北朝鮮ミサイルを冷静に分析！ その２

前回では、主に北朝鮮が今まで打ち上げてきたミサイルについて、その詳細を考えてみました。

今回では、北朝鮮が打ち上げ始めた、「固体燃料ミサイル」について、考えてみたいと思います！

 

まず、今まで北朝鮮が打ち上げてきたミサイルは、その燃料に十中八九ヒドラジンが使われていると考えられます。

化学式で表すとN₂H₄…。

このヒドラジンは、酸化物と接するだけで燃焼が始まるため、ロケットの燃料として使うと、シンプルで信頼性の高

いロケットを作ることが出来ます。

しかし…。

ヒドラジンを構成しているH…。水素は、高い熱量を出しますが、N…。窒素は、燃焼はするものの、そんなに効率よ

くは燃えません。

 

それに対し、日本のH2ロケットは、H水素とO酸素を燃料としています。   

この二つの元素による燃焼は、重量あたりで考えると、最も大きな熱量を得ることが出来ます。

つまり、出力の高いロケットエンジンを作ることが出来るんですね！

ただし…。

水素も酸素も、常温では気体のため、これを液体の状態でタンクに閉じ込めようとすると、大きな圧力が発生するた

め、丈夫で重い燃料タンクが必要になってくるんですね！

この圧力を少しでも小さくし、ロケットを軽くするため、H2ロケットでは、打ち上げ直前に、冷え冷えの状態の燃

料を注入します。

温度が上がる前に宇宙に行けばいい！という考え方ですね！

サターンⅤ型ロケットの場合は、燃料はケロシン（灯油）と酸素ですが、この場合、冷えた状態で入れなければいけ

ないのは酸素だけ…。

ケロシンは常温では液体なので、冷やす必要がなく、その燃料タンクも軽量に出来るメリットがあります。

その代わり、水素を燃料としたときよりも、熱量が少なくなるため、ロケットエンジンの出力も少なくなるわけです

ね！

さて、ここからが本題！

いま、北朝鮮が取り組んでいるのは、「固体燃料のミサイル」です。

この固体燃料のエンジンって、率直に言いますと、液体燃料のエンジンよりも効率が悪くなります。

これ、何故かと言いますと、固体燃料エンジンの場合、燃料を固体にするために、他の燃焼効率の悪い元素を混ぜな

いといけないからなんですね！

純粋に燃えるものだけの燃料にすることが出来ないんです…。

そのため、端的にいうと固体燃料エンジンは、液体燃料エンジンに比べて、バラストを持って飛んでいるようなもの

なんです！

だから、効率が悪いんですね！

…。で、北朝鮮は、最終的には、この固体燃料ミサイルに、「核」を積みたいのだと思うのですが…。

実は「核」って、小さく軽量に作るのが難しいんです！

例えば、広島に落とされた原爆「リトルボーイ」は、その重さが４．４トンでした。

この重い爆弾には、約８０キログラムのウランが積まれていたそうですが…。

このウランのうち、実際に核分裂が上手くいき、エネルギーを放出したのは、わずか１．３パーセントだったそうで

す。

つまり、北朝鮮が本当に固体燃料ミサイルに「核」を積むのであれば、とんでもなく大きなミサイルが必要というこ

とですね！

日本のH2ロケットでも、低軌道に投入できる衛星の重さは約６トン…。

それを考えると、北朝鮮は、固体燃料ミサイルに移行したいのであれば、かなり大きなミサイルを作る必要がありま

す。

ただし…。

北朝鮮が、原子力潜水艦を持ったとすれば、話は変わってくると思います。

原子力潜水艦があれば、標的に近寄って、射程の短い核ミサイルを打ち出すことは可能ですからね！

 

この先、北朝鮮がどのように動くのか…。

いたずらに北朝鮮を怖がるだけではなく、ちょっと冷静になって、そのミサイルを分析してみても良いかと考え

今回の記事を書かせていただきました！

 

