電気推進装置搭載機についての構想

いつか実現出来たら良いなーと思いながら書いたメモ。

• 機体底面が平たくなっているので，速度が出ているときに迎角をつければ機体への揚力が多少は期待できるのではないだろうか。
• フロントガラスおよびハッチ周辺は気流が乱れるため，外板が風で剥がされないように厚みのある板を使い，フレームとの接合も頑丈にする。
• 一般的な旅客機の外板の厚さは1.4mm～数mm。
• 戦闘機の防弾装甲でも，厚くて17mmとか。但し，この装甲版も機体全域をカバーしているわけではなく，操縦席や燃料タンク周辺を守っているだけ。
• 羽が無いのでどの方向にも移動できるという高い機動性能を持つが，推進装置ないし発電設備が壊れた際に惰性飛行できないという問題もある。後ろの前進用推進機が壊れただけならば大して問題はないが，4つある浮上用推進機が一つでも壊れるとバランスが崩れて，機体の姿勢維持が格段に難しくなる。推進機故障時に姿勢制御システムを介入させるか，サブの推進装置を設置することで墜落は防げると思う。また，メインの発電機が壊れた時のためにサブのバッテリーや発電機を用意し，切り替えを迅速に行えるようにしておく必要がある。
• 外板は温度変化により伸縮するので，板どうしは溶接せず，伸縮分の変化量を吸収できるように工夫する（リベット打ちとか）。ただ，温度変化を考えなければいけないほど上空を飛ぶとなると，機内に与圧をかけないといけなくなる。その際は，外板の下に断熱材を入れて，さらにその下に耐圧壁を設けるようにすれば良いだろう。
• 高速飛行時に空気の断熱圧縮によって発生する熱は，まあ考えなくてもいいだろう。戦闘機がマッハ3で飛ぶと，先端の温度が300℃近くまで上昇するらしいが，電気推進装置がそこまでの推力を出せるとは思わないし，この機体の大きさと形状で音速突破なんてしたら衝撃波と音が凄いことになる。それに，高速飛行中に外板が剥がれでもしたら洒落にならないからやめた方がいい。
• 全ては電気推進装置の出力と発電システム次第。⇒放電電極と回転円盤の高密度化が課題である。
• 気温は，海抜高度が100m上昇するごとに約0.6℃ずつ低下する。気流の関係もあるので正確な値ではないが，一般的な旅客機が飛行する高度10000mにおいて外気温は-40℃にもなる。アルミニウムは低温脆性が起きないので，熱膨張さえ考慮すれば特に問題はない。しかし，鉄系金属を使用する場合は，低温脆性のことを考えて使用範囲を加温可能区域内に留めたほうが良い。フレームを鉄合金系で作った場合，断熱材保温することになるが，外板との接合部は外気温と同程度まで温度が低下するものと思われる。局所的な温度低下はクラックの原因となる。また，常に加温できる状態にあるとは限らず，加温装置を止めた場合，外板から熱が逃げていき短時間で鉄フレームの温度が低下する。そのような状況で推進装置の出力を急に上げると，フレーム全域においてクラックが入る確率が上がり，安全な飛行が行えなくなる恐れがある。
• 上記の内容から，フレームもアルミ合金にするのが望ましい。ただ，アルミ合金は鉄系に比べて値段が高く，溶接も難しいため（ボルト接合でも良い気がするけど…），試作機は鉄合金フレームにして，完成型をアルミ合金フレームにすれば良いと思う。
• 機体各部のハッチは基本的に内開きとする。ハッチには内側から圧力がかかっているため，外開きにすると金具などが破損した場合にハッチが吹き飛んでしまう可能性があり危険である。