45秒で何ができる？時速 140 マイルで垂直に機首を急降下している 2 機の間をスカイダイビングし、コントロールを取り戻し、最後のかなり最後の急停止を回避できるでしょうか?
それが、レッドブル空軍航空チームによる最新かつおそらく最も狂気の世界初の偉業である プレーンスワップ の前提であり、パイロットが実際にそれを実行しなければならない時間は 45 秒です。それは不可能に思えるため、デジタルトレンドは、この取り組みで使用される航空機の改造を担当するエンジニアである パウロ・イスコルド博士 に、それを実現することについて話をしました。
スピードを上げるのではなく、減速する
「それはかなり難しい挑戦です」とイスコルド博士は笑いながら続けた後、深刻な控えめな表現のように聞こえた。 「ルーク（プレーン・スワップのコンセプトを発案した レッドブル空軍パイロット、 エイキンス）がこの問題を私の前に突きつけたとき、私はこう思いました。『我々はここで一体何をやっているんだ？』」
Iscold はまさにこの種のプロジェクトに望まれるタイプの人物です。彼は機械工学の博士号を持っているだけでなく、2001 年から飛行機の設計と製造を行っています。飛行機スワップと航空全般に対する彼の熱意と同様に、彼の明らかな専門知識が会話中に輝きました。しかし、これは彼が以前にやったこととは大きく異なります。
「私の経歴は飛行機レースと記録破りですが、これは逆で、飛行機の 速度をいかに落とす かということです。空気力学の観点から見ると、それは課題でした。全体像を見ると、飛行中に 2 人が飛行機を交換するのですが、これは非常に恐ろしいことです。しかし、私たちはその全体像を見ているのではなく、そこに到達するための小さな部分を見ています。それがこのプロジェクトであり、このクレイジーなものをクレイジーでなくする方法なのです。」
これらすべての小さな部品の中でも際立っている 2 つの主要なエンジニアリング上の課題があります。それは、特別なスピード ブレーキとカスタム自動操縦システムの開発と装備です。私たちが会話中に検討したのはこれらの側面でした。
スピードブレーキを作る
「最初に話をしたとき、スピードブレーキは私たちが持っているものよりもずっと小さくて、グライダーのように翼にあるものだと思っていました」とイスコルド氏は説明し、その後笑顔でこう付け加えた。それは簡単だと思っていたからですが、後になって、そうではないことが分かりました。」
使用されている航空機は 2 機のセスナ 182 で、スピード ブレーキは飛行機が制御されたノーズダイブを行うために不可欠であり、時速 140 マイルの目標速度を維持するためだけでなく、安定性のためにも不可欠です。スピードブレーキとエアブレーキは、空母に着陸する航空機から着陸時の の側面に至るまで、航空業界で一般的に使用されているにもかかわらず、ここでは未知の領域です。
「それは（私が必要だと考えていたものよりも）少なくとも5倍大きいです」と彼は説明した。 「翼の上で4フィート×12インチになるだろうと思っていましたが、今は6フィート×5フィートで飛行機の腹部にあります。それは着陸装置と胴体前方の別のハードポイントに取り付けられており、作動には油圧アクチュエーターが使用されます。」
飛行機に追加される大きな追加部品ですが、巧みに本体に統合されています。 「これは飛行機の非常にきれいな改造であり、着陸装置は通常どおりに機能し、穴を切ったり穴を開けたりする必要はありません。 1 つの取り付けポイントでクランプするだけで、30 分以内にセクション全体を取り外して、飛行機を標準に戻すことができます。」
F1テクノロジー
巨大な平らな構造を航空機の底部に取り付けると、さらにいくつかの課題が生じました。イスコルドは、スピード ブレーキに穴を追加することでバフェッティングの問題を解決しました。これにより空気が通過し、安定性を脅かす渦を破壊することができました。しかし、予期せぬ問題により、もう少し作業が必要でした。同氏は、スピードブレーキは実際には 4 つの部分で構成されており、最初の飛行テストでは、どれだけ多くの部分を使用しても、飛行機は 70 度の急降下を通過できず、90 度にする必要があると説明しました。
「さらにテスト飛行やシミュレーションを行ったにもかかわらず、何が起こっているのかを把握するのに時間がかかりました」とイスコルド氏は語った。チームは最終的に重要な発見をしました。 「スピードブレーキはすぐ後ろに低圧エリアがあり、空気の流れを変えます。飛行機の尾翼がその流れの中にあり、それが飛行機を強制的にピッチアップさせていました。二人は争っていた。」
解決策は単純であることが判明しました (あなたが機械エンジニアであれば)。「胴体とスピード ブレーキの間に隙間を作り、そこを空気が流れるようにし、その空気の噴流が尾翼を空気の流れから保護しました。」ブレーキによって生み出されました。」
イスコルド氏はこれを、現代の F1 マシンにおける 抗力低減システム (DRS) の仕組みと比較しました。このシステムでは、リア ウイングの一部が持ち上げられて抗力が低減されます。 F1 マシンでは最高速度が向上しますが、プレーン スワップ機では、90 度のノーズダイブを安全かつ確実に達成できることを意味します。
ロケットからの自動操縦