北朝鮮ミサイルを冷静に分析！

また、北朝鮮がミサイルをぶち上げましたね！

今度はどうやら固体燃料ミサイルのようです…。 

とうとう北朝鮮も、固体燃料エンジンが作れるようになったんですね！

ここ近年、頻繁にぶち上げるようになった、北朝鮮のミサイル。

今夜は、この北朝鮮のミサイルについて…。

いままで上げられていた液体燃料ミサイル、そして…。

これからあげられるようになるであろう、固体燃料ミサイルについても、少し説明させて頂きたいと思います！

 

まず、初めにお話ししておきますが、「ミサイル」と「ロケット」の違いをご存じでしょうか？

実は両方とも基本的には同じもの！

ペイロード…。つまり、荷物に何を積むかの違いだけ…。

積み込む荷物が爆薬であればミサイル。それ以外であればロケットと呼びます…。

この違いだけなんです。

そのことを最初にお話ししたうえで、本題に入っていきたいと思います。

 

まず、北朝鮮のミサイルって、燃料は何を使っているか…。

これ、ヒドラジンでほぼ間違いないと私は思っています。

なんでそんなことが分かるのかって？

テレビ画像だけでも、だいたいですが、それが分かるんです！

ロケットエンジンから出る煙！

この煙の色で、だいたいですが、そのミサイルの燃料が分かります！

更に、その燃料から、おおよそですが、そのミサイルの詳細までも結構分かるんです！！

 

例えば、日本が上げているH2ロケット。

H2ロケットの燃料は、水素と酸素ですが…。

そんなH2ロケットの煙の色は、白です！

これ、水素と酸素の反応で水が出来るため、ほぼ100パーセント水蒸気が出ているからなんですね！

 

また、月に人類を送り込んだサターンⅤ型ロケット。

このロケット第一段目の燃料は、酸素とケロシン。ケロシンとは灯油のことです。

このロケットの煙の色は、灯油が燃えるため黒い煙が出ます。

…。して、問題となっている北朝鮮ミサイルの煙の色…。

これ、テレビの画像を見ている限り、今まで上がっていたものは、ずっと透明でした！

写真は土煙が混じっていますが、エンジンからは透明な煙しか出ていません。

透明な煙の色の燃料…。

これって、一番可能性が高いのが、ヒドラジンという燃料なんです。

アルコールが燃料の場合も、透明の煙が出ますが…。

恐らくなんですが、北朝鮮ミサイルって、ソ連が開発した「スカッドミサイル」の進化型のはず…。

スカッドでは、その燃料にヒドラジンが使われていたため、そのままその燃料が使われていると私は思ってい

ます。

 

このヒドラジンという燃料。

酸素などの酸化剤に触れると、直ぐに燃焼が始まる、きわめて化学的に不安定な物質です。

でも…。

不安定なだけに、ロケットエンジンには、とても都合が良い燃料でもあります。

だって、酸素なんかの酸化剤に触れるだけで、即、燃焼を始めわけですから…。

燃焼室にヒドラジンと酸化剤をぶち込むだけで済みます。

これ、シンプルな構造のロケットエンジンが作れるということでもあるんですね！

シンプルな構造で良ければ、それだけ、開発期間が短く出来るということでもあります！

だからこそ、北朝鮮は、ヒドラジンを燃料とした、透明な煙の出るミサイルを作り続けているんだと、私は思いま

す。

 

だた、このヒドラジン燃料のロケットエンジンには、欠点があります。

まず、ヒドラジンのコストがかかること…。

そして、燃えたときの熱量が、水素や灯油などと比べ少なく、効率がイマイチであること…。

この二つがあります。

熱量が少ないということは、推力が得られないということです…。

つまり、打ち上げられるペイロード、爆薬も少ないということですね！

 

H₂とO₂を燃料とする、日本のH2ロケットは、燃料の温度管理が難しく、技術的にも困難ではありますが…。

より重いものを宇宙にあげることが出来ます。

炭素Cと水素Hの化合物ケロシンと、O ₂を燃料とするサターンⅤロケットも、北朝鮮のミサイルに比べてれば効率

が良いわけですね！

 

