日本初、極超音速実験機を用いたマッハ5燃焼実験に成功：航空機技術

早稲田大学は、宇宙航空研究開発機構（JAXA）、東京大学、慶應義塾大学との共同研究で、極超音速実験機による音速の5倍（時速約5400km）に相当するマッハ5燃焼実験に成功した。同校によれば「日本初」。

[MONOist]

　早稲田大学は2026年4月16日、日本で初めて（同校調べ）極超音速実験機による音速の5倍（時速約5400km）に相当するマッハ5燃焼実験に成功したと発表した。なお、同実験は宇宙航空研究開発機構（JAXA）、東京大学、慶應義塾大学との共同研究である。

将来期待される極超音速旅客機の構想図 出所：早稲田大学

　極超音速飛行では、機体とエンジンが非常に強い相互干渉を起こす。機体の姿勢や飛行マッハ数によって機体に影響を及ぼす衝撃波が変化し、エンジンに吸引される気流の状態が大幅に変わる。また、機体の運動にエンジンの推力が直接影響を与えることから、機体とエンジンは強い一体感のあるシステムとして振る舞う。そのため、極超音速機においては、個別に機体の空力設計、エンジンの燃焼設計を行わずに、一体のシステムとして扱う「機体／推進統合設計・制御」が必要になる。

　今回の研究では統合的設計を行うことで、極超音速飛行環境下でも安定性のあるエンジン作動と機体制御ができる構成で、全長2mの極超音速実験機を開発した。マッハ5の飛行に達すると空気の圧縮加熱から機体周囲の空気温度が1000℃程度まで上がる。このような高温環境への対策として、遮熱構造と耐熱材料を組み合わせた軽量耐熱構造として設計。高温環境下においても、機体および内部の電子機器が正常動作を維持できるようにした。

　この極超音速実験機を使った実験では、JAXA角田宇宙センター（宮城県角田市）のラムジェットエンジン試験設備を用いて、マッハ5の飛行状態を模した極超音速風洞での燃焼実験を行った。具体的には、極超音速実験機の燃焼実験（試験設備でマッハ5飛行状態を模擬）、ラムジェットエンジンの燃焼作動、実験機の耐熱性能の測定、実験機の操舵（そうだ）翼の動作が実験項目となる。

ラムジェットエンジンの燃焼作動 出所：早稲田大学

実験機の耐熱性能の測定 出所：早稲田大学

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