ジェット騒音低減研究～見えない音源を探す| 群馬大学荒木幹也准教授

群馬大学理工学部機械知能システム理工学科荒木幹也准教授

ジェット騒音低減研究～見えない音源を探す

群馬大学
理工学部機械知能システム理工学科

荒木幹也准教授

30分のミニ講義を聴講しよう！ジェット騒音低減研究～見えない音源を探す

マッハ5で巡行する極超音速旅客機の研究がJAXAで行われています。課題のひとつがジェット騒音。高速ジェットで巨大な推力を得られる一方、周囲空気との摩擦によりジェット騒音を発生します。見えない音源を探し、どう抑えるかという研究を紹介します。

先生からのメッセージ

私は小学生の頃、パイロットになるのが夢でした。大空を自由に飛ぶ、それはとても魅力的なことです。高校生になると、「なぜ飛行機は飛ぶのだろう」という原理に強い興味を持つようになり、大学では航空宇宙工学を専攻しました。高校生の時に抱いた興味は今も変わらず、現在は仕事として超音速航空機の研究を行っています。流体力学・熱力学・音響学・計測工学を網羅したおもしろいテーマです。
大学は、あなたの夢を実現するための場所です。今持っている夢を大切にして、じっくり大学を選んで、そして大学で大いに学んでください。

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夢ナビ講義も読んでみよう極超音速旅客機研究～目に見えないジェット騒音源との戦い～

アメリカ西海岸は日帰り出張となる太平洋横断は、従来の亜音速旅客機で10時間かかります。もし、マッハ5（音速の5倍）での飛行が実現すれば、太平洋は2時間で結ばれ、映画鑑賞が終わるころには到着です。現在JAXAで、このような極超音速旅客機の研究が進められています。バーチャル空間のみならず、リアルワールドでも世界を密接につなげていく、次世代エネルギーキャリアである水素を燃料とする全く新しいモビリティです。しかしその実現には、これまでの常識が全く通用しない過酷な課題が待ち受けています。その1つがジェット騒音です。ジェット騒音は「速度の8乗」に比例航空機の推進機関である「ジェットエンジン」では、ノズルから高速ジェットを噴出することで、巨大な推力（機体を前進させる力）を得ます。噴出されたのちのジェットは、周囲空気との摩擦によりジェット騒音が発生します。ところで、自分の鼻息（典型的な「ジェット」）で目が覚める人はいませんが、空港近隣住民の人々は航空機のジェット騒音に悩まされます。ジェット騒音特有の性質によるものです。ジェット騒音の強さは速度の8乗に比例します。ジェット速度が2倍になれば、騒音は256倍になります。超音速飛行は、騒音との戦いなのです。「なにもない空間」から音が出るジェット騒音は、ジェットと周囲空気との摩擦、つまり「なにもない空間」から発生するので、目に見えません。騒音低減デバイス開発には、ジェット騒音源の位置と規模の把握が必須です。見えない音源を可視化するため、「音」の計測に「光」を用います。音は圧力変動です。ここに光を通すと、極めてわずかに曲がります。これを特殊な光学系で検出し、さらにCTスキャンやMRIで使用されるアーベル変換という数学手法を用いてジェットを「輪切り」にするように音源位置を可視化します。これを突破口に、音源に効果的に作用する手法を開発し、ジェット騒音を低減していきます。さまざまな方法を検討しながら、極超音速旅客機の研究は続けられているのです。