つまり、北朝鮮は、効率の良いロケットエンジンの開発よりも、早く、簡単に開発できる「ヒドラジン」を燃料とし

たロケットエンジンの開発に、今まで焦点をおいてきたということです！

 

これは、北朝鮮がおかれた現在の立場だと、当然のことだと私は思います。

とにかく…。

北朝鮮が、現在一番恐れているのは「アメリカ」です。

それに対し、とりあえず、「脅威」を与えられるミサイルが、早期のうちに開発出来ることが、彼らの一番の狙いな

んですから…。

 

北朝鮮のミサイルは、その燃料にヒドラジンを用いているといいましたが…。

実は、ヒドラジンを燃料とするロケットエンジンには、現在、ある問題が発生しています。

それは…。

世界的なヘリウム不足なんです…。

なんでヘリウムが関係するのかって？

これ、大いに関係しているのです。

ヒドラジン燃料のロケットエンジンは、燃焼室に燃料を送り込むときに、ヘリウムの圧力でヒドラジンを押し出して

いるからなんです！

ヘリウムは化学的にとても安定した物質で、他の物質と化学反応を起こしません。

だから、安心して、化学的に不安定な物質であるヒドラジンに、思いっきり圧力をかけることが出来るんです！

しかし…。

先にも申し上げたように、現在は世界的なヘリウム不足に陥っています。

これ、あのホリエモンロケットのIST社でも、MOMOロケットを上げるときは、ずいぶん苦労されてヘリウムを集め

たと聞いています。

つまり…。

北朝鮮のミサイル開発も、今までの液体燃料ロケットでは、ヘリウムが手に入らないため、この先その製造が不安定

になってしまうでしょう。

 

だから…。

敢えて現在、北朝鮮は、「固体燃料ミサイル」に走っているということも考えられると思います。

固体燃料ミサイルは、ニュースでも言われているように、液体燃料ミサイルよりも迅速に打ち上げられる利点があり

ます。

しかし…。効率で言うと、水素はもちろん、ケロシン、更にヒドラジンなどを燃料とする液体燃料ロケットよりも、

更に更に性能が落ちてしまいます…。

つまり、今までのミサイルより、更に更に打ち上げられる爆薬が少なくなるということですね！

 

北朝鮮の狙いは、とにかくアメリカに脅威を与えることです。

だからこそ、たとえ打ち上げ能力の低い個体燃焼ミサイルでも…。

アメリカにさえ届けば良い…。

そんな考えなんだろうと、私は思います…。

 

サンダーバード２号は本当に飛ぶように出来ていた！

前回まで、懐かしいSF物語ウルトラセブンで登場した、「ウルトラホーク１号」の、無用とも思える水平尾翼につ

いて、大真面目に考えてみました。

そして今回…。

そんな懐かしいＳＦ物語の中でも、皆さんお馴染みのあの飛行機が、実は理論的にも高性能な可能性があることに、

私は気づいてしまったので、その飛行機について、また、大真面目に解説してみたいと思います！

…。

して、ＳＦ物語での登場ではありますが、実際に理論的に考えて、本当に高性能な可能性のある飛行機とは…。

 

サンダーバード２号なんです！

この飛行機、なんで高性能な可能性があるのか…。

順を追って、これからご説明いたします…。

 