スピード ブレーキは、プレーン スワップを困難にするものの一部にすぎません。各航空機は一定期間無人のまま放置されるため、自動操縦が引き継ぐ必要があります。通常、航空機の自動操縦は飛行機を水平に保つことに気を配りますが、プレーン スワップではその逆を行い、垂直方向の機首降下を維持する必要があります。イスコルド氏は、90度の急降下では通常の自動操縦装置のすべての基準点が無意味になるため、通常の自動操縦装置は適さないと説明した。ソリューション？ 「ロケットは 90 度で動作するため、私たちはロケットと同じシステムを採用しました。」
システムを選択したら、関係するオブジェクトの速度とサイズの違いから始めて、計画を成功させるために必要な厳しい許容誤差と極めて高い精度を解決する必要がありました。 「スカイダイバーは垂直に落下しており、前方と横方向に少し動くことはできますが、それほど大きくはありません。時速約10マイルです。また、風の影響も受けて、風とともに動き回ります。しかし、時速 140 マイルで直下する飛行機では、角度を 4 度変えるだけで、水平方向ではすでに時速 10 マイルになります。風がスカイダイバーに当たるときの表面レベルは小さいですが、飛行機の翼に当たるときは帆のようなものになります。つまり、スカイダイバーにとって飛行機の軌道を十分に安定させるには、自動操縦装置のピッチを常に 3 度以内にする必要があるということです。」
この時点で、2 機の飛行機と 2 人のスカイダイバーがこれらすべてに対処しなければならないことを覚えておくことも重要です。 「私たちは編隊飛行を行っており、両方の飛行機が一緒に飛行する必要があるため、自然な解決策は 2 つの飛行機を同期させることだと思うかもしれません」とイスコルド氏は私たちに語った。 「私たちはそんなことはしていません。彼らは独立しています。私たちはそれらが同じように動作するように調整し、ダイビングを行っている間は自動操縦がピッチと機首方位を正しく保つように機能します。彼らが互いに衝突するのを防ぐために、彼らは発散する軌道に数度飛び込みますが、肉眼では見えません。」
予期せぬ合併症
プレーン スワップは画期的な取り組みであるため、プレーン設計の青写真や従うべき確立された一連のガイドラインはなく、常に予期せぬ問題を解決する必要があることを意味します。私たちがイスコルド博士と話をした日、チームは一機の飛行機が他の飛行機とは異なる動作をするという問題に直面していました。どちらの飛行機も本質的には同じなので、これは驚きでした。
「青い飛行機は地面に矢のようにまっすぐに急降下します。それは完璧だ。銀色の飛行機は悪夢であり、正確に追跡することはありません」とイスコルド氏は明かし、尾翼のわずかな違いを除けば両機は全く同じであると付け加えた。
「青い飛行機を再現するためにいくつかの点を変更しようとしましたが、役に立ちませんでした」と彼は続けた。 「チームはスピードブレーキのサイズを変更しましたが、少し小さくすると飛行機がより安定することに気づきました。残念ながら、これにより飛行機の速度が速くなり、スカイダイバーにとっては困難になります。」
さらに調査を進めた結果、イスコルド氏は問題を発見しました。 「ある飛行機の重心がわずかに異なることはわかっていました。垂直姿勢のときに何が起こるかというと、スピードブレーキはパラシュートのようなもので、重心をパラシュートの後ろに置きたいのですが、上にあると安定しません。それで、私たちはこれを試してみましたが、それは違いを生みます。言われてみれば明らかですが、プロジェクトがあまりにも大規模で複雑なため、私たちはそれを見失ってしまいました。」
銀色の飛行機が最初に製造され、その後、同じものとして青い飛行機が開発されました。重心の問題のような問題は、スカイダイバーや試験装置とともに十分な広さの飛行場が常に必要であり、何か問題が発生した場合の懸念から、飛行試験が物流的に複雑な場合には特に、特定することが困難です。飛行機を失うこと。問題の解決には時間がかかり、すべてを正しく解決するには、着実で段階的なアプローチが必要であるとイスコルド氏は言いました。
成功まであと45秒
タスクの複雑さは明らかです。スカイダイバーがある飛行機から別の飛行機にジャンプして制御を取り戻すまでの 45 秒の時間枠に戻ってみましょう。
「最初の潜水から回復までの間には 45 秒あります」とイスコルド博士は言いましたが、実際には、細かく分析するとその時間はさらに短くなります。 「スカイダイバーは（飛行機から）降りる前にすべてのボタンとハンドルを操作する必要があります。その際、約5秒のロスが発生し、回復には10秒かかります。」と彼は続けた。 「つまり、トランジションを行う時間は 30 秒です。」
つまり、急速に降下する 2 機の航空機の間をスカイダイビングするのにかかる時間は、実際にはわずか 30 秒です。しかし、これでは短すぎるように思えますが、イスコルド博士は気にしていません。 「テスト飛行をいくつか行ったので、時間は十分にあると思います。たとえ最初の挑戦を失敗しても、2回目の挑戦には十分な時間が与えられるほどです。」
賢明なエンジニアリングと航空機で可能なことの限界を押し広げたいという情熱により、少なくともこのエキサイティングな偉業を成し遂げた 2 人の勇敢なスカイダイバーにとって、45 秒という時間が突然十分に感じられるようになりました。
レッドブル飛行機交換が4月24日日曜日に開催される とき、イスコルド博士と彼のチームの懸命な努力の結果を見ることができるでしょう。 それは米国の Hulu で午後7時（東部標準時）または午後4時に独占的にライブストリーミングされます。 PT.、そして世界中で同時に Red Bull TV で放映されます。