時代が発展しているのに飛行機の巡航速度が上がらないのはなぜ？

Question

10年ぐらい前から比べ新幹線は飛躍的に速度アップし到達速度が上がりました
しかし飛行機は10年前と到達速度が変わりません

アメリカまで２時間で行けるような飛行機ができないのはなぜでしょうか
人間の限界ですか

phj · Accepted Answer

現在の飛行機の巡航高度での速度は大体時速８００ｋｍ程度です。音速（マッハ１）は時速1200km、つまり現状の飛行機は音速の２／３ぐらいのスピードで飛んでいます。どの飛行機も時速８２０ｋｍとか時速８４０ｋｍという程度の違いはありますが、音速の大体２／３以上の飛行機はありません。

なぜこの程度なのか、というと「これ以上音速に近づけるといろいろな不都合がでて経済的ではないから」です。
まず、翼や機体などにソニックブームの影響が出始めます。ソニックブームは音速を超えるときの壁だと思われていますが、実際には音速に近づくにつれて、機首とか翼や尾翼の前縁部などに衝撃波の層が出来始めそれが共振（フラッター）などを引き起こして、機体にダメージを与えることがあるのです。（映画「ライトスタッフ」のX-1のシーンで音速手前で機体が暴れるのが音速手前のフラッターです）

これを解決するためには、翼の付け根や尾翼などを強化する必要があるのですが、強化すれば重くなり燃費が悪くなる、という悪循環に陥ります。

またジェットエンジンも音速に近づくと問題が起きます。
現在の旅客機のジェットエンジンは「高バイパス・ターボファンエンジン」と言って、ジェットでファンを回してファンが作った風で飛んでいるのです。簡単に言えばジェットエンジンがモーターの変わりになった扇風機というかプロペラ機です。高バイパスというのは、ジェットエンジンの燃焼につかう空気の量よりもバイパス（つまり燃焼に使わない）で後ろに吹く空気の量が多い、ということです。
　ようするに扇風機ですから、ここに当たる風が音速に近づくと燃焼効率が悪くなって、燃費が落ちるのです。理由はやはりフラッターです。

ちなみに亜音速から超音速の戦闘機などはターボジェットエンジンを使っていて、取り込んだ空気のほとんどを燃焼して推力にしています。

このような経済的な観点から、むしろ音速をこえる機体を作ったほうが経済効率がいいのですが、衝撃波とかエンジンの騒音（なにせ戦闘機と同じアフターバーナー付きエンジンですから）などでコンコルドは失敗に終わりました。
　
　コンコルドの設計はオイルショック以前であり、この頃は石油をじゃぶじゃぶ使っても経済性は成り立つと考えられていた時代だったのですが、商業運行を開始してすぐにオイルショックがあり、騒音問題も含めて経済性が成り立たなくなってしまったのです。

その後の旅客機はすべて「燃費」を中心に設計されますので、経済性と速度が両立できる時速８００ｋｍを超える飛行機は開発しないのです。出来ないわけではありませんが、航空会社は誰も買わないでしょう。

スペースプレーンはいずれ開発されるでしょう。単にアメリカまで２時間で行けるということだけでなく、成層圏を飛び出て宇宙空間に人を運ぶコストがものすごく下がるからです。
しかしその要となるスクラムジェットエンジンの開発がぜんぜん進んでいません。じゃロケットじゃダメなのか、と言われればひとつには経済性の問題、それとロケットは推力を調整するのが難しいので、一般の旅客が耐えられる程度の加速度に抑えるのが難しいということがあります。

普通の人が乗れるような旅客機にはスクラムジェットエンジンじゃなければ実用性がないのです。でもいずれできると思いますよ。それまでは時速８００キロで我慢です。

かど · Answer

コンコルドが大量輸送のジャンボに負けました
速さに需要はありましたが、航空券のコストダウンができませんでした

新幹線は輸出できます、安全神話は健在です、数分の速度アップでも
安全運行でブランドイメージがあります、お金をかけられます
さらに、国内では飛行機との客の取り合いもあります
東北新幹線で言えば、飛行機に勝ったので全席禁煙もできました
北海道も東京から飛行機と変わらないなら、駅に降りれる新幹線が有利になります、ようは採算がとれるかです

大気圏外の空気抵抗のない飛行機は研究されてますが、実用、つまり企業として儲かるかで決まると思います
寝てる間に目的地に着く、夜行バスなども根強い需要がありますし

ayusa02 · Answer

コンコルドの失敗で、飛行機は速度アップより容量増大と燃費向上の方向に開発が進んだのは、１さんの言うとおり。

ただ、スペースプレーンと言うものは研究されています。これは、普通の飛行場から離陸し、大気圏を離脱して飛行し、普通の飛行場に着陸するのですが、太平洋を２時間くらいで横断できると構想されています。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%9A%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%83%97%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%83%B3

むらさめ · Answer

かつてはコンコルドという機体が商業的に運航されていましたよ。
コスト(燃料)や環境(ソニックブーム)の問題があり今では運行されていません。
燃費が悪く大西洋は横断可能でしたが太平洋は横断できなかった。
乗客が100人ほどしか乗せられなかった。
離着陸のため長い滑走路を必要とした。
音速を超えるためソニックブームの爆音が問題になり海上でしか超音速飛行を認められなかった。
など色々と問題があり、開発当初は多くの航空会社でも採用を検討したのですが、
キャンセルが相次いで20機ほど生産されただけで、売り込みにまず失敗してしまいました。
それでも商業運行はしていました。
最後は事故を起こしてしまったのと航空機輸送の需要が高速よりも大量輸送がメインになったため全機退役してしまいました。
旧ソ連でも同様のTu-144という機体を開発したのですが、航空ショーでの空中分解事故があったりして、早々に…。

今でも時々そのようなアイディアやプロジェクトは出て開発はやっているようですが、
日の目を見ていないですね。

時代が発展しているのに飛行機の巡航速度が上がらないのはなぜ？

現在の飛行機の巡航高度での速度は大体時速８００ｋｍ程度です。

コンコルドが大量輸送のジャンボに負けました

コンコルドの失敗で、飛行機は速度アップより容量増大と燃費向上の方向に開発が進んだのは、１さんの言うとおり。

かつてはコンコルドという機体が商業的に運航されていましたよ。

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