術の研究 JAXA
  6. ^ 静かな超音速旅客機を実現するために 2007年12月27日JAXA

関連項目[編集]

外部リンク[編集]