まず、サンダーバード２号のお話を始める前に、このSF物語についてのご説明！

架空の組織、国際救助隊が、この物語では活躍します。

世界で起こるあらゆる事故、災害に対して、国際救助隊が救援に向かうというドラマ設定。

サンダーバード１号から５号、更に、あらゆる救援機が登場します。

この物語の中で、今回ご紹介するサンダーバード２号は、事故現場に救援機を運ぶための輸送機として活躍するので

すが…。

まず、その機動性が素晴らしい！

いくつかのコンテナポッドに、あらかじめ救助に必要な救援機が載せられているのですが…。

出発前に、ベルトコンベアーに載せられたコンテナポッドがラインを移動し、即座に機体と合体！

あっという間に離陸！というものです！

正直、この機動力は本当にスゴイ！と思います。

実際にコレ、実用化出来たら素晴らしいんじゃないでしょうか？

現在、飛行機で物資を移動する場合、空港に降り立ってから、一つ一つの荷物をおろして、カーゴ車に移し

替えています。

しかし…。

このサンダーバード２号方式を用いれば…。

例えば現在の輸送機でも…。

飛行機からコンテナポッド部分だけを分離！

下で待ち構えていたトレーラーが、このコンテナポッドを受け取る、あるいは連結して…。

そのままブ～ンと走っていけたら、ものすごく効率が良いと思いません？

これ、本当に今の航空機メーカーで検討していただきたいアイデアと思います。

 

更にこのサンダーバード２号について、航空力学の見地で見ていきたいと思います。

この飛行機で、まず目につくのは、そのずんぐりとした胴体…。

これ、胴体でも揚力を発生する目的のもので、「リフティングボディー」と言われていて、実際に存在しています！

サンダーバード２号では、この胴体に発生する揚力だけでは飛行が困難なため、前進翼の小さな主翼があります。

この前進翼の翼、飛行機にとって危険な「翼端失速」を防ぐ、優れた特性が実際にあります。

しかし、この前進翼は、荷重がかかり上向き反ると、一瞬で破壊してしまうダイバージェンスという現象に陥りやす

い欠点もあります。

しかし…。設計を突き詰めると可能な翼でもあり、実現すれば高性能が期待できるんです！

一見、このサンダーバード2号は、主翼、胴体で発生する揚力が少ないように見えるのですが、そもそも、サンダー

バード２号は、VTOL…。つまり、垂直離着陸できる設定になっていますので、むしろ、このくらいのバランスの方

が現実的だと思います。

 

このサンダーバード２号には、後ろに大きな水平尾翼がありますが…。

これもとても現実的！サンダーバード２号のような、ずんぐりムックリの機体は、実際に風圧中心位置の移動が激し

いため、実は本当に大きな水平尾翼が必要なんです！！

 

もっと驚くべきことは…。

この尾翼の配置！

垂直尾翼が胴体の両側に２枚。

その上に水平尾翼があります。

コレ、本当に本当に、このような形の飛行機では、理想と言える配置なんです！

まず、垂直尾翼が胴体の両側に２枚ありますが…。

この配置は、飛行機が高迎え角になった時、胴体からの乱れた気流の影響を受けにくい形なんです！

実際に、現在の戦闘機の形を思い出してください。

ほとんどは垂直尾翼が２枚になっていないでしょうか？

これは、上にご紹介した理由からなんですね！

そして、その２枚の上にある水平尾翼。

コレ、実際に「ディープストール」と言われる、飛行機にとってとても危険な現象を防ぐ効果があります。

このディープストールとは、飛行機が高迎え角で飛行しているときに、主翼から発生する乱流領域に水平尾翼がある

と、舵が効かなくなり、そのまま失速→墜落となる危険な現象です。

主翼が胴体の上にある現在の「高翼機」では、垂直尾翼の上に水平尾翼がある「T尾翼」形式が用いられています。

こうしないと危険なため、飛行機としての「認可」もおりないようですね！

サンダーバード２号では、ちゃんと目いっぱい水平尾翼の位置を上にして、安全にしているわけですね！

更に更に、エンジンの配置も理想的！と、いえるものなんです。

サンダーバード２号のエンジンは２基。

胴体の後ろに離れた位置で配置されています。

このように、エンジンの位置を離すと、左右の重心位置のズレに強い飛行機が作れるんです！

サンダーバード２号の役目は、物資を運ぶこと。

ならば、少々の重心位置のズレがあっても、それの補正を行いながら飛べるということは、理想的なんです！

 

今までのご説明でもお分かりになったと思いますが…。

サンダーバード２号って、寸分の隙もないくらい、現実的に輸送機として高性能な可能性を持った飛行機だったんで

す！

これ私思うのですが…。

この飛行機をデザインした方って、相当飛行機に詳しい方じゃないかと思うんです…。

 

