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2018年度の48号目のネイチャーのカバーストーリーより。

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Cover Story：初めての飛行：可動部のないエンジンを動力にする飛行機が空を飛んだ
Nature 563, 7732
2018年11月22日

飛行機は100年以上にわたって、エンジンで駆動するプロペラや、ジェット燃料の燃焼から動力を生み出すタービン（ジェットエンジン）を使って空を飛んでおり、その動力源の大半は化石燃料である。今回S Barrettたちは、その代替となる方法を示している。つまり、可動部がなく、ほとんど音を出さないエンジンを動力にした飛行機である。このソリッドステート推進システムでは、電場を使って空気中の分子をイオン化し、次にそのイオンが中性分子と衝突してイオン風が生じ、推力が発生する。こうしたシステムは、推力対電力比に限界があるために飛行機を推進できないとこれまで考えられてきたが、著者たちは、ソリッドステート飛行機を持続的に飛行させて、そうではないことを実証している。この飛行機は、重量が2.45 kg、翼長が5 mで、約500 Wの電力を生み出す電池スタックと電力変換器を搭載している。試験飛行では、総合的な効率は低いものの、ジェットエンジンに匹敵する推力対電力比が達成された。この概念実証によって、電気空気力学的推進の可能性が開かれ、より静かな低排出飛行機につながる可能性がある。

Letter p.532
News & Views p.476

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この論文はカバーストーリーになっただけでなく、ネイチャーのニュースにも取り上げられました。

日本語版の本誌では「工学：イオン風で飛ぶ」と題され、見出しにおいては、「飛行機は、プロペラやタービンを使っていて、その動力源は化石燃料の燃焼であることが多い。今回、飛行機を推進する、可動部も燃焼も必要としない代替法が実証された。」と取り上げられています。

フルテキストを直訳しますと・・・

イオン風で飛ぶ

となり、見出しを直訳しますと・・・

飛行機はプロペラとタービンを使用し、そして化石燃料燃焼によって典型的に動かされます。可動部品または燃焼を必要としない平面推進の代替方法が実証されている。

となります。

フルテキストは下記です。

Full Text：News & Views p.476

本論文においては、日本語版の本誌では「工学：飛行機のソリッドステート推進による飛行」と題されています。

フルテキストを直訳しますと・・・

固体推進力を持つ飛行機の飛行

となり、Abstractを直訳しますと・・・

100年以上前の最初の飛行機の飛行以来、飛行機はプロペラやタービンのような動く面を使って推進されてきました。ほとんどが化石燃料の燃焼によって推進されてきました。電気力が流体中のイオンを加速する電気力学[1,2]は、可動部品なしで、ほぼ静かに、燃焼排出物なしで、航空機を推進する代替方法として提案されています[3,4,5,6]。しかしながら、そのようなソリッドステート推進システムを備えた飛行機はまだ飛行していない。ここでは、固体推進システムが、電気空力的に推進される航空機より重い飛行機を設計して飛行することによって、動力付き飛行を維持できることを実証します。固定翼飛行機を5メートルの翼幅で10回飛行させ、安定した水平飛行を達成したことを示しました。特別に開発された超軽量（40キロボルト）の電力変換装置を含むすべての電池と電力システムは、搭載されました。これまで航空機の推進方法として電気空気力学を実行不可能にすると考えられていた推力対出力比および推力密度の従来の許容限界[4、6、7]が克服可能であることを示す。私たちは、より静かで、機械的により単純で、燃焼排出物を排出しない航空機や空力機器の可能性を切り開く、電気空力飛行機推進の概念実証を提供します。

となり、Mainを数式が出るまで直訳しますと・・・

電気空気力学（EAD）は、流体に推進力を発生させる手段です[1,2]。周囲の流体中および印加電界の影響下で生成されたイオンは、クーロン力によって加速される。これらのイオンは中性分子と衝突し、加速されたイオンの運動量をバルク流体の運動量と結合させる。その結果、イオンの流れとは反対方向に推力を生み出すイオン風が発生します。私たちの装置では、コロナ放電を使ってイオンを生成しています。コロナ放電は、2つの非対称電極間に一定の高電位を印加することによって引き起こされる自立型大気放電です。小さい方の電極近くの高電界は電子を加速し、中性分子との連続的な電子衝突によってイオン化のカスケードを生成します[8]。

電気空力推進は、動く表面を必要とせずに流体を操作し動かす方法であり、多くの用途にとって魅力的である。例えば、電気流体力学（中性流体が水である場合）および電気空力力学（中性流体が空気である場合）の概念は、伝熱促進[9,10]およびイオンドラッグポンプ[2]について研究されています。

ほとんど沈黙していて燃焼排出物を生成しないという追加の利点は、EADを飛行機の推進システムとして特に魅力的なものにします。特に都市の無人機の使用の増加とそれに伴う騒音の影響を考えると、現在の航空機の推進システムが環境に及ぼす悪影響を軽減する可能性があります。 EADは、都市環境とより密接かつ無害に相互作用する、より静かで小型の航空機の設計を可能にします。その固体の性質はまた、従来の推進力では不可能であった程度までの小型化を可能にし得る[11]。しかしながら、推進方法としてのＥＡＤの実現可能性は、低い航空機抗力および重量を達成しながら十分な推力を生み出すという課題に直面している。

より重いEAD[6,7]飛行機のための多くの設計提案がありましたが、そのような航空機はまだ飛んでいません。ソリッドステート推進システムを搭載した他の種類の飛行機も飛ばされていない（このカテゴリーで超音速ラムジェットが考慮されるべきであった場合を除いて、吸気口は動く表面を持っているが）。この手紙はそのような飛行機の動力を与えられた飛行について説明します。

実行可能な推進システムは、大きな重量または抗力ペナルティなしに十分な推力を生み出さなければならない。これにより、EADシステムの所要電力（つまり、推力対動力比）と前面面積（つまり、推力密度）の両方に制限が設定されます。

となります。

フルテキス�
��は下記です。

Full Text：Letter p.532

Data availabilityによりますと・・・

本研究の知見を裏付けるデータは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手可能です。

究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回より、2018年度の48号目のネイチャーのハイライトに入ります。次回は、「遺伝学：最新版ネッタイシマカゲノムアセンブリ」を取り上げます。