サンダーバードは架空の物語ではありますが、その物語の中では、リアリズムもないと説得力も生まれてきません。

つまり、物語が面白くなくなってしまうんです。

しかし…。

ここまでリアリズムを追求されると、思わず「現実的に出来るんじゃない？」と、思えてきて…。

未来を夢見ることが出来るんじゃないかって、私は思います！

ウルトラホーク１号の謎 その２

前回では、ウルトラホーク１号に付けられた、なぞの水平尾翼についてお話ししました！

コレですね↓

ウルトラホーク１号のように、三角翼の機体って、翼の後縁部分が水平尾翼の役割を担うため、

これ、航空力学的には、全く意味をなさないものなのですが…。

しかし…。

このウルトラホーク１号が分離し、アルファー機だけになった時…。

ミサイルと同じ原理を使わないと、飛行出来ないため…。

そのため、この水平尾翼がないと飛行出来ないことを解説いたしました。

これですね！↓

…。と、一応分かったつもりでいたのですが…。

この理由でウルトラホーク１号に水平尾翼があるとすると、新たな問題があることに気付いてしまったんです！

それがコレの存在です！↓

ウルトラホーク３号の存在です！

このウルトラホーク３号にも、水平尾翼らしきものはあります。

ちなみに、このような円形の翼は円盤翼と言われていて、実際に何機かの実験機が実際に作られています。

これですね！↓

実をいうと、この円盤翼も、ウルトラホーク１号のような三角翼と同じく、水平尾翼が不要な飛行機なんです！

翼の前後の距離があるので、三角翼と同じく、後ろの部分が水平尾翼の役割をしてくれるんですね！

ならばなぜ、ウルトラホーク３号には、水平尾翼らしきものがあるのでしょうか…。

ウルトラホーク３号は、ウルトラホーク１号のように分離はしません…。

…。

…。

これは困ったことが起きました。

いろいろ考えたのですが…。

結局は…。

これらはみんな、カッコイイから水平尾翼がついていたんですね！

（そんなこと、初めから分かっとるわい！と、声が聞こえてきそうですが…。）

 

ちょっとブログネタもなかったので、大真面目にこの問題に取り組んでみました！

 

しかし…。

ウルトラホーク３号のような円盤翼、実際に考えてみても、可能性のある翼でもあるんです！

上で、円盤翼の実験機は何機か作られた…。と、ご紹介しましたが、

本当に、この円盤翼は、優れた特性を持ち合わせている飛行機なんです！

低速での安定性が良く、失速特性も穏やか…。

つまり、操縦しやすい特性があるんですね！

そのため、狭い場所への着陸がやりやすく、航空母艦への着艦も容易なのだそうです。

そんな長所があったため、何機かの実験機が作られたわけですが…。

形がとにかく奇異であったため、採用までには至らなかったようですね！

私、思うのですが…。

この円盤翼って、次世代スペースシャトルの候補として考えても良いように思えるんです！

パイロットの負荷を軽減してくれる操縦性。

しかも、コンパクトに収まり、軽く作ることも出来ます。

更に、大気圏突入時の、機体への負荷も少なそうな形をしています。

ウルトラホーク３号のような円盤翼は、ただの空想だけでなく、実際に研究してみても良い形だと思います！

 

さて、前回、そして今回と、SF空想物語で出てくる飛行機について、大真面目に取り組んでみましたが…。

実は、皆さんもよく知る、あの有名なＳＦ空想物語に出てくる、あの飛行機が、本当に優れた性能を持っている可能

性があることに、私は気づいてしまいました！

その飛行機については、次回に取り上げさせていただきます！

 

 

ウルトラホーク１号の謎…。

今回は、ちょっとおチャラケネタです！

 

私が子供のころ、夢中になって見ていたテレビ番組の一つに、「ウルトラセブン」があります。

確かまだ、幼稚園の頃だったでしょうか…。

このヒーロー番組には、カッコイイ戦闘機が登場します。

ウルトラホーク１号です。

（ウルトラホーク１号が分からない方は→コチラの動画）

デザイン的にも洗練されていて、私はウルトラマンシリーズの中で、一番カッコイイ乗り物だと思うのですが…。

一つだけ、このウルトラホーク１号には、不可解なことがあるんです！

それがコレ↓

後ろについているイチモツの存在なんです…。

おそらくですが…。

ほとんどの方は、「ソレ、水平尾翼でしょ！」と、答えるのではないでしょうか…。

でも、これがもし水平尾翼だとしたら、明らかに航空力学的におかしいんです！

 

なぜならば…。

このような三角翼機は、翼の後ろが水平尾翼の役目を果たしているので、このようなものは不要なはずなんで

す！

これ、以前私がこのブログの中で書いた「どんな形の飛行機でも飛ぶんです！」にも記しています！

→コチラ

飛行機に水平尾翼があるのは、ピッチ、つまり、縦の安定を保つため。

縦の安定を保つためには、要は、飛行機の前と後ろに翼があれば良いのです！

ウルトラホーク1号のような三角翼機は、その三角形の前後に距離があるため、十分ピッチの安定が保つことが可能

です！

つまり…。

ウルトラホーク１号の水平尾翼らしきものは、ハッキリ言って無用の長物！

なんの役にも立たないどころか、空気抵抗と重量を増大させているだけなのです！

…。

一応、某テレビ番組〇人間コンテストの審査員という大役を仰せつかり…。

少しばかりですが、飛行機の知識を持ち合わせている私としては…。

この不可解な点が、どうにもこうにも気になって仕方がなかったのです！

 

これ、このSF物語をプロデュースした、円谷英二氏の間違いだったのでしょうか？

しかし、円谷英二氏の経歴を調べてみると、実は、とんでもないくらい、飛行機が好きな方だったんです！

詳しくは→コチラ

円谷英二氏は飛行機が大好きで、日本で最初のパイロット養成学校「日本飛行学校」の第一期生だったです！

これでは安易に、円谷氏が飛行機の知識不足で、ウルトラホーク１号に水平尾翼を付けたとは考え難くなりました！

 

何かあるんじゃないか…。

何かあるんじゃないか…。

そう私は考えましたが、ウルトラホーク１号には、ある特徴があることを思い出したのです！

その特徴とは、ウルトラホーク１号は、分離して飛行できる機能があることです！

アルファー機、ベータ機、ガンマ機と、三つに分離して飛行することが出来ます。

真ん中の細長いものが、アルファー機ですね！

この分離した状態のウルトラホーク１号を、航空力学的に見てみたいと思います。

まず、一番左のベータ機は、三角翼の形をしており、十分飛ぶ形をしています。

一番右のガンマ機も同じです。

しかし…。

水平尾翼らしきものがついたアルファー機には、揚力を得るうえで、十分な面積のある主翼がありません！

よく見ると、小さなそれらしいものはありますが、明らかに面積不足です

これでは飛行体として、理論的に飛ぶことが出来ないのですが…。

ここで私は、ミサイルが飛ぶ原理を思い出したのです！

ミサイルには、方向を制御する動翼はついているものの、大半のものには主翼がありません。

ならば、ミサイルはどうやって水平に飛んでいくのでしょうか？

その答えがコレ↓

実はミサイルって、斜めになりながら、その胴体に発生する揚力＋エンジン推力の垂直ベクトル成分の力で、水平

に飛んでいくのです！

このことに気付いたとき、私はウルトラホーク１号に付けられた、水平尾翼らしいものの役割りが分かりました！

この水平尾翼らしきものは、アルファー機が飛行する際、ミサイルと同じ原理で飛行するため、機体を斜めにする目

的のための「動翼」だったに違いありません！

 

ようやく謎が解けました！

ウルトラホーク１号は、分離してアルファー機だけで飛行する際に、水平尾翼らしきものが、実は必要不可欠だった

のです！

 

しかし…。

しかし…。

ここで、新たな疑問が出てきました。

それは…。

長くなるので次回に回します！